chapter-7--糖代谢

第7章糖代谢第7章糖代谢主要内容1.糖的概念及分类2.糖的消化与吸收3.糖的分解代谢4.糖原的合成与分解5.糖异生作用6.血糖7.糖代谢途径之间的联系新陈代谢代谢：是指生物活体与外界环境不断进行的物质交换过程。合成代谢：小分子大分子分解代谢：大分子小分子第一阶段蛋白质多糖脂营养物第二阶段第三阶段氨基酸葡萄糖甘油、脂肪酸构件分子分解代谢化合物终产物酵解丙酮酸电子传递氧化磷酸化CO2NH3H2O乙酰CoA柠檬酸循环主要分解代谢途径轮廓图糖代谢Questions:1.糖类的结构和类型？2.糖在体内如何分解？3.糖如何向生物体提供能量？4.糖如何合成？糖是由植物经光合作用形成的。糖的分解代谢给生物体提供能量。糖广泛地分布于动植物体中：细胞核中的核糖、血液中有葡萄糖、肝脏和肌肉中有糖原、乳质中有乳糖。细胞骨架是由高聚糖和纤维素等组成的。淀粉、蔗糖、果糖。碳水化合物Cn(H2O)n糖的种类和结构糖类的生物学作用作为生物体的结构成分作为生物体内的主要能源物质在生物体内转变为其他物质作为细胞识别的信息分子：糖蛋白糖的分类糖类可分为单糖、低聚糖和多糖三大类(1)单糖：分为醛糖和酮糖丙糖(D-甘油醛、二羟基丙酮)丁糖(D-赤藓糖、D-赤藓酮糖)戊糖(核糖,阿拉伯糖、木糖）己糖(葡萄糖、半乳糖、甘露糖、果糖、山梨糖）等(2)寡糖（低聚糖）：(3)多糖：淀粉、纤维素、几丁质和糖原等HOCHO—C—HCH2OHHOCH—C—OHCH2OHL-甘油醛D-甘油醛CH2OHCOCH2OH二羟丙酮（1）葡萄糖（2）果糖（3）半乳糖（4）核糖单糖葡萄糖的分子内环化己醛糖（1）葡萄糖glucose椅形船形D-葡萄糖吡喃糖（2）果糖呋喃糖已酮糖fructose吡喃糖（3）半乳糖galactose己醛糖葡萄糖和半乳糖的结构差异（4）核糖（D-ribose）2.低聚糖由2～20个单糖结合而成二糖：蔗糖、麦芽糖和乳糖等三糖：棉子糖等(1)蔗糖(Sucrose)葡萄糖+果糖蔗糖+水食糖糖苷键：单糖的所有聚合物中的一级结构键。12α-D-葡萄糖β-D-果糖(2)麦芽糖啤酒发酵膨松剂谷类发芽α14linkage饴糖葡萄糖葡萄糖(3)乳糖存在于乳汁中半乳糖葡萄糖（1）淀粉（2）纤维素（3）壳聚糖（4）糖原3.多糖（Polysaccharide）α(14)糖苷键（1）淀粉Starch直链淀粉：α-D-葡萄糖、α(14)糖苷键、链状化合物、溶于水支链淀粉：多个直链淀粉、另有α(16)糖苷键、不溶于水-淀粉酶-淀粉酶葡萄糖淀粉酶α-1,6-糖苷酶α-淀粉酶：水解α(14)糖苷键；β-淀粉酶：非还原性末端开始，2个切；葡萄糖淀粉酶：外切酶，端基葡萄糖；α-1,6糖苷酶（2）纤维素celluloseβ-D-葡萄糖、β-1,4-糖苷键结构多糖植物细胞壁的主要成分人和动物消化系统中不能分泌纤维素酶，所以不能直接消化纤维素。长链大分子，链中每个残基相对于前一个残基翻转180度是生物圈里最丰富的有机物质（3）壳聚糖（几丁质chitin）昆虫、甲壳类的外骨骼壳聚糖是自然界中第二个最丰富的多糖。壳聚糖的结构与纤维素的结构极相似。只是C2上的OH被乙酰化的氨基所取代。NHC=OCH3CH3C=ONHNHC=OCH3（4）糖原glycogen（动物淀粉）以颗粒形式存在于动物细胞的胞液内肝脏：肝糖原骨骼肌：肌糖原什么是Tm？通常将加热变性使DNA的双螺旋结构失去一半时的温度称为该DNA的熔点或溶解温度（meltingtemperature），用Tm表示。糖的消化、吸收-半乳糖苷酶乳糖葡萄糖+半乳糖-葡萄糖苷酶蔗糖葡萄糖+果糖淀粉唾液淀粉酶-淀粉酶麦芽糖麦芽二糖极限糊精寡糖酶麦芽糖酶葡萄糖糖的分解代谢糖是生物体重要的物质和能量来源；糖代谢包括糖的分解和糖的合成；糖的分解(catabolism)——糖酵解和三羧酸循环；糖的合成(anabolism)——糖异生，糖原合成，糖代谢受神经、激素和别构物的调节控制；葡萄糖的分解代谢根据产生氢的最终受体：无氧分解：H代谢中间产物糖酵解（葡萄糖丙酮酸）有氧分解：HO2丙酮酸的氧化脱羧三羧酸循环终产物是二氧化碳和水糖酵解(Glycolysis)——葡萄糖所含的化学能如何转化为生物能？Ethanol+CO2糖酵解：是葡萄糖经过酶催化作用降解成丙酮酸,并伴随生成ATP的过程。细胞胞液中进行。GlucoseEnzymesATP+NADHPyruvateLactateATP+H2O氧化磷酸化三羧酸循环CO2有氧条件下无氧条件下动物酵母NADH糖酵解激酶:凡能够催化ATP磷酰化反应的酶。Mg2+葡萄糖已糖激酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖异构酶6-磷酸果糖磷酸果糖激酶1,6-二磷酸果糖醛缩酶3-磷酸甘油醛磷酸丙糖异构酶磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛脱氢酶1,3-二磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶2-磷酸甘油酸烯醇化酶磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸激酶丙酮酸调控酶葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸已糖激酶磷酸果糖激酶丙酮酸激酶糖酵解的主要调控步骤葡萄糖已糖激酶6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖激酶1，6-二磷酸果糖磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸激酶丙酮酸（-）（-）（-）（+）（+）AMP2,6二磷酸果糖ATP柠檬酸（+）糖酵解的总反应葡萄糖＋2NAD＋＋2ADP＋2Pi10enzymes2丙酮酸＋2NADH＋2ATP＋2H2O＋4H＋1）ATP：消耗2分子ATP，产生4分子ATP，每个葡萄糖净得2个ATP。2）NADH：2个NAD＋被还原成2个NADH。3）丙酮酸：每个葡萄糖分子通过部分氧化产生2分子丙酮酸。丙酮酸的出路乳酸乙酰CoA乙醇丙酮酸脱羧酶乙醛乙醇脱氢酶乳酸脱氢酶厌氧有氧线粒体基质丙酮酸脱氢酶系厌氧有氧丙酮酸氧化脱羧丙酮酸COO-C=OCH3丙酮酸脱氢酶系S-CoAC=OCH3乙酰CoAHS-CoACO2NAD+NADH多酶体系：丙酮酸脱羧酶；二氢硫辛酸乙酰转移酶；二氢硫辛酸脱氢酶和6个辅因子连接糖酵解和TCA循环的中间环节丙酮酸被转运到线粒体内进一步被氧化丙酮酸线粒体外膜线粒体内膜H+丙酮酸转运酶丙酮酸CoASHCO2乙酰CoA三羧酸循环细胞胞液线粒体基质CO2CO2CoASHNADH2TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1953forhisdiscoveryofthecitricacidcycleforhisdiscoveryofco-enzymeAanditsimportanceforintermediarymetabolismHansAdolfKrebsFritzAlbertLipmannUnitedKingdomSheffieldUniversitySheffield,UnitedKingdomb.1900(inHildesheim,Germany)d.1981HarvardMedicalSchool;MassachusettsGeneralHospitalBoston,MA,USAb.1899(inKoenigsberg,thenGermany)d.1986三羧酸循环TCA循环柠檬酸循环Krebs循环丙酮酸丙酮酸脱氢酶系乙酰CoA柠檬酸合成酶柠檬酸顺乌头酸酶异柠檬酸异柠檬酸脱氢酶α-酮戊二酸α-酮戊二酸脱氢酶系琥珀酰CoA琥珀酰CoA合成酶琥珀酸琥珀酸脱氢酶延胡索酸延胡索酸酶苹果酸苹果酸脱氢酶草酰乙酸三羧循环酸：1个GTP3个NADH1个FADH22个CO2丙酮酸氧化脱羧：1个NADH1个CO2调节部位不可逆反应中乙酰基的碳原子去向乙酰CoA乙酰CoAα-酮戊二酸HS-CoAS-CoA草酰乙酸柠檬酸CO2CO2琥珀酸异柠檬酸琥珀酰CoA1分子葡萄糖分解代谢产生的能量葡萄糖2丙酮酸丙酮酸乙酰CoA乙酰CoACO2ATP(GTP)NADHFADH2221☓21☓23☓21☓2合计4102有氧分解无氧分解三羧酸循环丙酮酸氧化脱羧4ATP+(10☓3)ATP+(2☓2)ATP=38ATP糖酵解丙酮酸脱氢酶系和柠檬酸循环的调控丙酮酸丙酮酸脱氢酶系乙酰CoA在哺乳动物中也被磷酸化反应调节（－）NADH，乙酰CoA（＋）CoASH，NAD＋草酰乙酸柠檬酸异柠檬酸α－酮戊二酸琥珀酰CoA延胡索酸苹果酸异柠檬酸脱氢酶（－）NADH（＋）ADP，Ca2＋α－酮戊二酸脱氢酶系（＋）Ca2＋在大肠杆菌中也被磷酸化反应调节CoASH琥珀酸TCA循环柠檬酸合成酶磷酸戊糖途径——体内唯一生成5-磷酸核糖途径葡萄糖分解代谢的另一条途径，约占30％.在细胞胞液中进行特点：环式代谢途径----起始物和终止物----6-磷酸葡萄糖三碳糖、四碳糖、五碳糖、六碳糖、七碳糖之间能够发生相互转化产生:NADPH：生物合成中重要的还原剂（合成ATP）戊糖：合成生物分子(ATP、DNA、RNA、NAD+、FAD、CoA)NADPH用于合成ATP:1个葡萄糖分子产生36个ATP磷酸戊糖途径的三个阶段糖酵解和TCA第一阶段：氧化阶段，产生NADPH6-磷酸葡萄糖+2NADP++H2O5-磷酸核酮糖+2NADPH+2H++CO2第二阶段：非氧化阶段，转换途径3分子5-磷酸核酮糖2分子6-磷酸果糖+1分子3-磷酸甘油醛第三阶段：6-磷酸果糖6-磷酸葡萄糖（1）6-磷酸葡萄糖5-磷酸戊糖磷酸戊糖途径6-磷酸葡萄糖脱氢酶5-磷酸核糖（2）5-磷酸核酮糖5-磷酸木酮糖（3）5-磷酸戊糖7-磷酸庚酮糖+3-磷酸甘油醛转酮酶（4）7-磷酸庚酮糖+3-磷酸甘油醛4-磷酸赤藓糖+6-磷酸果糖转醛酶（5）5-磷酸木酮糖+4-磷酸赤藓糖6-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛转酮酶果糖的分解代谢12α-D-葡萄糖β-D-果糖蔗糖果糖6-磷酸果糖己糖激酶蔗糖酶果糖激酶ATPADP磷酸果糖激酶1,6-二磷酸果糖磷酸戊糖途径1-磷酸果糖糖酵解磷酸果糖激酶三羧酸循环ATPADPATPADP？半乳糖的分解代谢糖酵解乳糖酶半乳糖乳糖半乳糖激酶1-磷酸半乳糖1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖？半乳糖葡萄糖糖原合成原料两类：葡萄糖--------糖原生成作用在细胞液中进行单糖（半乳糖、果糖等）可转成磷酸葡萄糖，合成糖原非糖物质--------糖异生作用在肝脏中进行乳酸、甘油、丙酮酸及氨基酸合成葡萄糖，再转变成糖原糖原的合成代谢糖原合成代谢：是指人、动物体内的多糖的合成。（4）糖原glycogen（动物淀粉）以颗粒形式存在于动物细胞的胞液内肝脏：肝糖原骨骼肌：肌糖原葡萄糖已糖激酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶1-磷酸葡萄糖UDP葡萄糖焦磷酸酶二磷酸尿苷葡萄糖糖原合酶糖原加1个葡萄糖：消耗1个UTP(ATP)糖原生成作用糖原生成作用二磷酸尿苷葡萄糖糖原合酶α-1,4糖苷键至少含有4个葡萄糖基的葡聚糖分子引物：糖原蛋白糖原分支酶至少含有7个葡萄糖基的寡糖离最近的α-1,6分支点至少有4个葡萄糖基的位置糖原生成作用糖异生------某种程度上糖酵解过程的逆过程糖异生作用:在肝脏中进行6-磷酸葡萄糖酯酶1,6-二磷酸果糖酯酶丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶糖酵解：丙酮酸激酶磷酸果糖激酶已糖激酶草酰乙酸乳酸循环（Coricycle）细胞胞液肝脏糖代谢的紊乱糖尿病胰腺分泌失调胰岛素缺乏血糖分解减慢尿排出糖尿病人：肝糖原合成糖的氧化能力下降脂肪代谢增加并发酮血症和酮尿症1.不参与糖酵解的酶是：A己糖激酶B磷酸果糖激酶C磷酸甘油酸激酶D.磷酸稀醇式丙酮酸激酶2.三碳糖、六碳糖与七碳糖之间相互转变的糖代谢途径是A糖异生B.磷酸戊糖途径C糖酵解D三羧酸循环3.糖无氧酵解途径中大多数酶催化的反应是可逆的，但下列哪种酶催化的反应不可逆：A.己糖激酶B磷酸己糖激酶C3-磷酸甘油醛脱氢酶D磷酸己糖异构酶4.位于糖酵解、糖异生、磷酸戊糖途径、糖原合成和糖原分解各条代谢途径交汇点上的化合物是：A1-磷酸葡萄糖B