物质代谢及其调节.ppt

NAD+NADH+ H+NADH+HNADNADH + H++GDP+PiGTPFADH2FAD+NAD+CO2H 2 OCO2乙酰乙酰 CoA(1)(6)(7)(8)(9)(4)(5)(2)柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸顺乌头酸顺乌头酸α-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰 CoA琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸H O2(1) 柠檬酸合酶(2)(3) 顺乌头酸酶(4) 异柠檬酸脱氢酶(5) α-酮戊二酸脱氢酶复合体(6) 琥珀酰CoA合成酶(7) 琥珀酸脱氢酶(8) 延胡索酸酶(9) 苹果酸脱氢酶三羧酸循环H2OHSCoAHSCoAHSCoAH 2 OH 2 O1 12 23 34 4磷酸戊糖途径（磷酸戊糖旁路）2磷酸戊糖磷酸戊糖途径途径胞浆胞浆•磷酸戊糖磷酸戊糖——磷酸核糖，为磷酸核糖，为代表性中间产物代表性中间产物•旁路旁路——糖酵解在磷酸己糖处糖酵解在磷酸己糖处分出的新途径分出的新途径反应过程• •第一阶段（氧化反应）第一阶段（氧化反应）• 磷酸戊糖的生成磷酸戊糖的生成• •第二阶段（非氧化反应）第二阶段（非氧化反应）• 基团转移反应基团转移反应• 转转酮醇酶反应酶反应• 转转醛酮酶反应酶反应第一阶段 磷酸戊糖的生成6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯6-6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸5-5-磷酸磷酸核酮糖糖5-5-磷酸磷酸核糖糖NADPH + H+ NADP+6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶H2ONADPH + H+ NADP+CO2OC—OHC—OHC—OH HO-CHC—OHC ———C—HHHHH2POC C ＝＝＝＝ OOC—OH HO-CHC—OHC ———C—HHHHH2PCOO-C—OH HO-CH HO-CHC—OHC—OHC—HHHH2PPC—OHC C＝＝＝＝ OOC—OHC—OHCH2O—HHHHPC＝＝ OC—OHC—OHC—OHCH2O—HHHNADP+NADPH+HNADPH+H+ +NADP+NADPH+HNADPH+H+ +CO2H2OG-6-P6-P-6-P-G酸内酯酸内酯6-P-6-P-G酸酸5-5-磷酸磷酸核酮糖核酮糖5-5-磷酸磷酸核糖核糖G-6-PDG-6-PDG-6-PDG-6-PD催化第一步脱氢反应的催化第一步脱氢反应的催化第一步脱氢反应的催化第一步脱氢反应的6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶是此代谢途径的关键酶。

是此代谢途径的关键酶是此代谢途径的关键酶是此代谢途径的关键酶两次脱氢脱下的氢均由两次脱氢脱下的氢均由两次脱氢脱下的氢均由两次脱氢脱下的氢均由NADPNADP+ +接受生成接受生成接受生成接受生成NADPH + HNADPH + H+ +反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间产物G-6-P 5-磷酸核糖磷酸核糖 NADP+ NADPH+H+ NADP+ NADPH+H+ CO2 G-6-PDG-6-PDC5C3C5C3C6C4C6C7C5第二阶段 基团转移反应PC C＝＝＝＝ OOC—OHC—OHC—OHCH2O—HHHPC ＝＝ OC—OHCH2O—HHPC—HC—HC—OHC—OHC—OHCH2O—HOHOHHCH2OHC ＝＝ OHH C ＝＝ OC—OHC—OHPCH2O—HHPC—OHC—OHCH2O—HHCH2OHC ＝＝ OHHH OO - -C —HC —H+++5-5-磷酸磷酸核糖核糖核糖核糖C C＝＝＝＝OOPCH2OHHO CHC—OHCH2O—H5-5-磷酸磷酸木酮糖木酮糖木酮糖木酮糖7-7-磷酸磷酸景天糖景天糖3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛转转酮酮醇醇酶酶PCH2OHC＝＝ OC—OHC—OHCH2O—HH5-5-磷酸磷酸核酮糖核酮糖4-4-磷酸磷酸赤藓糖赤藓糖F-6-PF-6-P转醛醇酶转醛醇酶H C ＝＝ OC—OHC—OHPCH2O—HH4-4-磷酸磷酸赤藓糖赤藓糖C＝＝OPCH2OHHO CHC—OHCH2O—H5-5-磷酸磷酸木酮糖木酮糖PC—OHC—OHCH2O—HHCH2OHC ＝＝ OHH O -C —HPC ＝＝ OC—OHCH2O—HH++F-6-PF-6-P3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛转酮醇酶转酮醇酶转酮醇酶转酮醇酶反应过程反应过程反应过程反应过程5-磷酸磷酸核糖核糖核糖核糖5-磷酸磷酸木木酮酮糖糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖糖糖酵酵解解6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖酸酸酸酸 NADP+NADPH+H+5-磷酸磷酸核酮核酮核酮核酮糖糖 NADP+NADPH+H+CO27-磷酸磷酸景天糖景天糖3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛6-磷磷酸酸果糖果糖4-磷酸磷酸赤藓糖赤藓糖赤藓糖赤藓糖 氧化反应氧化反应氧化反应氧化反应( (脱氢脱碳脱氢脱碳脱氢脱碳脱氢脱碳) )非氧化反应非氧化反应非氧化反应非氧化反应( (基团转移基团转移基团转移基团转移) )3×(G-6-P)+6NADP+ 2×(F-6-P)+3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛+ 6NADPH+ 6H+ +3CO23-磷酸磷酸甘油醛甘油醛6-磷酸磷酸果糖果糖5-磷酸磷酸木酮糖木酮糖木酮糖木酮糖磷酸戊糖途径的特点磷酸戊糖途径的特点 ⑴ ⑴ ⑴ ⑴ 脱氢反应以脱氢反应以脱氢反应以脱氢反应以NADPNADP+ +为受氢体，生成为受氢体，生成为受氢体，生成为受氢体，生成NADPH+HNADPH+H+ +。

⑵ ⑵ ⑵ ⑵ 反应过程中进行了一系列酮基和醛基转移反应，反应过程中进行了一系列酮基和醛基转移反应，反应过程中进行了一系列酮基和醛基转移反应，反应过程中进行了一系列酮基和醛基转移反应，经过了经过了经过了经过了3 3、、、、4 4、、、、5 5、、、、6 6、、、、7 7碳糖的演变过程碳糖的演变过程碳糖的演变过程碳糖的演变过程⑶ ⑶ ⑶ ⑶ 反应中生成了重要的中间代谢物反应中生成了重要的中间代谢物反应中生成了重要的中间代谢物反应中生成了重要的中间代谢物————5-5-磷酸核糖磷酸核糖磷酸核糖磷酸核糖⑷ ⑷ ⑷ ⑷ 一分子一分子一分子一分子G-6-PG-6-P经过反应，只能发生经过反应，只能发生经过反应，只能发生经过反应，只能发生一次脱羧一次脱羧一次脱羧一次脱羧和和和和二次二次二次二次脱氢脱氢脱氢脱氢反应，生成一分子反应，生成一分子反应，生成一分子反应，生成一分子COCO2 2和和和和2 2分子分子分子分子NADPH+HNADPH+H+ +磷酸戊糖途径的调节•限速酶： 6-磷酸葡萄糖脱氢酶（G-6-PD）•NADPH / NADPNADPH / NADP+ + 生理意义(一)为核酸的生物合成提供核糖 磷酸核糖用于DNA、RNA的合成；(二)提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应• 体内多种合成代谢的供氢体• 参与体内羟化反应• 维持谷胱甘肽(GSH)的还原状态临床讨论•病病史史：： 半半个个月月内内有有食食新新鲜鲜蚕蚕豆豆史史，，患患病病前前1～～2天天内内有有取取新鲜蚕豆或接触蚕豆花粉史。

新鲜蚕豆或接触蚕豆花粉史 •临床表现：临床表现：•（（1））早早期期症症状状：：有有全全身身不不适适，，畏畏寒寒，，低低热热，，头头晕晕，，无无力力，，食欲减低，恶心呕吐，腹泻，发热，一般持续食欲减低，恶心呕吐，腹泻，发热，一般持续2～～3天•（（2））严严重重者者可可迅迅速速出出现现高高度度贫贫血血、、巩巩膜膜轻轻度度或或中中度度黄黄染染，，尿尿色色如如浓浓茶茶水水或或酱酱油油色色更更重重出出现现全全身身衰衰竭竭、、血血压压下下降降，，烦烦躁躁不不安安，，少少尿尿或或无无尿尿等等急急性性循循环环衰衰竭竭和和急急性性肾肾功功能能衰衰竭竭的的表表现•（（3））肝肝肿肿大大，，少少数数可可见见脾脾肿肿大大，，面面色色苍苍白白或或苍苍黄黄，，呼呼吸吸急急促，重者见抽搐、昏迷，并出现病理反射促，重者见抽搐、昏迷，并出现病理反射 蚕豆病•发病机制发病机制：•体内缺乏6-P-葡萄糖脱氢酶，而蚕豆中含有蚕豆嘧啶、蚕豆嘧啶核苷、多巴、多巴核苷等具有氧化作用物质，可使G-6-PD缺陷患者中的红细胞GSH降低引发溶血 •流行病学：为X染色体不完全显性遗传，故男：女＝7：1；每后五月为高发季节；两湖两广云贵川较多发病•治　　疗：治疗上输血、输注洗涤红细胞常是抢救的关键，可一次或多次输注第五节第五节 糖原的合成与分解糖原的合成与分解•糖原的合成代谢•糖原的分解代谢•糖原合成与分解的调节•糖原累积症是动物体内糖的储存形式之一，是机体能是动物体内糖的储存形式之一，是机体能迅速动用的能量储备。

迅速动用的能量储备肌肉：肌糖原，肌肉：肌糖原，180 ~ 300g，，主要供肌肉收缩所需主要供肌肉收缩所需 肝脏：肝糖原，肝脏：肝糖原，70 ~ 100g，，维持血糖水平维持血糖水平 糖糖 原原 (glycogen) 糖原储存的主要器官及其生理意义糖原储存的主要器官及其生理意义糖原储存的主要器官及其生理意义糖原储存的主要器官及其生理意义 1. 葡萄糖单元以葡萄糖单元以α α α α-1,4--1,4--1,4--1,4-糖苷糖苷糖苷糖苷 键键键键形成长链形成长链2. 约约1010个葡萄糖单元处形成分个葡萄糖单元处形成分枝，分枝处葡萄糖以枝，分枝处葡萄糖以α-1,6-α-1,6-α-1,6-α-1,6-糖苷键糖苷键糖苷键糖苷键连接，连接，分支增加，溶分支增加，溶解度增加解度增加3. 每条链都终止于一个非还原每条链都终止于一个非还原每条链都终止于一个非还原每条链都终止于一个非还原端端端端. . . .非还原端增多，以利于其非还原端增多，以利于其被酶分解被酶分解•糖原的结构特点及其意义糖原的结构特点及其意义 目目 录录糖原核心糖原核心α- 1，，4糖苷键糖苷键α- 1，，6糖苷键糖苷键α- 1，，4糖苷键糖苷键α- 1，，6糖苷键糖苷键一、糖原的合成代谢一、糖原的合成代谢 （二）合成部位（二）合成部位（一）定义（一）定义糖原的合成糖原的合成(glycogenesis) 指由葡萄糖合指由葡萄糖合成糖原的过程。

成糖原的过程组织定位：主要在肝脏、肌肉组织定位：主要在肝脏、肌肉细胞定位：胞浆细胞定位：胞浆葡萄糖ATP ADPG-6-P G-1-PUDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶UTPPPiUDPGUDPG糖原引物糖原引物GnUDPATPADP 糖原糖原Gn ＋1分枝酶分枝酶分枝酶分枝酶糖原糖原糖原合酶糖原合酶糖原合酶糖原合酶糖原的合成葡萄糖激酶葡萄糖激酶糖原合成反应的特点• UDPGUDPG是活性葡萄糖基活性葡萄糖基的供体，其生成过程利用ATP生成UTP，焦磷酸水解损失1个高能磷酸键•糖原引物上每加上一个葡萄糖，需要消耗2个高能磷酸键糖原的合成代谢• 糖原合酶(关键酶) ：只能促成α-1，4-糖苷键，在该酶作用下，糖链只能延长，不能形成分支• 分支酶：可将一段糖链，约6-7个葡萄糖基转移到邻近的糖链上，以α-1，6-糖苷键相接，从而形成分支• 分支的形成不仅可增加糖原的水溶性，更重要的是可增加非还原端数目，以便磷酸化酶能迅速分解糖原  二、糖原的分解代谢二、糖原的分解代谢 * 定义定义* * 亚细胞定位亚细胞定位：：胞胞 浆浆 糖原分解糖原分解 (glycogenolysis )习惯上指肝糖原习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。

分解成为葡萄糖的过程77磷酸化酶磷酸化酶( (别构酶别构酶) ) ATP抑制抑制-AMP激活激活 + H3PO4肝糖元的分解α-1α-1，，，，4 4糖苷键糖苷键α- 1，，6糖苷键糖苷键糖原核心糖原核心糖原核心糖原核心 G-1-P +脱支酶脱支酶1 G糖原核心糖原核心磷酸化酶磷酸化酶+ H3PO4G-1-P转移酶转移酶糖原核心糖原核心糖原的分解代谢• 糖原磷酸化酶：只能分解α-1，4-糖苷键，使非还原端上G磷酸化后脱落，距分枝4个G单位时停止• 脱支酶：具有两种酶的活性：•葡聚糖转移酶：将3个葡萄糖基转移到邻近糖链的末端，以α-1，4-糖苷键相连；•α-1，6-葡萄糖苷酶：将以α-1，6-糖苷键与糖链形成分支的葡萄糖基水解成游离葡萄糖糖原的分解代谢G（（肝、肾肝、肾）） G-1-P G-6-PPi糖原（糖原（Gn））糖酵解或糖酵解或有氧氧化有氧氧化（（肌肉肌肉））葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶Pi糖原糖原磷酸化酶磷酸化酶磷酸化酶磷酸化酶脱支酶脱支酶⑵ ⑵ G-6-P的代谢去路的代谢去路G（补充血糖）（补充血糖）G-6-P F-6-P（进入酵解途径）（进入酵解途径）G-1-PGn（合成糖原）（合成糖原）UDPG 6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯（进入磷酸戊糖途径）（进入磷酸戊糖途径） 葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸（进入葡萄糖醛酸途径）（进入葡萄糖醛酸途径）小小 结结⑴ ⑴ 反应部位：胞浆反应部位：胞浆 糖原的合成与分解总图糖原的合成与分解总图UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 G-1-P UTP UDPG PPi 糖原糖原n+1 UDP G-6-P G 糖原合酶糖原合酶 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 己糖己糖(葡萄糖葡萄糖)激酶激酶 糖原糖原n Pi 磷酸化酶磷酸化酶 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶（肝）磷酸酶（肝） 糖原糖原n 糖原的合成与分解的调节•合成与分解不是简单的可逆反应合成与分解不是简单的可逆反应• •关键酶：关键酶： 合成途径合成途径——糖原合酶糖原合酶•　　　　　　 分解途径分解途径——磷酸化酶磷酸化酶•调节方式：调节方式：共价修饰共价修饰和和变构调节变构调节•生理性调节：激素（胰高血糖素与胰岛素）　生理性调节：激素（胰高血糖素与胰岛素）　•共价修饰调节 磷酸化酶: 磷酸化酶a（磷酸型）：有活性 磷酸化酶b（去磷酸）：无活性 糖原合酶： 糖原合酶a：有活性 糖原合酶b：磷酸化，无活性。

糖原合成与分解的调节腺苷环化酶腺苷环化酶 （无活性）（无活性）腺苷环化酶（有活性）腺苷环化酶（有活性） 激素（胰高血糖素、肾上腺素等）激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+ 受体受体 ATP cAMP PKA(无活性无活性) 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶 糖原合酶糖原合酶 糖原合酶糖原合酶-P PKA(有活性有活性) 磷酸化酶磷酸化酶b 磷酸化酶磷酸化酶a-P 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶-P Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 Pi Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 –– –磷蛋白磷酸酶抑制剂磷蛋白磷酸酶抑制剂-P 磷蛋白磷酸酶抑制剂磷蛋白磷酸酶抑制剂 PKA（有活性）（有活性） ③③调节有调节有级联放大级联放大作用，效率高；作用，效率高； ①①两种酶两种酶磷酸化磷酸化或或去磷酸化去磷酸化后活性变化相反；后活性变化相反； ②②此调节为酶促反应，调节速度快；此调节为酶促反应，调节速度快； ④④受受激素激素调节 1 1. 共价修饰调节共价修饰调节 2. 别构调节别构调节磷磷酸酸化化酶酶二二种种构构像像——紧紧密密型型(T)和和疏疏松松型型(R) ，，其其中中T型型的的14位位Ser暴暴露露，，便便于于接接受受前前述的共价修饰调节。

述的共价修饰调节 葡萄糖是磷酸化酶的别构抑制剂葡萄糖是磷酸化酶的别构抑制剂 磷酸化酶磷酸化酶 a (R) [疏松型疏松型]磷酸化酶磷酸化酶 a (T) [紧密型紧密型]葡萄糖葡萄糖 肌肉内糖原代谢的二个关键酶的调节与肝糖原不同肌肉内糖原代谢的二个关键酶的调节与肝糖原不同 * 在在糖原分解代谢时肝主要受糖原分解代谢时肝主要受胰高血糖素胰高血糖素的调的调节，而肌肉主要受节，而肌肉主要受肾上腺素肾上腺素调节 * 肌肉内糖原合酶及磷酸化酶的变构效应物主肌肉内糖原合酶及磷酸化酶的变构效应物主要为要为AMP、、ATP及及6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 糖原合酶糖原合酶磷酸化酶磷酸化酶a-P磷酸化酶磷酸化酶bAMPATP及及6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖♁♁♁♁调节小结调节小结② ② 双向调控双向调控：对合成酶系与分解酶系分别进行：对合成酶系与分解酶系分别进行调节，如加强合成则减弱分解，或反之调节，如加强合成则减弱分解，或反之③ ③ 双重调节双重调节：别构调节和共价修饰调节别构调节和共价修饰调节 ⑤ ⑤ 肝糖原和肌糖原代谢调节各有特点：肝糖原和肌糖原代谢调节各有特点： 如：分解肝糖原的激素主要为如：分解肝糖原的激素主要为胰高血糖素胰高血糖素，， 分解肌糖原的激素主要为分解肌糖原的激素主要为肾上腺素肾上腺素。

④ ④ 关键酶调节上存在关键酶调节上存在级联效应级联效应 ① ① 关键酶都以关键酶都以活性、无（低）活性二种形式活性、无（低）活性二种形式存存在，二种形式之间可通过在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化磷酸化和去磷酸化而相互转变而相互转变糖原累积症糖原累积症(glycogen storage diseases)是一是一类遗传性代谢病，其特点为体内某些器官组织类遗传性代谢病，其特点为体内某些器官组织中有中有大量糖原堆积大量糖原堆积引起糖原累积症的原因是患者引起糖原累积症的原因是患者先天性缺乏先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类与糖原代谢有关的酶类 糖原累积症糖原累积症型别型别型别型别缺陷的酶缺陷的酶缺陷的酶缺陷的酶受害器官受害器官受害器官受害器官糖原结构糖原结构糖原结构糖原结构Ⅰ Ⅰ葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6--6-磷酸酶缺陷磷酸酶缺陷磷酸酶缺陷磷酸酶缺陷肝、肾肝、肾肝、肾肝、肾正常正常正常正常ⅡⅡ溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体α1→4α1→4和和和和1→61→6葡葡葡葡萄糖苷酶萄糖苷酶萄糖苷酶萄糖苷酶所有组织所有组织所有组织所有组织正常正常正常正常ⅢⅢ脱支酶缺失脱支酶缺失脱支酶缺失脱支酶缺失肝、肌肉肝、肌肉肝、肌肉肝、肌肉分支多，外周分支多，外周分支多，外周分支多，外周糖链短糖链短糖链短糖链短ⅣⅣ分支酶缺失分支酶缺失分支酶缺失分支酶缺失所有组织所有组织所有组织所有组织分支少，外周分支少，外周分支少，外周分支少，外周糖链特别长糖链特别长糖链特别长糖链特别长Ⅴ Ⅴ肌磷酸化酶缺失肌磷酸化酶缺失肌磷酸化酶缺失肌磷酸化酶缺失肌肉肌肉肌肉肌肉正常正常正常正常ⅥⅥ肝磷酸化酶缺陷肝磷酸化酶缺陷肝磷酸化酶缺陷肝磷酸化酶缺陷肝肝肝肝正常正常正常正常ⅦⅦ肌肉和红细胞磷酸果糖肌肉和红细胞磷酸果糖肌肉和红细胞磷酸果糖肌肉和红细胞磷酸果糖激酶缺陷激酶缺陷激酶缺陷激酶缺陷肌肉、红肌肉、红肌肉、红肌肉、红细胞细胞细胞细胞正常正常正常正常ⅧⅧ肝脏磷酸化酶激酶缺陷肝脏磷酸化酶激酶缺陷肝脏磷酸化酶激酶缺陷肝脏磷酸化酶激酶缺陷 脑、肝脑、肝脑、肝脑、肝正常正常正常正常糖原累积症分型糖原累积症分型。