动物生物化学课件8糖代谢70页PPT

6-P葡萄糖脱氢酶
① 6-P葡萄糖+NADP+
6-P葡萄糖酸内酯+
NADPH+H+
6-P葡萄糖酸内酯酶
② 6-P葡萄糖酸内酯 H20 6H-P+葡萄糖酸（容易进行）
6-P葡萄糖酸脱氢酶
③ 6-P葡萄糖酸+NADP+ +CO2+NADPH+H+
5-P核酮糖
本阶段总反应：
6-P葡萄糖+2NADP++H2O
糖的分解代谢
生物体内葡萄糖（糖原）的分解主要有三条途径：
1.无O2情况下，葡萄糖（G）→丙酮酸（Pyr）→ 乳酸（Lac） 2. 有O2情况下，G → CO2 + H2O（经三羧酸循环） 3. 有O2情况下，G → CO2 + H2O（经磷酸戊糖途径）
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磷酸戊糖途径的发现
在组织中添加酵解抑制剂碘乙酸（抑制3-P-甘油 醛脱氢酶）或氟化物（抑制烯醇化酶）等，葡萄糖 仍可被消耗；并且C1更容易氧化成CO2；发现了6P-葡萄糖脱氢酶和6-P-葡萄糖酸脱氢酶及NADP+； 发现了五碳糖、六碳糖和七碳糖；说明葡萄糖还有 其他代谢途径（1931-1951）。
1953年阐述了磷酸戊糖途径（pentose phosphate pathway)，简称PPP途径，也叫磷 酸己糖支路；亦称戊糖磷酸循环；亦称WarburgDickens戊糖磷酸途径。
PPP途径广泛存在动、植物细胞内，在细胞质中进
行。
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6. Oxidation of glyceraldehyde 3phosphate to 1,3bisphosphoglycerate

XI. 乙酰辅酶A
反应列表
酶
反应类型
1. 乌头酸酶
脱水
2. 乌头酸酶 3. 异柠檬酸脱氢酶 4. 异柠檬酸脱氢酶
水合 氧化 脱羧
5. α-酮戊二酸脱氢酶复合体 6. 琥珀酰辅酶A合成酶 7. 琥珀酸脱氢酶 8. 延胡索酸酶 9. 苹果酸脱氢酶 10. 柠檬酸合酶
氧化脱羧 底物水平磷酸化 氧化 水合 氧化 加成
O R C COO-
TPP-酶A（E1）
O R C S L SH
CoA SH
OH
S 酶B（ E2 ） SH
O
CO2
R CH TPP
L S
L
R C S CoA
SH
FADH2
FAD 酶C（E3）
NAD+ NADH+H+
丙酮酸氧化脱羧反应简图
（2）三羧酸循环
丙酮酸氧化脱羧产物乙酰CoA与草酰乙酸（三羧酸
生成的NADH和FADH2 进入线粒体呼吸链氧化，生成ATP，是葡萄糖 分解代谢产生ATP的最主要途径。
葡萄糖分解代谢总反应式
C6H12O6 + 6H2O + 10NAD+ + 2FAD + 4ADP + 4Pi 6CO2 + 10
NADH + 10H+ + 2FADH2 + 4ATP
按照每分子NADH产生3分子ATP，1分子FADH2产生2分子ATP计算， 1分子葡萄糖分解代谢成CO2和水共产生38分子ATP
又与发酵紧密联系，又称糖酵解或无氧分解。 （2）三羧酸循环：丙酮酸 CO2 + H2O 。 此过程的第一个物质为三元羧酸-柠檬酸，通常称为三羧酸
循环或柠檬酸循环。分子氧是此系列反应的最终受氢体，又称 为有氧分解。

辅酶Ⅰ，辅酶Ⅱ的递能作用
▪ 由分解代谢 释放出的化 学能，除合 成ATP外， 还可以通过 辅酶Ⅰ，辅 酶Ⅱ传递给 生物合成中 需要还原力 的反应。
辅酶A在能量代谢中的作用
▪ 乙酰Co-A形成的硫酯键和ATP的高能磷酸 键相似，水解时可释放出大量自由能。
▪ 许多代谢的终产物都是乙酰Co-A。
新陈的代谢的调节
1、单糖的构型
单糖分子除了二羟基丙酮外，其余都含不对称碳原 子，有旋光异构体,不对称碳原子上羟基朝左称为L-型。 朝右称为D－型。
2、单糖环状结构：以葡萄糖（Glucose）为例
1CHO H 2C O H H O 3C H H 4C O H H 5C O H
6 CH 2 OH
5
O
4
OH
OH
3
2
H 1C
2、构成组织细胞的基本成分
核糖和脱氧核糖是核酸的基本组成成分；
糖与脂类或蛋白质结合形成糖脂或糖蛋白/ 蛋白聚糖（统 称糖复合物）。糖复合物不仅是细胞的结构分子，而且是信 息分子。
体内许多具有重要功能的蛋白质都是糖蛋白，如抗体、 许多酶类和凝血因子等。
3、转变为体内的其它成分 糖是合成脂类(脂肪酸、脂肪)的重要前体； 糖在体内可转变成非必须氨基酸的碳骨架。
6生物体的一切生命活动都需要能量 7太阳能是所有生命最根本的能量来源 8 ATP起捕获和贮存能量的作用 9 能量传递系统：ATP,ADP，无机磷 10 用于做功的能量称为自由能 11 以ATP形式贮存的能量有以下作用：
（1）提供生物合成所需能量 （2）机体活动及肌肉收缩所需能量 （3）营养物跨膜运输所需能量 （4）DNA,RNA，蛋白质等合成中，保证基因信息正确传递。
1.分子水平：

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葡萄糖的主要分解代谢途径
葡萄糖
糖酵解
（有氧或无氧）
6-磷酸葡萄糖
（无氧） 丙酮酸
（有氧）
乙酰 CoA
乳酸 乙醇
磷酸戊糖途 径
三羧酸 循环
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细胞定位
动物细胞
磷酸戊糖途径
糖酵解
丙酮酸氧化三
羧酸循环
胞饮 中心体
细胞膜 细胞质 线粒体 高尔基体
细胞核
吞噬 分泌物
内质网 溶酶体 细胞膜
植物细胞
细胞壁 叶绿体
右旋糖苷 2） 生化分离－－交联葡聚糖
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五、糖蛋白和蛋白聚糖 （一）糖蛋白：糖含量<蛋白含量
1.糖蛋白的结构 O连接 和含－OH的氨基酸以糖苷形式结合
N连接 与天冬酰胺的酰胺基连接
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（二）蛋白聚糖 蛋白含量<糖含量
糖胺聚糖链共价连接于核心蛋白组成
糖胺聚糖是不分枝的、呈酸性的、阴离子多糖长 链聚合物，以氨基己糖和糖醛酸组成的二糖单位 为基本单元构成， 旧称粘多糖、氨基多糖、酸性 多糖。它是动、植物，特别是高等动物结缔组织
糖原是人和动物餐间以及肌肉剧烈运动时最易动用的葡 萄糖贮库。
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36
糖原结构与支链淀粉很相似，糖原分支程度更
高，分支链更短，平均8-12个残基发生一次分支。 高度分支可增加分子的溶解度，还可使更多的非 还原末端同时受到降解酶（糖原磷酸化酶、 -淀 粉酶）的作用，加速聚合物转化为单体，有利于即时
动用葡萄糖贮库以供代谢的急需。
一个还原端。
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淀粉
淀粉水解
（酸或淀粉酶）
直链淀粉 支链淀粉
红色糊精
无色糊精 麦芽糖 葡萄糖
遇碘显色

新陈代谢
同小分化子作物用质合成大分子的需能过程
中间代谢
大异分化子分作解用成简单小分子的放能过程
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糖代谢概述 糖原的代谢
糖酵解
柠檬酸循环
磷酸戊糖通路 糖异生
糖代谢与其 他代谢关系
第一节 糖类的一般概况
1.单糖：不能再水解的糖，葡萄糖，果糖，核糖等。
2.双糖：由两个相同或不同的单糖组成, 乳糖、蔗糖等.
CH3
丙酮酸
COO HC OH + NAD+
CH3 乳酸
甘油醛3-磷酸氧化为 甘油酸1,3-二磷酸
丙酮酸
无有氧条条件件
NADH
丙酮酸进一步被氧化分解
乳酸
NADH经呼吸链生成水
氧化为二氧化碳和水
乳酸
合成肝糖原或葡萄糖
糖异生
乳酸
乙醇
NADH
乳酸发酵
NADH 乙醇脱氢酶
丙酮酸 脱羧酶 乙醛
乙醇发酵
糖酵解途径汇总Βιβλιοθήκη HOCH 2C O P O OH
HC OH HO
H 2C O P O OH
3-磷酸甘油醛
上述的5步反应完成了糖酵解的准备阶段 。酵解的准备阶段包括两个磷酸化步骤由六 碳糖裂解为两分子三碳糖，最后都转变为甘 油醛3-磷酸。
在准备阶段中，并没有从中获得任何能量 ，与此相反，却消耗了两个ATP分子。
以下的5步反应包括氧化—还原反应、磷酸
3113-PPii
3 生成甘油酸2-磷酸
4 生成烯醇式丙酮酸磷酸
ATP
ATP
5 生成烯醇式丙酮酸 6 生成丙酮酸
⑹甘油醛3-磷酸氧化为甘油酸1,3-二磷酸
O

大多是由于胰岛素抑制不正 常导致的血糖正常机制紊乱 所致。
肝糖原过多和多糖病等也与 糖代谢紊乱相关。
还包括可以通过安全、体重 管理来降低2型糖尿病、心 血管疾病和其他代谢病的风 险。
糖的药理学作用
胰岛素
口服药
其他药物
是治疗1型和2型糖尿病的关键药物。 如糖尿病药物，重要抑制血糖上升， 还包括糖皮质激素、胰酶等特定药
补充胰岛素可以恢复血糖正常。
调节血糖平衡的作用。
物。
葡萄糖转运
葡萄糖的摄入
食物中的葡萄糖通过肠道被吸收进 入体内。
葡萄糖的消耗
葡萄糖的稳态平衡
运动时，肌肉可以通过内源性储存 的糖原和血液中的葡萄糖提供能量。
通过胰岛素、肝素等激素刺激呈递 交的调节，来保持血液内葡萄糖的 稳态水平。
糖代谢与人类疾病的关系
1 糖尿病
2 糖原贮存异常症
3 热量与代谢疾病
糖类的破坏阶段
一些糖类经过缺氧就被破坏成两 个小分子，同时释放出了ATP提供 热量。
糖类氧化的三重意义
糖类氧化反应不仅仅是提供动物 生命机体所需要的能量，还与糖 病、糖原贮信息不正常等有关。
糖原代谢
糖原是以分支为主的多糖，存在于动物的肝脏和肌肉组织内。糖原的分解产生血糖和能量，帮助人体维持生命活动。
异生作用
在条件下，焦糖异生途径和脂肪酸异生途径则可互 相转化产生“新的葡萄糖”，发挥异生作用。
转化与储存
食物糖的分解，糖类合成或贮存，不存在一条线性 的“糖代谢通路”，而是一个复杂的动态平衡系统。
糖类分子的分解需要在细胞内按照化学反应途径进行，如酵解和异生作用。
糖酵解
糖类的氧化阶段
糖分子在循环系统之中，遇到氧 气后，产生二氧化碳和水，同时 复合成ATP，提供热能或为人体重 要分子供能。

生理意义
动物机体迅速提供生理活动所需的能量 表皮、视网膜、神经、睾丸、肾髓质、血细胞等从无氧分
解获得能量 贫血、失血、休克等病理情况下，糖的无氧分解得到加强。
葡萄糖无氧分解途径中产生过多的乳酸会引起动物酸中毒。
指葡萄糖在有氧条件下彻底氧化 生成水和二氧化碳的过程。也称 为糖的有氧分解。
（一）来源
动物体内糖的来源主要由消化道吸收，其次通过糖的异生作用 非反刍动物，糖的主要来源是淀粉在消化道中被酶水解转变成
葡萄糖，然后通过小肠吸收 反刍动物, 丙酸是异生成葡萄糖的主要前体
（二）去路
分解供能 以肝糖原和肌糖原的形式暂时贮存于肝脏和肌肉中。 当有过多的糖摄入，可以转变为脂肪。 糖分解过程中的中间物可以通过提供“碳骨架”参与非必需氨
乳酸循环 （肌肉-肝脏-肌肉）
动物使役和剧烈运动时，肌肉中产生出大量乳酸。乳酸在肌肉组织中 不能利用，可以随血液运至肝脏再脱氢生成丙酮酸，后者既可以继续 经有氧分解供能，又可经异生作用再转变成葡萄糖，再释放进入血液 以补充血糖。这一过程称为乳酸循环。
它有助于清除体内多余的乳酸，防止发生由乳酸引起酸中毒。
丙酮酸脱氢酶系
2mol丙酮酸（3C）在丙酮酸脱氢酶复合体的催化下，氧化脱羧生 成2mol乙酰CoA（2C），2mol NADH+H+和2mol CO2
丙酮酸脱氢酶复合体： 3个酶 5个辅酶：TPP（焦磷酸硫胺素）、硫辛酸、CoA、FAD和NAD+
乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化， 反应如下：
一次底物水平磷酸化（生成ATP） 二次脱羧（生成2molCO2) 三个不可逆，三个关键酶（柠檬酸合
酶、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱 氢酶复合体） 四次脱氢（生成3mol NADH,1molFADH2=7.5+1.5 ATP=9ATP)

酵解的反应过程： 第一阶段 葡萄糖生成丙酮酸
注意，这个过程消耗了 ATP，反应不可逆。
注意，这个过程消耗了 ATP，反应不可逆。
当底物发生脱氢或脱水时，使其分子内 部能量重新分布而形成高能磷酸键（或 高能硫酯键），然后将高能键转移给 ADP（或GDP）生成ATP（或GTP）的 过程，称为底物水平磷酸化。
O
CH 2 OH O H H 4 OH H H OH
H 1 + 4
H OH
CH 2OH O H H 1 OH H H OH
O
O O P O O
细胞内糖原在磷酸化酶催化下形成大量葡萄糖 -1 -磷酸
Pi
糖原磷酸化酶
转移酶 脱支酶 α-1，6糖苷酶
H OH
CH2OH O H H OH H OH
H
磷酸葡萄糖 变位酶
1.糖在动物体内的一般概况
1.2 糖的代谢概况 动物体内糖的来源
非反刍动物 反刍动物
动物体内糖的代谢
1.糖在动物体内的一般概况
1.3 血糖 概念：血液中所含的葡萄糖。
消化吸收 异生作用 糖原分解
血糖的来源和去路
氧化供能
葡萄糖
贮存 转变成其他物质
1.糖在动物体内的一般概况
1.3 血糖 意义 反映机体的能量水平，糖的分解和利用的动 态平衡，对大脑、胎儿尤为重要 糖尿 血糖水平相对恒定，超过肾糖阈值，葡萄糖 随尿排出 激素的调节作用 胰岛素下调； 胰高血糖素、肾上腺素、糖皮质激素上调
2. 糖原的分解与合成
2.3 糖原合成
每个葡萄糖分子都须磷酸化成为6-P-葡萄糖，再 异构成为1-P-葡萄糖，然后进一步活化为UDPG。在 糖原引物的非还原端逐个加上葡萄糖基，同时释放 出UDP，糖原合成酶是这个反应的关键酶。由分支 酶催化糖链的分支。

以乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸的反应为起始，对乙酰基团进行氧 化脱羧再生成草酰乙酸的单向循环反应序列。
一次底物水平磷酸化（生成ATP） 二次脱羧（2molCO2) 三个不可逆，三个关键酶（柠檬酸合
酶、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱 氢酶复合体） 四次脱氢（3mol NADH, 1mol FADH2=7.5+1.5 ATP=9ATP)
三条途径
糖酵解途径
在无氧情况下，葡萄糖生成乳酸并释放能 量的（糖的无氧分解）
反应在胞液中进行，分2个阶段
第一阶段由葡萄糖分解成丙酮酸(2 mol丙 酮酸，2mol ATP)
第二阶段是丙酮酸还原成乳酸,由乳酸脱 氢酶催化(2mol乳酸）
三个关键酶，己糖激酶（或葡萄糖激酶）， 6-磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶。
糖原合成过程的关键酶是糖原合酶
基酸的合成。
（一）血糖 通常指血液中的葡萄糖,是糖的运输形式
（二）血糖水平的调节
动物持续饥饿时，血糖下降，此时血糖的来源主要靠糖的 异生作用，保证动物脑组织对能量的需求
调节血糖浓度的主要激素有胰岛素、肾上腺素、糖皮质激 素等，除胰岛素可降低血糖外，其他激素均可使血糖浓度 升高。
动物采食后，血糖浓度 2010
丙酮酸（3C）。在胞液中进行。
TCA
呼吸链 ATP
H2O
丙酮酸脱氢酶系
2mol丙酮酸（3C）在丙酮酸脱氢酶复合体的催化下，氧化脱羧生 成2mol乙酰CoA（2C），2mol NADH+H+和2mol CO2
丙酮酸脱氢酶复合体：3个酶+ 5个辅酶
TPP（焦磷酸硫胺素）、硫辛酸、CoA、FAD和NAD+
6G-6-P+12NADP++7H2O→5G-6-P+6CO2+12NADPH+12H++Pi