《生物化学原理》之糖代谢
生物化学(合工大)第八章糖代谢
（一）丙酮酸的无氧还原
酵母菌
焦磷酸硫胺素 （ TPP ）
H
O
（2）酒精发酵（alcoholic fermation）
糖的无氧降解及厌氧发酵总图
基本反应： 糖酵解生成的丙酮酸可穿过线粒体膜进入线粒体基质，在丙酮酸脱氢酶系的催化下，生成乙酰辅酶A。
TPP， FAD， 硫辛酸， Mg2+
3步
1，6－二磷酸果糖
第二阶段：糖的裂解阶段
1，6－二磷酸果糖
两分子的磷酸丙糖
2步
第三阶段：产能阶段
两分子的3－磷酸甘油醛
两分子丙酮酸
5步
G+2NAD+2ADP+2Pi
2丙酮酸+2NADH+2H +2ATP +2H2O
整个过程无氧参加；
三个关键酶；
从葡萄糖开始净生成2分子ATP， 从糖原开始净生成3分子ATP；
一次脱氢，辅酶为NAD＋，生成NADH＋H＋。
总反应式:
（四）糖酵解的反应特点
2. 丙酮酸的去路
葡萄糖
葡萄糖
丙酮酸
乳酸
乙醇
乙酰 CoA
三羧酸循环
（有氧或无氧）
丙酮酸
乳酸
乙醇
乙酰 CoA
糖酵解途径
三羧酸循环
（有氧或无氧）
（有氧）
（无氧）
（1） 乳酸发酵（lactic fermation） 动物，藻类、乳酸菌 G +2ADP+ 2Pi 2乳酸 ＋2ATP+2H2O
（五）生理意义
02
04
葡萄糖完全氧化产生的ATP
酵解阶段： 2 ATP 2 1 NADH
糖代谢的生物化学调节
糖代谢的生物化学调节糖代谢是生物体内一个重要的代谢过程，通过一系列的生物化学反应，将摄入的碳水化合物转化为能量和存储形式。
这一过程涉及多个关键酶的调节，以保持机体内部代谢平衡。
本文将探讨糖代谢的生物化学调节机制。
1. 糖代谢的基本过程糖代谢的基本过程主要包括糖的吸收、储存、释放和利用。
当我们进食含糖食物时，消化系统中的酶将复杂的糖类分解为单糖，如葡萄糖。
这些单糖通过细胞膜转运蛋白进入细胞内，并在细胞质中进行代谢。
2. 葡萄糖调节机制葡萄糖是糖代谢的主要物质，其浓度在血液中需要维持在一定的范围内。
当血糖浓度过高时，胰岛素释放，促进葡萄糖的摄入和利用。
胰岛素通过激活葡萄糖转运蛋白和糖原合成酶，促使葡萄糖转化为糖原储存起来。
当血糖浓度过低时，胰岛素的分泌减少，肝细胞将糖原分解为葡萄糖释放到血液中，以维持血糖水平。
3. 糖原和糖酵解的调节糖原是一种储存在肝脏和肌肉中的多糖，能够释放葡萄糖以满足机体能量需求。
糖原的合成受到胰岛素的促进，而其分解则受到胰高血糖素和肾上腺素的调节。
当机体需要能量时，肾上腺素的分泌增加，激活糖原磷酸化酶，使得糖原分解为葡萄糖。
4. 糖酵解调节糖酵解是将葡萄糖分解为乳酸或丙酮酸的过程，产生少量的ATP。
当氧气供应不足时，糖酵解是细胞的主要能源来源。
糖酵解的过程中，多个关键酶受到调节，如磷酸果糖激酶、葡萄糖激酶和磷酸三磷酸异构酶等。
这些酶的活性可以通过磷酸化、糖酮-糖磷酸酯循环以及底物浓度等因素进行调节。
5. 糖异生的调节糖异生是指在机体无法通过摄入糖类满足能量需求时，通过非糖类物质合成葡萄糖。
糖异生主要发生在肝细胞中，其中多糖、脂肪和氨基酸是糖异生的补给物。
多个酶参与糖异生的调节，其中磷酸烯醇式还原酶和磷酸果糖-6-磷酸酶是关键酶，其活性受到内分泌激素和底物浓度的调控。
总结：糖代谢的生物化学调节涉及多个酶的活性调控，其中胰岛素和肾上腺素是重要的调节激素。
胰岛素在血糖浓度高时促进糖的储存和利用，而肾上腺素则在能量需求增加时促进糖原分解和糖酵解。
王镜岩 生物化学 经典课件 糖代谢1(共97张PPT)
果糖-1，6-二磷酸转变为甘油醛-3-磷酸和二羟丙酮磷酸的反应机制
(五) 二羟丙酮磷酸转变 为甘油醛-3-磷酸
丙糖磷酸异构酶为四聚体，图中所示为单体 的结构，红色为二羟丙酮磷酸。
反应机制
五、酵解第二阶段放能 阶段的反应机制
(一 ) 甘油醛-3磷酸氧化成1， 3-二磷酸甘油 酸
脱氢酶的 作用
脱氢酶的 活性中心
乙酰-CoA 碳原子在 柠檬酸循 环中的命 运
四、柠檬酸循环的化学总结算
柠檬酸循环有4个脱氢步骤,其中3对电子经NADHATP,一对电子经FADH2ATP,柠檬酸循环 本身产生1个ATP,每次循环产生
7.5+1.5+1=10个ATP. 过去的计算是9+2+1=12个ATP.
琥珀酸脱氢 的抑制剂
琥珀酸脱氢酶为αβ二聚体，活
性部位有铁硫串。
(七) 延胡索酸水合 形成L-苹果酸
延胡索酸酶为四聚体， 有两种可能的反应机 制。反应的 G大约为0，
反应可逆。
(八) L-苹果 酸脱氢形成 草酰乙酸
苹果酸脱氢酶为二聚体，反应 的 G大约为0，反应可逆。
L-苹果酸脱氢 酶的结构苹果 酸为红色， NAD+为蓝色。
磷酸果糖激酶亚基的结构（四个亚基）
白色为ATP，红色为果糖-6-磷酸
磷酸果糖激酶是关键的调控酶，有4 个亚基，3种同工酶，同工酶A存在于骨骼 肌和心肌，对磷酸肌酸、柠檬酸、无机磷 酸的抑制作用最敏感；同工酶B存在于肝脏 和红细胞，对2,3-二磷酸甘油酸 (BPG) 的抑 制作用最敏感；同工酶C存在于脑中，对 腺嘌呤核苷酸的作用最敏感。
甘油分解的途径
基本要求
1.熟悉糖酵解作用的研究历史。 2.掌握糖酵解过程的概况。（重点）
生物化学糖代谢
H
C
OH
6-磷酸葡萄 糖酸脱氢酶
H
C
OH
HC
H C ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱH
H C OH
CH2OPO3 2-
CH2OPO3 2-
CH2OPO3 2-
6-磷酸葡萄糖酸
核酮糖5-磷酸
阶段2. 5-磷酸核酮糖的基团转移反应过程
CH2OH 2 CO
H C OH
磷酸戊糖异构酶
H C OH
CH2OPO3 2-
核酮糖5-磷酸
OH C
2 H C OH H C OH H C OH CH2OPO3 2-
核糖5-磷酸
CH2OH 4 CO
H C OH H C OH
CH2OPO3 2-
磷酸戊糖差向异构酶
CH2OH CO
4 HO C H H C OH CH2OPO3 2-
核酮糖5-磷酸
木酮糖5-磷酸
CH2OH CO
OH C
CH2OH C＝O
2．缩合： UDPG + (G)n
*
糖原合酶
(G)n+1 + UDP
3．分支：
• 当直链长度达12个葡萄糖残基以上时，在 分支酶的催化下，将距末端6～7个葡萄糖 残基组成的寡糖链由α-1,4-糖苷键转变 为α-1,6-糖苷键，使糖原出现分支。
α-1,4 α-1,6
由葡萄糖生成糖原主要有5步反应：
CH2OH CO
OH C
转酮酶
1CH2OH 2C＝O
HO C H ＋ 2 H C OH
2 H C OH
H C OH
CH2OPO3 2- CH2OPO3 2-
HO 3C H
CHO
2 H 4C OH ＋ CHOH
生物化学 第九章 糖代谢1
醛缩酶
H C OH CH2 O P F-1,6-BP
由醛缩酶(aldolase)催化
5. 磷酸丙糖同分异构化
CH2 O P C O CH2OH
96%
CHO CHOH 磷酸丙糖异构酶 CH2 O P 3-磷酸甘油醛
4%
磷酸二羟丙酮
• 生理条件下G-3-P不断形成丙酮酸，故反应向生 成G-3-P方向进行。 • 磷酸丙糖异构酶：磷酸对其有弱竞争性抑制
8.
3-磷酸甘油酸
2-磷酸甘油酸
COO
-
COO 磷酸甘油酸 变位酶
-
CHOH CH2 O P 3-磷酸甘油酸
CH O P CH2OH 2-磷酸甘油酸
磷酸甘油酸变位酶(phosphglycerate mutase)
9.
2-磷酸甘油酸
-
脱水
磷酸烯醇式丙酮酸
C O ~ P + H 2O CH O P 烯醇化酶 CH2OH CH2 磷酸烯醇式 磷酸烯醇式 2-磷酸甘油酸 丙酮酸 (PEP) 丙酮酸
抑制剂：ATP、Ala、乙酰辅酶A、脂肪酸 共价修饰调节： 胰高血糖素通过cAMP使酶磷酸化而抑制其活性
聚合
解聚
二聚体（活性低）
四聚体（活性高）
、脂肪酸
己糖激酶
磷酸果糖激酶
丙酮酸激酶
总的来说：体内ATP/AMP调控EMP速率 制， 则EMP↓
活，则EMP↑ 若ATP/AMP（或ADP）↑，酶被抑 若ATP/AMP（或ADP）↓，酶被激
四川省精品课程 生物化学
三、酵解(glycolysis)作用
G（糖原）
• 动物在激烈运动时或由于 呼吸、循环系统障碍而发 生供氧不足时。 • 生长在厌氧或相对厌氧条 件下的许多细菌比如乳酸 菌（乳杆菌、乳链球菌）。
人民卫生出版社《生物化学》第五章 糖代谢第5-8节
ATP ADP
F-1,6-2P
磷酸二 3-磷酸 羟丙酮 甘油醛
NAD+
NADH+H+
1,3-二磷酸甘油酸
ADP ATP
3-磷酸甘油酸
2-磷酸甘油酸
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
ATP
丙酮酸
糖异生的概念：
（一） 糖原磷酸化酶分解α-1,4-糖苷键释出葡糖-1-磷酸
糖原磷酸化酶
（glycogen phosphorylase）
糖原n+1
糖原n + 葡糖-1-磷酸
磷酸化酶
脱支酶
* 离分支点 4 个 G基（位阻） * 葡聚糖转移酶 ----转移 3 个G基→邻近糖链末端 (α-1,4)
脱支酶 (两种酶活性) * α-1,6葡萄糖苷酶 ----水解(α-1,6) →游离G
（85% G-1-P; 15% G）
（三）肝利用葡糖-6-磷酸生成葡萄糖而肌不能
葡糖-1-磷酸 磷酸葡萄糖变位酶 葡糖-6-磷酸
葡萄糖（肝） 丙酮酸 乳酸（肌）
➢ 肝糖原分解为葡萄糖，补充血糖 ➢ 肌糖原分解为乳酸，为肌收缩供能
糖原的合成与分解全过程
UDP 糖原n
糖原n+1
糖原合酶
UDPG
Pi
磷酸化酶
肝、肾
正常
Ⅱ 溶酶体α-1,4-和α-1,6-葡糖苷酶 所有组织 正常
Ⅲ 脱支酶
肝、肌
分支多，外周糖链短
Ⅳ 分支酶
肝、脾
分支少，外周糖链特别长
Ⅴ 肌磷酸化酶
肌
正常
Ⅵ 肝磷酸化酶
肝
正常
Ⅶ 肌磷酸果糖激酶
肌
正常
Ⅷ 肝磷酸化酶激酶
动物生物化学 第六章 糖的代谢
2. 糖原的 合成
（UDP-葡萄 糖焦磷酸化 酶、糖原合 成酶、糖原 分支酶）
糖原合成酶催化的反应
糖原的合成与分解总反应示意图
3. 糖原代谢的调节
• 葡萄糖分解代谢总反应式 • C6H6O6 + 6 H2O + 10 NAD+ + 2 FAD + 4 ADP +
4Pi 6 CO2 + 10 NADH + 10 H+ + 2 FADH2 + 4 ATP • 按照一个NADH能够产生3个ATP，1个FADH2能够产 生2个ATP计算，1分子葡萄糖在分解代谢过程中共产 生38个ATP： • 4 ATP +（10 3）ATP + （2 2）ATP = 38 ATP
Байду номын сангаас
CH2OH CO
HO C H
CHO
H C OH + H C OH
H C OH H C OH
CH2O P
转醛酶
CH2O P
7-磷酸景天庚酮糖 3-磷酸甘油醛
CHO
H C OH +
H C OH CH2O P
4-磷酸赤藓糖
CH2OH CO HO C H HO C H H C OH CH2O P
6-磷酸果糖
H
O
H
OH H HO
H OH
H2O
H C OH
HO C H
O 内酯酶
H C OH
H C OH
G-6-P
6-磷酸葡萄 糖酸内酯
CH2O P 6-磷酸葡萄糖酸
COOH H C OH
NADP+
+ NADPH + H
新形势下护理《生物化学》思政育人教学实践——以糖代谢为例
新形势下护理《生物化学》思政育人教学实践——以糖代谢为例在新形势下的教育改革浪潮中，护理《生物化学》的思政育人教学实践犹如一艘航船，载着护理学子们在知识的海洋中航行，引领他们探索生命的奥秘。
今天，让我们以糖代谢为例，共同探讨护理《生物化学》思政育人教学实践的问题及路径，为培养具有全面素质的护理人才贡献力量。
首先，让我们揭开护理《生物化学》思政育人教学实践问题的面纱。
这问题犹如一颗颗暗礁，隐藏在护理教育的航道上。
首先，理论与实践脱节是教学实践中的首要问题。
学生们在课堂上学习到的知识与实际工作中的需求存在差距，导致他们在面对临床问题时感到力不从心。
其次，教学方法单一、枯燥是教学实践中的瓶颈。
传统的教学模式难以激发学生的学习兴趣，使得他们对《生物化学》的重要性和实用性缺乏认识。
再次，学生主动参与度低是教学实践中的困境。
学生在课堂上的参与度不高，缺乏主动学习的动力和积极性。
最后，思政教育与专业教育融合度不足是教学实践中的难题。
思政教育的融入不足，使得学生在专业学习中难以形成正确的价值观和职业道德。
然而，面对这些问题，我们并非无路可走。
路径犹如一条条航道，指引着护理《生物化学》思政育人教学实践的方向。
首先，加强理论与实践的结合是教学实践的基础。
教师应将课堂知识与临床实际相结合，通过案例教学、实验操作等方式，让学生在实践中加深对知识的理解和应用。
其次，创新教学方法是教学实践的核心。
教师应采用多样化的教学手段，如小组讨论、角色扮演等，激发学生的学习兴趣和参与度。
再次，提高学生主动参与度是教学实践的保障。
教师应鼓励学生主动参与课堂讨论和实践活动，培养他们的自主学习能力和团队合作精神。
最后，加强思政教育与专业教育的融合是教学实践的推动力。
教师应在专业教学中融入思政元素，引导学生形成正确的价值观和职业道德。
在护理《生物化学》思政育人教学实践的价值意蕴中，我们看到一幅美好的画卷。
这幅画卷犹如一颗种子，孕育着护理教育的未来。
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非还原端
还原端
✦ 支链淀粉：分子子较直链淀粉大大，分支处含有α-1,6糖苷 键，遇碘呈紫红色色。不溶于水水，吸水水后膨胀为糊状。
✴ 糖原glycogen：广广泛存在于脊椎动物和细菌中，又称“动 物淀粉”。结构类似于支链淀粉。人人体的糖原主要储存于 肝脏及肌肉肉组织中。糖原溶于沸水水，遇碘呈红色色。
肝细胞细胞质 中的糖原颗粒
✴ 纤维素：是自然界含量最丰富的多糖，是植物纤维部分 的主要组成部分。分子子中的葡萄糖通过β-1,4糖苷键连接 聚合而而成。无无支链，分子子间平行行排列。
二二、糖酵解glycolysis：是指葡萄糖通过一一系列酶促反应步骤 转变为丙酮酸的过程。在细胞质中进行行，没有O2的参与。
2
13
2(
+ ), )
E2
E3
E1
✴ 丙酮酸的氧化： 1. 丙酮酸脱氢酶催化的反应：羟乙乙基TPP的生生成
半缩醛基 醇羟基
麦芽糖
•･ 多糖：由多个单糖分子子之间通过糖苷键连接而而成的高高分子子 化合物。
均一一多糖
杂多糖
✴ 淀粉：主要存在于植物的种子子、果实和块茎中，是植物 的能量储备物质，也是日常膳食中糖的主要来源。
✦ 直链淀粉：大大约含有250-300个葡萄糖分子子，以α-1,4糖 苷键相连，遇碘呈蓝色色。不溶于冷水水，略溶于热水水。
新陈代谢
•･ 代谢：是指发生生在活细胞内的所有化学反应的总称。代谢 反应都是由酶催化的、高高度协调、高高度目的性的化学反应。
✴ 分解代谢：生生物体不断地将体内的自身物质分解，将分解的 终产物排出体外，分解所释放的能量供给机体生生命活动需要。
✴ 合成代谢：生生物体不断地从体外环境中摄取有用的物质，使 其合成、转化为自身物质。
✦ 己己糖激酶在催化过程中，构象会发生生变化。
✦ 这是一一个耗能反应，消耗一一个ATP，是糖酵解的第一一个调节步 骤。
✦ 在肝脏中，由己己糖激酶的同工工酶－葡萄糖激酶催化这个反应。
✴ 2.G-6-P转变为F-6-P
✴ 3.F-6-P生生成F-1,6-2P：是整个代谢途径的限速步骤，消耗 一一个ATP。
应的载体蛋白转运至至线粒体中，才能继续氧化。
✴ 丙酮酸氧化由丙酮酸脱氢酶复合体催化：
丙酮酸脱氢酶复合体包括三种酶以及多种辅酶：
E1： 丙酮酸脱氢酶
TPP
E2: 二二氢硫辛酰转乙乙酰基酶
硫辛酸，CoA
E3: 二二氢硫辛酰脱氢酶
FAD， NAD＋
大大肠杆菌丙酮酸脱氢酶复合体的电镜照片
大大肠杆菌丙酮酸脱氢酶复合体的模式图
✴ 分解代谢和合成代谢是同时进行行、相互依存的。
第六章 糖代谢
一一、糖的结构：糖carbohydrates是多羟基醛酮及其衍生生物。 根据分子子中结构单元的数目，糖可分为单糖、寡聚糖和多糖。
•･ 单糖：monosaccharides ✴ 按分子子结构分，单糖可以分为醛糖和酮糖。 ✴ 按分子子碳原子子的数目分，单糖可以分为三碳糖，四碳糖， 五碳糖，六碳糖等。
核糖
葡萄糖
半乳糖
✴ 单糖的构型：以甘油醛为参照物，以最远离醛基或酮基的 对称碳原子子构型与甘油醛的不对称碳相比较而而得。
✴ 单糖的链状和环状结构
α-葡萄糖
葡萄糖 β-葡萄糖
•･ 寡聚糖：由少数单糖分子子缩合而而成的糖
准备阶段
糖酵解从葡萄 糖开始，经过一一 系列反应到丙酮酸的生生成，总共 包括10个反应步骤，可划分为两 个反应阶段。
补偿阶段
•･ 糖酵解的过程 ✴ 1.葡萄糖的磷酸化
激酶kinase：指能催化ATP和其他底物反应，转移ATP上磷酸基团 的一一类酶。
✴ 2. 己己糖激酶：是一一个调节酶，受到催化反应产物G-6-P和 ADP的别构抑制。但肝脏中的葡萄糖激酶不受G-6-P的抑 制，它主要受血血糖水水平的影响。
✴ 3. 丙酮酸激酶：是糖酵解过程中的一一个重要的变构调节 酶。ATP，长链脂肪酸，乙乙酰CoA都对该酶有抑制作用。 F-1,6-二二磷酸和磷酸烯醇式丙酮酸对该酶有激活作用。
+ 2 ADP + 2Pi+ 2NAD+→
2
+ 2ATP + 2H2O + 2NADH + 2H+
•･ 糖酵解的调节：在代谢反应中，催化基本上不可逆反应的 酶所是糖酵解的主要调节酶，是糖酵解的 限速酶。
✴ 4.甘油-3-磷酸和磷酸二二羟丙酮的生生成
-
-
✴ 5. 磷酸丙糖的相互转换：只有3-磷酸甘油醛能继续后面的 代谢反应。
-
✴ 6. 3-磷酸甘油醛转变为1,3-二二磷酸甘油酸：糖酵解途径的 第一一个氧化反应。
•･ 丙酮酸的去路：无无氧条件下丙酮酸的去路 ✴ 1. 乳酸的生生成：乳酸发酵
✴ 2.乙乙醇的生生成：乙乙醇发酵
在肿瘤细胞中，糖酵解过程往往高高度旺盛（Warburg效应）
三、柠檬酸循环 •･ 丙酮酸氧化：来源于糖酵解或者其他途径的丙酮酸需经过相
✴ 8. 2-磷酸甘油酸的生生成
✴ 9. 磷酸烯醇式丙酮酸的生生成
✴ 10. 丙酮酸和ATP的生生成
葡萄糖酵解的总反应式：
NAD＋是酶不可缺少的辅助因子子
NAD＋ NADP＋
NADH NADPH
✴ 7. 3-磷酸甘油酸和ATP的生生成
底物水水平磷酸化：指ATP的形成直接与代谢途径中的某个特殊反应偶 联。指在底物氧化的基础上，释放的能量推动ADP磷酸化形成ATP的反 应。