第6章糖代谢ppt课件.ppt

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1、生物化学Biochemistry Biochemistry 第第6章章 糖代谢糖代谢The Metabolism of Carbohydrate 生物化学生物化学BiochemistryBiochemistry 欧树娣欧树娣食品与应用化学系食品与应用化学系本章教学要求本章教学要求1、理解糖代谢异常与疾病之间的关系；、理解糖代谢异常与疾病之间的关系；2、掌握糖这一生物大分子的基本知识；、掌握糖这一生物大分子的基本知识；3、掌握糖分解代谢的几条重要途径：、掌握糖分解代谢的几条重要途径：糖糖的无氧酵解、三羧酸循环和磷酸戊糖途的无氧酵解、三羧酸循环和磷酸戊糖途径，以及糖的合成代谢等径，以及糖的合成代谢

2、等。生物化学生物化学1、自然界中最为丰富的有机物之一；、自然界中最为丰富的有机物之一；2、生命活动重要的碳源和能源；、生命活动重要的碳源和能源；3、新陈代谢、新陈代谢生物化学生物化学概概 述述纤维素、淀粉纤维素、淀粉蔗糖蔗糖果糖和葡萄糖果糖和葡萄糖核糖和脱氧核糖核糖和脱氧核糖糖酵解、柠檬酸循环、磷酸戊糖途径糖酵解、柠檬酸循环、磷酸戊糖途径糖异生途径、糖原合成、结构多糖合成糖异生途径、糖原合成、结构多糖合成糖代谢异常与疾病糖代谢异常与疾病 葡萄糖葡萄糖及其他糖如及其他糖如半乳糖、乳糖半乳糖、乳糖等代谢异常等代谢异常引起的疾病引起的疾病 血糖高、血糖低；乳糖不耐受症；半乳糖血血糖高、血糖低；乳糖不

3、耐受症；半乳糖血症；肝病；心脑血管疾病等症；肝病；心脑血管疾病等 缺乏某些酶时，糖原就不能分解，一则引起缺乏某些酶时，糖原就不能分解，一则引起能量不能释放出来，二则由于糖原的蓄积引能量不能释放出来，二则由于糖原的蓄积引起了糖原病起了糖原病生物化学生物化学本章主要内容本章主要内容6.1 糖的概念及其分类糖的概念及其分类 6.2 糖的消化与吸收糖的消化与吸收 6.3 糖的分解代谢糖的分解代谢 6.4 糖原的合成与分解糖原的合成与分解 6.5 糖异生作用糖异生作用6.6 血糖血糖（糖代谢异常与疾病糖代谢异常与疾病）生物化学生物化学6.1 糖的概念及其分类糖的概念及其分类 一、一、糖的概念糖的概念糖：

4、糖：即碳水化合物，其本质是多羟基即碳水化合物，其本质是多羟基醛和多羟基酮及其衍生物和多聚物。醛和多羟基酮及其衍生物和多聚物。（醛糖、酮糖）（醛糖、酮糖）二、二、糖的分类及结构糖的分类及结构生物化学生物化学 单糖单糖（Monosaccharide）寡糖寡糖（Oligosaccharide，Disaccharide）多糖多糖（Polysaccharide）结合糖：结合糖：糖脂、糖蛋白、溶酶体等糖脂、糖蛋白、溶酶体等 糖的衍生物：糖的衍生物：糖醇、糖酸、糖胺、糖苷糖醇、糖酸、糖胺、糖苷 二、二、糖的分类及结构糖的分类及结构生物化学生物化学1.单单 糖糖（Monosaccharide）不能被水解成更小

5、分子的糖不能被水解成更小分子的糖（D型）型）葡萄糖的书写格式葡萄糖的书写格式环式结构形式环式结构形式 ，开链形式，开链形式 葡 葡萄糖的结构与构型葡萄糖的结构与构型葡萄糖的结构与构型葡萄糖的结构与构型(1)绝对构型（绝对构型（D/L型）型）距羰基最远的那个不对称碳原子的构型定为整个糖分距羰基最远的那个不对称碳原子的构型定为整个糖分子的绝对构型。其羟基向右的为子的绝对构型。其羟基向右的为D型，向左的为型，向左的为L型型葡萄糖的结构与构型葡萄糖的结构与构型(2)相对构型相对构型(/)单单糖的理化性质糖的理化性质 氧化还原反应氧化还原反应 糖苷的生成糖苷的生成 单糖的半缩醛羟基与另一分子中的羟基、单

6、糖的半缩醛羟基与另一分子中的羟基、氨基或硫羟基等失水而产生的化合物氨基或硫羟基等失水而产生的化合物 单单糖的理化性质糖的理化性质斐林反应斐林反应浅蓝色浅蓝色棕色棕色砖红色砖红色（沉淀）（沉淀）检测糖尿病患者的尿糖检测糖尿病患者的尿糖 指经过水解后可产生几分子相同或不同的指经过水解后可产生几分子相同或不同的单糖的糖，单糖间由脱水缩合的糖苷键相单糖的糖，单糖间由脱水缩合的糖苷键相连接。连接。（二糖）（二糖）2.寡寡 糖糖（Oligosaccharide）3.多糖多糖（Polysaccharide）是由很多单糖分子缩合脱水而成的分支或不分支是由很多单糖分子缩合脱水而成的分支或不分支的长链分子。仅仅是

7、由的长链分子。仅仅是由-葡萄糖的残基组成的。葡萄糖的残基组成的。糖糖原原淀淀粉粉纤维纤维素素GlycogenStarchCellulose6.2 糖的消化与吸收糖的消化与吸收 一、糖的生理功能一、糖的生理功能（1）生命活动所需能量来源；）生命活动所需能量来源；（2）重要的中间代谢产物；）重要的中间代谢产物；（3）构成生物大分子，形成糖脂和糖蛋白；）构成生物大分子，形成糖脂和糖蛋白；（4）分子识别作用）分子识别作用。生物化学生物化学6.2 糖的消化与吸收糖的消化与吸收二、糖的消化二、糖的消化小肠是消化糖类的主要部位小肠是消化糖类的主要部位食物中的糖食物中的糖1.被动转运被动转运 高高 低低,被动

8、扩散，吸收慢，不耗能；被动扩散，吸收慢，不耗能；2.主动转运主动转运 低低 高高,主动转运，吸收快，主动转运，吸收快，耗能、需钠。耗能、需钠。（需载体蛋白帮助）（需载体蛋白帮助）顺浓度差顺浓度差G逆浓度差逆浓度差G 二、糖的吸收ADP+Pi ATP Glu Na+K+Na+泵泵小肠粘膜细胞小肠粘膜细胞 肠肠腔腔 门静脉门静脉 刷状缘刷状缘 细胞内膜细胞内膜 SGLSGLT T 3.吸收途径（转运）吸收途径（转运）小肠肠腔小肠肠腔 肠粘膜上皮细胞肠粘膜上皮细胞 门静脉门静脉 肝脏肝脏 体循环体循环SGLT 各种组织细胞各种组织细胞 GLUT GLUT：葡萄糖转运体葡萄糖转运体(glucose t

9、ransporter)，已发现有已发现有5种葡萄糖转种葡萄糖转运体运体(GLUT 15)。6.3 糖的分解代谢糖的分解代谢生物体内糖分解代谢的主要途径有：生物体内糖分解代谢的主要途径有：糖酵解、糖的有氧氧化、磷酸戊糖途径糖酵解、糖的有氧氧化、磷酸戊糖途径生物化学生物化学葡萄糖葡萄糖糖酵解糖酵解 糖的无氧分解糖的无氧分解乳酸乳酸+少量能量少量能量糖的有氧氧化糖的有氧氧化有氧氧化有氧氧化磷酸戊糖磷酸戊糖 NADPH+H+磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径代谢旁路代谢旁路CO2+H2O+大量能量大量能量6.3 糖的分解代谢糖的分解代谢 6.3.1糖酵解糖酵解(glycolisis)概念概念一系列酶将葡萄糖降解

10、成丙酮酸并生成一系列酶将葡萄糖降解成丙酮酸并生成ATP的过程的过程生物化学生物化学其全过程共有其全过程共有11步酶促反应，分为以下步酶促反应，分为以下4个阶段：个阶段：1.葡萄糖（葡萄糖（G）转变为）转变为1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖（FDP）2.FDP分解为分解为2分子磷酸丙糖分子磷酸丙糖3.3-磷酸甘油醛转变为丙酮酸磷酸甘油醛转变为丙酮酸4.丙酮酸还原为乳酸丙酮酸还原为乳酸反应部位：胞浆反应部位：胞浆 EMP按照能量变化分为按照能量变化分为2个阶段，共个阶段，共10步步1.葡萄糖分解为三碳糖，消耗葡萄糖分解为三碳糖，消耗2分子分子ATP2.三碳糖生成丙酮酸，产生三碳糖生成丙酮酸，产生4分子

11、分子ATP葡萄糖葡萄糖+2NAD+Pi2丙酮酸丙酮酸+2H2O+2NADH+2H+2ATP葡萄糖酵解的总反应式葡萄糖酵解的总反应式6.3.1糖酵解糖酵解(glycolisis)一、反应过程一、反应过程OCH2OHOCH2O-ATPADPMg2+己糖激酶（肝外）己糖激酶（肝外）葡萄糖激酶葡萄糖激酶（肝内）（肝内）葡萄糖葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖P1.葡萄糖（葡萄糖（G）转变为）转变为 1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖（G-6-P）糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶 糖原糖原 G-1-P G-6-P（Gn）（不耗（不耗ATP）H3PO4EMP途径中第一个途径中第一个限速酶限速酶1 1）催化不可逆反应）催化不

12、可逆反应2 2）催化效率低）催化效率低3 3）受激素或代谢物的调节）受激素或代谢物的调节 4 4）常是在整条途径中催化初）常是在整条途径中催化初 始反应的酶始反应的酶5 5）活性的改变可影响整个）活性的改变可影响整个 反应体系的速度和方向反应体系的速度和方向限速酶特点6-磷酸果糖磷酸果糖磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶ATPADPMg2+1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖PCH2O-PCH2OHOCH2O-PCH2O-O6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖CH2O-PCH2OHO磷酸己糖异构酶磷酸己糖异构酶6-磷酸果糖磷酸果糖OCH2O-P （FDP）PFK是第二个限速酶，也是是第二个限速酶，也是EMP途径的关途径的关

13、键酶，其活性大小控制着整个途径的进程键酶，其活性大小控制着整个途径的进程。2.FDP分解为分解为2分子磷酸丙糖分子磷酸丙糖1，6二磷酸果糖二磷酸果糖CH2O-PC=OCH2OHCHOCH2OHCH2O-P醛缩酶醛缩酶磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛PCH2O-PCH2O-O上述上述5步反应完成了糖酵解的准备阶段。步反应完成了糖酵解的准备阶段。包括包括两个磷酸化步骤，两个磷酸化步骤，由六碳糖裂解为两分子三由六碳糖裂解为两分子三碳糖，最后都转变为碳糖，最后都转变为3-磷酸甘油醛。磷酸甘油醛。在准备阶段中，并没有从中获得任何能量，与此在准备阶段中，并没有从中获得任何能量，与此相反，却

14、相反，却消耗了两个消耗了两个ATP分子。分子。以下的以下的5步反应包括氧化步反应包括氧化-还原反应、磷酸化反应还原反应、磷酸化反应。这些反应正是。这些反应正是从从3-磷酸甘油醛提取能量形成磷酸甘油醛提取能量形成ATP分子。分子。CHOCH2OHCH2O-PCOOCH2OHCH2O-P P3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶NAD+NADH+H+Pi3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛1,3二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3.3-磷酸甘油醛转变为丙酮酸磷酸甘油醛转变为丙酮酸COOCH2OHCH2O-P P1,3二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸COOHCH2OHCH2O-P磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶ADP ATP Mg2

15、+3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸高能高能磷酸键磷酸键 EMP第一次产生第一次产生高能磷酸键；高能磷酸键；EMP中唯一的脱氢反应，并产生了还原剂中唯一的脱氢反应，并产生了还原剂NADH。该酶是巯基酶，所以它可被该酶是巯基酶，所以它可被碘乙酸碘乙酸不可逆地抑制，所以不可逆地抑制，所以 碘乙酸能抑制糖酵解碘乙酸能抑制糖酵解。EMPEMP中第一次底物水平磷酸化反应中第一次底物水平磷酸化反应底物水平磷酸化：直接利用代谢中间物氧化释放的能量产生ATP的磷酸化类型。其中ATP的形成直接与一个代谢中间物（1,3-二磷酸甘油酸）上的磷酸基团的转移相偶联。这一步反应是糖酵解过程的第7步反应，也是糖酵解过程开始收获的阶段

16、。在此过程中产生了第一个ATP。COOHCH2OHCH2O-PCOOHCHO-PCH2OHCOOHC-OPCH2=变位酶变位酶烯醇化酶烯醇化酶H2O2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸COOHC-OPCH2=磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸激酶丙酮酸激酶ADPATPMg2+COOHC-OHCH2=COOHC=OCH 3 烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸丙酮酸第三个第三个限速酶，限速酶，第二次第二次底物水平磷酸化底物水平磷酸化3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸这一步其实是分子内的氧化还原，使分这一步其实是分子内的氧化还原，使分子中的能量重新分布，使能量集中，第子中的能量重新分布，使能量集中，第二次产生了二次产生了高能磷酸键高能磷酸键。高能高能磷酸键磷酸键COOHC=OCH3丙酮酸丙酮酸乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶NADH+H+NAD+COOHCHOHCH3乳酸乳酸4.丙酮酸还原为乳酸丙酮酸还原为乳酸第第11步步 二、糖酵解小结二、糖酵解小结1.亚细胞部位亚细胞部位:胞液胞液2.需需O2情况情况:不需氧不需氧3.产物产物:乳酸乳酸4.产能情况产能情况(1分子分子G):2分子分子AT