1、第四章 糖 代 谢,罗开珺 研究员 硕士生导师 kaijun_ 2013.10.17,Carbohydrate Metabolism,亲核基团和亲电子基团,糖 代 谢 (1),Carbohydrate Metabolism,第一节 概述 第二节 糖的无氧分解,第 一 节 概 述,Introduction,一、糖的主要生理功能是氧化供能,1. 氧化供能,如:糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、核苷等物质的原料。,3. 作为机体组织细胞的组成成分,这是糖的主要功能。,2. 提供合成体内其他物质的原料,如:糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。,二、糖的消化吸收是在小肠进行的,（一）糖的消化,人
2、类食物中的糖主要有植物淀粉、动物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以淀粉为主。,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%）,-极限糊精+异麦芽糖 （30%） （5%）,葡萄糖,唾液中的-淀粉酶,-葡糖苷酶,-极限糊精酶,消化过程,肠粘膜上皮细胞刷状缘,胃,口腔,肠腔,胰液中的-淀粉酶,食物中含有的大量纤维素，因人体内无-糖苷酶而不能对其分解利用，但却具有刺激肠蠕动等作用，也是维持健康所必需。,（二）糖的吸收,1. 吸收部位小肠上段,2. 吸收形式 单 糖,（各种单糖的吸收速率有很大差别，已糖的吸收很快，而戊糖则很慢。）,（糖类只有分解为单糖时才能
3、被小肠上皮细胞所吸收。）,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,GLUT,GLUT：葡萄糖转运体(glucose transporter),三、糖代谢是指葡萄糖在体内的复杂化学反应,葡萄糖吸收入血后，依赖一类葡萄糖转运体（glucose transporter, GLUT）而进入细胞内代谢。,葡萄糖,丙酮酸,H2O + CO2,乳酸,乳酸、氨基酸、甘油,糖原,核糖+ NADPH+H+,淀粉,葡萄糖代谢概况,第 二 节 糖的无氧分解 Anaerobic Oxidation,* 糖酵解(glycolysis)：,* 乳酸发酵(lactic acid
4、 fermentation)： 在缺氧条件下，葡萄糖经酵解生成的丙酮酸还原为乳酸(lactate) 。,一分子葡萄糖裂解为两分子丙酮酸的过程。,* 乙醇发酵(ethanol fermentation)： 在某些植物、脊椎动物组织和微生物，酵解产生的丙酮酸转变为乙醇和CO2，即乙醇发酵。,* 有氧氧化(aerobic oxidation)： 在有氧条件下，需氧生物和哺乳动物组织内的丙酮酸彻底氧化分解为CO2和H2O，即糖的有氧氧化 。,一、糖无氧氧化反应过程分为糖酵解和乳酸还原两个阶段,* 糖酵解(glycolysis)：,* 糖酵解的反应部位：胞浆,在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸(lactate
5、)的过程称之为糖酵解。,1. 葡萄糖磷酸化成为6-磷酸葡糖,葡萄糖,6-磷酸葡糖 (glucose-6-phosphate, G-6-P),（一）葡萄糖经酵解途径分解为两分子丙酮酸,第一阶段,第二阶段,* 糖酵解分为两个阶段,由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，称之为酵解途径(glycolytic pathway)。,由丙酮酸转变成乳酸。,哺乳类动物体内已发现有4种己糖激酶同工酶，分别称为至型。 肝细胞中存在的是型，称为葡糖激酶(glucokinase)。它的特点是： 对葡萄糖的亲和力很低 受激素调控,2. 6-磷酸葡糖转变为6-磷酸果糖,6-磷酸葡糖,6-磷酸果糖 (fructose-
6、6-phosphate, F-6-P),3. 6-磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖,6-磷酸果糖激酶-1(6-phosphfructokinase-1，PFK-1),6-磷酸果糖,1,6-双磷酸果糖(1, 6-fructose-biphosphate, F-1,6-2P),1,6-双磷酸果糖,4. 磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖,5. 磷酸二羟丙酮转变为3-磷酸甘油醛,磷酸丙糖异构酶 (triose phosphate isomerase),3-磷酸甘油醛,磷酸二羟丙酮,6. 3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油醛脱氢酶 (glyceraldehyde-3-phosphate
7、dehydrogenase),3-磷酸甘油醛,1,3-二磷酸 甘油酸,7. 1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸,1,3-二磷酸 甘油酸,3-磷酸甘油酸,磷酸甘油酸激酶 (phosphoglycerate kinase),上述部反应为酵解途径的耗能阶段，1分子葡萄糖的代谢消耗了2分子ATP，产生了2分子3-磷酸甘油醛。,这是酵解过程中第一次产生ATP的反应，将底物的高能磷酸键直接转移给ADP生成ATP，这种ADP或其他核苷二磷酸的磷酸化作用与底物的脱氢作用直接相偶联的反应称为底物水平磷酸化(substrate-level phosphorylation) 。,8. 3-磷酸甘油酸转变为2-
8、磷酸甘油酸,磷酸甘油酸变位酶 (phosphoglycerate mutase),3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,9. 2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸,2-磷酸甘油酸,10. 磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸， 并通过底物水平磷酸化生成ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,这是酵解途径中的第二次底物水平磷酸化。,(二) 丙酮酸被还原为乳酸,丙酮酸,乳酸,反应中的NADH+H+ 来自于上述第6步反应中的 3-磷酸甘油醛脱氢反应。,糖酵解的代谢途径,E2,E1,E3,二、糖酵解的调控是对3个关键酶活性的调节,关键酶,调节方式,（一） 6-磷酸果糖激酶-1对调节酵解途径的流量最重要,变构调节,变构激活
9、剂：AMP; ADP; F-1,6-2P; F-2,6-2P,变构抑制剂： 柠檬酸; ATP（高浓度）,F-2,6-2P 是6-磷酸果糖激酶-1最强的变构激活剂。,F-2,6-2P的作用是与AMP一起取消ATP、柠檬酸对6-磷酸果糖激酶-1的变构抑制作用。,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,PFK-1,磷蛋白磷酸酶,PKA,（二）丙酮酸激酶是糖酵解的第二个重要的调节点,变构调节,变构抑制剂：ATP, 丙氨酸,变构激活剂：1,6-双磷酸果糖,共价修饰调节,丙酮酸激酶,丙酮酸激酶,ATP,ADP,Pi,磷蛋白磷酸酶,（无活性）,（有活性）,PKA：蛋白激酶A (protein kina
10、se A),CaM：钙调蛋白,(三) 己糖激酶受到反馈抑制调节,* 6-磷酸葡糖可反馈抑制己糖激酶，但肝葡糖激酶不受其抑制。,* 长链脂肪酰CoA可变构抑制肝葡糖激酶。,三、乳酸酵解的主要生理意义是在机体缺氧状况下迅速供能,乳酸酵解最主要的生理意义在于迅速提供能量，这对肌肉收缩更为重要。 当机体缺氧或剧烈运动肌肉局部血流不足时，能量主要通过乳酸酵解获得。 红细胞没有线粒体，完全依赖乳酸酵解供应能量。 神经、白细胞和骨髓等代谢极为活跃，即使不缺氧也常由乳酸酵解提供部分能量。,乳酸酵解时，1mol葡萄糖可经底物水平磷酸化生成4molATP，在葡萄糖和6-磷酸果糖磷酸化时消耗2molATP，故净生成2molATP。,1.请简述糖酵解的调节位点与机制 2.请简述三羧酸循环的反应过程（包括酶，中间产物变化） 3.请简述磷酸戊糖途径的意义 4.丙酮酸脱氢酶复合体由什么组成？ 5.糖的有氧氧化分为哪几个阶段，分别在哪里完成？ 6.什么是底物水平磷酸化？,本章作业,作业上交时间：10月24日 上报作业情况时间：10月31日,
