生物化学第2篇 第04章 物质代谢与调节--糖代谢

第四章糖代谢食物糖:淀粉.糖元.双糖.纤维素消化.吸收单糖(代谢)(+)第一节概述糖的生理功能供能供碳原转化成肌体成分转化成生物活性物质糖的消化.吸收消化:口腔开始.小肠为主.酶促反应吸收:依赖载体.耗能的主动吸收(主)依赖载体.不耗能的促进吸收糖代谢概况分解:无氧酵解.有氧氧化.戊糖旁路.糖醛酸途径等糖元合成与分解糖异生第二节糖的分解代谢定义:在缺氧情况下,葡萄糖生成乳酸的过程.包括:细胞定位:胞液酵解途径LDHG丙酮酸乳酸一、糖的无氧酵解过程1.己糖磷酸酯的生成。（G→F-1,6-2P）准备阶段HKATPADPPH-异构酶6-PFK-1ATPADPOCH2OHHOOHOHOHGOCH2OHHOOHOHOHPG-6-POCH2OHOCH2POHOHF-6-POCH2OHOCH2POHOHPF-1,6-2PMg++Mg++2.磷酸丙糖的生成。（F-1,6-2P→G-3-P）aldolaseTriosephosphaseisomerase继续反应CHOCHOHCH2OPG-3-PCH2OC=OCH2OHPDHAPOCH2OHOCH2POHOHPF-1,6-2P3.丙酮酸的生成。（G-3-P→Pyr）COHCHOHCH2OPO3-PGCO~CHOHCH2OPPOG-1,3-2PCHOCHOHCH2OPG-3-PCOOHC—OHCH2COOHC=OCH3Pyr2-PGCOOHH-C-OCH2-OHPCOOHC-O~-CH2PPEP烯醇化酶H2OＰＹＫADPATP（自动）ADPATP3-PGK变位酶NAD+PiNADHH+G-3-PDHE4.生成乳酸。COOHC=OCH3PyrCOOHCHOHCH3LacNADH+H+NAD+ＬＤＨ其他己糖也可转变成磷酸己糖而进入酵解途径．酵解从Ｇｎ开始：　Ｇｎ　　　　1-Ｐ-Ｇ　　　　６-Ｐ-Ｇ（Ｐ）化Ｅ无氧酵解总结在胞液中进行原料:G或者Gn.产物：乳酸．不可逆．催化不可逆反应的三个酶即为限速酶（整个途径中速度最慢的酶）．两步耗能反应，两步底物水平磷酸化（代谢物在代谢过程中，由于脱Ｈ或者脱水，分子内部能量重新分布，形成一个高能磷酸键，此磷酸基可直接转给ＡＤＰ生成ＡＴＰ）．尽生成ATP2个．从Gn开始生成3个ATP.一步氧化反应，一步还原反应，二者偶联以维持胞液中NADH/NAD+比例．二、糖的有氧氧化定义:葡萄糖在有氧条件下,彻底氧化成水和二氧化碳的过程6-P-GPYrPYrTACH2OO2QADPH3PO4ATP氧化磷酸化酵解途径CH3CO-SCOAPYrDHE系2CO23NADHFADH2GTPG胞液腺粒体一.有氧氧化的反应过程(一)丙酮酸的氧化脱羧CH3COCOOHCH3COSCoAPYrDHE系CoASHNAD+NADH+H+PYrDHE系包括:丙酮酸脱氢酶(12个)--TPP转乙酰酶(60个为核心)--硫辛酸.CoA二氢硫辛酰胺脱氢酶(6个)—FAD.NAD+PYrDHE系的反应(二)三羧酸循环亦称柠檬酸循环orKrebs循环过程COO—CH2CH2C=OCOOHCOO--CH2CH2CO~SCOACOO--CH2CH2COO-NAD+HSCOANADH+H+CO2GDPH3PO4GTPCOAα-酮戊二酸脱氢酶系α-酮戊二酸脱氢酶--TPP转琥珀酰酶—硫辛酸COA二氢硫辛酰胺脱氢酶—FADNAD+底物水平磷酸化三羧酸循环过程总结在腺粒体内进行原料:CH3CO~SCoA产物:2CO2GTP3NADHFADH2COA不可逆.三步酶促不可逆:柠檬酸合成酶异柠檬酸脱氢酶α-酮戊二酸脱氢酶系(限速酶)草酰乙酸及其他中间产物起着催化剂或载体功能,理论上不损耗.但由于TAC是一个开放体系,不断有成员逸出TAC去参与别的代谢,故草酰乙酸必需不断得到补充.主要方法是PYr羧化.某些酶的立体异构特意性导致脱下的CO2均来自草酰乙酸的羧基TAC的功能是:彻底氧化CH3CO~SCoA上的乙酰基.三羧酸循环的生理意义TAC是三大营养物共同的最终代谢途径TAC是三大营养物代谢联系的枢纽二.有氧氧化生成的ATPG2ATP2X2ATPPYr2NADH2CH3CO~SCOA2NADHTAC氧化磷酸化H2O3ATPH2O2ATP+11ATP3NADHFADH2GTP(ATP)NADH苹果酸穿梭3ATPFADH2磷酸甘油穿梭2ATPX26Or4ATPH2O3ATP36Or38ATP三.有氧氧化的调节1.酵解途径:6-PFK-1、PYK、HK2.PYDHE系变构(+)AMPATPNADHCH3CO~SCOA反馈(_)PYDHEPYDHE-(P)(失活)PYDHEK(+)变构调节化学修饰3.TAC:异柠檬酸DHE、α-酮戊二酸DHE系受NADH/NAD、ATP/ADP、ATP/AMP调节.比值↑酶活性↑受氧化磷酸化的影响和制约______同步进行四.巴斯德效应有氧氧化抑制生醇发酵的现象.第四节磷酸戊糖途径将G转化成非常重要的5-P-核糖、NADPH的方式,供能不是主要目的.在胞液中进行.过程包括:6-P-G通过脱氢、脱羧生成磷酸戊糖.磷酸戊糖间经过基团转移生成6-P-F、3-P-甘油醛,进入酵解途径.6-P-G5-P-核酮糖变构及基团转移35-P-核酮糖异构酶5-P-核糖5-P-木酮糖5-P-木酮糖 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 构酶转酮醇酶转醛醇酶变构基团转移CH2OHC=O转给醛糖给醛糖CH2OHC=OC—HOH转异构基团转移36-P-G26-P-F3-P-甘油醛酵解途径6NADPH+6H+3CO2脱氢脱梭基团转移磷酸戊糖途径的总结在胞液中进行.原料:36-P-G产物:6XNADPH、6XH+、3XCO2、3-P甘油醛、2X6-P-F两步脱氢反应不可逆,异构与基团转移反应全部是可逆的.调节:限速酶是:6-P-GDHE活性受细胞内NADPH/NADP+的调节.此比值↗,酶活性↘.此比值受细胞内脂肪酸合成的影响.磷酸戊糖途径的生理意义生成和代谢5-P-核糖.(5-P-核糖既是核甘酸合成的原料,也是核酸、核甘酸分解代谢的产物)生成NADPH.NADPH有多种重要的生物学功能.作为供氢体参与合成代谢.如:脂肪酸、胆固醇、非必须氨基酸等.作为羟化酶的辅酶参与各种羟化过程.如:胆固醇、胆汁酸、类固醇激素等.作为谷胱甘肽还原酶的辅酶参与谷胱甘肽还原.(还原性谷胱甘肽是强的抗氧化剂,通过自身氧化以保护含—SH的酶和蛋白的还原性以及细胞膜的完整,特别是红细胞膜.蚕豆病就因戊糖旁路障碍而至.)第五节糖原的合成与分解人体能量的储存形式:脂肪(主.脂肪组织)糖原(肝~5%、肌~1%)糖原结构:与支链淀粉相似.只是分子更大,分支更多,聚合度更小.肝糖原、糖原肌合成与分解都在胞液中进行.但合成与分解的过程均有区别,功能也各不相同.一个还原端无数多个非还原端α-1,4-糖苷α-1,6-糖苷一、Gn的合成代谢G6-P-G1-P-GGn合成酶变位酶UDPGUDPG焦(P)酶UTPPPіGn+1GnUDPATPADPHKATPADPα-1.4-糖苷键分支酶转移一段含6~7个G残基的糖链以α-1,6-糖苷键接在临近糖链上肝:GK三炭化合物异生UDP-GlcisanactivatedformofGlcUDP-Glc,thedonorinthebiosynthesisofglycogenisanactivatedformofGlcUDP-GlcissynthesizedfromG-1-PandUTP:G-1-P+UTP→UDP-Glc+PPi(→2Pi)ItissynthesizedbyapathwaythatutilyzesUDP-GlcratherthanG-1-PastheactivatedGlcdonorBiosyntheticanddegradativepathwaysinbiologicalsystemsarealmostalwaysdistinctwhichaffordmuchgreaterflexibility,bothinenergeticsandincontrolGlycogensynthasecatalyzesthetransferofGlcfromUDP-GlctoagrowingchainNewglucosylunitsaddedtononreducingterminalofglycogentoformanα-1,4-glycosydiclinkagewhichiscatalyzedbyglycogensynthase分支酶分支的增加,使Gn水溶性↗,合成速度↗,分子越来越大。Gn合成的总结在胞液中进行.不可逆.限速酶:Gn合成酶耗能.Gn每增加一个G残基要消耗2分子ATP.肝、肌Gn合成的不同在于6-P-G的合成不同.二.Gn的分解代谢Gn6-P-G变位酶GG-6P-E(肝)酵解途径肌肉无O2乳酸有O2CO2、Q、H2O1-P-GGn(P)化酶PiGn-1(α-1,4-糖甘键)此处的不同导致Gn合成与分解功能的不同.脱支酶葡聚糖转移酶α-1,6-G苷酶NADPH5-P-核糖戊糖旁路Gn磷酸化酶糖原分解脱支酶Gn分解的总结在胞液中进行.不可逆.限速酶:Gn磷酸化酶.不耗能.肝、肌Gn分解的不同在于6-P-G的去路不同.此导致Gn合成、分解的功能不同.三.Gn合成与分解的调节肝Gn合成与分解通过调节以保证血[G]的恒定.肌Gn合成与分解通过调节以保证肌肉组织对能量的需求.所以,调节的条件和因素也不同Gn合成与分解是由两套酶催化的不同途径,但受相同体系的调节.Gn合成酶、Gn磷酸化酶均受共价修饰、变构的双重调节.共价修饰激素[胰高血糖素(肝).肾上腺素(肌肉)R(+)腺苷酸环化酶酶ATPcAMPProKAProKA磷酸化酶b激酶磷酸化酶b激酶-(P)(+)磷酸化酶b磷酸化酶aGn合成↘(--)磷Pro磷酸酶(失活)Gn分解↗Gn合酶Gn合酶-(P)(+)磷Pro磷酸酶抑制剂磷Pro磷酸酶抑制剂-(P)(+)脱磷酸化反应↘通过一系列酶促反应将激素效应逐级放大的体系1.放大效应.2.各级反应均可调节.变构调节磷酸化酶变构、共价协调[G]↗(--)AMPATP磷酸化酶a维持血糖浓度恒定ATP6-P-G}糖原合酶(+)磷酸化酶a(--)AMP磷酸化酶b(+)肌N冲动[Ca++]↗磷酸化酶b激酶(+)适应机体对能量的需求第六节糖异生非糖物质转化为G或Gn的过程原料主要为乳酸、甘油、生糖AA及生糖兼生酮AA的部分碳链组织:肝和肾.正常情况下,肝占总量的90%,但在长期饥饿时,肾的糖异生量增至总量的50%.糖异生与糖酵解途径协调,共同保证血糖浓度的恒定过程基本上是糖酵解的逆过程HK6-P-FK-1PYK通过三个底物循环用四步酶促反应将原来的三步不可逆反应逆回去此逆过程即为糖异生过程底物循环作用物的互变反应分别由不同的酶催化其单向反应的互变循环.HK6-P-FK-1PYKH2OH3PO4H2OH3PO4PYr羧化酶(线粒体)ATP磷酸烯醇式PYr羧激酶(胞液)四步酶促反应苹果酸天冬氨酸苹果酸NADH+H+NAD+苹果酸DHENAD+NADH+H+苹果酸DHEΑ-酮戊二酸谷氨酸GOT天冬氨酸Α-酮戊二酸谷氨酸GOT用于3-P-甘油醛的生成GGTP磷酸稀醇式PY草酰乙酸GDPCO2磷酸稀醇式PY羧激酶胞液ATPADP草酰乙酸丙酮酸丙酮酸羧化酶腺粒体COOHCHOHCH3LDHNAD+NADHH+COOHC=OCH3CH2OHCHOHCH2OPCH2OHC=OCH2OPNAD+NADHH+CH2OHCHOHCH2OHATPADP糖异生原料甘油激酶原料糖异生的调节6-P-F1,6-DP-F6-PFK-1F-DPE-1}2,6-DP-F1,6-DP-FAMPADP(+)(--)ATP柠檬酸(--)(+)6-P-F2,6-DP-F6-PFK-26-PFK-2_(F-DPE-2)P磷酸烯醇式PYPYKPYr草酰乙酸PYr羧化酶磷酸烯醇式PY羧激酶(+)乙酰COAPYrDHE系(-)丙氨酸(肝)(-)受胰高血糖诱导调节两个底物循环PYK(P)化失活调节举例长期饥饿时:[胰高血糖素]↗细胞内磷酸化反应↗.6-PFK-2(P)化成F-DPE-2;PYK、PYDHE系(P)化失活,结果酵解↘异生↗.诱导磷酸烯醇式PY羧激酶合成↗.使异生↗.组织蛋白水解↗血[丙氨酸]↗[α-酮戊二酸]↗脂肪动员↗PYDHE系(--)PY羧化酶(+)柠檬酸F-DPE-1(+)6-PFK-1(--)(--)PYKCH3CO~SCOA.RCOOHβ(O)甘油作异生原料结果酵解↘异生↗.作异生原料糖异生的生理意义维持血糖浓度.补充(更新)肝GnGK肾的糖异生调节机体的酸碱平衡.GLnGLuα-酮戊二酸(原料)回收乳酸能量,防止乳酸中毒.(见乳酸循环)第七节血糖及其调节血糖的来源与去路血糖水平的调节:胰岛素、胰高血糖素等血糖水平异常:高血糖及糖尿病,低血糖血糖3.89---6.11mmol∕L食物糖消化吸收肝糖原糖化作用非糖物质异生CO2+H2O+Q氧化分解脂肪、氨基酸其他糖转化肝、肌糖原合成