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第六章 糖类代谢

第六章 糖类代谢. 主要内容和要求 ： 讨论糖的分解与合成，重点掌握以葡萄糖为代表的单糖的分解与合成的主要途径。. 思考 . 返回. 目 录. 第一节 糖类概述 第二节 双糖和多糖的酶促降解 第三节 单糖的分解代谢 第四节 糖的生物合成. 第二节 双糖和多糖的酶促降解. 一、 双糖的酶促降解 二、 多糖的酶促降解. 第三节 单糖的分解代谢. 一、 生物体内单糖的主要分解代谢途径 二、 糖酵解 （ EMP ） 三、 丙酮酸的去路 ：无氧降解和有氧降解途径 四、 三羧酸循环 （ TCA ）

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第六章 糖类代谢

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Presentation Transcript

  1. 第六章 糖类代谢 主要内容和要求： 讨论糖的分解与合成，重点掌握以葡萄糖为代表的单糖的分解与合成的主要途径。 思考 返回

  2. 目 录 第一节 糖类概述 第二节 双糖和多糖的酶促降解 第三节 单糖的分解代谢 第四节 糖的生物合成

  3. 第二节 双糖和多糖的酶促降解 一、双糖的酶促降解 二、多糖的酶促降解

  4. 第三节 单糖的分解代谢 一、生物体内单糖的主要分解代谢途径 二、糖酵解（EMP） 三、丙酮酸的去路：无氧降解和有氧降解途径 四、三羧酸循环（TCA） 五、磷酸戊糖途径（PPP） 六、其它糖进入单糖分解的途径 细胞

  5. 第四节 糖的生物合成 一、单糖的生物合成 二、双糖的生物合成 三、多糖的生物合成

  6. 一、生物体内重要的糖类 单糖：葡萄糖、果糖、核糖、赤藓糖等 寡糖：蔗糖、麦芽糖、乳糖、纤维二糖等 多糖：淀粉、糖原、纤维素、果胶质等

  7. 蔗糖酶 蔗糖+H2O 葡萄糖+果糖 麦芽糖酶 麦芽糖+H2O 2 葡萄糖 β-半乳糖苷酶 乳糖 +H2O 葡萄糖+半乳糖 -- 一、双糖的酶促降解

  8. -1，6糖苷键 -1，4-糖苷键 二、多糖的酶促降解 1、糖原的分解 糖原的结构及其连接方式 糖原的磷酸解 磷酸化酶（催化1.4-糖苷键断裂） 三种酶协同作用： 转移酶（催化寡聚葡萄糖片段转移） 脱支酶（催化1.6-糖苷键断裂）

  9. 糖原的结构

  10. 还原端 糖原磷酸解的步骤 非还原端 磷酸化酶（释放8个1-P-G） 转移酶 脱支酶（释放1个葡萄糖）

  11. α－淀粉酶 β－淀粉酶 淀粉磷酸化酶 脱支酶 淀粉+nH3PO4 nG-1-p+少量葡萄糖  淀粉的酶促水解 α－淀粉酶：在淀粉分子内部任意水解α-1.4糖苷键。（内切酶） β－淀粉酶:从非还原端开始，水解α－１.4糖苷键，依次水解下一个麦芽糖单位（外切酶） 脱支酶（R酶）:水解α－淀粉酶和β－淀粉酶作用后留下的极限糊精中的1.6 －糖苷键。 2、淀粉的分解  淀粉的磷酸解

  12. 三羧酸循环 一、葡萄糖的主要分解代谢途径 糖酵解 乳酸 （无氧） 葡萄糖 丙酮酸 （有氧或无氧） 乙醇 （有氧） 6-磷酸葡萄糖 乙酰 CoA 磷酸戊糖途径

  13. 二、 糖酵解 糖酵解是将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随着ATP生成的一系列反应，是生物体内普遍存在的葡萄糖降解的途径。该途径也称作Embden-Meyethof-Parnas途径，简称ＥＭＰ途径。 1、化学历程和催化酶类 2、 化学计量和生物学意义 3、 糖酵解的调控

  14. 糖原（或淀粉） 1-磷酸葡萄糖 第一阶段 葡萄糖的磷酸化 葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖 第二阶段 1，6-二磷酸果糖 磷酸己糖的裂解 3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮 21，3-二磷酸甘油酸 23-磷酸甘油酸 第三阶段 丙酮酸和ATP的生成 22-磷酸甘油酸 2磷酸烯醇丙酮酸 2丙酮酸

  15. ATP ADP ATP ADP 第一阶段：葡萄糖的磷酸化 己糖激酶 磷酸葡萄糖异构酶 磷酸果糖激酶

  16. 第二阶段： 磷酸己糖的裂解 醛缩酶 丙糖磷酸异构酶

  17. ADP ATP NAD+NADH+H+ Pi ATP ADP H2O 丙酮酸 PEP 第三阶段：磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸和ATP的生成 磷酸甘油酸激酶 3-磷酸甘油醛脱氢酶 变位酶 丙酮酸激酶 Mg或Mn 烯醇化酶

  18. ＥＭＰ途径化学计量和生物学意义 a、总反应式: C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi 2C3H4O3 +2NADH +2H++2ATP+2H2O b、能量计算：氧化一分子葡萄糖净生成 2ATP 2NADH c、生物学意义 ★是葡萄糖在生物体内进行有氧或无氧分解的共同途径,通过糖酵解，生物体获得生命活动所需要的能量； ★形成多种重要的中间产物； ★为糖异生提供基本途径。

  19. 糖原（或淀粉） 影响酵解的调控位点及相应调节物 1-磷酸葡萄糖 a 葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 a.己糖激酶：抑制剂（6-磷酸果糖） b.磷酸果糖激酶：激活剂（ADP.AMP）；抑制剂（ATP.柠檬酸，NADH）关键酶 c.丙酮酸激酶：抑制剂（ATP ） 6-磷酸果糖 b 1，6-二磷酸果糖 3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮 21，3-二磷酸甘油酸 23-磷酸甘油酸 22-磷酸甘油酸 2磷酸烯醇丙酮酸 c 2丙酮酸

  20. 糖酵解途径 乳酸 乳酸 葡萄糖 葡萄糖 丙酮酸 丙酮酸 （有氧或无氧） （有氧或无氧） 乙醇 乙醇 乙酰 CoA 乙酰 CoA 三羧酸循环 三羧酸循环 丙酮酸的去路 （无氧） （有氧）

  21. COOH CH(OH) NADH+H+NAD+ CH3 COOH C==O 乳酸 CH3 CHO CH3 丙酮酸 CO2 CH2OH CH3 乙醛 NADH+H+NAD+ 乙醇 葡萄糖的无氧分解 丙酮酸的无氧降解及葡萄糖的无氧分解 EMP 乳酸脱氢酶 葡萄糖

  22. O COOH C==O CH3-C-SCoA 乙酰CoA CO2 CoASH CH3 丙酮酸 NAD+NADH+H+ 三羧酸循环 葡萄糖的有氧分解 丙酮酸的有氧降解及葡萄糖的有氧分解 （氧化脱羧） （EPM） 葡萄糖

  23. O CH3-C-SCoA 丙酮酸脱氢酶系 NAD+ CO2 丙酮酸脱羧酶 二氢硫辛酸脱氢酶 硫辛酸 FAD NAD+ +H+ NAD+ +H+ TPP 二氢硫辛酸 乙酰硫辛酸 硫辛酸乙酰转移酶  CoASH

  24. 四、三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle, TCA循环） 1、三羧酸循环的化学历程 2、三羧循环及葡萄糖有氧氧化的化学计量和能量计量 3、 三羧循环的生物学意义 4、 三羧酸循环的调控

  25. 储存于ATP中自由能 释放的总自由能 葡萄糖有氧氧化的化学和能量计量 a、总反应式： C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O b、葡萄糖有氧氧化形成的ATP计算 c. 葡萄糖氧化能量利用率=————————— ( 真核生物为30%)

  26. 兑换率 1：3 兑换率 1：2 三羧酸循环的化学计量和能量计量 a、总反应式: CH3COSCoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O 2CO2+CoASH+3NADH+3H+ +FADH2+GTP b、三羧酸循环的能量计量 1ATP 能量“现金” : 1 GTP 能量“支票”: 3 NADH 1 FADH2 12ATP 9ATP 2ATP

  27. 酵解阶段： 2 ATP 2 1 NADH 2 ATP 2  3ATP 兑换率 1：3 兑换率 1：3 兑换率 1：3 兑换率 1：2 2  3 ATP 丙酮酸氧化：2 1NADH 葡萄糖完全氧化产生的ATP 2 1ATP 三羧酸循环：2  1 GTP 2 3 NADH 2  1 FADH2 2  9 ATP 2  2 ATP 总计：38 ATP

  28. 五、磷酸戊糖途径（pentose phosphate pathway, ppp） 1、化学反应历程及催化酶类 特点：氧化脱羧阶段和非氧化分子重排阶段 2、总反应式和生理意义

  29. 氧化脱羧阶段 • 6 G-6-P 6葡萄糖酸-6-P 6核酮糖-５-P • 6 NADP+ NADPH 6 NADP+ 6NADPH 6CO2 6H2O 2 非氧化分子重排阶段 6核酮糖-5-P 5木酮糖-5-P 5葡萄糖-6-P 磷酸戊糖途径的两个阶段

  30. 6 G-6-P + 12NADP+ +7 H2O 5G-6-P + 6CO2 + 12NADPH +12H+ 磷酸戊糖途径的总反应式 磷酸戊糖途径的生理意义 产生大量NADPH,主要用于还原（加氢）反应，为细胞提供还原力 产生细胞内糖类不同的结构分子，以及重要生物分子的组成部分—磷酸核糖 与光合作用联系，实现某些单糖间的转变

  31. 半乳糖 甘油 半乳糖-1-P 3-磷酸甘油 NAD+ UDP-半乳糖 NADH+H+ 果糖 葡萄糖 磷酸二羟丙酮 UDP-葡萄糖 ATP ATP ATP UTP ATP PPi ADP ADP ADP ADP 葡萄糖-6-磷酸 果糖-1、6-磷酸 果糖-6-磷酸 葡萄糖-1-磷酸 ADP ATP 3-磷酸甘油醛 甘露糖-6-磷酸 Pi ADP 糖原或淀粉 进入糖酵解 ATP 甘露糖 其它糖进入单糖分解的途径

  32. 一、单糖的生物合成 • 1、葡萄糖生物合成的最基本途径：光合作用 • 2、糖异生作用 • 糖异生作用的主要途径和关键反应 • 糖酵解与糖异生作用的关系

  33. 二、双糖的生物合成 1 、单糖基的活化——糖核苷酸（UDPG、ADPG、GDPG等）的合成 糖核苷二磷酸在不同聚糖形成时，提供糖基和能量。植物细胞中蔗糖合成时需UDPG，淀粉合成时需ADPG，纤维素合成时需GDPG和UDPG；动物细胞中糖元合成时需UDPG。 2、蔗糖的合成 蔗糖合成酶途径 磷酸蔗糖合成酶途径

  34. 三、多糖的生物合成 1、淀粉的生物合成 2、糖原的生物合成

  35. 淀粉的生物合成  淀粉的结构特点  直链淀粉合成 由淀粉合成酶催化，需引物（Gn）,ADPG供糖基，形成α－1.4糖苷键。  支链淀粉合成 淀粉合成酶:催化形成α-1.4糖苷键 Q酶（分支酶）:既能催化α-1.4糖苷键的断裂，又能催化α-1、6糖苷键的形成

  36. 糖原的生物合成 糖原生物合成过程与植物支链淀粉合成过程相似，但参与合成的引物、酶、糖基供体等是不相同的。 引物：结合有一个寡糖链的多肽 酶：糖原合成酶，分支酶 糖基供体：UDPG

  37. O CH3-C-SCoA H2O NADH NADH NADH FADH2 GTP CoASH 脱水 三羧酸循环 （TCA） 柠檬酸 顺乌头酸 柠檬酸的生成阶段 草酰乙酸 NAD+ 苹果酸 异柠檬酸 NAD+ 草酰乙酸再生阶段 氧化脱羧阶段 +CO2 延胡索酸 －酮戊二酸 NAD+ FAD +CO2 琥珀酰CoA 琥珀酸

  38. O CH3-C-SCoA CoASH H2O 草酰乙酸 H2O TCA第一阶段：柠檬酸生成 顺乌头酸酶 柠檬酸合成酶 顺乌头酸酶

  39. NAD+ NADH+H+ NAD+ NADH+H+ CO2 CO2 GDP＋Pi GTP CoASH TCA第二阶段：氧化脱羧 异柠檬酸脱氢酶 －酮戊二酸脱氢酶 琥珀酸脱氢酶

  40. FAD FADH2 H2O 草酰乙酸 NAD+ NADH+H+ TCA第三阶段：草酰乙酸再生 琥珀酸脱氢酶 延胡索酸酶 苹果酸脱氢酶

  41. 三羧酸循环的调控位点及相应调节物 a.柠檬酸合成酶：激活剂（NAD+）；抑制剂（NADH,NADPH b.异柠檬酸脱氢酶：激活剂（NAD+,ADP）；抑制剂（NADH） c. α-酮戊二酸脱氢酶：激活剂（NAD+）；抑制剂（NADH,ATP, 琥珀酰COA） 上述三种酶调节关键因素：NAD+/NADH比值 a b c

  42. 三羧循环的生物学意义 a. 是有机体获得生命活动所需能量的主要途径 b. 是物质代谢的中心枢纽 c. 形成多种重要的中间产物 d. 是发酵产物重新氧化的途径

  43. NADP+NADPH+H+ H2O 6-磷酸葡萄糖酸 6-磷酸葡萄糖酸内酯 6-磷酸葡萄糖 NADP+ 5-磷酸核酮糖 磷酸戊糖途径的氧化脱羧阶段 6-磷酸葡萄糖 脱氢酶 内酯酶 6-磷酸葡萄糖酸 脱氢酶 NADPH+H+ CO2

  44. Pi H2O 磷酸戊糖途径的非氧化分子重排阶段 6 5-磷酸核酮糖 异构酶 2 5-磷酸核糖 2 5-磷酸木酮糖 转酮酶 2 7-磷酸景天庚酮糖 23-磷酸甘油醛 转醛酶 2 6-磷酸果糖 24-磷酸赤藓丁糖 2 5-磷酸木酮糖 转酮酶 2 3-磷酸甘油醛 2 6-磷酸果糖 醛缩酶 1， 6-二磷酸果糖 1 6-磷酸果糖

  45. 5-磷酸木酮糖 5-磷酸核糖 5-磷酸核酮糖 磷酸戊糖途径的非氧化阶段之一（5-磷酸核酮糖异构化） 差向异构酶 异构酶

  46. H 2 磷酸戊糖途径的 非氧化阶段之二（基团转移） + 2 2 5-磷酸木酮糖 5-磷酸核糖 转酮酶 转醛酶 + + 2 2 2 3-磷酸甘油醛 4-磷酸赤藓糖 7-磷酸景天庚酮糖 6-磷酸果糖

  47. 2 2 2 5-磷酸木酮糖 6-磷酸果糖 4-磷酸赤藓糖 + 2 3-磷酸甘油醛 基团转移（续前） + 转酮酶

  48. H2O Pi 2 3-磷酸甘油醛 1,6-二 磷酸果糖 6-磷酸果糖 磷酸戊糖途径的非氧化阶段之三（3-磷酸甘油醛异构、缩合与水解） 异构酶 醛缩酶 二磷酸果糖酯酶

  49. H+ C- 丙酮酸 C- CH3-C-COOH OH CO2 焦磷酸硫胺素（TPP）在丙酮酸脱羧中的作用

  50. (CH2)4COO- (CH2)4COO- (CH2)4COO- HS HS C C S C C C C HS HS C C S C 二氢硫辛酸 二氢硫辛酸 氧化型硫辛酸 (CH2)4COO- S C C HS C 乙酰二氢硫辛酸 硫辛酸的氢载体作用和酰基载体作用 +2H -2H

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