1、第五章糖 代 謝,Metabolism of Carbohydrates,內(nèi)容提綱,概述 糖的分解代謝 糖的無(wú)氧氧化 糖的有氧氧化 磷酸戊糖途徑 糖原的合成與分解 糖異生作用 血糖及其調(diào)節(jié),2,01,糖的無(wú)氧氧化,02,糖的有氧氧化,03,磷酸戊糖途徑,04,糖醛酸途徑,Contents,糖的分解代謝,3,第三節(jié) 糖的有氧氧化,概念 反應(yīng)過(guò)程 （1）葡萄糖分解成丙酮酸 （2）丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA （3）三羧酸循環(huán)及氧化磷酸化 調(diào)節(jié) 生理意義,4,Aerobic Oxidation of Carbohydrate,糖的有氧氧化(aerobic oxidation)指在機(jī)體氧供充足時(shí)，葡萄

2、糖徹底氧化成H2O和CO2，并釋放出能量的過(guò)程。是機(jī)體主要供能方式。,部位：細(xì)胞質(zhì)及線粒體,概念,5,糖的有氧氧化概況,胞質(zhì),線粒體,丙酮酸,6,一、有氧氧化的反應(yīng)過(guò)程,7,第一階段：糖酵解（細(xì)胞質(zhì)）,第二階段：丙酮酸的氧化脫羧（線粒體）,第三階段：三羧酸循環(huán)及氧化磷酸化 （線粒體）,1. 丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA,8,總反應(yīng)式:,反應(yīng)部位：線粒體,丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的組成,FAD NAD+,E3：二氫硫辛酰胺脫氫酶,E2：二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶,TPP,E1：丙酮酸脫氫酶,9,丙酮酸脫氫酶復(fù)合體催化的反應(yīng)過(guò)程,(1) 丙酮酸脫羧形成羥乙基-TPP。 (2) 由二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶(E2)催

3、化形成乙酰硫辛酰胺-E2。 (3) 二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶(E2)催化生成乙酰CoA, 同時(shí)使硫辛酰胺上的二硫鍵還原為2個(gè)巰基。 (4) 二氫硫辛酰胺脫氫酶(E3)使還原的二氫硫辛酰胺脫氫，同時(shí)將氫傳遞給FAD。 (5) 在二氫硫辛酰胺脫氫酶(E3)催化下，將FADH2上的H轉(zhuǎn)移給NAD+，形成NADH+H+。,10,11,CO2,CoASH,NAD+,NADH+H+,(5) NADH+H+的生成,(1) -羥乙基-TPP的生成,(2)乙酰硫辛酰胺的生成,(3)乙酰CoA的生成,(4) 硫辛酰胺的生成,2.三羧酸循環(huán),12,從乙酰CoA與草酰乙酸縮合生成含有3個(gè)羧基的檸檬酸開(kāi)始，經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)，

4、最終仍生成草酰乙酸而構(gòu)成循環(huán)，故稱為三羧酸循環(huán)(tricarboxylic acid cycle, TAC)、TCA cycle或檸檬酸循環(huán) 、Krebs循環(huán)。,三羧酸循環(huán)的反應(yīng)部位：線粒體,1953年諾貝爾生理學(xué)/醫(yī)學(xué)獎(jiǎng),13,14,NADH+H+,NAD+,NAD+,NADH+H+,GTP,GDP(ADP)+Pi,FAD,FADH2,NADH+H+,NAD+,檸檬酸合酶,順烏頭酸酶,異檸檬酸脫氫酶,-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體,琥珀酰CoA合成酶,琥珀酸脫氫酶,延胡索酸酶,蘋果酸脫氫酶,總反應(yīng)方程式,乙酰CoA + 3NAD+ + FAD + GDP(ADP) + Pi + 2H2O,15,2C

5、O2 +3(NADH +H+) +FADH2 +GTP(ATP) +HSCoA,三羧酸循環(huán)的要點(diǎn),一次底物水平磷酸化（1分子GTP/ATP） 二次脫羧（2分子CO2） 三次不可逆反應(yīng) 關(guān)鍵酶有：檸檬酸合酶 異檸檬酸脫氫酶 -酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體 四次脫氫 (1分子FADH2，3分子NADH+H+ ),16,TCA循環(huán)的中間產(chǎn)物必須不斷更新和補(bǔ)充,17,三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物起催化劑的作用，本身無(wú)量的變化，不可能通過(guò)三羧酸循環(huán)直接從乙酰CoA合成草酰乙酸或三羧酸循環(huán)中其他產(chǎn)物，同樣中間產(chǎn)物也不能直接在三羧酸循環(huán)中被氧化為CO2及H2O。,18,.機(jī)體內(nèi)各種物質(zhì)代謝之間是彼此聯(lián)系、相互配合的，TAC中

6、的某些中間代謝物能夠轉(zhuǎn)變合成其他物質(zhì)，借以溝通糖和其他物質(zhì)代謝之間的聯(lián)系。,TCA循環(huán)為氨基酸、脂肪酸和葡萄糖合成提供前體,19,20,.機(jī)體糖供不足時(shí)，可能引起TAC運(yùn)轉(zhuǎn)障礙，這時(shí)蘋果酸、草酰乙酸可脫羧生成丙酮酸，再進(jìn)一步生成乙酰CoA進(jìn)入TAC氧化分解。,所以，TAC中間產(chǎn)物處于不斷被更新補(bǔ)充。,補(bǔ)缺反應(yīng)重新補(bǔ)充TCA循環(huán)中的中間產(chǎn)物,21,草酰乙酸的來(lái)源,22,三羧酸循環(huán)的生理意義,是三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氧化分解的共同途徑； 是三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝聯(lián)系的樞紐； 為其它物質(zhì)代謝提供小分子前體； 為呼吸鏈提供H+ + e。,23,三羧酸循環(huán)是三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝聯(lián)系的樞紐,關(guān)鍵酶, 酵解途徑：己糖激酶, 丙

7、酮酸的氧化脫羧：丙酮酸脫氫酶復(fù)合體, 三羧酸循環(huán)：檸檬酸合酶,磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶,異檸檬酸脫氫酶 -酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體,二、有氧氧化的調(diào)節(jié),25,1. 丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的調(diào)節(jié),別構(gòu)調(diào)節(jié) 抑制劑：乙酰CoA、 NADH+H+、 ATP 、長(zhǎng)鏈脂肪酸 激活劑：AMP、ADP、NAD+、CoA,26,化學(xué)修飾調(diào)節(jié) 丙酮酸脫氫酶復(fù)合體磷酸化后失去活性。,ATP/AMP 、乙酰CoA/CoA、NADH/NAD+，則酶活,27,丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的調(diào)節(jié),異檸檬酸 脫氫酶,檸檬酸合酶,-酮戊二酸 脫氫酶復(fù)合體,檸檬酸,Ca2+, ATP、ADP的影響, 產(chǎn)物堆積引起抑制, 循環(huán)中后續(xù)反應(yīng)中間產(chǎn)

8、物別位反饋抑制前面反應(yīng)中的酶, 其他，如Ca2+可激活許多酶,2. 三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié),28,三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié),三羧酸循環(huán)與上游和下游反應(yīng)相協(xié)調(diào) 三羧酸循環(huán)與酵解途徑互相協(xié)調(diào)。三羧酸循環(huán)需要多少乙酰CoA，則酵解途徑相應(yīng)產(chǎn)生多少丙酮酸以生成乙酰CoA； 氧化磷酸化速率影響三羧酸循環(huán)，前者速率降低，則后者速率也減慢。,29,有氧氧化的調(diào)節(jié)特點(diǎn),有氧氧化的調(diào)節(jié)通過(guò)對(duì)其關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn) 有氧氧化的調(diào)節(jié)是為了適應(yīng)機(jī)體或器官對(duì)能量的需要 ATP/ADP或ATP/AMP比值全程影響有氧氧化的速率,30,ATP/ADP或ATP/AMP,則抑制有氧氧化， ATP/ADP或ATP/AMP,則促進(jìn)有氧氧化。,三、有

9、氧氧化的生理意義,31,糖的有氧氧化是機(jī)體產(chǎn)能最主要的途徑。它不僅產(chǎn)能效率高，而且由于產(chǎn)生的能量逐步分次釋放，相當(dāng)一部分形成ATP，所以能量的利用率也高。,H+ + e 進(jìn)入呼吸鏈徹底氧化生成H2O 的同時(shí)ADP偶聯(lián)磷酸化生成ATP。,有氧氧化生成的ATP,32,有氧氧化生成的ATP,33,合 計(jì),第三階段,第二階段,第一階段,30或32,ATP產(chǎn)生,輔酶,反 應(yīng),胞質(zhì),線 粒 體,1分子乙酰CoA經(jīng)三羧酸循環(huán)和氧化磷酸化，可生成多少分子ATP？,?,？,1mol下列物質(zhì)在有氧時(shí)徹底氧化，凈生成ATP數(shù)最多的是： A.葡萄糖 B.丙酮酸 C.1，6-二磷酸果糖 D.1，3-二磷酸甘油酸,Q1,

10、糖有氧氧化,！,32.5+1.5+1=10,C,34,糖無(wú)氧氧化與有氧氧化的儲(chǔ)能效率,糖無(wú)氧氧化： 1G +2ADP+2Pi 2乳酸 +2ATP+2H2O G0 - 196kJ/mol （每mol ATP儲(chǔ)能30.5kJ） 儲(chǔ)能效率=2 30.5/ 196= 31%,35,問(wèn)：其余能量何處去？ 答：以熱量形式。一部分維持體溫，一部分散失。,有氧氧化：C6H12O6 + 30/32 ADP + 3032Pi6O2 30/32 ATP + 6CO244 H2O G0 -2842kJ/mol 儲(chǔ)能效率=32 (30)30.5/2842= 34%（32%) 比世界上任何一部熱機(jī)的效率都高！,巴斯德效應(yīng)

11、（Pasteur effect）,36,肌組織中糖的有氧氧化抑制無(wú)氧氧化。,Louis Pasteur 1822-1895,瓦伯格效應(yīng)（Warburg effect),37,腫瘤細(xì)胞在有氧情況下也不徹底氧化葡萄糖，而是被分解生成乳酸，這種現(xiàn)象由德國(guó)生化學(xué)家O. H. Warburg發(fā)現(xiàn)，故稱Warburg效應(yīng)，亦稱為有氧糖酵解（aerobic glycolysis),無(wú)氧氧化和有氧氧化的區(qū)別,38,糖的有氧氧化 要求,39,1. 糖的有氧氧化概念 2. 有氧氧化的基本反應(yīng)過(guò)程、關(guān)鍵酶 3. ATP生成及生理意義；,【掌握】,1糖的有氧氧化的調(diào)節(jié) 2巴斯德效應(yīng)的概念,【熟悉】,通過(guò)將乙酰CoA加入