13糖的分解代谢

null糖分解代谢主要途径糖分解代谢主要途径 糖的无氧分解 糖的有氧氧化 乙醛酸循环 磷酸戊糖途径 其它已糖的代谢一、糖的无氧分解一、糖的无氧分解 Derived from the Greek words： glycos- lysis- Glycolysis(一)概念：糖的无氧分解是指： 体内组织在无氧或缺氧情况下，葡萄糖或糖原在胞浆中分解产生乳酸和少量ATP的过程，也称糖酵解途径。sugar(sweet)返回dissolution 乳酸与 ATP 的结构:乳酸与 ATP 的结构:乳 酸 （lactate）返回～～糖的无氧分解途径，亦称为EMP途径:糖的无氧分解途径，亦称为EMP途径:E： Embden；M: Meyerhof；P:Parnas糖的无氧氧化的过程及产物:丙酮酸葡萄糖乙醇：酵母菌、 植物返回EMP途径乳酸：动物肌肉、 乳酸菌无氧有氧CO2+H2O（二）糖酵解过程（二）糖酵解过程11个酶催化的12步反应第一阶段： 磷酸已糖的生成(活化)四个阶段第二阶段： 磷酸丙糖的生成(裂解)第三阶段： 3-磷酸甘油醛转变为丙酮酸并 释放能量(氧化、转能) 第四阶段： 丙酮酸还原为乳酸(还原)返回 糖 酵 解 过 程 : 糖 酵 解 过 程 :（1）葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖ATP 已糖激酶Mg2+返回这是酵解过程中的第一个调节酶ADP葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖的意义：葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖的意义：1.葡萄糖磷酸化后容易参与反应2.磷酸化后的葡萄糖带负电荷，不能透过 细胞质膜，因此是细胞的一种保糖机制返回 糖 酵 解 过 程 : 糖 酵 解 过 程 :（2）6-磷酸葡萄糖异构化转变为6-磷酸果糖返回（3） 6-磷酸果糖再磷酸化生成1,6-二磷酸果糖 （3） 6-磷酸果糖再磷酸化生成1,6-二磷酸果糖 ATP 磷酸果糖激酶-1 （PK- 1 ）Mg2+ 糖酵解过程的第二个调节酶也是酵解中的限速酶 糖 酵 解 过 程 :返回ADP限速酶 / 关键酶 (rate-limiting enzyme / key enzyme)限速酶 / 关键酶 (rate-limiting enzyme / key enzyme)1.催化非可逆反应特点2.催化效率低3.受激素或代谢物的调节4.常是在整条途径中催化初始反应的酶5.活性的改变可影响整个反应体系的速度和方向磷酸果糖激酶-1 (phosphofructokinase-1)磷酸果糖激酶-1 (phosphofructokinase-1)AMP、ADP 糖 酵 解 过 程 : 糖 酵 解 过 程 :（4）磷酸丙糖的生成 醛缩酶返回 糖 酵 解 过 程 : 糖 酵 解 过 程 :（5）磷酸丙糖的互换返回 糖 酵 解 过 程 : 糖 酵 解 过 程 :（6）3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油醛脱氢酶糖酵解 中唯一的 脱氢反应～P返回NAD＋＋H3PO4NADH+H+ 糖 酵 解 过 程 : 糖 酵 解 过 程 :（7）1,3-二磷酸甘油酸转变为3-磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸激酶这是糖酵解 中第一次 底物水平 磷酸化反应ADPATP～P返回 糖 酵 解 过 程 : 糖 酵 解 过 程 :（8）3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶返回 糖 酵 解 过 程 : 糖 酵 解 过 程 :（9） 2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸氟化物能与Mg2+络 合而抑制此酶活性～P返回H2O 糖 酵 解 过 程 : 糖 酵 解 过 程 :丙酮酸激酶 PK糖酵解过程的第三个调节酶， 也是第二次底物水平磷酸化反应Mg2+或Mn2+～P（10）磷酸烯醇式丙酮酸转变为烯醇式丙酮酸返回 糖 酵 解 过 程 : 糖 酵 解 过 程 :（11）烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸返回 糖 酵 解 过 程 : 糖 酵 解 过 程 :（12） 丙酮酸还原为乳酸返回 糖酵解小结： 糖酵解小结：1、糖酵解过程的11个酶返回2、糖酵解过程的12步反应：2、糖酵解过程的12步反应：2、糖酵解过程的12步反应：2、糖酵解过程的12步反应： 3、糖酵解过程的反应类型: 3、糖酵解过程的反应类型:1.磷酸基转移反应2.磷酸基移位3.异构化作用4.脱水或脱氢反应5.缩合反应返回null葡萄糖葡萄糖转变为乳酸null葡萄糖葡萄糖转变为乙醇2乙醛丙酮酸脱羧酶2乙醇2CO22× 2-磷酸甘油酸糖酵解过程小结：糖酵解过程小结：葡萄糖转变为乳酸：反应的条件：无氧或缺氧反应的部位：细胞的胞浆反应的底物：葡萄糖/糖原反应的产物：反应的特点：乳酸、ATP一次脱氢、二次底物磷酸化反应中间物： 在葡萄糖与丙酮酸之间均为磷 酸化合物返回null糖 原 转 变 为 乳 酸糖原(Gn) null糖原分解生成6-磷酸葡萄糖糖酵解过程中ATP的生成：糖酵解过程中ATP的生成：2×葡萄糖 → 6-磷酸葡萄糖 6 - 磷酸果糖 → 1,6-二磷酸果糖1,3-二磷酸甘油酸 → 3-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸 → 丙 酮 酸 -11 -12×1 1 mol 葡萄糖→ 2 mol 乳酸 + ？mol ATP糖原中的1mol葡萄糖→2mol 乳酸 +？mol ATP2 mol ATP3 mol ATP返回糖酵解过程的限速/调节酶：糖酵解过程的限速/调节酶：酶 的 名 称 已糖激酶 *磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶变构激活剂 Mg2+, Mn2+ Mg2+, AMP, ADP, F-1,6-2P, F-2,6-2P Mg2+, K+, F-1,6-2P 变构抑制剂 G-6-P ATP，柠檬酸， 长链脂肪酸 ATP 返回null糖酵解与发酵的比较返回糖酵解意义：糖酵解意义：1.在无氧条件下迅速提供能量,供机体需要。如:剧烈运动、人到高原2.是某些细胞在不缺氧条件下的能量来源。3.是某些病理情况下机体获得能量的方式。4.是糖的有氧氧化的前过程，亦是糖异生作用 大部分逆过程。6.若糖酵解过度，可因乳酸生成过多而导致乳酸 酸中毒。5.糖酵解也是糖、脂肪和氨基酸代谢相联系的途径。返回二、糖的有氧氧化 (aerobic oxidation)二、糖的有氧氧化 (aerobic oxidation) 概念 过程 意义 糖酵解和有氧氧化的调节返回（一）糖有氧氧化的概念（一）糖有氧氧化的概念糖的有氧氧化：是指体内组织在有氧条件下， 葡萄糖彻底氧化分解生成CO2和 H2O的过程。 有氧氧化是糖氧化的主要方式，绝大多 数组织细胞都通过有氧氧化获得能量。返回null葡萄糖→→丙酮酸→丙酮酸→乙酰CoACO2+H2O+ATP三羧酸循环线粒体内胞浆糖有氧氧化概况糖的有氧氧化与糖酵解：糖的有氧氧化与糖酵解：葡萄糖→→……→→丙酮酸→乳酸（糖酵解) （二）糖有氧氧化的过程：（二）糖有氧氧化的过程：第一阶段：丙酮酸的生成（胞浆） 第二阶段：丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA （线粒体） 第三阶段：乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化 （线粒体）三个 阶段返回丙酮酸的生成（胞浆）：丙酮酸的生成（胞浆）：2丙酮酸进入线粒体进一步氧化2(NADH+ H+ )2H2O + 3/5 ATPnull丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A:丙酮酸 脱氢酶系丙酮酸+辅酶A+NAD+ 乙酰COA+CO2+NADH+H+null丙酮酸脱氢酶系（或氧化脱羧酶系）:丙酮酸脱羧酶(TPP、Mg2+) 二氢硫辛酸乙酰基转移酶(硫辛酸、辅酶A) 二氢硫辛酸脱氢酶(FAD、NAD+)3种酶：6种辅助因子：TPP、 Mg2+、硫辛酸、辅酶A、FAD、NAD+ （含B1、泛酸、B2 、PP硫辛酸五种维生素） 乙酰辅酶A进入三羧酸循环:乙酰辅酶A进入三羧酸循环: 三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle TCA循环)又称柠檬酸循环(citric acid cycle) 或Krebs循环(Krebs cycle)。 乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合成六碳三羧酸即柠 檬酸，经过一系列代谢反应，乙酰基被彻底氧化，草酰乙酸得以再生的过程称为三羧酸循环。 三羧酸循环: 三羧酸循环:反应过程 反应特点返回⑴ 乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸TCA循环⑴ 乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸柠檬酸合酶关键酶HH⑵ 柠檬酸异构化生成异柠檬酸:⑵ 柠檬酸异构化生成异柠檬酸:TCA循环柠檬酸 (citrate)⑶ 异柠檬酸氧化脱羧生成α-酮戊二酸⑶ 异柠檬酸氧化脱羧生成α-酮戊二酸TCA循环异柠檬酸异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸+NAD+ α-酮戊二酸 +CO2+NADH+H+调节酶⑷ α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰辅酶A⑷ α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰辅酶ATCA循环 α-酮戊二酸脱氢酶系α-酮戊二酸 + CoA-SH+ NAD+ 琥珀酰CoA + C O2 + NADH+H+ 调节酶 α-酮戊二酸氧化脱羧酶反应机制与丙酮 酸氧化脱羧相同，组成类似： α-酮戊二酸氧化脱羧酶反应机制与丙酮 酸氧化脱羧相同，组成类似：含三个酶及六个辅助因子α-酮戊二酸脱羧酶、 二 氢硫辛转琥珀酰基酶、 二氢硫辛酸还原酶辅酶A、FAD、NAD+、 镁离子、硫辛酸、TPP三个酶:六个辅助因子：返回⑸ 琥珀酰CoA转变为琥珀酸TCA循环⑸ 琥珀酰CoA转变为琥珀酸琥珀酰CoA合成酶琥珀酰CoA (succinyl CoA)琥珀酰CoA + GDP + Pi 琥珀酸+ GTP + CoA-SHADPATP⑹ 琥珀酸氧化脱氢生成延胡索酸TCA循环⑹ 琥珀酸氧化脱氢生成延胡索酸琥珀酸 (succinate)琥珀酸脱氢酶琥珀酸 + FAD 延胡索酸 +FADH2⑺ 延胡索酸水合生成苹果酸TCA循环⑺ 延胡索酸水合生成苹果酸延胡索酸 (fumarate)延胡索酸酶延胡索酸 + H2O 苹果酸⑻ 苹果酸脱氢生成草酰乙酸TCA循环⑻ 苹果酸脱氢生成草酰乙酸 苹果酸脱氢酶苹果酸 (malate)NAD+NADH+H+三羧酸循环总图:三羧酸循环总图:CH2CO～SoA (乙酰辅酶A)2H2HH返回三羧酸循环中草酰乙酸的来源(1):三羧酸循环中草酰乙酸的来源(1):返回三羧酸循环中草酰乙酸的来源(2):三羧酸循环中草酰乙酸的来源(2):丙酮酸草酰乙酸苹果酸三羧酸循环小结:三羧酸循环小结: TCA循环运转一周的净结果是氧化1分子乙酰CoA，草酰 乙酸仅起载体作用，反应前后无改变。乙酰辅酶A + 3NAD+ + FAD + Pi + 2 H2O + GDP 2 CO2 + 3(NADH + H+ ) + FADH2 + HSCoA + GTP 14C标记乙酰CoA进行研究结果，第一周循环中并无14C 出现CO2，即CO2的碳原子来自草酰乙酸而不是来自乙酰 CoA，第二周循环时，才有14 CO2 出现。 TCA循环中的一些反应在生理条件下是不可逆的，所以 整个三羧酸循环是一个不可逆的系统。 TCA循环的中间产物可转化为其它物质，故需不断补充。返回三羧酸循环总图:三羧酸循环总图:CH2CO～SoA (乙酰辅酶A)2H2HH返回三羧酸循环特点:三羧酸循环特点: 一次底物水平磷酸化 二次脱羧 三个不可逆反应 四次脱氢 1 mol乙酰CoA经三羧酸循环彻 底氧化净生成10 molATP。 返回（三）糖有氧氧化的生理意义（三）糖有氧氧化的生理意义 糖有氧氧化的基本生理功能是氧化供能。 糖有氧氧化是体内三大营养物质代谢 的总枢纽。 糖有氧氧化途径与体内其它代谢途径有着 密切的联系。返回糖有氧氧化过程中ATP的生成:糖有氧氧化过程中ATP的生成:第一阶段：葡萄糖→2丙酮酸第二阶段：2丙酮酸→2乙酰CoA第三阶段：2乙酰CoA→2CO2+4H2O 2ATP 糖的有氧氧化 底物磷酸化 氧化磷酸化2×2.5ATP2×9ATP葡萄糖→ 6 CO2+ 6H2O + ？mol ATP糖原中的1mol葡萄糖→ 6 CO2+ 6H2O + ？mol ATP 32/30ATP33/31 ATP2×1.5或2.5ATP2ATP糖与氨基酸、脂肪代谢的联系糖与氨基酸、脂肪代谢的联系返回三羧酸循环的调节酶及其调节:三羧酸循环的调节酶及其调节:酶 的 名 称 柠檬酸合酶 异柠檬酸脱氢酶 α-酮戊二酸脱氢酶系变构激活剂 ADP 变构抑制剂 ATP NADH ATP、NADH、 琥珀酰CoA 丙酮酸氧化和 三羧酸循环 的调节P丙酮酸氧化和 三羧酸循环 的调节琥珀酰CoA草酰乙酸苹果酸琥珀酸α-酮戊二酸异柠檬酸柠檬酸延胡索酸乙酰辅酶A丙酮酸返回三、乙醛酸循环三、乙醛酸循环乙醛酸循环返回乙醛酸循环的意义乙醛酸循环的意义乙醛酸循环的意义四、磷酸戊糖途径 （pentose phosphate pathway）四、磷酸戊糖途径 （pentose phosphate pathway）概 念 过 程 小 结 调 节 生理意义 相关疾病返回（一）磷酸戊糖途径的概念（一）磷酸戊糖途径的概念 以6-葡萄糖开始，在6-磷酸葡萄糖脱氢酶催化下形成6-磷酸葡萄糖酸，进而代谢生成磷酸戊糖为中间代谢物的过程，称为磷酸戊糖途径。 磷酸戊糖途径(phosphopentose pathway) 又称磷酸已糖旁路(hexose monophosphate shunt,HMS)或Warburg-Dikens途径。（二）磷酸戊糖途径的过程（二）磷酸戊糖途径的过程第一阶段（氧化阶段） ：6分子的6－磷酸葡萄 糖经脱氢、水合、氧化脱羧生成6分 子5－磷酸核酮糖、6NADPH和6CO2第二阶段（异构阶段）： 6分子5－磷酸核酮糖 经一系列基团转移反应异构成5分 子6－磷酸葡萄糖回到下一个循环。 （1） 6-磷酸葡萄糖 转变为6-磷酸葡萄糖酸内酯（1） 6-磷酸葡萄糖 转变为6-磷酸葡萄糖酸内酯6-磷酸葡萄糖脱氢酶 glucose 6-phosphate dehydrogenase(G6PD)限速酶，对NADP+有高度特异性(2) 6-磷酸葡萄糖酸内酯转变为6-磷酸葡萄糖酸(2) 6-磷酸葡萄糖酸内酯转变为6-磷酸葡萄糖酸H2O内酯酶 lactonase(3) 6-磷酸葡萄糖酸转变为5-磷酸核酮糖(3) 6-磷酸葡萄糖酸转变为5-磷酸核酮糖(4) 三种五碳糖的互换：(4) 三种五碳糖的互换：(5) 二分子五碳糖的基团转移反应(5) 二分子五碳糖的基团转移反应转酮醇酶(TPP)(6)七碳糖与三碳糖的基团转移反应(6)七碳糖与三碳糖的基团转移反应转醛醇酶Mg2+或Mn2+(7)四碳糖与五碳糖的基团转移反应(7)四碳糖与五碳糖的基团转移反应转酮醇酶(TPP)返回 磷酸戊糖途径的小结： 磷酸戊糖途径的小结：转酮醇酶与转醛缩酶比较反 应 式总反应图特 点 磷酸戊糖途径二个阶段的反应式： 磷酸戊糖途径二个阶段的反应式：磷酸戊糖途径：磷酸戊糖途径：糖酵解途径葡萄糖 HMS示意图： HMS示意图：2C62C52C62C62CO22CO22CO22C52C52C32C62C72C32C42C65C6回到下一循环转酮醇酶与转醛缩酶：转酮醇酶与转醛缩酶： 转酮醇酶(transketolase)就是催化含有一个酮基、一个醇基的二碳基团转移的酶。其接受体是醛，辅酶是TPP。 转醛基酶(transaldolase)是催化含有一个酮基、二个醇基的三碳基团转移的酶。其接受体是亦是醛，但不需要TPP。磷酸戊糖途径特点 ：磷酸戊糖途径特点 ：反应部位： 胞浆 反应底物： 6-磷酸葡萄糖 重要反应产物： NADPH、5-磷酸核糖 限速酶： 6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G-6-PD) （三）磷酸戊糖途径的意义（三）磷酸戊糖途径的意义1、产生5-磷酸核糖2、产生NADPH返回 5-磷酸核糖作用： 5-磷酸核糖作用：合成原料 NADPH的主要功能： NADPH的主要功能：1、作为供氢体 ---参与体内多种生物合成反应2、是谷胱甘肽还原酶的辅酶 ---对维持细胞中还原型谷胱甘肽的正常 含量起重要作用3、作为加单氧酶的辅酶 ---参与肝脏对激素、药物和毒物的生物 转化作用4、清除自由基的作用 NADPH作为体内多种物质生物合成的供氢体NADPH作为体内多种物质生物合成的供氢体 脂肪酸、胆固醇和类固醇化合物的生物合成，均需要大量的NADPH。NADPH + H+ 谷胱甘肽的功能： 谷胱甘肽的功能：(1) 解毒功能 (2) 保护巯基酶/蛋白质 (3) 可消除自由基 (4) 协肋氨基酸的吸收NADPH作为羟化酶的辅酶：NADPH作为羟化酶的辅酶：羟化反应： (1)与某些生物合成(胆固醇、胆汁酸、类固醇激素等)有关； (2)与肝脏的生物转化(激素、药物、毒物的生物转化)有关。磷酸戊糖途径与疾病:磷酸戊糖途径与疾病: 神经精神病 (neuropsychiatric disorder) 药物诱导的溶血性贫血 (a drug-induced hemolytic amemia)返回磷酸戊糖途径与神经精神病:磷酸戊糖途径与神经精神病: 与VitB1缺乏有关VitB1缺乏蚕豆病 :蚕豆病 : 蚕豆病的症状是： 吃蚕豆几小时或1～2天后，突然感到精神疲倦、头晕、恶心、畏寒发热、全身酸痛、萎靡不振，并伴有黄疸、肝脾肿大、呼吸困难、肾功能衰竭，甚至死亡。蚕豆病，俗称蚕豆黄。 机理: 蚕豆中有3种物质：裂解素、锁未尔和多巴胺。前两种使谷胱甘肽氧化，后一种能激发红细胞的自身破坏，遗传性D6PD缺乏者，使红细胞大量溶解而发生蚕豆病。 血像检查: 红细胞明显减少，黄疸指数明显升高。磷酸戊糖途径与溶血性贫血 :磷酸戊糖途径与溶血性贫血 : 一些具有氧化作用的外源性物质如蚕豆、抗疟药、磺胺药等G6PD缺乏GSSH↑(四) 磷酸戊糖途径的调节(四) 磷酸戊糖途径的调节 NADPH、NADP+竞争与G-6-PD结合 ATP、6-磷酸葡萄糖竞争与G-6-PD结合 餐后的兔肝胞浆中， NADP+/NADPH的比值为0.014 某些条件下， NADP+/NADPH的比值为700最重要的调节因素是：NADP+的水平返回五、其它已糖的代谢五、其它已糖的代谢果糖代谢 半乳糖代谢 甘露糖代谢返回果糖(fructose)代谢果糖(fructose)代谢果糖代谢概况 果糖的结构 果糖的代谢 果糖代谢概况： 果糖代谢概况：来 源：食物中的蔗糖 代谢部位：肝脏、肌肉和脂肪组织 代谢概况：转换成糖酵解的中间产物 （1）氧化供能 （2）糖原合成的原料果糖果糖蔗糖果糖的代谢果糖的代谢果 糖果糖激酶 (肝)已糖激酶 (肌肉/脂肪)果糖醛缩酶 半乳糖(galactose)代谢 半乳糖(galactose)代谢半乳糖代谢概况 半乳糖的结构 半乳糖的代谢半乳糖代谢概况：半乳糖代谢概况：来 源： 牛乳中的半乳糖 代谢部位： 肝脏 代谢概况: 转换成糖酵解的中间产物 （1）氧化供能 （2）糖原合成的原料半乳糖半乳糖乳糖null半乳糖 半乳糖的代谢半乳糖代谢与临床半乳糖代谢与临床半乳糖血症： 先天性缺乏半乳糖激酶或1-磷酸半乳糖尿苷酰转移酶患者，体内半乳糖堆积而发生半乳糖血症。 肝功能衰竭和精神障碍。因半乳糖在晶体内可被还原成半乳糖醇而堆积，导致白内障。症状：返回甘露糖的代谢：甘露糖的代谢：甘露糖1-磷酸甘露糖糖蛋白ATPADP6-磷酸甘露糖6-磷酸果糖PPiGTPGDP-甘露糖己糖激酶甘露糖异构酶糖酵解甘露糖异构酶返回null糖分解代谢主要途径 糖的无氧分解 糖的有氧氧化 乙醛酸循环 磷酸戊糖途径 其它已糖的代谢null（ 之二 ）