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1、7 糖的分解代謝,“燃料”物質(zhì)共同的代謝過程,第階段，有機(jī)物酶解為組成物質(zhì)單體。 第階段，小的燃料分子分解為幾種常見的中間物，主要是丙酮酸和乙酰-CoA，可放出少量能量。 第階段，一條共同代謝途徑，即Krebs循環(huán)。中間物被完全氧化成CO2，生成的電子傳遞給NAD+等電子載體，釋放少量能量，生成的中間物可用作生物合成的前體。 第階段，電子傳遞和氧化磷酸化，電子傳遞給O2，生成H2O，釋放的能量用于ATP生成。,糖的消化吸收,淀粉(starch)等 口腔，-amylase，局部降解 胃，非酶促水解 小腸，胰-amylase，主要的消化場(chǎng)所 麥芽糖、糊精食物中的蔗糖、乳糖等 麥芽糖酶，糊精
2、酶，蔗糖酶，乳糖酶等 葡萄糖、半乳糖、果糖等 腸黏膜細(xì)胞腸壁毛細(xì)血管門靜脈血液 組織、細(xì)胞（代謝）,呼吸作用,光合作用,7.1 糖酵解 7.2 磷酸戊糖途徑 7.3 檸檬酸循環(huán)（三羧酸循環(huán)）,Major pathways of glucose utilization.,糖原、淀粉、蔗糖,5-磷酸核糖,丙酮酸,糖酵解,磷酸戊糖途徑,葡萄糖,7.1 糖酵 解 （EMP途徑）,1935年闡明了糖酵解過程,糖酵解是在無氧條件下，葡萄糖進(jìn)行分解，形成2分子丙酮酸并伴隨著ATP生成的一系列反應(yīng)。,糖酵解在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行，分為兩個(gè)階段共10個(gè)反應(yīng),葡萄糖(6C) 磷酸丙糖(3C) 甘油醛-3-磷酸 丙
3、酮酸,,一、糖酵解的反應(yīng)順序,（一）葡萄糖(6C) 2磷酸丙糖(3C),己糖激酶 Mg2,1、 葡萄糖的磷酸化,激酶(kinase)：能夠催化磷酸基從ATP轉(zhuǎn)移到某受體分子的酶。,本反應(yīng)生理?xiàng)l件下不可逆,磷酸酯帶電荷且是疏水性的，不能通過細(xì)胞膜,葡(萄)糖胺-6-磷酸,葡糖醛酸,糖原,磷酸戊糖途徑,碳水化合物的合成,6-磷酸葡萄糖是多個(gè)代謝途徑的分支點(diǎn) Glucose-6-phosphate is the branch point for several metabolic pathways,葡萄糖,6-磷酸果糖,6-磷酸葡萄糖,糖酵解,1-磷酸葡萄糖,肝臟和肌肉中能量貯存,己糖激酶,Inac
4、tive conformation,Active conformation,,Just as a water pump must be “primed” with water to get more water out, the glycolytic pathway is primed with ATP in steps 1 and 3 in order to achieve net production of ATP in the second phase of the pathway.,2、 6-磷酸果糖的生成（可逆反應(yīng)）,磷酸葡萄糖異構(gòu)酶,為第二次磷酸化作好準(zhǔn)備:G-6-P中的C-1位的
5、羰基或 半縮醛羥基不像F-6-P中的醇羥基易于磷酸化,磷酸葡萄糖異構(gòu)酶的作用機(jī)制,3、 果糖-1,6-二磷酸的生成（不可逆）,磷酸果糖激酶,(PFK),磷酸果糖激酶（變構(gòu)酶）是限速酶， 是糖酵解途徑的主要調(diào)節(jié)酶 四個(gè)亞基組成的四聚體； AMP是激活劑，ATP和檸檬酸是抑制劑,4、 甘油醛-3-磷酸和磷酸二羥丙酮的生成 p293,磷酸二羥丙酮,甘油醛-3-磷酸 （G-3-P）,果糖-1,6-二磷酸 （FBP）,醛縮酶,在一個(gè)連續(xù)的反應(yīng)順序中，熱力學(xué)上不利 的反應(yīng)可被熱力學(xué)上有利的反應(yīng)所推動(dòng),,裂解,6,1,2,3,4,5,6,1,2,3,5,4,醛縮酶的作用機(jī)制,磷酸二羥丙酮,3-磷酸甘油醛,磷
6、酸丙糖異構(gòu)酶,5、 磷酸丙糖的同分異構(gòu)化（可逆）,磷酸丙糖異構(gòu)酶的活性部位是以Glu殘基的游離羧基與底物相結(jié)合,（二）甘油醛-3-磷酸 丙酮酸,6、 3-磷酸甘油醛氧化為1,3二磷酸甘油酸（可逆）,3-磷酸甘油醛脫氫酶,3-磷酸甘油醛,1,3二磷酸甘油酸,,高能鍵,1,3二磷酸甘油酸含高能磷酸酯鍵,脫氫（非常有利的放能反應(yīng)） 磷酸化（不利的吸能反應(yīng)）,,,3-磷酸甘油醛脫氫酶,3-磷酸甘油醛脫氫酶活性部位含有一個(gè)帶游離巰基的Cys,催化機(jī)制涉及3-磷酸甘油醛和半胱氨酸殘基的巰基反應(yīng)生成巰基半縮醛。,-SH攻擊底物的醛分子中帶正電性的羰基碳原子, 一個(gè)氫負(fù)離子從氧化的醛基轉(zhuǎn)移到NAD+，形成NA
7、DH和酰基硫酯中間物。,另一分子的NAD+取代NADH；無機(jī)磷攻擊硫酯中間物形成超高能量的?；姿帷?產(chǎn)物釋放,7、 3磷酸甘油酸和ATP的生成,磷酸甘油酸激酶(PGK),1,3二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,底物水平磷酸化：在底物氧化的基礎(chǔ)上釋放出的能量推動(dòng)ADP磷酸化合成ATP的反應(yīng)。,砷酸鹽（ ）破壞1,3-二磷酸甘油的形成，1-砷酸-3-磷酸甘油醛起解偶聯(lián)的作用，即解除了氧化和磷酸化的偶聯(lián)作用。,砷酸鹽,,砷酸阻斷ATP的凈生成但并不抑制糖酵解,砷中毒,砷中毒，常稱砒霜（三氧化二砷）中毒，多因誤服或藥用過量中毒。一般由于應(yīng)用含砷藥物劑量過大所致，也可由于誤食含砷的毒鼠、滅螺、殺蟲藥，以及
8、被此類殺蟲藥剛噴灑過的瓜果和蔬菜，毒死的禽、畜肉類等。 中毒機(jī)制 1、砷酸替代磷酸，ATP生成減少。 2、砷酸競(jìng)爭(zhēng)酶上的磷酸結(jié)合位點(diǎn)，形成不穩(wěn)定的砷酸酯。亞砷酸鹽與結(jié)合硫辛酸的酶形成穩(wěn)定復(fù)合物，抑制酶活性，這些酶包括丙酮酸脫氫酶，-酮戊二酸脫氫酶等。 診斷慢性砷中毒：檢測(cè)受害者頭發(fā)或指甲中的砷含量。 正常人頭發(fā)中的砷含量約為0.5mg/kg 慢性砷中毒者頭發(fā)中砷含量是正常水平的100倍,8、 3-磷酸甘油酸異構(gòu)為2-磷酸甘油酸,磷酸甘油酸變位酶,3-磷酸甘油酸,2磷酸甘油酸,3,1,2,3,1,2,作用機(jī)制p296,變位酶：催化分子內(nèi)化學(xué)基團(tuán)移位的酶。,麥芽,9、 磷酸烯醇式丙酮酸的生成,
9、烯醇化酶,2-磷酸甘油酸,磷酸烯醇式丙酮酸(PEP),超高能量的磷酸基,10、 丙酮酸和ATP的生成(第二次底物水平磷酸化),丙酮酸激酶(PK),磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,烯醇式丙酮酸,A mechanism for the pyruvate kinase reaction,a water on the Mg2+ ion coordinated to ADP is replaced by the phosphoryl group of PEP; (b) Mg2+ dissociates from the a-P of ADP; (c) the phosphoryl group is trans
10、ferred; (d) the enolate of pyruvate is protonated.,二、糖酵解的化學(xué)計(jì)量,C6H12O6+2ADP+2Pi+2NAD+ 2CH3COCOOH+2ATP+2NADH+2H++2H2O,第一階段：需能 （消耗2ATP） 第二階段：產(chǎn)能（產(chǎn)生4ATP和2NADH）,,,三、丙酮酸的去路,乳酸,乙酰CoA,乙醛,乙醇,丙酮酸,乳酸脫氫酶,丙酮酸脫羧酶 TPP,乙醇脫氫酶 （肝細(xì)胞）,無氧,有氧,無氧,,乳酸脫氫酶,丙酮酸,乳酸,,丙酮酸脫羧酶 TPP,醇脫氫酶,丙酮酸,乙醛,乙醇,,己糖激酶,磷酸果糖激酶（PFK-1）,丙酮酸激酶,磷酸烯醇式丙酮酸,6
11、磷酸葡萄糖,1,6二磷酸果糖,6磷酸果糖,2,6二磷酸果糖,檸檬酸,丙酮酸,葡萄糖,四、糖酵解的調(diào)控,,丙氨酸,乙酰CoA 脂肪酸,ADP、,肝臟中，共價(jià)修飾,調(diào)控決定于： 1、細(xì)胞中的能量狀態(tài)（ATP和AMP） 2、其他可利用的能源，如脂肪酸、酮體（檸檬酸） 3、血液中胰島素/胰高血糖素的比例,磷酸果糖激酶/6-磷酸果糖-1-激酶(PFK-1),AMP、ADP別構(gòu)激活劑 ATP別構(gòu)抑制劑 受檸檬酸、脂肪酸別構(gòu)抑制 受果糖-2,6-二磷酸調(diào)節(jié) ,,R (有活性構(gòu)象),T (無活性構(gòu)象),,許多組織優(yōu)先利用脂肪酸和酮體替代葡萄糖氧化供能。這有利于節(jié)省葡萄糖供腦組織等完全依賴于葡萄糖的組織利用。脂
12、肪酸和酮體氧化都能使細(xì)胞溶膠中檸檬酸水平升高，而檸檬酸可抑制酶，減少對(duì)葡萄糖的利用。,檸檬酸對(duì)磷酸果糖激酶的調(diào)控,,變構(gòu)調(diào)節(jié)物,兩個(gè)ATP結(jié)合部位：底物部位和別構(gòu)部位,F-2,6-BP激活磷酸果糖激酶, 增加酶對(duì)F6P的親和力，恢復(fù)酶活性對(duì)底物的雙曲線。,,F-2,6-BP 減少ATP對(duì)磷酸果糖激酶造成的抑制,,丙酮酸激酶,,果糖,甘露糖,半乳糖,D-甘油醛,醛縮酶,五、糖酵解的其他底物p302,半乳糖,,乳糖,甘露糖,海藻糖,半乳糖,半乳糖進(jìn)入糖酵解的途徑 p303,Lactose intolerance乳糖不耐癥,乳糖不耐癥，又稱乳糖消化不良或乳糖吸收不良 (一種隱性的遺傳缺陷，基因位在人類第二對(duì)染色體上）,是指人體內(nèi)不產(chǎn)生分解乳糖的乳糖酶的狀態(tài)。 主要癥狀為攝入大量乳糖后產(chǎn)生腹瀉、腹脹癥狀。 牛奶含有豐富的乳糖，一般在4.5-5.2%之間，因地區(qū)不同、飼料不同、品種不同而異。人們食用牛奶后，乳糖需在人體內(nèi)經(jīng)乳糖酶分解成葡萄糖和半乳糖，才能被吸收，有的人體內(nèi)乳糖酶少，因此，對(duì)乳糖就不能分解吸收，結(jié)果乳糖進(jìn)入腸道后端，被腸道的細(xì)菌發(fā)酵而產(chǎn)酸、產(chǎn)氣，這就是乳糖不耐癥。,
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