糖代谢

糖酵解途径概述（糖酵解第一阶段）
•第一阶段:反应1——5，能量吸 收消耗ATP阶段 •第二阶段：反应6——10，能量 释放产生ATP和NADH阶段
1、葡萄糖的磷酸化激活
己糖激酶
关键酶
自由能负值较大， 反应自发不可逆
葡萄糖磷酸化的意义
反应3：6-磷酸果糖的磷酸化作用
磷酸果糖激酶-1 （PFK1）
糖异生的关键反应1：丙酮酸转变 成磷酸烯醇式丙酮酸
糖异生的关键反应2: 1,6-双磷酸果 糖转变为6-磷酸果糖
糖异生的关键反应3: 6-磷酸葡萄糖 水解为葡萄糖
糖异生过程中的四个关键酶
• • • • 1、丙酮酸羧化酶 2、磷酸烯醇丙酮酸羧激酶 3、果糖二磷酸酶-1 4、葡萄糖-6-磷酸酶
• 穿梭实质： 借助本机制实现 NADH (胞浆侧) 转化为 NADH(基质侧) • 结果：P/O 为 3 • 脏器部位：肝、心肌 • 产能效率：较高
NADH
NADH
NADH NADH FADH2 NADH
1分子葡萄糖彻底氧化分解产生ATP的统计
第一阶段：酵解途径净结果 a-磷酸甘油穿梭 苹果酸-天冬氨酸穿梭 2ATP + 2NADH 2FADH2 2NADH
• 糖原合酶： 具有形成α-1，4-糖苷键的活性，作用是 使糖链延长； • 分支酶： 具有水解α-1，4-糖苷键和形成α-1，6-糖 苷键的活性，作用是使糖链产生更多分 支。
糖原分解
水解部位： 糖链的非还原 末端性
E1糖原磷酸化酶
E2脱支酶
E3
糖原分解中的其中三个酶
• 糖原磷酸化酶： 自糖链的非还原性末端开始水解，作用 是使糖链缩短； • 脱支酶： 具有转移酶活性和糖苷酶活性，作用是 消除糖链分支。 • 葡萄糖-6-磷酸酶 肌肉中缺乏，肝、肾普遍存在。意义？
糖原合成和分解的调节
活性
无活性
无活性
活性
三、糖原代谢的调节
• 关键酶：糖原合酶和糖原磷酸化酶 • 激素调节（胰岛素和胰高血糖素） • 糖原合酶和糖原磷酸化酶的共价调节 （磷酸化与去磷酸化） • 肝糖原的变构调节（葡萄糖） • 肌糖原的变构调节 （AMP、ATP、6-磷酸葡萄糖）
五、糖异生
从非糖化合物（乳酸、甘油、生糖氨 基酸等）转变为葡萄糖或糖原的过 程称为糖异生（gluconeogenesis）。
• 一步产氢反应：反应6共产生2NADH； • 两步耗能与产能反应：反应1、3共消耗 2ATP，反应7、10底物水平磷酸化， 净产2ATP； • 三步不可逆反应和相应的酶： 关键酶E1、E3、E10
糖酵解第二阶段:乳酸生成
乳酸脱氢酶
NADH来 源于第一 阶段的反 应6
•葡萄糖酵解生成乳酸的净结果:2乳酸+2ATP •场所：胞浆
柠檬酸循环之二碳原子去路
• 一轮循环消耗1个乙酰辅酶A，释放2个 CO2。两个碳原子分别来自与草酰乙酸的 一号、四号碳 • 一轮循环后乙酰辅酶A的乙酰基的1、2号 碳已成为第二轮循环草酰乙酸4、3号碳 • 第二轮循环中释放的2个CO2的其中之一 来源于第一轮所消耗的乙酰辅酶A的乙酰 基的1号碳
柠檬酸总循环碳原子去路
• 糖的消化 淀粉消化主要在小肠内进行 • 糖的吸收 糖被消化成单糖后才能在小肠被 吸收，经门静脉入肝
糖代谢 概况 （全景）
一、糖的无氧分解
• 在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸的过程 称之为糖酵解（glycolysis）。 • ������ 糖酵解的代谢反应过程可分为两个 阶段：第一阶段是由葡萄糖分解成丙酮 酸（pyruvate）的过程，称之为糖酵解 途径（glycolytic pathway）；第二阶段 为丙酮酸转变成乳酸的过程。 • ������ 糖酵解的全部反应在胞浆中进行。
苹果酸
延胡索酸
异柠檬酸
琥珀酸 琥珀酰CoA
延胡索酸水合之二
草酰乙酸的再生之二
苹果酸
草酰乙酸
乙酰CoA
柠 檬 酸 循 环 之 二
柠檬酸合酶
草酰乙酸
柠檬酸 顺乌头酸
顺乌头酸酶
苹果酸
延胡索酸
异柠檬酸
琥珀酸 琥珀酰CoA
柠檬酸循环之一碳原子去路
• 一轮循环消耗1个乙酰辅酶A，释放2个 CO2。两个碳原子分别来自与草酰乙酸的 一号、四号碳 • 一轮循环后乙酰辅酶A的乙酰基的1、2号 碳已成为第二轮循环草酰乙酸1、2号碳 • 第二轮循环中释放的2个CO2的其中之一 来源于第一轮所消耗的乙酰辅酶A的乙酰 基的1号碳
顺乌头酸酶
顺乌头酸
a-酮戊二酸的生成
CH2—COO— CH2—COO—
关键酶
a-酮戊二酸的脱羧
琥珀酰CoA 关键酶
底物水平磷酸化
琥珀酰CoA
琥珀酸
琥珀酸脱氢氧化
延胡索酸
延胡索酸水合之一
苹果酸
草酰乙酸的再生之一
柠 檬 酸 循 环 之 一
乙酰CoA
柠檬酸合酶
草酰乙酸
柠檬酸 顺乌头酸
顺乌头酸酶
酶1、酶2、酶3联合工作机制
丙酮酸脱氢酶 复合物作用机制: ①释放CO2 ②形成乙酰辅酶A ③NADH
丙酮酸脱氢酶复合物=3个酶+5个辅因子 E1：丙酮酸脱氢酶，焦磷酸硫胺素（TPP） E2：二氢硫辛酸转乙酰基酶，硫辛酸、CoA-SH E3：二氢硫辛酸脱氢酶，NAD+、FAD
三羧酸循环(TCA循环)
• 一轮循环消耗1个乙酰辅酶A，释放2个CO2。 两个碳原子分别来自与草酰乙酸的一号、四号 碳 • 一轮循环后乙酰辅酶A的乙酰基的1、2号碳已 成为第二轮循环草酰乙酸的1、2号或4、3号碳 • 第二轮循环中释放的2个CO2的其中之一来源于 第一轮所消耗的乙酰辅酶A的乙酰基的1号碳
柠檬酸循环一轮小结
糖酵解的生理意义与发生条件
生理意义：快速供能——ATP 发生条件： • 机体缺氧或剧烈运动 • 无线粒体Leabharlann Baidu胞——成熟红细胞 • 代谢活跃细胞——神经、白细胞、 骨髓细胞
糖的有氧氧化——丙酮酸有氧条件
下的去路
丙酮酸 脱氢酶
丙酮酸 Pyruvate
乙酰CoA
TCA循环
Tricarboxylic acid cycle
糖代谢 概况 （二） 磷酸戊糖 途径
磷酸戊糖 途径的 反应过程
三、磷酸戊糖途径
• • • • 肝脏中10~15%的葡萄糖进入该途径； 场所：胞浆 重要产物：NADPH；5-磷酸核糖 过程阶段： 氧化阶段（第一阶段）；基团转移 阶段（第二阶段）
各阶段的使命说明： • 第一阶段：产生重要的物质NADPH 磷酸戊糖 第一 和磷酸核糖； 阶段： 途径的 • 第二阶段：将多余磷酸核糖经系列反 氧化 反应过程 应最终转化成6-磷酸果糖和3-磷酸甘 油醛，进入酵解途径。
第三节 糖原的合成与分解
糖原的来源与功能
1. 来源 ： 被摄入体内的糖大部分 转变为脂肪，小部 分以糖原形式存储 2. 类型： 肝脏与肌肉是存储糖原的主要部位 肝糖原总量约70—100克 肌糖原总量约180—300克 3. 功能： 肌糖原供肌肉收缩时消耗；肝糖原补充血糖
糖原合成中的其中两个酶说明
第二阶 磷酸戊糖途径的概念与磷酸戊糖旁路 段：基 团转移 的概念
磷酸戊糖途径的生理意义
1．为核酸的生物合成提供核糖 2．提供NADPH作为供氢体参与多种代谢 反应 ⑴NADPH是体内许多合成代谢的供氢体 ⑵NADPH参与体内羟化反应 ⑶NADPH还用于维持谷胱甘肽的还原状 态
NADPH与谷胱甘肽的生理意义
1．α-磷酸甘油穿梭（glycerol-αphosphate shuttle）
• 穿梭实质： 借助a-磷酸甘油跨膜穿实现 NADH （胞浆侧）转变为 FADH2（基质侧） • 结果：P/O 为 2 • 脏器部位：脑、骨骼肌 • 产能速度：教快
2．苹果酸-天冬氨酸穿梭 （malate-aspartate shuttle）
糖酵解的调节
• 1．6-磷酸果糖激酶-1 • 2．丙酮酸激酶 • 3．葡萄糖激酶或已糖激酶
6-磷酸果糖激酶-1的变构调节
2,6-双磷酸果糖是 6-磷酸果糖激酶-1最强的变构激活剂
丙酮酸脱氢酶复合体变构调节 与共价修饰调节
三羧酸循环的三步不可逆反应调节
总体特征： 细胞处于高能荷 状态时，糖氧化 受抑制；低能荷 时氧化被激活
场所：胞浆
2.
糖酵解途径的NADH的氧化与穿梭
• 1. 2. 3. 背景 酵解途径产生的NADH存在于胞浆 呼吸链起始于线粒体内膜内侧 NADH不能自由穿越线粒体内膜
• 解决对策——NADH的跨膜穿越机制 1. a-磷酸甘油穿梭 glycerol-a-phosphate shuttle 2. 苹果酸-天冬氨酸穿梭 malate-aspartate shuttle
三、血糖水平异常
• （一）高血糖和糖尿病 • （二）低血糖症与低血糖昏迷
糖耐量曲线
糖代谢----乙醇发酵
糖酵解途径 (10步反应)
生物柴油
能量
本章核心
1. 酵解途径 （关键酶、底物水平磷酸化、 产物、场所、与酵解的关系） 2. 丙酮酸脱羧 （丙酮酸脱氢酶系复合物 的组成与功能、丙酮酸脱羧的产物、场 所） 3. TCA循环（与能量有关的物质、场所、 意义） 4. 糖无氧酵解与有氧氧化的对比
甘油的糖异生
氨基酸的糖异生
（三）糖异生的生理意义
• 1．维持血糖浓度恒定 • 2．补充肝糖原 • 3．调节酸碱平衡
第四节血糖水平的调节
一、血糖的来源与去路
二、血糖水平的调节
• • • • （一）胰岛素 （二）胰高血糖素 （三）糖皮质激素 （四）肾上腺素
肾 上 糖腺 原素 的对 调肝 控细 胞 内
H2O，ATP
呼吸链
二氧化碳、GTP NADH、FADH2
场所：线粒体内
葡萄糖无氧与有氧氧化概况
3
丙酮酸脱氢酶复合物=3个酶+5个辅因子 E1：丙酮酸脱氢酶，焦磷酸硫胺素（TPP） E2：二氢硫辛酸转乙酰基酶，硫辛酸、CoA-SH E3：二氢硫辛酸脱氢酶，NAD+、FAD
辅助因子一：辅酶A（coenzymeA）
Tricarboxylic acid cycle (柠檬酸循环) (Krebs 循环)
乙酰CoA
柠檬酸合酶 柠檬酸 顺乌头酸
顺乌头酸酶
草酰乙酸
苹果酸
延胡索酸
异柠檬酸
琥珀酸 琥珀酰CoA
柠檬酸的合成
柠檬酸合酶 草酰乙酸 关键酶 较大自由能变 柠檬酸
异柠檬酸的合成
CH2—COOCH2—COOCH2—COO-
力量与源泉——
人体所需能量的70%来源于糖； 糖的主要作用是提供能源和碳源； 葡萄糖是机体利用的直接形式， 是体内各细胞间的“流通现金”。
问题： • 为什么天上没有 大型动物？ • 为什么日常生活 中难以发现气喘吁吁 的鸟类与家禽？ • 为什么大型动物 连续疾奔的能力较中、 小型动物差得多？
糖的消化与吸收
本章核心
5. 磷酸戊糖途径（概念、重要中间产物、 场所、意义） 6. 糖原合成与分解的重要中间产物，关 键酶 7. 糖异生（概念、特殊酶、机体内部位与 细胞内的场所、乳酸循环与意义） 8. NADH的跨膜穿越背景、形式、实质， 葡萄糖彻底氧化后的释能计算
注：PFK1是调控酵解途径的最关键的酶； 为别构调节酶；细胞处于高能荷状态时受 抑制；低能荷状态时被激活。
葡萄糖与3-磷酸甘油醛的碳原子的 对映关系：
糖酵解途径第二阶段
底物水平磷酸化：高能底物分子将高能键破坏后
所释放的能量被ADP/GDP磷酸化利用，产生ATP/GTP
NADH
糖酵解第一阶段小结
柠檬酸循环一轮小结
• • • •
1个底物水平磷酸化E5 2个CO2释放 3个不可逆反应：E1，E3，E4 4个[H]形成： 1个FADH2+3个NADH
糖的无氧酵解与有氧氧化关系
• 共同途径：酵解途径 • 差异
1. 产物（碳原子去路） 无氧酵解 ：乳酸 有氧氧化 ： CO2 场所 无氧酵解：胞浆 有氧氧化：胞浆（酵解途径） + 线粒体（丙酮酸脱羧+TCA循环）
辅助因子二：硫辛酸（lipoic acid)
辅助因子三：焦磷酸硫胺素
（TPP thiamine pyrophosphate ）
辅助因子四:NAD+ (尼克酰胺酰嘌呤二核
苷酸)
辅助因子五:FAD(黄素腺嘌呤二核苷酸)
羟乙基TPP
E1上TPP 的功能: •形成羟乙基TPP •释放丙酮酸的羧 基碳(以二氧化 碳形式)
第二阶段：丙酮酸脱羧
第三阶段：TCA循环
2×NADH
2×（1GTP/1ATP） + 2×3NADH + 2×FADH2
总结果：
1、 2+2+3（2+2×3）+2×2 + 2×2 = 36ATP（ a-磷酸甘油穿梭 ） 2、 2+2+3（2+2×3）+2×2 + 2×3 = 38ATP（苹果酸-天冬氨酸穿梭 ）