第十章 糖代謝課件

第十章糖代謝第十章糖代謝糖代謝的重要動物和大多數(shù)微生物所需的能量，主要是由糖的分解代謝提供的。另一方面，糖分解的中間產(chǎn)物，又為生物體合成其它類型的生物分子，如氨基酸、核苷酸和脂肪酸等，提供碳源或碳鏈骨架。糖代謝受神經(jīng)、激素及別構(gòu)物的調(diào)節(jié)控制，代謝紊亂會引起各種疾病。第十章糖代謝10.1糖的酶水解淀粉（或糖原）的酶水解二糖的酶水解第十章糖代謝產(chǎn)物：

糊精、寡糖、少量麥芽糖麥芽糖、極限糊精

產(chǎn)物：α-淀粉酶非還原端還原端極限糊精β-淀粉酶α,β-淀粉酶：都能水解α-1,4苷鍵，但不能水解α-1,6苷鍵α-1,6葡萄糖苷酶：水解α-1,6苷鍵第十章糖代謝二糖的酶水解麥芽糖蔗糖乳糖第十章糖代謝單糖的吸收和轉(zhuǎn)運第十章糖代謝10.2糖的分解代謝10.2.1糖原的分解10.2.2葡萄糖的分解第十章糖代謝糖原的生物學(xué)意義主要貯存器官肝臟和肌肉存在顆粒狀，細胞質(zhì)中降解產(chǎn)物G-1-P功能經(jīng)EMP、TCA氧化分解產(chǎn)生能量維持血糖水平的穩(wěn)定貯存能量第十章糖代謝機體使用糖原作為能量儲備的理由較脂質(zhì)的優(yōu)點能迅速動員因為它是高度分支的分子，糖原的磷酸解反應(yīng)可以在各非還原端同時展開；可在無氧和有氧條件下分解代謝脂肪酸不能作為葡萄糖的前體，當(dāng)饑餓的時候，肝糖原可迅速分解并轉(zhuǎn)化為血糖，為腦組織等提供燃料。第十章糖代謝糖原的結(jié)構(gòu)及其連接方式

-1，6糖苷鍵

-1，4-糖苷鍵第十章糖代謝糖原的降解（一）糖原磷酸化酶（glycogenphosphorylase）（二）糖原脫支酶（glycogendebranchingenxyme）（三）葡糖磷酸變位酶（phosphoglucomutase）（四）葡糖-6-磷酸酯酶第十章糖代謝（一）糖原磷酸化酶（glycogenphosphorylase）起始點作用點終止點糖原分支點前4個葡萄糖殘基產(chǎn)物優(yōu)點：帶上磷酸基團，不需要能量即可轉(zhuǎn)變?yōu)镚-6-P不能擴散到細胞外G-1-P非還原性末端1→4糖苷鍵磷酸解，輔基磷酸吡哆醛第十章糖代謝糖原磷酸化反應(yīng)第十章糖代謝糖原磷酸化酶的結(jié)構(gòu)模型第十章糖代謝糖原磷酸化酶催化的反應(yīng)的機理第十章糖代謝（二）糖原脫支酶（glycogendebranchingenxyme）脫支酶為雙功能酶糖基轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移葡萄糖殘基借助于此活性可以將不能再被磷酸解的與分支點葡萄糖殘基相連的3個葡萄糖單位同時轉(zhuǎn)移到鄰近的寡糖鏈上的非還原端，并維持以α（1→4）糖苷鍵連接。脫支酶分解葡萄糖

-1，6-糖苷鍵遺留在分支點的葡萄糖殘基被水解成游離的葡萄糖分子第十章糖代謝糖原分支點的去除第十章糖代謝（三）磷酸葡萄糖變位酶（phosphoglucomutase）G-1-P→G-6-P形成G-1，6-2P中間體第十章糖代謝（四）葡萄糖-6-磷酸酶存在肝細胞、腎細胞及腸細胞光滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的內(nèi)腔面作用專門水解G-6-P，使游離的葡萄糖擴散出肝細胞進入血流。第十章糖代謝糖原的分解第十章糖代謝10.2.2葡萄糖的分解糖酵解作用丙酮酸氧化脫羧三羧酸循環(huán)葡萄糖酵解丙酮酸OX乙酰CoA三羧酸循環(huán)CO2+H2O無氧分解（有氧、無氧）有氧分解（有氧）第十章糖代謝（1）糖酵解：glycolysis（2）發(fā)酵：fermentation（3）三羧酸循環(huán)：tricarboxylicacidcycle幾個概念葡萄糖

丙酮酸，并伴隨ATP的生成。此反應(yīng)過程一般在無氧條件下進行，又稱為無氧分解。厭氧有機體把酵解生成的NADH中的氫交給丙酮酸脫羧形成乙醛，使之形成乙醇。丙酮酸

CO2+H2O，并產(chǎn)生能量。由于此氧化過程是通過檸檬酸等幾種三元羧酸的循環(huán)反應(yīng)來完成的，通常稱為三羧酸循環(huán)或檸檬酸循環(huán)。由于分子氧是此系列反應(yīng)的最終受氫體，所以又稱為有氧分解。第十章糖代謝糖酵解的發(fā)現(xiàn)糖酵解的研究是從酒精發(fā)酵的研究開始發(fā)。4000年前，我國就有釀酒的記載，后來又發(fā)展了制作工業(yè)酒精、面包制作等，但對糖變酒的過程，直到19世紀后半葉才開始。1854~1864，Paster認為發(fā)酵是離不開活細胞，是沒有空氣的生命過程。1897年，HansBuchner&EdwardBuchner發(fā)現(xiàn)酵母汁可以把蔗糖變?yōu)榫凭l(fā)酵可在活細胞以外進行。1905年，ArthurHarden&WilliamYoung發(fā)現(xiàn)發(fā)酵過程中無機磷酸鹽逐漸消失，不斷的補充使發(fā)酵速度不降低，推測發(fā)酵與無機磷將糖磷酸化有關(guān)。他們還發(fā)現(xiàn)，將酵母汁加熱或透析而失活，將二者混合又恢復(fù)活力，證明了熱不穩(wěn)定的釀酶和透析組分金屬離子輔酶部分1940年，酵解的全過程被全面了解。GustarEmbden&OttoMeyerhof發(fā)現(xiàn)肌肉中有類似過程，稱酵解，揭示了生物化學(xué)過程的普遍性。因此酵解又稱Embden–Meyerhof-Parnas途徑，簡寫為EMP第十章糖代謝糖酵解概述發(fā)生在所有的活細胞的細胞質(zhì)中。共有十步反應(yīng)組成——在所有的細胞都相同，但速率不同。兩個階段：

第一個階段——引發(fā)階段或投資階段:葡萄糖→F-1,6-2P→2G-3-P第二個階段——產(chǎn)能階段或獲利階段：產(chǎn)生2丙酮酸+2ATP丙酮酸的三種命運第十章糖代謝糖酵解的兩階段反應(yīng)第十章糖代謝糖酵解的全部反應(yīng)第十章糖代謝休要驚慌!

你所要記憶的是總反應(yīng)、三步限速步驟、三種特異性抑制劑、兩步底物磷酸化反應(yīng)、一步氧化磷酸化反應(yīng)和主要的調(diào)控機制。第十章糖代謝第一階段：能量投資階段葡萄糖

(6C)

甘油醛-3磷酸

(2-3C)(G3P或GAP)2ATP-消化0ATP-產(chǎn)生0NADH-產(chǎn)生2ATP2ADP+PC-C-C-C-C-CC-C-CC-C-C第十章糖代謝第一步反應(yīng)——葡萄糖的磷酸化酶：特點：葡萄糖的磷酸化的意義首先葡萄糖因此帶上負電荷，極性猛增，很難再從細胞中“逃逸”出去其次葡萄糖由此變得不穩(wěn)定，有利于它在細胞內(nèi)的進一步代謝。己糖激酶或葡萄糖激酶ATP被消耗，第一步不可逆反應(yīng)第十章糖代謝己糖激酶和葡萄糖激酶的比較

己糖激酶葡萄糖激酶存在幾乎所有的細胞肝細胞底物特異性葡萄糖、甘露糖、氨基葡萄糖、果糖、2-脫氧葡萄糖等己糖葡萄糖和2-脫氧葡萄糖對葡萄糖的Km0.1mM10mM產(chǎn)物反饋抑制G-6-P反饋抑制不受G-6-P反饋抑制基因表達組成酶誘導(dǎo)酶第十章糖代謝第十章糖代謝葡萄糖在細胞內(nèi)磷酸化以后不能再離開細胞第十章糖代謝己糖激酶的“誘導(dǎo)契合”第十章糖代謝第二步反應(yīng):葡糖-6-磷酸的異構(gòu)化酶：葡糖-6-磷酸異構(gòu)酶特點：反應(yīng)可逆抑制劑：6-磷酸葡糖酸、赤蘚糖-4-磷酸、景天庚酮糖-7-磷酸競爭抑制酶活性第十章糖代謝第十章糖代謝第三步反應(yīng):磷酸果糖的激活酶：特點：有大的自由能降低，受到高度的調(diào)控磷酸果糖激酶第二次消耗ATP，第二步不可逆反應(yīng)，是糖酵解的限速步驟!

第十章糖代謝第十章糖代謝磷酸果糖激酶特點：抑制劑：變構(gòu)酶，催化、效率低，EMP的速率嚴格依賴該酶的活性（限速酶）。檸檬酸、ATP、H+抑制，AMP、ADP消除抑制第十章糖代謝磷酸果糖激酶RegulatoryADPF-6-PATP第十章糖代謝第四步反應(yīng)：

果糖-1，6-二磷酸的裂解酶：醛縮酶特點：C6

被切成2C3

，反應(yīng)可逆第十章糖代謝反應(yīng)可逆。但由于正常生理條件下，甘油醛-3-磷酸不斷轉(zhuǎn)化為丙酮酸，大降低細胞中甘油醛-3-磷酸的濃度，因而反應(yīng)向右進行。96%4%第十章糖代謝來源于動物來源于其他生物第十章糖代謝第五步反應(yīng):磷酸丙糖的異構(gòu)化酶：磷酸丙糖異構(gòu)酶（TIM）特點：反應(yīng)可逆，反應(yīng)機制涉及烯二醇中間體第十章糖代謝反應(yīng)可逆。但正常生理條件下，只有甘油醛-3-磷酸能進入EMP，且甘油醛-3-磷酸不斷轉(zhuǎn)化為丙酮酸，大降低細胞中甘油醛-3-磷酸的濃度，因而反應(yīng)向右進行。第十章糖代謝磷酸丙糖異構(gòu)酶的作用機理第十章糖代謝經(jīng)過前5步的準備階段，1分子葡萄糖消耗2分子ATP，產(chǎn)生2分子甘油醛-3-磷酸第十章糖代謝第二階段：能量收獲階段

甘油醛-3-磷酸

(2-3C)(G3P或GAP)

丙酮酸

(2-3C)

(PYR)0ATP-消耗4ATP-產(chǎn)生2NADH-產(chǎn)生4ATP4ADP+PC-C-CC-C-CC-C-CC-C-CGAPGAP

(PYR)(PYR)第十章糖代謝第六步反應(yīng):甘油醛-3-磷酸被氧化成甘油酸-1,3-二磷酸酶：特點：產(chǎn)物：產(chǎn)生1,3-BPG和NADH甘油醛-3-磷酸脫氫酶反應(yīng)可逆，糖酵解途徑唯一的一步氧化還原反應(yīng)第十章糖代謝第十章糖代謝甘油醛-3-磷酸脫氫酶特點：抑制劑：巰基酶，使用共價催化，負協(xié)同作用碘代乙酸和有機汞第十章糖代謝甘油醛-3-磷酸脫氫酶的作用機理第十章糖代謝甘油醛-3-磷酸脫氫酶的抑制劑作用機理第十章糖代謝砷酸有毒砷酸化學(xué)結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)與Pi極為相似，因此可以代替無機磷酸參加反應(yīng)，形成甘油酸-1-砷酸-3-磷酸，其自發(fā)水解，EMP照樣進行并產(chǎn)生熱，但導(dǎo)致ATP合成受阻，使氧化同磷酸化解偶聯(lián)。第十章糖代謝第七步反應(yīng):甘油酸-1,3-二磷酸的底物水平磷酸化酶：特點：磷酸甘油酸激酶外形及作用機制同已糖激酶磷酸甘油酸激酶反應(yīng)可逆，第一次底物水平磷酸化第十章糖代謝第十章糖代謝紅細胞內(nèi)存在生成2,3-BPG的支路第十章糖代謝第八步反應(yīng):甘油-3-磷酸的異構(gòu)化酶：磷酸甘油酸變位酶特點：反應(yīng)可逆，磷酸基團從C-3轉(zhuǎn)移到C-2第十章糖代謝第十章糖代謝依賴于甘油酸-2,3-二磷酸的磷酸甘油酸變位酶的作用機制第十章糖代謝第九步反應(yīng):甘油酸-2-磷酸的烯醇化轉(zhuǎn)變成PEP酶：烯醇化酶烯醇化酶的作用機制：促進甘油酸-2-磷酸上某些原子的重排從而形成具有較高的磷酸轉(zhuǎn)移勢能的高能分子。烯醇化酶的抑制劑：氟合物：能夠與Mg2＋和磷酸基團形成氟磷酸鎂復(fù)鹽第十章糖代謝第十章糖代謝第十步反應(yīng):PEP的底物水平磷酸化酶：特點：ΔG為大的負值——受到調(diào)控!丙酮酸激酶，別構(gòu)酶，需Mg2+

、Mn2+，ATP、長鏈脂肪酸、乙酰CoA、丙氨酸抑制酶活性；F-1，6-二磷酸、PEP激活酶活性。丙酮酸激酶第三步不可逆反應(yīng)，第二次底物水平磷酸化第十章糖代謝第十章糖代謝經(jīng)過5步放能反應(yīng)，2分子甘油醛-3-磷酸生成2分子丙酮酸，4分子ATP，2分子NADH+H+第十章糖代謝NADH和丙酮酸的去向在有氧狀態(tài)下（1）NADH的命運：在呼吸鏈被徹底氧化成H2O并產(chǎn)生更多的ATP。（2）丙酮酸的命運：經(jīng)過線粒體內(nèi)膜上丙酮酸運輸體進入線粒體基質(zhì)，被基質(zhì)內(nèi)的丙酮酸脫氫酶系氧化成乙酰-CoA

在缺氧狀態(tài)或無氧狀態(tài)下（1）乳酸發(fā)酵（2）酒精發(fā)酵第十章糖代謝NADH：線粒體內(nèi)膜上的穿梭甘油-3-磷酸穿梭系統(tǒng)蘋果酸-天冬氨酸穿梭系統(tǒng)第十章糖代謝蘋果酸-天冬氨酸穿梭系統(tǒng)第十章糖代謝甘油-3-磷酸穿梭系統(tǒng)

骨骼肌、腦組織back第十章糖代謝back丙酮酸的代謝去向第十章糖代謝生成乳酸---乳酸發(fā)酵在厭氧酵解時，例如某些厭氧乳酸菌、肌肉由于劇烈運動而造成暫時缺氧狀態(tài)或呼吸、循環(huán)系統(tǒng)機能障礙暫時供氧不足時。乳酸脫氫酶，兩種亞基組成5種同工酶，在血液中的同工酶比例恒定，臨床上作為診斷心肌和肝臟疾病COOH

C=OCH3+NADH+H+

Lactatedehydrogenase乳酸脫氫酶COOH

CHOHCH3+NAD+第十章糖代謝生成乙醇—乙醇發(fā)酵1、丙酮酸脫羧形成乙醛：TPP為丙酮酸脫羧酶（動物不存在）輔酶2、乙醛還原成乙醇同時產(chǎn)生NAD+3、發(fā)面、制作面包和饅頭、釀酒工業(yè)COOH

C=OCH3Decarboxylase丙酮酸脫羧酶CHOCH3+CO2CH2OHCH3+NADH+H+Alcoholehydrogenase乙醇脫氫酶CHOCH3+NAD+第十章糖代謝第十章糖代謝糖酵解的產(chǎn)能計算第十章糖代謝糖酵解的其他底物甘油、果糖、甘露糖和半乳糖甘油轉(zhuǎn)變成磷酸二羥丙酮果糖和甘露糖通過比較常規(guī)的途徑進入糖酵解

半乳糖通過Leloir途徑進入第十章糖代謝甘油和其它單糖進入糖酵解的途徑第十章糖代謝半乳糖進入糖酵解的途徑（Leloir途徑）

第十章糖代謝糖酵解的生理意義產(chǎn)生ATP提供生物合成的原料也是其他單糖的基本代謝途徑第十章糖代謝第十章糖代謝丙酮酸的有氧氧化產(chǎn)物：CO2、H2O、ATP過程：第一階段：丙酮酸氧化脫羧（丙酮酸→乙酰CoA）第二階段：三羧酸循環(huán)（乙酰CoA

→

CO2、H2O、ATP）第十章糖代謝丙酮酸的氧化脫羧反應(yīng)部位反應(yīng)作用反應(yīng)酶系在真核細胞線粒體基質(zhì)中連接EMP和TCA的中心環(huán)節(jié)線粒體膜上的丙酮酸脫氫酶系（復(fù)合體）第十章糖代謝丙酮酸跨線粒體內(nèi)膜的轉(zhuǎn)運第十章糖代謝丙酮酸脫羧和脫氫形成乙酰CoA丙酮酸脫氫酶系第十章糖代謝丙酮酸脫氫酶系三種酶六種輔因子丙酮酸脫氫酶（E1）二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙?；福‥2）二氫硫辛酸脫氫酶（E3）TPP硫辛酸、CoAFAD、NAD+Mg2+第十章糖代謝丙酮酸脫氫酶系的結(jié)構(gòu)和組成縮寫酶活性亞基數(shù)目（個數(shù)）輔助因子維生素前體輔助因子類型催化的反應(yīng)E1丙酮酸脫氫酶大腸桿菌24、酵母60、哺乳動物20或30TPPB1輔基丙酮酸氧化脫羧E2二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙酰酶大腸桿菌24、酵母60、哺乳動物60硫辛酰胺CoA硫辛酸泛酸輔基輔酶將乙?；D(zhuǎn)移到CoAE3二氫硫辛酸脫氫酶大腸桿菌12、酵母12、哺乳動物6FADNAD+B2PP輔基輔酶氧化型硫辛胺的再生第十章糖代謝hydroxyethyl-TPPpyruvateCO2acetyl-CoA大腸桿菌內(nèi)丙酮酸脫氫酶系第十章糖代謝第十章糖代謝催化丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴oA四個步驟1、丙酮酸脫羧反應(yīng)：2、乙酰基轉(zhuǎn)移到CoA分子上形成乙酰CoA：3、還原型E2氧化，形成氧化型E2：4、還原型E3再氧化：第十章糖代謝簡單圖解丙酮酸脫氫酶系催化反應(yīng)第十章糖代謝TPP在反應(yīng)系統(tǒng)中的作用E1第十章糖代謝硫辛酸在反應(yīng)系統(tǒng)中的作用E2第十章糖代謝CoA在反應(yīng)系統(tǒng)中的作用E2第十章糖代謝FAD、NAD+在反應(yīng)系統(tǒng)中的作用遞氫體作用FAD+2H----------→FADH2NAD++2H----------→NADH+H+E3E3第十章糖代謝砒霜的毒性機理微生物對砷更敏感，常用砷化物治療錐蟲病、梅毒，但有嚴重副作用，引發(fā)濕疹、頭暈、關(guān)節(jié)炎、心悸等。第十章糖代謝三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)（tricarboxylicacidcycle，TCA循環(huán)），Krebs循環(huán)(Krebs被稱為ATP循環(huán)之父)定義發(fā)生部位丙酮酸通過進行脫羧和脫氫反應(yīng)，羧基形成CO2，氫原子則隨著載體（NAD+、FAD）進入電子傳遞鏈經(jīng)過氧化磷酸化作用，形成水分子并將釋放出的能量合成ATP。線粒體第十章糖代謝三羧酸循環(huán)全部反應(yīng)第十章糖代謝第一步反應(yīng)：檸檬酸的合成酶：特點：抑制劑：檸檬酸合酶（citratesynthase）不可逆反應(yīng)，TCA的限速步驟ATP、NADH、琥珀酰CoA、酯酰CoA第十章糖代謝草酰乙酸與乙酰CoA縮合形成檸檬酸第十章糖代謝氟代乙酸在細胞內(nèi)的代謝轉(zhuǎn)變及對TCA循環(huán)的影響用于殺蟲劑或滅鼠藥第十章糖代謝檸檬酸合酶的兩種構(gòu)象第十章糖代謝第二步反應(yīng)：異檸檬酸的形成酶：順烏頭酸酶特點：可逆反應(yīng)，產(chǎn)物的立體專一性第十章糖代謝檸檬酸異構(gòu)化形成異檸檬酸第十章糖代謝鐵硫蛋白在順烏頭酸酶反應(yīng)中的作用含有Fe-S聚簇，與檸檬酸結(jié)合，并參與底物的脫水和再水合作用。第十章糖代謝順烏頭酸酶催化反應(yīng)中產(chǎn)物的立體專一性第十章糖代謝第三步反應(yīng)：異檸檬酸的氧化脫羧酶：特點：別構(gòu)調(diào)控：異檸檬酸脫氫酶（isocitratedehydrogenase）第一個氧化還原反應(yīng)，第一個脫羧反應(yīng)，產(chǎn)物NADHADP、NAD+、Mg2+協(xié)同活化，NADH、ATP抑制第十章糖代謝異檸檬酸氧化形成α-酮戊二酸第十章糖代謝第十章糖代謝第四步反應(yīng)：α-酮戊二酸的氧化脫羧酶：特點：催化機制：同丙酮酸脫氫酶系。α-酮戊二酸脫氫酶系第二次脫羧，第二次氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)物NADH三種酶：α-酮戊二酸脫氫酶（E1）、二氫硫辛酸轉(zhuǎn)琥珀?；福‥2）、二氫硫辛酸脫氫酶（E3）六種因子：TPP、硫辛酸、FAD、NAD+、CoA、Mg2+第十章糖代謝α-酮戊二酸氧化脫羧形成琥珀酰-CoA第十章糖代謝第五步反應(yīng)：底物水平的磷酸化酶：特點：琥珀酰-CoA合成酶（琥珀酰硫激酶）TCA唯一一步產(chǎn)生高能磷酸鍵的反應(yīng)第十章糖代謝琥珀酰-CoA轉(zhuǎn)化成琥珀酸第十章糖代謝琥珀酰-CoA合成酶的反應(yīng)機理第十章糖代謝第六步反應(yīng)：琥珀酸的脫氫酶：特點：抑制：琥珀酸脫氫酶（succinatedehydrogenase）TCA中唯一嵌入線粒體內(nèi)膜的酶，直接位于電子傳遞鏈第三次氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)物FADH2丙二酸強競爭性抑制第十章糖代謝琥珀酸脫氫形成延胡索酸第十章糖代謝第七步反應(yīng)：L-蘋果酸的形成酶：延胡索酸酶（富馬酸酶，fumarase）特點：嚴格的立體專一性。第十章糖代謝第八步反應(yīng)：草酰乙酸的再生酶：特點：蘋果酸脫氫酶（malatedehydrogenase）第四次氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)物NADH第十章糖代謝L-蘋果酸脫氫形成草酰乙酸第十章糖代謝三羧酸循環(huán)全部反應(yīng)第十章糖代謝丙酮酸氧化分解所產(chǎn)生的能量EMP葡萄糖2*丙酮酸2*乙酰CoATCA2ATP2H2O2NADH2*CO22*NADHH+2*2H+2*ATP2*2CO22*3NADH2*FADH2呼吸鏈第十章糖代謝

一分子葡萄糖徹底氧化過程中的ATP收支情況與ATP合成相關(guān)的反應(yīng)合成ATP的方式合成ATP的量糖酵解（包括氧化磷酸化）己糖激酶PFK-1磷酸甘油酸激酶丙酮酸激酶甘油醛-3-磷酸脫氫酶（NADH）消耗ATP消耗ATP底物水平磷酸化底物水平磷酸化氧化磷酸化6或8－1－1＋2＋2＋4或＋6（取決于NADH通過何種途徑進入呼吸鏈）丙酮酸脫氫酶系氧化磷氧化磷酸化酸化2×3＝6三羧酸循環(huán)異檸檬酸脫氫酶（NADH）α-酮戊二酸脫氫酶系（NADH）琥珀酰-CoA合成酶琥珀酸脫氫酶（FADH2）蘋果酸脫氫酶（NADH）氧化磷酸化氧化磷酸化底物水平磷酸化氧化磷酸化氧化磷酸化243×2＝63×2＝61×2＝22×2＝43×2＝6總ATP量36或38第十章糖代謝三羧酸循環(huán)的生物學(xué)意義產(chǎn)生更多的ATP提供生物合成的原料是糖、氨基酸和脂肪酸最后的共同分解途徑某些代謝中間我作為其他代謝途徑的別構(gòu)效應(yīng)物產(chǎn)生CO2第十章糖代謝三羧酸循環(huán)中間物的去向第十章糖代謝三羧酸循環(huán)的回補反應(yīng)草酰乙酸的回補高等植物、細菌、酵母動物的肝和腎動物的骨骼肌和心肌第十章糖代謝Asp、Glu的轉(zhuǎn)氨作用可以形成草酰乙酸和α-酮戊二酸Ile、Val、Met、Thr在細胞內(nèi)均可氧化成琥珀酰CoA第十章糖代謝乙醛酸循環(huán)（植物和微生物）在每一輪循環(huán)中，前者有兩分子乙酰-CoA進入只產(chǎn)生NADH，但不產(chǎn)生FADH2無底物水平磷酸化反應(yīng)，因此不產(chǎn)生ATP不生成CO2，無碳單位的損失，凈合成了糖異生的前體——蘋果酸，解決了乙酰CoA在動物細胞中不能凈轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟堑碾y題，特別是在富含油脂的種子發(fā)芽時，使脂肪能轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?。第十章糖代謝乙醛酸循環(huán)與三羧酸循環(huán)的比較第十章糖代謝植物細胞內(nèi)的乙醛酸循環(huán)體及線粒體的亞顯微結(jié)構(gòu)第十章糖代謝植物細胞內(nèi)乙醛酸循環(huán)的生理意義和草酰乙酸的再生第十章糖代謝第十章糖代謝戊糖磷酸途徑（一）戊糖磷酸途徑的發(fā)現(xiàn)1、戊糖磷酸途徑：pentosephosphatepathway，PPP又稱戊糖支路、磷酸己糖支路途徑、6-磷酸葡糖酸途徑、磷酸戊糖循環(huán)2、向供研究EMP使用的組織勻漿中添加碘乙酸或氟化物等抑制，葡萄糖的利用仍在繼續(xù)，進而認識到其它途徑的存在，其中PPP途徑就是其一。第十章糖代謝葡萄糖葡糖-6-磷酸果糖-6-磷酸糖酵解糖原PPP70%30%第十章糖代謝戊糖磷酸途徑的主要反應(yīng)場所起始物還原型輔酶分兩個階段細胞溶膠內(nèi)葡萄糖-6-磷酸NADP+氧化階段和非氧化階段第十章糖代謝氧化階段包括三個不可逆反應(yīng)葡糖-6-磷酸脫氫酶

不可逆反應(yīng)（受到NADPH抑制）葡糖酸內(nèi)酯酶

沒有酶催化，也能發(fā)生葡糖酸-6-磷酸脫氫酶氧化脫羧反應(yīng)第十章糖代謝此酶對NADP+高度特異性的;對NAD+的Km比對NADP+高1000倍葡糖-6-磷酸的脫氫第十章糖代謝葡萄糖酸內(nèi)酯的水解第十章糖代謝6-磷酸葡糖酸的脫氫第十章糖代謝非氧化階段非氧化相全部由非氧化的可逆反應(yīng)組成，共有5步，反應(yīng)的性質(zhì)是異構(gòu)或分子重排，通過此階段的反應(yīng)，6分子戊糖轉(zhuǎn)化成5分子己糖。將戊糖轉(zhuǎn)變成糖酵解的中間物。磷酸戊糖異構(gòu)酶磷酸戊糖差向異構(gòu)酶轉(zhuǎn)酮酶——催化二碳單位的轉(zhuǎn)移，需要TPP為輔助因子轉(zhuǎn)醛酶——催化三碳單位的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)酮酶第十章糖代謝5537645463C5+C5-->C7+C3C7+C3-->C4+C6C5+C4-->C6+C3總結(jié):3C5-->2C6+C3+++++第十章糖代謝核糖-5-磷酸的形成第十章糖代謝木酮糖-5-磷酸的形成第十章糖代謝第一次碳單位轉(zhuǎn)移和重排反應(yīng)第十章糖代謝轉(zhuǎn)酮酶催化的反應(yīng)機理第十章糖代謝第二次碳單位轉(zhuǎn)移和重排反應(yīng)第十章糖代謝第三次碳單位轉(zhuǎn)移和重排反應(yīng)第十章糖代謝戊糖磷酸途徑的總結(jié)一個葡萄糖分子是不可能完成上述反應(yīng)的，至少有3個葡萄糖分子同時進入才可以完成；只有6個葡萄糖分子同時進入戊糖磷酸途徑，到最后才相當(dāng)于有一個葡萄糖分子完全被氧化成CO2和H2O；戊糖磷酸途徑并不是細胞產(chǎn)生NADPH的唯一途徑發(fā)生在細胞液，不需要氧氣；根據(jù)細胞對NADPH、核糖和ATP的需要不同，戊糖磷酸途徑可以四種不同的模式存在：快速分裂的細胞需要更多的核糖-5-磷酸以第一種模式存在，需要等量的核糖-5-磷酸和NADPH的細胞以第二種模式存在，需要更多的NADPH以進行生物合成的細胞以第三種模式存在，只需要NADPH和ATP而不需要核糖-5-磷酸的細胞以第四種模式存在；調(diào)節(jié)機制相當(dāng)簡單第十章糖代謝戊糖磷酸途徑的四種變化形式第十章糖代謝磷酸戊糖途徑的功能與NADPH有關(guān)的功能（1）提供生物合成的還原劑NADPH（2）解毒——細胞色素P450單加氧酶解毒系統(tǒng)需要NADPH參與對毒物的羥基化反應(yīng)（3）供給能量與核糖-5-磷酸有關(guān)的功能提供核苷酸及其衍生物（ATP、NAD、FAD、CoA）合成的前體核糖-5-磷酸與赤蘚糖-4-磷酸有關(guān)的功能芳香族氨基酸和維生素B6的合成需要赤蘚糖戊糖代謝的重要途徑第十章糖代謝巨噬細胞膜上的NADPH氧化酶的防御功能第十章糖代謝第十章糖代謝糖異生糖異生：gluconeogenesis它主要發(fā)生在動物的肝臟（80％）和腎臟（20％），是動物細胞自身合成葡萄糖的唯一手段。植物和某些微生物也可以進行糖異生。葡萄糖的異生作用，泛指細胞內(nèi)由乳酸或其它非糖物質(zhì)凈合成葡萄糖的過程。第十章糖代謝糖異生的意義1、是一個非常很重要的生物合成葡萄糖的途徑紅細胞和腦以葡萄糖為主要燃料2、維持血糖濃度，滿足組織對糖的需要。3、減輕或消除代謝性酸中毒。4、植物或某些微生物使用乙酰CoA作為糖異生的前體。第十章糖代謝糖異生的底物(動物)丙酮酸,乳酸,甘油,生糖氨基酸，所有TCA循環(huán)的中間物偶數(shù)脂肪酸不行!因為偶數(shù)脂肪酸氧化只能產(chǎn)生乙酰CoA，而乙酰CoA不能提供葡萄糖的凈合成牛胃細菌可將纖維素分解為乙酸、丙酸、丁酸第十章糖代謝糖異生與糖酵解途徑的比較第十章糖代謝糖異生不是EMP的簡單逆轉(zhuǎn)其中7步可逆步驟是共同的，3步不可逆步驟由另一些酶來催化并需ATP供能。二是機體在對這兩種代謝實行交互調(diào)控的時候不允許它們同時被激活或被抑制，否則就會陷入無效循環(huán)之中。第十章糖代謝丙酮酸生成磷酸烯醇式丙酮酸PEPADPATPPyr丙酮酸羧化酶CO2ATPADP+PiOAAGTPGDP+CO2磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶丙酮酸激酶線粒體細胞質(zhì)細胞質(zhì)二羧酸轉(zhuǎn)運系統(tǒng)第十章糖代謝丙酮酸羧化酶的結(jié)構(gòu)模型線粒體基質(zhì)生物素輔基ATP驅(qū)動羧化反應(yīng)第十章糖代謝丙酮酸羧化酶的作用機理第十章糖代謝磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶PEPCK的作用機理第十章糖代謝果糖-1，6-二磷酸轉(zhuǎn)化成果糖-6-磷酸熱力學(xué)上是有利的，肝細胞內(nèi)的ΔG是-8.6kJ/mol第十章糖代謝葡糖-6-磷酸水解成葡萄糖存在于肝、腎細胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上。肌肉和腦細胞沒有這種酶，故不能進行糖異生

G-6-P需要進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔才能水解第十章糖代謝其它物質(zhì)進入糖異生的途徑第十章糖代謝Cori循環(huán)和Ala循環(huán)第十章糖代謝糖異生能量消耗2丙酮酸+2NADH+4ATP+2GTP+6H2O+4H+↓糖異生葡萄糖+2NAD++4ADP+2GDP+6Pi