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第五章糖酵解.ppt

泰然健康网
2025-09-07 14:34

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1、第五章糖代谢一概述二糖的分解代谢三糖原合成与分解四糖异生五血糖及其调节第一节概述一糖的生理功能1 氧化功能最主要 16 7kJ g 能量供应顺序糖类脂肪蛋白质2 构成机体组织细胞3 参与构成生物活性物质二糖的消化吸收少量主要三糖代谢的概况第二节糖的分解代谢一糖酵解1 概念葡萄糖或糖原在无氧条件下分解成乳酸的过程成为糖的无氧氧化此过程与酵母菌的生醇发酵过程相似又称为糖酵解 2 过程葡萄糖分解成丙酮酸并伴随着ATP的生成糖酵解途径 EMP 十步反应丙酮酸转变成乳酸乳酸发酵葡萄糖磷酸化为6 磷酸葡萄糖己糖激酶 hexokinase 一糖酵

2、解的途径己糖激酶能催化一切己糖如D 果糖 D 甘露糖等但对葡萄糖亲和力较大存在于细菌酵母及多种动植物中葡萄糖激酶只能催化葡萄糖转变为6 磷酸葡萄糖只存在于肝脏肌肉中没有肝脏中的葡萄糖激酶量比己糖激酶量高己糖激酶与葡萄糖激酶的区别 6 磷酸葡萄糖转变为6 磷酸果糖磷酸己糖异构酶 6 磷酸葡萄糖 6 磷酸果糖 fructose 6 phosphate F 6 P 6 磷酸果糖转变为1 6 二磷酸果糖磷酸果糖激酶 1 磷酸果糖激酶 1 phosphfructokinase 1 PFK 1 ATPADP Mg2 6 磷酸果糖 1 6 二磷酸果糖F 1 6 2P 1 需要二价金

3、属离子Mg2 或Mn2 作为辅助因子 2 别构酶 ATP是其别构抑制剂柠檬酸脂肪酸可增强其抑制作用 ADP AMP 无机磷是其别构激活剂 3 限速酶糖酵解中最重要的限速酶磷酸果糖激酶 1 PFK 1 特性 1 6 二磷酸果糖磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖磷酸二羟丙酮 3 磷酸甘油醛磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶 phosphotrioseisomerase 3 磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮磷酸丙糖的同分异构化 3 磷酸甘油醛氧化为1 3 二磷酸甘油酸 3 磷酸甘油醛脱氢酶 3 磷酸甘油醛脱氢酶 glyceraldehyde 3 phosphatedehydrogenase 1 3 二

4、磷酸甘油酸转变成3 磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶 ADPATP 1 3 二磷酸甘油酸 3 磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶 phosphoglyceratekinase 化学反应过程中底物分子内部能量重新分布生成高能键使ADP磷酸化生成ATP的过程底物水平磷酸化 substratelevelphosphorylation 高能化合物类型 1 3 二磷酸甘油酸 3 磷酸甘油酸转变为2 磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶 phosphoglyceratemutase 2 磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸 2 磷酸甘油酸 H2O 磷酸烯醇式丙酮酸 phosphoenolpyruvate

5、PEP 高能化合物类型丙酮酸激酶 pyruvatekinase 磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸并通过底物水平磷酸化生成ATP b 磷酸己糖异构酶己糖激酶磷酸果糖激酶磷酸丙糖异构酶 3 磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛激酶变位酶烯醇化酶丙酮酸激酶糖酵解小结反应部位胞浆糖酵解是一个不需氧的产能过程反应全过程中有三步不可逆的反应 1mol葡萄糖酵解过程中所产生的ATPmol数反应 ATPmol数葡萄糖葡萄糖 6 磷酸 1 果糖 6 磷酸果糖 1 6 二磷酸 1 甘油酸 1 3 二磷酸甘油酸 3 磷酸 1 2 烯醇式丙酮酸磷酸丙酮酸 1 2 净产生ATPmol数 2 二

6、糖酵解的调节关键酶调节方式别构调节共价修饰调节一己糖激酶或葡萄糖激酶 6 磷酸葡萄糖可反馈抑制己糖激酶但肝葡萄糖激酶不受其抑制长链脂肪酰CoA可别构抑制肝葡萄糖激酶二 6 磷酸果糖激酶 1 PFK 1 别构调节别构激活剂 AMP ADP F 1 6 2P F 2 6 2P 别构抑制剂柠檬酸 ATP 高浓度三丙酮酸激酶 1 别构调节别构抑制剂 ATP 丙氨酸别构激活剂 1 6 二磷酸果糖 2 共价修饰调节三糖酵解的生理意义 1 是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式 2 是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径无线粒体的细胞如红细胞代谢活跃的细胞如

7、白细胞骨髓细胞 O2 O2 G 6 磷酸葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰CoA 三羧酸循环 H e O2 H2O CO2 胞液线粒体葡萄糖有氧氧化概况二葡萄糖的有氧氧化糖在有氧的条件下彻底分解成H2O和CO2 同时释放出能量的过程 1 2 3 有氧氧化反应过程一葡萄糖分解成丙酮酸二丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A 三乙酰辅酶A进入三羧酸循环丙酮酸的有氧氧化一丙酮酸的氧化脱羧二三羧酸循环的化学途径三葡萄糖氧化分解所产生的能量四三羧酸循环的生物学意义 CH3COCOOH HS CoA 丙酮酸脱氢酶系 CH3CO SCoA NAD NADH H CO2 一丙酮酸的氧化脱羧

8、丙酮酸脱氢酶系丙酮酸氧化脱羧酶系丙酮酸硫辛酸氧化还原酶 E1 二氢硫辛酰胺转乙酰酶 E2 二氢硫辛酰胺脱氢酶 E3 辅助因子焦磷酸硫胺素 TPP 硫辛酸FADNAD CoAMg2 丙酮酸氧化脱羧作用丙酮酸脱氢酶 E1 二氢硫辛酰胺转乙酰酶 E2 二氢硫辛酰胺脱氢酶 E3 丙酮酸氧化脱羧的总反应式二三羧酸循环化学途径 1 乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合形成柠檬酸 Citratesynthase柠檬酸合酶单向不可逆柠檬酸合酶是一个调控酶是柠檬酸循环中的限速酶柠檬酸乙酰辅酶A 草先乙酸 2 柠檬酸异构化生成异柠檬酸顺乌头酸酶催化柠檬酸顺乌头酸异柠檬酸 3 异柠檬酸氧化脱羧生成酮

9、戊二酸 TCA中第一次氧化作用脱羧过程三羧酸到二羧酸的转变异柠檬酸脱氢酶为第二个关键酶异柠檬酸脱氢酶Isocitratedehydyogenase 异柠檬酸 4 酮戊二酸氧化脱羧成为琥珀酰辅酶A 酮戊二酸脱氢酶系 TCA中第二次氧化作用脱羧过程琥珀酰辅酶A为高能磷酸化合物酮戊二酸脱氢酶复合体与丙酮酸脱氢酶复合体相似酮戊二酸脱氢酶 E1TPP 硫辛酸 NAD Mg2 琥珀酰转移酶 E2COA FAD二氢硫辛酸脱氢酶 E3 NAD NADH H HSCoACO2 琥珀酰辅酶A 5 琥珀酰COA转化成琥珀酸并生成GTP TCA中唯一底物水平磷酸化直接产生高能磷酸化合物的步骤GTP ADP

10、GDP ATP 6 琥珀酸脱氢生成延胡索酸 FAD FADH2 琥珀酸脱氢酶 TCA中第三次氧化的步骤丙二酸为该酶的竞争性抑制剂开始四碳酸之间的转变 2H 7 延胡索酸被水化生成苹果酸延胡索酸酶 8 苹果酸脱氢生成草酰乙酸 L 苹果酸脱氢酶 TCA中第四次氧化的步骤 2H 异柠檬酸脱氢酶柠檬酸合成酶酮戊二酸脱氢酶系 TCA循环特点 1 进行部位主要是线粒体 2 关键酶柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶酮戊二酸脱氢酶系 3 三羧酸循环 4次脱氢其中三次以NAD 为受氢体一次以FAD为受氢体 3个关键酶2次脱羧1次底物水平磷酸化每循环一周产生12个ATP 4 三羧酸循环的中间产物不会因参与

11、循环而被消耗但可以参加其他代谢而被消耗草酰乙酸丙酮酸丙氨酸 CH3 C O CO2 COOH COOH COOH CH2 CO 生物素丙酮酸羧化酶丙酮酸草酰乙酸三葡萄糖氧化分解所产生的能量 1 糖酵解 1分子葡萄糖 2分子丙酮酸共消耗了2个ATP 产生了4个ATP 实际上净生成了2个ATP 同时产生2个NADH相当于6ATP 2 丙酮酸氧化脱羧丙酮酸乙酰CoA 生成1个NADH 生成3ATPx23 三羧酸循环乙酰CoA CO2和H2O 产生一个GTP 相当于ATP 3个NADH和1个FADH2 共生成12ATPx2 葡萄糖有氧分解共产生38个ATP 1 三羧酸循环是糖

12、脂蛋白质三大物质最终氧化的共同途径2 三羧酸循环是糖脂某些氨基酸代谢联系和互变的枢纽3 三羧酸循环是体内产生CO2和能量的主要机制之一一分子葡萄糖经EMP和TCA彻底氧化成H2O CO2 可生成38个ATP4 中间产物可以为其他物质的合成提供C骨架四三羧酸循环的生物学意义三磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径是糖酵解途径的一条旁路所以又称磷酸戊糖旁路在胞浆中进行磷酸戊糖途径反应的主要特点是 6 磷酸葡萄糖直接氧化脱氢和脱羧脱氢酶的辅酶不是NAD 而是NADP 产生的NADPH H 主要作为生物合成的氢供体而不是将氢传递给O2进行氧化反应过程中无ATP的产生与消耗磷酸戊糖途径

13、概况磷酸戊糖途径的生理意义 1 为核酸的生物合成提供核糖 2 提供NADPH H作为供氢体参与多种代谢反应 NADPH H是体内许多合成代谢的供氢体如脂肪酸及胆固醇等物质的合成NADPH H参与体内羟化反应药物毒素等的生物转化 NADPH H用于维持谷胱甘肽的还原状态 NADPH作为谷胱甘肽还原酶的辅酶可以维持细胞中还原型谷胱甘肽 GSH 的正常含量从而对维持细胞特别是红细胞膜的完整性有重要作用第三节糖原的合成与分解糖原 glycogen 是糖的贮存形式肝糖原与肌糖原型状树枝状糖原分子只有一个还原端 1位的羟基是自由的糖原的合成分解都是在非还原端 4位的羟基是自由的上

14、进行的 1 主要部位肝脏肌肉2 过程葡萄糖 ATP 己糖激酶葡萄糖激酶肝 6 磷酸G ADP 6 磷酸G 变位酶 1 磷酸G 1 磷酸G UTP UDPG PPi 焦磷酸 UDPG 糖元 Gn 糖原合酶 UDP 糖原 Gn 1 一糖原的合成当链长度达到12 18个葡萄糖残基时分枝酶就将链长约为7个葡萄糖残基的糖链移至邻近的糖链上并以1 6 糖苷键进行连接从而形成糖原分子的分枝 3 特点 1 耗能过程糖原合成中每增加一个G单位消耗2个ATP 2 关键酶糖原合酶 3 UDPG是葡萄糖的活性形式是葡萄糖基的供体二糖原的分解代谢糖原分解习惯上指肝糖原分解成G 磷酸化

15、酶是糖原分解的关键酶肌肉中无葡萄糖 6 磷酸酶非还原端 1 6 糖苷键糖原磷酸化酶 Glucose 脱支酶的转移酶活性脱支酶的作用脱支酶的 1 6 糖苷酶活性脱支酶含有葡聚糖转移酶和 1 6 葡萄糖苷酶两种活性在磷酸化酶和脱支酶共同作用下糖原分解的终产物是G 1 P和葡萄糖糖原n 1 第四节糖异生概念由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖异生原料乳酸甘油丙酮酸和生糖氨基酸等部位主要在肝脏其次是肾脏一糖异生途径从丙酮酸生成G的具体反应过程称为糖异生途径基本上是糖酵解的逆过程但是糖酵解途径的三个关键酶催化的反应是放能的不可逆反应又叫能障需要另外的

16、酶催化绕过这三个能障葡萄糖 6 P葡萄糖 6 P果糖 1 6 二P果糖 3 磷酸甘油醛 P 二羟丙酮 1 3 二磷酸甘油酸 3 磷酸甘油酸 2 磷酸甘油酸丙酮酸 PEP 大多数氨基酸 TCA的中间产物草酰乙酸反刍动物体内乙酸丙酸丁酸琥珀酰C0A 糖异生途径及其前体 COOH COOH CH2 CO 丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶 CH2 C OPO32 COOH 丙酮酸草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸 1 一糖异生途径 ATPADP PiCO2 GTPGDP CO2 2 H2O 果糖二磷酸酶 Pi2 1 6 二磷酸果糖 6 磷酸果糖 3 OH o OH OH OH CH2OP3

17、2 H2O 葡萄糖 6 磷酸酶 OH o OH OH OH CH2OH 6 磷酸葡萄糖葡萄糖特点关键酶丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶果糖二磷酸酶葡萄糖 6 磷酸酶二糖异生的生理意义一维持血糖浓度的相对恒定二有利于乳酸的利用乳酸循环三调节酸碱平衡乳酸循环当肌肉在缺氧或剧烈运动时肌糖原经酵解产生大量乳酸通过血液循环运到肝脏在肝内异生为葡萄糖葡萄糖可再经血液返回肌肉利用这个循环称为乳酸循环也叫Cori循环意义防止酸中毒利于乳酸再利用乳酸循环第五节血糖及其调节一血糖的来源与去路转变二血糖水平的调节一器官的调节调节血糖浓度的主要

18、器官是肝二激素调节1 胰岛素主要是降低血糖一旦缺乏或不能正常发挥作用就会产生糖尿病促进肌细胞脂肪细胞摄取葡萄糖促进糖原合成抑制糖原分解加快糖有氧氧化抑制糖异生作用减缓脂肪的动员从而减少脂肪酸对糖氧化的抑制 2 胰高血糖素生物学作用与胰岛素相反是一种促进分解代谢的激素促进肝脏糖原分解抑制糖原的合成抑制糖酵解促进糖异生促进脂肪的动员 3 肾上腺素升高血糖促进糖原分解促进糖异生4 糖皮质激素升高血糖促进糖异生抑制肝外组织摄取和利用葡萄糖协助促进脂肪的动员高血糖和低血糖一高血糖与糖尿几个名词高血糖空腹血糖高于7 2mmol L尿糖血糖浓度高于8 8mmol L肾

19、糖域尿中不出现葡萄糖的最高血糖浓度低血糖空腹时血糖浓度低于3 3mmol L 糖耐量与糖耐量曲线糖耐现象正常人对血糖浓度有一定的调节能力即便一次摄入大量葡萄糖血糖浓度升高达到峰值但一般不超过8 9 2小时左右即可恢复至空腹血糖水平的现象称为糖耐现象糖耐现象失常若摄入大量糖后血糖浓度急剧升高且短时间内不能恢复正常者称为糖耐现象失常习题 1 肌糖原不能分解补充血糖是因为缺乏 A丙酮酸激酶B磷酸烯醇式丙酮酸C糖原磷酸化酶D葡萄糖 6 磷酸酶E脱枝酶2 下列哪个酶在糖酵解和糖异生中都起作用 A丙酮酸激酶B3 磷酸甘油醛脱氢酶C果糖二磷酸酶D己糖激酶E葡萄糖 6 磷酸酶3 下列哪个激素可使血糖浓度下降 A肾上腺素B胰高血糖素C生长素D糖皮质激素E胰岛素 4 成熟红细胞主要以糖酵解供能的原因是 A缺氧B缺少TPPC缺少辅酶AD缺少线粒体E缺少微粒体5 主要在线粒体中进行的糖代谢途径是 A糖酵解B糖异生C糖原合成D三羧酸循环E磷酸戊糖途径