第6章糖代谢.ppt

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1、什么是新陈代谢？什么是新陈代谢？新的来，旧的去新的来，旧的去花开花落、四季轮回花开花落、四季轮回“长江后浪推前浪，一代新人换旧人长江后浪推前浪，一代新人换旧人”生化定义生化定义泛指生物与周围环境进行物泛指生物与周围环境进行物质与能量交换的过程。是生物体质与能量交换的过程。是生物体物质代谢物质代谢与与能量代谢能量代谢的有机的有机统一统一。第第1 1节节 新陈代谢概述新陈代谢概述合成合成代谢代谢（同同化作用）化作用）分解分解代谢代谢（异异化作用）化作用）一、物质代谢与能量代谢的统一一、物质代谢与能量代谢的统一生物小分子合成生物大分子生物小分子合成生物大分子需要能量需要能量释放能量释放能量生物大分子

2、分解为生物小分子生物大分子分解为生物小分子二、新陈代谢的共性二、新陈代谢的共性1.代谢代谢途径相似途径相似 为什么具有许多相同之处呢？为什么具有许多相同之处呢？共同的祖先！共同的祖先！2.反应反应步骤繁多步骤繁多，具有严格的，具有严格的顺序性顺序性；3.与环境相适应，与环境相适应，自动调节；自动调节；通过通过酶活性调节酶活性调节来进行。来进行。新陈代谢过程新陈代谢过程营养物质的摄取与吸收营养物质的摄取与吸收细胞内的物质代谢细胞内的物质代谢代谢产物的去向与废物排泄代谢产物的去向与废物排泄 本课程主要涉及目前已经清楚本课程主要涉及目前已经清楚的细胞内的细胞内四大物质的合成与分解四大物质的合成与分解

3、。三、代谢的研究方法三、代谢的研究方法1 1.同位素示踪法同位素示踪法 将含有将含有放射性同位素放射性同位素的物质参与代谢反应，测试该的物质参与代谢反应，测试该基团在不同物质间的转移情况，来认识代谢过程。基团在不同物质间的转移情况，来认识代谢过程。例例OCH2OPOOOAPOOOP32OOO 高能化合物高能化合物 ATP ATP 细胞内P P3232迅速被无放射性的P代替，并传递给其它物质，这意味着什么？2.整体方法整体方法纯纯化化合合物物排泄物的化排泄物的化学分析学分析典型案例典型案例脂肪酸的脂肪酸的氧化氧化3 3.组织提取法组织提取法各类组织细胞各类组织细胞各种破碎方法各种破碎方法碎片置于

4、碎片置于试管试管中中向该向该试管试管中加入纯化合物（如葡萄糖）分析各类代中加入纯化合物（如葡萄糖）分析各类代谢中间产物及酶，逻辑推断。谢中间产物及酶，逻辑推断。典型案例典型案例 糖代谢、生物氧化等等糖代谢、生物氧化等等第节第节 生物体内的糖类生物体内的糖类 单糖单糖（monosaccharide）寡糖寡糖（oligosaccharide）多糖多糖（polysaccharide）根据聚合度根据聚合度第节第节 糖代谢糖代谢一、多糖和低聚糖的酶促降解1.胞外降解胞外降解(水解过程水解过程)胞外胞外水解水解酶酶（淀粉酶、寡糖酶）（淀粉酶、寡糖酶）2.胞内降解（磷酸分解）胞内降解（磷酸分解）磷酸化磷酸化

5、酶酶活化、水解活化、水解脱支酶脱支酶断支链断支链磷酸化磷酸化酶酶活化、水解活化、水解单糖单糖主要是葡萄糖主要是葡萄糖H H3 3POPO4 4淀粉酶淀粉酶（内切淀粉酶）（内切淀粉酶）直链淀粉直链淀粉葡萄糖、麦芽糖、葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖、低聚物麦芽三糖、低聚物支链淀粉支链淀粉葡萄糖、麦芽糖、葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖、麦芽三糖、糊精糊精 淀粉酶淀粉酶（糖化酶）（糖化酶）直链淀粉直链淀粉支链淀粉支链淀粉麦芽糖麦芽糖麦芽糖、麦芽糖、极限糊精极限糊精 支链淀粉的彻底水解需要支链淀粉的彻底水解需要淀粉酶、淀粉酶、淀粉酶、淀粉酶、脱支酶和麦芽糖酶的共同作用。脱支酶和麦芽糖酶的共同作用。胞外降解胞外降解(

6、水解过程水解过程)耐高温，不耐酸耐高温，不耐酸不耐高温，耐酸不耐高温，耐酸肝糖原分解肝糖原分解(淀粉淀粉)糖原的合成与分解都由糖原的合成与分解都由非还原性末端非还原性末端开始开始。还原性末端还原性末端非还原性末端非还原性末端非还原性末端非还原性末端OOHCH2OHOOCH2OHOOCH2OOOCH2OHOHOCH2OHOOHCH2OHO-1,4-糖苷键糖苷键-1,6-糖苷键糖苷键胞内降解（磷酸分解）胞内降解（磷酸分解）7 77 7磷酸化酶磷酸化酶+H3PO4例 肝糖元的分解葡萄糖葡萄糖1，4糖苷键糖苷键葡萄糖葡萄糖1，6糖苷键糖苷键糖原核心糖原核心糖原核心糖原核心 G-1-P+脱支酶+H3PO

7、41 G-1-P糖原核心糖原核心磷酸化酶+H3PO4G-1-P去单糖降解去单糖降解脱支酶糖原核心糖原核心三、单糖的降解三、单糖的降解 C6H12O6 6CO2+6H2O+2870 kJ/mol如此复杂步骤的生物意义？如此复杂步骤的生物意义？核电站为什么如此复杂呢？核电站为什么如此复杂呢？有效地控制能量的产生，加以转化！有效地控制能量的产生，加以转化！原子能原子能电能电能 缓慢受控缓慢受控糖化学键能糖化学键能ATPATP化学能化学能 缓慢受控缓慢受控产生生物合成所需的中间产物！产生生物合成所需的中间产物！总论总论丙酮酸丙酮酸葡葡萄萄糖糖“糖酵解糖酵解”不需氧不需氧“磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径”需氧

8、需氧有氧情况有氧情况缺氧情况缺氧情况好氧好氧生物生物厌氧厌氧生物生物“三羧酸循环三羧酸循环”“乙醛酸循环乙醛酸循环”CO2+H2O“乳酸发酵乳酸发酵”乳酸乳酸“乳酸发酵乳酸发酵”、“乙醇发酵乙醇发酵”乳酸或乙醇乳酸或乙醇 CO2+H2O第节第节 糖酵解糖酵解一、糖酵解一、糖酵解（Glycolysis)EMP途径途径 定义：定义：分解产生分解产生2分子丙酮酸分子丙酮酸，并伴随并伴随ATP生成的过程。生成的过程。位置：位置：细胞质细胞质 1 1G G 2丙酮酸丙酮酸+2NADH+2ATP2H+葡葡萄萄糖糖 糖糖原原（淀淀粉粉）ATP 己糖激酶 6-磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖 磷酸葡萄糖变位酶 1-磷磷酸

9、酸葡葡萄萄糖糖 磷酸葡萄糖 异构酶 6-磷磷酸酸果果糖糖 ATP 磷酸果糖激酶 16二二磷磷酸酸果果糖糖 醛缩酶 3-磷磷酸酸甘甘油油醛醛 磷磷酸酸二二羟羟丙丙酮酮 活化 (不不可可逆逆)异构 (可可逆逆)二次活化 (不不可可逆逆)裂解 (可可逆逆)磷酸化酶 磷酸 ADP ADP 12P3PPOOHOHCH2CH2OO12546CH2OCOH2COHP磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮123+OOHOHCH2CH2OHOPP异构6-磷酸果糖磷酸果糖HCOHCOHH2COP564磷酸甘油醛磷酸甘油醛PPCOHCOHH2COO1，3-二磷酸二磷酸甘油酸甘油酸PCOHCOHH2COOH3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸

10、PCOH2CCOO HOHH2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸COCH2COO HP磷酸烯醇磷酸烯醇式丙酮酸式丙酮酸COCH3OOHC丙酮酸丙酮酸6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖OOHCH2OPPGG葡萄糖葡萄糖活化裂解脱氢异构PPOOHOHCH2CH2OOP1，6-二磷二磷酸果糖酸果糖活化产能脱水异构产能HHOH为什么中间分子都带磷酸基团？为什么中间分子都带磷酸基团？1.传递能量；传递能量；2.不能由生物膜渗漏出细胞。不能由生物膜渗漏出细胞。葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸果糖果糖-6-磷酸磷酸 果糖果糖-1，6-二磷酸二磷酸 丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二 甘油醛甘油醛 烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸羟丙酮羟丙酮

11、 +3-磷酸磷酸甘油酸甘油酸-1，3-二磷酸二磷酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸磷酸-甘油酸甘油酸 2-磷酸磷酸-甘油酸甘油酸 2()+2()-1()-1()=2ATPG G为起始物为起始物胞内多糖为起始物胞内多糖为起始物2()+2()-1()=3ATP二、糖酵解的化学计量与生物学意义二、糖酵解的化学计量与生物学意义Glucose+2ADP+2Pi+2NAD+2pyruvate+2ATP+2H2O+2NADH+2H+磷酸烯醇磷酸烯醇 式丙酮酸式丙酮酸丙酮酸丙酮酸激酶ADP ATP产能步骤：产能步骤：3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 NAD+3-磷酸甘油醛脱氢酶 NADH H1.3-二磷酸甘

12、油酸二磷酸甘油酸 ADP 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶 ATP3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油酸激酶+1.1.为机体提供能量。为机体提供能量。2.2.为某些厌氧生物及组织细胞生活所必需。为某些厌氧生物及组织细胞生活所必需。3.3.中间产物可转变为其它物质。中间产物可转变为其它物质。三、糖酵解的意义三、糖酵解的意义四、糖酵解的其他底物四、糖酵解的其他底物其他六碳糖进入糖酵解的途径其他六碳糖进入糖酵解的途径五、丙酮酸的去路五、丙酮酸的去路有氧情况有氧情况缺氧情况缺氧情况“三羧酸循环三羧酸循环”“乙醛酸循环乙醛酸循环”CO2+H2O“乳酸发酵乳酸发酵”、“乙醇发酵乙醇发酵”乳酸或乙醇乳酸或乙醇

13、丙酮酸1、生成乙酰、生成乙酰CoA、乳酸发酵、乳酸发酵COOHCOCH3NADH+HNAD+CH3CHOHCOOH发酵不产生能量，其生物意义何在呢？发酵不产生能量，其生物意义何在呢？消耗糖酵解脱下的消耗糖酵解脱下的H H，保持细胞内的保持细胞内的pHpH稳定稳定。、乙醇发酵COOHCOCH3CO2HCOCH3NADH+HNAD+CH3CH2OH丙酮酸脱羧酶+TPP乙醇脱氢酶 乙醇 1.磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶限速酶限速酶 变构抑制剂：变构抑制剂：ATP和和柠檬酸柠檬酸 变构激活剂：变构激活剂：AMP、ADP和和6-磷酸果糖、磷酸果糖、2.6-二磷酸果糖二磷酸果糖2.己糖激酶己糖激酶 变构抑制剂

14、：变构抑制剂：6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 脂代谢的脂代谢的乙酰乙酰CoA和和脂肪酸脂肪酸对酶具有抑对酶具有抑制作用。制作用。三、糖酵解的调节三、糖酵解的调节3.丙酮酸激酶丙酮酸激酶 变构抑制剂：变构抑制剂：ATP。丙氨酸、乙酰丙氨酸、乙酰CoA、脂肪酸具有抑制作用、脂肪酸具有抑制作用 变构激活剂：变构激活剂：6-磷酸果糖、磷酸果糖、1.6-二磷酸果糖。二磷酸果糖。糖有氧氧化的反应过程 分三个阶段：分三个阶段：糖酵解途径：葡萄糖糖酵解途径：葡萄糖 丙酮酸丙酮酸 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA 三羧酸循环和氧化磷酸化三羧酸循环和氧化磷酸化第节第节 三羧酸循环（三羧酸循环（TCATCA循环循环)柠檬酸循

15、环（柠檬酸循环（Citric Acid Cycle)三羧酸循环三羧酸循环 （Tricarboxylic Acid Cycle）Krebs循环循环部位：线粒体部位：线粒体酵解产物酵解产物丙酮酸丙酮酸脱羧、脱氢，彻底氧化为脱羧、脱氢，彻底氧化为CO2、H2O并产生并产生ATP的过程。的过程。汉斯汉斯克雷勃斯（克雷勃斯（Hans A.Krebs）1937年年 Krebs（英）（英）发现三羧酸循环，发现三羧酸循环，1953年获诺贝尔奖。年获诺贝尔奖。一、三羧酸循环的发现一、三羧酸循环的发现细胞质细胞质线粒体膜线粒体膜第三个第三个碳以碳以COCO2 2形式失形式失去去四碳二羧酸四碳二羧酸第二个碳以第二个

16、碳以COCO2 2形式失去形式失去三羧酸三羧酸？循环循环？五碳二羧酸五碳二羧酸基质中基质中丙酮酸丙酮酸基质中基质中六碳三羧酸六碳三羧酸第一个碳以第一个碳以COCO2 2形式失去形式失去重新加入到重新加入到草酰乙酸库草酰乙酸库 (4)(7)(8)(10)CH3COCOOHNAD+NADH+H+CoASHCO2CH3COSCoAOCCOOHCH2COOHCH2COOHC(OH)COOHCH2COOHCH2COOHCHCOOHCH(OH)COOHNAD(P)NAD(P)H+HCH2COOHCHCOOHCOCOOHCH2COOHCH2COCOOHNADH+HNADNADH+H+COSCoACH2CH2COOHGDP+PiGTPCoASHCH2COOHCH2COOHFADH2FADCHCOOHCHCOOHHOCCOOHCH2COOHH+NAD+CO2+CoASHH 2 OCoASHCO2丙酮酸乙酰乙酰 CoA(2)(1)(7)(8)(9)(10)(5)(6)(3)(4)柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸草酰琥珀酸草酰琥珀酸-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰 CoA琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸L-苹果酸苹果