生物化学课件——糖代谢.pptx

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1、第四章 糖 代 谢一、糖的概念及其重要性一、糖的概念及其重要性一、糖的概念及其重要性一、糖的概念及其重要性 Chapter 4.Metabolism of Chapter 4.Metabolism of carbohydratescarbohydrates Section 1.Section 1.IntroductionIntroductionl l有机化学中关于糖的概念有机化学中关于糖的概念有机化学中关于糖的概念有机化学中关于糖的概念(单糖，聚糖，糖苷键等单糖，聚糖，糖苷键等单糖，聚糖，糖苷键等单糖，聚糖，糖苷键等)l l糖是有机体的主要能源物质糖是有机体的主要能源物质糖是有机体的主要能源物

2、质糖是有机体的主要能源物质l l糖还参与多种物质的构成，发挥重要的生理功能糖还参与多种物质的构成，发挥重要的生理功能糖还参与多种物质的构成，发挥重要的生理功能糖还参与多种物质的构成，发挥重要的生理功能 糖蛋白糖蛋白糖蛋白糖蛋白(glycoprotein)(glycoprotein)、糖脂糖脂糖脂糖脂(glycolipid)(glycolipid)、蛋白多糖蛋白多糖蛋白多糖蛋白多糖(proteoglycan)(proteoglycan)二、糖的消化吸收二、糖的消化吸收二、糖的消化吸收二、糖的消化吸收 l l糖的消化：底物与酶糖的消化：底物与酶糖的消化：底物与酶糖的消化：底物与酶l l糖的吸收与转

3、运糖的吸收与转运糖的吸收与转运糖的吸收与转运 吸收吸收吸收吸收:主动吸收主动吸收主动吸收主动吸收 转运转运转运转运:葡萄糖转运体葡萄糖转运体葡萄糖转运体葡萄糖转运体第1页/共87页小肠:a-a-葡萄糖苷酶水解麦芽糖和麦芽三糖成葡萄糖葡萄糖苷酶水解麦芽糖和麦芽三糖成葡萄糖 a a临界糊精酶可水解临界糊精酶可水解a-1,4a-1,4和和1,61,6糖苷键糖苷键,将临界糊精和异麦芽糖水解成葡将临界糊精和异麦芽糖水解成葡萄糖萄糖第2页/共87页第3页/共87页第4页/共87页 葡萄糖在小肠的主动转运示意图葡萄糖在小肠的主动转运示意图葡萄糖在小肠的主动转运示意图葡萄糖在小肠的主动转运示意图第5页/共87

4、页 无氧氧化无氧氧化(糖酵解糖酵解):):G G 6-P-G 6-P-G 丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸 糖的分解代谢糖的分解代谢 有氧氧化有氧氧化:G G 6-P-G 6-P-G 丙酮酸丙酮酸 COCO2 2+H+H2 2OO 其中从葡萄糖到丙酮酸这段代谢途径为无氧氧化和有其中从葡萄糖到丙酮酸这段代谢途径为无氧氧化和有氧氧 氧化所共有，称为糖酵解途径氧化所共有，称为糖酵解途径(glycolytic pathway)(glycolytic pathway)第二节第二节.糖的无氧分解糖的无氧分解 section 2.Catabolism of section 2.Catabolism of glucos

5、eglucose第6页/共87页一一 糖酵解途径的反应糖酵解途径的反应分为两个阶段：分为两个阶段：第一阶段：第一阶段：Glucose Glucose 2 triose phosphate 2 triose phosphate 第二阶段：第二阶段：triose phosphate triose phosphate pyruvate+ATP pyruvate+ATPn n 第一阶段：第一阶段：4 reactions4 reactions 1.1.葡萄糖磷酸化生成葡萄糖磷酸化生成6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)(glucose-6-phosphate)l l己糖

6、激酶己糖激酶(hexokinase)(hexokinase)催化催化,需要需要MgMg+为辅酶为辅酶,有多种同工有多种同工酶酶l l糖原葡萄糖基酵解时糖原葡萄糖基酵解时,先形成先形成1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖,再转换成再转换成6-6-磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖第7页/共87页2.6-2.6-磷酸葡萄糖转变为磷酸葡萄糖转变为6-6-磷酸果糖磷酸果糖(fructose-6-phosphate)(fructose-6-phosphate)l l酮酮糖糖与与醛醛糖糖之之间间的的异异构化构化l l由由 磷磷 酸酸 己己 糖糖 异异 构构 酶酶(phosphoglucose(phosphoglucose is

7、omerase)isomerase)催化催化3.6-3.6-磷酸果糖转变为磷酸果糖转变为1,6-1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖(fructose-1,6-(fructose-1,6-diphosphate)diphosphate)l l第二个磷酸化反应第二个磷酸化反应l l由由6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1(6-phosphofructokinase-1)-1(6-phosphofructokinase-1)催化催化第8页/共87页4.1,6-4.1,6-二磷酸果糖分解为两分子磷酸丙糖二磷酸果糖分解为两分子磷酸丙糖(triose phosphate)(triose phosphate)l

8、l由醛缩酶由醛缩酶(aldolase)(aldolase)催化催化l l丙糖为丙糖为磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮和和3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛组成组成l l两两个个丙丙糖糖之之间间可可在在磷磷酸酸丙丙糖糖异异构构酶酶(triose(triose phosphate phosphate isomerase)isomerase)的作用下互变的作用下互变第9页/共87页n n第二阶段：第二阶段：2 steps,generate 1ATP respectively(4ATP in 2 steps,generate 1ATP respectively(4ATP in total)total)1.Gener

9、ation of the first ATP(2 reactions)1.Generation of the first ATP(2 reactions)CHOCHOCHOH +NADCHOH +NAD+Pi +Pi CHCH2 2OPOOPO3 3 22 O O C-O C-O POPO3 3 22 CHOH +NADH+H CHOH +NADH+H+CH CH2 2OPOOPO3 3 22OO C-O C-O POPO3 3 22 CHOH +ADP CHOH +ADP CH CH2 2OPOOPO3 3 22OO C-O C-O CHOH +CHOH +ATPATP CH CH2 2OP

10、OOPO3 3 22phosphoglyceratekinasel l3-3-磷磷酸酸甘甘油油醛醛(3-PG)(3-PG)的的氧氧化化及及磷磷酸酸化化均均由由3-3-磷磷酸酸甘甘油油醛醛脱脱氢氢酶酶(glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase)(glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase)催化催化l l第一个底物水平磷酸化第一个底物水平磷酸化(substrate phosphorylation)(substrate phosphorylation)第10页/共87页2.Generation of a second AT

11、P(3 reactions)2.Generation of a second ATP(3 reactions)l l第第一一个个反反应应由由磷磷酸酸甘甘油油酸酸变变位位酶酶(phosphoglyceromutase)(phosphoglyceromutase)催化催化l l第二个反应由第二个反应由烯醇化酶烯醇化酶(enolase)(enolase)催化催化l l第三个反应由第三个反应由丙酮酸激酶丙酮酸激酶(pyruvate kinase)(pyruvate kinase)催化催化l l这这 是是 第第 二二 个个 底底 物物 水水 平平 磷磷 酸酸 化化(substrate-level(sub

12、strate-level phosphorylation)phosphorylation)第11页/共87页FGFGThe glycolytic pathway第12页/共87页RR糖酵解途径中糖酵解途径中ATPATP的消耗与产生的消耗与产生 Consumption and generation of ATP in Consumption and generation of ATP in glycolysisglycolysisGlucose glucose 6-phosphate Glucose glucose 6-phosphate -1 1Fructose 6-phosphate fru

13、ctose 1,6-diphosphate Fructose 6-phosphate fructose 1,6-diphosphate -1 12 1,3-Diphosphoglycerate 2 3-phosphoglycerate 2 1,3-Diphosphoglycerate 2 3-phosphoglycerate +2+22 Phosphoenolpyruvate 2 pyruvate 2 Phosphoenolpyruvate 2 pyruvate +2 +2 Net Net +2+2 ReactionReactionATP change per ATP change per g

14、lucoseglucoseNet reaction:Net reaction:Glucose+2Pi+2ADP+2NAD Glucose+2Pi+2ADP+2NAD+2pyruvate+2ATP+2NADH +2H 2pyruvate+2ATP+2NADH +2H+2H2H2 2OO第13页/共87页(三三).).糖酵解途径的调节糖酵解途径的调节 糖酵解途径中有三个非平衡反应，催化这些反应的酶是糖酵解途径中有三个非平衡反应，催化这些反应的酶是调节糖酵解途径流量的关键因素。调节糖酵解途径流量的关键因素。1.1.磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶(Phosphofructokinase)(Phosphofr

15、uctokinase)l l是糖酵解途径中最重要的调节因素。是糖酵解途径中最重要的调节因素。l l是是一一个个四四聚聚体体酶酶(tetrameric(tetrameric enzyme)enzyme)，具具 有有 别别 构构 调调 节节 作作 用用(allosteric(allosteric effect)effect)。l l高浓度高浓度ATPATP可抑制其活性可抑制其活性(别构抑制别构抑制)。l l可被可被AMPAMP、ADPADP和双磷酸果糖激活。和双磷酸果糖激活。l l可被柠檬酸抑制可被柠檬酸抑制(负反馈负反馈)。第14页/共87页2.2.丙酮酸激酶丙酮酸激酶(Pyruvate kin

16、ase)(Pyruvate kinase)l l同时具有别构调节作用和共价修饰调节。同时具有别构调节作用和共价修饰调节。l lATPATP是其主要的别构抑制剂。是其主要的别构抑制剂。l l丙氨酸也具有别构抑制作用。丙氨酸也具有别构抑制作用。l l磷酸化失活磷酸化失活(共价修饰调节共价修饰调节)。l l1,6-1,6-双磷酸果糖是其别构激活剂。双磷酸果糖是其别构激活剂。3.3.葡萄糖激酶或己糖激酶葡萄糖激酶或己糖激酶(Glucokinase or hexokinase)(Glucokinase or hexokinase)l l己糖激酶被己糖激酶被6-6-磷酸葡萄糖抑制，而葡萄糖激酶则不受其影响

17、。磷酸葡萄糖抑制，而葡萄糖激酶则不受其影响。l l长链脂酰长链脂酰CoACoA对其有别构抑制作用。对其有别构抑制作用。l lInsulinInsulin可诱导基因转录，促进酶合成可诱导基因转录，促进酶合成(酶含量调节酶含量调节)。l l肝肝脏脏中中葡葡萄萄糖糖激激酶酶的的KmKm值值较较高高，为为大大脑脑及及肌肌肉肉组组织织首首先先利利用用葡萄糖提供了条件。葡萄糖提供了条件。第15页/共87页1.1.糖酵解糖酵解(glycolysis)(glycolysis)指机体缺氧时，葡萄糖经酵解途径生成的丙酮酸最终指机体缺氧时，葡萄糖经酵解途径生成的丙酮酸最终转变为乳酸的过程。转变为乳酸的过程。2.2.

18、丙酮酸生成乳酸的反应丙酮酸生成乳酸的反应l l由乳酸脱氢酶由乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase)(lactate dehydrogenase)催化。催化。l l由由3-3-磷酸甘油醛氧化生成的磷酸甘油醛氧化生成的NADHNADH提供提供H H原子，进行还原反应。原子，进行还原反应。l l乳酸脱氢酶有多种同工酶，在不同组织发挥不同作用。乳酸脱氢酶有多种同工酶，在不同组织发挥不同作用。二、糖酵解二、糖酵解(glycolysis)(glycolysis)第16页/共87页3.3.糖酵解的总反应糖酵解的总反应 Glucose+2Pi+2ADP 2lactate+2ATP+Gluco

19、se+2Pi+2ADP 2lactate+2ATP+2H2H2 2OO4.4.糖酵解的生理意义糖酵解的生理意义 主要是在机体缺氧时，能迅速提供能量。主要是在机体缺氧时，能迅速提供能量。第17页/共87页 指葡萄糖在有氧条件下彻底氧化生成指葡萄糖在有氧条件下彻底氧化生成COCO2 2和和H H2 2OO。(一一).).有氧氧化的反应有氧氧化的反应分为三个阶段：分为三个阶段：l l葡萄糖葡萄糖 丙酮酸丙酮酸(糖酵解途径糖酵解途径)l l丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA(CoA(氧化氧化)l l乙酰乙酰CoA CoA COCO2 2(三羧酸循环三羧酸循环)第三节、糖的有氧氧化第三节、糖的有氧氧化(aer

20、obic oxidation)(aerobic oxidation)胞胞 液液线粒体线粒体第18页/共87页1.葡萄糖 丙酮酸:见前糖酵解途径2.丙酮酸乙酰CoA 乙酰CoA(acetyl coenzyme A,acetyl CoA)是物质代谢中最重要的中间产物第19页/共87页Pyruvate Pyruvate+CoA CoA+NADNAD+acetyl acetyl CoA CoA+COCO2 2 +NADH NADH+H H+催化反应的酶：丙酮酸脱氢酶复合体催化反应的酶：丙酮酸脱氢酶复合体 (pyruvate dehydrogenase complex)(pyruvate dehydro

21、genase complex)该复合体由三个酶组成：以该复合体由三个酶组成：以转乙酰化酶转乙酰化酶为核心，分别连接为核心，分别连接丙酮酸脱氢酶和二氢硫辛酸脱氢酶。丙酮酸脱氢酶和二氢硫辛酸脱氢酶。总反应式：总反应式：丙酮酸脱氢酶(E1):TPP(VitB1)二氢硫辛酰胺转乙酰化酶(E2):硫辛酸、辅酶A（泛酸）二氢硫辛酰胺脱氢酶(E3):FAD(VitB2)、NAD+(PP)第20页/共87页第21页/共87页TPPTPP第22页/共87页硫辛酸硫辛酸酶蛋白酶蛋白第23页/共87页分子简式：分子简式：CHCH3 3COSCoACOSCoA辅酶A第24页/共87页具体反应的进行：(1).丙酮酸脱羧

22、生成羟乙基-TPP第25页/共87页(2).(2).转转乙乙酰酰化化酶酶将将羟羟乙乙基基氧氧化化为为乙乙酰酰基基，并并转转移移到到硫硫辛辛酰酰胺上，生成乙酰硫酰胺：胺上，生成乙酰硫酰胺：(3).(3).乙酰硫酰胺将乙酰基转移给辅酶乙酰硫酰胺将乙酰基转移给辅酶A A生成乙酰生成乙酰CoACoA：第26页/共87页(4).(4).硫辛酸重新氧化，将氢递给硫辛酸重新氧化，将氢递给FADFAD生成生成FADHFADH2 2：(5).FADH(5).FADH2 2再使再使NADNAD+还原生成还原生成NADHNADH：F2FADH2+NAD+FAD+NADH+H+F FF F第27页/共87页 丙酮酸氧

23、化脱羧相关反应及酶示意图丙酮酸氧化脱羧相关反应及酶示意图第28页/共87页3.3.三羧酸循环和氧化磷酸化：三羧酸循环和氧化磷酸化：乙乙酰酰CoACoA的的二二个个碳碳原原子子被被氧氧化化成成COCO2 2，同同时时进进行行多多次次脱脱氢，最后将氢传递给氧生成氢，最后将氢传递给氧生成H H2 2OO，释放大量能量生成，释放大量能量生成ATPATP。第29页/共87页三羧酸循环的反应过程：（1）缩合反应（生成柠檬酸）第30页/共87页（2）异柠檬酸的生成第31页/共87页（3）第一次氧化脱羧第32页/共87页（4）第二次氧化脱羧第33页/共87页 （5）底物水平磷酸化（5）底物水平磷酸化第34页/

24、共87页第35页/共87页第36页/共87页第37页/共87页第38页/共87页 q 三羧酸循环的特点：（1）要在有氧的情况下在线粒体内进行。（2）产生的ATP多：102=20ATP。（3）有三个关键酶催化的不可逆反应，故整个三羧酸循环 不可逆。（4）有两次脱羧生成2分子CO2,但循环中草酰乙酸并未消耗。q 三羧酸循环的生理意义：（1）为机体提供大量的能量。（2）三羧酸循环是糖、脂、蛋白质彻底氧化分解的共同通路。（3）三羧酸循环为其它合成代谢提供原料：乙酰辅酶A作为合成脂肪酸、胆固醇的原料。CO2作为合成嘌呤、嘧啶的原料。琥珀酰辅酶A与甘氨酸合成血红素。第39页/共87页(三三).).有氧氧化

25、生成的有氧氧化生成的ATPATPConsumption and generation of ATP in aerobic Consumption and generation of ATP in aerobic oxidation.oxidation.Glucose glucose 6-phosphate Glucose glucose 6-phosphate -1 1Fructose 6-phosphate fructose 1,6-diphosphate Fructose 6-phosphate fructose 1,6-diphosphate -1 12 1,3-Diphosphogly

26、cerate 2 3-phosphoglycerate 2 1,3-Diphosphoglycerate 2 3-phosphoglycerate +2+22 Phosphoenolpyruvate 2 pyruvate 2 Phosphoenolpyruvate 2 pyruvate +2 +22 NADH+1/2 O2 NADH+1/2 O2 2+H+H+2 H 2 H2 2O+2 NADO+2 NAD+5 or+3 +5 or+32 Pyruvate 2 acetyl CoA +52 Pyruvate 2 acetyl CoA +52 acetylCoA CO2 acetylCoA CO

27、2 2+H+H2 2O +20O +20 Net Net +30 or 32+30 or 32 ReactionReactionATP change per ATP change per glucoseglucoseNet reaction:Net reaction:Glucose+30(32)ATP+30(32)Pi+6O Glucose+30(32)ATP+30(32)Pi+6O2 2 6CO 6CO2 2+36H+36H2 2O+30(32)ATPO+30(32)ATP第40页/共87页 有氧氧化的特点：1、有氧氧化的第一阶段反应是在胞液中进行的，第二、第三阶段的反应在线粒体内进行。2、

28、整个有氧氧化途径有7个关键酶。3、整个反应过程都在有氧的情况下进行。4、有氧氧化产能多：1分子葡萄糖可净生成30或32分子葡萄糖。有氧氧化的生理意义：1、主要是氧化供能。2、糖、脂、蛋白质可经过这条道路相互转变。第41页/共87页(二二).).有氧氧化的调节有氧氧化的调节 1.1.糖酵解途径的调节：见前糖酵解途径的调节：见前 2.2.三羧酸循环和氧化磷酸化的调节：见第五章三羧酸循环和氧化磷酸化的调节：见第五章 3.3.丙酮酸脱氢酶复合体的调节：丙酮酸脱氢酶复合体的调节：(1).(1).别构调节：别构调节：抑制剂：乙酰抑制剂：乙酰CoACoA、NADHNADH、ATPATP 激活剂：激活剂：Co

29、ACoA、NADNAD+、AMPAMP (2).(2).共价修饰调节：共价修饰调节：a.a.丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶激酶激酶使其磷酸化失活；使其磷酸化失活；乙酰乙酰CoACoA、NADHNADH可增强该激酶的活性，促进抑制可增强该激酶的活性，促进抑制 b.b.丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶磷酸酶磷酸酶则可恢复其活性；则可恢复其活性；CaCa2+2+、InsulinInsulin可激活该磷酸酶的活性，加速氧化可激活该磷酸酶的活性，加速氧化第42页/共87页(四四).).巴斯德效应巴斯德效应(Pasteur effect)(Pasteur effect)discovered by Louis Paste

30、ur discovered by Louis Pasteur 是指有氧呼吸抑制无氧酵解的现象。主要是有氧氧化是指有氧呼吸抑制无氧酵解的现象。主要是有氧氧化 产生的柠檬酸及产生的柠檬酸及ATPATP对磷酸果糖激酶的抑制造成。对磷酸果糖激酶的抑制造成。第43页/共87页一、磷酸戊糖途径的反应过程一、磷酸戊糖途径的反应过程pentose phosphate pathwaypentose phosphate pathway(一一).).途径途径 分为两个阶段，第一阶段为氧化反应，第二阶段为基团转移分为两个阶段，第一阶段为氧化反应，第二阶段为基团转移 1.1.第一阶段：第一阶段：6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡

31、萄糖 5-5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖第四节第四节.磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径section 4.Other metabolic pathway of section 4.Other metabolic pathway of glucoseglucose第44页/共87页第45页/共87页l l6-6-磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖脱脱氢氢由由6-6-磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖脱脱氢氢酶酶(glucose(glucose 6-phosphate 6-phosphate dehydrogenase)dehydrogenase)催催化化，生生成成的的6-6-磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖酸酸内内酯酯被被内内酯酯酶酶(lacton

32、ase)(lactonase)水水解解为为6-6-磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖酸酸，后后者者在在6-6-磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖酸酸脱脱氢氢酶酶(6-phosphogluconate(6-phosphogluconate dehydrogenase)dehydrogenase)的的作作用用下下脱脱氢氢脱脱羧羧为为5-5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖l l两次脱氢均交给两次脱氢均交给NADPNADP，生成，生成NADPHNADPH；一次脱羧，生成；一次脱羧，生成COCO2 22.2.第二阶段：基团转移反应第二阶段：基团转移反应l l催催化化一一系系列列基基团团转转移移反反应应的的酶酶是是转转酮酮醇醇酶酶(trans

33、ketolase)(transketolase)和和转转醛醛醇酶醇酶(transaldolase)(transaldolase)l l这些基团转移反应将磷酸戊糖途径与糖酵解途径有机结合了起来这些基团转移反应将磷酸戊糖途径与糖酵解途径有机结合了起来第46页/共87页1 12 23 3第47页/共87页3*G-6-P3*ribulose-5-P Xylulose-5-P ribose-5-P Xylulose-5-P Glyceraldehyde-3-PSedoheptulose-7-PF-6-PErythrose-4-PF-6-PGlyceraldehyde-3-P6NADPH+H+6NADP+

34、第48页/共87页(二二).).调节调节l l 6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶是关键酶磷酸葡萄糖脱氢酶是关键酶l l 主要受主要受NADPH/NADPNADPH/NADP+比例影响，比例影响，NADPHNADPH抑制该酶活性抑制该酶活性(三三).).生理意义生理意义l l 产生产生NADPHNADPH，为生物合成提供还原力，如脂肪酸、胆固醇合成，为生物合成提供还原力，如脂肪酸、胆固醇合成l l 产生磷酸戊糖参加核酸代谢产生磷酸戊糖参加核酸代谢l l 为羟化反应提供为羟化反应提供NADPHNADPHl l NADPH NADPH使红细胞的还原谷胱甘肽再生，维持红细胞的还原性使红细胞的还原谷胱甘肽再生，

35、维持红细胞的还原性l l 磷酸戊糖途径是光合作用中从磷酸戊糖途径是光合作用中从COCO2 2合成葡萄糖的部分途径合成葡萄糖的部分途径第49页/共87页 糖原是可以迅速动用的葡萄糖储备糖原是可以迅速动用的葡萄糖储备(readily mobilized storage readily mobilized storage form of glucoseform of glucose)，主要有肝糖原和肌糖原两种形式。，主要有肝糖原和肌糖原两种形式。第五节第五节.糖原的合成与分解糖原的合成与分解 section 3.Glycogenesis§ion 3.Glycogenesis&glycogen

36、olysisglycogenolysis 肝糖原（50mg/g肝）总量约70%糖原 肌糖原（120-300g)不能补充血糖 葡萄糖的储存形式 脂肪：储存于脂肪组织第50页/共87页第51页/共87页第52页/共87页Glucose glucose 6-phosphate glucose 1-phosphateGlucose 1-phosphate+UTP UDP-glucose+PPi一、糖原的合成一、糖原的合成1.1.葡萄糖磷酸化后葡萄糖磷酸化后,与与UTPUTP反应生成尿苷二磷酸葡萄糖反应生成尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)(UDPG)phosphoglucomutaseUDPG pyroph

37、osphorylasel lUDPGUDPG是葡萄糖的活化形式，作为糖原合成的糖基供体是葡萄糖的活化形式，作为糖原合成的糖基供体l l由由UDPGUDPG焦焦磷磷酸酸化化酶酶(UDP-glucose(UDP-glucose pyrophosphorylase)pyrophosphorylase)催化催化第53页/共87页2.2.UDPGUDPG的葡萄糖基转移给糖原引物的糖链末端，合成新糖苷键的葡萄糖基转移给糖原引物的糖链末端，合成新糖苷键UDP-glucose+glycogenn glycogenn+1+UDPl l引物是指原来存在于肝内较小的糖原分子引物是指原来存在于肝内较小的糖原分子l l

38、游离葡萄糖不能作为糖基接受体游离葡萄糖不能作为糖基接受体l l反应在糖原合成酶反应在糖原合成酶(glycogen synthetase)(glycogen synthetase)的催化下进行的催化下进行glycogen synthetase第54页/共87页 己糖激酶 变位酶 G 6-P-G 1-P-G ATP ADP HOCH2 HOCHH O H UDPG焦磷酸化酶 H O H OH +UTP OH OH O P OH O-P-P-尿苷 H OH H OH +PPi 1-P-G UDPG 糖原合成酶 UDPG +糖原引物 UDP +糖原 （Gn)(Gn+1)第55页/共87页第56页/共8

39、7页3.不断延长的-1,4糖苷键糖链在分支酶(branching enzyme)的作用下生成糖苷链分支(分支处为-1,6糖苷键)糖原合成反应中消耗的UTP可在核苷二磷酸激酶作用下利用ATP得到再生第57页/共87页在分枝酶作用下分枝第58页/共87页 糖原分子横切面示意图糖原分子横切面示意图第59页/共87页 二、糖原的分解二、糖原的分解 1.1.从非还原末端开始逐个切下葡萄糖，生成从非还原末端开始逐个切下葡萄糖，生成1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖Glycogenn+Pi glucose 1-phosphate+glycogenn-1 glycogen phosphorylasel l这这是是一

40、一个个磷磷酸酸解解反反应应，即即利利用用无无机机磷磷酸酸，而而非非ATPATP的的磷磷酸酸生生成成1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖l l反反应应由由磷磷酸酸化化酶酶(phosphorylase)(phosphorylase)催催化化，它它只只水水解解-1,4-1,4糖糖苷苷键键l l磷磷酸酸化化酶酶逐逐个个移移去去葡葡萄萄糖糖糖糖单单位位，直直至至靠靠近近分分支支处处4 4个个葡葡萄萄糖糖单位时，因为空间位阻不能再继续降解单位时，因为空间位阻不能再继续降解第60页/共87页第61页/共87页 2.由葡聚糖转移酶将短分支外端的3个葡萄糖转移至邻近糖链末端 3.-1,6葡萄糖糖苷酶催化糖原分支点的最后

41、一个-1,6糖苷键断裂 形成的新直链继续在磷酸化酶作用下降解脱支酶双功能酶脱支酶双功能酶产物产物:G,1-P-G:G,1-P-G第62页/共87页 脱枝酶的作用第63页/共87页第64页/共87页1-P-G的生成及去路：6-P-G6-P-G酶酶GG第65页/共87页（三）糖原合成与分解的调节 1、通过关键酶的磷酸化与去磷酸化调节：（1）磷酸化酶 有活性形式：磷酸化酶a（磷酸化型）有两种形式 无活性形式：磷酸化酶b（去磷酸化型）（2）糖原合成酶 有活性形式：糖原合成酶a（去磷酸化型）有两种形式 无活性形式：糖原合成酶b（磷酸化型）第66页/共87页 糖原合成与分解的双重控制 胰高血糖素 肾上腺素

42、 胰岛素 腺苷酸环化酶 腺苷酸环化酶 +（无活性）（有活性）磷酸二酯酶 ATP cAMP 5AMP 蛋白激酶A 蛋白激酶A （无活性）（有活性）磷酸化酶b激酶 磷酸化酶b激酶-P糖原合成酶a 糖原合成酶b Pi 磷酸化酶b 磷酸化酶a Pi Pi (有活性)(无活性)第67页/共87页 2、别构调节：（1）AMP为磷酸化酶的别构激活剂：磷酸化酶b AMP 磷酸化酶a 糖原分解 （2）6-P-G ATP 为糖原合成酶的别构激活剂 糖原合成酶 血糖 6-P-G ATP 糖原合成酶 糖原合成 第68页/共87页四、糖原累积症四、糖原累积症1.1.概念：概念：Glycogen storage dise

43、ase Glycogen storage disease 是指体内有大量糖原堆积的一类遗传性代谢病是指体内有大量糖原堆积的一类遗传性代谢病2.2.原因：原因：基基因因缺缺陷陷或或基基因因变变异异引引起起的的糖糖原原代代谢谢相相关关酶酶类类的的缺缺陷陷，导致糖原合成或分解紊乱导致糖原合成或分解紊乱3.3.种类及症状：种类及症状：第69页/共87页 糖糖异异生生是是指指从从非非糖糖物物质质如如氨氨基基酸酸、乳乳酸酸等等转转变变成成葡葡萄萄糖糖的的过程。人体内糖异生主要发生在肝脏或肾脏，用以补充血糖。过程。人体内糖异生主要发生在肝脏或肾脏，用以补充血糖。一、糖异生途径一、糖异生途径gluconeog

44、enic pathwaygluconeogenic pathway(一一).).概念概念第六节第六节.糖异生糖异生 section 4.section 4.GluconeogenesisGluconeogenesisl l从丙酮酸生成葡萄糖的过程称为糖异生途径从丙酮酸生成葡萄糖的过程称为糖异生途径l l这不完全是糖酵解途径的逆转这不完全是糖酵解途径的逆转(二二).).相关反应相关反应 与糖酵解途径的逆转基本相同，但其中的三个不可逆反与糖酵解途径的逆转基本相同，但其中的三个不可逆反应的逆转应的逆转成为三个能障，必须绕过第70页/共87页FGFGThe glycolytic pathway第71页

45、/共87页1.1.丙酮酸丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸(pyruvate(pyruvate phosphoenolpyruvate)phosphoenolpyruvate)Pyruvate carboxylasePhosphoenol-pyruvate carboxykinasel l反应为两步，先由丙酮酸生成中间产物草酰乙酸反应为两步，先由丙酮酸生成中间产物草酰乙酸(oxaloaetate)(oxaloaetate)，再由草酰乙酸生成磷酸烯醇式丙酮酸。，再由草酰乙酸生成磷酸烯醇式丙酮酸。l l第一步反应由丙酮酸羧化酶第一步反应由丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase

46、)(pyruvate carboxylase)催化，催化，生成草酰乙酸，其辅酶是生物素生成草酰乙酸，其辅酶是生物素(biotin)(biotin)，作为活化，作为活化COCO2 2的载的载体。体。消耗一分子消耗一分子ATPATP第72页/共87页l l第二步反应由磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶第二步反应由磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(phosphoenolpyruvate carboxykinase)(phosphoenolpyruvate carboxykinase)催化。催化。消耗一分子消耗一分子GTPGTPl l总共消耗两个高能磷酸键总共消耗两个高能磷酸键2.1,6-2.1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖

47、6-6-磷酸果糖磷酸果糖(fructose 1,6-diphosphate(fructose 1,6-diphosphate fructose 6-phosphate)fructose 6-phosphate)Fructose 1,6-diphosphate+H2O fructose 6-phosphate+PiFructose 1,6-diphosphatasel l反应由二磷酸果糖酶反应由二磷酸果糖酶(fructose 1,6-diphosphatase)(fructose 1,6-diphosphatase)催化直接催化直接水解。水解。l l反应为放能反应，但不生成反应为放能反应，但不生

48、成ATPATP。3.6-3.6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 (glucose 6-phosphate (glucose 6-phosphate glucose)glucose)Glucose 6-phosphate+H2O glucose+PiGlucose 6-phosphatasel l反应由葡萄糖反应由葡萄糖6-6-磷酸酶磷酸酶(glucose 6-phosphatase)(glucose 6-phosphatase)催化直接水催化直接水解解第73页/共87页(三三).).还原当量的转移还原当量的转移 在糖异生途径中，在糖异生途径中，1,31,3二磷酸甘油酸还原为二磷酸甘油酸还原

49、为3-3-磷酸甘油醛时，磷酸甘油醛时，需要需要NADHNADH提供氢原子，其来源主要有：提供氢原子，其来源主要有：l l乳酸脱氢为丙酮酸时，乳酸脱氢为丙酮酸时，NADNAD+还原生成的还原生成的NADHNADHl l线粒体中脂肪酸线粒体中脂肪酸-氧化或三羧酸循环生成的氧化或三羧酸循环生成的NADHNADH，经不同途经不同途径转移至胞液径转移至胞液 糖异生途径共消耗糖异生途径共消耗 6 6 个高能磷酸键，糖异生总反应式为：个高能磷酸键，糖异生总反应式为：2 Pyruvate+4 ATP+2 GTP+2 NADH+2 H2 Pyruvate+4 ATP+2 GTP+2 NADH+2 H2 2OO

50、Glucose+4 ADP+2 GDP+6 Pi+2 Glucose+4 ADP+2 GDP+6 Pi+2 NADNAD+l lEnzymatic differences between glycolysis and Enzymatic differences between glycolysis and gluconeogenesis.gluconeogenesis.Glycolysis GluconeogenesisGlycolysis GluconeogenesisHexokinase Glucose 6-phosphataseHexokinase Glucose 6-phosphata