第九章糖代谢 第一节 糖类的消化、吸收与转运 糖酶与消化: a-淀粉酶:「唾液淀粉酶(水解a-1,4-糖苷键) 淀粉酶 胰淀粉酶 α-D-(G)n了β-淀粉酶:水解G非还原端(大麦麦芽) 支链淀粉酶:水解α-1,6-糖苷键 多糖酶纤维素酶(B-D-0)n:除牛等动物外,一般动物无此酶 果糖酶 1.糖酶 麦芽糖酶:水解麦芽糖2葡萄糖(2G) 糖苷酶 蔗糖酶:水解蔗糖 1G+1F 乳糖酶∫β-半乳糖酶 乳糖酶(水解乳糖—→1G+1半乳糖) 淀粉—·(低聚糖)n—·(麦芽糖)n-(G)n 2.消化: 淀粉酶 胰淀粉酶 (口腔) (小肠)
第九章 糖代谢 第一节 糖类的消化、吸收与转运 (α-D-G)n β-淀粉酶 ：水解G非还原端（大麦麦芽） 支链淀粉酶：水解α-1，6-糖苷键 一．糖酶与消化： α-淀粉酶： 唾液淀粉酶 （水解α-1，4-糖苷键） 淀粉酶 胰淀粉酶 果糖酶 多糖酶 纤维素酶(β-D-G)n ：除牛等动物外，一般动物无此酶。 1．糖酶 麦芽糖酶：水解麦芽糖 2葡萄糖（2G） 糖苷酶 蔗糖酶 ：水解蔗糖 1G + 1F 乳糖酶 β-半乳糖酶 乳糖酶（水解乳糖 1G + 1半乳糖 ） 2．消化： 淀粉酶 胰淀粉酶 （口腔 ） （小肠） 淀粉 （低聚糖）n （麦芽糖）n （G）n
3.主要终产物 吡喃 呋喃 CiL.OH CHOH H HO OH OH OH 吡喃型 吠喃型 a-D-葡萄糖 H, OH CHOIl 、OH Ii0一C OH H OH O耳 吡碗型 呋喃型 B-D一葡萄糖 二.吸收与转运: 1.吸收形式:单糖 速率:半乳糖>葡萄糖>果糖>甘露糖>木酮糖>阿拉伯糖 (%)110>100 43>19 15>9
3．主要终产物： 二．吸收与转运： 1．吸收形式：单糖 速率：半乳糖>葡萄糖>果糖>甘露糖>木酮糖>阿拉伯糖 （%） 110 > 100 > 43 > 19 > 15 > 9
2.吸收方式:协同运送(co- transport):(主动运送的一种形式) 在小肠等细胞中葡萄糖的运送是伴随Na+一起运送入细胞的,所以称之为协同运送。由 于膜外Na浓度髙,Na顺电化学梯度流向膜内,葡萄糖利用Na梯度提供的能量,通过专一性 运送载体,伴随Na+一起运送入细胞。进入细胞内的Na+由质膜上的Na+,K+-ATP酶(Na泵 )运送到膜外,从而使葡萄糖不断利用离子梯度形式的能量进入细胞。 细胞外 ●●● Na-Kt--ATPase 脂双层 Na浓度梯度 MOM NWIZL Na推动的 葡萄糟载 ATP ADP+-Pi 销萄糖)则体蛋白 纽胞质 图]1-9葡萄糖竹同向运送的图示
1．2. 吸收方式：协同运送（co-transport）： （主动运送的一种形式） 在小肠等细胞中葡萄糖的运送是伴随 Na+一起运送入细胞的，所以称之为协同运送。由 于膜外Na+ 浓度高，Na+ 顺电化学梯度流向膜内，葡萄糖利用 Na+ 梯度提供的能量，通过专一性 运送载体，伴随 Na+ 一起运送入细胞。进入细胞内的 Na+ 由质膜上的 Na+ ，K + — ATP酶（Na+ 泵 ）运送到膜外，从而使葡萄糖不断利用离子梯度形式的能量进入细胞
小肠粘膜C 入血 (G)n_,吸收「血糖] 1.3、运输形式:[血糖]:[80~120mg%]或[3~7mmol/L] CO2 + H2O 单糖(光合作用)(植生) G +F 蔗糖 合成代谢 单糖 多糖淀粉(自学) 三.糖的中间代谢 非糖物质 糖原(讲授) 分解代谢(讲授重点):糖酵解(无氧分解)、三羧酸循环 TCA、有氧分解)、磷酸戊糖途径、乙醛酸循环(植物中) (磷酸戊糖途径) G→G-6-P---—丙酮酸 乙酰辅酶A (TCA) CO+HO 糖原→→G-1-P 乳酸 NADH+ATP 胞液)(糖酵解)_(线粒体) (呼吸链) (有氧氧化)
小肠粘膜C 入血 （G）n 吸收 [血糖] 1．3、运输形式：[血糖]：[ 80～120 mg % ] 或 [ 3～7 mmol / L ] CO2 + H2O 单糖（光合作用）（植生） G + F 蔗糖 合成代谢 单糖 多糖 淀粉 （自学） 非糖物质 糖原 （讲授） 三．糖的中间代谢 分解代谢（讲授重点）：糖酵解（无氧分解）、三羧酸循环 （TCA、有氧分解）、磷酸戊糖途径 、乙醛酸循环（植物中） （磷酸戊糖途径） G G-6-P - - - 丙酮酸 乙酰辅酶A （TCA） CO2+H2O 糖原 G-1-P 乳酸 NADH+ATP （胞液） （糖酵解） （线粒体） （呼吸链） （有氧氧化）
第二节 糖酵解 1940年,酵解的全过程才被了解。G. Embden和0. Meyerhof等人发现肌肉中 也存在与酵母发酵十分相似的不需氧的分解葡萄糖并产生能量的过程,称之为酵 解途径。这一发现揭示了生物化学过程的普遍性,故亦可称为 Embden Meyerhof途径(EMP)。 EM生化反应途径与参与催化的酶 从葡萄糖开始,酵解全过程共有10步反应(P67图22-1),可分为两个阶段:前5步为准备 阶段,后5步为产生ATP阶段。整个过程需要胞液中10种酶催化。 1.1.葡萄糖(G)磷酸化形成6-磷酸葡萄糖(G-6-P) 凡是催化磷酰基键ATP分子转移到受体上的酶都称为激酶。这是一个耗能反应。 催化可催化这个反应的酶有: (1) (1)己糖激酶; (2)葡萄糖激酶 CH2 OH cH OPi t aro mg+ aDP +H+ 葡萄糖 G→6
第二节 糖酵解 1940年，酵解的全过程才被了解。G. Embden和O. Meyerhof等人发现肌肉中 也存在与酵母发酵十分相似的不需氧的分解葡萄糖并产生能量的过程，称之为酵 解途径。 这一发现揭示了生物化学过程的普遍性，故亦可称为Embden – Meyerhof途径（EMP）。 一、EMP生化反应途径与参与催化的酶： 从葡萄糖开始，酵解全过程共有10步反应（P67 图22-1），可分为两个阶段：前5步为准备 阶段，后5步为产生ATP阶段。整个过程需要胞液中10种酶催化。 1．1. 葡萄糖（G）磷酸化形成6-磷酸葡萄糖（G-6-P）： 凡是 催化磷酰基键ATP分子转移到受体上的酶都称为激酶。这是一个耗能反应。 催化 可催化这个反应的酶有： （1） （1） 己糖激酶； （2）葡萄糖激酶
●己糖激酶与葡萄糖激酶比较: A.相同点;催化的反应: G G-6-P ATP ADP B.不同点 己糖激醯 葡萄糖激醯 主要存在部位 肌细胞内 肝细胞内 对D-G底物Km值 0.1 mmol/L 10 mmol/L 与底物的亲和力 大 专一性: 不强 强 参与体内代谢 G的氧化分解 G合成糖原 调节方式 别构酶 诱导酶 IG-6-P](-) [胰岛素](+) 2.G-6-P转化成6-磷酸果糖(F-6-P):由磷酸葡萄糖异构酶催化的同分异构化 反应 CH2OPO3 CH:OPO MR+ CH2OH G-6→P F-6-P
● 己糖激酶 与 葡萄糖激酶 比较： ATP ADP A．相同点： 催化的反应： G G-6-P B．不同点： 己糖激酶 葡萄糖激酶 主要存在部位： 肌细胞内 肝细胞内 对D-G底物Km值： 0.1 mmol/L 10 mmol/L 与底物的亲和力： 大 小 专一性： 不强 强 参与体内代谢： G的氧化分解 G合成糖原 调节方式： 别构酶 诱导酶 [G-6-P] （-） [胰岛素] （+） 2． G-6-P转化成6-磷酸果糖（F-6-P）：由磷酸葡萄糖异构酶催化的同分异构化 反应
3.3、F-6-P磷酸化成1,6-二磷酸果糖(F-1,6-2P):由磷酸果糖激酶催化, 将ATP上的磷酰基转移到F6P分子的C1位上而形成。 Ch2OPO CH2OPO CH2OH c2O20 十ATp F ADP F-6-P F-!。5-2P 这是酵解中关键反应步骤,酵解速度取决于此酶的活性,因此磷酸果糖激酶又称限速酶, 磷酸果糖激酶是一个别构醢 + AMP、ADP (关键醯中的关键)) ATP、柠檬酸 4、F-1,6-DP裂解成3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮(DHAP): 醛糖 由1,6-二磷酸果糖醛缩酶催化,使C3和C4之间键断裂,产生两个三碳糖酮糖 反应自由能变化为+24千焦耳/摩尔,平衡有利于逆反应方向,故称醛缩酶(催化一个醛和 一个酮化合物形成一个醛醇化合物,即醛缩反应)。 但是正常生理条件下,由于3-磷酸甘油醛不断转化为丙酮酸,大大降低了细胞中的3-磷酸甘 油醛浓度而驱动反应向裂解方向进行:
3． 3、F—6—P磷酸化成1，6 -二磷酸果糖（F—1,6—2P）：由磷酸果糖激酶催化， 将ATP上的磷酰基转移到F—6—P分子的C1位上而形成。 这是酵解中关键反应步骤，酵解速度取决于此酶的活性，因此磷酸果糖激酶又称限速酶， 磷酸果糖激酶是一个别构酶 （+） AMP、ADP （关键酶中的关键）） （-） ATP、柠檬酸 4、F-1，6-DP裂解成3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮（DHAP）： 醛糖 由1,6-二磷酸果糖醛缩酶催化，使C3和C4之间键断裂，产生两个三碳糖 酮糖 反应自由能变化为+24千焦耳 / 摩尔，平衡有利于逆反应方向，故称醛缩酶（催化一个醛和 一个酮化合物形成一个醛醇化合物，即醛缩反应）。 但是正常生理条件下，由于3-磷酸甘油醛不断转化为丙酮酸，大大降低了细胞中的3-磷酸甘 油醛浓度而驱动反应向裂解方向进行：
①-0-H2C Hc-0-① HC=O 0CH2-0-回 C=O t HCOh H2COH H4C-0- 磷酸二羟丙酮 磷酸甘油醛 F-1,6-2P 醛绵酸的反应机理是酶的活性中心上特殊的构氢酸上的∈氨基与磷酸二羟丙酮上的规基 形成一个四面体中间物,然后去水变成质子化的Schi氏碱又称酮亚胺,它促使磷酸二羟丙酮 形成烯醇化的负碳原子,与8磷酸甘油醛形成质子化的Shf氏碱F-1,6-2P酮亚胺,然后 再去质子化和水解除去sh氏碱产生F-1,62P和酶。1,6-二磷酸果糖的裂解就是这个 反应的逆转。 5.磷酸三碳糖的同分异构化: 磷酸三碳糖中只有3-磷酸甘油醛能进入酵解途径,磷酸二羟丙酮则不能,但它可在酶催化 下迅速转化为3-磷酸甘油醛: 磷酸丙糖异构酶 3C王OH 二O 2=0 互C-0五 1 Cll.OPO 五OPO DHAP(酮糖) D-G-3-P(陛糖)
5. 磷酸三碳糖的同分异构化： 磷酸三碳糖中只有3-磷酸甘油醛能进入酵解途径，磷酸二羟丙酮则不能，但它可在酶催化 下迅速转化为3-磷酸甘油醛： 磷酸丙糖异构酶
己糖转化成三碳糖后,碳原子顺序颠倒,己糖原来的碳原子数的C3和C4是3-磷酸甘油醛 的C1,C5和C2变成C2,C1和6变成C3。 ICsoPo- BCH3OPO3" 耳O ICH.OE E4COBL GCHTOPO3- CHOOPOz 上述5步反应中,消耗了2分子ATP,产生2分子3-磷酸甘油醛,后5步则为产能阶段,第 6、7步反应为第一次底物水平磷酸化。 6.3-磷酸甘油醛氧化成3-磷酸甘油酸磷酸,又称1,3-二磷酸甘油酸: 3-磷酸甘油醛脱氢酶催化的这个反应既是氧化反应又是磷酸化反应,可被碘乙酸 抑制。 磷酸甘油醛脱氢酶活性位置上半胱氨酸残基的一S且基就是亲核基团,它与醛基作用形成 中间化合物,可将羟基上的氢移至与酶紧密结合的NAD+上,从丽产生NADH和高能硫酯中 间物、然后NADH从酶上解离下来另外的NAD与酶活性位置结合,磷酸攻击硫酯键就形 成1,3-二磷酸甘油酸(,3-PG)。上述反应过程可以用下图表示(图13-4)
己糖转化成三碳糖后，碳原子顺序颠倒，己糖原来的碳原子数的 C3和C4 是3-磷酸甘油醛 的C1，C5和C2 变成 C2，C1和C6 变成 C3。 上述5步反应中，消耗了2分子ATP，产生2分子3-磷酸甘油醛，后5步则为产能阶段, 第 6、7步反应为第一次底物水平磷酸化。 6． 3-磷酸甘油醛氧化成3-磷酸甘油酸磷酸，又称1,3-二磷酸甘油酸： 3-磷酸甘油醛脱氢酶催化的这个反应既是氧化反应又是磷酸化反应，可被碘乙酸 抑制
IIC--O O一⑩ HCOH+NAD*+H3PO4→G=0十NAD五+豆 H2C-0-① HCOH H2C-O-① 5-磷酸甘油醛 1,3-磷酸甘油酸磷酸 7、1,3-二磷酸甘油酸将磷酰基转给ADP形成3-磷酸甘油酸和 ATP: 催催化此反应的酶是磷酸甘油酸激酶。3-磷酸甘油醛氧化产生的高能中间物 最后转化成3-磷酸甘油酸并产生ATP,这是酵解过程中第一次产生ATP的反应, 也是底物水平磷酸化反应。因为葡萄糖分解成2分子三碳糖,故可产生2分子ATP CO-0~⑩ COOH H-C-0且 ADP子>H-C_0H+ATP M 豆2-C-0-⑩ F2C-0-⑩ -磷酸甘油酸磷酸 3-磷酸甘油酸
7. 7、 1，3-二磷酸甘油酸将磷酰基转给ADP形成3-磷酸甘油酸和 ATP： 催 催化此反应的酶是磷酸甘油酸激酶。3-磷酸甘油醛氧化产生的高能中间物 最后转化成3-磷酸甘油酸并产生ATP，这是酵解过程中第一次产生ATP的反应， 也是底物水平磷酸化反应。因为葡萄糖分解成2分子三碳糖，故可产生2分子ATP