第4章__糖代謝

1、第七章第七章 糖代謝糖代謝Carbohydrate Metabolism第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述Introduction糖糖(carbohydrates)即碳水化合物，其即碳水化合物，其化學(xué)本質(zhì)為多羥醛或多羥酮類及其衍生物或化學(xué)本質(zhì)為多羥醛或多羥酮類及其衍生物或多聚物。多聚物。糖的化學(xué)糖的化學(xué)（一）糖的概念（一）糖的概念OOHHHHOHOHHOHHCH2OH（二）糖的分類及其結(jié)構(gòu)（二）糖的分類及其結(jié)構(gòu)根據(jù)其水解產(chǎn)物的情況，糖主要可分為根據(jù)其水解產(chǎn)物的情況，糖主要可分為以下四大類。以下四大類。單糖單糖 (monosacchride)寡糖寡糖 (oligosacchride)多糖多糖 (polys

2、acchride)結(jié)合糖結(jié)合糖 (glycoconjugate)OHOHHHOHHOHOOHOOHHHHOHOHHOHHCH2OH葡萄糖葡萄糖(glucose) 已醛糖已醛糖果糖果糖(fructose) 已酮糖已酮糖 OHOHOHOHHHOHHOH1. 單糖單糖 不能再水解的糖不能再水解的糖OOHOHHOH2CHHOHHCH2OH醛糖酮糖互變異構(gòu)：醛糖酮糖互變異構(gòu)：醛糖CHOC OHCHHOCOHHCOHHCH2OH酮糖CH2OHC OCHHOCOHHCOHHCH2OHH異構(gòu)酶CC OHHOHOHOHHOHHOHHOHCH2HHO葡萄糖（glucose ）果糖（fructose）HCH2OHH

3、CH2OHHHOHOHO123456123456OOHHHOHHOHHOHHCH2OHOHHHHOHOHOHHOH2COHOHOHOHHOHHHOH半乳糖半乳糖(galactose) 已醛糖已醛糖 核糖核糖(ribose) 戊醛糖戊醛糖 OHHOHHOHOHOH半乳糖半乳糖(galactose) 已醛糖已醛糖 2. 寡糖寡糖常見的幾種二糖有常見的幾種二糖有麥芽糖麥芽糖 (maltose) 葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖蔗蔗 糖糖 (sucrose) 葡萄糖葡萄糖 果糖果糖乳乳 糖糖 (lactose) 葡萄糖葡萄糖 半乳糖半乳糖能水解生成幾分子單糖的糖，各單糖之間借能水解生成幾分子單糖的糖，各單糖

4、之間借脫水縮合的糖苷鍵相連。脫水縮合的糖苷鍵相連。3. 多糖多糖 常見的多糖有常見的多糖有淀淀 粉粉 (starch)糖糖 原原 (glycogen)纖維素纖維素 (cellulose)能水解生成多個分子單糖的糖能水解生成多個分子單糖的糖 淀粉淀粉 是植物中養(yǎng)分的儲存形式是植物中養(yǎng)分的儲存形式淀粉顆粒淀粉顆粒糖原糖原 是動物體內(nèi)葡萄糖的儲存形式是動物體內(nèi)葡萄糖的儲存形式 纖維素纖維素 作為植物的骨架作為植物的骨架-1,4-糖苷鍵糖苷鍵4. 結(jié)合糖結(jié)合糖 糖脂糖脂 (glycolipid)：是糖與脂類的結(jié)合物。是糖與脂類的結(jié)合物。糖蛋白糖蛋白 (glycoprotein)：是糖與蛋白質(zhì)的結(jié)合物。

5、是糖與蛋白質(zhì)的結(jié)合物。蛋白聚糖蛋白聚糖 (proteoglycan)常見的結(jié)合糖有常見的結(jié)合糖有 糖與非糖物質(zhì)的結(jié)合物糖與非糖物質(zhì)的結(jié)合物 一、糖的主要生理功能是氧化供能一、糖的主要生理功能是氧化供能1.糖是機體主要的能源物質(zhì)；糖是機體主要的能源物質(zhì)；2.糖是體內(nèi)重要的碳源；糖是體內(nèi)重要的碳源；3.糖是人體組織細胞的重要成分；糖是人體組織細胞的重要成分；4.轉(zhuǎn)變?yōu)殡y其它物質(zhì)。轉(zhuǎn)變?yōu)殡y其它物質(zhì)。 葡萄糖葡萄糖 有氧氧化途徑有氧氧化途徑 NADPH+核糖核糖 H2O+CO2+大量大量ATP乳酸乳酸+少量少量ATP 糖原糖原 與吸收與吸收消化消化糖原合成糖原合成二、糖代謝的概況二、糖代謝的概況糖原糖

6、原肝糖原肝糖原非糖物質(zhì)非糖物質(zhì)其它途徑：如糖醛酸途徑等其它途徑：如糖醛酸途徑等糖酵解途徑糖酵解途徑 磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑糖原分解糖原分解糖異生糖異生本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容l糖的無氧氧化糖的無氧氧化l糖的有氧氧化糖的有氧氧化l磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑l糖原的合成與分解糖原的合成與分解l糖異生糖異生l乳酸循環(huán)乳酸循環(huán)l血糖及其調(diào)節(jié)血糖及其調(diào)節(jié)第二節(jié)第二節(jié) 糖的分解代謝糖的分解代謝糖酵解（無氧氧化）糖酵解（無氧氧化）有氧氧化有氧氧化磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑乳酸（動物）乳酸（動物）乙醇（微生物）乙醇（微生物）丙酮酸丙酮酸葡葡萄萄糖糖糖酵解途徑糖酵解途徑徹底氧化徹底氧化分解分解氧氣不足發(fā)酵氧氣不足

7、發(fā)酵 CO2 + H2O反應(yīng)部位：細胞質(zhì)l無氧氧化：葡萄糖或糖原在無氧或缺氧條件無氧氧化：葡萄糖或糖原在無氧或缺氧條件下分解成乳酸和少量下分解成乳酸和少量ATP的過程。此途徑與的過程。此途徑與酵母菌發(fā)酵過程相似，故又稱糖酵解。酵母菌發(fā)酵過程相似，故又稱糖酵解。葡萄糖葡萄糖 乳酸乳酸+ATPl糖無氧氧化的糖無氧氧化的反應(yīng)部位反應(yīng)部位：胞漿胞漿。糖酵解糖酵解2.1 糖的無氧氧化分為糖酵解和乳酸生成兩個階段糖的無氧氧化分為糖酵解和乳酸生成兩個階段l第一階段：第一階段：G丙酮酸，稱為丙酮酸，稱為糖酵解途徑糖酵解途徑(glycolytic pathway) ；l第二階段：丙酮酸第二階段：丙酮酸乳酸。乳酸

8、。 葡萄糖葡萄糖磷酸化為磷酸化為6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖ATP ADPMg2+ 己糖激酶己糖激酶(hexokinase)Glu G-6-P F-6-P F-1,6-BPATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羥丙酮羥丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖葡萄糖 O CH2HO H HOOHH OH H OH H H6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 (glucose-6-phosphate, G-6-P)P P O CH2OH HOOH

9、H OH H OH H Hl反應(yīng)反應(yīng)不可逆不可逆；l磷酸化使葡萄糖不能自由逸出細胞；磷酸化使葡萄糖不能自由逸出細胞；l哺乳類動物體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)有哺乳類動物體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)有4種己糖激酶種己糖激酶(hexokinase, HK)同工酶，分別稱為同工酶，分別稱為至至型。肝細胞中存在的是型。肝細胞中存在的是型，稱為葡萄糖激型，稱為葡萄糖激酶酶(glucokinase , GK)。 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖異構(gòu)為異構(gòu)為 6-磷酸果糖磷酸果糖 GluG-6-PF-6-PF-1,6-BPATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羥

10、丙酮羥丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸己糖磷酸己糖 異構(gòu)酶異構(gòu)酶 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(G-6-P) P P O CH2OH HOOHH OH H OH H H6-磷酸果糖磷酸果糖 (fructose-6-phosphate, F-6-P) 6-磷酸果糖磷酸果糖轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)?,6-雙磷酸果糖雙磷酸果糖 ATP ADP Mg2+ 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1GluG-6-PF-6-PF-1,6-BPATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮

11、酸磷酸二磷酸二羥丙酮羥丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1(6-phosphfructokinase-1, PFK-1)6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-雙磷酸果糖雙磷酸果糖(1, 6-fructose-biphosphate, F-1,6-BP)l是第二個磷酸化反應(yīng)，反應(yīng)是第二個磷酸化反應(yīng)，反應(yīng)不可逆不可逆。l磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 (phosphofructo-kinase-1, PFK-1)是糖酵解的是糖酵解的限速酶限速酶。CH2OHOCCCCCH2OOHOHOHHHP PP P1,6

12、-雙磷酸果糖雙磷酸果糖 (F-1,6-BP) 1,6-雙磷酸果糖雙磷酸果糖 裂解成裂解成2分子分子磷酸丙糖磷酸丙糖 醛縮酶醛縮酶(aldolase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-BPATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羥丙酮羥丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮磷酸烯醇式丙酮酸酸磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 +CHOCHOHCHOHOHCH2POCH2P POCH2OHCOCH2POCH2P PO反應(yīng)可逆反應(yīng)可逆, 由醛縮

13、酶由醛縮酶(aldolase)催化催化(5) 磷酸丙糖磷酸丙糖的同分異構(gòu)化的同分異構(gòu)化磷酸丙糖異構(gòu)酶磷酸丙糖異構(gòu)酶 GluG-6-PF-6-PF-1,6-BPATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羥丙酮羥丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸丙糖異構(gòu)酶磷酸丙糖異構(gòu)酶 (phosphotriose isomerase)G2分子分子3-磷酸甘油醛，磷酸甘油醛，消耗消耗2分子分子ATP。3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 CHOCHOHCHOHOHC

14、H2POCH2P PO磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮 CH2OHCOCH2POCH2P PO（6）3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛氧化為氧化為1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 Pi、NAD+ NADH+H+ 3-磷酸甘油醛脫氫酶磷酸甘油醛脫氫酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-BPATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羥丙酮羥丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸l醛基氧化成羧基，并加入一分子磷酸，形成醛基氧化成羧基，并加入一分子磷酸，形成混合酸酐

15、。脫下的氫由混合酸酐。脫下的氫由NAD+接受。接受。l3-磷酸甘油醛脫氫酶磷酸甘油醛脫氫酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 CHOCHOHCHOHOHCH2POCH2P PO1,3-二磷酸二磷酸甘油酸甘油酸 O=CCOHCH2POP POP POADP ATP 磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶 GluG-6-PF-6-PF-1,6-BPATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羥丙酮羥丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+AD

16、PATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 反應(yīng)可逆；反應(yīng)可逆； 在以上反應(yīng)中，底物分子內(nèi)部能量重在以上反應(yīng)中，底物分子內(nèi)部能量重新分布，生成高能鍵，使新分布，生成高能鍵，使ADP磷酸化生成磷酸化生成ATP的過程，稱為的過程，稱為底物水平磷酸化底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation) 。 1,3-二磷酸二磷酸 甘油酸甘油酸O=CCOHCH2POP POP PO3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 COOHCOHCH2POP PO（8）3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 磷酸甘油酸磷酸甘油酸變位酶變位酶GluG-6-PF-6-PF-

17、1,6-BPATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羥丙酮羥丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸甘油酸變位酶磷酸甘油酸變位酶 (phosphoglycerate mutase)3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 COOHCOHCH2POP PO2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 COOHCCH2POP POOHOH（9）2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸脫水生成脫水生成磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 烯醇化酶烯醇化酶(enolase)GluG-6-PF-6-PF

18、-1,6-BPATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羥丙酮羥丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 COOHCCH2POP POOHOH+ H2O磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 (phosphoenolpyruvate, PEP)COOHCCH2P POl反應(yīng)引起分子內(nèi)能量重新分布，形成高能磷酸反應(yīng)引起分子內(nèi)能量重新分布，形成高能磷酸鍵。鍵。ADP ATP K+ Mg2+丙酮酸激酶丙酮酸激酶(pyruvate k

19、inase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-BPATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羥丙酮羥丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸（10）磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)變成丙酮酸丙酮酸， 并通過底物水平磷酸化生成并通過底物水平磷酸化生成ATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸(PEP) COOHCCH2P PO丙酮酸丙酮酸 COOHC=OCH3第二個第二個底物水平磷酸化底物水平磷酸化，反應(yīng)，反應(yīng)不可逆不可逆。烯醇式立即自發(fā)

20、轉(zhuǎn)變?yōu)橥?。烯醇式立即自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)橥健?丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸 反應(yīng)中的反應(yīng)中的NADH+H+ 來自于上述第來自于上述第6步反步反應(yīng)中的應(yīng)中的 3-磷酸甘油醛脫氫反應(yīng)。磷酸甘油醛脫氫反應(yīng)。乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶(LDH) NADH + H+ NAD+ COOHCHOHCH3COOHC=OCH3乳酸是糖無氧氧化的乳酸是糖無氧氧化的終產(chǎn)物終產(chǎn)物。G + 2ADP + 2Pi 2乳酸乳酸 + 2ATP + 2H2OGG-6-PF-6-PF-1,6-BP磷酸二羥丙酮1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸PEP丙酮酸乳酸ATP ADPATP ADPNADH+H+ NAD+H2O醛縮酶Pi異構(gòu)酶P

21、FK-13-磷酸甘油 醛脫氫酶ATP ADP磷酸甘油 酸激酶變位酶烯醇化酶ADP ATP丙酮酸激酶LDH己糖激酶異構(gòu)酶3-磷酸甘油醛糖酵解時，先要消耗糖酵解時，先要消耗2分子分子ATP糖酵解時，糖酵解時，1mol葡萄糖共生成葡萄糖共生成4molATP，凈生成，凈生成2molATP糖無氧氧化小結(jié)糖無氧氧化小結(jié) 反應(yīng)部位：反應(yīng)部位：胞漿胞漿 糖無氧氧化是一個糖無氧氧化是一個不需氧的產(chǎn)能過程不需氧的產(chǎn)能過程 反應(yīng)全過程中有三步反應(yīng)全過程中有三步不可逆的反應(yīng)不可逆的反應(yīng)G G-6-P ATP ADP 己糖激酶己糖激酶 ATP ADP F-6-P F-1,6-2P 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1 AD

22、P ATP PEP 丙酮酸丙酮酸 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 產(chǎn)能的方式和數(shù)量產(chǎn)能的方式和數(shù)量方式：方式：底物水平磷酸化底物水平磷酸化凈生成凈生成ATP數(shù)量：數(shù)量：從從G開始開始 22-2= 2ATP從從Gn開始開始 22-1= 3ATP2.3 糖無氧氧化的生理意義糖無氧氧化的生理意義（一）機體缺氧時，迅速提供能量（一）機體缺氧時，迅速提供能量（二）成熟紅細胞無線粒體，不進行有氧氧化，（二）成熟紅細胞無線粒體，不進行有氧氧化，由無氧氧化提供能量由無氧氧化提供能量（三）機體供氧充足情況下少數(shù)組織的能量來源。（三）機體供氧充足情況下少數(shù)組織的能量來源。如神經(jīng)細胞、白細胞、骨髓、腫瘤細胞等。如神經(jīng)細胞、白

23、細胞、骨髓、腫瘤細胞等。二、二、 糖的有氧氧化糖的有氧氧化Aerobic Oxidation of Carbohydrate 糖的有氧氧化糖的有氧氧化(aerobic oxidation)指指葡萄糖或糖原在機體氧供充足時，徹底氧葡萄糖或糖原在機體氧供充足時，徹底氧化成化成H2O和和CO2，并釋放出大量，并釋放出大量能量能量的過的過程。是機體主要供能方式。程。是機體主要供能方式。第一階段：糖酵解途徑第一階段：糖酵解途徑 第二階段：丙酮酸的氧化脫羧第二階段：丙酮酸的氧化脫羧 第三階段：三羧酸循環(huán)和第三階段：三羧酸循環(huán)和氧化磷酸化氧化磷酸化 G丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA CO2 NADH+H+ F

24、ADH2H2O O ATP ADP TCA循環(huán)循環(huán)胞胞液液 線線粒粒體體 有氧氧化的反應(yīng)過程有氧氧化的反應(yīng)過程1. 丙酮酸的氧化脫羧丙酮酸的氧化脫羧l經(jīng)脫氫、脫羧、?；梢阴＝?jīng)脫氫、脫羧、?；梢阴oA，這是，這是不可不可逆反應(yīng)逆反應(yīng)。在線粒體內(nèi)進行。在線粒體內(nèi)進行。COO- -CCH3NAD+NADH+H +O丙酮酸CH3C丙酮酸脫氫酶 復(fù)合體乙酰OSCoACoA+ HSCoA+ CO2丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的組成組成 酶酶E1：丙酮酸脫氫酶：丙酮酸脫氫酶E2：二氫硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶：二氫硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶E3：二氫硫辛酸脫氫酶：二氫硫辛酸脫氫酶HSCoANAD+ 輔輔 酶

25、酶 TPP（VitB1） 硫辛酸硫辛酸 ( ) HSCoA（泛酸）（泛酸） FAD(VitB2) NAD+(Vitpp)SSL三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)也稱為也稱為檸檬酸檸檬酸循環(huán)循環(huán)，這是因為循環(huán)反應(yīng)中的，這是因為循環(huán)反應(yīng)中的第一個中間產(chǎn)物是一個含三個第一個中間產(chǎn)物是一個含三個羧基的檸檬酸。由于羧基的檸檬酸。由于Krebs正正式提出了三羧酸循環(huán)的學(xué)說，式提出了三羧酸循環(huán)的學(xué)說，故此循環(huán)又稱為故此循環(huán)又稱為Krebs循環(huán)循環(huán)，它由一連串反應(yīng)組成。它由一連串反應(yīng)組成。2. 三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)(tricarboxylic acid cycle)（1）三羧酸循環(huán)的反應(yīng)過程）三羧酸循環(huán)的反應(yīng)過程l由乙酰由

26、乙酰CoA與草酰乙酸縮合成檸檬酸開始，經(jīng)反復(fù)脫氫、與草酰乙酸縮合成檸檬酸開始，經(jīng)反復(fù)脫氫、脫羧再生成草酰乙酸的循環(huán)反應(yīng)過程。脫羧再生成草酰乙酸的循環(huán)反應(yīng)過程。 1.乙酰乙酰CoA與草酰乙酸縮合成檸檬酸的合成與草酰乙酸縮合成檸檬酸的合成l 乙酰輔酶乙酰輔酶A（acetyl CoA）與草酰乙酸）與草酰乙酸（oxaloacetate）縮合成檸檬酸（）縮合成檸檬酸（citrate）；）；l 反應(yīng)由反應(yīng)由檸檬酸合酶檸檬酸合酶（citrate synthase）催化。催化。2. 檸檬酸經(jīng)順烏頭酸轉(zhuǎn)變?yōu)楫悪幟仕釞幟仕峤?jīng)順烏頭酸轉(zhuǎn)變?yōu)楫悪幟仕醠此反應(yīng)是由此反應(yīng)是由順烏頭酸酶順烏頭酸酶催化的異構(gòu)化反應(yīng)；催化的異

27、構(gòu)化反應(yīng)；l由兩步反應(yīng)構(gòu)成，由兩步反應(yīng)構(gòu)成，(1)：脫水反應(yīng)；：脫水反應(yīng)；(2)：水合反應(yīng)。：水合反應(yīng)。3. 異檸檬酸氧化脫羧轉(zhuǎn)變?yōu)楫悪幟仕嵫趸擊绒D(zhuǎn)變?yōu)?酮戊二酸酮戊二酸l異檸檬酸在異檸檬酸在異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶（Isocitrate dehydrogenase）作用下，氧化脫羧而轉(zhuǎn)變成作用下，氧化脫羧而轉(zhuǎn)變成 -酮酮戊二酸（戊二酸（ - Ketoglutarate）。）。4. -酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰 CoAl在在 -酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體催化下催化下 -酮戊二酸氧化脫酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰羧生成琥珀酰CoA(succinyl-C

28、oA)；l該脫氫酶復(fù)合體的組成及催化機理與丙酮酸脫氫酶復(fù)該脫氫酶復(fù)合體的組成及催化機理與丙酮酸脫氫酶復(fù)合體類似。合體類似。5. 琥珀酰琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反應(yīng)合成酶催化底物水平磷酸化反應(yīng) l在在琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶催化下，琥珀酰催化下，琥珀酰CoA的高能硫酯鍵的高能硫酯鍵水解與水解與GDP磷酸化偶聯(lián)，生成琥珀酸、磷酸化偶聯(lián)，生成琥珀酸、GTP和輔酶和輔酶A。l這是三羧酸循環(huán)中唯一的這是三羧酸循環(huán)中唯一的底物水平磷酸化底物水平磷酸化反應(yīng)。反應(yīng)。6. 琥珀酸脫氫生成延胡索酸琥珀酸脫氫生成延胡索酸 l此步反應(yīng)由琥珀酸脫氫酶催化，其此步反應(yīng)由琥珀酸脫氫酶催化，其輔酶是輔酶是F

29、AD，是三，是三羧酸循環(huán)中唯一與內(nèi)膜結(jié)合的酶。羧酸循環(huán)中唯一與內(nèi)膜結(jié)合的酶。7. 延胡索酸加水生成蘋果酸延胡索酸加水生成蘋果酸l延胡索酸酶延胡索酸酶催化此步反應(yīng)。催化此步反應(yīng)。8. 蘋果酸脫氫生成草酰乙酸蘋果酸脫氫生成草酰乙酸l蘋果酸脫氫酶蘋果酸脫氫酶催化此步反應(yīng)，輔酶是催化此步反應(yīng)，輔酶是NAD+。CoASHNADH+H+NAD+NAD+NADH+H+FADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASHH2O檸檬酸合酶檸檬酸合酶順烏頭酸酶順烏頭酸酶異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶琥珀酸脫氫酶琥珀酸脫氫

30、酶延胡索酸酶延胡索酸酶蘋果酸脫氫酶蘋果酸脫氫酶GTPGDPATPADP核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶小小 結(jié)結(jié) 三羧酸循環(huán)的概念：指乙酰三羧酸循環(huán)的概念：指乙酰CoA和草酰乙和草酰乙酸縮合生成含三個羧基的檸檬酸，反復(fù)的進酸縮合生成含三個羧基的檸檬酸，反復(fù)的進行脫氫脫羧，又生成草酰乙酸，再重復(fù)循環(huán)行脫氫脫羧，又生成草酰乙酸，再重復(fù)循環(huán)反應(yīng)的過程。反應(yīng)的過程。 TAC過程的反應(yīng)部位是過程的反應(yīng)部位是線粒體線粒體。 經(jīng)過一次三羧酸循環(huán)，經(jīng)過一次三羧酸循環(huán)，l消耗一分子乙酰消耗一分子乙酰CoA，l經(jīng)經(jīng)四次四次脫氫，脫氫，二次二次脫羧，脫羧，一次一次底物水平磷酸化。底物水平磷酸化。l生成生成1分子分子FA

31、DH2，3分子分子NADH+H+，2分子分子CO2， 1分子分子GTP。l是體內(nèi)是體內(nèi)CO2的主要來源；的主要來源；l關(guān)鍵酶關(guān)鍵酶有：檸檬酸合酶有：檸檬酸合酶 -酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體 異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶 三羧酸循環(huán)的要點三羧酸循環(huán)的要點 整個循環(huán)反應(yīng)為整個循環(huán)反應(yīng)為不可逆反應(yīng)不可逆反應(yīng)CH3COSCoA + 3NAD+ +FAD + GDP + Pi + 2H2O2CO2 + 3NADH + 3H+ + FADH2 + HSCoA + GTPTCA循環(huán)總反應(yīng)式：循環(huán)總反應(yīng)式： 在有氧條件下進行，產(chǎn)生的還原當(dāng)量經(jīng)氧化磷在有氧條件下進行，產(chǎn)生的還原當(dāng)量經(jīng)氧化磷酸化可產(chǎn)

32、生酸化可產(chǎn)生ATP，是產(chǎn)生是產(chǎn)生ATP的主要途徑的主要途徑。 三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物起催化劑的作用，三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物起催化劑的作用，本身無量的變化，不可能通過三羧酸循環(huán)直本身無量的變化，不可能通過三羧酸循環(huán)直接從乙酰接從乙酰CoA合成草酰乙酸或三羧酸循環(huán)中合成草酰乙酸或三羧酸循環(huán)中其他產(chǎn)物，同樣中間產(chǎn)物也不能直接在三羧其他產(chǎn)物，同樣中間產(chǎn)物也不能直接在三羧酸循環(huán)中被氧化為酸循環(huán)中被氧化為CO2及及H2O。表面上看來，三羧酸循環(huán)運轉(zhuǎn)必不可少的表面上看來，三羧酸循環(huán)運轉(zhuǎn)必不可少的草酰乙酸在三羧酸循環(huán)中是不會消耗的，它可草酰乙酸在三羧酸循環(huán)中是不會消耗的，它可被

33、反復(fù)利用。但是，被反復(fù)利用。但是，例如：例如： 草酰乙酸草酰乙酸 天冬氨酸天冬氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸 檸檬酸檸檬酸 脂肪酸脂肪酸 琥珀酰琥珀酰CoA 卟啉卟啉 機體內(nèi)各種物質(zhì)代謝之間是彼此聯(lián)系、相機體內(nèi)各種物質(zhì)代謝之間是彼此聯(lián)系、相互配合的，互配合的，TAC中的某些中間代謝物能夠中的某些中間代謝物能夠轉(zhuǎn)變合成其他物質(zhì)，借以溝通糖和其他物轉(zhuǎn)變合成其他物質(zhì)，借以溝通糖和其他物質(zhì)代謝之間的聯(lián)系。質(zhì)代謝之間的聯(lián)系。 機體糖供不足時，可能引起機體糖供不足時，可能引起TAC運轉(zhuǎn)障礙，這運轉(zhuǎn)障礙，這時蘋果酸、草酰乙酸可脫羧生成丙酮酸，再時蘋果酸、草酰乙酸可脫羧生成丙酮酸，再進一步生成乙酰進一

34、步生成乙酰CoA進入進入TAC氧化分解。氧化分解。 草酰乙酸草酰乙酸 草酰乙酸脫羧酶草酰乙酸脫羧酶 丙酮酸丙酮酸 CO2 蘋果酸蘋果酸 蘋果酸酶蘋果酸酶 丙酮酸丙酮酸 CO2 NAD+ NADH + H+ * * 所以，草酰乙酸必須不斷被更新補充所以，草酰乙酸必須不斷被更新補充 檸檬酸檸檬酸 乙酰乙酰CoA 丙酮酸丙酮酸 CO2 蘋果酸蘋果酸 NADH+H+ NAD+ 天冬氨酸天冬氨酸 - -酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸 其來源如下：其來源如下： （2） 三羧酸循環(huán)的生理意義三羧酸循環(huán)的生理意義機體供能主要途徑；機體供能主要途徑；三大營養(yǎng)物質(zhì)的共同氧化途徑；三大營養(yǎng)物質(zhì)的共同氧化途徑； 三大

35、物質(zhì)代謝聯(lián)系的樞紐；三大物質(zhì)代謝聯(lián)系的樞紐；乙酰CoA草酰乙酸檸檬酸-酮戊二酸琥珀酰CoA脂肪酸膽固醇谷氨酸其他氨基酸嘌呤血紅素嘌呤、嘧啶其他氨基酸lG 2丙酮酸：凈產(chǎn)生丙酮酸：凈產(chǎn)生5或或7個個ATP。l丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA：產(chǎn)生：產(chǎn)生2.5個個ATP。lTAC: 一分子乙酰一分子乙酰CoA經(jīng)經(jīng)TAC產(chǎn)生產(chǎn)生3（NADH + H+）和）和1個個FADH2，加上底物水平磷酸化生成，加上底物水平磷酸化生成1個高能磷酸鍵，共產(chǎn)生個高能磷酸鍵，共產(chǎn)生10個個ATP。l結(jié)論：結(jié)論：1molG徹底氧化成徹底氧化成CO2和和H2O，可凈生，可凈生成成30或或32mol ATP。 3.2 有氧氧化生成

36、的有氧氧化生成的ATP反反 應(yīng)應(yīng)輔輔 酶酶ATPATP葡萄糖葡萄糖 6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖-1-16-6-磷酸果糖磷酸果糖 1,61,6雙磷酸果糖雙磷酸果糖-1-12 23-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 2 21,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸NAD+NAD+2 21.51.5或或2 22.52.52 21,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 2 23-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 21 12 2磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 2 2丙酮酸丙酮酸 2 21 12 2丙酮酸丙酮酸 2 2乙酰乙酰CoA CoA NADNAD+2 22.52.52 2異檸檬酸異檸檬酸 2 2-酮戊二酸酮戊

37、二酸NAD+NAD+2 22.52.52 2-酮戊二酸酮戊二酸 2 2琥珀酰琥珀酰CoACoA NADNAD+2 22.52.52 2琥珀酰琥珀酰CoA 2CoA 2琥珀酸琥珀酸 2 21 12 2琥珀酸琥珀酸 2 2延胡索酸延胡索酸 FADFAD2 21.51.52 2蘋果酸蘋果酸 2 2草酰乙酸草酰乙酸 NADNAD+2 22.52.5合合 計計30(30(或或32)32)有氧氧化的生理意義有氧氧化的生理意義 l糖的有氧氧化是機體糖的有氧氧化是機體產(chǎn)能產(chǎn)能最主要的途徑。它最主要的途徑。它不僅產(chǎn)能效率高，而且由于產(chǎn)生的能量逐步不僅產(chǎn)能效率高，而且由于產(chǎn)生的能量逐步分次釋放，相當(dāng)一部分形成分次

38、釋放，相當(dāng)一部分形成ATPATP，所以能量，所以能量的利用率也高。的利用率也高。簡言之，即“供能”三、磷酸戊糖途徑三、磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑是指由葡萄糖生成磷酸戊糖途徑是指由葡萄糖生成磷酸戊磷酸戊糖糖及及NADPH+H+，前者再進一步轉(zhuǎn)變成，前者再進一步轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛和和6-磷酸果糖磷酸果糖的反應(yīng)過程。的反應(yīng)過程。* 細胞定位：細胞定位：胞胞 液液 第一階段：氧化反應(yīng)第一階段：氧化反應(yīng) 生成磷酸戊糖、生成磷酸戊糖、NADPH+H+及及CO24.1 磷酸戊糖途徑的反應(yīng)過程磷酸戊糖途徑的反應(yīng)過程* 反應(yīng)過程可分為二個階段反應(yīng)過程可分為二個階段 第二階段則：非氧化反應(yīng)第二階段則：非

39、氧化反應(yīng) 包括一系列基團轉(zhuǎn)移。包括一系列基團轉(zhuǎn)移。 CCCCCOOCH2OHOHOHOHHHHOHP P6-磷酸葡糖酸磷酸葡糖酸 CH2OHC=OCCCH2OOHOHHHP P5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖 NADPH+H+ NADP+ H2O NADP+ CO2 NADPH+H+ 6-磷酸葡糖脫氫酶磷酸葡糖脫氫酶6-磷酸葡糖酸脫氫酶磷酸葡糖酸脫氫酶CH2OH C O 6-磷酸葡糖磷酸葡糖 CCCCCCH2OHOHOHOHHHHOHHOP P6-磷酸葡糖酸內(nèi)酯磷酸葡糖酸內(nèi)酯 CCCCC=OCH2OHOHOHHHHOHOP P1. 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)5-磷酸核糖磷酸核糖 l催化第一步脫氫反應(yīng)的催化第一步

40、脫氫反應(yīng)的6-磷酸葡糖脫氫酶磷酸葡糖脫氫酶是此是此代謝途徑的代謝途徑的關(guān)鍵酶關(guān)鍵酶。l兩次脫氫脫下的氫均由兩次脫氫脫下的氫均由NADP+接受，共生成接受，共生成2分子分子NADPH + H+。l反應(yīng)生成的磷酸核糖是非常重要的中間產(chǎn)物。反應(yīng)生成的磷酸核糖是非常重要的中間產(chǎn)物。G-6-P 5-磷酸核糖磷酸核糖 NADP+ NADPH+H+ NADP+ NADPH+H+ CO2 每每3分子磷酸戊糖同時參與反應(yīng)，在一系列分子磷酸戊糖同時參與反應(yīng)，在一系列反應(yīng)中，通過反應(yīng)中，通過3C、4C、6C、7C等演變階段，等演變階段，最終生成最終生成3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛和和6-磷酸果糖磷酸果糖。2. 基團轉(zhuǎn)移

41、反應(yīng)基團轉(zhuǎn)移反應(yīng) C5C5C5C3C3C6C6C7C4l這些基團轉(zhuǎn)移反應(yīng)可分為兩類：這些基團轉(zhuǎn)移反應(yīng)可分為兩類： 一類是一類是轉(zhuǎn)酮醇酶（轉(zhuǎn)酮醇酶（transketolase）反應(yīng)）反應(yīng)，轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移含含1個酮基、個酮基、1個醇基的個醇基的2碳基團，反應(yīng)需碳基團，反應(yīng)需TPP作作為輔酶為輔酶并需并需Mg2+參與；接受體都是醛糖。參與；接受體都是醛糖。另一類是另一類是轉(zhuǎn)醛醇酶（轉(zhuǎn)醛醇酶（transaldolase）反應(yīng)）反應(yīng)，轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)移移3碳單位；接受體都是醛糖。碳單位；接受體都是醛糖。 5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖(C5) 3 5-磷酸核糖磷酸核糖 C55-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 C55-磷酸木酮糖磷酸木

42、酮糖 C57-磷酸景天糖磷酸景天糖 C73-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 C34-磷酸赤蘚糖磷酸赤蘚糖 C46-磷酸果糖磷酸果糖 C66-磷酸果糖磷酸果糖 C63-磷酸磷酸甘油醛甘油醛 C3l第二階段反應(yīng)的意義就在于通過一系列基團轉(zhuǎn)第二階段反應(yīng)的意義就在于通過一系列基團轉(zhuǎn)移反應(yīng)，將核糖轉(zhuǎn)變成移反應(yīng)，將核糖轉(zhuǎn)變成6-磷酸果糖和磷酸果糖和3-磷酸甘磷酸甘油醛而進入酵解途徑。因此磷酸戊糖途徑也稱油醛而進入酵解途徑。因此磷酸戊糖途徑也稱磷酸戊糖旁路（磷酸戊糖旁路（pentose phosphate shunt）。 磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑第一階段第一階段 第第二二階階段段 5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 C55-磷

43、酸木酮糖磷酸木酮糖 C57-磷酸景天糖磷酸景天糖 C73-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 C34-磷酸赤蘚糖磷酸赤蘚糖 C46-磷酸果糖磷酸果糖 C66-磷酸果糖磷酸果糖 C63-磷酸磷酸甘油醛甘油醛 C36-磷酸葡糖磷酸葡糖(C6)3 6-磷酸葡糖酸內(nèi)酯磷酸葡糖酸內(nèi)酯(C6)3 6-磷酸葡糖酸磷酸葡糖酸(C6)3 5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖(C5) 3 5-磷酸核糖磷酸核糖 C53NADP+ 3NADP+3H+ 6-磷酸葡糖脫氫酶磷酸葡糖脫氫酶 3NADP+ 3NADP+3H+ 6-磷酸葡糖酸脫氫酶磷酸葡糖酸脫氫酶 CO2磷酸戊糖途徑的總反應(yīng)式：磷酸戊糖途徑的總反應(yīng)式： 36-磷酸葡糖磷酸葡糖 + 6

44、NADP+ 26-磷酸果糖磷酸果糖+3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛+6NADPH+H+3CO2 磷酸戊糖途徑的特點磷酸戊糖途徑的特點在在胞漿胞漿中進行的中進行的需氧需氧反應(yīng)過程。反應(yīng)過程。 脫氫反應(yīng)以脫氫反應(yīng)以NADP+為受氫體，生成為受氫體，生成NADPH+H+。 反應(yīng)過程中進行了一系列酮基和醛基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，經(jīng)過反應(yīng)過程中進行了一系列酮基和醛基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，經(jīng)過了了3、4、5、6、7碳糖碳糖的演變過程。的演變過程。 反應(yīng)中生成了重要的中間代謝物反應(yīng)中生成了重要的中間代謝物5-磷酸核糖磷酸核糖。 一分子一分子G-6-P經(jīng)過反應(yīng)，只能發(fā)生經(jīng)過反應(yīng)，只能發(fā)生一次脫羧一次脫羧和和二次脫二次脫氫氫反應(yīng)，生成一分子

45、反應(yīng)，生成一分子CO2和和2分子分子NADPH+H+。4.2 磷酸戊糖途徑的調(diào)節(jié)磷酸戊糖途徑的調(diào)節(jié) * 6-磷酸葡萄糖脫氫酶磷酸葡萄糖脫氫酶 此酶為磷酸戊糖途徑的此酶為磷酸戊糖途徑的關(guān)鍵酶關(guān)鍵酶，其活性的高，其活性的高低決定低決定6-磷酸葡萄糖進入磷酸戊糖途徑的流量。磷酸葡萄糖進入磷酸戊糖途徑的流量。此酶活性主要受此酶活性主要受NADPH/NADP+比值比值的影響，的影響，比值升高則被抑制，降低則 被 激 活 。 另 外比值升高則被抑制，降低則 被 激 活 。 另 外NADPH對該酶有強烈抑制作用。對該酶有強烈抑制作用。如先天缺乏，可患如先天缺乏，可患蠶豆病蠶豆病。4.3 磷酸戊糖途徑的生理意

46、義磷酸戊糖途徑的生理意義1為核酸的生物合成提供核糖。為核酸的生物合成提供核糖。 2提供提供NADPH作為供氫體參與多種代謝反應(yīng)。作為供氫體參與多種代謝反應(yīng)。 lNADPH是體內(nèi)許多合成代謝的供氫體；是體內(nèi)許多合成代謝的供氫體； lNADPH參與體內(nèi)羥化反應(yīng)；參與體內(nèi)羥化反應(yīng)；lNADPH用于維持谷胱甘肽的還原狀態(tài)。用于維持谷胱甘肽的還原狀態(tài)。2G-SH G-S-S-GNADP+ NADPH+H+A AH2 還原型谷胱甘肽是體內(nèi)重要的抗氧化劑，還原型谷胱甘肽是體內(nèi)重要的抗氧化劑，可以保護一些含可以保護一些含-SH基的蛋白質(zhì)或酶免受氧化基的蛋白質(zhì)或酶免受氧化劑，尤其是過氧化物的損害。劑，尤其是過氧

47、化物的損害。在紅細胞中還原型谷胱甘肽更具有重要作在紅細胞中還原型谷胱甘肽更具有重要作用。它可以保護紅細胞膜蛋白的完整性。用。它可以保護紅細胞膜蛋白的完整性。 第三節(jié)第三節(jié) 糖原的合成與分解糖原的合成與分解Glycogenesis and Glycogenolysis是動物體內(nèi)糖的儲存形式之一，是機體能是動物體內(nèi)糖的儲存形式之一，是機體能迅速動用的能量儲備。迅速動用的能量儲備。肌肉：肌糖原，肌肉：肌糖原，180 300g，主要供肌肉收縮所需主要供肌肉收縮所需 肝臟：肝糖原，肝臟：肝糖原，70 100g，維持血糖水平維持血糖水平 糖糖 原原 (glycogen) l糖原儲存的主要器官及其生理意義糖

48、原儲存的主要器官及其生理意義 1. 葡萄糖單位以葡萄糖單位以 -1,4-糖苷糖苷 鍵鍵形成長鏈。形成長鏈。2. 約約10個葡萄糖單元處形成個葡萄糖單元處形成分枝，分枝處葡萄糖以分枝，分枝處葡萄糖以 -1,6-糖苷鍵糖苷鍵連接，分支增加，連接，分支增加，溶解度增加。溶解度增加。3. 每條鏈都終止于一個每條鏈都終止于一個非還原非還原端端。非還原端增多，以利于。非還原端增多，以利于其被酶分解。其被酶分解。糖原的結(jié)構(gòu)特點及其意義糖原的結(jié)構(gòu)特點及其意義 HOHOHHOHCH2OHHOHOHHOHHOHCH2OHHOHOHOHHOHCH2OHHOHOHOHHOHCH2OHHOHOHHOHHOHCH2OHH

49、OHOHHOHCH2OHHOOHOHOHHOHHOHCH2OHHO-1,6-糖苷鍵-1,4-糖苷鍵還原性末端5.1 糖原的合成代謝糖原的合成代謝 (glycogenesis) （二）合成部位（二）合成部位（一）定義（一）定義糖原的合成糖原的合成(glycogenesis) 指由葡萄糖指由葡萄糖合成糖原的過程。合成糖原的過程。組織定位：主要在肝臟、肌肉組織定位：主要在肝臟、肌肉細胞定位：細胞定位：胞漿胞漿1. 葡萄糖磷酸化生成葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 ATP ADP 己糖激酶己糖激酶;葡萄糖激酶（肝）葡萄糖激酶（肝） （三）糖原合成途徑（三）

50、糖原合成途徑1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖變位酶磷酸葡萄糖變位酶 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 2. 6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變成磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變成1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 這步反應(yīng)中磷酸基團轉(zhuǎn)移的意義在于：這步反應(yīng)中磷酸基團轉(zhuǎn)移的意義在于：由于延長形成由于延長形成 -1,4-糖苷鍵，所以糖苷鍵，所以葡萄糖分子葡萄糖分子C1上的半縮醛羥基必須活化上的半縮醛羥基必須活化，才利于與原來，才利于與原來的糖原分子末端葡萄糖的游離的糖原分子末端葡萄糖的游離C4羥基縮合。羥基縮合。半縮醛羥基與磷酸基之間形成的半縮醛羥基與磷酸基之間形成的O-P鍵具鍵具有較高的能量。有較高的能量。* UDPG可看作可看作“活性葡萄糖

51、活性葡萄糖”，在體內(nèi)充作葡萄糖供體，在體內(nèi)充作葡萄糖供體UTP 尿苷尿苷 PPPPPi UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 3. 1- 磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變成尿苷二磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變成尿苷二磷酸葡萄糖 2Pi+能量能量 1- 磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 OHHOOHHOHHOHHOHCH2OHHP P P 尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖 ( uridine diphosphate glucose , UDPG ) OHHOOHHOHHOHHOHCH2OHHP P P尿苷尿苷P尿苷尿苷P P糖原糖原n + UDPG 糖原糖原n+1 + UDP 糖原合酶糖原合酶( glycogen synthase ) U

52、DP UTP ADP ATP 核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶4. -1,4-糖苷鍵式結(jié)合糖苷鍵式結(jié)合 * 糖原糖原n 為原有的細胞內(nèi)的較小糖原分子，稱為為原有的細胞內(nèi)的較小糖原分子，稱為糖原引物糖原引物(primer)， 作為作為UDPG 上葡萄糖基的上葡萄糖基的接受體。接受體。 糖原糖原n + UDPG 糖原糖原n+1 + UDP 糖原合酶糖原合酶( glycogen synthase ) lUDPG是是G的活化形式的活化形式，是，是G活性供體?；钚怨w。l糖原合成中，每增加一個糖原合成中，每增加一個G單位消耗單位消耗2個個P。 l糖原合酶是關(guān)鍵酶糖原合酶是關(guān)鍵酶。 GHK或GKG-6-PAT

53、P ADPG-1-P UDPG焦磷酸化酶UDPGUTP PPiGn UDPGn+1糖原酶2Pi葡萄糖6-磷酸葡萄糖ATPADP1-磷酸葡萄糖葡萄糖激酶或己糖激酶磷酸葡萄糖變位酶UTPPPiUDPGHOHOHOHOHHOHCH2OHHPOOPOOOCH2OHHHOOHHO尿 嘧 啶HOHOHHOHHOHCH2OHHHOHHOHHOHCH2OHHOO糖原(Gn)非還原末端新的非還原末端Gn+1糖原合酶UDPG焦磷酸化酶UDPHOHOHHOHHOHCH2OHHHOHHOHHOHCH2OHHHOHHOHHOHCH2OHHOOO（四）糖原分支的形成（四）糖原分支的形成ooooooooOooooooooo

54、oo-1,6-糖苷鍵ooO分支酶(分支點)糖原核心糖原核心非還原末端非還原末端非還原末端 分分 支支 酶酶 (branching enzyme) -1,6-糖苷鍵糖苷鍵 -1,4-糖苷鍵糖苷鍵 G每條鏈含有1214個葡萄糖殘基l分支的形成不僅可增加糖原的水溶性，更重要的分支的形成不僅可增加糖原的水溶性，更重要的是可增加非還原端數(shù)目，以便磷酸化酶能迅速分是可增加非還原端數(shù)目，以便磷酸化酶能迅速分解糖原。解糖原。l從葡萄糖合成糖原是耗能的過程。從葡萄糖合成糖原是耗能的過程。 葡萄糖葡萄糖6-葡萄葡萄糖糖ATP1-磷酸葡糖磷酸葡糖UDPGUTPPPi5.2 糖原的分解代謝糖原的分解代謝l糖原分解（糖

55、原分解（glycogenolysis）習(xí)慣上指肝糖原）習(xí)慣上指肝糖原分解成分解成G。l磷酸化酶是糖原分解的關(guān)鍵酶磷酸化酶是糖原分解的關(guān)鍵酶 。l肌肉中無葡萄糖肌肉中無葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶 。l糖原的糖原的G單位酵解單位酵解凈產(chǎn)生凈產(chǎn)生3個個ATP。GnPi Gn-1G-1-PG-6-P G-6-P酶H2O PiG磷酸化酶HOHOHOHHOHCH2OHHHOHHOHHOHCH2OHHOHOHOHHOHCH2OHHOHOHOHOHOHHOHCH2OHHHOHHOHHOHCH2OHHOHOHOHHOHCH2OHHOOPO+1-磷酸葡萄糖糖原分子(Gn)少1個殘基的糖原分子(Gn-1)糖原磷酸化酶

56、Pi非還原性末端非還原性末端脫支酶的作用脫支酶的作用ooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooppppppppppPi1-磷酸葡萄糖糖糖原原磷磷酸酸化化酶酶- -1 1, ,6 6- -糖糖苷苷鍵鍵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移移酶酶( (脫脫支支酶酶) )ooooooooooo- -1 1, ,4 4- -糖糖苷苷鍵鍵oH2Ooooooooooo- -1 1, ,6 6- -糖糖苷苷酶酶( (脫脫支支酶酶) )脫枝酶脫枝酶 (debranching enzyme)轉(zhuǎn)移葡萄糖殘基轉(zhuǎn)移葡萄糖殘基水解水解 -1,6-糖苷鍵糖苷鍵 磷磷 酸酸 化化 酶酶 轉(zhuǎn)移酶活性轉(zhuǎn)移酶活性 -1

57、,6糖苷糖苷酶活性酶活性 l脫支酶含有葡聚糖脫支酶含有葡聚糖轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶和和 -1,6-葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶兩兩種活性。種活性。l在磷酸化酶和脫支酶共同作用下，糖原分解的在磷酸化酶和脫支酶共同作用下，糖原分解的終產(chǎn)物是終產(chǎn)物是G-1-P和葡萄糖和葡萄糖。* 肌糖原的分解肌糖原的分解l肌糖原分解的前三步反應(yīng)與肝糖原分解過程相肌糖原分解的前三步反應(yīng)與肝糖原分解過程相同，但是生成同，但是生成6-磷酸葡糖之后，由于肌肉組織磷酸葡糖之后，由于肌肉組織中中不存在葡糖不存在葡糖-6-磷酸酶磷酸酶，所以生成的，所以生成的6-磷酸葡磷酸葡糖不能轉(zhuǎn)變成葡萄糖釋放入血，提供血糖，而糖不能轉(zhuǎn)變成葡萄糖釋放入血，提供血

58、糖，而只能進入酵解途徑進一步代謝。只能進入酵解途徑進一步代謝。l肌糖原的分解與合成與肌糖原的分解與合成與乳酸循環(huán)乳酸循環(huán)有關(guān)。有關(guān)。 G-6-P的代謝去路的代謝去路G（補充血糖）（補充血糖）G-6-P F-6-P（進入酵解途徑）（進入酵解途徑）G-1-PGn（合成糖原）（合成糖原）UDPG 6-磷酸葡萄糖內(nèi)酯磷酸葡萄糖內(nèi)酯（進入磷酸戊糖途徑）（進入磷酸戊糖途徑）小小 結(jié)結(jié) 反應(yīng)部位：胞漿反應(yīng)部位：胞漿 糖原的合成與分解總圖糖原的合成與分解總圖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 磷酸葡萄糖變位酶磷酸葡萄糖變

59、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 第六節(jié)第六節(jié) 糖異生糖異生gluconeogenesisl概念概念：由：由非糖物質(zhì)非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃咸烟腔蛱窃倪^程的過程稱為糖異生。稱為糖異生。l原料原料：體內(nèi)代謝的中間產(chǎn)物，如乳酸、甘油、：體內(nèi)代謝的中間產(chǎn)物，如乳酸、甘油、丙酮酸和生糖氨基酸等。丙酮酸和生糖氨基酸等。l部位部位：主要在肝臟，其次是腎臟。：主要在肝臟，其次是腎臟。 * 定義定義* * 過程過程 酵解途徑中酵解途徑中3個關(guān)鍵酶催化的反應(yīng)是個關(guān)鍵酶催化的反應(yīng)是放能的不可逆反應(yīng)，又叫能

60、障放能的不可逆反應(yīng)，又叫能障。在糖。在糖異生時，須由另外的反應(yīng)和酶代替。異生時，須由另外的反應(yīng)和酶代替。 糖異生途徑與酵解途徑大多數(shù)反應(yīng)糖異生途徑與酵解途徑大多數(shù)反應(yīng)是共有的、可逆的；是共有的、可逆的；GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羥丙酮羥丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸糖異生途徑糖異生途徑(gluconeogenic pathway)指從丙酮酸生成葡萄糖的具體反應(yīng)過程。指從丙