《生物化学》教学课件模板2.ppt

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1、生物化学第二十三章 磷酸戊糖途径和糖的其他代谢途径一、戊糖磷酸途径一、戊糖磷酸途径 （pentosephosphatepathway）磷酸己糖磷酸己糖支路支路 己糖单磷酸途径己糖单磷酸途径 戊糖戊糖支路支路 戊糖磷酸循环戊糖磷酸循环 糖酵解糖酵解 有氧氧化有氧氧化细胞内糖的其他分解途径细胞内糖的其他分解途径分解代谢支路分解代谢支路/旁路旁路糖在体内的糖在体内的主要分解途径主要分解途径戊糖磷酸途径戊糖磷酸途径磷酸戊糖为磷酸戊糖为代表性中间产物代表性中间产物糖酵解在磷酸己糖处糖酵解在磷酸己糖处分支分支（一）（一）磷酸戊糖途径的发现磷酸戊糖途径的发现1 1、碘乙酸碘乙酸和和氟化物氟化物不能完全抑制不

2、能完全抑制G G的利用的利用2 2、存在、存在 葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶 葡萄糖酸葡萄糖酸-6-6-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶 其他磷酸化五碳、六碳、七碳糖其他磷酸化五碳、六碳、七碳糖NADPNADP+为其辅酶为其辅酶2磷酸戊糖磷酸戊糖途径途径细胞质中细胞质中（二）磷酸戊糖途径的主要反应（二）磷酸戊糖途径的主要反应5-磷酸核糖核糖5-磷酸木酮糖木酮糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖糖糖酵酵解解6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖酸酸NADP+NADPH+H+5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖NADP+NADPH+H+CO27-磷酸景天庚酮糖景天庚酮糖3-磷酸甘油醛甘油醛6-磷酸果糖酸果糖4-磷酸赤藓糖赤藓糖3-

3、磷酸甘油醛甘油醛氧化阶段氧化阶段(脱碳产能脱碳产能)非氧化阶段非氧化阶段(重组重组)2NADPH生物氧化生物氧化O25ATP+2H2O6-磷酸果糖酸果糖氧化阶段氧化阶段(脱碳产能脱碳产能)6-6-磷酸葡萄磷酸葡萄糖脱氢酶糖脱氢酶6-6-磷酸葡萄磷酸葡萄糖酸糖酸内酯内酯6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖水解水解Looks familiar?6-6-磷酸葡萄磷酸葡萄糖酸脱氢酶糖酸脱氢酶5-5-磷酸磷酸核酮糖核酮糖6-6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸5-5-磷酸磷酸核糖核糖Glucose-6-phosphate2NADP+H2Oribose-5-phosphate2NADPH+2H+CO2核苷酸合成的前体核苷

4、酸合成的前体从五从五C C糖重新生成糖重新生成6C 6C 糖糖5-5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖转酮酶转酮酶转酮酶转酮酶转转醛酶醛酶非氧化阶段非氧化阶段(重组重组)two similar reactions in glycolysis：6-P-G6-P-F；3-P-甘油酸甘油酸2-P-甘油酸甘油酸核酮糖核酮糖 5-5-磷酸磷酸木酮糖木酮糖 5-5-磷酸磷酸差向异构酶差向异构酶酶作用酶作用TPP helps the two-carbon transferringin transketolase（转酮醇酶）TPPDonor(ketose)Acceptor(aldose)可逆反应可逆反应A three-c

5、arbon unit is transferred from a ketoseto an aldose without being helped by cofactorsDonorAcceptor(ketose)(aldose)景天庚酮糖景天庚酮糖赤藓糖赤藓糖转醛酶转醛酶Thesecondreactioncatalyzedbytransketolaseinconvertingsixribulose5-PtofiveGlc6-P.TPP转酮酶转酮酶Donor(ketose)Acceptor(aldose)（三）戊糖磷酸途径反应速度的调控（三）戊糖磷酸途径反应速度的调控1 1、氧化阶段两步反应都是

6、不可逆的、氧化阶段两步反应都是不可逆的2 2、NADPHNADPH与与NADPNADP+竞争竞争 葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶 葡萄糖酸葡萄糖酸-6-6-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶 上的结合位点上的结合位点-产物抑制产物抑制 受受NADPNADP+/NADPHNADPH的的调节调节3 3、戊糖磷酸途径戊糖磷酸途径 为机体提供为机体提供5-磷酸核糖磷酸核糖和和NADPHNADPH（1 1）机体需要机体需要5-磷酸核糖磷酸核糖NADPHNADPH G-6-PF-6-PF-1,6-二磷酸二磷酸甘油醛甘油醛-3-P F-6-P和和甘油醛甘油醛-3-P转为转为5-磷酸核糖磷酸核糖 耗耗ATPAT

7、P糖糖酵解酵解可逆反应可逆反应（2 2）机体对）机体对5-5-磷酸核糖和磷酸核糖和NADPHNADPH需求需求相当相当 磷酸戊糖途径的氧化阶段占优势磷酸戊糖途径的氧化阶段占优势（3 3）机体对）机体对NADPHNADPH的需求的需求 5-5-磷酸核糖磷酸核糖 G G彻底分解产生足够的彻底分解产生足够的NADPHNADPH。6(6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖)+6O26(5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖)+6CO2+12NADPH+H+每循环一次，生成每循环一次，生成2 2个个NADPH+H,1NADPH+H,1分子分子G G循环循环6 6次次完全分解，产生完全分解，产生1212个NADPH+H+葡萄糖葡萄糖

8、6CO2+12NADPH（四）戊糖磷酸途径的生物意义（四）戊糖磷酸途径的生物意义（1 1）NADPHNADPH为许多物质的合成为许多物质的合成提供还原力提供还原力（2 2）是是联系戊糖代谢联系戊糖代谢的途径的途径（3 3）产能产能不不通过糖酵解通过糖酵解（4 4）维护红细胞及维护红细胞及含巯基蛋白含巯基蛋白的正常功能的正常功能（5 5）磷酸核糖用于磷酸核糖用于DNADNA、RNARNA的合成的合成 木酮糖参与光合作用固定木酮糖参与光合作用固定COCO2 2 各种单糖用于合成各类多糖各种单糖用于合成各类多糖Glu-Cys-Gly SH还原型谷胱甘肽还原型谷胱甘肽 Glu-Cys-Gly S S

9、氧化型谷胱甘肽氧化型谷胱甘肽 Glu-Cys-GlyGSSG+NADPH+H+2GSH+NADP+（一）葡萄糖异生（一）葡萄糖异生（Gluconeogenesis）以非糖物质为前体合成葡萄糖以非糖物质为前体合成葡萄糖 机体先消耗葡萄糖机体先消耗葡萄糖 然后消耗糖原然后消耗糖原 糖异生维持血糖稳定糖异生维持血糖稳定二、糖的其他代谢途径二、糖的其他代谢途径1 1、糖异生途径、糖异生途径 部位：部位：肝脏（线粒体、细胞质）肝脏（线粒体、细胞质）克服糖酵解中克服糖酵解中3 3个不可逆步骤个不可逆步骤第一步：丙酮酸第一步：丙酮酸 PEPConversionofPyruvateintoPhosphoeno

10、lpyruvate线粒体基质线粒体基质乙酰乙酰CoACoA别构激活剂别构激活剂草酰乙酸不能通过线粒体内膜草酰乙酸不能通过线粒体内膜草酰乙酸草酰乙酸 天冬氨酸（穿膜）天冬氨酸（穿膜）草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸 苹果酸苹果酸（穿膜）（穿膜）草酰乙酸草酰乙酸线粒体线粒体胞液胞液谷草转氨酶谷草转氨酶谷草转氨酶谷草转氨酶线粒体线粒体胞液胞液苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶丙酮酸+ATP+GTP+HCO3-PEP+ADP+GDP+Pi+H+CO2细胞质（或线粒体中）细胞质（或线粒体中）P PE EP P羧羧激激酶酶羧化酶羧化酶磷酸烯醇式丙磷酸烯醇式丙酮酸逆行至酮酸逆行至1，6-二磷酸

11、果二磷酸果糖糖第第2步步水解酶催化水解酶催化P6-磷酸果糖磷酸果糖PP1，6-二磷二磷酸果糖酸果糖水解水解酶水解作用酶水解作用第第3步步丙酮酸通过糖异生形成一个丙酮酸通过糖异生形成一个G，消耗多少个消耗多少个ATP？2 2丙酮酸葡萄糖l2 2丙酮酸2 2PEP：2ATP2 2=4l2 23-P-甘油酸2 21,3-BP-甘油酸：12 2=2l共计6分子ATP哪些物质可以通过糖异生途径形成糖元？凡能转变成糖代谢中间产物的物质凡能转变成糖代谢中间产物的物质1、乳酸回炉再造解毒、节能2、饥饿状态下氨基酸、甘油维持血糖浓度机体先消耗葡萄糖机体先消耗葡萄糖然后消耗糖原然后消耗糖原糖异生维持血糖稳定糖异生

12、维持血糖稳定纤维素有机酸微生物发酵微生物发酵糖异生糖异生葡萄糖糖原2 2、糖、糖异生的异生的生理意义生理意义（1）饥饿状态下维持饥饿状态下维持血糖浓度血糖浓度恒定恒定（2）调节调节酸碱平衡酸碱平衡（3）回收回收乳酸乳酸分子中的能量分子中的能量葡萄糖葡萄糖 产生的乳酸产生的乳酸 转运至肝转运至肝经经糖异生糖异生作用生成葡萄糖，转运至肌肉组织加以作用生成葡萄糖，转运至肌肉组织加以利用，这一过程称为乳酸循环（利用，这一过程称为乳酸循环（Cori循环循环）。）。酵解酵解血循环血循环乳酸循环乳酸循环（Cori循环）循环）肌肉肌肉肝肝G丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸糖糖酵解酵解NADH+H+NAD+乳酸乳酸乳酸乳酸

13、丙酮酸丙酮酸GNAD+NADH+H+G糖糖异生异生血液血液乳酸循环是肝和乳酸循环是肝和肌肉组织肌肉组织中酶特点所致中酶特点所致 生理意义：避免积累乳酸；防止酸中毒生理意义：避免积累乳酸；防止酸中毒乳酸循环是耗能的过程，乳酸循环是耗能的过程，2 2分子乳酸异生分子乳酸异生为葡萄糖需消耗为葡萄糖需消耗6 6分子分子ATPATP。3 3、糖异生作用的调节、糖异生作用的调节 糖异生与糖酵解相互协调糖异生与糖酵解相互协调（1）高浓度高浓度6-P-G6-P-G 抑制己糖激酶、活化磷酸酶 抑制糖酵解、促进糖异生己糖激酶己糖激酶6-P-GG6-P-GG磷酸酶磷酸酶（2）6-P-F1 1，6-6-二磷酸果糖二磷

14、酸果糖磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-11 1，6-6-二磷酸果糖二磷酸果糖6-P-F二磷酸果糖磷酸酶二磷酸果糖磷酸酶-1柠檬酸柠檬酸抑制磷酸果糖激酶，活化磷酸酶，抑制糖酵解；2 2，6-6-二磷酸果糖二磷酸果糖促进葡萄糖分解，抑制糖异生；胰高血糖素胰高血糖素使磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2-2（PFK-2PFK-2）磷酸化失活，促进糖异生6-P-F 6-P-F 2 2，6-6-二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2-2二磷酸果糖磷酸酶二磷酸果糖磷酸酶-2-2磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2-2二磷酸果糖磷酸酶二磷酸果糖磷酸酶-2-2同一条肽链同一条肽链Ser-OHSer-OH磷酸化：磷酸化：激

15、活激活磷酸酶、磷酸酶、抑制抑制激酶激酶2 2，6-6-二磷酸果糖是二磷酸果糖是PFK-1PFK-1的激活剂、促进酵解的激活剂、促进酵解（3）PEP丙酮酸丙酮酸丙酮酸激酶丙酮酸激酶丙酮酸丙酮酸PEP丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶PEPPEP羧激酶羧激酶乙酰乙酰CoACoA刺激丙酮酸羧化酶活性，促进糖异生；ADPADP刺激酵解，抑制丙酮酸羧化酶；ATPATP抑制丙酮酸激酶（酵解），促进糖异生底物循环（底物循环（substrate cycle）作用物的互变反应分别由作用物的互变反应分别由不同的酶不同的酶催化其催化其单向反应，这种互变循环称之为底物循环。单向反应，这种互变循环称之为底物循环。当两种酶活性相等

16、时，则不能将代谢向前当两种酶活性相等时，则不能将代谢向前推进，称之为推进，称之为无效循环（无效循环（Futile Cycles）。第一个底物循环：第一个底物循环：己糖激酶己糖激酶G-6-P磷酸酶磷酸酶 G-6-P 葡萄糖葡萄糖第二个底物循环：第二个底物循环：2 2，6-6-双磷酸果糖的水双磷酸果糖的水平是肝内调节糖的分解平是肝内调节糖的分解或糖异生反应方向的主或糖异生反应方向的主要信号要信号第三个底物循环：第三个底物循环：葡萄糖在葡萄糖在UDP-葡萄糖葡萄糖-焦磷酸化酶焦磷酸化酶的作的作用下，形成用下，形成UDP-G。其他糖同样。其他糖同样。UDP-糖为糖的活化形式。糖为糖的活化形式。糖核苷酸

17、糖核苷酸（二）乳糖的合成与分解（二）乳糖的合成与分解为酶提供非共价结合的位点NDPNDP糖焦磷酸化酶糖焦磷酸化酶释放大量能量释放大量能量乳糖由半乳糖和葡萄糖以乳糖由半乳糖和葡萄糖以糖苷键相连糖苷键相连半乳糖半乳糖半乳糖激酶半乳糖激酶半乳糖半乳糖-1-磷酸磷酸半乳糖半乳糖-1-磷酸磷酸尿苷酰转移酶尿苷酰转移酶UDP-G尿嘧啶核苷二尿嘧啶核苷二磷酸磷酸-半乳糖半乳糖G-1-PUDPUDP半乳糖半乳糖在在乳腺组织乳腺组织中，半乳糖基转移酶与中，半乳糖基转移酶与-乳清蛋白乳清蛋白结合（结合（乳糖合酶乳糖合酶），将），将UDP-半乳糖转给半乳糖转给D-葡萄糖，形成葡萄糖，形成乳糖乳糖。UDP-UDP-半

18、乳糖半乳糖非乳腺组织非乳腺组织中，在半乳糖基转移酶的作用下，中，在半乳糖基转移酶的作用下，将将UDP-UDP-半乳糖转给半乳糖转给N-N-乙酰乙酰-D-D葡萄糖胺葡萄糖胺以以G G为半乳糖基受体为半乳糖基受体 乳糖（酶活性小）乳糖（酶活性小）UDP-UDP-半乳糖半乳糖D-D-半乳糖半乳糖-N-N-乙酰乙酰-D D葡萄糖胺葡萄糖胺糖蛋白糖蛋白半乳糖基转移酶半乳糖基转移酶N-N-乙酰乙酰-D-D葡萄糖胺葡萄糖胺2、乳糖的分解、乳糖的分解肠上皮细胞外表面有双糖水解酶肠上皮细胞外表面有双糖水解酶微生物分泌微生物分泌-半乳糖苷酶半乳糖苷酶乳糖乳糖 半乳半乳糖糖 +葡萄糖葡萄糖-半乳糖苷酶半乳糖苷酶（微

19、生物）（微生物）乳糖水解酶乳糖水解酶3、乳糖不耐症、乳糖不耐症lactose intolerant（）（）小肠细胞乳糖酶活性大部分小肠细胞乳糖酶活性大部分/全部消失全部消失4、细菌的乳糖操纵子、细菌的乳糖操纵子（代谢调控）（代谢调控）（三）糖蛋白的生物合成三）糖蛋白的生物合成寡糖对多肽链的加工寡糖对多肽链的加工糖基供体糖基供体受体受体糖基糖基转移酶转移酶（活化糖基）活化形式核苷二磷酸核苷二磷酸：UDP-长醇焦磷酸：长醇焦磷酸：DPP-第一个糖基受体：特定特定AA残基糖链延伸时为新接上的糖基1 1、寡糖与多肽链的连接类型、寡糖与多肽链的连接类型N-连接型寡糖（N-连寡糖,N-糖肽键）N N乙乙酰

20、酰葡葡萄萄糖糖胺胺Asn-X-SerAsn-X-ThrXPro分布于膜蛋白、血浆蛋白五糖核心（天线）GlcNAcGlcNAcManManMan甘露糖高高甘露糖型甘露糖型杂合型杂合型复杂型复杂型（唾液酸）（唾液酸）O-连接型寡糖（O-连寡糖,O-糖肽键）N N乙乙酰酰半半乳乳糖糖胺胺胶原蛋白中半乳糖与5-羟赖氨酸羟赖氨酸形成0糖肽键植物糖蛋白阿拉伯糖与羟脯氨酸羟脯氨酸形成0糖肽键酰胺键型连接OH-CH2-CH2NH2肌醇肌醇乙醇胺乙醇胺N N连寡糖连寡糖0 0连寡糖连寡糖场所场所始于内质网始于内质网完成于高尔基体完成于高尔基体内质网内质网/高尔基体（终）高尔基体（终）N N糖基化之后糖基化之后识

21、别识别Asn-X-Ser/ThrAsn-X-Ser/Thr一级结构特定位点一级结构特定位点Ser/Ser/ThrThr二二级级/三级结构三级结构肽链合成时进行肽链合成时进行肽链合成后进行肽链合成后进行翻译后加工过程翻译后加工过程2 2、糖蛋白链中寡糖的合成、糖蛋白链中寡糖的合成（四）糖蛋白的分解四）糖蛋白的分解 在溶酶体中进行在溶酶体中进行第二十四章 糖原的分解和生物合成一、糖原的生物学意义糖原是生物体所需能量的储存库：糖原是生物体所需能量的储存库：1.脑和肌肉紧张活动时提供能量；脑和肌肉紧张活动时提供能量；2.不间断的供给维持衡定水平的血糖不间断的供给维持衡定水平的血糖3.糖原糖原葡萄糖葡萄

22、糖-1-磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸CO2+H2O（31 ATP）n反应定位：反应定位：胞浆胞浆n肝糖元的分解过程：肝糖元的分解过程：糖原分解糖原分解 (glycogenolysis)(glycogenolysis)习惯上指肝糖原分解成习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。为葡萄糖的过程。二、糖原的降解 糖原的糖原的结构及其连接方式结构及其连接方式糖原糖原磷酸化酶磷酸化酶（催化（催化1.4-糖苷键断裂糖苷键断裂）糖原糖原脱枝酶脱枝酶（催化（催化寡聚葡萄糖片段转移寡聚葡萄糖片段转移和和1.6-糖苷键水解断裂糖苷键水解断裂）磷酸葡糖变位酶磷酸葡糖变位酶（催化葡萄糖磷酸基团变位）（催化葡萄糖磷酸

23、基团变位）-1，4-糖苷键糖苷键-1，6糖苷键糖苷键非还原性末端非还原性末端还原端：半缩醛羟基三种酶协同作用：三种酶协同作用：糖糖原原磷磷酸酸解解的的步步骤骤非非还原端还原端糖原核心糖原核心磷酸化酶磷酸化酶a转移酶转移酶脱枝酶脱枝酶（释放（释放1个葡萄糖个葡萄糖）G-1-PGG-6-PG极限糊精极限糊精磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶糖原糖原n+1n+1糖原糖原n n+1-+1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶(Glycogen Glycogen phosphorylasephosphorylase)l 糖原的磷酸解糖原的磷酸解糖原降解采用磷酸解而不是水解。磷酸吡哆醛G-1-P磷酸

24、化酶磷酸化酶a(PLP)非还原性末端非还原性末端磷酸磷酸+断键部位断键部位磷酸化酶磷酸化酶bSer14-OH磷酸化酶磷酸化酶aSer14-P磷酸酶磷酸酶 phosphatase磷酸化酶激酶磷酸化酶激酶(phosphorylasekinase)脱枝酶的作用脱枝酶的作用转移葡萄糖残基转移葡萄糖残基水解水解-1,6-1,6-糖苷键（不是磷酸解）糖苷键（不是磷酸解）脱枝酶脱枝酶(debranching enzyme)(debranching enzyme)磷酸化酶磷酸化酶转移酶活性转移酶活性 -1,6-1,6糖苷糖苷酶活性酶活性在在几几个个酶酶的的共共同同作作用用下下，最最终终产产物物中中约约90%9

25、0%为为1-1-磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖，10%10%为游离葡萄糖。为游离葡萄糖。1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变磷酸葡萄糖变位酶位酶l 1-1-磷酸葡萄糖转变成磷酸葡萄糖转变成6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖l 6-6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖（肝细胞维持血糖平衡）磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖（肝细胞维持血糖平衡）葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶（肝，肾）（肝，肾）葡萄糖葡萄糖6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸化酶磷酸化酶只作用于只作用于-1，4糖苷键糖苷键(glycogenphosphorylase)(-1,4-linkage)磷酸化酶催化至距磷酸化酶催化至距-1，

26、6糖苷键糖苷键4个个葡萄糖单位时作葡萄糖单位时作用停止用停止脱支酶脱支酶转移转移3个个葡萄糖基至邻近糖链末端，葡萄糖基至邻近糖链末端，(debranchingenzyme)并水解并水解-1，6糖苷键糖苷键生成生成游离葡萄糖游离葡萄糖磷酸化酶磷酸化酶是是关键酶关键酶(keyenzyme)糖原分解的特点糖原分解的特点三、糖原（三、糖原（glycogen）的合成代谢）的合成代谢n 糖原合成的概念：糖原合成的概念：是指由单糖合成糖原的过程。是指由单糖合成糖原的过程。n 糖原合成的部位糖原合成的部位：肝脏及肌肉组织的细胞浆中：肝脏及肌肉组织的细胞浆中n 糖原合成的反应过程糖原合成的反应过程（肝脏）（肝脏

27、）三个阶段反应：三个阶段反应：阶段的反应阶段的反应葡萄糖活化葡萄糖活化尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)阶段的反应阶段的反应糖原合成酶的作用糖原合成酶的作用形成直链的结构形成直链的结构 阶段的反应阶段的反应分支酶的作用分支酶的作用形成支链的结构形成支链的结构 阶段的反应过程阶段的反应过程 葡萄糖葡萄糖6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖ATPATP ADP ADP 己糖激酶己糖激酶葡萄糖激酶（肝）葡萄糖激酶（肝）1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸葡萄磷酸葡萄糖变位酶糖变位酶+UTPUTP尿苷尿苷 P PP PP PPPiPPiUDPGUDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶2Pi+2Pi+能量能量 尿苷二

28、磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖(活性葡萄糖活性葡萄糖)(uridineuridine diphosphatediphosphate glucose,glucose,UDPGUDPG)1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖UDPG的结构的结构GUDP 阶段的反应阶段的反应（形成（形成-1,4糖苷键糖苷键)糖原糖原n n+UDPG+UDPG糖原糖原n+1n+1+UDP+UDP 糖原合酶糖原合酶(glycogen(glycogen synthasesynthase)UDP UDP UTP UTP ADP ADP ATP ATP 核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶糖糖原原合合酶酶反反应应 阶段的反应：阶段的反应：糖原新分

29、支的形成糖原新分支的形成糖原核心糖原核心糖原核心糖原核心糖原核心糖原核心糖原核心糖原核心非还原性末端非还原性末端-1，4糖苷键糖苷键-1，6糖苷键糖苷键糖原分支酶糖原分支酶1234567糖原合酶糖原合酶催化的反应催化的反应需要需要引物引物（多聚葡萄糖）（多聚葡萄糖）(glycogensynthase)(primer)分枝酶分枝酶形成形成分枝分枝(bronchingenzyme)糖原合酶是糖原合酶是关键酶关键酶(keyenzyme)UDP-Glc是葡萄糖的是葡萄糖的供体（葡萄糖的活性形式）供体（葡萄糖的活性形式）每增加一个葡萄糖，消耗每增加一个葡萄糖，消耗2Pi糖原合成特点糖原合成特点n糖原的合

30、成与分解总图糖原的合成与分解总图UDPGUDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 G-1-P G-1-P UTP UTP UDPG UDPG PPiPPi 糖原糖原n+1n+1 UDP UDP G-6-P G-6-P G G 糖原合酶糖原合酶 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 己糖己糖(葡萄糖葡萄糖)激酶激酶 糖原糖原n n Pi Pi 磷酸化酶磷酸化酶 葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸酶（肝）磷酸酶（肝）糖原糖原n n 四、糖原代谢的调控四、糖原代谢的调控糖原的合成和分解通过对糖原的合成和分解通过对糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶和和糖原合酶糖原合酶的调节机制进行调控的调节机制进行调控别构调控别构调控共价修饰共价修饰

31、1.糖原磷酸化酶：糖原磷酸化酶：AMP；ATP、6-P-G、Glc2.糖原合酶：糖原合酶：6-P-G、Glc磷酸化酶磷酸化酶和糖原合酶和糖原合酶的活性是受磷酸化或去磷酸化的的活性是受磷酸化或去磷酸化的共价共价修饰修饰的调节。二种酶磷酸化及去磷酸化的方式相似，但其的调节。二种酶磷酸化及去磷酸化的方式相似，但其效果相反。效果相反。糖原合酶糖原合酶a(有活性有活性)糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶b(无活性无活性)OHOHATPADPH2OPi糖原合酶糖原合酶b(无活性无活性)糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶a(有活性有活性)PP激素对糖原合成与分解激素对糖原合成与分解的调控的调控意义意义：由于由于酶的共价修饰酶的

32、共价修饰反应是酶促反反应是酶促反应，只要有少应，只要有少量信号分子量信号分子（如激素）存（如激素）存在，即可通过在，即可通过加速这种酶促加速这种酶促反应，而使大反应，而使大量的另一种酶量的另一种酶发生化学修饰，发生化学修饰，从而获得放大从而获得放大效应。这种调效应。这种调节方式快速、节方式快速、效率极高。效率极高。肾上腺素或肾上腺素或胰高血糖素胰高血糖素1、腺苷酸环化酶、腺苷酸环化酶（无活性）（无活性）腺苷酸环化酶（活性）腺苷酸环化酶（活性）2、ATPcAMPR、cAMP3、蛋白激酶、蛋白激酶（无活性）（无活性）蛋白激酶（活性）蛋白激酶（活性）4、磷酸化酶激酶、磷酸化酶激酶（无活性）（无活性）

33、磷酸化酶激酶（活性）磷酸化酶激酶（活性）5、磷酸化酶、磷酸化酶b（无活性）无活性）磷酸化酶磷酸化酶a（活性）活性）6、糖原、糖原6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖血液血液肾上腺素或肾上腺素或胰高血糖素胰高血糖素132 102 104 106 108葡萄糖葡萄糖ATPADPATPADP456 血糖及其调节血糖及其调节血糖（血糖（Blood sugarBlood sugar）：）：指血液中的葡萄糖。指血液中的葡萄糖。血糖水平血糖水平：即血糖浓度。即血糖浓度。n血糖及血糖水平的概念：血糖及血糖水平的概念：正常血糖浓度正常血糖浓度 ：3.896.11mmol/L3.896.1

34、1mmol/L血糖血糖4.444.446.67mmol/L6.67mmol/L食物食物肝糖原肝糖原糖异生糖异生H H2 2O O、COCO2 2、能能糖原糖原脂肪、脂肪、氨基酸、氨基酸、核糖等核糖等随尿排出随尿排出8.89mmol/L8.89mmol/L消化吸收消化吸收分解分解非糖物质非糖物质合成合成氧化氧化转变转变1、血糖的来源和去路2、血糖的调节肝脏调节肝脏调节肾脏调节肾脏调节神经调节神经调节激素调节激素调节（一）肝脏调节进食后进食后肝糖原合成肝糖原合成不进食不进食肝糖原分解肝糖原分解饥饿时饥饿时糖异生作用糖异生作用（二）肾脏调节肾糖阈：肾糖阈：肾对糖的重吸收能力肾对糖的重吸收能力8.89

35、9.99mmol/L（renalthresholdofsugar）血糖肾糖阈：血糖肾糖阈：尿中不含葡萄糖尿中不含葡萄糖血糖肾糖阈：血糖肾糖阈：出现糖尿出现糖尿（三）激素的调节血糖血糖水平水平胰岛素胰岛素肾上腺素肾上腺素胰高血糖素胰高血糖素糖皮质激素糖皮质激素甲状腺素甲状腺素生生长素长素a、胰岛素作用减少血糖来源减少血糖来源增加血糖去路增加血糖去路促进促进促进促进葡萄糖进入细胞内代谢葡萄糖进入细胞内代谢葡萄糖进入细胞内代谢葡萄糖进入细胞内代谢促进促进促进促进糖的氧化利用糖的氧化利用糖的氧化利用糖的氧化利用促进促进促进促进糖原合成糖原合成糖原合成糖原合成促进促进促进促进糖转变为脂肪糖转变为脂肪糖转

36、变为脂肪糖转变为脂肪抑制抑制抑制抑制糖原分解糖原分解糖原分解糖原分解抑制抑制抑制抑制糖异生作用糖异生作用糖异生作用糖异生作用b、肾上腺素作用 1、促进肝糖原分解成葡萄糖 2、促进糖异生 3、促进肌糖原酵解成乳酸机理：加强糖的来源机理：加强糖的来源3、糖代谢紊乱（一）低血糖(hypoglycemia)空腹血糖浓度 3.89mmol/L（二）高血糖(hyperglycemia)空腹血糖浓度 7.22mmol/L（三）糖尿(glucosuria)空腹血糖浓度8.89mmol/L肾糖阈肾糖阈低血糖：低血糖：空腹血糖空腹血糖3.89mmol/L症状：症状：头晕、心悸、出冷汗等头晕、心悸、出冷汗等严重引起

37、脑昏迷严重引起脑昏迷原因：原因：1、饥饿或不能进食、饥饿或不能进食2、胰岛素分泌过多、胰岛素分泌过多3、严重肝疾患、严重肝疾患4、内分泌异常、内分泌异常（一）低血糖(hypoglycemia)(二）高血糖及糖尿高血糖：高血糖：空腹血糖空腹血糖7.22mmol/L糖尿：糖尿：血糖浓度血糖浓度8.89mmol/L饮食性糖尿、情感性糖尿、肾性糖尿饮食性糖尿、情感性糖尿、肾性糖尿hyperglycemiahyperglycemiahyperglycemiahyperglycemiaglucosuriaglucosuriaglucosuriaglucosuria糖尿病：糖尿病：持续性高血糖和糖尿持续性高

38、血糖和糖尿类型：类型：胰岛素依赖型（胰岛素依赖型（型）型）非胰岛素依赖型（非胰岛素依赖型（型）型）病因：病因：胰岛素缺乏胰岛素缺乏受体数目减少受体数目减少受体与胰岛素的亲和力降低受体与胰岛素的亲和力降低（三）糖尿病症状：多食、多饮、多尿、体重减轻（三多一少）症状：多食、多饮、多尿、体重减轻（三多一少）多食引起血糖升高多食引起血糖升高尿糖尿糖带走大量水分而多尿带走大量水分而多尿多尿多尿多食多食糖氧化障碍糖氧化障碍机体能量不足机体能量不足感到饥饿而多食感到饥饿而多食多饮多饮多尿失水过多多尿失水过多引起口渴而多饮引起口渴而多饮体重减轻体重减轻糖供能障碍糖供能障碍脂肪、蛋白质氧化增加脂肪、蛋白质氧化增

39、加体重减轻体重减轻酮症酸中毒糖尿病时糖尿病时脂肪脂肪(fat)动员加强动员加强酮体酮体生成过多，超过了肝外组织的氧化能力生成过多，超过了肝外组织的氧化能力酮血症、酮尿症、酮症酸中毒等酮血症、酮尿症、酮症酸中毒等(ketonebodies)酮体：乙酰乙酸酮体：乙酰乙酸(acetoacetate)-羟丁酸羟丁酸(hydroxybutyrate)丙酮丙酮(acetone)烂苹果味道烂苹果味道99%，酸性酸性感染感染肥胖肥胖体力活动减少体力活动减少妊娠妊娠遗传遗传环境因素环境因素糖尿病的诱发因素糖尿病的诱发因素（四）糖耐量试验(glucosetolerance)人体处理所给予葡萄糖的能力人体处理所给予

40、葡萄糖的能力葡萄糖耐量葡萄糖耐量（耐糖现象）（耐糖现象）1.空腹抽血空腹抽血2.一次进食一次进食100g葡萄糖葡萄糖3.0.5、1、2、3小时分别取血，测血糖浓度小时分别取血，测血糖浓度4.时间为横坐标，血糖浓度为纵坐标，绘耐糖曲线时间为横坐标，血糖浓度为纵坐标，绘耐糖曲线糖耐量试验(glucosetolerance)30609012015018040035030025020015010050血血糖糖浓浓度度mg/dl糖尿病患者（重症）糖尿病患者（重症）糖尿病患者（轻症）糖尿病患者（轻症）健康人健康人肾上腺皮质机能减退者肾上腺皮质机能减退者高胰岛素血症者高胰岛素血症者时间（分）时间（分）第二十

41、五章脂肪酸的分解代谢The hummingbirds tremendous capacity to store and use fatty acids enables it to make migratory journeys of remarkable distances.(Two Hummingbirds Lithograph;The Academy of Natural Sciences of Philadelphia/Corbis Images)脂肪的生理功能生物膜的结构组分：磷脂、糖脂糖蛋白的膜定位储能物质、燃料分子（氧化时每克可释放氧化时每克可释放出出38.9 kJ 38.9 kJ

42、 的能量，每克糖和蛋白质氧化的能量，每克糖和蛋白质氧化时释放的能量仅分别为时释放的能量仅分别为17.2 kJ17.2 kJ和和23.4 kJ23.4 kJ。）。）信号传导：激素、胞内信使O=O=CH2OCR1R2COCHCH2OCR3O=R1、R2、R3可以相同，也可以不全相同可以相同，也可以不全相同甚至完全不同，甚至完全不同，R2多是多是不饱和不饱和的。的。甘油三酯甘油三酯（triacylglycerol）非极性化合物无水状态存储甘油磷脂甘油磷脂CHR2CCHPCH2P-XCR1X=H磷脂酸磷脂酸（PA）X=CH2CH2N+(CH3)3磷脂酰胆碱X=CH2CHNH2磷脂酰丝氨酸COOHooo

43、oooCH2OO一、一、脂质脂质的消化、吸收和传送的消化、吸收和传送（一）脂肪的消化和吸收（一）脂肪的消化和吸收 消化：消化：发生在脂质发生在脂质-水界面处水界面处 场所：胃、场所：胃、小肠上皮细胞小肠上皮细胞 酶：胃脂肪酶、胰脂肪酶（辅脂酶）、酶：胃脂肪酶、胰脂肪酶（辅脂酶）、磷脂酶磷脂酶、胆固醇脂酶胆固醇脂酶小肠小肠小肠上皮细胞小肠上皮细胞脂肪或脂肪或肌肉肌肉细胞细胞血管血管信号作用、被LPL识别chylomicronparticle乳糜微粒乳糜微粒胆固醇胆固醇磷脂磷脂胆固醇酯胆固醇酯三酰甘油酯三酰甘油酯将脂从将脂从小小肠上皮细肠上皮细胞运到毛胞运到毛细血管中细血管中LPL水解三酰甘油（二

44、）脂（二）脂肪肪的的水水解（脂肪的动员）解（脂肪的动员）（饥（饥饿等状况下）饿等状况下）脂肪酶为激素敏感脂肪酶为激素敏感肾上腺素、去甲肾上腺素、胰高血糖素肾上腺素、去甲肾上腺素、胰高血糖素激活激活胰岛素胰岛素抑制抑制Glycolysis脂肪脂肪脂肪酶甘油甘油+脂肪酸脂肪酸CH2-O-C-R1R2-C-O-CHCH2OH-CH2-O-C-R1R2-C-O-CHCH2-O-C-R3O=O=O=H2OR3COOH三酰甘油脂肪酶O=O=-CH2OHHCOHCH2OHCH2OHR2-C-O-CHCH2OHO=-H2OR1COOH二酰甘油脂肪酶H2OR2COOH单酰甘油脂肪酶-磷酸化的脂肪酶有活性，动物的

45、脂肪酶存在于脂肪细磷酸化的脂肪酶有活性，动物的脂肪酶存在于脂肪细胞中，而植物的脂肪酶存在脂体、油体及乙醛酸循环胞中，而植物的脂肪酶存在脂体、油体及乙醛酸循环体中。体中。（三）甘（三）甘 油油 的的 氧氧 化化 分分 解解 与与 转转 化化动物的脂肪细胞中无甘油激酶，则甘油需要动物的脂肪细胞中无甘油激酶，则甘油需要经血液运到经血液运到肝细胞中进行氧化分解。肝细胞中进行氧化分解。CH2OHHCOHCH2OH-ATPADP+Pi甘油激酶CH2OHHCOHCH2O-P-磷酸酯酶NAD+NADH+H+磷酸甘油脱氢酶CH2OHC=OCH2O-P-异构酶磷酸丙糖CHOCHOHCH2O-P-糖异生葡萄糖EMP

46、CH3C=OCOOH-乙酰COATCACO2+H2O糖代谢与脂代谢通过磷酸二羟丙酮联系起来。糖代谢与脂代谢通过磷酸二羟丙酮联系起来。甘油可生糖，但脂肪酸几乎不能生糖甘油可生糖，但脂肪酸几乎不能生糖二、脂肪酸的氧化二、脂肪酸的氧化场所：线粒体基质（真核）细胞溶胶（原核）（一）脂肪酸的活化（一）脂肪酸的活化脂肪酸进入细胞，在胞浆中被活化，形成脂肪酸进入细胞，在胞浆中被活化，形成脂酰脂酰CoACoA脂肪酸硫激酶脂酰腺苷酸无机焦磷酸酶水解无机焦磷酸酶水解高能化合物（二）脂酰（二）脂酰CoACoA转运入线粒体转运入线粒体1010碳以上的脂酰碳以上的脂酰CoACoA不能透过线粒体内膜不能透过线粒体内膜肉毒

47、碱肉毒碱(3-(3-羟基羟基-4-4-三甲氨基丁酸三甲氨基丁酸)脂酰脂酰CoACoA载体载体脂酰肉碱转移酶脂酰肉碱转移酶（三）脂肪酸的（三）脂肪酸的氧化氧化脂酰脂酰CoACoA在在线粒体基质线粒体基质中进行中进行 氧化氧化反应历程：反应历程：脱氢、水化、再脱氢和硫解脱氢、水化、再脱氢和硫解反应产物：释放出反应产物：释放出1 1分子乙酰分子乙酰CoACoA 比原脂酰比原脂酰CoACoA少少2 2个碳个碳脂酰脂酰CoACoAaaFranzKnoopslabelingExperiments(1904):fattyacidsaredegradedbyoxidationattheCarbon.oxida

48、tion脂酰脂酰CoACoA脱氢氧化脱氢氧化在在脂酰脂酰CoACoA脱氢酶脱氢酶的催化下，在的催化下，在-和和-碳原碳原子上各脱去一个氢原子，生成子上各脱去一个氢原子，生成反式反式,-烯脂烯脂酰酰CoACoA，氢受体是氢受体是FADFAD。水化水化在在烯脂酰烯脂酰CoACoA水合酶水合酶催化下，催化下，,-烯脂酰烯脂酰CoACoA水水化，生成化，生成L(+)-L(+)-羟脂酰羟脂酰CoACoA。再脱氢再脱氢在在-羟脂酰羟脂酰CoACoA脱氢酶脱氢酶催化下，脱氢生成催化下，脱氢生成-酮脂酰酮脂酰CoACoA。反应的氢受体为反应的氢受体为NADNAD+。此脱氢酶具有立体专一性，只催化此脱氢酶具有立

49、体专一性，只催化L L(+)-(+)-羟脂酰羟脂酰CoACoA的脱氢。的脱氢。硫解硫解在在-酮脂酰酮脂酰CoACoA硫解酶硫解酶催化下，生成乙酰催化下，生成乙酰CoACoA和比原来少两个碳原子的脂酰和比原来少两个碳原子的脂酰CoACoA。氧氧化化柠柠檬檬酸酸循循环环电子传递黄素蛋白(四四)脂肪酸脂肪酸-氧化产生的能量氧化产生的能量软脂酸（软脂酸（1616碳）经碳）经7 7次次-氧化生成：氧化生成：8 8个乙酰个乙酰CoACoA （1010）80807 7分子分子FADHFADH （1.51.5）10.510.57 7分子分子NADH NADH （2.52.5）17.517.5活化消耗活化消耗1

50、 1分子分子ATPATP中两个高能磷酸键中两个高能磷酸键108108个个ATPATP106 106 个个ATPATP脂肪酸脂肪酸-氧化的生理意义氧化的生理意义为机体提供比糖氧化更多的为机体提供比糖氧化更多的能量能量乙酰乙酰CoACoA还可作为脂肪酸和某些还可作为脂肪酸和某些AAAA的的合成原料合成原料产生大量的水可供陆生动物对产生大量的水可供陆生动物对水水的需要的需要Unlikemosthibernatingspecies,thebearmaintainsabodytemperatureofbetween32and35C,closetothenormal(nonhibernating)leve