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1、请做好请做好上课准备上课准备Chapter13 糖酵解糖代谢糖代谢MetabolismofSaccharides有机体重要的能源和碳源有机体重要的能源和碳源糖类的糖类的分解代谢分解代谢（糖酵解、三羧酸循环）（糖酵解、三羧酸循环）合成代谢合成代谢（糖异生、糖原的合成、结构多糖的合成（糖异生、糖原的合成、结构多糖的合成）中间代谢中间代谢（磷酸戊糖途径、糖醛酸途径）（磷酸戊糖途径、糖醛酸途径）糖代谢受神经、激素及别构物的调节控制糖代谢受神经、激素及别构物的调节控制一、糖代谢的概述糖代谢糖代谢Metabolism of Saccharides消化和吸收（大分子降解）消化和吸收（大分子降解）酵解酵解三羧
2、酸循环三羧酸循环 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 糖醛酸途径糖醛酸途径 糖的异生糖的异生 糖原的合成与分解糖原的合成与分解 糖代谢的调节糖代谢的调节 光合作用光合作用 （一）糖类的消化-淀粉酶淀粉酶淀粉酶淀粉酶-淀粉酶淀粉酶淀粉酶淀粉酶葡萄糖淀粉酶葡萄糖淀粉酶葡萄糖淀粉酶葡萄糖淀粉酶-葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶-半乳糖苷酶半乳糖苷酶半乳糖苷酶半乳糖苷酶二、糖类的消化、吸收和转运酶名称酶名称酶名称酶名称作用方式作用方式作用方式作用方式水解反应水解反应水解反应水解反应产物产物产物产物-淀粉酶淀粉酶淀粉酶淀粉酶内切酶内切酶内切酶内切酶随机水解链内随机水解链内随机水解链内随机水解链内-1,41
3、,41,41,4糖苷键糖苷键糖苷键糖苷键-构型的还原末构型的还原末构型的还原末构型的还原末端端端端-淀粉酶淀粉酶淀粉酶淀粉酶外切酶外切酶外切酶外切酶作用于非还原端作用于非还原端作用于非还原端作用于非还原端水解水解水解水解-1,4-1,4-1,4-1,4糖苷糖苷糖苷糖苷键键键键-麦芽糖麦芽糖麦芽糖麦芽糖葡萄糖淀粉酶葡萄糖淀粉酶葡萄糖淀粉酶葡萄糖淀粉酶作用于非还原端作用于非还原端作用于非还原端作用于非还原端水解水解水解水解-1,4-1,4-1,4-1,4糖苷糖苷糖苷糖苷键键键键-葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖-葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶水解蔗糖水解蔗糖水解蔗糖水解蔗糖葡萄糖和果糖葡萄糖和果
4、糖葡萄糖和果糖葡萄糖和果糖-半乳糖苷酶半乳糖苷酶半乳糖苷酶半乳糖苷酶水解乳糖水解乳糖水解乳糖水解乳糖葡萄糖和半乳糖葡萄糖和半乳糖葡萄糖和半乳糖葡萄糖和半乳糖戊糖：被动扩散戊糖：被动扩散戊糖：被动扩散戊糖：被动扩散己糖：主动吸收，伴有己糖：主动吸收，伴有己糖：主动吸收，伴有己糖：主动吸收，伴有Na+Na+Na+Na+的转运。称为的转运。称为的转运。称为的转运。称为Na+Na+Na+Na+依赖型葡萄糖转运体，主要存在于小肠粘膜依赖型葡萄糖转运体，主要存在于小肠粘膜依赖型葡萄糖转运体，主要存在于小肠粘膜依赖型葡萄糖转运体，主要存在于小肠粘膜和肾小管上皮细胞，例如，和肾小管上皮细胞，例如，和肾小管上皮
5、细胞，例如，和肾小管上皮细胞，例如，D-D-D-D-葡萄糖、半葡萄糖、半葡萄糖、半葡萄糖、半乳糖和果糖等乳糖和果糖等乳糖和果糖等乳糖和果糖等不能消化的二糖、寡糖及多糖不能吸收，由不能消化的二糖、寡糖及多糖不能吸收，由不能消化的二糖、寡糖及多糖不能吸收，由不能消化的二糖、寡糖及多糖不能吸收，由肠细菌分解，以肠细菌分解，以肠细菌分解，以肠细菌分解，以CO2CO2CO2CO2、甲烷、酸及、甲烷、酸及、甲烷、酸及、甲烷、酸及H2H2H2H2形式放形式放形式放形式放出或参加代谢。出或参加代谢。出或参加代谢。出或参加代谢。（二）糖类的吸收各种单糖的吸收率不同各种单糖的吸收率不同D-D-半乳糖半乳糖D-D-
6、葡萄糖葡萄糖D-D-果糖果糖D-D-甘露糖甘露糖D-D-木糖阿拉伯糖木糖阿拉伯糖（二）糖类的吸收（三）糖的转运l l主动转运主动转运pp小肠上皮细胞通过一种载体将葡萄糖（或半乳糖）与小肠上皮细胞通过一种载体将葡萄糖（或半乳糖）与小肠上皮细胞通过一种载体将葡萄糖（或半乳糖）与小肠上皮细胞通过一种载体将葡萄糖（或半乳糖）与钠离子转运进入细胞。钠离子转运进入细胞。钠离子转运进入细胞。钠离子转运进入细胞。pp另一种主动转运是另一种主动转运是另一种主动转运是另一种主动转运是基团运送基团运送基团运送基团运送，如大肠杆菌先将葡萄糖，如大肠杆菌先将葡萄糖，如大肠杆菌先将葡萄糖，如大肠杆菌先将葡萄糖磷酸化再转运
7、，由磷酸烯醇式丙酮酸供能。磷酸化再转运，由磷酸烯醇式丙酮酸供能。磷酸化再转运，由磷酸烯醇式丙酮酸供能。磷酸化再转运，由磷酸烯醇式丙酮酸供能。l l被动转运被动转运被动转运被动转运pp葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖进入红细胞、肌肉和脂肪组织是通过进入红细胞、肌肉和脂肪组织是通过进入红细胞、肌肉和脂肪组织是通过进入红细胞、肌肉和脂肪组织是通过被动转运被动转运被动转运被动转运。其转运速度决定肌肉和脂肪组织利用葡萄糖的速度。其转运速度决定肌肉和脂肪组织利用葡萄糖的速度。其转运速度决定肌肉和脂肪组织利用葡萄糖的速度。其转运速度决定肌肉和脂肪组织利用葡萄糖的速度。主动转运小肠中葡萄糖小肠中葡萄糖吸收示意图吸收示
8、意图被动转运载体蛋白运转方向：高载体蛋白运转方向：高糖浓度糖浓度低糖浓度低糖浓度不需耗能不需耗能淀粉淀粉-淀粉酶淀粉酶麦芽糖麦芽糖+麦芽三糖麦芽三糖-临界糊精临界糊精+异麦芽糖异麦芽糖-葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶（包括麦芽糖酶）（包括麦芽糖酶）葡萄糖葡萄糖-临界糊精酶临界糊精酶（包括异麦芽糖酶）（包括异麦芽糖酶）葡萄糖葡萄糖三、糖酵解葡萄糖葡萄糖糖酵解途径糖酵解途径丙酮酸丙酮酸有氧氧化有氧氧化CO2+H2O乳酸发酵乳酸发酵乳酸乳酸乙醇发酵乙醇发酵乙醇乙醇（一）糖酵解概念 糖酵解途径糖酵解途径(glycolyticpathway）：）：是指是指细胞在乏氧条件下细胞质中分解葡萄糖生成丙酮酸细胞在乏氧条件
9、下细胞质中分解葡萄糖生成丙酮酸的过程。的过程。糖酵解糖酵解(glycolysis)是酶将葡萄糖降解成丙酮酸并伴随着生成是酶将葡萄糖降解成丙酮酸并伴随着生成ATPATP的的过程。过程。是好氧动物、植物和微生物细胞分解产是好氧动物、植物和微生物细胞分解产生能量的共同代谢途径。生能量的共同代谢途径。O2充足充足丙酮酸进入线粒体，经三羧酸循环彻底氧化生成丙酮酸进入线粒体，经三羧酸循环彻底氧化生成CO2和和H2O，NADH进入呼吸链氧化产生进入呼吸链氧化产生ATP。发酵发酵(fermentation)厌氧有机体（如酵母）把酵解产生的厌氧有机体（如酵母）把酵解产生的厌氧有机体（如酵母）把酵解产生的厌氧有机
10、体（如酵母）把酵解产生的NADHNADHNADHNADH中的中的中的中的H H H H交给交给交给交给丙酮酸脱羧生成的乙醛，乙醛还原形成乙醇。这个丙酮酸脱羧生成的乙醛，乙醛还原形成乙醇。这个丙酮酸脱羧生成的乙醛，乙醛还原形成乙醇。这个丙酮酸脱羧生成的乙醛，乙醛还原形成乙醇。这个过程叫酒精发酵。过程叫酒精发酵。过程叫酒精发酵。过程叫酒精发酵。若将若将若将若将H H H H交给丙酮酸生成乳酸，则是乳酸发酵交给丙酮酸生成乳酸，则是乳酸发酵交给丙酮酸生成乳酸，则是乳酸发酵交给丙酮酸生成乳酸，则是乳酸发酵O O2 2不足不足NADH将丙酮酸还原成乳酸，在胞液中进行。将丙酮酸还原成乳酸，在胞液中进行。代谢
11、途径的学习代谢途径的名称和定义代谢途径发生的部位代谢途径（底物，产物，酶，辅助因子，ATP，还原力等）关键酶/限速酶能量计算生物学意义（二）糖酵解途径(glycolytic pathway)亚细胞定位：亚细胞定位：细胞液细胞液 反应过程：反应过程：1010个步骤个步骤 两个阶段两个阶段*葡萄糖葡萄糖2分子磷酸丙糖分子磷酸丙糖*磷酸丙糖磷酸丙糖丙酮酸丙酮酸 不需要氧气不需要氧气糖酵解途径EMP途径己糖激酶己糖激酶己糖激酶己糖激酶/葡糖激酶葡糖激酶葡糖激酶葡糖激酶葡糖葡糖葡糖葡糖-6-6-磷酸异构酶磷酸异构酶磷酸异构酶磷酸异构酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1醛缩酶醛缩酶醛
12、缩酶醛缩酶丙糖磷酸异构酶丙糖磷酸异构酶丙糖磷酸异构酶丙糖磷酸异构酶甘油醛甘油醛甘油醛甘油醛-3-3-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶烯醇化酶烯醇化酶烯醇化酶烯醇化酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶糖酵解途径EMP途径1、葡萄糖磷酸化(phosphorylation)生成6-磷酸葡萄糖（G-6-P）己糖激酶己糖激酶分布广泛，专一性低，不可逆反应分布广泛，专一性低，不可逆反应葡萄糖激酶葡萄糖激酶仅存于肝脏，专一性高，诱导酶仅存于肝脏，专一性高，诱导酶己糖激酶（己糖
13、激酶（hexokinase）以六碳糖为底物，亲合力强；）以六碳糖为底物，亲合力强；葡萄糖激酶（葡萄糖激酶（glucokinase）只存在于肝脏，亲合力弱，）只存在于肝脏，亲合力弱，用于用于合成肝糖原；合成肝糖原；是一种关键酶和调节酶，该步反应消耗一分子是一种关键酶和调节酶，该步反应消耗一分子ATP酵解途径酵解途径(glycolysis pathway)又叫糖的无氧分解又叫糖的无氧分解（EMP途径途径）葡萄糖葡萄糖G6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖G-6-P己糖激酶己糖激酶保糖机制保糖机制保糖机制保糖机制：磷酸化的磷酸化的G被限制在细胞内，防止营养外泄，被限制在细胞内，防止营养外泄，故众多的中间代谢物都
14、是磷酸化的。故众多的中间代谢物都是磷酸化的。糖酵解途径（糖酵解途径（1）Phophorylation of GlucosePhophorylation of Glucose己糖激酶(HK)和葡萄糖激酶(GK)的区别HKHKHKHKGKGKGKGK组织分布组织分布组织分布组织分布绝大多数组织绝大多数组织绝大多数组织绝大多数组织肝脏和肝脏和肝脏和肝脏和细胞细胞细胞细胞KmKmKmKm低低低低Km=0.1 mmol/LKm=0.1 mmol/LKm=0.1 mmol/LKm=0.1 mmol/L高高高高Km=10 mmol/LKm=10 mmol/LKm=10 mmol/LKm=10 mmol/L底
15、物底物底物底物六碳糖六碳糖六碳糖六碳糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖6-6-6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖的抑制的抑制的抑制的抑制有有有有无无无无注：平时细胞内注：平时细胞内G G浓度为浓度为5 mmol/L5 mmol/L，HKHK活力高，活力高，GKGK活力低；进食后活力低；进食后肝脏肝脏G G浓度增高后，浓度增高后，GKGK起作用，起作用，GKGK为诱导酶。为诱导酶。2 2、G-6-P G-6-P异构化，生成异构化，生成6-6-磷酸果糖（磷酸果糖（F-6-PF-6-P）葡糖葡糖-6-磷酸异构酶磷酸异构酶 反应可逆反应可逆，反应方向由底物与产物含量，反应方向由底物与产物含量水平
16、来控制水平来控制6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖G-6-P6-磷酸果糖磷酸果糖-F-6-P磷酸己糖异构酶磷酸己糖异构酶醛糖醛糖-酮糖同分异构化反应酮糖同分异构化反应酶具有绝对的立体专一性酶具有绝对的立体专一性糖酵解途径（糖酵解途径（2）Conversion of Glucose 6-Phosphate to Fructose 6-Conversion of Glucose 6-Phosphate to Fructose 6-PhosphatePhosphate 醛糖醛糖醛糖醛糖-酮糖同分异构化反应酮糖同分异构化反应酮糖同分异构化反应酮糖同分异构化反应3 3、F-6-P F-6-P磷酸化，生成磷酸化，生
17、成1 1，6-6-二磷酸果糖（二磷酸果糖（F-1F-1，6-2P6-2P）磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-关键反应步骤关键反应步骤，不可逆反应，决定酵解速，不可逆反应，决定酵解速度，度，限速酶限速酶限速酶限速酶，消耗一分子，消耗一分子ATP6-磷酸果糖磷酸果糖-F-6-P1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖F-1,6-BP6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-PFK-PFK-1糖酵解途径（糖酵解途径（3）Phosphorylation of Fructose 6-Phosphate to Phosphorylation of Fructose 6-Phosphate to Fructos
18、e 1,6-BisphosphateFructose 1,6-Bisphosphate磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-（PFK-）phosphofructokinase-phosphofructokinase-四聚体的寡聚酶四聚体的寡聚酶四聚体的寡聚酶四聚体的寡聚酶分子量分子量分子量分子量130000-600000130000-600000ATP/AMPATP/AMP调节调节调节调节受受受受H+H+抑制抑制抑制抑制底物底物底物底物-D-D-果糖果糖果糖果糖-6-6-磷酸磷酸磷酸磷酸磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-F-6-P葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸异构磷酸异构磷酸异构磷
19、酸异构酶酶酶酶-F-6-PG-6-PF-1,6-BP异头物的变旋现象异头物的变旋现象-F-6-P-F-6-P非酶催化反应非酶催化反应非酶催化反应非酶催化反应4 4、F-1 F-1，6-2P6-2P裂解成裂解成3-3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮（磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮（DHAPDHAP）醛缩酶醛缩酶醛缩酶醛缩酶产生二个三碳糖，即一个醛糖和一个酮糖产生二个三碳糖，即一个醛糖和一个酮糖#1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖F-1,6-BP磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮DHAP3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛GAP醛缩酶醛缩酶醛缩酶醛缩酶34糖酵解途径（糖酵解途径（4）Cleavage of Fructose 1,6-Bi
20、ophosphateCleavage of Fructose 1,6-Biophosphateand Interconversion of the Triose Phosphatesand Interconversion of the Triose Phosphates标准条件和生理条件反应的反应的反应的反应的GG0 0 为为为为+23.9KJ/mol+23.9KJ/mol，有利于逆反应方向；，有利于逆反应方向；，有利于逆反应方向；，有利于逆反应方向；GG为为为为-0.23KJ/mol-0.23KJ/mol，表明在生理条件下有利于果糖，表明在生理条件下有利于果糖，表明在生理条件下有利于果糖，表
21、明在生理条件下有利于果糖-1,6-1,6-二磷二磷二磷二磷酸的裂解。酸的裂解。酸的裂解。酸的裂解。5 5、磷酸三碳糖的异构化磷酸三碳糖的异构化磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛#磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮DHAP3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛GAP1分子G2分子磷酸丙糖3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛GAP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸1,3-BPG3-3-3-3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶GAPDHGAPDHGAPDHGAPDH6 6、3-3-
22、磷酸甘油醛氧化生成磷酸甘油醛氧化生成1 1，3-3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸（或（或3-3-磷酸甘油酸磷酸）磷酸甘油酸磷酸）3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛+NAD+H3PO3=1，3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸+NADH+H+砷酸和磷酸结构和反应性相似砷酸和磷酸结构和反应性相似糖酵解途径（糖酵解途径（6）Oxidation of Glyceraldehyde 3-phosphate to 1,3-Oxidation of Glyceraldehyde 3-phosphate to 1,3-BisphosphoglycerateBisphosphoglycerate砷酸盐AsO43-AsAs和和和和P
23、P都都都都属于元素周期表中的属于元素周期表中的属于元素周期表中的属于元素周期表中的第第第第 族元素；族元素；族元素；族元素；无机砷酸无机砷酸无机砷酸无机砷酸取代取代取代取代无机磷酸无机磷酸无机磷酸无机磷酸作为作为作为作为3-3-磷酸甘油醛脱氢酶的底物；磷酸甘油醛脱氢酶的底物；磷酸甘油醛脱氢酶的底物；磷酸甘油醛脱氢酶的底物；砷酸砷酸砷酸砷酸与磷酸与磷酸与磷酸与磷酸竞争竞争竞争竞争3-3-磷酸甘油醛脱氢酶的底物结合部位；磷酸甘油醛脱氢酶的底物结合部位；磷酸甘油醛脱氢酶的底物结合部位；磷酸甘油醛脱氢酶的底物结合部位；切断硫脂酰切断硫脂酰切断硫脂酰切断硫脂酰-酶中间产物；酶中间产物；酶中间产物；酶中间
24、产物；砷酸存在下，导致砷酸存在下，导致砷酸存在下，导致砷酸存在下，导致EMPEMP途径无净的途径无净的途径无净的途径无净的ATPATP生成，故砷酸参生成，故砷酸参生成，故砷酸参生成，故砷酸参与的反应是潜在的致死反应。与的反应是潜在的致死反应。与的反应是潜在的致死反应。与的反应是潜在的致死反应。AsAsAsAsP Pi iP P生成生成生成生成1-1-砷酸砷酸砷酸砷酸-3-3-磷酸甘油酸，触水自动水解，磷酸甘油酸，触水自动水解，磷酸甘油酸，触水自动水解，磷酸甘油酸，触水自动水解，生成生成生成生成3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸+无机砷酸无机砷酸无机砷酸无机砷酸7 7、1 1，3-
25、3-二磷酸甘油酸氧化生成二磷酸甘油酸氧化生成3-3-磷酸甘油酸和磷酸甘油酸和ATPATP1，3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸+ADP=3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸+ATP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸1,3-BPG3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸3-PG磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶这是糖酵解中第一个产生这是糖酵解中第一个产生ATP的反应。的反应。底物水平磷酸化底物水平磷酸化底物水平磷酸化底物水平磷酸化糖酵解途径（糖酵解途径（7）Phosphryl Transfer from 1,3-Bisphosphoglycerate Phosphryl Transfer from 1,3-B
26、isphosphoglycerate to ADPto ADP红细胞中的两条路线红细胞中的两条路线1,3-BPG2,3-BPG3-PG二磷酸甘油酸变位酶二磷酸甘油酸变位酶二磷酸甘油酸变位酶二磷酸甘油酸变位酶2,3-BPG2,3-BPG磷酸酶磷酸酶磷酸酶磷酸酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶2,3-BPG是血红蛋白氧合作用的别构抑制剂，是血红蛋白氧合作用的别构抑制剂，2,3-BPG浓度升高，有利于浓度升高，有利于HbO2放氧，放氧，2,3-BPG浓度下降，有利于浓度下降，有利于Hb与氧结合。与氧结合。1550%1,3-BPG2,3-BPG3-PG2,3-BPG支路1550
27、%2,3-BPG2,3-BPG与血红蛋白的作用与血红蛋白的作用uu2,3-BPG2,3-BPG2,3-BPG2,3-BPG进入血红蛋白进入血红蛋白进入血红蛋白进入血红蛋白2 2 2 22 2 2 2四四四四聚体中心空隙两个聚体中心空隙两个聚体中心空隙两个聚体中心空隙两个亚基之间亚基之间亚基之间亚基之间uu通过分子中所带通过分子中所带通过分子中所带通过分子中所带5 5 5 5个负电荷与两个负电荷与两个负电荷与两个负电荷与两个个个个亚基的带正带氨基酸残基亚基的带正带氨基酸残基亚基的带正带氨基酸残基亚基的带正带氨基酸残基以盐键及氢键结合以盐键及氢键结合以盐键及氢键结合以盐键及氢键结合uu使两个使两个
28、使两个使两个亚基保持分开的状态，亚基保持分开的状态，亚基保持分开的状态，亚基保持分开的状态，促使血红蛋白由紧密态促使血红蛋白由紧密态促使血红蛋白由紧密态促使血红蛋白由紧密态松驰松驰松驰松驰态转换，减低血红蛋白对氧的态转换，减低血红蛋白对氧的态转换，减低血红蛋白对氧的态转换，减低血红蛋白对氧的亲和力。亲和力。亲和力。亲和力。BPGBPG变位酶及变位酶及变位酶及变位酶及2 2，3-BPG3-BPG磷酸酶受磷酸酶受磷酸酶受磷酸酶受pHpH值调节。值调节。值调节。值调节。肺泡毛细血管血液肺泡毛细血管血液肺泡毛细血管血液肺泡毛细血管血液pHpH高（高（高（高（CO2CO2分压低），分压低），分压低），分
29、压低），BPGBPG变位酶受抑制，变位酶受抑制，变位酶受抑制，变位酶受抑制，2,3-BPG2,3-BPG磷酸酶活磷酸酶活磷酸酶活磷酸酶活性强，性强，性强，性强，2,3-BPG2,3-BPG浓度降低，利于浓度降低，利于浓度降低，利于浓度降低，利于HbHb与与与与O2O2结合。结合。结合。结合。外周组织毛细血管中，血液外周组织毛细血管中，血液外周组织毛细血管中，血液外周组织毛细血管中，血液pHpH下降下降下降下降，2,3-BPG2,3-BPG浓度升高，利于浓度升高，利于浓度升高，利于浓度升高，利于HbO2HbO2放氧。放氧。放氧。放氧。调节氧的运输和利用，重要生理意调节氧的运输和利用，重要生理意调
30、节氧的运输和利用，重要生理意调节氧的运输和利用，重要生理意义。义。义。义。2 2，3-BPG3-BPG的合成代价：减少的合成代价：减少的合成代价：减少的合成代价：减少1 1个个个个ATPATP的生成。的生成。的生成。的生成。红细胞中葡萄糖的代谢氧在血液中主要是以和血红蛋白的结合形式存在氧在血液中主要是以和血红蛋白的结合形式存在氧在血液中主要是以和血红蛋白的结合形式存在氧在血液中主要是以和血红蛋白的结合形式存在 一是一是一是一是 物理溶解，只占总数的物理溶解，只占总数的物理溶解，只占总数的物理溶解，只占总数的4 4；二是二是二是二是 与血红蛋白与血红蛋白与血红蛋白与血红蛋白(Hb)(Hb)结合成
31、结合成结合成结合成HbO2HbO2，占总数的，占总数的，占总数的，占总数的96%96%；通常用血氧饱和度通常用血氧饱和度通常用血氧饱和度通常用血氧饱和度HbO2HbO2(HbO2(HbO2Hb)Hb)或或或或(O2(O2含量物含量物含量物含量物理溶解的理溶解的理溶解的理溶解的O2O2量量量量)O2O2含量来表示，正常人为：含量来表示，正常人为：含量来表示，正常人为：含量来表示，正常人为：动脉动脉动脉动脉0.930.930.980.98 静脉静脉静脉静脉0.60.60.70.7血气分析中测量的氧分压是指血浆中物理溶解血气分析中测量的氧分压是指血浆中物理溶解血气分析中测量的氧分压是指血浆中物理溶解
32、血气分析中测量的氧分压是指血浆中物理溶解O2O2的张力，的张力，的张力，的张力，其参考范围在其参考范围在其参考范围在其参考范围在10.6610.6613.33kPa(8013.33kPa(80100mmHg)100mmHg)。氧在血液中的存在形式有两种：二氧化碳在血液中的存在形式有三种：一是一是一是一是 物理溶解，占总量的物理溶解，占总量的物理溶解，占总量的物理溶解，占总量的7.3%7.3%；二是二是二是二是 与血红蛋白与血红蛋白与血红蛋白与血红蛋白(Hb)(Hb)结合成结合成结合成结合成氨基甲酸血红蛋白氨基甲酸血红蛋白氨基甲酸血红蛋白氨基甲酸血红蛋白(HbNH2(HbNH2CO2CO2HbN
33、HCOOHHbNHCOOH)，占总量的，占总量的，占总量的，占总量的24.4%24.4%；三是三是三是三是 与水结合形成与水结合形成与水结合形成与水结合形成HCO3HCO3，占总数的，占总数的，占总数的，占总数的68.3%68.3%。血气分析中测量的二氧化碳分压也是物理溶解于血浆血气分析中测量的二氧化碳分压也是物理溶解于血浆血气分析中测量的二氧化碳分压也是物理溶解于血浆血气分析中测量的二氧化碳分压也是物理溶解于血浆中的中的中的中的CO2CO2张力，其参考范围在张力，其参考范围在张力，其参考范围在张力，其参考范围在4.654.655.98kPa(355.98kPa(3545mmHg)45mmHg
34、)。血液气体的生理变化过程正常人血液中正常人血液中正常人血液中正常人血液中H+H+浓度增高浓度增高浓度增高浓度增高(pH(pH变低变低变低变低)或或或或CO2CO2分压增高时，分压增高时，分压增高时，分压增高时，HbHb与氧亲合力降低；与氧亲合力降低；与氧亲合力降低；与氧亲合力降低；H+H+浓度降低（浓度降低（浓度降低（浓度降低（pHpH变高）或变高）或变高）或变高）或CO2CO2分压降低时，分压降低时，分压降低时，分压降低时，HbHb与氧亲与氧亲与氧亲与氧亲合力增高。合力增高。合力增高。合力增高。当血液流经当血液流经当血液流经当血液流经组织组织组织组织时，组织细胞时，组织细胞时，组织细胞时，
35、组织细胞pHpH血液，组织细胞血液，组织细胞血液，组织细胞血液，组织细胞CO2CO2分压分压分压分压血液，有利于血液，有利于血液，有利于血液，有利于HbO2HbO2释放释放释放释放O2O2，促进，促进，促进，促进HbHb和和和和HH+、CO2CO2结合。结合。结合。结合。当血流流经当血流流经当血流流经当血流流经肺肺肺肺时，肺泡时，肺泡时，肺泡时，肺泡O2O2分压分压分压分压血液，血液，血液，血液，HbO2HbO2生成促使生成促使生成促使生成促使HbHb释放释放释放释放HH+和和和和CO2CO2，同时，同时，同时，同时CO2CO2的呼出也有利于的呼出也有利于的呼出也有利于的呼出也有利于HbO2H
36、bO2形成。形成。形成。形成。3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸3-PG2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-PG磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶 8 8、3-3-磷酸甘油酸转变成磷酸甘油酸转变成2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶，磷酸甘油酸变位酶，磷酸甘油酸变位酶，磷酸甘油酸变位酶，Mg+Mg+糖酵解途径（糖酵解途径（8）Conversion of 3-Phosphoglycerate to 2-Conversion of 3-Phosphoglycerate to 2-PhosphoglyceratePhosphoglycerate中间过程中间过程3-PG2,3-BP
37、G2-PG变位酶上结合一个磷酸基团，变位酶上结合一个磷酸基团，将之转移至底物形成二磷酸化合物，将之转移至底物形成二磷酸化合物，将底物上原有磷酸基团转移回变位酶。将底物上原有磷酸基团转移回变位酶。E EP PS SP PS SP PP PE ES SP PE E3-PG2,3-BPG2-PGP P9 9、2-2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸烯醇化酶，烯醇化酶，烯醇化酶，烯醇化酶，Mg+Mg+2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-PG磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)烯醇化酶烯醇化酶烯醇化酶烯醇化酶糖酵解途径（糖酵解途径（9）Dehydration of 2-
38、Phosphoglycerate to Dehydration of 2-Phosphoglycerate to PhosphoenolpyruvatePhosphoenolpyruvate1010、磷酸烯醇式丙酮酸将磷酰基转移给磷酸烯醇式丙酮酸将磷酰基转移给ADPADP形成形成ATPATP和丙酮酸和丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸+ADP烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸+ATP丙酮酸丙酮酸丙酮酸激酶，丙酮酸激酶，丙酮酸激酶，丙酮酸激酶，Mg+Mg+Mg+Mg+磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸PEP丙酮酸丙酮酸PA丙酮酸激酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶这是糖酵解途径中的第二次底物水平磷酸化。这
39、是糖酵解途径中的第二次底物水平磷酸化。糖酵解途径（糖酵解途径（10）Transfer of the Phosphoryl Group from Transfer of the Phosphoryl Group from Phophoenolpyruvate to ADPPhophoenolpyruvate to ADP 辅助因子辅助因子辅助因子辅助因子Mg2+Mg2+Mg2+Mg2+Mg2+Mg2+K+K+糖原糖原1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛磷酸
40、甘油醛磷酸化酶磷酸化酶已糖激酶已糖激酶磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶醛缩酶醛缩酶磷酸己糖异构酶磷酸己糖异构酶第一阶段：准备第一阶段：准备3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛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磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸烯醇化酶烯醇化酶磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶第二阶段：放能第二阶段：放能葡萄糖酵解的总反应式：葡萄糖酵解的总反应式：Glc+2Pi+2ADP+2NAD+2丙酮酸丙酮酸2ATP+2NA
41、DH+H+2H2O己糖激酶己糖激酶己糖激酶己糖激酶/葡糖激酶葡糖激酶葡糖激酶葡糖激酶葡糖葡糖葡糖葡糖-6-6-磷酸异构酶磷酸异构酶磷酸异构酶磷酸异构酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1醛缩酶醛缩酶醛缩酶醛缩酶丙糖磷酸异构酶丙糖磷酸异构酶丙糖磷酸异构酶丙糖磷酸异构酶甘油醛甘油醛甘油醛甘油醛-3-3-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶烯醇化酶烯醇化酶烯醇化酶烯醇化酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶恩伯顿-迈耶霍夫-帕纳斯途径Embden-Mey
42、erhof-Parnass Pathway，EMP油醛油醛甘油醛甘油醛（三）丙酮酸的去路1 1、变成乙酰、变成乙酰COACOA（下一章课程）：（下一章课程）：有氧条件下，丙酮酸进入线粒体变成乙酰有氧条件下，丙酮酸进入线粒体变成乙酰COA，参加参加TCA循环，最后氧化成循环，最后氧化成CO2和和H2O。3 3、生成乳酸：、生成乳酸：供氧不足时，供氧不足时，NADH还原丙酮酸，还原丙酮酸，在在乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶的作用下，形成乳酸。的作用下，形成乳酸。2 2、生成乙醇：、生成乙醇：厌氧状态下，酵母细胞将丙酮酸转厌氧状态下，酵母细胞将丙酮酸转化为乙醇和化为乙醇和CO2。2 2、生
43、成乙醇：、生成乙醇：在酵母菌或其它微生物在酵母菌或其它微生物在酵母菌或其它微生物在酵母菌或其它微生物中，经过中，经过中，经过中，经过丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶催化，生成乙醛，经催化，生成乙醛，经催化，生成乙醛，经催化，生成乙醛，经乙乙乙乙醇脱氢酶醇脱氢酶醇脱氢酶醇脱氢酶催化，由催化，由催化，由催化，由NADHNADH还原形成乙醇。还原形成乙醇。还原形成乙醇。还原形成乙醇。英文链接英文链接英文链接英文链接乙醇脱氢酶乙醇的生成EC 4.1.1.1 人类的乙醇脱氢酶多种二聚体的形式，每两个二聚体含有两个二价锌离子。多种二聚体的形式，每两个二聚体含有两个二价锌离子。由至少由至少7
44、 7种不同的基因编码。种不同的基因编码。乙醇脱氢酶一共具有五个类别（乙醇脱氢酶一共具有五个类别（Class I-VClass I-V），人的胃肝脏），人的胃肝脏中主要是中主要是Class IClass I。催化乙醇乙醛氧化反应：催化乙醇乙醛氧化反应：CH3CH2OH+NAD+CH3CHO+NADH+H+CH3CH2OH+NAD+CH3CHO+NADH+H+。使人类可以饮用含酒精的饮品，最初其进化的目的可能是使人类可以饮用含酒精的饮品，最初其进化的目的可能是为了分解食物或者细菌在消化道中产生的醇类。为了分解食物或者细菌在消化道中产生的醇类。乙醇脱氢酶的活性因人而异。乙醇脱氢酶的活性因人而异。年轻
45、女性比青年男子活性低，中年之后会出现逆转年轻女性比青年男子活性低，中年之后会出现逆转 等位基因的差异性与地域有关等位基因的差异性与地域有关 欧洲高表达活性乙醇脱氢酶基因的人数远多余亚洲以及美洲。欧洲高表达活性乙醇脱氢酶基因的人数远多余亚洲以及美洲。乳酸发酵 概念：无氧时葡萄糖生成乳酸的过程概念：无氧时葡萄糖生成乳酸的过程概念：无氧时葡萄糖生成乳酸的过程概念：无氧时葡萄糖生成乳酸的过程 反应式：反应式：反应式：反应式：乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶乳酸乳酸LA丙酮酸丙酮酸PA乳酸的生成Cori循环扩散扩散扩散扩散有氧氧化提供有氧氧化提供有氧氧化提供有氧氧化提供剧烈运动后的剧烈运动后的剧
46、烈运动后的剧烈运动后的急促呼吸原因：急促呼吸原因：急促呼吸原因：急促呼吸原因：加速有氧氧化，加速有氧氧化，加速有氧氧化，加速有氧氧化，产生产生产生产生ATPATP，用于用于用于用于CoriCori循环，循环，循环，循环，还氧债还氧债还氧债还氧债乳酸发酵乳酸发酵乙醇发酵乙醇发酵丙酮酸丙酮酸丙酮酸是糖酵解中第一个不再被磷酸化的化合物；丙酮酸是糖酵解中第一个不再被磷酸化的化合物；丙酮酸是糖酵解中第一个不再被磷酸化的化合物；丙酮酸是糖酵解中第一个不再被磷酸化的化合物；丙酮酸是丙酮酸是丙酮酸是丙酮酸是EMPEMP途径中的产物；途径中的产物；途径中的产物；途径中的产物；丙酮酸是代谢途径中的重要中间产物；丙
47、酮酸是代谢途径中的重要中间产物；丙酮酸是代谢途径中的重要中间产物；丙酮酸是代谢途径中的重要中间产物；（四）ATP的计算v 无氧条件下：无氧条件下：无氧条件下：无氧条件下：l底物水平磷酸化产生底物水平磷酸化产生底物水平磷酸化产生底物水平磷酸化产生2ATP2ATP；l产生产生产生产生2NADH2NADH；n丙酮酸还原成乳酸丙酮酸还原成乳酸丙酮酸还原成乳酸丙酮酸还原成乳酸n丙酮酸脱羧形成乙醛，还原成为乙醇丙酮酸脱羧形成乙醛，还原成为乙醇丙酮酸脱羧形成乙醛，还原成为乙醇丙酮酸脱羧形成乙醛，还原成为乙醇（四）ATP的计算v 有氧条件下：有氧条件下：有氧条件下：有氧条件下：l底物水平磷酸化产生底物水平磷酸
48、化产生底物水平磷酸化产生底物水平磷酸化产生2ATP2ATP；l产生产生产生产生2NADH2NADH（细胞质中产生）；（细胞质中产生）；（细胞质中产生）；（细胞质中产生）；nNADHNADH氧化磷酸化产生氧化磷酸化产生氧化磷酸化产生氧化磷酸化产生3 3个个个个ATPATPnF FADH2ADH2氧化磷酸化产生氧化磷酸化产生氧化磷酸化产生氧化磷酸化产生2 2个个个个ATPATP无氧条件下：无氧条件下：无氧条件下：无氧条件下：2ATP2ATP有氧条件下：有氧条件下：有氧条件下：有氧条件下：2ATP+22ATP+2（2-3ATP2-3ATP）=6-8ATP=6-8ATPWhy?Why?呼吸链呼吸链呼吸
49、链呼吸链&氧化磷酸化氧化磷酸化氧化磷酸化氧化磷酸化能量计算：能量计算：无无O2时，时，p从葡萄糖开始，净增从葡萄糖开始，净增2分子分子ATP；p从从糖原开始糖原开始净增净增3分子分子ATP，pNADH用于还原丙酮酸生成乳酸；用于还原丙酮酸生成乳酸；有有O2时，时，2分子分子NADH进入呼吸链，净增进入呼吸链，净增68分子分子ATPp一般组织净增一般组织净增23+2=8分子分子ATPp脑组织和骨骼肌则净增脑组织和骨骼肌则净增22+2=6分子分子ATP（五）生物学意义1糖酵解途径是单糖分解代谢的一条最重要的基本途径2糖酵解途径能迅速提供能量，使机体或组织有效地适应缺氧情况3糖酵解途径是某些组织或细
50、胞的主要获能方式（如成熟红细胞、神经、白细胞等）4糖酵解途径是葡萄糖完全氧化分解成二氧化碳和水的必要准备阶段举例：红细胞中的代谢途径成熟红细胞无细胞核、线粒体、核蛋白体等细胞器，不能进行核酸和蛋成熟红细胞无细胞核、线粒体、核蛋白体等细胞器，不能进行核酸和蛋白质的生物合成，也不能进行有氧氧化，不能利用脂肪酸。白质的生物合成，也不能进行有氧氧化，不能利用脂肪酸。血糖是其唯一的能源，红细胞摄取葡萄糖属于易化扩散，不依赖胰岛素。血糖是其唯一的能源，红细胞摄取葡萄糖属于易化扩散，不依赖胰岛素。成熟红细胞保留的代谢通路主要是成熟红细胞保留的代谢通路主要是EMPEMP、HMPHMP及及2.32.3一二磷酸甘