生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝課件

作者::第五章

糖代謝-1MetabolismofCarbohydrates生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝第一節(jié)糖的攝取與利用第二節(jié)糖的無(wú)氧氧化第三節(jié)糖的有氧氧化第四節(jié)磷酸戊糖途徑生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝重點(diǎn)難點(diǎn)熟悉了解掌握糖酵解和無(wú)氧氧化的概念、亞細(xì)胞定位、主要步驟、關(guān)鍵酶、重要中間產(chǎn)物和生理意義；糖有氧氧化的概念、亞細(xì)胞定位、主要步驟、關(guān)鍵酶、重要中間產(chǎn)物和生理意義；磷酸戊糖途徑的概念、亞細(xì)胞定位、關(guān)鍵酶、重要產(chǎn)物和生理意義巴斯德效應(yīng)的概念和生理意義；糖酵解關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)；糖有氧氧化關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)；磷酸戊糖途徑關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)；其他單糖進(jìn)行糖酵解的方式糖的消化吸收過(guò)程和糖代謝概況；Warburg效應(yīng)的概念和生理病理意義；蠶豆病的發(fā)病機(jī)制生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝糖的攝取與利用第一節(jié)TheUptakeandUtilizationofofCarbohydrates生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝1.糖主要在小腸中消化一、糖消化后以單體形式吸收淀粉麥芽糖+麥芽三糖（主要）α-極限糊精+異麥芽糖（少部分）葡萄糖唾液α-淀粉酶α-糖苷酶α-極限糊精酶

腸黏膜刷狀緣口腔腸腔胰液α-淀粉酶生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝2.單糖吸收入血依賴SGLTNa+依賴型葡糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（Na+-dependentglucosetransporter,SGLT）小腸腸腔腸黏膜上皮細(xì)胞門靜脈肝體循環(huán)SGLT這一SGLT依賴的吸收過(guò)程主動(dòng)耗能生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝二、細(xì)胞攝取葡萄糖需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（glucosetransporter，GLUT）體循環(huán)各組織細(xì)胞葡糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白分布Km功能GLUT1紅細(xì)胞、腦、腎、結(jié)腸等1mM葡萄糖的恒定攝取GLUT2肝、胰腺β細(xì)胞15~20mM在肝，從血液移走多余的葡萄糖；在胰腺，調(diào)節(jié)胰島素分泌GLUT3腦、腎等1mM葡萄糖的恒定攝取GLUT4心肌、骨骼肌、脂肪組織5mM胰島素促進(jìn)其葡萄糖攝取GLUT5小腸—葡萄糖吸收幾種葡糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的比較生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝三、體內(nèi)糖代謝涉及分解、儲(chǔ)存和合成三方面糖酵解丙酮酸有氧氧化無(wú)氧氧化H2O及CO2乳酸糖異生乳酸、氨基酸、甘油糖原肝糖原分解糖原合成磷酸戊糖途徑

核糖

+NADPH淀粉消化與吸收ATP葡萄糖生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝糖的無(wú)氧氧化第二節(jié)AnaerobicOxidationofCarbohydrates生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝糖無(wú)氧氧化的概念：

缺氧時(shí)，葡萄糖在胞質(zhì)中生成乳酸并釋放出少量ATP一、糖的無(wú)氧氧化分兩階段糖酵解（glycolysis）乳酸生成生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝（一）葡萄糖經(jīng)糖酵解分解為兩分子丙酮酸葡萄糖葡萄糖磷酸化為葡糖-6-磷酸葡糖-6-磷酸（glucose-6-phosphate,G-6-P）

ATP

ADPMg2+

己糖激酶（hexokinase）OCH2HOHHOOHHOHHOHHHPPOCH2OHHOOHHOHHOHHH生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝己糖激酶（hexokinase,HK）葡糖激酶（glucokinase,GK）存在部位肝外組織肝對(duì)葡萄糖的Km0.1~0.2mmol/L10mmol/L調(diào)節(jié)受葡糖-6-磷酸反饋抑制受胰島素誘導(dǎo)己糖激酶與葡糖激酶的比較生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝葡糖-6-磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楣?6-磷酸果糖-6-磷酸（fructose-6-phosphate,F-6-P）己糖異構(gòu)酶葡糖-6-磷酸PPOCH2OHHOOHHOHHOHHHOHOHCH2OHPPCH2OOHHHOH生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝果糖-6-磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楣?1,6-二磷酸

ATP

ADP

Mg2+磷酸果糖激酶-1（phosphfructokinase-1,PFK-1）果糖-1,6-二磷酸（fructose-1,6-bisphosphate,F-1,6-BP）OHOHCH2OHPPCH2OOHHHOHOHOHCH2OPPCH2OOHHHOHPP果糖-6-磷酸生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝果糖-1,6-二磷酸磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖

醛縮酶(aldolase)磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛+CH2OHOCCCCCH2OOHOHOHHHPPPPCH2OHCOCH2POCH2PPOCHOCHOHCHOHOHCH2POCH2PPO生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝磷酸二羥丙酮轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油醛磷酸丙糖異構(gòu)酶（phosphotrioseisomerase）3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮CH2OHCOCH2POCH2PPOCHOCHOHCHOHOHCH2POCH2PPO生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝磷酸甘油醛氧化為1,3-二磷酸甘油酸Pi、NAD+NADH+H+

3-磷酸甘油醛脫氫酶（glyceraldehyde-3-phosphatedehydrogenase）3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸

CHOCHOHCHOHOHCH2POCH2PPOO=CCOHCH2POPPOPPO生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝1,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油酸ADPATP

磷酸甘油酸激酶（phosphoglyceratekinase）

底物水平磷酸化（substrate-levelphosphorylation）：ADP或其他核苷二磷酸的磷酸化作用與高能化合物的高能鍵水解直接相偶聯(lián)的產(chǎn)能方式1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸O=CCOHCH2POPPOPPOCOOHCOHCH2POPPO生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸磷酸甘油酸變位酶（phosphoglyceratemutase）3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸COOHCOHCH2POPPOCOOHCCH2POPPOOHOH生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝2-磷酸甘油酸脫水生成磷酸烯醇式丙酮酸烯醇化酶（enolase）2-磷酸甘油酸+

H2O磷酸烯醇式丙酮酸（phosphoenolpyruvate,PEP）COOHCCH2POPPOOHOHCOOHCCH2PPO生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝ADPATP

K+Mg2+丙酮酸激酶（pyruvatekinase）磷酸烯醇式丙酮酸經(jīng)底物水平磷酸化生成ATP和丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸COOHCCH2PPOCOOHC=OCH3生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝（二）丙酮酸被還原為乳酸NADH+H+

來(lái)自于上述第6步反應(yīng)中的3-磷酸甘油醛的脫氫反應(yīng)丙酮酸

乳酸

乳酸脫氫酶（Lactatedehydrogenase,LDH）

NADH+H+NAD+COOHC=OCH3COOHCHOHCH3生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝糖的無(wú)氧氧化全過(guò)程生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝二、糖酵解的流量調(diào)節(jié)取決于3個(gè)關(guān)鍵酶活性關(guān)鍵酶變構(gòu)激活劑變構(gòu)抑制劑激素調(diào)節(jié)磷酸果糖激酶-1（最重要）AMP、ADP、果糖-1,6-二磷酸、果糖-2,6-二磷酸（最強(qiáng)激活劑）ATP、檸檬酸受胰高血糖素抑制丙酮酸激酶果糖-1,6-二磷酸、丙氨酸（肝）ATP受胰高血糖素抑制己糖激酶

葡糖-6-磷酸

葡糖激酶（肝）

長(zhǎng)鏈脂酰CoA受胰島素誘導(dǎo)合成糖酵解關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝果糖-6-磷酸

果糖-1,6-二磷酸

ATPADP磷酸果糖激酶-1磷蛋白磷酸酶蛋白激酶AATPADPPi胰高血糖素ATPcAMP活化果糖-2,6-二磷酸

+++–/+AMP+檸檬酸–AMP+檸檬酸–磷酸果糖激酶-2（有活性）果糖二磷酸酶-2（無(wú)活性）磷酸果糖激酶-2（無(wú)活性）果糖二磷酸酶-2（有活性）PP磷酸果糖激酶-1的活性調(diào)節(jié)生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝三、糖的無(wú)氧氧化為機(jī)體快速供能缺氧時(shí)迅速供能，對(duì)肌收縮更重要①無(wú)線粒體的細(xì)胞，如：成熟紅細(xì)胞②增殖活躍的細(xì)胞，如：白細(xì)胞、骨髓細(xì)胞常氧時(shí)為某些特殊類型的細(xì)胞供能凈生成2分子ATP，無(wú)NADH凈生成生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝果糖（肌）己糖激酶葡萄糖葡糖-6-磷酸果糖-6-磷酸果糖-1,6-二磷酸ATPADPATPADP丙酮酸半乳糖半乳糖-1-磷酸葡糖-1-磷酸半乳糖激酶變位酶甘露糖甘露糖-6-磷酸己糖激酶變位酶半乳糖血癥果糖（肝）果糖激酶四、其他單糖可轉(zhuǎn)變成糖酵解的中間產(chǎn)物生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝糖的有氧氧化第三節(jié)AerobicOxidationofCarbohydrates生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝糖有氧氧化的概念：有氧時(shí)，葡萄糖徹底分解成CO2

和H2O并釋放出大量ATP一、糖的有氧氧化分三階段糖酵解（胞質(zhì)，同無(wú)氧氧化第一階段，略）丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA（線粒體）乙酰CoA進(jìn)入檸檬酸循環(huán)及氧化磷酸化（線粒體）生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝（一）線粒體內(nèi)丙酮酸的氧化脫羧丙酮酸乙酰CoANAD+,HSCoACO2,NADH+H+

丙酮酸脫氫酶復(fù)合體3酶5輔因子生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝CO2CoASHNAD+NADH+H+5.NADH+H+的生成1.

-羥乙基-TPP的生成2.乙酰硫辛酰胺的生成3.乙酰CoA的生成4.硫辛酰胺的生成丙酮酸脫氫酶復(fù)合體作用機(jī)制生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝（二）檸檬酸循環(huán)（citricacidcycle）由線粒體內(nèi)一系列酶促反應(yīng)構(gòu)成的循環(huán)反應(yīng)體系，將乙酰CoA徹底氧化，亦稱三羧酸循環(huán)（TricarboxylicacidCycle,TCAcycle）或Krebs循環(huán)1.乙酰CoA與草酰乙酸縮合成檸檬酸檸檬酸合酶（citratesynthase）生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝2.檸檬酸經(jīng)順烏頭酸轉(zhuǎn)變?yōu)楫悪幟仕犴槥躅^酸酶順烏頭酸酶生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝3.異檸檬酸氧化脫羧轉(zhuǎn)變?yōu)棣?酮戊二酸異檸檬酸脫氫酶（isocitratedehydrogenase）生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝4.α-酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰CoA

-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體（3酶5輔因子）生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝5.琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反應(yīng)琥珀酰CoA合成酶(ADP)(ATP)生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝6.琥珀酸脫氫生成延胡索酸琥珀酸脫氫酶（與內(nèi)膜結(jié)合）生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝7.延胡索酸加水生成蘋果酸生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝8.蘋果酸脫氫生成草酰乙酸蘋果酸脫氫酶小結(jié)檸檬酸循環(huán)特點(diǎn)：4次脫氫，2次脫羧，1次底物水平磷酸化生成1分子FADH2，3分子NADH+H+，2分子CO2，1分子GTP（ATP）關(guān)鍵酶：檸檬酸合酶，異檸檬酸脫氫酶，α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝CoASHNADH+H+NAD+CO2NAD+NADH+H+CO2GTP(ATP)GDP(ADP)+PiFADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASH⑧①②③④⑤⑥⑦②H2O①檸檬酸合酶②順烏頭酸梅③異檸檬酸脫氫酶④α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體⑤琥珀酰CoA合成酶⑥琥珀酸脫氫酶⑦延胡索酸酶⑧蘋果酸脫氫酶檸檬酸循環(huán)全過(guò)程生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝檸檬酸循環(huán)在三大營(yíng)養(yǎng)物代謝中占核心地位三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分解產(chǎn)能的共同通路糖、脂肪、氨基酸代謝聯(lián)系的樞紐1分子乙酰CoA經(jīng)檸檬酸循環(huán)及氧化磷酸化生成10ATP三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過(guò)檸檬酸循環(huán)在一定程度上相互轉(zhuǎn)變生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝二﹑糖的有氧氧化是糖分解供能的主要方式反應(yīng)輔酶最終獲得ATP第一階段（胞漿）葡萄糖→葡糖-6-磷酸-1果糖-6-磷酸→果糖-1,6-二磷酸-12×3-磷酸甘油醛→2×1,3-二磷酸甘油酸2NADH3或52×1,3-二磷酸甘油酸→2×3-磷酸甘油酸22×磷酸烯醇式丙酮酸→2×丙酮酸2第二階段（線粒體基質(zhì)）2×丙酮酸→2×乙酰CoA2NADH5第三階段（線粒體基質(zhì)）2×異檸檬酸→2×α-酮戊二酸2×α-酮戊二酸→2×琥珀酰CoA2×琥珀酰CoA→2×琥珀酸2×琥珀酸→2×延胡索酸2×蘋果酸→2×草酰乙酸2NADH2NADH2FADH2

2NADH55235由一個(gè)葡萄糖總共獲得30或32（2種機(jī)制運(yùn)入線粒體）生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝三﹑糖的有氧氧化主要受能量供需平衡調(diào)節(jié)關(guān)鍵酶變構(gòu)激活劑變構(gòu)抑制劑激素調(diào)節(jié)丙酮酸脫氫酶復(fù)合體AMP、NAD+、CoA、Ca2+ATP、NADH、乙酰CoA、脂肪酸胰島素激活異檸檬酸脫氫酶ADP、Ca2+ATP

α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體Ca2+NADH、琥珀酰CoA

檸檬酸合酶ADPATP、NADH、檸檬酸、琥珀酰CoA

丙酮酸氧化脫羧和檸檬酸循環(huán)中關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝關(guān)鍵酶能量別構(gòu)激活劑能量別構(gòu)抑制劑糖酵解

己糖激酶/葡糖激酶--磷酸果糖激酶-1AMP、ADPATP丙酮酸激酶-ATP丙酮酸氧化脫羧丙酮酸脫氫酶復(fù)合體AMPATP檸檬酸循環(huán)

檸檬酸合酶ADPATP異檸檬酸脫氫酶ADPATPα-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體--糖酵解己糖激酶/葡糖激酶--糖的有氧氧化受能量供需調(diào)節(jié)生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝四﹑糖氧化產(chǎn)能方式的選擇有組織偏好1.巴斯德效應(yīng)（Pasteureffect）概念：肌組織中，糖的有氧氧化抑制無(wú)氧氧化機(jī)制：NADH決定丙酮酸的代謝去向。有氧時(shí)二者均進(jìn)入線粒體氧化，無(wú)氧時(shí)二者均留在胞質(zhì)還原生成乳酸2.Warburg效應(yīng)（Warburgeffect）概念：增殖活躍的細(xì)胞中，有氧時(shí)糖的無(wú)氧氧化增強(qiáng)意義：積累碳源用于生物合成生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝磷酸戊糖途徑第四節(jié)PentosePhosphatePathway生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝磷酸戊糖途徑的概念：從葡糖-6-磷酸形成旁路，通過(guò)氧化、基團(tuán)轉(zhuǎn)移生成果糖-6-磷酸和3-磷酸甘油醛，從而返回糖酵解，發(fā)生于胞質(zhì)，主要意義是提供NADPH和磷酸核糖一、磷酸戊糖途徑分兩階段氧化反應(yīng)（六碳糖轉(zhuǎn)變?yōu)槲逄继牵┗鶊F(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)（3個(gè)五碳糖返回糖酵解）生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-05-01節(jié)糖代謝（一）氧化階段生成NADPH和磷酸核糖6-磷酸葡萄糖酸核酮糖-5-磷酸NADPH+H+NADP+⑴H2ONADP+

CO2

NADPH+H+⑵葡糖-6-磷酸脫氫酶6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶

HCOHCH2OHCO葡糖-6-磷酸6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯核糖-5-磷酸CCCCCCH2OHOHOHOHHHHOHHOPPCCCCC=OCH2OHOHOHHHHOHOPPCCCCCOO—CH2OHOHOHOH