糖代谢MetabolismofCarbohydrates.ppt
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1、糖 代 谢 Metabolism of Carbohydrates,The biochemistry and molecular biology department of CMU,第 四 章,糖的概念,糖(carbohydrates)即碳水化合物,其化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。,葡萄糖(glucose)结构,醛糖酮糖互变异构,第 一 节 概 述,Introduction,一、糖的生理功能,1. 提供能源,3. 构成细胞的成分,2. 提供碳源,4. 构成某些生物活性物质,二、糖代谢的概况,葡萄糖转运体 (Glucose transporters,GLUT) 有GLUT15五种
2、。 GLUT1: 主要存在于RBC GLUT4: 主要存在于脂肪组织和肌肉,糖代谢的概况,葡萄糖,丙酮酸,乳酸,乳酸、氨基酸、甘油,糖原,磷酸核糖 + NADPH+H+,淀粉,第 二 节 糖的无氧分解,Glycolysis,* 糖酵解(glycolysis)的定义,在缺氧情况下,葡萄糖生成乳酸(lactate)的过程称之为糖酵解。,葡萄糖,乳酸,无氧,一、糖酵解的反应过程,葡萄糖,丙酮酸,乳酸,酵解途径,反应部位:胞浆,第一阶段,第二阶段,大体过程:,(一)葡萄糖分解成丙酮酸,1. 葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate, G-6-P),磷酸化使葡萄糖不能自由逸出
3、细胞; 己糖激酶 (hexokinase, HK) 分四型,肝中为葡萄糖激酶 (glucokinase, GK); 反应不可逆。,己糖激酶 葡萄糖激酶 存在部位 肝外组织 肝 Km 值 0.1mmol/L 10mmol/L 底物 G, 果糖, 甘露糖 G 调节 G-6-P反馈抑制 胰岛素诱导,己糖激酶和葡萄糖激酶的比较,2. 6-磷酸葡萄糖异构为6-磷酸果糖 (fructose-6-phosphate, F-6-P),3. 6-磷酸果糖转变成1,6-二磷酸果糖 (1,6-fructose-biphosphate, F-1,6-BP),是第二个磷酸化反应,反应不可逆。 磷酸果糖激酶-1 (pho
4、sphofructo-kinase-1, PFK-1)是糖酵解的限速酶。,4. 磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖,反应可逆, 由醛缩酶(aldolase)催化,5. 磷酸丙糖同分异构化,磷酸丙糖异构酶(triose phosphate isomerase) G2分子3-磷酸甘油醛,消耗2分子ATP。,6. 3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸,醛基氧化成羧基,并加入一分子磷酸,形成混合酸酐。脱下的氢由NAD+接受。,7. 1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸,此步为底物水平磷酸化 反应可逆,8. 3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸,9. 2-磷酸甘油酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP),反应
5、引起分子内能量重新分布,形成高能磷酸键。,10. PEP转变成丙酮酸(pyruvate),第二个底物水平磷酸化,反应不可逆。 烯醇式立即自发转变为酮式。,(二)丙酮酸转变成乳酸(lactate),此为还原反应,NADH+H+来自于3-磷酸甘油醛脱氢。 乳酸是糖酵解的终产物。,糖酵解的全过程,总反应: C6H12O6 + 2ADP + 2Pi 2CH3CHOHCOOH + 2ATP + 2H2O ATP的生成: 糖酵解时,1mol葡萄糖共生成4molATP,净生成2molATP,其它单糖的酵解,二、糖酵解的调节,(一)6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1)最重要,F-2,6-BP的生成,PFK-2是
6、一种双功能酶,磷酸化后激酶活性下降,磷酸酶活性升高。,(二)丙酮酸激酶,变构调节:F-1,6-BP为变构激活剂; ATP和肝内Ala为变构抑制剂。 共价修饰调节:胰高血糖素通过cAMP和PKA使其磷酸化而抑制其活性。,(三)葡萄糖激酶及己糖激酶,G-6-P 可反馈抑制己糖激酶. 胰岛素可诱导葡萄糖激酶的合成.,(一)机体缺氧时的主要供能方式。 (二)机体供氧充足情况下少数组织的能量来源。如成熟红细胞、神经、白细胞、骨髓、肿瘤细胞等。 另外,肝脏酵解途径的主要功能是为其他代谢提供合成原料。,三、糖酵解的生理意义,Aerobic Oxidation of Glucose,第三节 糖的有氧氧化,葡萄
7、糖在有氧条件下,彻底氧化成水和CO2的反应过程称为有氧氧化。这是糖氧化的主要方式。,一、有氧氧化的反应过程,分为三个阶段:,(一) 丙酮酸的氧化脱羧,经脱氢、脱羧、酰化生成乙酰CoA,这是不可逆反应。在线粒体内进行。,丙酮酸脱氢酶复合体,二氢硫辛酰胺转乙酰酶 由三种酶组成 丙酮酸脱氢酶 二氢硫辛酰胺脱氢酶 五种辅助因子:TPP(VB1)、NAD+(Vpp)、硫辛酸、FAD(VB2)、HSCoA(泛酸),HSCoA,NAD+,丙酮酸脱氢酶复合体,辅酶A结构,由乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸开始,经反复脱氢、脱羧再生成草酰乙酸的循环反应过程。又称柠檬酸循环和Krebs循环。 部位:线粒体基质,(
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