糖代謝專題知識講座

糖代謝專題知識講座糖代謝專題知識講座第1頁糖化學(xué)(介紹)多糖和低聚糖酶促降解糖無氧分解糖有氧氧化戊糖磷酸路徑糖合成代謝糖代謝專題知識講座第2頁葡萄糖(glucose)——已醛糖果糖(fructose)——已酮糖1.

單糖：不能再水解糖。糖代謝專題知識講座第3頁半乳糖(galactose)——已醛糖

核糖(ribose)——戊醛糖

糖代謝專題知識講座第4頁2.

寡糖常見二糖麥芽糖(maltose):葡萄糖—葡萄糖蔗糖(sucrose):葡萄糖—果糖乳糖(lactose):葡萄糖—半乳糖能水解生成幾分子單糖糖，各單糖之間借脫水縮合糖苷鍵相連。糖代謝專題知識講座第5頁3.多糖

能水解生成多個分子單糖糖。常見多糖淀粉(starch)糖原(glycogen)纖維素(cellulose)均是由G組成同多糖，只是糖苷鍵類型不一樣其它同多糖：菊粉，殼多糖（幾丁質(zhì)），葡聚糖糖代謝專題知識講座第6頁①淀粉是植物中養(yǎng)分儲存形式（根、莖），貯存多糖淀粉顆粒α-1,6-糖苷鍵α-1,4-糖苷鍵糖代謝專題知識講座第7頁②糖原：是動物體內(nèi)葡萄糖儲存形式(肝臟、肌肉），又稱動物淀粉糖原顆粒：糖原（12萬個G）、調(diào)整蛋白、催化糖原合成與降解酶多分支結(jié)構(gòu)7~10%1~2%肌糖原為了肌肉收縮提供能源，肝糖原是為了維持血糖平衡。均以顆粒狀存在于細胞溶膠中。非還原端（1個）還原端（多個）糖代謝專題知識講座第8頁③纖維素：植物中結(jié)構(gòu)多糖，人體因無-糖苷酶而不能利用。有刺激腸蠕動等作用。β-1,4-糖苷鍵糖代謝專題知識講座第9頁

（三）糖生理功效1.氧化供能___主要功效3.作為機體組織細胞組成成份：糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂、糖磷酸衍生物（形成主要生物活性物質(zhì)如ATP、NAD、FAD）等。2.為體內(nèi)合成其它物質(zhì)提供碳源：氨基酸、脂肪、膽固醇、核苷等。4.細菌、植物細胞壁和動物連接組織中結(jié)構(gòu)元件和保護成份。糖代謝專題知識講座第10頁§1

多糖和低聚糖酶促降解淀粉酶促水解淀粉磷酸解低聚糖降解糖代謝專題知識講座第11頁

是淀粉內(nèi)切酶，作用于淀粉分子內(nèi)部任意α-1，4

糖苷鍵。

極限糊精是指淀粉酶不能再分解支鏈淀粉殘基。

α-極限糊精是指含α-1，6糖苷鍵由3個以上葡萄糖基組成極限糊精。一、淀粉酶促水解1.α-淀粉酶直鏈淀粉葡萄糖+麥芽糖+麥芽三糖+低聚糖混合物支鏈淀粉葡萄糖+麥芽糖+麥芽三糖+α-極限糊精（唾液α-淀粉酶、胰液α-淀粉酶）

糖代謝專題知識講座第12頁2.β-淀粉酶

是淀粉外切酶，水解α-1，4糖苷鍵，從淀粉分子外即非還原端開始，每間隔一個糖苷鍵進行水解，每次水解出一個麥芽糖分子。直鏈淀粉麥芽糖支鏈淀粉麥芽糖+β-極限糊精

β-極限糊精是指β-淀粉酶作用到離分支點2-3個葡萄糖基為止剩下個別。糖代謝專題知識講座第13頁α-淀粉酶β-淀粉酶動物、植物、微生物淀粉內(nèi)切酶不耐酸，pH3時失活耐高溫，70C時15分鐘仍保持活性廣泛分布于動植物和微生物中水解產(chǎn)物主要為麥芽糖和α-極限糊精植物（種子）淀粉外切酶耐酸，pH3時仍保持活性不耐高溫，70C15分鐘失活主要存在植物體中麥芽糖和β

-極限糊精兩種淀粉酶性質(zhì)比較糖代謝專題知識講座第14頁3.R-酶(脫支酶）

水解α-1，6糖苷鍵，是將α及β-淀粉酶作用支鏈淀粉最終留下極限糊精分支點水解，產(chǎn)生短只含α-1，4-糖苷鍵糊精，使之可深入被淀粉酶降解。不能直接水解支鏈淀粉內(nèi)部α-1，6糖苷鍵。

4.麥芽糖酶

催化麥芽糖水解為葡萄糖，是淀粉水解最終一步。淀粉徹底水解需要上述四種水解酶共同作用，其最終產(chǎn)物是葡萄糖。糖代謝專題知識講座第15頁二、淀粉磷酸解淀粉磷酸化酶（starchphosphorylase）催化淀粉非還原末端葡萄糖殘基轉(zhuǎn)移給P，生成G-1-P，同時產(chǎn)生一個新非還原末端，重復(fù)上述過程。直鏈淀粉G-1-P支鏈淀粉G-1-P+

極限糊精

磷酸化酶不能將支鏈淀粉完全降解，只能降解到距分支點4個葡萄糖殘基為止，留下一個大而有分支多糖鏈，稱為極限糊精。α-1,6糖苷鍵降解還需要轉(zhuǎn)移酶和α-1,6糖苷酶糖代謝專題知識講座第16頁注意：淀粉或糖原磷酸解產(chǎn)物多是G-1-P，在異構(gòu)酶作用下，不需要耗能就能轉(zhuǎn)變?yōu)镚-6-P，進入糖酵解（EMP）路徑。G-1-PG-6-P葡糖磷酸變位酶糖代謝專題知識講座第17頁

糖代謝概況

磷酸戊糖路徑

核糖

+NADPH+H+糖原

糖原分解

淀粉消化與吸收

葡萄糖

酵解路徑

丙酮酸有氧

無氧H2O及CO2

乳酸

ATP

乙醇

糖異生路徑

乳酸、氨基酸、甘油糖原合成掌握各代謝亞細胞部位、反應(yīng)過程、限速酶、特點及生理意義，以及調(diào)整方式糖代謝專題知識講座第18頁§2

糖無氧分解

（糖酵解）

Glycolysis糖代謝專題知識講座第19頁酵解研究簡史1875年L.Paster發(fā)覺葡萄糖在無氧條件下被酵母菌分解生成乙醇。1897年Buchner發(fā)覺，發(fā)酵作用在不含細胞提取液中也能進行。1905年ArthurHarden,WillianYoung分離得到中間物果糖-1,6-二磷酸等，說明葡萄糖生成乙醇過程，中間經(jīng)歷了磷酸酯階段。EmbodanG,MeyerhofO發(fā)覺肌肉中也存在著與酵母發(fā)酵十分類似不需氧分解葡萄糖并產(chǎn)生能量代謝過程，并研究清楚過程關(guān)鍵中間物?！瓰榧o念EmbodanG,MeyerhofO對闡述酵解過程卓越貢獻，從葡萄糖開始產(chǎn)生丙酮酸過程被稱為EMP路徑。糖代謝專題知識講座第20頁

一、糖酵解反應(yīng)過程

葡萄糖

酵解路徑

丙酮酸

無氧

乳酸

乙醇

(肌肉酵解)(生醇發(fā)酵)*糖酵解(glycolysis)過程：1分子葡萄糖在細胞質(zhì)中降解產(chǎn)生2分子丙酮酸過程。在不需氧情況下，深入生成乳酸或發(fā)酵成乙醇和CO2，并釋放少許能量。

糖代謝專題知識講座第21頁（1）葡萄糖磷酸化為葡萄糖-6-磷酸*ATP

ADPMg2+

己糖激酶葡萄糖G

葡萄糖-6-磷酸

G-6-P1.

第一階段（5steps）第一步不可逆需ATP供能為糖酵解第一個限速步驟己糖激酶是別構(gòu)酶，G-6-P是別構(gòu)抑制劑EC2*糖酵解過程分為兩個階段（共10步反應(yīng)）糖代謝專題知識講座第22頁已糖激酶（hexokinase）葡萄糖激酶（glucokinase）廣泛存在于動物、植物、微生物能夠G、F、甘露糖為底物當(dāng)G水平低時，負責(zé)G磷酸化主要在肌肉酵解中起作用是別構(gòu)酶存在于肝臟細胞，專一性強。僅以D-葡萄糖為底物當(dāng)G水平很高時，催化G生成G-6-P，并以糖原形式貯存于肝中。是誘導(dǎo)酶*，在肝中含量由胰島素調(diào)整兩種激酶區(qū)分激酶（kinase）：能夠在ATP和任一底物之間起催化作用，轉(zhuǎn)移磷酸基團至底物分子上一類酶。激酶都需離子Mg2+作為輔助因子。糖代謝專題知識講座第23頁（2）葡萄糖-6-磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楣?6-磷酸己糖磷酸異構(gòu)酶葡萄糖-6-磷酸G-6-P果糖-6-磷酸F-6-P同分異構(gòu)反應(yīng)，醛糖→酮糖異構(gòu)化反應(yīng)需以開環(huán)形式進行糖代謝專題知識講座第24頁（3）果糖-6-磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楣?1,6-二磷酸*

ATP

ADP

Mg2+

果糖磷酸激酶-1果糖-

6-磷酸F-6-P果糖-1,6-二磷酸F-1,6-BP第二步不可逆需ATP供能第二個限速步驟PFK系別構(gòu)酶，是控制糖酵解最關(guān)鍵酶!?。≒FK-1）?Go=–14.2kJ/mol糖代謝專題知識講座第25頁果糖-1,6-二磷酸

醛縮酶二羥丙酮磷酸甘油醛-3-磷酸+（4）六碳糖裂解F-1,6-BP?Go=+23.9kJ/mol(實測紅細胞中為-0.23kJ/mol)EC4糖代謝專題知識講座第26頁（5）丙糖磷酸同分異構(gòu)化丙糖磷酸異構(gòu)酶

甘油醛-3-磷酸二羥丙酮磷酸以下可看作2分子甘油醛-3-磷酸反應(yīng)。?Go=7.7kJ/mol糖代謝專題知識講座第27頁葡糖磷酸變位酶淀粉或糖原G-1-PG-6-P磷酸化酶*從葡萄糖開始酵解形成甘油醛-3-磷酸經(jīng)歷了5步反應(yīng)，其中有2步不可逆反應(yīng)，消耗了2個ATP。*若從淀粉或糖原開始形成甘油醛-3-磷酸經(jīng)歷了6步反應(yīng)，只有1步不可逆反應(yīng)，消耗了1個ATP。第一階段是一個耗能階段！先投入才有回報糖代謝專題知識講座第28頁（6）甘油醛-3-磷酸氧化為甘油酸-1,3-二磷酸*Pi、NAD+NADH+H+

甘油醛-3-磷酸脫氫酶甘油醛-3-磷酸甘油酸-1,3-二磷酸

2.

第二階段（放能階段5steps）糖酵解中唯一氧化脫氫反應(yīng)甘油酸-1,3-二磷酸是高能化合物整個反應(yīng)稍吸能，但為下一步放能反應(yīng)促進重金屬、碘乙酸可強烈抑制此酶活性（-SH）H?Go=+6.3kJ/mol3H3H32P32P糖代謝專題知識講座第29頁（7）甘油酸-1,3-二磷酸轉(zhuǎn)變成甘油酸-3-磷酸*ADPATP

磷酸甘油酸激酶

※第一次底物水平磷酸化反應(yīng)！甘油酸-1,3-二磷酸甘油酸-3-磷酸Mg2+(Thisenzymewasnamedforthereversereaction)?Go=–18.83kJ/mol砷酸鹽（AsO43-）是解偶聯(lián)劑，因為它破壞甘油酸-1，3-二磷酸形成糖代謝專題知識講座第30頁(8)甘油酸-3-磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楦视退?2-磷酸磷酸甘油酸變位酶甘油酸-3-磷酸甘油酸-2-磷酸?Go=4.4kJ/mol糖代謝專題知識講座第31頁(9)甘油酸-2-磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖?/p>

甘油酸-2-磷酸+

H2O磷酸烯醇式丙酮酸PEPPEP是不穩(wěn)定高能化合物烯醇化酶Mg2+氟化物是該酶強烈抑制劑：與鎂結(jié)合?Go=+1.8kJ/molH糖代謝專題知識講座第32頁ADPATP

K+Mg2+丙酮酸激酶(10)磷酸烯醇式丙酮酸生成丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸(烯醇式)第三步不可逆反應(yīng)第二次底物水平磷酸化H?Go=-31.38kJ/mol糖代謝專題知識講座第33頁烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變成酮式丙酮酸丙酮酸(烯醇式)丙酮酸(酮式)不需要酶催化HpH7糖代謝專題知識講座第34頁二、G→丙酮酸產(chǎn)能方式和數(shù)量

葡萄糖+2Pi+2ADP+2NAD+

2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H++2H2O糖酵解過程中ATP消耗和產(chǎn)生反應(yīng)ATPG→G-6-PF-6-P→F-1,6-BP甘油酸-1,3-二磷酸→甘油酸-3-磷酸PEP→丙酮酸總計-1-1+1×2+1×2+2

產(chǎn)能方式：底物水平磷酸化注：糖原一個糖單位3ATP糖代謝專題知識講座第35頁糖酵解小結(jié)（1）1次氧化脫氫。（2）凈得2個分子ATP；產(chǎn)能階段有2個高能磷酸化合物，底物水平磷酸化。（3）有3步不可逆反應(yīng)。（4）反應(yīng)全過程C6→C3糖+C3

糖→2C3酸（分解不完全）；中間產(chǎn)物均帶磷酸基團G

G-6-PATP

ADP

己糖激酶

ATPADP

F-6-P

F-1,6-BP

磷酸果糖激酶-1

ADP

ATP

PEP

丙酮酸

丙酮酸激酶

糖代謝專題知識講座第36頁三、丙酮酸無氧條件下去路

酵解是多數(shù)生物分解代謝共同中心路徑，但在不一樣生物中丙酮酸去路有所不一樣。

生成乳酸：如一些厭氧乳酸菌、肌肉猛烈運動時或呼吸、循環(huán)系統(tǒng)機能障引發(fā)供氧不足。

生醇發(fā)酵：無氧條件下，在酵母菌或其它微生物中，丙酮酸脫羧、還原生成乙醇。注:有氧條件下進入三羧酸循環(huán)：最終氧化為CO2和H2O。（第三節(jié)有氧氧化中詳述）糖代謝專題知識講座第37頁乳酸生成乳酸脫氫酶(LDH)

NADH+H+

NAD+

乳酸

丙酮酸

唯一還原反應(yīng)NADH+H+

可來自于（6）甘油醛-3-磷酸脫氫意義：NAD+再生LacticacidFermentation(肌肉酵解)糖代謝專題知識講座第38頁Inanaerobicyeast,pyruvate→ethanolPyruvateisdecarboxylated.Acetaldehyde乙醛isreduced.丙酮酸脫羧酶乙醇脫氫酶生醇發(fā)酵糖代謝專題知識講座第39頁

*糖酵解生理意義1.

機體在缺氧或不需氧情況下獲取能量有效方式。（肌肉猛烈運動時或呼吸、循環(huán)系統(tǒng)機能障引發(fā)供氧不足，厭氧乳酸菌）2.

一些細胞在氧供給正常情況下主要供能路徑。①無線粒體細胞，如：紅細胞②代謝活躍細胞，如：白細胞、骨髓細胞、癌細胞糖代謝專題知識講座第40頁四、糖酵解調(diào)整調(diào)整酶①

己糖激酶

②果糖磷酸激酶-1*

③

丙酮酸激酶

調(diào)整方式①別構(gòu)調(diào)整

②共價修飾調(diào)整

糖代謝專題知識講座第41頁

（一）果糖磷酸激酶-1(PFK-1)**別構(gòu)調(diào)整

別構(gòu)激活劑：

F-2,6-BP;

AMP