糖类代谢 PPT课件

果糖
ATP
NAD+ NADH+H+
磷酸二羟丙酮
ADP
ADP
葡萄糖-1-磷酸 葡萄糖-6-磷酸 果糖-6-磷酸
果糖-1、6-磷酸
Pi 源自文库原或淀粉
ATP ADP
甘露糖-6-磷酸
ADP ATP
甘露糖
3-磷酸甘油醛 进入糖酵解
丙酮酸的有氧氧化及葡萄糖的有氧氧化
（EPM） COOH 丙酮酸脱氢酶系
葡萄糖
C==O
酰基结合 位点
SH
维生素pp和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（ NAD+ ）
递氢体作用：
NAD++2H
NADH+H+
R
NAD+: R=H
NADP+: R=PO3H2
维生素B2和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）
递氢体作用：FAD+2H
FADH2
四、三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle, TCA 循环）
淀粉颗粒
② 糖原 是动物体内葡萄糖的储存形式
③ 纤维素 作为植物的骨架
β-1,4-糖苷键
第二节 单糖的代谢
一、葡萄糖的主要代谢途径及细胞定位 二、糖的无氧分解（糖酵解） 三、糖的有氧氧化 四、三羧酸循环（TCA） 五、磷酸戊糖途径（PPP） 六、糖的异生
动物细胞
磷酸戊糖途径 糖酵解 糖异生
胞饮
第六章 糖类代谢
主要内容： 了解糖类的生物学作用和重要的单糖、寡
多糖的分类和结构。讨论糖的分解与合成，重 点掌握以葡萄糖为代表的单糖的分解与合成的
主要途径。
目录
第一节 糖类化学概述 第二节 单糖的代谢 第三节 糖原的分解和生物合成
第一节 糖类化学概述
1、糖类的生物学作用 2、糖的分类 3、重要的单糖、双糖和多糖
C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi 2C3H4O3 +2NADH +2H++2ATP+2H2O
•能量计算：氧化一分子葡萄糖净生成
2ATP 2NADH
6ATP
•生物学意义
★是葡萄糖在生物体内进行有氧或无氧分解的共同途径,通过糖酵 解，生物体获得生命活动所需要的能量； ★形成多种重要的中间产物，为氨基酸、脂类合成提供碳骨架； ★为糖异生提供基本途径。
由于这种调节的生理意义广泛，反应灵敏，节约能量，机制多样，
在体内显得十分灵活，加之它们常受激素甚至神经的指令，导致级联放 大反应，所以日益引人注目。
A Ea-b B
Ec-d D C
关键酶（限速酶）
Ec-g G
E
P1
H
P2
蛋白质的磷酸化和脱磷酸化
第一类：Ser/Thr型 第二类：Tyr型
蛋白质
ATP nPi
糖酵解途径（glycolysis）
糖酵解途径是将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随着ATP生成的 一系列反应，是生物体内普遍存在的葡萄糖降解的途径。该 途径也称作Embden-Meyethof-Parnas途径，简称ＥＭＰ 途径。
1、化学历程和催化酶类 2、 化学计量和生物学意义 3、 糖酵解的调控
第
葡萄糖的磷酸化 一
1、三羧酸循环的化学历程 2、三羧循环及葡萄糖有氧氧化的化学计量和能量计量 3、 三羧循环的生物学意义 4、 三羧酸循环的调控 5、草酰乙酸的回补反应（自学）
O CH3-C-SCoA
CoASH
NADH
NAD+
草酰乙酸
柠檬酸
•柠檬酸的 生成阶段
三羧酸循环 （TCA）
顺乌头酸
苹果酸
H2O
•草酰乙酸
再生阶段
1. 单糖 不能再水解的糖
葡萄糖(glucose) ——已醛糖
O
果糖(fructose) ——已酮糖
OH
H
OH
HO
H
H
OH
H
OH
O
HO
H
H
OH
H
OH
OH
OH
CH 2 OH
O
HH
H
HO OH H OH
H
OH
O
HOH2C
H
OH
H
OH H
CH2OH OH
半乳糖(galactose) ——已醛糖
O
H
OH
中心体
丙酮酸氧化 三羧酸循环
细胞膜 细胞质 线粒体 高尔基体
细胞核
吞噬 分泌物
内质网 溶酶体 细胞膜
植物细胞
细胞壁 叶绿体
有色体 白色体 液体 晶体
一、葡萄糖的主要代谢途径
葡萄糖
糖异生
6-磷酸葡萄糖 （有氧或无氧）
（无氧） 丙酮酸
糖酵解
途径
（有氧）
乳酸 乙醇
乙酰 CoA
磷酸戊糖 途径
三羧酸 循环
二、糖的无氧分解（糖酵解）
蛋白激酶
ADP
蛋白磷酸酶
蛋白质 n P
H2O
第一类：Ser/Thr型 第二类：Tyr型 第三类：双重底物型
丙酮酸激酶催化活性控制关系图
磷酸化的丙酮酸激酶 Pi （低活性） H2O
—
低血糖
+
ADP
Pi
ATP
去磷酸化的丙酮酸激酶
（高活性）
+
—
果糖-1，6-二磷酸
ATP
—
丙氨酸
三、丙酮酸的去路
糖酵解途径
6-磷酸果糖 E2 1，6-二磷酸果糖
ATP ADP
ATP ADP
不可逆反应：
E1:己糖激酶
磷酸二羟丙酮
3-磷酸甘油醛 NAD+
E2: 6-磷酸果糖激酶
糖 酵
E3: 丙酮酸激酶
NADH+H+ 1,3-二磷酸甘油酸
解 代
两次底物水平磷酸化
谢
E4:磷酸甘油酸激酶
途
E3:丙酮酸激酶 乳 酸
径
NAD+
ADP
蔗 糖 (sucrose) 葡萄糖 — 果糖
乳 糖 (lactose) 葡萄糖 — 半乳糖
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
重要的二糖
麦芽糖
蔗糖
乳糖
3. 多糖
能水解生成多个分子单糖的糖。
常见的多糖有 淀 粉 (starch) 糖 元 (glycogen) 纤维素 (cellulose)
① 淀粉 是植物中养分的储存形式
效应剂
别
构
中
活性
心
中心
别构酶的反馈调控机理
—
A 关键酶 B
C
D
E
（产物或中间产物）
酶的共价修饰
某些酶可以通过其它酶对其多肽链上某些基团进行可逆 的共价修饰，使其处于活性与非活性的互变状态，从而调节 酶活性。这类酶称为共价修饰酶。目前发现有数百种酶被翻 译后都要进行共价修饰，其中一部分处于分支代谢途径，成 为对代谢流量起调节作用的关键酶或限速酶。
异柠檬酸脱氢酶
NAD+ NADH+H+
CO2
－酮戊二酸 脱氢酶
琥珀酸 硫激酶
GDP＋Pi
GTP
CoASH
TCA第三阶段：草酰乙酸再生
FAD FADH2
H2O
琥珀酸脱氢酶
延胡索酸酶
草酰乙酸
苹果酸 脱氢酶
NAD +
NADH+H+
三羧循环的化学计量和能量计量
a、总反应式:
CH3COSCoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O
葡萄糖激酶
异构酶
磷酸果 糖激酶
ATP ADP
第二阶段： 磷酸己糖的裂解
醛缩酶
异构酶
第三阶段：磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸和ATP的生成
NAD+ NADH+H+ Pi
脱氢酶
ATP ADP
丙酮酸
丙酮酸激酶
PEP
ADP ATP
激酶 变 位 酶
H2O
Mg或Mn 烯醇化酶
ＥＭＰ途径化学计量和生物学意义
•总反应式:
E4
ATP
3-磷酸甘油酸
能量变化：
NADH+H+
2-磷酸甘油酸
产生4分子ATP，消耗2分子 ATP,净产生2分子ATP
ATP ADP
丙酮酸
E3
磷酸烯醇式丙酮酸
半乳糖
ATP
ADP
半乳糖-1-P
UTP
其它糖进入单糖分解的途径
葡萄糖
甘油
ATP
ADP
3-磷酸甘油
PPi
UDP-半乳糖
UDP-葡萄糖
葡萄糖
ATP
-
1，6-二磷酸果糖
柠檬酸 NADH ATP
3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮 21，3-二磷酸甘油酸
共价修饰实现活性 的调节，调节物多 为本途的中间物中 间物或与本途径有 关的代谢产物。
23-磷酸甘油酸
F-1,6-BP
ATP Ala
22-磷酸甘油酸
+
- 2磷酸烯醇丙酮酸
丙酮酸激酶
2丙酮酸
酶的别构（变构）效应示意图
丙酮酸氧化：2 1NADH 兑换率 1：3 2 3 ATP
三羧酸循环：2 1 GTP 2 3 NADH 2 1 FADH2
兑换率 1：3 兑换率 1：3
2 1 ATP 2 9 ATP 2 4 ATP
总计：38 ATP
O
三
CH3-C-SCoA
CoASH
羧
酸
-
柠檬酸
循
草酰乙酸
琥珀酰CoA
b、三2羧C酸O循2+环Co的A能SH量+计3量NADH+3H+
+F能A量D“H2现+金G”TP: 1 GTP
能量“支票”: NADH
3兑换率 1：3
兑换率 1：2
1 FADH2
1ATP 9ATP 2ATP
12ATP
葡萄糖完全氧化产生的ATP
酵解阶段： 2 ATP 2 1 NADH
2 ATP 兑换率 1：3 2 (3ATP)
焦磷酸硫胺素（TPP）在丙酮酸脱羧中的作用
H+ C-
丙酮酸
C-
CH3-C-COOH OH CO2
硫辛酸的氢载体作用和酰基载体作用
S C (CH2)4COOC
SC
氧化型硫辛酸
-2H +2H
(CH2)4COO-
HS C C
HS C
二氢硫辛酸
S
(CH2)4COO-
C
C
HS C
乙酰二氢硫辛酸
泛酸和 辅酶 A （CoASH）
NADH
环
ATP
顺乌头酸
的
调
苹果酸
节
NADH ATP
异柠檬酸
-
+
ADP
调节位点
延胡索酸
•柠檬酸合成酶（限速酶） •异柠檬酸脱氢酶
•－酮戊二酸脱氢酶
琥珀酸
－酮戊二酸
琥珀酰CoA
-
琥珀酰CoA
NADH
三羧循环的生物学意义
•是有机体获得生命活动所需能量的主要途径（为 呼吸链提供H+ + e）。 •是糖、脂、蛋白质等物质代谢和转化的中心枢纽 •形成多种重要的中间产物 •是发酵产物重新氧化的途径
* 糖酵解(glycolysis)的定义 在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸(lactate)的
过程称之为糖酵解。
* 糖酵解的反应部位：细胞质基质
* 糖酵解分为两个阶段 ➢ 第一阶段 由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，称之 为糖酵解途径(glycolytic pathway)。 ➢ 第二阶段 由丙酮酸转变成乳酸。
糖酵解的调控位点及相 应调节物
糖原（或淀粉）
机理：主要通过
F-2,6-BP 1-磷酸葡萄糖
调节反应途径中几
AMP
6-磷酸葡萄糖
种酶的活性来控制 整个途径的速度，
+
6-磷酸果糖
磷酸果糖激酶
G-6-P AMP ATP
+-
己糖激酶 葡萄糖
被调节的酶为催化 反应历程中不可逆 反应的三种酶，通 过酶的别构效应或
有氧氧化的反应过
程
G（Gn）
第一阶段：糖酵解途径
细胞质基质
丙酮酸
第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧
第三阶段：三羧酸循环
乙酰CoA 线粒体
第四阶段：氧化磷酸化
TAC循环
[O] H2O
NADH+H+
CO2
ATP ADP FADH2
五、 磷酸戊糖途径 （pentose phosphate pathway, ppp）
糖类的生物学作用
糖类是细胞中非常重要的一类有机化合物，主要的生物学 作用如下：
•作为生物体的结构成分 •作为生物体内的主要能源物质 •作为其它生物分子如氨基酸、核苷酸、脂等
合成的前体 •作为细胞识别的信息分子
糖的分类
根据其水解产物的情况，糖主要可 分为以下三大类。
单糖 (monosacchride) 二糖 (oligosacchride) 多糖 (polysacchride)
•氧化脱 羧阶段
异柠檬酸 NAD+
NADH +CO2
延胡索酸
FADH2
FAD
琥珀酸 GTP 琥珀酰CoA
－酮戊二酸
NAD+
NADH +CO2
TCA第一阶段：柠檬酸生成
草酰乙酸
O CH3-C-SCoA
CoASH
柠檬酸合成酶
顺乌头 酸酶 H2O
H2O
TCA第二阶段：氧化脱羧
NAD+ NADH+H+ CO2
HO
H
HO
H
H
OH
OH
CH 2 OH
HO H OH
H
H
OH H
OH OH
核糖(ribose) ——戊醛糖
O
H
OH
H
OH
H
OH
OH
HOH 2C
O OH
H H
HH
HO
OH
2. 二糖
能水解生成二分子单糖的糖，各单糖之间借 脱水缩合的糖苷键相连。
常见的几种二糖有
麦芽糖 (maltose) 葡萄糖 — 葡萄糖
（无氧）
葡萄糖
丙酮酸
（有氧或无氧）
（有氧）
乙酰 CoA
乳酸 乙醇
三羧酸 循环
葡萄糖的无氧分解（糖酵解）
葡萄糖
EMP
NADH+H+ NAD+
COOH C==O
COOH
CH(OH)
CH3
乳酸
CH3
丙酮酸
CO2
CHO
CH3
乙醛
CH2OH
NADH+H+ NAD+ CH3
乙醇
葡萄糖的无氧分解
E1
葡萄糖
6-磷酸葡萄糖
O CH3-C-SCoA
CH3 CoASH
乙酰CoA
CO2
丙酮酸
NAD+ NADH+H+
三羧酸 循环
葡萄糖的有氧分解
丙酮酸脱氢酶系(三种酶五种辅酶)
CO
2
丙酮酸 脱羧酶
TPP
硫辛酸
二氢硫辛 酸脱氢酶
FA D
乙酰硫辛酸
二氢硫辛酸
硫辛酸乙 酰转移酶
CoAS H
O CH3-C-SCoA
NAD +
NNAADD+H+ +H+H+
1、化学反应历程及催化酶类
特点：氧化脱羧阶段和非氧化分子重排阶段
2、总反应式和生理意义
磷酸戊糖途径的两个阶段
1、氧化脱羧阶段
阶 段
第
磷酸己糖的裂解
二 阶
段
糖原（或淀粉）
EMP的化学历程
1-磷酸葡萄糖
6-磷酸葡萄糖
葡萄糖
6-磷酸果糖
1，6-二磷酸果糖
3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮
21，3-二磷酸甘油酸
第
丙酮酸和 三 ATP的生成 阶
段
23-磷酸甘油酸 22-磷酸甘油酸
2磷酸烯醇丙酮酸
2丙酮酸
第一阶段：葡萄糖的磷酸化
ATP ADP