第04章糖代谢2.ppt

1、Chapter 4 Metabolism of Carbohydrates第四章第四章 糖糖 代代 谢谢主讲人：主讲人：官秀梅官秀梅H+e 进入进入呼吸链呼吸链彻底氧化生成彻底氧化生成H2O 的同的同时时ADP偶联磷酸化生成偶联磷酸化生成ATP。NADH+H+H2O、2.5ATP O H2O、1.5ATP FADH2 O 三、糖有氧氧化是机体获得三、糖有氧氧化是机体获得ATP的主要方式的主要方式反反 应辅 酶酶最最终获得得ATPATP第一阶段（胞浆）第一阶段（胞浆）葡糖糖葡糖糖6-磷酸葡糖糖磷酸葡糖糖-16-磷酸果糖磷酸果糖1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖-1 23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛21,3-

2、二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸2NADH3或或5*21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸23-磷酸甘油酸磷酸甘油酸22磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸2丙酮酸丙酮酸2第二阶段（线粒体基质）第二阶段（线粒体基质）2丙酮酸丙酮酸2乙酰乙酰CoA2NADH5第三阶段（线粒体基质）第三阶段（线粒体基质）2异柠檬酸异柠檬酸2-酮戊二酸酮戊二酸2-酮戊二酸酮戊二酸2琥珀酰琥珀酰CoA2琥珀酰琥珀酰CoA2琥珀酸琥珀酸2琥珀酸琥珀酸2延胡索酸延胡索酸2苹果酸苹果酸2草酰乙酸草酰乙酸2NADH2NADH2FADH2 2NADH5（22.5）5（22.5）2（21）3（21.5）5（22.5）由一个葡糖糖由一个葡糖糖总共

3、共获得得30或或32 在在细胞浆细胞浆中产生的中产生的NADH+HNADH+H+可经过可经过两个两个穿梭系统穿梭系统进入进入线粒体线粒体，再经呼吸再经呼吸链、氧化磷酸化产生链、氧化磷酸化产生ATPATP：（1 1）-磷酸甘油穿梭系统：磷酸甘油穿梭系统：1.51.5个个ATPATP（2 2）苹果酸穿梭系统：苹果酸穿梭系统：2.52.5个个ATPATPP174糖的有氧氧化是机体糖的有氧氧化是机体产能最主要的产能最主要的途径途径。它不仅。它不仅产能效率高产能效率高，而且由，而且由于产生的能量逐步分次释放，相当于产生的能量逐步分次释放，相当一部分形成一部分形成ATP，所以所以能量的利用能量的利用率也高

4、率也高。糖的有氧氧化总结糖的有氧氧化总结1 1、糖的有氧氧化是在、糖的有氧氧化是在胞浆胞浆与与线粒体线粒体中进行中进行2 2、反应分为三个阶段、反应分为三个阶段3 3、有氧氧化的关键酶、有氧氧化的关键酶:(1)(1)己糖激酶、己糖激酶、6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1、丙酮酸激酶、丙酮酸激酶 (2)(2)丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系(3)(3)柠檬酸合成酶、柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶、-酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系 4 4、每进行一次三羧酸循环、每进行一次三羧酸循环:消耗消耗1mol1mol乙酰基，产生乙酰基，产生COCO2 2，H H2 2O O和和1010个个A

5、TPATP 5 5、糖的有氧氧化能量的计算糖的有氧氧化能量的计算:1mol1mol葡萄糖彻底氧化产生葡萄糖彻底氧化产生3030或或3232个个ATPATP。四、糖有氧氧化的调节是基于能量的需求四、糖有氧氧化的调节是基于能量的需求关关键键酶酶 酵解途径：酵解途径：丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 三羧酸循环：三羧酸循环：己糖激酶己糖激酶6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶丙酮酸激酶柠檬酸合酶柠檬酸合酶-酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶有氧氧化的调节特点有氧氧化的调节特点 有氧氧化的调节通过对其有氧氧化的调节通过对其

6、关键酶关键酶的调节实现。的调节实现。ATP/ADP或或ATP/AMP比值全程调节。该比值比值全程调节。该比值升高，所有关键酶均被抑制。升高，所有关键酶均被抑制。氧化磷酸化速率影响三羧酸循环。前者速率降氧化磷酸化速率影响三羧酸循环。前者速率降低，则后者速率也减慢。低，则后者速率也减慢。三羧酸循环与酵解途径互相协调。三羧酸循环三羧酸循环与酵解途径互相协调。三羧酸循环需要多少乙酰需要多少乙酰CoA，则酵解途径相应产生多少则酵解途径相应产生多少丙酮酸以生成乙酰丙酮酸以生成乙酰CoA。2ADPATP+AMP腺苷酸激酶腺苷酸激酶体体内内ATP浓浓度度是是AMP的的50倍倍，经经上上述述反反应应后后，ATP

7、/AMP变变动动比比ATP变变动动大大，有有信信号号放放大大作用，从而发挥有效的调节作用。作用，从而发挥有效的调节作用。有氧氧化全过程中许多酶的活性都受细胞内有氧氧化全过程中许多酶的活性都受细胞内ATP/ADP或或ATP/AMP比率的影响，因而能得以比率的影响，因而能得以协调。协调。五、巴斯德效应是指糖有氧氧化抑制五、巴斯德效应是指糖有氧氧化抑制糖酵解的现象糖酵解的现象 n概念概念n机制机制有氧时，有氧时，NADH+H+进入线粒体内氧化，丙酮进入线粒体内氧化，丙酮酸进入线粒体进一步氧化而不生成乳酸酸进入线粒体进一步氧化而不生成乳酸;缺氧时，酵解途径加强，缺氧时，酵解途径加强，NADH+H+在胞

8、浆浓在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。巴斯德效应巴斯德效应(Pastuer effect)指有氧氧化抑指有氧氧化抑制糖酵解的现象。制糖酵解的现象。糖有氧氧化的反应过程糖有氧氧化的反应过程第一阶段：酵解途径第一阶段：酵解途径 第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧第三阶段：三羧酸循环第三阶段：三羧酸循环 G（Gn）第四阶段：氧化磷酸化第四阶段：氧化磷酸化丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoACO2NADH+H+FADH2H2O O ATP ADPTAC循环循环 胞液胞液线粒体线粒体 1 1分子分子3-3-磷酸甘油醛彻底氧化磷酸甘油醛彻底氧化,可以

9、产生多少分子可以产生多少分子ATP?ATP?3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 1.5或或2.5ATP ATP ATP 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸丙酮酸 2.5ATP 乙酰乙酰CoA 草酰乙酸草酰乙酸 柠檬酸柠檬酸 -酮戊二酸酮戊二酸 10 ATP1.5/2.5+1+1+2.5+10=16/17 葡萄糖葡萄糖 糖异生途径糖异生途径 乳酸、氨基酸、甘油乳酸、氨基酸、甘油 糖原糖原 肝糖原分解肝糖原分解 糖原合成糖原合成 核糖核糖 +NADPH+H+磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 淀粉淀粉 消化与吸收消化与

10、吸收 酵解途径酵解途径 丙酮酸丙酮酸 有氧有氧 无氧无氧 H2O及及CO2 乳酸乳酸 ATP脂肪、氨基酸等其他化合物脂肪、氨基酸等其他化合物转变转变第第 四四 节节 葡萄糖的其他代谢途径葡萄糖的其他代谢途径Other Metabolism Pathways of Glucosen本节目的要求：本节目的要求：1、掌握磷酸戊糖途径的特点及生理意义；、掌握磷酸戊糖途径的特点及生理意义；2、熟悉磷酸戊糖途径的限速酶；、熟悉磷酸戊糖途径的限速酶；3、了解磷酸戊糖途径的反应过程及调节。、了解磷酸戊糖途径的反应过程及调节。概概 念念 过过 程程 小小 结结 调调 节节 生理意义生理意义 一、磷酸戊糖途径一、

11、磷酸戊糖途径1.1.概念：概念：以以6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖开始，在开始，在6-6-磷酸葡磷酸葡萄糖脱氢酶萄糖脱氢酶催化下形成催化下形成6-6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸，进而代谢生成以进而代谢生成以磷酸戊糖磷酸戊糖为中间代谢物的为中间代谢物的过程，称为过程，称为磷酸戊糖途径（磷酸戊糖途径（pentose pentose phosphate pathwayphosphate pathway），简称），简称PPPPPP途径。又称途径。又称磷酸已糖旁路磷酸已糖旁路（一）磷酸戊糖途径的概念CO2+H2O+ATPTACGG-6-PF-6-PF-1,6-BP3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰

12、CoA磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径NADPH5-磷酸核糖磷酸核糖n该旁路途径的起始物是该旁路途径的起始物是G-6-P，返回的代谢产返回的代谢产物是物是3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛(glyceraldehyde-3-phosphate)和和6-磷酸果糖磷酸果糖(fructose-6-phosphate)，其重要的中间代谢产物是其重要的中间代谢产物是5-磷酸磷酸核糖核糖和和NADPH。n整个代谢途径在整个代谢途径在胞液胞液(cytoplasm)中进行。关中进行。关键酶是键酶是6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶(glucose-6-phosphate dehydrogenase)。第一阶段：第一阶段：氧化

13、反应氧化反应 生成生成NADPHNADPH和和COCO2 2第二阶段：第二阶段：非氧化反应非氧化反应 一系列基团转移反应一系列基团转移反应 (生成生成3-3-磷酸甘油醛和磷酸甘油醛和6-6-磷酸果糖磷酸果糖)（二）磷酸戊糖途径的过程(1)6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖转变为转变为 6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯NADP+NADPH+H+6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖glucose 6-phosphateglucose 6-phosphate6-6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸-内酯内酯6-phosphoglucono-lactone6-phosphoglucono-lactone6-6-磷酸葡萄糖脱

14、氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶限速酶，对NADP+有高度特异性(2)6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯 转变为转变为6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸6-6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸-内酯内酯6-phosphoglucono-lactone6-phosphoglucono-lactone6-6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸6-phosphogluconate6-phosphogluconateH H2 2O O内酯酶COCO2 2NADP+NADPH+H+(3)6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸 转变为转变为5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖6-6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸6-phosphogluconate6-phospho

15、gluconate5-5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖ribuloseribulose 5-phosphate 5-phosphate6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶5-5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖ribuloseribulose 5-phosphate 5-phosphate(4)三种五碳糖的互换三种五碳糖的互换5-5-磷酸核糖磷酸核糖ribose 5-phosphateribose 5-phosphate异构酶异构酶5-5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖xylulosexylulose 5-phosphate 5-phosphate差向酶差向酶第一阶段：第一阶段：总结总结第一阶段：第一阶段：脱氢，水解，脱氢脱羧（氧化脱羧

16、），产生了脱氢，水解，脱氢脱羧（氧化脱羧），产生了NADPHNADPH（2 2分子分子NADPH/1NADPH/1分子分子G-6-PG-6-P）。）。6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸-内酯内酯6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖催催化化第第一一步步脱脱氢氢反反应应的的6-磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖脱脱氢氢酶酶是此代谢途径的关键酶。是此代谢途径的关键酶。两两次次脱脱氢氢脱脱下下的的氢氢均均由由NADP+接接受受生生成成NADPH+H+。反反应应生生成成的的磷磷酸酸核核糖糖是是一一个个非非常常重重要要的的中间产物。中间产物。G-6-P5-磷酸核糖磷酸核糖NADP+NADPH+H+NADP+NADPH+H+CO2 许多细胞中合成代谢消耗的许多细胞中合成代谢消耗的NADPHNADPH远比核远比核糖需要量大，因此，葡萄糖经此途径生成了糖需要量大，因此，葡萄糖经此途径生成了多余的核糖。多余的核糖。第二阶段反应的意义就在于能通过一系第二阶段反应的意义就在于能通过一系列列基团转移基团转移反应，将反应，将核糖核糖转变成转变成6-6-磷酸果糖磷酸果糖和和3-3-磷酸甘油醛磷酸