【文档说明】糖代谢医学宣教培训课件.ppt，共(122)页，7.006 MB，由小橙橙上传

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糖代谢医学宣教一、糖的消化、吸收和转运（一）糖的消化（糖的酶水解）1.淀粉（或糖原）的酶水解2糖代谢医学宣教产物：糊精、寡糖、少量麦芽糖麦芽糖、极限糊精产物：α-淀粉酶非还原端还原端极限糊精β-淀粉酶3糖代谢医学宣教α,β-淀粉酶：水解α-1,4苷键，但不能水解α-1,6苷键。α-1,6葡萄糖

苷酶：水解α-1,6苷键4糖代谢医学宣教2．二糖的酶水解◼麦芽糖◼蔗糖◼乳糖5糖代谢医学宣教（二）糖的吸收和转运转运蛋白（Transportprotein）Na+G细胞膜－葡萄糖转运系统Na+6糖代谢医学宣教二、糖的分解代谢

葡萄糖酵解丙酮酸OX乙酰CoA三羧酸循环CO2+H2O无氧分解（有氧、无氧）有氧分解（有氧）7糖代谢医学宣教（一）糖酵解(Glycolysis)1.糖酵解途径（1）葡萄糖的磷酸化己糖激酶GF-1，6-dip包括反应1,2,38糖代谢医学宣教主要用于糖的合

成主要用于糖的分解用途不受G-6-P抑制受G-6-P抑制抑制Km高，亲和力低Km低，亲和力高对G的亲和力GG、F、M等底物肝脏不同组织分布葡萄糖激酶已糖激酶别名已糖激酶IV已糖激酶I、II、III9糖代谢医学宣教G-6-P+H2OG-6-P（酯）酶D-G+H3

PO4Go′=-3.3kcal/molG-6-PG-6-P异构酶F-6-PPFK是一个别构酶，受许多效应剂的影响。◼ATP◼柠檬酸◼AMP、ADP或H3PO4F-6-PMg2+ATPADPPFKF-1,6-dip10糖代谢医学宣教◼己糖激酶，G-6-P（酯）酶◼G-6-P异构酶◼磷酸果

糖激酶，F-1,6-dip（酯）酶Go′=-4.0kcal/molF-1,6-dip（酯）酶F-1,6-dip+H2OF-6-P+Pi11糖代谢医学宣教从G开始，磷酸化，异构，磷酸化；消耗2分子ATP调控点：已糖激酶，磷酸果糖激酶第一阶段总结：12糖代谢医学宣教（2）

二羟丙酮磷酸转变为甘油醛-3-磷酸F-1，6-dip甘油醛-3-P，包括反应4，5第二阶段总结：分子断裂，异构13糖代谢医学宣教（3）甘油醛-3-磷酸甘油酸-2-磷酸，包括反应6，7，8甘油醛-3-磷酸甘油酸-1,3-二磷酸甘油酸1,3-二磷酸甘油酸-3-磷酸甘油酸-3-磷酸甘油酸

-2-磷酸第三阶段总结：氧化磷酸化，转磷酸基，变位；产生了2分子NADH，2分子ATP14糖代谢医学宣教（4）甘油酸-2-磷酸→丙酮酸，包括反应9，10第四阶段总结：烯醇化，转磷酸基产生了ATP15糖代谢医学宣教2．酵解过程中能量的产生以葡萄糖为起点无氧情况下:G→G-6-P-1ATPF-6-

P→F-1，6-dip-1ATP2×1,3-二磷酸甘油酸→2×甘油酸-3-磷酸+2ATP2PEP→2Py+2ATP除2分子ATP外，还生成2分子NADH净增2ATP16糖代谢医学宣教3．丙酮酸的去路丙酮酸无氧或相对缺氧有氧：（酒精发酵）糖酵解还原丙酮酸乳酸丙酮酸丙酮

酸脱羧酶乙醛乙醇乙醇脱氢酶丙酮酸CO2+H2O氧化脱羧CH3COSCoATCAcycle肌肉中：酵母菌中：17糖代谢医学宣教4．糖酵解的调节（1）已糖激酶的调节（2）磷酸果糖激酶的调节①ATP②柠檬酸③H+抑制④果糖-2,6-二磷酸（3）丙酮

酸激酶的调节18糖代谢医学宣教5．糖酵解的生理意义（1）供能（2）提供生物合成所需的物质（3）糖酵解不仅是葡萄糖的降解途径，也是其它一些单糖的分解代谢途径（4）为糖的彻底降解作了准备19糖代谢医学宣教（二）柠檬酸循环PyCH3COSCoACO2

＋H2O氧化脱羧TCAcycle20糖代谢医学宣教1．丙酮酸的氧化脱羧丙酮酸脱氢酶复合物包括了三种酶:（1）丙酮酸脱氢酶（也称丙酮酸脱羧酶）:辅基TPP，E1。功用：Py2c单位脱羧（2）二氢硫辛酸转乙酰基酶：辅基硫辛酰胺（或称硫辛酸），E2。功用：氧化2C单位，并将2C单位先转到硫辛酰胺

上，再转到CoA上。（3）二氢硫辛酸脱氢酶：是一种黄酶，辅基FAD，E3。功用：Red型硫辛酰胺→OX型硫辛酰胺21糖代谢医学宣教丙酮酸脱氢酶复合物催化的总反应：丙酮酸脱氢酶复合物CH3COCOOH＋HSCoA＋NAD＋CH3CO～SCoA＋CO2＋NADH＋H＋Go

′=-8.0kcal/mol22糖代谢医学宣教丙酮酸的氧化脱羧分五步进行：（1）Py+TPP羟乙基-TPP+CO2E1（2）羟乙基-TPP乙酰基-硫辛酰胺OXE2（3）乙酰基-硫辛酰胺＋CoA乙酰CoA+硫辛酰胺E2（4）Red型硫辛酰胺O

X型硫辛酰胺E3++++−−+−−HNADHSSFADNADSHSFADH2（5）23糖代谢医学宣教大肠杆菌丙酮酸脱氢酶多酶复合物24糖代谢医学宣教25糖代谢医学宣教26糖代谢医学宣教27糖代谢医学宣教丙酮酸脱氢酶复合

物的活性调节（1）产物抑制：丙酮酸氧化脱羧的二个产物乙酰CoA和NADH都抑制丙酮酸脱氢酶复合物。28糖代谢医学宣教（2）核苷酸的反馈调节：丙酮酸脱氢酶复合物的活性受细胞的能量负荷（能荷）控制][][]/[][][AMPAD

PATPADPATP+++21能量负荷=一般来说高的能荷抑制产生ATP的途径ATP水平高时，丙酮酸脱氢酶复合物活性↓，丙酮酸氧化脱羧减慢，特别是E1（丙酮酸脱氢酶）受GTP抑制，被AMP活化。29糖代谢医学宣教（3）可逆磷酸化作用的共价调节细胞内

、、的比值增高时，激活了激酶，丙酮酸脱氢酶活性↓，丙酮酸氧化脱羧↓。而丙酮酸抑制了激酶，使丙酮酸脱氢酶活性↑，丙酮酸氧化脱羧↑。CoACoA乙酰ADPATP+NADNADH丙酮酸脱氢酶＋3ATP丙酮酸脱氢酶-

3P＋3ADP磷酸酶（有活性）（无活性）激酶30糖代谢医学宣教2．三羧酸循环柠檬酸循环三羧酸循环Tricarboxylicacidcycle(TCAcycle)Krebs循环31糖代谢医学宣教三羧酸循环总图32糖代谢医学宣教第一阶段:草酰乙酸（OAA）→α-酮戊二酸（α-KGA），

包括反应1，2，3，4，533糖代谢医学宣教34糖代谢医学宣教第一阶段总结：C链延长，脱水加水，脱氢脱羧（产生了NADH和CO2）。二个调控点：Cit合酶，异Cit脱氢酶。35糖代谢医学宣教第二阶段：α-KGA→琥珀酸（succinate,Suc）

，包括反应6,7。36糖代谢医学宣教第二阶段总结：氧化脱羧（产生了NADH和CO2），脱去CoA的反应（合成了ATP），由5C二羧酸变成了4C二羧酸。37糖代谢医学宣教第三阶段：琥珀酸→草酰乙酸，包括反应8，9，10。38糖代谢医学宣教第三阶段总结：脱氢（

产生了FADH2），加水，脱氢（产生了NADH），至此从OAA开始又回到了OAA，完成了一次循环。39糖代谢医学宣教三羧酸循环的总反应式CH3COSCoA＋3NAD＋＋FAD＋GDP＋Pi＋2H2O2C

O2＋3NADH＋3H＋＋FADH2＋GTP＋CoASH40糖代谢医学宣教三羧酸循环中有两步反应是不可逆的（1）Cit的合成（2）α-KGA的氧化脱羧所以TCACycle是单方向进行，不能逆转。41糖代谢医学宣教三羧酸循环的能量生成：从乙酰CoA开始（7）1ATP（4），（6），（10）

3NADH3×3ATP（8）1FADH22ATP12ATP从丙酮酸开始15ATP从葡萄糖开始8ATP(or6ATP)+15ATP×2=38ATP(or36ATP)42糖代谢医学宣教43糖代谢医学宣教三羧酸循环的生理意义：（1）供能。（2）为

生物合成提供中间物。（3）TCACycle不仅是糖代谢的重要途径，而且也是脂类化合物和蛋白质最终氧化成CO2和H2O的重要途径。（4）TCACycle是CO2的重要来源之一。44糖代谢医学宣教三羧酸循环的调节：1.三羧酸循

环中的三个调控酶45糖代谢医学宣教（1）OAA+乙酰CoA→Cit，Cit合酶，限速酶，受琥珀酰CoA、NADH、ATP和脂酰CoA的抑制。（2）异Cit→α-KGA,异Cit脱氢酶，ADP是别构激活剂，ATP和NADH是抑制剂。（3）α-KGA→琥珀酰CoA，

α-KGA脱氢酶被反应产物琥珀酰CoA和NADH抑制，也被高的能荷抑制。46糖代谢医学宣教三羧酸循环中最主要的调控物质是底物乙酰CoA和草酰乙酸，以及它的产物NADH。乙酰CoA和草酰乙酸在线粒体中的浓度都未达到使柠檬酸合酶饱和的水平，因此柠檬酸合酶对底物

催化的速度随底物浓度而变化，并被底物的存在而调控。2.底物和产物对三羧酸循环的调节：47糖代谢医学宣教3.Ca2+对三羧酸循环的调节Ca2+在机体内的生物功能是多方面的，除了许多其他生物功能外，它还在几个位点上调节三羧酸循环。它激

活丙酮酸脱氢酶磷酸酶，从而激活丙酮酸脱氢酶复合物，产生乙酰CoA。Ca2+还激活异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶。因此Ca2+不仅是刺激肌肉收缩的信号，而且也促进ATP的生成，以提供能量。48糖代谢医学宣教49糖代谢医学宣

教（三）戊糖磷酸途径和糖的其它代谢途径戊糖磷酸途径的发现戊糖磷酸途径的概况：从6分子G-6-P开始循环一圈变成5分子G-6-P，净结果是1分子G-6-P彻底氧化成CO2和H2O，另外在这个过程中产生了大量的NADPH。50糖代谢医学宣教戊糖磷酸途

径可分为三个阶段：第一阶段是氧化阶段。第二，第三阶段是非氧化阶段。51糖代谢医学宣教第一阶段：G-6-P→Ru-5-P，包括反应1，2，3总结第一阶段：脱氢，水解，脱氢脱羧（氧化脱羧），产生了NADPH（2分子

NADPH/1分子G-6-P）。52糖代谢医学宣教第二阶段：戊糖磷酸的异构包括反应4，4′53糖代谢医学宣教54糖代谢医学宣教3Ru-5-P1R-5-P2Xu-5-P55糖代谢医学宣教第三阶段：分子重组产生3C、4C、5C、6C、7C糖的磷酸酯，包括反应5，6，7，8。有2个特

殊的酶催化：56糖代谢医学宣教57糖代谢医学宣教3Ru-5-P1R-5-P2Xu-5-P2F-6-P＋1G-3-P2123→56→58糖代谢医学宣教戊糖磷酸途径的总反应式：6G-6-P+12NADP++7H2O→5G-6-P+6

CO2+12NADPH+12H++H3PO4净结果是1分子G-6-P彻底降解放出6CO2，同时还原12分子NADP成12分子NADPH。59糖代谢医学宣教戊糖磷酸途径的生理意义：（1）供能。（2）产生大量的NADPH，可供给组织中合成代

谢的需要。（3）产生的R-5-P是核酸生物合成的必需原料。（4）戊糖磷酸途径是戊糖代谢的重要途径。（5）戊糖磷酸途径与糖酵解和光合作用有密切关系。（6）CO2的重要来源之一。60糖代谢医学宣教戊糖磷酸途径代谢的调节：◼戊糖磷酸途径的调节点主

要是G-6-P脱氢酶，这是一个不可逆反应，是戊糖磷酸途径中的限速一步。◼NADPH是G-6-P脱氢酶的竞争性抑制剂，当NADPH/NADP+的比值大于10时，其抑制作用可达90%。61糖代谢医学宣教（四）糖的异生◼糖的异生是指从非糖物质合成葡萄糖的过程。◼糖异生的途径基本上是糖

酵解的逆转，糖酵解中有三步反应是不可逆的。62糖代谢医学宣教dipFPFPFK−−⎯⎯→⎯−−616,PyPEPPy⎯⎯→⎯激酶前面二个反应的逆反应可由相应的酯酶催化PiGPG+⎯⎯⎯⎯→⎯−−酶酯)(6G-6-P+H2O由Py→PE

P需二个酶的催化F-1,6-dip+H2OPiPFdipF+−−⎯⎯⎯⎯⎯→⎯−−661酶酯)(,PGG−−⎯⎯⎯→⎯6已糖激酶63糖代谢医学宣教Thepyruvatecarboxylasereaction64糖代谢医学宣教ThePEPcarboxykinasereaction65糖代谢医学

宣教Comparisonofglycolysisandgluconeogenesispathways66糖代谢医学宣教GPEPPyOAA在线粒体内Py羧化酶CO2ATPADP+PiGDPGTPCO2PEP

羧激酶在胞浆67糖代谢医学宣教（五）乙醛酸循环68糖代谢医学宣教69糖代谢医学宣教乙醛酸循环的总反应：2乙酰-CoA+NAD++2H2O→琥珀酸+2CoA+NADH+H+或2乙酰-CoA+2NAD++FAD→草酰乙酸+2CoA+2NADH+FADH2+2H+7

0糖代谢医学宣教乙醛酸循环的生理意义：（1）乙醛酸循环提高了生物体利用乙酰CoA的能力，只要极少量的草酰乙酸作引物，乙酰CoA就可以无限制地转变为四碳二羧酸和六碳三羧酸，因此某些微生物能以乙酸等二碳化合物作唯一的碳源和能源。（2）乙醛酸循环开辟了一条从脂肪转变成糖的途径。71糖代谢医学宣教(六)糖

酵解和糖异生的调节:GG-6-p酶己糖激酶G-6-PF-1,6-dip酶Cit甘油酸-3-PF-1,6-dipATPNADHCitF-2,6-dipAMPPFKADPPEPPEP羧激酶OAA苹果酸OAAPy羧化酶乙酰CoAPyATPNADHAlaF-

6-PF-1,6-dipPy激酶F-6-PF-2,6-dipAMPGTP72糖代谢医学宣教三、糖原的分解与生物合成（一）糖原的降解73糖代谢医学宣教74糖代谢医学宣教75糖代谢医学宣教糖原＋H3PO4(磷酸

解）磷酸化酶脱支酶G-1-PG-6-P糖酵解76糖代谢医学宣教（二）糖原的生物合成77糖代谢医学宣教78糖代谢医学宣教G-1-PUDP-G糖原UTPPPiUDPG焦磷酸化酶引物糖原合成酶分支酶79糖代谢医学宣教UDPGGUTPPPiUDPG焦

磷酸化酶引物糖原合成酶分支酶糖原磷酸化酶脱支酶G-1-PG-6-PH3PO4EMP途径80糖代谢医学宣教葡萄糖是脑的主要代谢燃料，循环着的血液中的葡萄糖必须维持在大约5mmol·L-1的浓度。糖原降解产生的葡萄

糖也是肌肉收缩的主要能量来源。糖原代谢的控制受糖原磷酸化酶和糖原合酶的交互调节。因此，糖原磷酸化酶的激活与糖原合酶的抑制是紧密相连的，反之亦然。糖原代谢的调节涉及代谢途径调节酶的别构控制和共价修饰控制。四、糖原代谢的调控81糖代谢医学宣教糖原磷酸化

酶可被AMP别构激活，而ATP和葡萄糖-6-磷酸则能抑制该酶的活性。糖原合酶的活性则可被ATP和葡萄糖-6-磷酸促进。这两种酶的活性以及糖原代谢的方向取决于肌肉或者肝脏细胞的能量状况。当ATP和葡萄糖-6-磷酸很丰富时，糖原的合成被激活，而糖原的降解则被抑制。当细胞能量水平降低时(即高[AMP

]和低[ATP]以及低[葡萄糖-6-磷酸])，糖原的合成停止，糖原的分解代谢受到刺激。（一）糖原磷酸化酶和糖原合酶的别构调节82糖代谢医学宣教糖原磷酸化酶以两种构象状态存在，即有活性的R态和低活性(或无活性)的T态。AMP能启动向R态构象转变，而ATP、葡萄糖-6-磷酸等则有利于

向低活性的T态转换。83糖代谢医学宣教（二）糖原磷酸化和糖原合酶的共价修饰调节糖原磷酸化酶存在两种形式，即低活性的磷酸化酶b和有活性的磷酸化酶a,后来知道某种“转换酶”能将低活性的b形式转变成有活性的a形式。195

9年E.Krebs和E.Fischer证实这种转换涉及到磷酸化的共价修饰机制。84糖代谢医学宣教糖原磷酸化酶的共价修饰部位是每个亚基第14位Ser残基。在Ser14被磷酸化酶激酶(一种转换酶)催化而磷酸化时，糖原磷酸

化酶由低活性的b形式转变成有活性的a形式。糖原磷酸化酶的活性变化是由于Ser14残基的磷酸化引起该酶的三级和四级结构发生了变化。这种构象变化与AMP的结合所引起的别构变化很相似，因而使该酶的T←→R平衡向有利于R态方向移动。当在另一种转换酶磷蛋白磷酸酶的作用下，糖原磷

酸化酶a去磷酸化，复又转变成低活性的b形式。85糖代谢医学宣教人的肌肉糖原合酶是一种同源4聚体蛋白，每个亚基由737个氨基酸残基组成。象糖原磷酸化酶一样，也存在两种酶促转换形式，即去磷酸化的、有活性的b形式(或Ⅰ形式)和磷酸化的、低活性

的a形式(或D形式)。这种转换刚好与糖原磷酸化酶相反。糖原合酶活性的共价修饰转换所涉及到的转换酶与糖原磷酸化酶相同。86糖代谢医学宣教四、光合作用（photosynthesis）2222nOOCHOnHncon+⎯→⎯+)(叶绿素光87糖代谢医学宣教光反应阶段

：光能→化学能H2O→O2H+，e-；ATP，NADPH暗反应阶段：还原能量CO2糖88糖代谢医学宣教Photosynthesis:turningsunlightintoreducedcarbon89糖代谢医学宣教H2OCO2O2C6H12O

6LightReactionDarkReactionLightisAdsorbedByChlorophyllWhichsplitswaterChloroplastATPandNADPH2ADPNADPCalvinCy

cleEnergyUsedEnergyandisrecycled.++Photosynthesis90糖代谢医学宣教（一）光反应（Thelightreactions）光能化学能光合色素1．光合色素和光（合）系统91糖代谢医学宣教92糖代谢医学宣教93糖

代谢医学宣教光合色素：chlorophyll(chl.),carotenoid94糖代谢医学宣教95糖代谢医学宣教Thevisiblespectrum96糖代谢医学宣教97糖代谢医学宣教)max(nmchla430660chlb453

64098糖代谢医学宣教chlared(longwavelength):670,680,690,700(nm)chlbred(longwavelength):650(nm)chla680(P680),chla700(P700

)99糖代谢医学宣教2.光反应的电子传递链（光合链）100糖代谢医学宣教101糖代谢医学宣教3．光合磷酸化（photophosphorylation）电子由光系统II传递到光系统I的过程中发生了磷酸化，这磷酸化是由光能推动，称光合磷酸化。102糖代谢医

学宣教noncyclicphotophosphorylation103糖代谢医学宣教lightreactions:H2O+NADP++Pi+ADPO2+NADPH+H++ATPchloroplastslight

2118ATP:12NADPH=1.5:1darkreactions:In1954D.Arnon提出了Cyclicphotophosphorylation:ADP+PiATPchloroplastslight104糖代谢医学宣教（二）

暗反应（Thedarkreactions）◼C3cycle◼C4cycle105糖代谢医学宣教1.C3Cycle106糖代谢医学宣教108糖代谢医学宣教Stage1:CO2fixationRuBp→3PGribulosebisphosphatecarboxylase(Ru

Bpcarboxylase)109糖代谢医学宣教110糖代谢医学宣教Stage2:Reduction3PG→G-3-P→F-6-P3PGisconvertedintoG-3-Pintwostepsthatoveressentiallythereversalofthecorrespondin

gstepinglycolysis,withoneexception:thenucleotidecofacforforthereductlonof1,3bisphosphoglycerateisNADPH,notNADH.111糖代

谢医学宣教112糖代谢医学宣教G-3-P→F-6-PThereversalofglycolysis113糖代谢医学宣教Stage3:RegenerationofRuBPG-3-P→Ru-5-P→Ru-1,5-dip114糖代谢医学宣教115糖代谢医学宣

教116糖代谢医学宣教117糖代谢医学宣教118糖代谢医学宣教6CO2+12NADPH+12H++18ATP→C6H12O6+12NADP++18ADP+18PiC3Cycle:119糖代谢医学宣教2.C4CycleTheC4Cyc

leandC4plants◼Someexamples:Crabgrass,corn(maize),sugarcane,sorghum◼Howcome?◼Advantages120糖代谢医学宣教121糖代谢医学宣教C4plantscarbonfixedina4carbonintermed

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