糖代謝2糖的分解代謝.ppt

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主講教師： 季祥 郵箱：jixiang@,第七章 糖代謝,,,糖分解代謝主要途徑,糖的無氧分解 糖的有氧氧化 乙醛酸循環(huán) 磷酸戊糖途徑 其它已糖的代謝,7.3 糖的分解代謝,7.3 糖的分解代謝,,,一、糖的無氧分解,,Derived from the Greek words： glycos- lysis-,Glycolysis,(一)概念：糖的無氧分解是指：,體內(nèi)組織在無氧或缺氧情況下，葡萄糖或糖原在胞漿中分解產(chǎn)生乳酸和少量ATP的過程，也稱糖酵解途徑。,sugar(sweet),返回,dissolution,7.3 糖的分解代謝,,,乳酸與 ATP 的結(jié)構(gòu):,乳 酸 （lactate）,A T P (三磷酸腺苷),返回,～,～,7.3 糖的分解代謝,,,糖的無氧分解途徑，亦稱為EMP途徑:,E： Embden；M: Meyerhof；P:Parnas,糖的無氧氧化的過程及產(chǎn)物:,丙酮酸,葡萄糖,乙醇：酵母菌、 植物,,返回,EMP途徑,,乳酸：動物肌肉、 乳酸菌,,,無氧,有氧,CO2+H2O,7.3 糖的分解代謝,,,（二）糖酵解過程,11個酶催化的12步反應(yīng),第一階段： 磷酸已糖的生成(活化),四個階段,第二階段： 磷酸丙糖的生成(裂解),第三階段： 3-磷酸甘油醛轉(zhuǎn)變?yōu)楸岵?釋放能量(氧化、轉(zhuǎn)能),第四階段： 丙酮酸還原為乳酸(還原),,返回,,,糖 酵 解 過 程 :,（1）葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖,ATP,glucose(G),已糖激酶,Mg2+,,,返回,這是酵解過程中的第一個調(diào)節(jié)酶,,,ADP,,,已糖激酶 (hexokinase) ：,已糖激酶有4種同功酶，即Ⅰ～Ⅳ型,,已糖激酶的分型 Ⅰ～Ⅲ型 Ⅳ型,中文名稱 已糖激酶(HK) 葡萄糖激酶(GK) 英 文 hexokinase glucokinase,存在范圍 在組織細(xì)胞中 僅在肝臟和胰腺 廣泛存在 β細(xì)胞存在,與葡萄糖親和力 高 低 Km: 0.01mmol/L Km: 10～100mmol/L,產(chǎn)物反饋抑制 有 無,激素調(diào)控 受激素調(diào)控,,,,,,ATP與Mg2+的相互作用：,A T P (三磷酸腺苷),Mg2+,Mg2+,7.3 糖分解代謝之糖酵解途徑,,,HK與G結(jié)合的 誘導(dǎo)契合作用：,The conformation of hexokinase changes markedly on binding glucose (shown in red). The two lobes of the enzyme come together and surround the substrate.,,,葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖的意義：,1.葡萄糖磷酸化后容易參與反應(yīng),2.磷酸化后的葡萄糖帶負(fù)電荷，不能透過 細(xì)胞質(zhì)膜，因此是細(xì)胞的一種保糖機(jī)制,返回,7.3 糖分解代謝之糖酵解途徑,,,糖 酵 解 過 程 :,（2）6-磷酸葡萄糖異構(gòu)化轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸果糖,fructose-6-phosphate (F-6-P）,glucose-6phosphate (G-6-P）,返回,,,（3） 6-磷酸果糖再磷酸化生成1,6-二磷酸果糖,1,6-二磷酸果糖 (fructose-1,6-diphosphate),ATP,磷酸果糖激酶-1 （PK- 1 ）,Mg2+,(F-6-P）,糖酵解過程的第二個調(diào)節(jié)酶也是酵解中的限速酶,,糖 酵 解 過 程 :,,返回,,,ADP,,,限速酶 / 關(guān)鍵酶 (rate-limiting enzyme / key enzyme),1.催化非可逆反應(yīng),特點,2.催化效率低,3.受激素或代謝物的調(diào)節(jié),4.常是在整條途徑中催化初始反應(yīng)的酶,5.活性的改變可影響整個反應(yīng)體系的速度和方向,,7.3 糖分解代謝之糖酵解途徑,EMP途徑的限速酶：磷酸果糖激酶,,,磷酸果糖激酶-1 (phosphofructokinase-1),7.3 糖分解代謝之糖酵解途徑,AMP、ADP,,,糖 酵 解 過 程 :,（4）磷酸丙糖的生成,fructose-1,6-diphosphate (F-1,6-2P）,醛縮酶,返回,,,,,,醛縮酶的作用機(jī)理,,,糖 酵 解 過 程 :,（5）磷酸丙糖的互換,磷酸二羥丙酮 (dihydroxyacetone phosphate),3-磷酸甘油醛 (glyceraldehyde 3-phosphate),返回,,,糖 酵 解 過 程 :,（6）3-磷酸甘油醛氧化為1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油醛脫氫酶,3-磷酸甘油醛 (glyceraldehyde 3-phosphate),糖酵解 中唯一的 脫氫反應(yīng),1,3-二磷酸甘油酸 1,3-diphospho- -glycerae (1,3-DPG),～,,P,返回,,NAD＋＋H3PO4,NADH+H+,,,,3-磷酸甘油醛脫氫酶作用機(jī)理：,,此酶含巰基，碘乙酸可強(qiáng)烈抑制其活性,NAD+,,,糖 酵 解 過 程 :,（7）1,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸激酶,,這是糖酵解 中第一次 底物水平 磷酸化反應(yīng),,ADP,ATP,1,3-二磷酸甘油酸 (1,3-diphosphoglycerate) (1,3-DPG),～,,P,返回,,,糖 酵 解 過 程 :,（8）3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸,3-磷酸甘油 (3-phosphoglycerate),磷酸甘油酸變位酶,返回,,,糖 酵 解 過 程 :,（9） 2-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖?2-磷酸甘油酸 (2-phosphoglycerate),氟化物能與Mg2+絡(luò) 合而抑制此酶活性,,,～,,P,返回,H2O,,,,糖 酵 解 過 程 :,丙酮酸激酶 PK,糖酵解過程的第三個調(diào)節(jié)酶， 也是第二次底物水平磷酸化反應(yīng),Mg2+或Mn2+,,,,,,～,,P,（10）磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)橄┐际奖?返回,,,糖 酵 解 過 程 :,（11）烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)楸?烯醇式丙酮酸 (enolpyruvate),返回,,,糖 酵 解 過 程 :,（12） 丙酮酸還原為乳酸,返回,,,糖酵解小結(jié)：,1、糖酵解過程的11個酶,注: 磷酸化酶、磷酸葡萄糖變位酶在糖原分解中存在。,返回,7.3 糖分解代謝之糖酵解途徑,,,2、糖酵解過程的12步反應(yīng)：,7.3 糖分解代謝之糖酵解途徑,,,2、糖酵解過程的12步反應(yīng)：,7.3 糖分解代謝之糖酵解途徑,,,3、糖酵解過程的反應(yīng)類型:,1.磷酸基轉(zhuǎn)移反應(yīng),2.磷酸基移位,3.異構(gòu)化作用,4.脫水或脫氫反應(yīng),5.縮合反應(yīng),返回,,,葡萄糖,,葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗?7.3 糖分解代謝之糖酵解途徑,,,,,葡萄糖,葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)橐掖?7.3 糖分解代謝之糖酵解途徑,,2乙醛,丙酮酸脫羧酶,,2乙醇,,,,2CO2,2 2-磷酸甘油酸,,,,糖酵解過程小結(jié)：,葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗幔?反應(yīng)的條件：,無氧或缺氧,反應(yīng)的部位：,細(xì)胞的胞漿,反應(yīng)的底物：,葡萄糖/糖原,反應(yīng)的產(chǎn)物：,反應(yīng)的特點：,乳酸、ATP,一次脫氫、二次底物磷酸化,反應(yīng)中間物：,在葡萄糖與丙酮酸之間均為磷 酸化合物,,返回,,,,糖 原 轉(zhuǎn) 變 為 乳 酸,糖原(Gn),,,糖原分解生成6-磷酸葡萄糖,7.3 糖分解代謝之糖酵解途徑,,,糖酵解過程中ATP的生成：,2,葡萄糖 → 6-磷酸葡萄糖,6 - 磷酸果糖 → 1,6-二磷酸果糖,1,3-二磷酸甘油酸 → 3-磷酸甘油酸,磷酸烯醇式丙酮酸 → 丙 酮 酸,-1,1,-1,2,1,1 mol 葡萄糖→ 2 mol 乳酸 + ？mol ATP,糖原中的1mol葡萄糖→2mol 乳酸 +？mol ATP,2 mol ATP,3 mol ATP,返回,7.3 糖分解代謝之糖酵解途徑,,,糖酵解中能量利用的效率：,從葡萄糖開始：2 30.5 / 196 = 61/196 = 31(%) 從糖原開始：2 51.6 / 196 = 103.2/196 = 52.6(%),△G0’= -196kJ,ATP儲存能量: △G0’= -30.5 kJ/mol(體外標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下) △G0’= -51.6 kJ/mol(體內(nèi)生理狀態(tài)下 ),糖酵解中能量的利用率：,返回,7.3 糖分解代謝之糖酵解途徑,乙醇發(fā)酵中能量利用的效率：,2 30.5 / 217.6 = 28(%),△G0’= -217.6 kJ,ATP儲存能量: △G0’= -30.5 kJ/mol,乙醇發(fā)酵中能量的利用率：,7.3 糖分解代謝之糖酵解途徑,,,,,糖酵解過程的限速/調(diào)節(jié)酶：,酶 的 名 稱 已糖激酶 葡萄糖激酶(肝) *磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶,,,變構(gòu)激活劑 Mg2+, Mn2+ Mg2+, Mn2+ Mg2+, AMP, ADP, F-1,6-2P, F-2,6-2P Mg2+, K+, F-1,6-2P,,,變構(gòu)抑制劑 G-6-P - ATP，檸檬酸， 長鏈脂肪酸 ATP,,,,,,,返回,7.3 糖分解代謝之糖酵解途徑,,,,,糖酵解與發(fā)酵的比較,返回,7.3 糖分解代謝之糖酵解途徑,,,糖酵解意義：,1.在無氧條件下迅速提供能量,供機(jī)體需要。,如:劇烈運動、人到高原,2.是某些細(xì)胞在不缺氧條件下的能量來源。,3.是某些病理情況下機(jī)體獲得能量的方式。,4.是糖的有氧氧化的前過程，亦是糖異生作用 大部分逆過程。,6.若糖酵解過度，可因乳酸生成過多而導(dǎo)致乳酸 酸中毒。,5.糖酵解也是糖、脂肪和氨基酸代謝相聯(lián)系的途徑。,返回,7.3 糖分解代謝之糖酵解途徑,,,肌肉收縮與糖酵解供能：,⑴、肌肉內(nèi)ATP含量很低；,結(jié)論： 糖酵解為肌肉收縮迅速提供能量,⑵、肌肉中磷酸肌酸儲存的能量可 供肌肉收縮所急需的化學(xué)能;,⑶、即使氧不缺乏，葡萄糖進(jìn)行有氧氧化的過程比糖 酵解長得多,來不及滿足需要;,背景：劇烈運動時：,⑷、肌肉局部血流不足，處于相對缺氧狀態(tài)。,7.3 糖分解代謝之糖酵解途徑,返回,,,初到高原與糖酵解供能：,人初到高原，高原大氣 壓低，易缺氧,機(jī)體加強(qiáng)糖酵解以適 應(yīng)高原缺氧環(huán)境,海拔 5000米,背景：,結(jié)論：,7.3 糖分解代謝之糖酵解途徑,,,某些組織細(xì)胞與糖酵解供能：,代謝極為活躍，即使不缺氧,也常由糖酵解提供部分能 量。,成熟紅細(xì)胞：,視網(wǎng)膜、神經(jīng)、白細(xì)胞、骨 髓、腫瘤細(xì)胞等:,無線粒體，無法通過氧化磷酸化獲得能量，只能通過糖酵解獲得能量。,,,某些病理狀態(tài) 與糖酵解供能：,某些病理情況下機(jī)體主要通過糖酵解獲得能量.,7.3 糖分解代謝之糖酵解途徑,返回,7.3 糖分解代謝之糖的有氧氧化,,,二、糖的有氧氧化 (aerobic oxidation),概念 過程 意義 糖酵解和有氧氧化的調(diào)節(jié),返回,,,（一）糖有氧氧化的概念,糖的有氧氧化：是指體內(nèi)組織在有氧條件下， 葡萄糖徹底氧化分解生成CO2和 H2O的過程。,有氧氧化是糖氧化的主要方式，絕大多 數(shù)組織細(xì)胞都通過有氧氧化獲得能量。,返回,7.3 糖分解代謝之糖的有氧氧化,,,葡萄糖→→丙酮酸→丙酮酸→乙酰CoA,CO2+H2O+ATP,,三羧酸循環(huán),,,線粒體內(nèi),胞漿,糖有氧氧化概況,7.3 糖分解代謝之糖的有氧氧化,,,糖的有氧氧化與糖酵解：,葡萄糖→→……→→丙酮酸→乳酸（糖酵解),,7.3 糖分解代謝之糖的有氧氧化,,,（二）糖有氧氧化的過程：,第一階段：丙酮酸的生成（胞漿） 第二階段：丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA （線粒體） 第三階段：乙酰CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán)徹底氧化 （線粒體）,三個 階段,,返回,7.3 糖分解代謝之糖的有氧氧化,,,丙酮酸的生成（胞漿）：,2丙酮酸,進(jìn)入線粒體進(jìn)一步氧化,2(NADH+ H+ ),2H2O + 3/5 ATP,7.3 糖分解代謝之糖的有氧氧化,,,丙酮酸氧化脫羧生成乙酰輔酶A:,丙酮酸 脫氫酶系,,丙酮酸+輔酶A+NAD+ 乙酰COA+CO2+NADH+H+,,7.3 糖分解代謝之糖的有氧氧化,,,丙酮酸脫氫酶系（或氧化脫羧酶系）:,丙酮酸脫羧酶(TPP、Mg2+) 二氫硫辛酸乙?；D(zhuǎn)移酶(硫辛酸、輔酶A) 二氫硫辛酸脫氫酶(FAD、NAD+),3種酶：,6種輔助因子：,TPP、 Mg2+、硫辛酸、輔酶A、FAD、NAD+ （含B1、泛酸、B2 、PP硫辛酸五種維生素）,,7.3 糖分解代謝之糖的有氧氧化,,,丙酮酸氧化脫羧反應(yīng):,丙酮酸脫羧酶 Mg2+,硫辛酸乙酰 轉(zhuǎn)移酶,二氫硫辛酸 脫氫酶,丙酮酸+ CoA-SH+ NAD+ 乙酰CoA + C O2 + NADH+H+,,,,乙酰輔酶A進(jìn)入三羧酸循環(huán):,三羧酸循環(huán)(tricarboxylic acid cycle TCA循環(huán))又稱檸檬酸循環(huán)(citric acid cycle) 或Krebs循環(huán)(Krebs cycle)。,乙酰輔酶A與草酰乙酸縮合成六碳三羧酸即檸 檬酸，經(jīng)過一系列代謝反應(yīng)，乙?；粡氐籽趸?， 草酰乙酸得以再生的過程稱為三羧酸循環(huán)。,7.3 糖分解代謝之糖的有氧氧化,7.3 糖分解代謝之三羧酸循環(huán),,,三羧酸循環(huán):,反應(yīng)過程 反應(yīng)特點,返回,,,,TCA循環(huán),⑴ 乙酰CoA與草酰乙酸縮合形成檸檬酸,檸檬酸合酶,關(guān)鍵酶,H,H,,,,⑵ 檸檬酸異構(gòu)化生成異檸檬酸:,TCA循環(huán),檸檬酸 (citrate),,,,⑶ 異檸檬酸氧化脫羧生成α-酮戊二酸,TCA循環(huán),異檸檬酸,異檸檬酸脫氫酶,異檸檬酸+NAD+ α-酮戊二酸 +CO2+NADH+H+,,調(diào)節(jié)酶,,,,⑷ α-酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰輔酶A,TCA循環(huán),α-酮戊二酸脫氫酶系,α-酮戊二酸 + CoA-SH+ NAD+ 琥珀酰CoA + C O2 + NADH+H+,,調(diào)節(jié)酶,,,α-酮戊二酸氧化脫羧酶反應(yīng)機(jī)制與丙酮 酸氧化脫羧相同，組成類似：,含三個酶及六個輔助因子,α-酮戊二酸脫羧酶、 二 氫硫辛轉(zhuǎn)琥珀酰基酶、 二氫硫辛酸還原酶,輔酶A、FAD、NAD+、 鎂離子、硫辛酸、TPP,三個酶:,六個輔助因子：,,返回,7.3 糖分解代謝之三羧酸循環(huán),,,,TCA循環(huán),⑸ 琥珀酰CoA轉(zhuǎn)變?yōu)殓晁?琥珀酰CoA合成酶,琥珀酰CoA (succinyl CoA),琥珀酰CoA + GDP + Pi 琥珀酸+ GTP + CoA-SH,,,,ADP,ATP,,,,TCA循環(huán),⑹ 琥珀酸氧化脫氫生成延胡索酸,琥珀酸 (succinate),琥珀酸脫氫酶,琥珀酸 + FAD 延胡索酸 +FADH2,,,,,TCA循環(huán),⑺ 延胡索酸水合生成蘋果酸,,延胡索酸 (fumarate),延胡索酸酶,延胡索酸 + H2O 蘋果酸,,,,,TCA循環(huán),⑻ 蘋果酸脫氫生成草酰乙酸,蘋果酸脫氫酶,蘋果酸 (malate),,NAD+,NADH+H+,,,,,,三羧酸循環(huán)總圖:,草酰乙酸,CH2CO～SoA (乙酰輔酶A),2H,2H,,H,返回,,,三羧酸循環(huán)中草酰乙酸的來源(1):,+ CO2 +ATP,返回,7.3 糖分解代謝之三羧酸循環(huán),,,生物素的作用機(jī)理:,,7.3 糖分解代謝之三羧酸循環(huán),,,三羧酸循環(huán)中草酰乙酸的來源(2):,丙酮酸,草酰乙酸,蘋果酸,7.3 糖分解代謝之三羧酸循環(huán),,,,三羧酸循環(huán)小結(jié):,TCA循環(huán)運轉(zhuǎn)一周的凈結(jié)果是氧化1分子乙酰CoA，草酰 乙酸僅起載體作用，反應(yīng)前后無改變。,乙酰輔酶A + 3NAD+ + FAD + Pi + 2 H2O + GDP 2 CO2 + 3(NADH + H+ ) + FADH2 + HSCoA + GTP,,14C標(biāo)記乙酰CoA進(jìn)行研究結(jié)果，第一周循環(huán)中并無14C 出現(xiàn)CO2，即CO2的碳原子來自草酰乙酸而不是來自乙酰 CoA，第二周循環(huán)時，才有14 CO2 出現(xiàn)。,TCA循環(huán)中的一些反應(yīng)在生理條件下是不可逆的，所以 整個三羧酸循環(huán)是一個不可逆的系統(tǒng)。,TCA循環(huán)的中間產(chǎn)物可轉(zhuǎn)化為其它物質(zhì)，故需不斷補充。,返回,,,,三羧酸循環(huán)總圖:,草酰乙酸,CH2CO～SoA (乙酰輔酶A),2H,2H,,H,返回,,,三羧酸循環(huán)特點:,一次底物水平磷酸化 二次脫羧 三個不可逆反應(yīng) 四次脫氫 1 mol乙酰CoA經(jīng)三羧酸循環(huán)徹 底氧化凈生成10 molATP。,,返回,7.3 糖分解代謝之三羧酸循環(huán),,,（三）糖有氧氧化的生理意義,糖有氧氧化的基本生理功能是氧化供能。,糖有氧氧化是體內(nèi)三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝 的總樞紐。,糖有氧氧化途徑與體內(nèi)其它代謝途徑有著 密切的聯(lián)系。,返回,7.3 糖分解代謝之三羧酸循環(huán),,,,糖有氧氧化過程中ATP的生成:,第一階段：葡萄糖→2丙酮酸,第二階段：2丙酮酸→2乙酰CoA,第三階段：2乙酰CoA→2CO2+4H2O,2ATP,糖的有氧氧化 底物磷酸化 氧化磷酸化,,,,22.5ATP,29ATP,葡萄糖→ 6 CO2+ 6H2O + ？mol ATP,糖原中的1mol葡萄糖→ 6 CO2+ 6H2O + ？mol ATP,32/30ATP,33/31 ATP,21.5或2.5ATP,2ATP,,糖與氨基酸、脂肪代謝的聯(lián)系,返回,,,三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié)酶及其調(diào)節(jié):,酶 的 名 稱 檸檬酸合酶 異檸檬酸脫氫酶 α-酮戊二酸脫氫酶系,,,變構(gòu)激活劑 ADP,,,變構(gòu)抑制劑 ATP NADH ATP、NADH、 琥珀酰CoA,,,,,,,7.3 糖分解代謝之三羧酸循環(huán),,,,P,丙酮酸氧化和 三羧酸循環(huán) 的調(diào)節(jié),琥珀酰CoA,草酰乙酸,蘋果酸,琥珀酸,α-酮戊二酸,異檸檬酸,檸檬酸,延胡索酸,,,,,,,,,,乙酰輔酶A,丙酮酸,,返回,,,（四）糖酵解和有氧氧化的調(diào)節(jié),1、細(xì)胞內(nèi)代謝物的調(diào)節(jié),2、 激素的調(diào)節(jié)作用,底物供應(yīng)的調(diào)節(jié) 2) 腺苷酸的調(diào)節(jié) 3) 脂肪酸氧化對糖分解代謝的影響,1) 胰島素 2) 糖皮質(zhì)激素 3) 胰高血糖素,返回,7.3 糖分解代謝之三羧酸循環(huán),,,糖酵解和有氧氧化的調(diào)節(jié)：,1、細(xì)胞內(nèi)代謝物的調(diào)節(jié),葡萄糖進(jìn)入肌肉細(xì)胞和脂肪細(xì)胞是通過膜上載體轉(zhuǎn)運的，這是葡萄糖利用的限速過程，受胰島素的促進(jìn)。,1）底物供應(yīng)的調(diào)節(jié),肝細(xì)胞及大腦等神經(jīng)組織中葡萄糖的進(jìn)入不受胰島素的控制。,7.3 糖分解代謝之三羧酸循環(huán),,,2) 腺苷酸的調(diào)節(jié),,AMP和ADP是多種酶的別構(gòu)激活劑。 ADP和AMP是FPK-1的別構(gòu)激活劑，能強(qiáng)烈促進(jìn)糖酵解的進(jìn)行； AMP還能激活丙酮酸脫氫酶、檸檬酸合酶和異檸檬酸脫氫酶，促進(jìn)有氧氧化和三羧酸循環(huán)，加強(qiáng)ATP的生成。,ATP是FPK-1、丙酮酸激酶、異檸檬酸脫氫酶的別構(gòu)抑制劑，細(xì)胞內(nèi)ATP大量積聚時能有效地抑制糖酵解和有氧氧化。,7.3 糖分解代謝之三羧酸循環(huán),,,Pasteur效應(yīng)：,Pasteur效應(yīng)： 糖的有氧氧化對糖酵解的抑制作用稱為Pasteur效應(yīng)。,實驗現(xiàn)象： P206,機(jī)理： 有氧時，NADH + H+ 可進(jìn)入線粒體內(nèi)氧化，于是丙酮酸就進(jìn)行有氧氧化而不生成乳酸---有氧氧化可抑制糖酵解。 缺氧時，氧化磷酸化受阻，ADP與Pi不能合成ATP，致使ADP/ATP比值升高，而激活糖酵解途徑的限速酶，故糖酵解消耗的葡萄糖量增加。,7.3 糖分解代謝之三羧酸循環(huán),,,實驗現(xiàn)象： 在癌細(xì)胞中有Crabtree現(xiàn)象，后發(fā)現(xiàn)某些正常組織細(xì)胞(如視網(wǎng)膜、睪丸、小腸粘膜、顆粒性白細(xì)胞、腎髓質(zhì)、成熟紅細(xì)胞等)亦有此現(xiàn)象。,解釋：,此類細(xì)胞糖酵解酶系較強(qiáng)，而線粒體中某些氧化酶系如細(xì)胞色素氧化酶活性較低，爭奪氧化磷酸化底物處劣勢。 返回,,Crabtree效應(yīng)：,Crabtree效應(yīng)（亦稱反Pasteur作用）： 一些組織細(xì)胞給予葡萄糖時，無論供氧充足與否，均呈現(xiàn)很強(qiáng)的酵解反應(yīng)，而糖的有氧氧化受抑制，這種作用稱為Crabtree效應(yīng)。,三、乙醛酸循環(huán),返回,乙醛酸循環(huán)的意義,乙醛酸循環(huán)的意義,乙醛酸循環(huán)的意義,返回,乙醛酸循環(huán)的意義,返回,7.3 糖分解代謝之磷酸戊糖途徑,,,四、磷酸戊糖途徑 （pentose phosphate pathway）,概 念 過 程 小 結(jié) 調(diào) 節(jié) 生理意義 相關(guān)疾病,返回,,,（一）磷酸戊糖途徑的概念,以6-葡萄糖開始，在6-磷酸葡萄糖脫氫酶催化下形成6-磷酸葡萄糖酸，進(jìn)而代謝生成磷酸戊糖為中間代謝物的過程，稱為磷酸戊糖途徑。,磷酸戊糖途徑(phosphopentose pathway) 又稱磷酸已糖旁路(hexose monophosphate shunt,HMS)或Warburg-Dikens途徑。,7.3 糖分解代謝之磷酸戊糖途徑,,,（二）磷酸戊糖途徑的過程,第一階段（氧化階段） ：6分子的6－磷酸葡萄 糖經(jīng)脫氫、水合、氧化脫羧生成6分 子5－磷酸核酮糖、6NADPH和6CO2,第二階段（異構(gòu)階段）： 6分子5－磷酸核酮糖 經(jīng)一系列基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)異構(gòu)成5分 子6－磷酸葡萄糖回到下一個循環(huán)。,,7.3 糖分解代謝之磷酸戊糖途徑,,,（1） 6-磷酸葡萄糖 轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯,,6-磷酸葡萄糖 glucose 6-phosphate,6-磷酸葡萄糖脫氫酶 glucose 6-phosphate dehydrogenase(G6PD),限速酶，對NADP+有高度特異性,7.3 糖分解代謝之磷酸戊糖途徑,,,(2) 6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸葡萄糖酸,6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯 6-phosphoglucono-δ-lactone,6-磷酸葡萄糖酸 6-phosphogluconate,H2O,內(nèi)酯酶 lactonase,7.3 糖分解代謝之磷酸戊糖途徑,,,(3) 6-磷酸葡萄糖酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸核酮糖,,6-磷酸葡萄糖酸 6-phosphogluconate,,7.3 糖分解代謝之磷酸戊糖途徑,,,(4) 三種五碳糖的互換：,,,5-磷酸核酮糖 ribulose 5-phosphate,7.3 糖分解代謝之磷酸戊糖途徑,,,(5) 二分子五碳糖的基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng),轉(zhuǎn)酮醇酶,(TPP),7.3 糖分解代謝之磷酸戊糖途徑,,,(6)七碳糖與三碳糖的基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng),轉(zhuǎn)醛醇酶,Mg2+或Mn2+,糖的分解代謝,,,(7)四碳糖與五碳糖的基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng),轉(zhuǎn)酮醇酶,(TPP),返回,,,磷酸戊糖途徑的小結(jié)：,轉(zhuǎn)酮醇酶與轉(zhuǎn)醛縮酶比較,7.3 糖分解代謝之磷酸戊糖途徑,反 應(yīng) 式,總反應(yīng)圖,特 點,,,磷酸戊糖途徑二個階段的反應(yīng)式：,7.3 糖分解代謝之磷酸戊糖途徑,,,,磷酸戊糖途徑：,糖酵解途徑,葡萄糖,,,,HMS示意圖：,7.3 糖分解代謝之磷酸戊糖途徑,2C6,2C5,2C6,2C6,,,2CO2,,,2CO2,,,2CO2,2C5,2C5,,,2C3,2C6,2C7,,,2C3,2C4,,,2C6,,,,,5C6回到下一循環(huán),,,轉(zhuǎn)酮醇酶與轉(zhuǎn)醛縮酶：,,,轉(zhuǎn)酮醇酶(transketolase)就是催化含有一個酮基、一個醇基的二碳基團(tuán)轉(zhuǎn)移的酶。其接受體是醛，輔酶是TPP。,轉(zhuǎn)醛基酶(transaldolase)是催化含有一個酮基、二個醇基的三碳基團(tuán)轉(zhuǎn)移的酶。其接受體是亦是醛，但不需要TPP。,7.3 糖分解代謝之磷酸戊糖途徑,,,磷酸戊糖途徑特點 ：,反應(yīng)部位： 胞漿 反應(yīng)底物： 6-磷酸葡萄糖 重要反應(yīng)產(chǎn)物： NADPH、5-磷酸核糖 限速酶： 6-磷酸葡萄糖脫氫酶(G-6-PD),,7.3 糖分解代謝之磷酸戊糖途徑,,,（三）磷酸戊糖途徑的意義,1、產(chǎn)生5-磷酸核糖,2、產(chǎn)生NADPH,返回,7.3 糖分解代謝之磷酸戊糖途徑,,,5-磷酸核糖作用：,,,合成原料,7.3 糖分解代謝之磷酸戊糖途徑,,,NADPH的主要功能：,1、作為供氫體 ---參與體內(nèi)多種生物合成反應(yīng),2、是谷胱甘肽還原酶的輔酶 ---對維持細(xì)胞中還原型谷胱甘肽的正常 含量起重要作用,3、作為加單氧酶的輔酶 ---參與肝臟對激素、藥物和毒物的生物 轉(zhuǎn)化作用,4、清除自由基的作用,7.3 糖分解代謝之磷酸戊糖途徑,,,NADPH作為體內(nèi)多種物質(zhì)生物合成的供氫體,脂肪酸、膽固醇和類固醇化合物的生物合成，均需要大量的NADPH。,NADPH + H+,7.3 糖分解代謝之磷酸戊糖途徑,,,谷胱甘肽的功能：,(1) 解毒功能 (2) 保護(hù)巰基酶/蛋白質(zhì) (3) 可消除自由基 (4) 協(xié)肋氨基酸的吸收,7.3 糖分解代謝之磷酸戊糖途徑,,,NADPH作為羥化酶的輔酶：,羥化反應(yīng)： (1)與某些生物合成(膽固醇、膽汁酸、類固醇激素等)有關(guān)； (2)與肝臟的生物轉(zhuǎn)化(激素、藥物、毒物的生物轉(zhuǎn)化)有關(guān)。,7.3 糖分解代謝之磷酸戊糖途徑,,,磷酸戊糖途徑與疾病:,神經(jīng)精神病 (neuropsychiatric disorder),藥物誘導(dǎo)的溶血性貧血 (a drug-induced hemolytic amemia),7.3 糖分解代謝之磷酸戊糖途徑,返回,,,磷酸戊糖途徑與神經(jīng)精神病:,與VitB1缺乏有關(guān),VitB1缺乏,7.3 糖分解代謝之磷酸戊糖途徑,,,蠶豆病 :,蠶豆病的癥狀是： 吃蠶豆幾小時或1～2天后，突然感到精神疲倦、頭暈、惡心、畏寒發(fā)熱、全身酸痛、萎靡不振，并伴有黃疸、肝脾腫大、呼吸困難、腎功能衰竭，甚至死亡。,蠶豆病，俗稱蠶豆黃。,機(jī)理: 蠶豆中有3種物質(zhì)：裂解素、鎖未爾和多巴胺。前兩種使谷胱甘肽氧化，后一種能激發(fā)紅細(xì)胞的自身破壞，遺傳性D6PD缺乏者，使紅細(xì)胞大量溶解而發(fā)生蠶豆病。,血像檢查: 紅細(xì)胞明顯減少，黃疸指數(shù)明顯升高。,7.3 糖分解代謝之磷酸戊糖途徑,,,磷酸戊糖途徑與溶血性貧血 :,一些具有氧化作用的外源性物質(zhì)如蠶豆、抗瘧藥、磺胺藥等,,G6PD缺乏,GSSH↑,,,7.3 糖分解代謝之磷酸戊糖途徑,,,(四) 磷酸戊糖途徑的調(diào)節(jié),NADPH、NADP+競爭與G-6-PD結(jié)合 ATP、6-磷酸葡萄糖競爭與G-6-PD結(jié)合,餐后的兔肝胞漿中， NADP+/NADPH的比值為0.014 某些條件下， NADP+/NADPH的比值為700,最重要的調(diào)節(jié)因素是：NADP+的水平,7.3 糖分解代謝之磷酸戊糖途徑,返回,其它己糖的代謝,,,五、其它已糖的代謝,果糖代謝 半乳糖代謝 甘露糖代謝,返回,,,果糖(fructose)代謝,果糖代謝概況 果糖的結(jié)構(gòu) 果糖的代謝,其它己糖的代謝,,,果糖代謝概況：,來 源：食物中的蔗糖 代謝部位：肝臟、肌肉和脂肪組織 代謝概況：轉(zhuǎn)換成糖酵解的中間產(chǎn)物 （1）氧化供能 （2）糖原合成的原料,其它己糖的代謝,,,果糖,蔗糖,其它己糖的代謝,,,果糖的代謝,果 糖,,果糖激酶 (肝),已糖激酶 (肌肉/脂肪),果糖醛縮酶,其它己糖的代謝,,,半乳糖(galactose)代謝,半乳糖代謝概況 半乳糖的結(jié)構(gòu) 半乳糖的代謝,其它己糖的代謝,,,半乳糖代謝概況：,來 源： 牛乳中的半乳糖 代謝部位： 肝臟 代謝概況: 轉(zhuǎn)換成糖酵解的中間產(chǎn)物 （1）氧化供能 （2）糖原合成的原料,,其它己糖的代謝,,,半乳糖,乳糖,其它己糖的代謝,,,半乳糖,半乳糖的代謝,其它己糖的代謝,,,半乳糖代謝與臨床,半乳糖血癥：,先天性缺乏半乳糖激酶或1-磷酸半乳糖尿苷酰轉(zhuǎn)移酶患者，體內(nèi)半乳糖堆積而發(fā)生半乳糖血癥。,肝功能衰竭和精神障礙。因半乳糖在晶體內(nèi)可被還原成半乳糖醇而堆積，導(dǎo)致白內(nèi)障。,癥狀：,其它己糖的代謝,返回,,,甘露糖的代謝：,甘露糖,1-磷酸甘露糖,,糖蛋白,,,ATP,ADP,6-磷酸甘露糖,,6-磷酸果糖,,PPi,GTP,GDP-甘露糖,,,己糖激酶,甘露糖異構(gòu)酶,,糖酵解,,甘露糖異構(gòu)酶,其它己糖的代謝,返回,糖分解代謝主要途徑,糖的無氧分解 糖的有氧氧化 乙醛酸循環(huán) 磷酸戊糖途徑 其它已糖的代謝,糖的分解代謝,