生物化学

目录目录生物化学Biochemistry生命物质的化学蒋纪恺目录目录学习方法教材、配套光盘、教材、教学大纲、教学网站等；学会独立思考、掌握独立学习能力（独立工作）；生物化学与分子生物学在医学领域的地位；生物化学与分子生物学，以及医学是实践性较强的学科，注重实验教学；考试方法目录目录思考题论述各糖代谢途径相互联系，关键酶及代谢调节方式。简述糖酵解、有氧代谢和糖异生的生理意义，并以短期饥饿和长期饥饿状态进一步阐述。本课件选自教材第6版配套光盘目录目录MetabolismofCarbohydrates第五章糖代谢目录目录糖(carbohydrates)即碳水化合物，其化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。•糖的化学（一）糖的概念目录目录（二）糖的分类及其结构根据其水解产物的情况，糖主要可分为以下四大类。单糖(monosacchride)寡糖(oligosacchride)多糖(polysacchride)结合糖(glycoconjugate)OHOHHHOHHOHOOHOOHHHHOHOHHOHHCH2OH葡萄糖(glucose)——已醛糖果糖(fructose)——已酮糖OHOHOHOHHHOHHOH1.单糖不能再水解的糖。OOHOHHOH2CHHOHHCH2OH目录OOHHHOHHOHHOHHCH2OHOHHHHOHOHOHHOH2COHOHOHOHHOHHHOH半乳糖(galactose)——已醛糖核糖(ribose)——戊醛糖OHHOHHOHOHOH目录目录目录2.寡糖常见的二糖麦芽糖(maltose):葡萄糖—葡萄糖蔗糖(sucrose):葡萄糖—果糖乳糖(lactose):葡萄糖—半乳糖能水解生成几分子单糖的糖，各单糖之间借脱水缩合的糖苷键相连。目录目录3.多糖能水解生成多个分子单糖的糖。常见的多糖淀粉(starch)糖原(glycogen)纤维素(cellulose)①淀粉是植物中养分的储存形式淀粉颗粒目录②糖原是动物体内葡萄糖的储存形式目录③纤维素：食物中含有，人体因无-糖苷酶而不能利用。有刺激肠蠕动等作用。β-1,4-糖苷键目录目录目录第一节概述Introduction一、糖的生理功能1.氧化供能___主要功能3.作为机体组织细胞的组成成分：糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等。2.体内合成其他物质提供碳源：氨基酸、脂肪、胆固醇、核苷等。二、糖的消化与吸收（一）糖的消化•食物中的糖：淀粉、糖原；麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖。•消化部位：主要在小肠，少量在口腔淀粉麦芽糖+麦芽三糖（40%）（25%）α-临界糊精+异麦芽糖（30%）（5%）葡萄糖唾液α-淀粉酶α-葡萄糖苷酶α-临界糊精酶消化过程肠粘膜上皮细胞刷状缘胃口腔肠腔胰液α-淀粉酶（二）糖的吸收吸收部位：小肠上段吸收形式：单糖吸收机制：主动耗能Na+依赖型葡萄糖转运体Na+-dependentglucosetransporter,SGLT分布于小肠、肾小管上皮ADP+PiATPGNa+K+Na+泵小肠粘膜细胞肠腔门静脉刷状缘细胞内膜4.吸收途径小肠肠腔肠粘膜上皮细胞门静脉肝脏体循环SGLT各种组织细胞GLUTGLUT：葡萄糖转运体(glucosetransporter)，已发现有5种葡萄糖转运体(GLUT1～5)。三、糖代谢的概况葡萄糖酵解途径丙酮酸有氧无氧H2O及CO2乳酸糖异生途径乳酸、氨基酸、甘油糖原肝糖原分解糖原合成磷酸戊糖途径核糖+NADPH+H+淀粉消化与吸收ATP目录目录第二节糖的无氧分解Glycolysis一、糖酵解的反应过程第一阶段：葡萄糖分解为丙酮酸——糖酵解途径第二阶段：丙酮酸转变为乳酸*糖酵解(glycolysis)的定义：在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸的过程。*糖酵解分为两个阶段*糖酵解的反应部位：胞浆目录目录⑴葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖ATPADPMg2+己糖激酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖OCH2HOHHOOHHOHHOHHH6-磷酸葡萄糖G-6-PPPOCH2OHHOOHHOHHOHHH（一）1葡萄糖分解成2丙酮酸需ATP供能不可逆•哺乳类动物4种己糖激酶同工酶(Ⅰ至Ⅳ型)。•Ⅳ型己糖激酶(葡萄糖激酶),存在于肝细胞,特点：①对葡萄糖的亲和力很低②受激素调控目录目录⑵6-磷酸葡萄糖转变为6-磷酸果糖己糖异构酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸6-磷酸葡萄糖PPOCH2OHHOOHHOHHOHHH6-磷酸果糖F-6-P目录目录⑶6-磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖ATPADPMg2+6-磷酸果糖激酶-1GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸6-磷酸果糖1,6-双磷酸果糖F-1,6-2P需ATP供能不可逆目录目录CH2OHOCCCCCH2OOHOHOHHHPPPP1,6-双磷酸果糖⑷磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖醛缩酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛+CHOCHOHCHOHOHCH2POCH2PPOCH2OHCOCH2POCH2PPO目录目录⑸磷酸丙糖的同分异构化磷酸丙糖异构酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油醛CHOCHOHCHOHOHCH2POCH2PPO磷酸二羟丙酮CH2OHCOCH2POCH2PPO目录目录一分子葡萄糖转变为二分子3磷酸甘油醛，消耗2分子ATP。以下可看作2分子3磷酸甘油醛反应.目录目录⑹3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸Pi、NAD+NADH+H+3-磷酸甘油醛脱氢酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油醛CHOCHOHCHOHOHCH2POCH2PPO1,3-二磷酸甘油酸O=CCOHCH2POPPOPPO糖酵解中唯一的脱氢反应1，3-二磷酸甘油酸是高能化合物。目录目录⑺1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸ADPATP磷酸甘油酸激酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸※第一次底物水平磷酸化反应1,3-二磷酸甘油酸O=CCOHCH2POPPOPPO3-磷酸甘油酸COOHCOHCH2POPPO目录目录⑻3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油酸COOHCOHCH2POPPO2-磷酸甘油酸COOHCCH2POPPOOHOH目录目录⑼2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸烯醇化酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸2-磷酸甘油酸COOHCCH2POPPOOHOH+H2O磷酸烯醇式丙酮酸PEPCOOHCCH2PPOPEP是高能化合物目录目录ADPATPK+Mg2+丙酮酸激酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸⑽磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸COOHCCH2PPO丙酮酸COOHC=OCH3第二次底物水平磷酸化目录目录(二)2丙酮酸转变成2乳酸丙酮酸乳酸NADH+H+可来自于3-磷酸甘油醛脱氢乳酸脱氢酶(LDH)NADH+H+NAD+COOHCHOHCH3COOHC=OCH3E1:己糖激酶E2:6-磷酸果糖激酶-1E3:丙酮酸激酶NAD+乳酸糖酵解的代谢途径GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸E2E1E3NADH+H+•糖酵解小结⑴反应部位：胞浆⑵糖酵解是一个不需氧的产能过程⑶反应全过程中有三步不可逆的反应GG-6-PATPADP己糖激酶ATPADPF-6-PF-1,6-2P磷酸果糖激酶-1ADPATPPEP丙酮酸丙酮酸激酶⑷产能的方式和数量方式：底物水平磷酸化净生成ATP数量：一分子葡萄糖2×2-2=2ATP糖原的一个糖单位2×2-1=3ATP⑸终产物乳酸的去路分解利用乳酸循环（糖异生）果糖GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP丙酮酸半乳糖1-磷酸半乳糖1-磷酸葡萄糖半乳糖激酶变位酶甘露糖6-磷酸甘露糖己糖激酶•其它己糖也可进入酵解途径二、糖酵解的调节关键酶①己糖激酶②6-磷酸果糖激酶-1③丙酮酸激酶调节方式①别构调节②共价修饰调节（一）6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1)*别构调节别构激活剂：F-2,6-2P;AMP;ADP;F-1,6-2P;别构抑制剂：柠檬酸;ATP•F-1,6-2P正反馈性激活•AMP、ATP竞争活性中心外别构部位F-6-PF-1,6-2PATPADPPFK-1磷蛋白磷酸酶PiPKAATPADPPi胰高血糖素ATPcAMP活化F-2,6-2P+++–/+AMP+柠檬酸–AMP+柠檬酸–PFK-2（有活性）FBP-2（无活性）6-磷酸果糖激酶-2PFK-2（无活性）FBP-2（有活性）PP果糖双磷酸酶-2目录（二）丙酮酸激酶1.别构调节别构抑制剂：ATP,丙氨酸别构激活剂：1,6-双磷酸果糖2.共价修饰调节丙酮酸激酶丙酮酸激酶ATPADPPi磷蛋白磷酸酶（无活性）（有活性）胰高血糖素PKA,CaM激酶PPKA：蛋白激酶ACaM：钙调蛋白(三)己糖激酶或葡萄糖激酶*6-磷酸葡萄糖可反馈抑制己糖激酶，但肝葡萄糖激酶不受其抑制。*长链脂肪酰CoA可别构抑制肝葡萄糖激酶。三、糖酵解的生理意义1.机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。2.某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。①无线粒体的细胞，如：红细胞②代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞目录目录第三节糖的有氧氧化AerobicOxidationofCarbohydrate•部位：胞液及线粒体*概念:机体氧供充足时，葡萄糖彻底氧化成H2O和CO2，并释放出能量的过程。一、有氧氧化的反应过程第一阶段：酵解途径第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧第三阶段：三羧酸循环G（Gn）第四阶段：氧化磷酸化丙酮酸乙酰CoACO2NADH+H+FADH2H2O[O]ATPADPTAC循环胞液线粒体（一）丙酮酸的氧化脱羧丙酮酸乙酰CoANAD+,HSCoACO2,NADH+H+丙酮酸脱氢酶复合