华南理工大学生物化学课件 第10章 糖类代谢_图文.ppt

饮食中的葡萄糖、氨基酸等营 养物质对糖原合成与分解也有 调节作用。如高葡萄糖饮食可 促进糖原合成，而氨基酸可通 过生糖作用转化为葡萄糖，进 而参与糖原的合成与分解。
05
糖异生作用
糖异生的概念及意义
概念
糖异生是指生物体将非糖物质转 变成葡萄糖或糖原的过程。
意义
糖异生作用对于维持血糖水平恒 定、补充肝糖原和肌糖原以及为 组织提供能量等方面具有重要意 义。
糖酵解途径
糖酵解的定义和过程
糖酵解是指葡萄糖在无氧条件下分解为乳酸或乙醇的过程，包括 一系列酶促反应。
糖酵解的生理意义
糖酵解是生物体在缺氧或剧烈运动时快速获取能量的重要途径。
糖酵解的关键酶和调控
糖酵解过程中涉及多个关键酶，如己糖激酶、磷酸果糖激酶等，它 们的活性受到多种因素的调控，如激素、代谢产物等。
三羧酸循环
01
三羧酸循环的定义和过程
三羧酸循环是指乙酰辅酶A在细胞内经过一系列氧化脱羧反应生成二氧
化碳和水的过程，同时产生ATP。
02
三羧酸循环的生理意义
三羧酸循环是生物体有氧氧化获取能量的主要途径，也是糖、脂肪和蛋
白质三大营养物质代谢的枢纽。
03
三羧酸循环的关键酶和调控
三羧酸循环中涉及多个关键酶，如柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶等，它
的调节。
糖原合成步骤
在糖原合酶的催化下，UDPG的 葡萄糖基转移到糖原引物的非还 原性末端，形成α-1,4-糖苷键。
糖原的分解过程
糖原分解的生理意义
01
糖原分解主要在饥饿、运动等情况下进行，为机体提供能量。
糖原分解酶
02
糖原磷酸化酶是糖原分解过程中的关键酶，其活性同样受共价
修饰和变构的调节。

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。

糖原是动物体能量的主要来源，葡萄糖在血液 中的含量较高时，就结合成糖原储存于肝脏中， 当血液中含糖量降低时，就分解为葡萄糖而供给 机体能量。 糖原是无色粉末，溶于水呈乳色，遇碘显棕至 紫色。
糖原 是动物体内葡萄糖的储存形式
纤维素 作为植物的骨架
β-1,4-糖苷键
纤维素
植物细胞壁含有高百分比的结构同多糖纤维素， 纤维素大约占生物圈中的有机物质的50％以上。 不象贮存多糖那样位于细胞内，纤维素和其它结 构多糖是由细胞内合成然后分泌出来的细胞外分 子。
脱支酶 磷酸化酶 G—1—P
（三）糖原的降解
糖原降解主要有糖原磷酸化酶和糖原脱支酶催
化进行。
糖原 +Pi
糖原 + G-1-P
（ n残基）
（n-1残基）
磷酸葡萄糖变位酶
肝脏
G+Pi
（葡萄糖-6磷酸酶）
G-1-P
G-6-P
肌肉 进入糖酵解
糖原磷酸化酶：从非还原端催化1-4糖苷键 的磷酸解。
例 肝糖元的分解
α葡萄糖1，4糖苷键
+ 7H3PO4
α葡萄糖1，6糖苷键
糖原核心
磷酸化酶(别构酶)
ATP抑制-AMP激活
7 G-1-P +
糖原核心
1 G-1-P
转移酶 糖原核心
去分枝酶 + H3PO4
糖原核心
G-1-P
磷酸化酶+ H3PO4
去单糖降解
二、双糖的水解
（一）蔗糖的水解
1.转化酶 蔗糖 + H2O
转化酶
限速酶 /率低 3、受激素或代谢物的调节 4、常是在整条途径中催化初始反应的酶 5、活性的改变可影响整个反应体系的速度和方向

• 三羧酸循环是糖、脂肪、氨基酸代谢枢 纽。过程中形成的中间产物，又是物质 合成的起点
丙酮酸氧化脱羧
• 基本反应： • 糖酵解生成的丙酮酸可穿过线粒体膜进
入线粒体内室。在丙酮酸脱氢酶系的催 化下，生成乙酰辅酶A。
丙酮酸脱氢酶系
CO
2
丙酮酸 脱羧酶
TPP
硫辛酸
二氢硫辛酸 脱氢酶
FAD
乙酰硫辛酸
二氢硫辛酸
个葡萄糖分子，以（14）糖苷键聚合 而成。呈螺旋结构，遇碘显紫蓝色。 • 支链淀粉中除了（14）糖苷键构成糖 链以外，在支点处存在（16）糖苷键 ，分子量较高。遇碘显紫红色。
(2).纤维素
• 由葡萄糖以（14）糖苷键连接而成 的 直链，不溶于水。
(3).几丁质（壳多糖）
• N-乙酰-D-葡萄糖胺，以（14）糖苷键 缩合而成的线性均一多糖。
四、三羧酸循环（TCA） 五、磷酸戊糖途径（PPP/HMP）
六、其它糖进入单糖分解的途径
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
有色体 白色体 液体 晶体
一、葡萄糖的主要分解代谢途径
H2C-COOH
H2C-COOH HO-C-COOH
H2C-COOH
HC-COOH C-COOH
H2C-COOH
HC-COOH C-COOH
H2C-COOH
HO-C-COOH H C-COOH H2C-COOH
HO-C-COOH H C-COOH H2C-COOH
CO -COOH CH -COOH CH2-COOH

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

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

6-磷酸果糖激酶-1
特点：不可逆反应。需ATP提供磷酸基和能量 磷酸果糖激酶-1 是糖酵解最重要的限速酶之一
(4) 1，6-二磷酸果糖裂解成2个磷酸丙糖
(5) 3-磷酸甘油醛氧化为1，3-二磷酸酸甘 油酸
3-磷酸甘油醛脱氢酶催化，该途径唯一的氧 化步骤
(6)1，3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸
5-磷酸核酮糖
NADP+
NADPH + H+ +CO2
2. 5-磷酸核酮糖的基团转移反应过程：
在此阶段，经由5-磷酸核酮糖的异构可生成 5-磷酸核糖 5-磷酸核酮糖经一系列基团转移及差向异构 反应生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖。 基团转移阶段的所有反应均为可逆反应。
5-磷酸核酮糖(C5) ×3
三羧酸循环的特点
②循环反应在线粒体(mitochondrion)中进行，是 单向反应体系，为不可逆反应。 ③三羧酸循环中有两次脱羧反应，生成两分子CO2; 有四次脱氢反应，生成三分子NADH和一分子FADH2。 有一次底物水平磷酸化，生成一分子GTP。
⑤三羧酸循环是机体主要的产能方式，每完成一次 循环，氧化分解掉一分子乙酰基，可生成10分子 ATP。
糖代谢
Metabolism of Carbohydrates
第一节 概 述
Section 1 Introduction
生物化学
➢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及其衍生物。如葡 萄糖、蔗糖、淀粉、糖原、糖复合物等。
食物中的糖主要是淀粉，经消化为葡萄 糖吸收入血后进行代谢，故糖代谢主要指葡 萄糖代谢。
5.红细胞中的糖酵解存在2，3-二磷酸甘
油酸支路

还原末端 非还原末端 α-1，4糖苷键 α-1，6糖苷键
磷酸化酶
磷酸化酶
转移酶
脱支酶
蔗糖 乳糖
蔗糖酶
葡萄糖 + 果糖
乳糖酶
葡萄糖 + 半乳糖
纤维素 ：人体缺乏纤维素酶
二、糖的分解代谢
（一）糖酵解途径(glycolysis)
（Embden Meyerhof Parnas EMP）
• 概念：无氧，葡萄糖（糖原）→乳酸 (lactate)
6.糖酵解的生理意义
1.从单细胞生物到高等动植物都存在糖酵 解。
2.释放能量，使机体在缺氧情况下仍能进 行生命活动。
3.酵解过程的中间产物可为机体提供碳骨 架。
7.无氧发酵 （Fermentation)
⑴乙醇发酵
COOH
CO2 NADH+H+ NAD+
C O丙酮酸脱羧酶 HC O乙醇脱氢酶 CH2OH 乙醇
CH3 + TPP
CH3
CH3
⑵乳பைடு நூலகம்发酵
COOH NADH+H+ NAD+ COOH
CO
CHOH
CH3
CH3
（二）糖的有氧分解
• 概念：有氧，葡萄糖（糖原） → CO2 + H2O + ATP
• 反应部位：细胞液、线粒体 cytoplasm mitochondria
有氧氧化的概况
有氧氧化的反应过程
• 反应部位：细胞液(cytoplasm)
①
②
• 过程：葡萄糖→二磷酸果糖→磷酸丙糖×2
乳酸×2
2H×2
③
④ 丙酮酸×2
糖酵解过程的4个阶段

（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

主要內容
➢ 糖類的中間代謝 ➢ 三羧酸迴圈 ➢ 磷酸己糖旁路 ➢ 糖醛酸途徑 ➢ 乙醛酸迴圈 ➢ 糖異生作用
一、糖類的中間代謝
➢ 糖酵解，也稱為EmbDen-Meyerhof-Path途徑，是將葡萄 糖轉變成酮酸並同時生成ATP的一系列反應，是一切有機 體中都存在的葡萄糖降解途徑。
➢ 糖原酵解和澱粉發酵的化學過程如下圖。
Mg2+ 葡糖酸内
H C OH
酯水化酶
CH2O P
6-磷酸葡糖酸
NADP+
6-磷酸葡糖
酸脱氢酶
CHO
H C OH
H C OH
CH2O P
②
赤藓糖-4-P
转酮糖酶
TPP+
Mg2+
CH2OH CO
CO HO C H
H C OH H C OH H C OH
CH2O P
景天庚酮糖-7-P
CH2OH CO
HO C H H C OH
H C OH
抗坏血酸
HOOC
NADP+
L-古洛酸
NADPH+H+
H2COH H C OH
HO C H
ATP ADP
➢ 膳食纖維的作用
1.可有效提高腸的運動速度，使不能吸收的分解產物、 代謝毒物和大量微生物能較快地排出體外；
2.能擦落腸道表層衰老、中毒細胞和組織，促進胃腸 道機能，提高免疫力，增強對礦物質等人體營養素的吸收；
3.可吸附食物及腸道組織中的膽固醇隨糞便排出體外， 起到間接降低血中膽固醇含量，阻止動脈粥樣硬化等保健 作用。
➢ -澱粉酶 又稱-1,4-葡聚糖水解酶，是一種內澱粉酶； ➢ -澱粉酶 又稱-1,4-葡聚糖基—麥芽糖基水解酶，為一種