糖的化学：分解与合成代谢137页PPT

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。

54
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
55
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
41
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
42
（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。
35
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。
32
33
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

糖原的分解合成代谢
2.脱枝酶的作用 ①转移葡萄糖残基 ②水解-1,6-糖苷键
磷酸化酶
脱枝酶 (debranching enzyme)
转移酶活性
α-1,6糖 苷酶活性
在几个酶的共同作用下，最终产物中约85% 为1-磷酸葡萄糖，15糖%原的为分解游合成离代谢葡萄糖。
3.葡萄糖-1-磷酸转变成葡萄糖-6-磷酸
α-1,6-糖苷键
糖原的分解合成代谢
糖原合成过程中作为引物的第一个糖原分子 从何而来？
近来人们在糖原分子的核心发现了一种名为 glycogenin的蛋白质。Glycogenin可对其自身进行 共价修饰，将UDP-葡萄糖分子的C1结合到其酶分 子的酪氨酸残基上，从而使它糖基化。这个结合 上去的葡萄糖分子即成为糖原合成时的引物。
磷酸化酶b激酶- Ｐ
磷酸化酶b （活性低）
磷酸化酶a-Ｐ （活性高）
糖原的分解合成代谢
（二）糖原合酶是糖原合成的关键酶
糖原合酶的共价修饰调节
糖原合酶
糖原合酶-Ｐ
糖原的分解合成代谢
激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+ 受体
腺苷环化酶
腺苷环化酶（有活性）
（无活性） ATP
cAMP
PKA
(无活性)
PKA
(uridine diphosphate glucose, UDPG)
UDPG可看作“活性葡萄糖”，在体内充 作葡萄糖供体。 糖原的分解合成代谢
4.α-1,4-糖苷键式结合
糖原合酶
(glycogen synthase)
糖原n + UDPG
糖原n+1 + UDP
UDP
UTP
核苷二磷酸激酶
ATP

nG-1-p+少量葡萄糖
2.2 糖原的分解 糖原的结构及其连接方式
-1，6糖苷键
-1，4-糖苷键
糖原的磷酸解
磷酸化酶（催化1.4-糖苷键断裂） 三种酶协同作用： 转移酶（催化寡聚葡萄糖片段转移）
脱枝酶（催化1.6-糖苷键断裂）
糖 非还原端 原 磷 酸 解 的 步 骤
最终产物是G和1-P-G
脱支酶（R酶）:水解α －淀粉酶和β －淀粉酶作用后留 下的极限糊精中的1.6 －糖苷键。不能直接水解支链淀粉内 部的α -1，6糖苷键
麦芽糖酶:催化麦芽糖水解为葡萄糖，是淀粉水解的最后 一步。 •淀粉的彻底水解需要上述水解酶的共同作用，其最终产物 是葡萄糖。
α －淀粉酶
β －淀粉酶
β －淀粉酶
麦芽糖酶
影响酵解的调控位点及 相应调节物
调控位点
激活剂
抑制剂
a G激酶
ATP
G-6-P
ADP
b 磷酸果糖
ADP
ATP
激酶
AMP
柠檬酸
（限速酶） 果糖-1,6-二磷酸 NADH
c 丙酮酸激酶 果糖-1,6-二磷酸 ATP
Ala
糖原（或淀粉）
1-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖
a 葡萄糖
6-磷酸果糖
b
1，6-二磷酸果糖
3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮
21，3-二磷酸甘油酸
规律：主要通过调节反应途径中几种酶的活 性来控制整个途径的速度，被调节的酶多数为 催化反应历程中不可逆反应的酶，通过酶的变 构效应实现活性的调节，调节物多为本途径的 中间物或与本途径有关的代谢产物。
23-磷酸甘油酸
22-磷酸甘油酸
2磷酸烯醇丙酮酸
小分子 大分子

磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
丙酮酸
ATP
目录
哺乳类动物体内已发现有4种己糖激酶同 工酶，分别称为 Ⅰ 至 Ⅳ 型。肝细胞中存在的 是Ⅳ型，称为葡萄糖激酶 (glucokinase)。它的
特点是：
①对葡萄糖的亲和力很低
②受激素调控
目录
Glu
ATP ADP
G-6-P F-6-P
⑵ 6-磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖
6-磷酸果糖
1,6-双磷酸果糖(1, 6fructose-biphosphate, F-1,6-2P)
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
6-磷酸果糖激酶-1(6-phosphfructokinase-1)
目录
丙酮酸
ATP
Glu
ATP ADP
G-6-P F-6-P
⑷ 磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖
CH2 O
ATP ADP
K+
Na+
G Na+依赖型葡萄糖转运体
(Na+-dependent glucose transporter, SGLT)
目录
4. 吸收途径 小肠肠腔
SGLT
肠粘膜上皮细胞
GLUT ： 葡 萄 糖 转 运 体 (glucose transporter) ， 已发现有5种葡萄糖转运 体(GLUT 1～5)。
ADP
磷酸二羟丙酮
3-磷酸甘油醛
3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸
ATP
磷酸丙糖异构酶 (phosphotriose isomerase)
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
丙酮酸
ATP
目录
Glu
ATP ADP
G-6-P F-6-P

单糖: 葡萄糖(主要)、果糖、半乳糖等
部位：
肝脏、肌肉组织等细胞的胞浆中
返回
第3页/共25页
（1）葡萄糖磷酸化生成 6-磷酸葡萄糖
CH2OH
H H
OH
OH H
HO
OH
H
OH
葡萄糖 (glucose)
ADP
CH2OPO3H2
ATP Mg2+
H H
OH
OH H
葡萄糖激酶 HO
OH
H
OH
6-磷酸葡萄糖
(glucose-6-phosphate)
尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)
(uridine diposphate glucose)
UTP+1-磷酸葡萄糖
UDPG+ PPi
第6页/共25页
（4）UDPG中的葡萄糖连接到糖原引物上
CH2OH
CH2OH
CH2OH
H H
OH
HO
OH
H
H
P P 尿尿苷苷 HO
H OH
OH H
H
H
OH
O
O H
H OR
H
OH
12~18G
糖原合酶
分枝酶
糖原引物
糖原第8页合/共成25页的限速酶
糖原合成图:
葡萄糖
ATP ADP
1-磷酸葡萄糖
6-磷酸葡萄糖
焦磷酸化酶
UTP
PPi
UDPG
糖原合酶
糖原引物
➢ 消耗能量
➢ 需要引物
UDP
➢ 非还原端
直链糖原(含α—1，4糖苷键)
➢糖基供体：
分支酶
糖原(含α—1,4和α—1,6糖苷键) 第9页/共25页

（4）细胞间的信息传递
（5）特殊生理功能的物质 （6）保护与润滑：蛋白聚糖（粘膜与分泌物）
9.1 多糖和低聚糖的酶促降解
• 糖类中多糖和低聚糖，由于分子大，不能透
过细胞膜，所以在被生物体利用乏前必须水 解成单糖，其水解均依靠酶的催化
淀粉的酶促水解
纤维素的酶促水解
9.1.1 淀粉的酶促水解
• α-淀粉酶：水解淀粉分子内部任意部位的α1,4糖苷键（内切酶）
经过一轮循环，乙酰CoA的2个碳原子被氧化成CO2；在循 环中有1次底物水平磷酸化，可生成1分子ATP；更为重要的是 有 4 次 脱 氢 反 应 ， 氢 的 接 受 体 分 别 为 NAD+ 或 FAD ， 生 成 3 分 子
乙醛 乳酸
乙醇
糖酵解产能效率
步骤
能量产物
葡萄糖→ G-6-P
-ATP
F-6-P → F-1,6-2P
-ATP
1,3-二磷酸甘油酸 → 3-磷酸甘油酸 +2 ATP
PEP → 烯醇式丙酮酸
+2 ATP
合计
ATP
ATP数 -1 -1 +2 +2
+2（葡糖糖） +3（糖原、淀粉）
葡萄糖酵解产能196kJ/mol，糖原、淀粉酵解产能183kJ/mol， 1molATP捕获。
从葡萄糖或糖原开始至生成丙酮酸, 分别包括10或 11步连续的酶促步骤
己糖磷酸酯的生成
丙糖磷酸的生成 4个阶段 丙酮酸和ATP的生成
丙酮酸继续氧化
（1）己糖磷酸酯的生成
从葡萄糖开始经过三步--消耗2个ATP，有2个不可逆反应
ATP ADP
葡萄糖 激酶
ATP ADP
果糖磷 酸激酶

OH
CH2OH
P OCH2
OH + ATP
Phosphofructokinase
O
CH2OHP
OH + ADP
OH
F-1,6-2P
2. 磷酸丙糖的生成。（F-1,6-2P →G-3-P）
P OCH2 O
CH2OHP
OH
Aldolase
OH
CH2O P C=O
CH2OH
+
CHO CHOH CH2O P
核酮糖
核酮糖
核酮糖
木酮糖
C2
核糖
木酮糖
C3 P
C3
C7 P
C4 P
C2
C3 P
木酮糖 C3 P
核糖
木酮糖
C6 P
C6 P
C6 P
C6 P
C6 P
6 6-磷酸-葡萄糖
6 H+ + 6 NADPH
氧
6 6-磷酸葡萄糖酸-δ-内酯
6 6-磷酸葡萄糖酸
6 HO2
化 阶 段
6 H+ + 6 NADPH 6
5-磷酸-核酮糖
(A)UDPG焦
磷酸化酶
PPi
n(A)UDPG
(A)UDPG转糖苷酶 引物(G)m m≥2
n(A)UDP
Q酶
（α-1,4-G）n+m
（α-1,6）
（三）糖原的合成
（四）糖原的异生作用
H2O
Pi
G-6-P
G
H2O FDP
Pi F-6-P
PEP
ADP
ATP
丙酮酸羧化酶
OAA
Pyr
ADP + Pi ATP CO2 丙酮酸羧化支路

（三）经三羧酸循环彻底氧化分解：
三羧酸循环（柠檬酸循环或Krebs循环）是指在线 粒体中，乙酰CoA首先与草酰乙酸缩合生成柠檬酸 ，然后经过一系列的代谢反应，乙酰基被氧化分解 ，而草酰乙酸再生的循环反应过程。三羧酸循环是 德国科学家Krebs于1937年提出的，于1953年获诺 贝尔奖。该循环在生物体中普遍存在，不仅是糖分 解代谢的主要途径，也是脂肪、蛋白质分解代谢的 主要途径，具有重要的生理意义。
该酶活性中心对ATP的Km低，别构中 心对ATP的Km高。因此低浓度时ATP与 活性中心结合发生酶促反应，而高浓度 时ATP可以与别构中心结合，从而抑制 酶活。
（2）受到柠檬酸、脂肪酸别构抑制
这两种物质合成的原料间接来自糖酵解。
（3）果糖－2，6－二磷酸对EMP的调节
当血液中糖水平降低时，激活胰高血糖素释放于血液中 ，启动cAMP级联系统使PFK2/FBPase2多肽上特定的一个 Ser残基磷酸化、PFK2抑制，使F-2,6-BP水平降低，从而 降低EMP水平。反之，当葡萄糖水平高时，蛋白磷酸酶水 解PFK2/FBPase2上磷酸导致F-2,6-BP升高，提高糖酵解的 速率。
此阶段在细胞胞液(cytoplasm)中进行 ，一分子葡萄糖(glucose)分解后净生 成2分子丙酮酸(pyruvate)，2分子ATP ，和2分子（NADH +H+）。
两分子（NADH +H+）在有氧条件下可进
入线粒体(mitochondrion)产能，共可得 到2×2或者2×3分子ATP。故第一阶段可 净生成6或8分子ATP。
淀粉磷酸解
(2)糖原
动物淀粉，主要储存在肝脏和骨骼肌中。
(3)纤维素
(4)果胶物质
双糖降解