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1、糖类代谢,葡萄糖的代谢 糖原的代谢,返回,糖代谢各途径在细胞中进行的部位,植物细胞,细胞膜,细胞质,线粒体,高尔基体,细胞核,内质网,溶酶体,细胞壁,叶绿体,有色体,白色体,液体,晶体,分泌物,吞噬,中心体,胞饮,细胞膜,线粒体丙酮酸氧化三羧酸循环,胞液磷酸戊糖途径糖酵解糖异生糖原的分解与合成,乙醛酸循环体,乙醛酸循环,动物细胞,其它糖进入单糖分解的途径,葡萄糖的主要代谢途径,葡萄糖,丙酮酸,乳酸,乙醇,乙酰 CoA,6-磷酸葡萄糖,磷酸戊糖途径,糖酵解,（有氧）,（无氧）,（有氧或无氧）,糖异生,糖原,糖酵解（glycolysis）,糖酵解是生物体内将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随着ATP生成的一
2、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，简称途径。,NADH+H+,NAD+,糖原,葡萄糖,丙酮酸,1，6-二磷酸果糖,3-磷酸甘油醛,糖酵解途径,糖酵解途径的三个阶段,EMP的化学历程,糖原（或淀粉）,1-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,1，6-二磷酸果糖,3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮,21，3-二磷酸甘油酸,23-磷酸甘油酸,22-磷酸甘油酸,2磷酸烯醇丙酮酸,2丙酮酸,第一阶段,第二阶段,第三阶段,葡萄糖,葡萄糖的磷酸化,磷酸己糖的裂解,丙酮酸和ATP的生成,第一阶段：葡萄糖的磷酸化,葡萄糖激酶,磷酸果糖激酶,
3、异构酶,第二阶段：磷酸己糖的裂解,醛缩酶,异构酶,第三阶段：磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸和ATP的生成,Mg或Mn,丙酮酸,PEP,丙酮酸激酶,脱氢酶,激酶,变位酶,烯醇化酶,途径的化学计量和生物学意义,总反应式:C6H12O6+2NAD+2ADP+2Pi 2C3H4O3+2NADH+2H+2ATP+2H2O,生物学意义 是生物界普遍存在的供能途径。在某些生理条件或病理情况下有特殊的生理意义；形成多种重要的中间产物，为氨基酸、脂类合成提供碳骨架；为糖的异生提供基本途径。,能量计算：氧化一分子葡萄糖净生成 2ATP 2NADH,丙酮酸的命运,葡萄糖,丙酮酸,乳酸,乙醇,乙酰 CoA,6-磷酸葡萄糖,
4、糖酵解,（有氧）,（无氧）,（有氧或无氧）,丙酮酸的无氧降解及葡萄糖的无氧分解,葡萄糖,NADH+H+NAD+,NADH+H+NAD+,CO2,丙酮酸的有氧氧化及葡萄糖的有氧分解,（EPM）,葡萄糖,NAD+NADH+H+,CoASH,丙酮酸脱氢酶系,丙酮酸乙酰CoA（丙酮酸脱氢酶系催化的反应）,NAD+H+,丙酮酸脱羧酶,FAD,硫辛酸乙酰转移酶,二氢硫辛酸脱氢酶,CO2,乙酰硫辛酸,二氢硫辛酸,NADH+H+,TPP,硫辛酸,CoASH,NAD+,焦磷酸硫胺素（TPP）在丙酮酸脱羧中的作用,硫辛酸的氢载体作用和酰基载体作用,乙酰二氢硫辛酸,+2H,-2H,泛酸和 辅酶 A（CoASH）,S
5、H,维生素pp和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）,R,NAD+:R=HNADP+:R=PO3H2,递氢体作用：NAD+2H NADH+H+,维生素B2和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）,柠檬酸循环（三羧酸循环）（tricarboxylic acid cycle,TCA）,三羧酸循环是乙酰基二碳单位进一步氧化生成CO2和还原型辅酶的途径,反应从乙酰CoA与草酰乙酸缩合生成柠檬酸开始,经多步反应后,乙酰基被氧化,草酰乙酸重新生成,构成一个循环反应途径。,三羧酸循环（TCA）,CoASH,草酰乙酸 再生阶段,柠檬酸的生成阶段,氧化脱 羧阶段,柠檬酸,顺乌头酸,酮戊二酸,琥珀酸,琥珀酰CoA,延胡索酸,
6、苹果酸,草酰乙酸,异柠檬酸,TCA第一阶段：柠檬酸生成,柠檬酸合成酶,顺乌头酸酶,TCA第二阶段：氧化脱羧,异柠檬酸脱氢酶,酮戊二酸脱氢酶,琥珀酸硫激酶,酮戊二酸,琥珀酰CoA,琥珀酸,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,琥珀酸,延胡索酸,苹果酸,-酮戊二酸脱氢酶系催化的反应,NAD+H+,-酮戊二酸脱羧酶,FAD,硫辛酸琥珀酰转移酶,二氢硫辛酸脱氢酶,CO2,乙酰硫辛酸,二氢硫辛酸,NADH+H+,TPP,硫辛酸,CoASH,NAD+,HOOC-CH2-CH2-C-SCoA,O,柠檬酸循环的化学计量和能量计量,a、总反应式:CH3COSCoA+3NAD+FA
7、D+GDP+Pi+2H2O 2CO2+CoASH+3NADH+3H+FADH2+GTP,能量“现金”:1 GTP 能量“支票”:3 NADH 1 FADH2,7.5ATP,1.5ATP,1ATP,10ATP,b、三羧酸循环的能量计量,葡萄糖完全氧化产生的ATP,总计：32 ATP或30 ATP,柠檬酸循环的调节,CoASH,柠檬酸,顺乌头酸,酮戊二酸,琥珀酸,琥珀酰CoA,延胡索酸,苹果酸,草酰乙酸,1、底物的可用性调节乙酰CoA 草酰乙酸、关键酶活性调节柠檬酸合成酶异柠檬酸脱氢酶酮戊二酸脱氢酶,异柠檬酸,柠檬酸循环的生物学意义,是糖、脂、蛋白质分解代谢的最终共同途径，也是生物体获得生命活动所
8、需能量的主要途径；是糖、脂、蛋白质等物质代谢和转化的中心枢纽，形成的多种重要的中间产物是上述三类物质相互转化的联系点。,葡萄糖的异生作用主要途径和关键反应,非糖物质转化成糖代谢的中间产物后，在相应的酶催化下,绕过糖酵解途径的三个不可逆反应,利用糖酵解途径其它酶生成葡萄糖的途径称为葡萄糖的异生作用。,糖原（或淀粉）,1-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,1，6-二磷酸果糖,磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛,2磷酸烯醇丙酮酸,2丙酮酸,葡萄糖,己糖激酶,丙酮酸激酶,6-磷酸葡萄糖,ATP,ADP,ATP,ADP,ADP,ATP,果糖-1,6-二磷酸酶I,磷酸果糖激酶I,糖异生途径关键反应之一,+H2O,+Pi
9、,6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶,6-磷酸葡萄糖,H,葡萄糖,糖异生途径关键反应之二,二磷酸果糖磷酸酯酶,+H2O,+Pi,1,6-二磷酸果糖,H,H2CO,OH,6-磷酸果糖,O,H2CO,HO,OH,H,H,H,糖异生途径关键反应之三,丙酮酸,糖异生的生理意义,1、利用非糖物质生成糖，维持血糖水平的相对恒定,保证脑、红细胞等组织正常功能；2、消除骨骼肌中乳酸的积累，使其得到充分应用，防止乳酸酸中毒发生。,（胞液）,（线粒体）,葡萄糖,6-P-葡萄糖,1-P-葡萄糖,糖原,6-P-果糖,ATP,ADP,1,6-二P-果糖,PEP(磷酸烯醇式丙酮酸),丙酮酸,乳酸,丙酮酸,柠檬酸,异柠檬酸,-酮戊二酸
10、,琥珀酸,CO2,苹果酸,草酰乙酸,ADP,ATP,HCO3-,苹果酸,草酰乙酸,GTP,GDP,CO2,H2O,Pi,Pi,H2O,Pi,葡萄糖分解和糖异生的关系,乙酰CoA,CO2,糖酵解和葡萄糖异生的关系,A G-6-P磷酸酯酶B F-1.6-P磷酸酯酶C1 丙酮酸羧化酶C2 PEP羧激酶,（胞液）,（线粒体）,葡萄糖,丙酮酸,草酰乙酸,天冬氨酸,磷酸二羟丙酮,3-P-甘油醛,-酮戊二酸,乳酸,谷氨酸,丙氨酸,TCA循环,乙酰CoA,PEP,G-6-P,F-6-P,F-1.6-P,丙酮酸,草酰乙酸,谷氨酸,-酮戊二酸,天冬氨酸,3-P-甘油,甘油,磷酸戊糖途径（pentose phosp
11、hate pathway,ppp）磷酸己糖支路（hexose-monophosphate shunt,HMS）,6-磷酸葡萄糖经氧化阶段脱羧脱氢转变成5-磷酸核酮糖，同时生成2分子NADPH;6分子5-磷酸核酮糖经分子重排可生成5分子6-磷酸果糖。该途径的生理意义是产生的NADPH可为许多生物分子的合成提供还原力，5-磷酸核糖可参与核苷酸合成，也能为其他糖类物质的合成提供3，4，5，6和7碳糖等结构成分。,磷酸戊糖途径的两个阶段,2、非氧化分子重排阶段 6 核酮糖-5-P 5 果糖-6-P 5 葡萄糖-6-P,1、氧化脱羧阶段 6 G-6-P 6 葡萄糖酸-6-P 6 核酮糖-P 6NADP+
12、6NADPH+6H+6NADP+6ADPH+6H+,6CO2,6H2O,磷酸戊糖途径的氧化脱羧阶段,NADP+NADPH+H+,NADPH+H+,NADP+,5-磷酸核酮糖,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖酸内酯,6-磷酸葡萄糖酸,CO2,6-磷酸葡萄糖 脱氢酶,内酯酶,6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶,磷酸戊糖途径的非氧化分子重排阶段,6 5-磷酸核酮糖,2 5-磷酸核糖,2 5-磷酸木酮糖,2 3-磷酸甘油醛,2 7-磷酸景天庚酮糖,2 4-磷酸赤藓丁糖,2 6-磷酸果糖,2 5-磷酸木酮糖,2 3-磷酸甘油醛,2 6-磷酸果糖,1，6-二磷酸果糖,1 6-磷酸果糖,转醛酶,异构酶,转酮酶,转酮酶,醛
13、缩酶,阶段之一,阶段之二,阶段之三,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,5-磷酸木酮糖,5-磷酸核糖,5-磷酸核酮糖,磷酸戊糖途径的 非氧化阶段之二（基团转移）,+,2,4-磷酸赤藓糖,+,2,5-磷酸核糖,2,3-磷酸甘油醛,转酮酶,转醛酶,2,6-磷酸果糖,+,7-磷酸景天庚酮糖,2,5-磷酸木酮糖,基团转移（续前）,+,2,4-磷酸赤藓糖,+,2,3-磷酸甘油醛,2,6-磷酸果糖,转酮酶,2,5-磷酸木酮糖,1,6-二 磷酸果糖,2,3-磷酸甘油醛,6-磷酸果糖,醛缩酶,二磷酸果糖酯酶,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）,
14、异构酶,二羟丙酮磷酸,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；产生大量的磷酸核糖和其它重要中间产物，将己糖代谢和戊糖代谢联系起来；与光合作用联系，实现某些单糖间的转变。,乙醛酸循环(glyoxylate cycle),乙醛酸循环存在于植物、某些无脊椎动物和以乙酸作为唯一碳源和能源的微生物中，在这个途径中，乙酸（乙酰基）转变为柠檬酸循环中间物琥珀酸，从而进一步转变为草酰乙酸而进入糖异生途径。,CoASH,柠檬酸合成酶,顺乌头酸酶,乙醛酸循环反应历程,NAD+,NADH,苹果酸脱氢酶,草酰乙酸,CoASH,异柠檬酸裂解酶,苹果酸
15、合成酶,乙醛酸,NAD+,草酰乙酸,柠檬酸,异柠檬酸,苹果酸,琥珀酸,乙醛酸循环和三羧酸循环反应历程的 比较,CoASH,柠檬酸,顺乌头酸,酮戊二酸,琥珀酸,琥珀酰CoA,延胡索酸,苹果酸,草酰乙酸,异柠檬酸,乙醛酸,异柠檬酸裂解酶,苹果酸合成酶,乙醛酸循环总反应式及其与糖异生的关系,草酰乙酸,糖异生途径,+2CoASH+NADH+H+,琥珀酸,+NAD+,2,糖原(淀粉)的代谢,1、糖原(淀粉)的分解2、糖原(淀粉)的生物合成,糖原的酶促磷酸解,糖原的结构及其连接方式,糖原的磷酸解,-1，4-糖苷键,-1，6 糖苷键,非还原性末端,糖原磷酸化酶的作用位点及产物,磷酸化酶a,非还原性末端,磷酸
16、,+,断键部位,H,G-1-P,糖原磷酸解的步骤,非还原端,糖原核心,磷酸化酶a,转移酶,脱枝酶（释放1个葡萄糖）,G-1-P,G,淀粉的分解,淀粉的磷酸解,淀粉的酶促水解解 淀粉酶：在淀粉分子内部任意水解-1.4糖苷键。（内切酶）淀粉酶:从非还原端开始，水解.4糖苷键，依次水解下一个麦芽糖单位（外切酶）脱支酶（R酶）:水解淀粉酶和淀粉酶作用后留下的极限糊精中的1.6 糖苷键。,糖原的生物合成酶类及催化的反应,1、UDP-葡萄糖焦磷酸化酶(UDP-glucose pytophosphorylase)催化单糖基的活化形成糖核苷二磷酸，为各种聚糖形成时，提供活化的糖基。动物细胞中糖元合成时需UDP
17、G；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。,2、糖原合成酶（glycogen synthase）催化-1，4-糖苷键合成,3.糖原分支酶（glycogen branching enzyme）催化-1，6-糖苷键合成,UDPG的结构,糖核苷酸的生成,糖原合成酶反应,UDPG,UDP,糖原（n个G分子）,糖原（n+1）,糖原新分支的形成,糖原核心,糖原核心,糖原核心,糖原核心,非还原性末端,-1，4 糖苷键,-1，6 糖苷键,糖原分支酶,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1.4糖苷键。支链淀粉合成 淀粉合成酶:催化形成-1.4糖苷键 Q酶（分支酶）:既能催化-1.4糖苷键的断裂，又能催化-1、6糖苷键的形成,淀粉的生物合成,淀粉的分枝结构,直链淀粉的合成,引物（Gn）,+,+,直链淀粉(Gn+1),在Q酶作用下的支链淀粉的合成,双糖的酶促降解,问答题,1、简述TCA的反应历程及调控步骤和关键酶，并陈述其生理学意义。2、糖异生途径与糖酵解有何差异？糖异生的生物学意义?3、TCA循环中并无O2的直接参与，为什么说它是一个需氧代谢途径？4、磷酸戊糖途径有何特点？其生物学意义何在？,
