第二 九章 糖類化學(xué)及糖代謝

1、第二 九章 糖類化學(xué)及糖代謝本 章 重 點(diǎn)1.糖異生 2.血糖 3.糖酵解4.糖有氧氧化 5.磷酸戊糖途徑1糖酵解的主要意義是什么？2請寫出蠶豆病的發(fā)病機(jī)理？3磷酸戊糖途徑的主要意義是什么？4維生素B缺乏對糖代謝有何影響？5解釋糖尿病時高血糖與糖尿現(xiàn)象的生化機(jī)制。6肌糖原和肌糖原有何不同的代謝去處？為什么？7嚴(yán)重缺氧情況下可否導(dǎo)致酸中毒？為什么？糖(carbohydrates)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多聚物。糖的化學(xué)(課外了解)（一）糖的概念（二）糖的分類及其結(jié)構(gòu)根據(jù)其水解產(chǎn)物的情況，糖主要可分為以下四大類。單糖 (monosacchride)寡糖 (oligos

2、acchride)多糖 (polysacchride)結(jié)合糖 (glycoconjugate)葡萄糖(glucose) 已醛糖果糖(fructose) 已酮糖 1. 單糖 不能再水解的糖。半乳糖(galactose) 已醛糖 核糖(ribose) 戊醛糖 2. 寡糖常見的幾種二糖有麥芽糖 (maltose) 葡萄糖 葡萄糖蔗 糖 (sucrose) 葡萄糖 果糖乳 糖 (lactose) 葡萄糖 半乳糖能水解生成幾分子單糖的糖，各單糖之間借脫水縮合的糖苷鍵相連。3. 多糖 能水解生成多個分子單糖的糖。常見的多糖有淀 粉 (starch)糖 原 (glycogen)纖維素 (cellulose)

3、 淀粉 是植物中養(yǎng)分的儲存形式淀粉顆粒 糖原 是動物體內(nèi)葡萄糖的儲存形式 纖維素 作為植物的骨架-1,4-糖苷鍵食物中含有的大量纖維素，因人體內(nèi)無-糖苷酶而不能對其分解利用，但卻具有刺激腸蠕動等作用，也是維持健康所必需。4. 結(jié)合糖 糖與非糖物質(zhì)的結(jié)合物。糖脂 (glycolipid)：是糖與脂類的結(jié)合物。糖蛋白 (glycoprotein)：是糖與蛋白質(zhì)的結(jié)合物。 常見的結(jié)合糖有 第 一 節(jié) 概 述Introduction 一、糖的生理功能1. 氧化供能 糖的主要功能 如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、膽固醇、核苷等物質(zhì)的原料-重要的碳源。4. 作為機(jī)體組織細(xì)胞的組成成分2. 貯存能量,維持血

4、糖-以糖原貯存。3. 提供合成體內(nèi)其他物質(zhì)的原料如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的組成成分。 二、糖代謝的概況 葡萄糖 酵解途徑 丙酮酸 有氧 無氧 H2O及CO2 乳酸 糖異生途徑 乳酸、氨基酸、甘油 糖原 肝糖原分解 糖原合成 磷酸戊糖途徑 核糖 + NADPH+H+淀粉 消化與吸收 ATP 三、糖的消化與吸收（一）糖的消化人類食物中的糖主要有植物淀粉、動物糖原以及麥芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以淀粉為主。消化部位： 主要在小腸，少量在口腔淀粉 麥芽糖+麥芽三糖 （40%） （25%）-臨界糊精+異麥芽糖 （30%） （5%）葡萄糖 唾液中的-淀粉酶 -葡萄糖苷酶 -臨界糊精酶 消化過程

5、 腸粘膜上皮細(xì)胞刷狀緣 胃 口腔 腸腔 胰液中的-淀粉酶 （二）糖的吸收1. 吸收部位 小腸上段 2. 吸收形式 單 糖 ADP+Pi ATP G Na+ K+ Na+泵小腸粘膜細(xì)胞 腸腔 門靜脈 3. 吸收機(jī)制Na+依賴型葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體(Na+-dependent glucose transporter, SGLT)刷狀緣 細(xì)胞內(nèi)膜 4. 吸收途徑 小腸腸腔 腸粘膜上皮細(xì)胞 門靜脈 肝臟 體循環(huán)SGLT 各種組織細(xì)胞 GLUT GLUT：葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體(glucose transporter)，已發(fā)現(xiàn)有5種葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體(GLUT 15)。第 二 節(jié) 糖原的合成與分解 Glycogenesis a

6、nd Glycogenolysis是動物體內(nèi)糖的儲存形式之一，是機(jī)體能迅速動用的能量儲備。肌肉：肌糖原，小于400g，主要供肌肉收縮所需 肝臟：肝糖原，小于 100g，維持血糖水平 糖 原 (glycogen) 糖原儲存的主要器官及其生理意義 一、糖原的合成代謝 合成部位（一）定義糖原的合成(glycogenesis) 指由葡萄糖合成糖原的過程。組織定位：主要在肝臟、肌肉細(xì)胞定位：胞漿糖原的合成與分解總圖UDPG焦磷酸化酶 G-1-P UTP UDPG PPi 糖原n+1 UDP G-6-P G 糖原合酶 磷酸葡萄糖變位酶 己糖(葡萄糖)激酶 糖原n Pi 磷酸化酶 葡萄糖-6-磷酸酶（肝）

7、糖原n * 糖原合成的總結(jié)1.糖原合成需要引物2.糖原合酶是關(guān)鍵酶3.糖原合成是耗能的過程 三、糖原合成與分解的生理意義 關(guān)鍵酶 糖原合成：糖原合酶 糖原分解：糖原磷酸化酶 肌糖原和肌糖原有何不同的代謝去處？為什么？ 由于肌肉組織中不存在葡萄糖-6-磷酸酶，所以生成的6-磷酸葡萄糖不能直接轉(zhuǎn)變成葡萄糖釋放入血，提供血糖，而只能進(jìn)入酵解途徑進(jìn)一步代謝。肌肉：肌糖原，主要供肌肉收縮所需 肝臟：肝糖原，維持血糖水平 1. 葡萄糖單元以-1,4-糖苷 鍵形成長鏈。2. 約10個葡萄糖單元處形成分枝，分枝處葡萄糖以-1,6-糖苷鍵連接，分支增加，溶解度增加。3. 每條鏈都終止于一個非還原端.非還原端增多

8、，以利于其被酶分解。糖原的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其意義 1. 葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 ATP ADP 己糖激酶;葡萄糖激酶（肝） （二）糖原合成途徑 1-磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖變位酶 6-磷酸葡萄糖 2. 6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變成1-磷酸葡萄糖 * UDPG可看作“活性葡萄糖”，在體內(nèi)充作葡萄糖供體。+UTP 尿苷 PPPPPi UDPG焦磷酸化酶 3. 1- 磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變成尿苷二磷酸葡萄糖 2Pi+能量 1- 磷酸葡萄糖 尿苷二磷酸葡萄糖 ( uridine diphosphate glucose , UDPG ) 糖原n + UDPG 糖原n+1 + UDP 糖原合酶( g

9、lycogen synthase ) UDP UTP ADP ATP 核苷二磷酸激酶4. -1,4-糖苷鍵式結(jié)合 * 糖原n 為原有的細(xì)胞內(nèi)的較小糖原分子，稱為糖原引物(primer)， 作為UDPG 上葡萄糖基的接受體。 糖原n + UDPG 糖原n+1 + UDP 糖原合酶(glycogen synthase) （四）糖原分枝的形成 分 支 酶 (branching enzyme) -1,6-糖苷鍵 -1,4-糖苷鍵 二、糖原的分解代謝 * 定義* 亞細(xì)胞定位：胞 漿 * 肝糖元的分解 糖原n+1 糖原n + 1-磷酸葡萄糖 磷酸化酶 1. 糖原的磷酸解糖原分解 (glycogenolys

10、is )習(xí)慣上指肝糖原分解成為葡萄糖的過程。脫枝酶 (debranching enzyme)2. 脫枝酶的作用 轉(zhuǎn)移葡萄糖殘基水解-1,6-糖苷鍵 磷 酸 化 酶 轉(zhuǎn)移酶活性 -1,6糖苷酶活性 1-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖變位酶 3. 1-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變成6-磷酸葡萄糖 4. 6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖 葡萄糖-6-磷酸酶 （肝，腎）葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 G-6-P的代謝去路G（補(bǔ)充血糖）G-6-P F-6-P（進(jìn)入酵解途徑）G-1-PGn（合成糖原）UDPG 6-磷酸葡萄糖內(nèi)酯（進(jìn)入磷酸戊糖途徑） 葡萄糖醛酸（進(jìn)入葡萄糖醛酸途徑）小 結(jié) 反應(yīng)部位：胞漿 四、糖原合成與分解

11、的調(diào)節(jié) 關(guān)鍵酶 糖原合成：糖原合酶 糖原分解：糖原磷酸化酶 這兩種關(guān)鍵酶的重要特點(diǎn)：* 它們的快速調(diào)節(jié)有共價修飾和變構(gòu)調(diào)節(jié)二種方式。* 它們都以活性、無（低）活性二種形式存在，二種形式之間可通過磷酸化和去磷酸化而相互轉(zhuǎn)變。調(diào)節(jié)有級聯(lián)放大作用，效率高； 兩種酶磷酸化或去磷酸化后活性變化相反； 此調(diào)節(jié)為酶促反應(yīng)，調(diào)節(jié)速度快； 受激素調(diào)節(jié)。 1. 共價修飾調(diào)節(jié) 腺苷環(huán)化酶 （無活性）腺苷環(huán)化酶（有活性） 激素（胰高血糖素、腎上腺素等）+ 受體 ATP cAMP PKA(無活性) 磷酸化酶b激酶 糖原合酶 糖原合酶-P PKA(有活性) 磷酸化酶b 磷酸化酶a-P 磷酸化酶b激酶-P Pi 磷蛋白磷酸

12、酶-1 Pi Pi 磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶抑制劑-P 磷蛋白磷酸酶抑制劑 PKA（有活性） 2. 別構(gòu)調(diào)節(jié)磷酸化酶二種構(gòu)像緊密型(T)和疏松型(R) ，其中T型的14位Ser暴露，便于接受前述的共價修飾調(diào)節(jié)。* 葡萄糖是磷酸化酶的別構(gòu)抑制劑。 磷酸化酶 a (R) 疏松型磷酸化酶 a (T) 緊密型葡萄糖 肌肉內(nèi)糖原代謝的二個關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)與肝糖原不同 * 在糖原分解代謝時肝主要受胰高血糖素的調(diào)節(jié)，而肌肉主要受腎上腺素調(diào)節(jié)。 * 肌肉內(nèi)糖原合酶及磷酸化酶的變構(gòu)效應(yīng)物主要為AMP、ATP及6-磷酸葡萄糖。 糖原合酶磷酸化酶a-P磷酸化酶bAMPATP及6-磷酸葡萄糖調(diào)節(jié)小

13、結(jié) 雙向調(diào)控：對合成酶系與分解酶系分別進(jìn)行調(diào)節(jié)，如加強(qiáng)合成則減弱分解，或反之。 雙重調(diào)節(jié)：別構(gòu)調(diào)節(jié)和共價修飾調(diào)節(jié)。 肝糖原和肌糖原代謝調(diào)節(jié)各有特點(diǎn)： 如：分解肝糖原的激素主要為胰高血糖素， 分解肌糖原的激素主要為腎上腺素。 關(guān)鍵酶調(diào)節(jié)上存在級聯(lián)效應(yīng)。 關(guān)鍵酶都以活性、無（低）活性二種形式存在，二種形式之間可通過磷酸化和去磷酸化而相互轉(zhuǎn)變。第 二 節(jié)糖的分解代謝 一、糖的無氧氧化(糖酵解)第一階段 第二階段* 糖酵解(glycolysis)的定義* 糖酵解分為兩個階段* 糖酵解的反應(yīng)部位：胞漿在缺氧情況下，葡萄糖生成乳酸(lactate)的過程稱之為糖酵解。 由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvat

14、e)，稱之為糖酵解途徑(glycolytic pathway)。由丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸。 葡萄糖磷酸化為6-磷酸葡萄糖ATP ADPMg2+ 己糖激酶(hexokinase)Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 (glucose-6-phosphate, G-6-P)（一）葡萄糖分解成丙酮酸哺乳類動物體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)有4種己糖激酶同工酶，分別稱為至型。肝細(xì)胞中存在的是型，稱為葡萄糖激酶(glucok

15、inase)。生化意義: 型利于高濃度降糖合成糖原 其他利于低濃度供能 6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)?6-磷酸果糖 己糖異構(gòu)酶 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸6-磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖 (fructose-6-phosphate, F-6-P) 6-磷酸果糖轉(zhuǎn)變?yōu)?,6-雙磷酸果糖 ATP ADP Mg2+ 磷酸果糖激酶-1GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2

16、-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸果糖激酶-1(6-phosphfructokinase-1)6-磷酸果糖 1,6-雙磷酸果糖(1, 6-fructose-biphosphate, F-1,6-2P)1,6-雙磷酸果糖 磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖 醛縮酶(aldolase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸二羥丙酮 3-磷酸甘油醛 + 磷酸丙

17、糖的同分異構(gòu)化磷酸丙糖異構(gòu)酶 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸丙糖異構(gòu)酶 (phosphotriose isomerase)3-磷酸甘油醛 磷酸二羥丙酮 3-磷酸甘油醛氧化為1,3-二磷酸甘油酸 Pi、NAD+ NADH+H+ 3-磷酸甘油醛脫氫酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+AD

18、PATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油醛脫氫酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)3-磷酸甘油醛 1,3-二磷酸甘油酸 1,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油酸 ADP ATP 磷酸甘油酸激酶 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸 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ADP磷酸化生成ATP的過程，稱為底物水平磷酸化(substrate level p

19、hosphorylation) 。 1,3-二磷酸 甘油酸3-磷酸甘油酸 磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinase) 3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸 磷酸甘油酸變位酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸甘油酸變位酶 (phosphoglycerate mutase)3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖?烯醇化酶(enolase)GluG-6-PF-6-PF-1,6

20、-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸2-磷酸甘油酸 + H2O磷酸烯醇式丙酮酸 (phosphoenolpyruvate, PEP)ADP ATP K+ Mg2+丙酮酸激酶(pyruvate kinase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變成丙酮酸， 并通過底物水平磷

21、酸化生成ATP磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 (二) 丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸丙酮酸 乳酸 反應(yīng)中的NADH+H+ 來自于上述第6步反應(yīng)中的 3-磷酸甘油醛脫氫反應(yīng)。乳酸脫氫酶(LDH) NADH + H+ NAD+ E1:己糖激酶 E2: 6-磷酸果糖激酶-1 E3: 丙酮酸激酶 NAD+ 乳 酸 糖酵解的代謝途徑GluG-6-PF-6-PF-1, 6-2PATP ADP ATPADP1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 丙 酮 酸 磷酸二羥丙酮 3-磷酸甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADP ATP ADP ATP磷酸烯醇式丙酮酸 E2E1E3NADH+H+ (三)糖酵解小結(jié) 反應(yīng)部位

22、：胞漿 糖酵解是一個不需氧的產(chǎn)能過程 反應(yīng)全過程中有三步不可逆的反應(yīng)G G-6-P ATP ADP 己糖激酶 ATP ADP F-6-P F-1,6-2P 磷酸果糖激酶-1 ADP ATP PEP 丙酮酸 丙酮酸激酶 產(chǎn)能的方式和數(shù)量方式：底物水平磷酸化凈生成ATP數(shù)量：從G開始 22-2= 2ATP從Gn開始 22-1= 3ATP 終產(chǎn)物乳酸的去路釋放入血，進(jìn)入肝臟再進(jìn)一步代謝。分解利用 乳酸循環(huán)（糖異生） 四、糖酵解的生理意義1. 是機(jī)體在缺氧情況下獲取能量的有效方式。2. 是某些細(xì)胞在氧供應(yīng)正常情況下的重要供能途徑。 無線粒體的細(xì)胞，如：紅細(xì)胞 代謝活躍的細(xì)胞，如：白細(xì)胞、骨髓細(xì)胞3.

23、2,3-二磷酸甘油酸支路對紅細(xì)胞的釋氧作用. 嚴(yán)重缺氧情況下可導(dǎo)致酸中毒。因?yàn)槿毖鯐r糖的有氧氧化不能順利進(jìn)行而糖酵解代謝增強(qiáng)，致使乳酸生成量大大增加，堆積于血液中，發(fā)生酸中毒。嚴(yán)重缺氧情況下可否導(dǎo)致酸中毒？糖的有氧氧化(aerobic oxidation)指在機(jī)體氧供充足時，葡萄糖徹底氧化成H2O和CO2，并釋放出能量的過程。是機(jī)體主要供能方式。* 部位：胞液及線粒體 （一）概念： 二、糖的有氧氧化二、有氧氧化的反應(yīng)過程 第一階段：酵解途徑 第二階段：丙酮酸的氧化脫羧 第三階段：三羧酸循環(huán) G（Gn） 第四階段：氧化磷酸化 丙酮酸 乙酰CoA CO2 NADH+H+ FADH2H2O O AT

24、P ADP TAC循環(huán) 胞液 線粒體 （一）丙酮酸的氧化脫羧 丙酮酸進(jìn)入線粒體，氧化脫羧為乙酰CoA (acetyl CoA)。丙酮酸 乙酰CoA NAD+ , HSCoA CO2 , NADH + H+ 丙酮酸脫氫酶復(fù)合體 總反應(yīng)式: 丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的組成 酶E1：丙酮酸脫氫酶E2：二氫硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶E3：二氫硫辛酸脫氫酶HSCoANAD+ 輔 酶 TPP 硫辛酸（ ) HSCoA FAD, NAD+SSL維生素B缺乏對糖代謝有何影響？ 維生素B是丙酮酸氧化脫氫酶系的重要輔酶TPP的組成成分。丙酮酸氧化脫羧反應(yīng)是糖的有氧氧化的重要環(huán)節(jié)；維生素B缺乏可使丙酮酸氧化脫羧反應(yīng)受阻，影響糖的有

25、氧氧化，終致丙酮酸積聚,能量生成障礙和乳酸生成過多。三羧酸循環(huán)(Tricarboxylic acid Cycle, TAC)也稱為檸檬酸循環(huán)，這是因?yàn)檠h(huán)反應(yīng)中的第一個中間產(chǎn)物是一個含三個羧基的檸檬酸。由于Krebs正式提出了三羧酸循環(huán)的學(xué)說，故此循環(huán)又稱為Krebs循環(huán)，它由一連串反應(yīng)組成。所有的反應(yīng)均在線粒體中進(jìn)行。 （二）乙酰CoA的徹底氧化 （三羧酸循環(huán)）* 概述* 反應(yīng)部位 CoASHNADH+H+NAD+CO2NAD+NADH+H+CO2GTPGDP+PiFADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASHH2O檸檬酸合酶順烏頭酸梅異檸檬酸脫氫酶-酮戊二酸脫

26、氫酶復(fù)合體琥珀酰CoA合成酶琥珀酸脫氫酶延胡索酸酶蘋果酸脫氫酶GTPGDPATPADP核苷二磷酸激酶小 結(jié) 三羧酸循環(huán)的概念：指乙酰CoA和草酰乙酸縮合生成含三個羧基的檸檬酸，反復(fù)的進(jìn)行脫氫脫羧，又生成草酰乙酸的過程。 ，再重復(fù)循環(huán)反應(yīng) TAC過程的反應(yīng)部位是線粒體。巴斯德效應(yīng)* 概念* 機(jī)制 有氧時，NADH+H+;進(jìn)入線粒體內(nèi)氧化，丙酮酸進(jìn)入線粒體進(jìn)一步氧化而不生成乳酸缺氧時，酵解途徑加強(qiáng)，NADH+H+在胞漿濃度升高，丙酮酸作為氫接受體生成乳酸。巴斯德效應(yīng)(Pastuer effect)指有氧氧化抑制糖酵解的現(xiàn)象。 三羧酸循環(huán)的要點(diǎn) 經(jīng)過一次三羧酸循環(huán)，1 消耗一分子乙酰CoA，2 經(jīng)四

27、次脫氫，二次脫羧，一次底物水平磷酸化。3 生成1分子FADH2，3分子NADH+H+，2分CO2， 1分子GTP。整個循環(huán)反應(yīng)為不可逆反應(yīng)關(guān)鍵酶有：檸檬酸合酶 -酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體 異檸檬酸脫氫酶三羧酸循環(huán)不斷補(bǔ)充中間產(chǎn)物（四）有氧氧化的生理意義 1.糖的有氧氧化是機(jī)體產(chǎn)能最主要的途徑。它不僅產(chǎn)能效率高，而且由于產(chǎn)生的能量逐步分次釋放，相當(dāng)一部分形成ATP，所以能量的利用率也高。簡言之，即“供能”是三大營養(yǎng)物質(zhì)氧化分解的共同途徑。是三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝聯(lián)系的樞紐。H+ + e 進(jìn)入呼吸鏈徹底氧化生成H2O 的同時ADP偶聯(lián)磷酸化生成ATP。NADH+H+ H2O、2.5ATP O H2O、1.5

28、ATP FADH2 O 有氧氧化生成的ATP 葡萄糖有氧氧化生成的ATP 反應(yīng)輔酶ATP 第一階段葡萄糖6-磷酸葡萄糖-1 6-磷酸果糖1,6-雙磷酸果糖-1 23-磷酸甘油醛21,3-二磷酸甘油酸NAD+ 22.5或2 1.5* 21,3-二磷酸甘油酸23-磷酸甘油酸2 1 2 磷酸烯醇式丙酮酸2丙酮酸2 1 第二階段2 丙酮酸2 乙酰CoA2 2.5 第三階段2異檸檬酸2 -酮戊二酸22.5 2-酮戊二酸2 琥珀酰CoA2 2.5 2琥珀酰CoA 2 琥珀酸2 1 2琥珀酸2 延胡索酸FAD 2 1.5 2蘋果酸2 草酰乙酸NAD+ 2 2.5 凈生成32(或30)ATP NAD+ NAD

29、+ NAD+ （五）有氧氧化的調(diào)節(jié)關(guān)鍵酶 酵解途徑：己糖激酶 丙酮酸的氧化脫羧：丙酮酸脫氫酶復(fù)合體 三羧酸循環(huán)：檸檬酸合酶丙酮酸激酶6-磷酸果糖激酶-1-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體異檸檬酸脫氫酶* 概念磷酸戊糖途徑是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反應(yīng)過程。三、磷酸戊糖途徑* 細(xì)胞定位：胞 液 第一階段：氧化反應(yīng) 生成磷酸戊糖，NADPH+H+及CO2（一）磷酸戊糖途徑的反應(yīng)過程* 反應(yīng)過程可分為二個階段 第二階段則是非氧化反應(yīng) 包括一系列基團(tuán)轉(zhuǎn)移。 6-磷酸葡萄糖酸 5-磷酸核酮糖 NADPH+H+ NADP+ H2O NADP+ CO2

30、NADPH+H+ 6-磷酸葡萄糖脫氫酶 6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶 HCOHCH2OH CO 6-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯 1. 磷酸戊糖生成 5-磷酸核糖 催化第一步脫氫反應(yīng)的6-磷酸葡萄糖脫氫酶是此代謝途徑的關(guān)鍵酶。兩次脫氫脫下的氫均由NADP+接受生成NADPH + H+。反應(yīng)生成的磷酸核糖是一個非常重要的中間產(chǎn)物。G-6-P 5-磷酸核糖 NADP+ NADPH+H+ NADP+ NADPH+H+ CO2 每3分子6-磷酸葡萄糖同時參與反應(yīng)，在一系列反應(yīng)中，通過3C、4C、6C、7C等演變階段，最終生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖。3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖，可進(jìn)入酵解途徑。因此

31、，磷酸戊糖途徑也稱磷酸戊糖旁路(pentose phosphate shunt)。2. 基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng) 5-磷酸核酮糖(C5) 3 5-磷酸核糖 C55-磷酸木酮糖 C55-磷酸木酮糖 C57-磷酸景天糖 C73-磷酸甘油醛 C34-磷酸赤蘚糖 C46-磷酸果糖 C66-磷酸果糖 C63-磷酸甘油醛 C3磷酸戊糖途徑第一階段 第二階段 5-磷酸木酮糖 C55-磷酸木酮糖 C57-磷酸景天糖 C73-磷酸甘油醛 C34-磷酸赤蘚糖 C46-磷酸果糖 C66-磷酸果糖 C63-磷酸甘油醛 C36-磷酸葡萄糖(C6)3 6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯(C6)3 6-磷酸葡萄糖酸(C6)3 5-磷酸核酮糖(C5)

32、 3 5-磷酸核糖 C53NADP+ 3NADP+3H+ 6-磷酸葡萄糖脫氫酶 3NADP+ 3NADP+3H+ 6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶 CO2總反應(yīng)式 36-磷酸葡萄糖 + 6 NADP+ 26-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛+6NADPH+H+3CO2 磷酸戊糖途徑的特點(diǎn) 脫氫反應(yīng)以NADP+為受氫體，生成NADPH+H+。 反應(yīng)過程中進(jìn)行了一系列酮基和醛基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，經(jīng)過了3、4、5、6、7碳糖的演變過程。 反應(yīng)中生成了重要的中間代謝物5-磷酸核糖。 一分子G-6-P經(jīng)過反應(yīng)，只能發(fā)生一次脫羧和二次脫氫反應(yīng)，生成一分子CO2和2分子NADPH+H+。（二）磷酸戊糖途徑的生理意義1.為核苷酸的生成

33、提供核糖 2.提供NADPH作為供氫體參與多種代謝反應(yīng) (1) NADPH是體內(nèi)許多合成代謝的供氫體 (2) NADPH參與體內(nèi)的羥化反應(yīng)，與生物合成或生物轉(zhuǎn)化有關(guān)(3) NADPH可維持GSH的還原性 G-S-S-G 2G-SHNADPH+H+ NADP+（三）磷酸戊糖途徑的調(diào)節(jié) * 6-磷酸葡萄糖脫氫酶 此酶為磷酸戊糖途徑的關(guān)鍵酶，其活性的高低決定6-磷酸葡萄糖進(jìn)入磷酸戊糖途徑的流量。此酶活性主要受NADPH/NADP+比值的影響，比值升高則被抑制，降低則被激活。另外NADPH對該酶有強(qiáng)烈抑制作用。果糖己糖激酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP丙酮酸半乳糖1

34、-磷酸半乳糖1-磷酸葡萄糖半乳糖激酶變位酶甘露糖6-磷酸甘露糖己糖激酶變位酶除葡萄糖外，其它己糖也可轉(zhuǎn)變成磷酸己糖而進(jìn)入酵解途徑。 四、其他單糖的分解代謝第 四 節(jié) 糖 異 生Gluconeogenesis糖異生(gluconeogenesis)是指從非糖化合物轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^程。* 部位* 原料一、概念 主要在肝、腎細(xì)胞的胞漿及線粒體 主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸二、糖異生途徑 * 定義* 過程 酵解途徑中有3個由關(guān)鍵酶催化的不可逆反應(yīng)。在糖異生時，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)是共有的、可逆的；GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP

35、1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸糖異生途徑(gluconeogenic pathway)指從丙酮酸生成葡萄糖的具體反應(yīng)過程。1. 丙酮酸轉(zhuǎn)變成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)丙酮酸 草酰乙酸 PEP ATP ADP+Pi CO2 GTP GDPCO2 丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase)，輔酶為生物素（反應(yīng)在線粒體） 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反應(yīng)在線粒體、胞液）丙酮酸 丙酮酸 草酰乙酸 丙酮酸羧化酶 ATP + CO2ADP + Pi 蘋果酸 NADH + H+ N

36、AD+ 天冬氨酸 谷氨酸 -酮戊二酸 天冬氨酸 蘋果酸 草酰乙酸 PEP 磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶 GTP GDP + CO2 線粒體胞液2. 1,6-雙磷酸果糖 轉(zhuǎn)變?yōu)?6-磷酸果糖 1,6-雙磷酸果糖 6-磷酸果糖 Pi 果糖雙磷酸酶 3. 6-磷酸葡萄糖水解為葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 葡萄糖 Pi 葡萄糖-6-磷酸酶 非糖物質(zhì)進(jìn)入糖異生的途徑 糖異生的原料轉(zhuǎn)變成糖代謝的中間產(chǎn)物 生糖氨基酸 -酮酸 -NH2 甘油 -磷酸甘油 磷酸二羥丙酮 乳酸 丙酮酸 2H 上述糖代謝中間代謝產(chǎn)物進(jìn)入糖異生途徑，異生為葡萄糖或糖原 三、糖異生的生理意義（一）維持血糖濃度恒定 （三）調(diào)節(jié)酸堿平衡（乳酸異生為糖

37、） （二）有利于乳酸循環(huán)糖異生活躍有葡萄糖-6磷酸酶 【】肝 肌肉 乳酸循環(huán)(lactose cycle) （Cori 循環(huán)）循環(huán)過程 葡萄糖 葡萄糖 葡萄糖 酵解途徑 丙酮酸 乳酸 NADH NAD+ 乳酸 乳酸 NAD+ NADH 丙酮酸 糖異生途徑 血液 糖異生低下沒有葡萄糖-6磷酸酶 【】肝糖原1磷酸葡萄糖6磷酸葡萄糖磷酸丙糖丙酮酸乙酰CoA草酰乙酸脂肪酸膽固醇乙酰乙酸甘油3磷酸甘油 羥丁酸丙酮葡萄糖TCA戊糖旁路NADPH + H+第 五 節(jié) 血 糖* 血糖，指血液中的葡萄糖。* 血糖水平，即血糖濃度。 正常血糖濃度 ：/L 血糖及血糖水平的概念 血糖水平恒定的生理意義 保證重要組織

38、器官的能量供應(yīng)，特別是某些依賴葡萄糖供能的組織器官。腦組織不能利用脂酸，正常情況下主要依賴葡萄糖供能；紅細(xì)胞沒有線粒體，完全通過糖酵解獲能；骨髓及神經(jīng)組織代謝活躍，經(jīng)常利用葡萄糖供能。血糖食 物 糖 消化，吸收 肝糖原 分解 非糖物質(zhì) 糖異生 氧化分解 CO2 + H2O 糖原合成 肝（?。┨窃?磷酸戊糖途徑等 其它糖 脂類、氨基酸合成代謝 脂肪、氨基酸 一、血糖來源和去路 二、血糖水平的調(diào)節(jié)主要調(diào)節(jié)激素降低血糖：胰島素(insulin) 升高血糖：胰高血糖素(glucagon)、糖皮質(zhì)激素、腎上腺素* 主要依靠激素的調(diào)節(jié) （一） 胰島素 促進(jìn)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入肝外細(xì)胞 ； 加速糖原合成，抑制糖原

39、分解； 加快糖的有氧氧化； 抑制肝內(nèi)糖異生； 減少脂肪動員。 體內(nèi)唯一降低血糖水平的激素 胰島素的作用機(jī)制: 糖尿病是由于胰島素絕對或相對不足而導(dǎo)致的代謝紊亂性疾病，以高血糖、糖尿?yàn)槠渲饕R床特點(diǎn)。胰島素是體內(nèi)唯一的降糖激素。胰島素不足可導(dǎo)致：（1）肌肉、脂肪細(xì)胞攝取葡萄糖減少；（2）肝葡萄糖分解利用減少；（3）糖原合成減少；（4）糖轉(zhuǎn)變?yōu)橹緶p少；（5）糖異生增強(qiáng)。總之使血糖來源增加，去路減少，而致血糖濃度增高。當(dāng)血糖濃度高于腎糖閾時則出現(xiàn)糖尿。解釋糖尿病時高血糖與糖尿現(xiàn)象的生化機(jī)制。（二）胰高血糖素 促進(jìn)肝糖原分解，抑制糖原合成； 抑制酵解途徑，促進(jìn)糖異生； 促進(jìn)脂肪動員。 體內(nèi)升高血糖水

40、平的主要激素 * 此外，糖皮質(zhì)激素和腎上腺素也可升高血糖， 腎上腺素主要在應(yīng)急狀態(tài)下發(fā)揮作用。胰高血糖素的作用機(jī)制： （三）糖皮質(zhì)激素引起血糖升高，肝糖原增加 糖皮質(zhì)激素的作用機(jī)制可能有兩方面： 促進(jìn)肌肉蛋白質(zhì)分解，分解產(chǎn)生的氨基酸轉(zhuǎn)移到肝進(jìn)行糖異生。 抑制肝外組織攝取和利用葡萄糖，抑制點(diǎn)為丙酮酸的氧化脫羧。 * 此外，在糖皮質(zhì)激素存在時，其他促進(jìn)脂肪動員的激素才能發(fā)揮最大的效果，間接抑制周圍組織攝取葡萄糖。（四）腎上腺素強(qiáng)有力的升高血糖的激素 腎上腺素的作用機(jī)制通過肝和肌肉的細(xì)胞膜受體、cAMP、蛋白激酶級聯(lián)激活磷酸化酶，加速糖原分解。主要在應(yīng)激狀態(tài)下發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。 *葡萄糖耐量(gluco

41、se tolerence)正常人體內(nèi)存在一套精細(xì)的調(diào)節(jié)糖代謝的機(jī)制，在一次性食入大量葡萄糖后，血糖水平不會出現(xiàn)大的波動和持續(xù)升高。指人體對攝入的葡萄糖具有很大的耐受能力的現(xiàn)象。糖耐量試驗(yàn)(glucose tolerance test, GTT) 目的：臨床上用來診斷病人有無糖代謝異常。 口服糖耐量試驗(yàn)的方法被試者清晨空腹靜脈采血測定血糖濃度，然后一次服用100g葡萄糖，服糖后的1/2、1、2h（必要時可在3h）各測血糖一次。以測定血糖的時間為橫坐標(biāo)（空腹時為0h），血糖濃度為縱坐標(biāo)，繪制糖耐量曲線。糖耐量曲線 正常人：服糖后1/21h達(dá)到高峰，然后逐漸降低， 一般2h左右恢復(fù)正常值。糖尿病患者

42、：空腹血糖高于正常值，服糖后血糖濃度急劇升高，2h后仍可高于正常。 三、血糖水平異常（一）高血糖及糖尿癥1. 高血糖(hyperglycemia)的定義2. 腎糖閾的定義臨床上將空腹血糖濃度高于稱為高血糖。當(dāng)血糖濃度高于時，超過了腎小管的重吸收能力，則可出現(xiàn)糖尿。這一血糖水平稱為腎糖閾。3. 高血糖及糖尿的病理和生理原因 持續(xù)性高血糖和糖尿，主要見于糖尿病(diabetes mellitus, DM)。型（胰島素依賴型）型（非胰島素依賴型）b. 血糖正常而出現(xiàn)糖尿，見于慢性腎炎、腎病綜合征等引起腎對糖的吸收障礙。c. 生理性高血糖和糖尿可因情緒激動而出現(xiàn)。 糖尿病可分為二型: (二）低血糖1.

43、 低血糖(hypoglycemia)的定義2. 低血糖的影響空腹血糖濃度低于時稱為低血糖。血糖水平過低，會影響腦細(xì)胞的功能，從而出現(xiàn) 頭暈、倦怠無力、心悸等癥狀，嚴(yán)重時出現(xiàn)昏迷，稱為低血糖休克。 3. 低血糖的病因 胰性（胰島-細(xì)胞功能亢進(jìn)、胰島-細(xì)胞功能低下等） 肝性（肝癌、糖原積累病等） 內(nèi)分泌異常（垂體功能低下、腎上腺皮質(zhì)功能低下等） 腫瘤（胃癌等） 饑餓或不能進(jìn)食 （三）糖原積累癥糖原累積癥(glycogen storage diseases)是一類遺傳性代謝病，其特點(diǎn)為體內(nèi)某些器官組織中有大量糖原堆積。引起糖原累積癥的原因是患者先天性缺乏與糖原代謝有關(guān)的酶類。 1不能異生為糖的是A甘油B氨基酸C脂肪酸D乳