第四节糖的分解代谢课件.ppt
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1、第四节糖的分解代谢第1页,此课件共53页哦糖代谢制作人:生化制作人:生化1201 王新续王新续第2页,此课件共53页哦第四节第四节 糖的分解代谢糖的分解代谢糖类物质是人类食物的主要成分,是人类三大营养物质之糖类物质是人类食物的主要成分,是人类三大营养物质之一一。可以提供迅速被有机体利用的能量是糖类最主要的生理可以提供迅速被有机体利用的能量是糖类最主要的生理功能,人类能从食物中摄取的糖类有淀粉、动物糖原、蔗糖、功能,人类能从食物中摄取的糖类有淀粉、动物糖原、蔗糖、乳糖、麦芽糖、葡萄糖、果糖及纤维素等。乳糖、麦芽糖、葡萄糖、果糖及纤维素等。除葡萄糖、果糖等单糖外,其它糖类都必须经过消化道中除葡萄糖
2、、果糖等单糖外,其它糖类都必须经过消化道中的水解酶类分解为单糖后才能被机体吸收。因人体不分泌水的水解酶类分解为单糖后才能被机体吸收。因人体不分泌水解纤维素的酶,所以人体不能消化纤维素,但纤维素可以促解纤维素的酶,所以人体不能消化纤维素,但纤维素可以促进肠道的蠕动,对维持健康有重要作用。进肠道的蠕动,对维持健康有重要作用。第3页,此课件共53页哦 食物中的糖经消化系统水解生成的单糖主要在小肠中被小肠粘膜细胞吸收进入血液。血液中的食物中的糖经消化系统水解生成的单糖主要在小肠中被小肠粘膜细胞吸收进入血液。血液中的单糖(主要是葡萄糖)称为血糖(单糖(主要是葡萄糖)称为血糖(blood sugar)。正
3、常人在安静空腹状态下,血糖浓度是较恒)。正常人在安静空腹状态下,血糖浓度是较恒定的,一般为定的,一般为4.66.7mmol/L。若此时血糖低于。若此时血糖低于3.7mmol/L,则为低血糖;若高于则为低血糖;若高于8.8mmol/L,则为高,则为高血糖,此时尿中出现葡萄糖,称为尿糖。饱食后,血糖浓度会暂时升高,血糖,此时尿中出现葡萄糖,称为尿糖。饱食后,血糖浓度会暂时升高,12h后恢复正常水平;长期饥后恢复正常水平;长期饥饿时,血糖浓度略低于正常值。饿时,血糖浓度略低于正常值。糖代谢主要是指葡萄糖在生物体内的糖代谢主要是指葡萄糖在生物体内的分解代谢分解代谢与与合成代谢合成代谢。其它糖的代谢一般
4、回归葡萄糖代。其它糖的代谢一般回归葡萄糖代谢,或通过其它途径进行代谢。谢,或通过其它途径进行代谢。糖的分解代谢主要是指葡萄糖在生物细胞内氧化分解并释放出分子中蕴藏着的化学能的过程,糖的分解代谢主要是指葡萄糖在生物细胞内氧化分解并释放出分子中蕴藏着的化学能的过程,是生物获得维持生命所必需的代谢能的方式。糖的分解代谢是生物获得维持生命所必需的代谢能的方式。糖的分解代谢主要有三条途径主要有三条途径:1、在缺氧或无氧情况下、在缺氧或无氧情况下进行的无氧分解;进行的无氧分解;2、在有氧情况下进行的有氧氧化;、在有氧情况下进行的有氧氧化;3、磷酸己糖途径。其中,无氧代谢不能将葡、磷酸己糖途径。其中,无氧代
5、谢不能将葡萄糖完全分解为二氧化碳,部分能量仍积累在其代谢产物中;而有氧代谢,通过呼吸链将葡萄萄糖完全分解为二氧化碳,部分能量仍积累在其代谢产物中;而有氧代谢,通过呼吸链将葡萄糖完全氧化成二氧化碳和水,可将葡萄糖中的能量完全释放出来为生物体利用,因此有氧氧化糖完全氧化成二氧化碳和水,可将葡萄糖中的能量完全释放出来为生物体利用,因此有氧氧化是糖分解代谢的主要途径。是糖分解代谢的主要途径。第4页,此课件共53页哦一、一、糖的无氧分解代谢糖的无氧分解代谢糖的无氧分解定义定义:葡萄糖或糖原的葡萄糖单位通过糖酵解葡萄糖或糖原的葡萄糖单位通过糖酵解途径分解为丙酮酸,这个过程称为糖的无氧途径分解为丙酮酸,这个
6、过程称为糖的无氧分解。(由于此过程与酵母菌使糖生醇发酵分解。(由于此过程与酵母菌使糖生醇发酵的过程基本相似,故又称糖酵解)。的过程基本相似,故又称糖酵解)。第5页,此课件共53页哦 广义的发酵作用是酵母及其它厌氧微生广义的发酵作用是酵母及其它厌氧微生物体内所进行的糖代谢过程。人和高等动物物体内所进行的糖代谢过程。人和高等动物体内也存在着体内也存在着糖的无氧代谢过程糖的无氧代谢过程,但不同于微,但不同于微生物的发酵作用,动物体内的肌糖元或葡萄糖生物的发酵作用,动物体内的肌糖元或葡萄糖在在胞液中胞液中经一些列酶促反应分解为丙酮酸后,经一些列酶促反应分解为丙酮酸后,部分还原生成乳酸,此过程与酵母菌的
7、发酵作部分还原生成乳酸,此过程与酵母菌的发酵作用过程基本相同,因此肌糖原的糖酵解作用也用过程基本相同,因此肌糖原的糖酵解作用也称乳酸发酵。称乳酸发酵。第6页,此课件共53页哦A、糖酵解途径(EMP途径)定义:由酵母发酵葡萄糖生成酒精的过程,由酵母发酵葡萄糖生成酒精的过程,称为糖酵解过程(称为糖酵解过程(glycolysis),此过程也),此过程也是葡萄糖的裂解过程,是葡萄糖的裂解过程,1940年此过程被人年此过程被人们研究清楚,并把该过程称为糖酵解途径们研究清楚,并把该过程称为糖酵解途径(embden-meyer-hof-parnas,EMP)或)或EMP途径,途径,EMP途径的反应过程发生在
8、所途径的反应过程发生在所有原核细胞和真核细胞的细胞质溶胶中有原核细胞和真核细胞的细胞质溶胶中。第7页,此课件共53页哦 糖的无氧分解代谢又称为无氧呼吸糖的无氧分解代谢又称为无氧呼吸(anaerobic respiration).在缺氧或无氧情况下,高等动物体内的葡萄在缺氧或无氧情况下,高等动物体内的葡萄糖在酶的催化下降解为乳酸的过程称为糖酵解过程,又糖在酶的催化下降解为乳酸的过程称为糖酵解过程,又称为乳酸发酵。在厌氧情况下,酵母菌将葡萄糖转化为称为乳酸发酵。在厌氧情况下,酵母菌将葡萄糖转化为乙醇和二氧化碳的过程称为酒精发酵作用。乳酸菌将葡乙醇和二氧化碳的过程称为酒精发酵作用。乳酸菌将葡萄糖转化
9、为乳酸和二氧化碳的过程称为乳酸发酵作用。萄糖转化为乳酸和二氧化碳的过程称为乳酸发酵作用。高等动物体内进行的糖酵解代谢反应过程可分为:高等动物体内进行的糖酵解代谢反应过程可分为:1、葡萄糖先分解为丙酮酸的糖酵解途径(葡萄糖先分解为丙酮酸的糖酵解途径(EMP途径);途径);2、丙酮酸再转变为乳酸的过程。糖酵解的全部反应在丙酮酸再转变为乳酸的过程。糖酵解的全部反应在胞浆中胞浆中进行。进行。第8页,此课件共53页哦糖酵解途径又可以进一步细分为糖酵解途径又可以进一步细分为4各阶段各阶段,共,共11步反应步反应。第一阶段:第一阶段:磷酸己糖的生成磷酸己糖的生成(包括以下(包括以下4步反应)1、葡萄糖在己糖
10、激酶的催化下,生成葡萄糖在己糖激酶的催化下,生成1-磷酸葡萄糖,同时消耗一分子的磷酸葡萄糖,同时消耗一分子的ATP。葡萄糖(葡萄糖(G)己糖激酶己糖激酶/葡萄糖激酶葡萄糖激酶1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖2、1-磷酸葡萄糖在磷酸葡萄糖变位酶的催化下,生成磷酸葡萄糖在磷酸葡萄糖变位酶的催化下,生成6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶6-磷酸葡萄糖(磷酸葡萄糖(G-6-P)第9页,此课件共53页哦3,、6-磷酸葡萄糖在己糖异构酶的催化下生成磷酸葡萄糖在己糖异构酶的催化下生成6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖己糖异构酶己糖异构酶6-磷酸果糖(磷酸果
11、糖(F-6-P)4、6-磷酸果糖在磷酸果糖激酶的催化下生成磷酸果糖在磷酸果糖激酶的催化下生成1,6-二磷酸果糖,同时消耗一分子二磷酸果糖,同时消耗一分子ATP6-磷酸果糖磷酸果糖磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶ATPADP1-6二磷酸果糖二磷酸果糖第10页,此课件共53页哦第二阶段:第二阶段:1,6-二磷酸果糖降解为二磷酸果糖降解为3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 (包括以下两步反应)(包括以下两步反应)(反应序号接前)(反应序号接前)5、1,6-二磷酸果糖分解为两个磷酸丙糖。在醛缩酶的催化下,二磷酸果糖分解为两个磷酸丙糖。在醛缩酶的催化下,1,6-二磷酸果糖裂解为磷酸二羟丙酮和二磷酸果糖裂解为磷酸二羟丙酮和
12、3-磷酸磷酸甘油醛。甘油醛。1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖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6、磷酸丙糖的同分异构化。磷酸丙糖的同分异构化。3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮是同分异构体磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮是同分异构体,在磷酸丙糖异构在磷酸丙糖异构 酶催化下可相互转变。酶催化下可相互转变。3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛在下一步反应中不断被移去后,磷酸二羟丙酮迅速转变为磷酸甘油醛在下一步反应中不断被移去后,磷酸二羟丙酮迅速转变为3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛,继续进行糖酵解。,继续进行糖酵解。第11页,此课件共53页哦
13、第三阶段:第三阶段:由由3-磷酸甘油醛生成磷酸甘油醛生成2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸(3步步)7、3-磷酸甘油醛氧化为磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸。二磷酸甘油酸。3-磷酸甘油醛在磷酸甘油醛在3-磷酸甘油醛脱氢酶的催化下磷酸甘油醛脱氢酶的催化下 将将3-磷酸甘油醛的醛基氧化成羧基,同时也将羧基中的羟基磷酸化。磷酸甘油醛的醛基氧化成羧基,同时也将羧基中的羟基磷酸化。3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶NAD+PiNADH21,3-二磷酸甘油醛二磷酸甘油醛 反应中以反应中以NAD(NAD)为辅酶接受氢和电子,同时参加反应的还)为辅酶接受氢和电子,同时参加反应的还有无机磷酸
14、(有无机磷酸(Pi)。反应中生成的)。反应中生成的NADH2(NADH+H)在糖的无氧氧)在糖的无氧氧化中还原为乳酸或乙醇的还原动力,在糖的有氧氧化中通过穿梭作用进入线粒化中还原为乳酸或乙醇的还原动力,在糖的有氧氧化中通过穿梭作用进入线粒体的呼吸链,生成水产生体的呼吸链,生成水产生ATP。第12页,此课件共53页哦8、1,3-二磷酸甘油酸转变为二磷酸甘油酸转变为3-磷酸甘油酸。磷酸甘油酸。1,3-二磷酸甘油酸在磷酸甘油激酶的催化下,将其高二磷酸甘油酸在磷酸甘油激酶的催化下,将其高能磷酸键从羧基上转移到能磷酸键从羧基上转移到ADP上,形成上,形成ATP和和3-磷酸甘油酸。磷酸甘油酸。1,3-二磷
15、酸甘油酸二磷酸甘油酸磷酸甘油激酶磷酸甘油激酶ADPATP3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 此反应是糖酵解中第一个产生此反应是糖酵解中第一个产生ATP的反应,的反应,属于底物水平磷酸化属于底物水平磷酸化。9、3-磷酸甘油酸转变为磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸。磷酸甘油酸。3-磷酸甘油酸在磷酸甘油酸变位酶的催化下,将磷酸基从它的磷酸甘油酸在磷酸甘油酸变位酶的催化下,将磷酸基从它的C3位位转移到转移到C2位,形成二磷酸甘油酸。在催化反应中镁离子参加是必须的,该反应是可逆的。位,形成二磷酸甘油酸。在催化反应中镁离子参加是必须的,该反应是可逆的。3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶2-磷酸甘
16、油酸磷酸甘油酸第13页,此课件共53页哦第四阶段:第四阶段:2-磷酸甘油酸转变为丙酮酸(反应序号接前)磷酸甘油酸转变为丙酮酸(反应序号接前)10、2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸。磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸。2-磷酸甘油酸在烯醇化酶的催化下生成磷酸烯醇式丙酮磷酸甘油酸在烯醇化酶的催化下生成磷酸烯醇式丙酮酸,反应中脱去水的同时引起分子内部能量的重新分配,形成一个高能磷酸键酸,反应中脱去水的同时引起分子内部能量的重新分配,形成一个高能磷酸键,为下一步反应做了准备。为下一步反应做了准备。2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸烯醇化酶烯醇化酶H2O磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸11、烯醇式丙酮酸转变为丙
17、酮酸。磷酸烯醇式丙酮酸在丙酮酸激酶的催化下,转变为丙酮酸。反应中磷酸、烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸。磷酸烯醇式丙酮酸在丙酮酸激酶的催化下,转变为丙酮酸。反应中磷酸烯醇式丙酮酸将高能磷酸键转移给烯醇式丙酮酸将高能磷酸键转移给ADP生成生成ATP,这是糖酵解途径中的第二次底物水平磷酸化。,这是糖酵解途径中的第二次底物水平磷酸化。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ADP+PiATP丙酮酸丙酮酸 此步反应是糖酵解途径中的此步反应是糖酵解途径中的第三个限速反应第三个限速反应,丙酮酸激酶是糖酵解途径中的,丙酮酸激酶是糖酵解途径中的第三个关键酶第三个关键酶。第14页,此课件共53页哦葡萄糖(葡
18、萄糖(G)ATPADP+Pi6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖ATPADP+Pi1,6二磷酸果糖二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮NAD+NADH+H+Pi1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸ADPATPADPATP3-三磷酸甘油酸三磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸H2O磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸NAD+NADH+H+乳酸乳酸图图61 糖酵解途径糖酵解途径第15页,此课件共53页哦2、EMP的特点的特点1 1)、三步不可逆反应)、三步不可逆反应2 2)、唯一的一步氧化还原反应)、唯一的一步氧化还原反应3 3)、两步底物水平磷酸化作用)、两步底物
19、水平磷酸化作用3、EMP的调控的调控4 4)、)、1 1个个G G酵解净产生酵解净产生2 2个个ATPATP三步不可逆反应催化的酶调控点三步不可逆反应催化的酶调控点5 5)、)、1 1个个G G酵解净产生酵解净产生2 2个个NADHNADH第16页,此课件共53页哦底物水平磷酸化作用底物水平磷酸化作用底物经脱氢或脱水、电子重排,产生高底物经脱氢或脱水、电子重排,产生高能化合物,能化合物,然后高能化合物分解释放能量供然后高能化合物分解释放能量供ATPATP或或GTPGTP的生成。的生成。第17页,此课件共53页哦B、丙酮酸去路丙酮酸去路 从葡萄糖到丙酮酸的生成,在所有生物体中和各种细胞内都是非常
20、相似的。但是从葡萄糖到丙酮酸的生成,在所有生物体中和各种细胞内都是非常相似的。但是在有氧和无氧情况下在有氧和无氧情况下,丙酮酸的去路或代谢途径是不同的。丙酮酸的去路有以下丙酮酸的去路或代谢途径是不同的。丙酮酸的去路有以下3各方面各方面。、丙酮酸转变为乳酸、丙酮酸转变为乳酸 在缺氧或无氧情况下,丙酮酸在乳酸脱青梅的催化下,由糖酵解途径中产生的在缺氧或无氧情况下,丙酮酸在乳酸脱青梅的催化下,由糖酵解途径中产生的NADH提供氢,将丙酮提供氢,将丙酮酸还原为乳酸,这是肌肉中糖酵解的最终产物。而酸还原为乳酸,这是肌肉中糖酵解的最终产物。而NADH重新转变重新转变NAD+,继续进行糖酵解。继续进行糖酵解。
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