《生化》第六章糖代謝課件

1、 生 物 化 學(xué)第六章 糖代謝Metabolism of Carbohydrates第六章 糖 代 謝第一節(jié) 糖在生物體內(nèi)的生理功能第二節(jié) 糖的代謝概況第三節(jié) 糖的分解代謝第四節(jié) 糖的合成代謝第五節(jié) 血糖第六節(jié) 糖代謝各途徑之間的聯(lián)系與調(diào)節(jié)第一節(jié) 糖在生物體內(nèi)的生理功能一、氧化供能二、供碳源三、糖與其它物質(zhì)的復(fù)合物有重要功能四、核糖具特殊作用一、氧化供能 是糖的主要生理功能，一般情況下，由糖類物質(zhì)提供的能量占膳食總能量的50%以上，每克分子的糖在體內(nèi)徹底氧化分解后，可釋放出686千卡的熱量。 對(duì)身體最為適用的糖是葡萄糖和果糖，因?yàn)樗鼈兪翘窃隗w內(nèi)徹底氧化的直接底物。二、供碳源 糖經(jīng)一系列代謝轉(zhuǎn)化

2、后，可為體內(nèi)蛋白質(zhì)、核酸、脂肪等物質(zhì)的合成提供碳鏈骨架。磷酸二羥丙酮葡萄糖丙酮酸磷酸甘油核糖丙氨酸脂肪核酸蛋白質(zhì)脫氫轉(zhuǎn)氨基四、核糖具特殊作用 核糖是核酸的組成成分，核酸是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)。 第二節(jié) 糖的代謝概況一、糖的化學(xué)簡(jiǎn)介二、糖的消化吸收三、糖的代謝概況糖的分類及其結(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 (oligosacchride)多糖 (polysacchride)結(jié)合糖 (glycoconjugate)葡萄糖(glucose) 已醛糖果糖(fructose) 已酮糖 單糖 不能再水解的糖半乳糖(galactose) 已醛糖 核糖(r

3、ibose) 戊醛糖 多糖 能水解生成多個(gè)分子單糖的糖常見(jiàn)的多糖有淀 粉 (starch)糖 原 (glycogen)纖維素 (cellulose) 淀粉 是植物中養(yǎng)分的儲(chǔ)存形式淀粉顆粒纖維素 作為植物的骨架-1,4-糖苷鍵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(jiàn)的結(jié)合糖有 二、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(dòng)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

4、+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(guò)程 腸粘膜上皮細(xì)胞刷狀緣 胃 口腔 腸腔 胰液中的-淀粉酶 食物中含有的大量纖維素，因人體內(nèi)無(wú)-糖苷酶而不能對(duì)其分解利用，但卻具有刺激腸蠕動(dòng)等作用，也是維持健康所必需。纖維素（二）糖的吸收1. 吸收部位 小腸上段 2. 吸收形式 單 糖 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)。 三、糖代謝的概況 葡萄糖 酵解途徑 丙酮酸 有氧 無(wú)氧 H2O

5、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 一、多糖的降解 1. 淀粉的降解 淀粉是由很多葡萄糖經(jīng)-1.4糖苷鍵和-1,6糖苷鍵連接而成的高分子，其降解為一系列酶促水解。淀粉 糊精 麥芽糖 葡萄糖水解主要酶有：-淀粉酶, -1,6糖苷酶, 脫枝酶 2.纖維素的降解 纖維素 葡萄糖纖維素酶 3. 糖原的分解代謝 * 定義* 亞細(xì)胞定位：胞 漿 糖原分解 (glycogenolysis )習(xí)慣上指肝糖原分解成為葡萄糖的過(guò)程。肝糖原的分解歷程 (1) 糖原的磷酸解糖原n+1 糖原n + 1-磷酸葡萄糖

6、磷酸化酶a G-1-P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 * 肌糖原的分解 肌糖原分解的前三步反應(yīng)與肝糖原分解過(guò)程相同，但是生成6-磷酸葡萄糖之后，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。 肌糖原的分解、合

7、成與乳酸循環(huán)有關(guān)。 在糖原的降解過(guò)程中，同時(shí)伴隨著磷酸化作用，該作用是在磷酸化酶a的催化下進(jìn)行的，不消耗能量，但生成的G-1-P是較G更為活化的分子，這就為G進(jìn)一步分解節(jié)約了部分能量。 磷酸化酶a是糖原分解的關(guān)鍵酶糖原n+1 糖原n + 1-磷酸葡萄糖 磷酸化酶a G-1-P二、單糖的氧化分解 主要指G，經(jīng)多糖降解后生成的G，吸收進(jìn)入細(xì)胞進(jìn)行氧化分解，從而為機(jī)體提供能量。機(jī)體幾乎所有的組織的細(xì)胞中，都能進(jìn)行糖的分解以獲能。 G進(jìn)行氧化分解供能的途徑主要有三條糖的無(wú)氧分解（酵解）糖的有氧分解糖的磷酸戊糖支路分解 1.糖酵解的反應(yīng)過(guò)程 （1）糖酵解(glycolysis)的定義糖酵解的反應(yīng)部位：胞

8、漿在缺氧情況下，葡萄糖生成乳酸(lactate)的過(guò)程稱之為糖酵解。在糖的整個(gè)氧化分解過(guò)程中，沒(méi)有氧分子的參加，即以代謝中間產(chǎn)物作為最終受氫體第一階段 第二階段（2）糖酵解的代謝途徑：分為兩個(gè)階段由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，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+ADPATPAD

9、PATP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分子活化階段哺乳類動(dòng)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(glucokinase)。它的特點(diǎn)是：對(duì)葡萄糖的親和力很低受激素調(diào)控 分子活化階段 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

10、 (fructose-6-phosphate, F-6-P)分子活化階段 6-磷酸果糖轉(zhuǎn)變?yōu)?,6-雙磷酸果糖 ATP ADP Mg2+ 6-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-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)分子活化階段1,6-雙磷酸果糖 磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖

11、 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 +分子裂解階段 磷酸丙糖的同分異構(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

12、甘油醛 磷酸二羥丙酮 脫氫氧化及底物磷酸化階段 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+ADPATPADPATP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 脫氫氧化及底物磷酸化階段 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

13、-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(guò)程，稱為底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation) 。 1,3-二磷酸 甘油酸3-磷酸甘油酸 磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinase) 脫氫氧化及底物磷酸化階段 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-1,6-2P

14、ATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸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 脫氫氧化及底物磷酸化階段 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-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸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

15、丙酮酸 (phosphoenolpyruvate, PEP)脫氫氧化及底物磷酸化階段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(guò)底物水平磷酸化生成ATP磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 脫氫氧化及底物磷酸化階段 (二) 丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸丙酮酸 乳酸 反應(yīng)中的NADH+H+ 來(lái)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

16、氫酶(LDH) NADH + H+ NAD+ 加氫還原階段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+ （3） 糖酵解小結(jié) 反應(yīng)部位：胞漿 糖酵解是一個(gè)不需氧的產(chǎn)能過(guò)程 反應(yīng)全過(guò)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

17、,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）果糖己糖激酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP丙酮酸半乳糖1-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。 綜上，經(jīng)過(guò)糖酵解，將葡萄糖氧化分解，產(chǎn)生2分子的乳酸，且在整個(gè)分解過(guò)程中，無(wú)O2的參與，以代謝中間產(chǎn)物丙酮酸

18、作為其最終受氫體。（4）糖酵解的意義 供能 產(chǎn)能情況： 合計(jì)：+2ATP 糖酵解產(chǎn)能不多，在氧氣充足時(shí)，動(dòng)物體主要靠有氧分解供能。但在一些特殊情況，如劇烈運(yùn)動(dòng)，循環(huán)障礙等，造成的缺氧條件下，只能依靠糖酵解為組織提供部分能量。分子活化階段：-2ATP分子裂解階段：0脫氫氧化及底物磷酸化階段：2ATP2， 2(NADH+H+)加氫還原階段：-2 (NADH+H+) 為某些厭氧生物及組織細(xì)胞生命活動(dòng)所必需 一些厭氧微生生活在缺氧的環(huán)境中，其生活所需的能量完全依靠糖酵解提供。 動(dòng)物和人的某些組織即使在有氧的條件下，也依靠酵解用獲取能量。如： 在某些病理情況下，如癌細(xì)胞中，酵解作用強(qiáng)。 無(wú)線粒體的細(xì)胞，

19、如：紅細(xì)胞 代謝活躍的細(xì)胞，如：白細(xì)胞、骨髓細(xì)胞 利用酵解過(guò)程可生產(chǎn)許多食品，如釀酒，制備 酸奶等。CH3C=OCOOHCH3CHOCH3CH2OH丙酮酸脫羧酶TPP,Mg2+醇脫氫酶NADH + H+ NAD+CO2丙酮酸乙醛乙醇 動(dòng)物體在一般生理?xiàng)l件下，體內(nèi)供氧充足，主要進(jìn)行的是單糖的有氧氧化分解。（1）含義： 葡萄糖在有氧的條件下，以氧作為最終受氫體，在細(xì)胞內(nèi)被徹底氧化為CO2和H2O，并為機(jī)體提供大量可利用的能量。2. 單糖的有氧氧化分解（2）有氧氧化的反應(yīng)過(guò)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

20、CO2 NADH+H+ FADH2H2O O ATP 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E2：二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙?；窫3：二氫硫辛酸脫氫酶HSCoANAD+ 輔 酶 TPP 硫辛酸（ ) HSCoA FAD, NAD+SSL丙酮酸脫氫酶復(fù)合體催化的反應(yīng)過(guò)程1. 丙酮酸脫羧形成羥乙基-TPP。 2. 由二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙酰酶(E2)催化形成乙酰硫辛酰-E2。3

21、. 二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙酰酶(E2)催化生成乙酰CoA, 同時(shí)使硫辛酸上的二硫鍵還原為2個(gè)巰基。4. 二氫硫辛酸脫氫酶(E3)使還原的二氫硫辛酸脫氫，同時(shí)將氫傳遞給FAD。5. 在二氫硫辛酸脫氫酶(E3)催化下，將FADH2上的H轉(zhuǎn)移給NAD+，形成NADH+H+。CO2 CoASHNAD+NADH+H+5. NADH+H+的生成1. -羥乙基-TPP的生成 2.乙酰硫辛酸的生成 3.乙酰CoA的生成4. 硫辛酸的生成 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(gè)中間產(chǎn)物是一個(gè)含三個(gè)羧基的檸檬酸。由于Krebs正式提出了三羧酸循

22、環(huán)的學(xué)說(shuō)，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）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(gè)羧基的檸檬酸，反復(fù)的進(jìn)行脫氫脫羧，又生成草酰乙酸，再重復(fù)循環(huán)反應(yīng)的過(guò)程。 TAC過(guò)程的反應(yīng)部位是線

23、粒體。 三羧酸循環(huán)的要點(diǎn) 經(jīng)過(guò)一次三羧酸循環(huán)，消耗一分子乙酰CoA，經(jīng)四次脫氫，二次脫羧，一次底物水平磷酸化。生成1分子FADH2，3分子NADH+H+，2分子CO2， 1分子GTP。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 整個(gè)循環(huán)反應(yīng)為不可逆反應(yīng) 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，本身無(wú)量的變化，不可能通過(guò)三羧酸循環(huán)直接從乙酰CoA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酸循環(huán)中被氧化為CO2及H2O。表面上看來(lái)，三羧酸循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)必不可少的草酰乙酸在三羧酸循環(huán)中是不會(huì)消耗的，它可被反復(fù)利用。但是，例如： 草酰乙酸 天冬氨酸 -酮

24、戊二酸 谷氨酸 檸檬酸 脂肪酸 琥珀酰CoA 卟啉 機(jī)體內(nèi)各種物質(zhì)代謝之間是彼此聯(lián)系、相互配合的，TAC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質(zhì)代謝之間的聯(lián)系。 機(jī)體糖供不足時(shí)，可能引起TAC運(yùn)轉(zhuǎn)障礙，這時(shí)蘋果酸、草酰乙酸可脫羧生成丙酮酸，再進(jìn)一步生成乙酰CoA進(jìn)入TAC氧化分解。 草酰乙酸 草酰乙酸脫羧酶 丙酮酸 CO2 蘋果酸 蘋果酸酶 丙酮酸 CO2 NAD+ NADH + H+ * 草酰乙酸必須不斷被更新補(bǔ)充 草酰乙酸 檸檬酸 檸檬酸裂解酶 乙酰CoA 丙酮酸 丙酮酸羧化酶 CO2 蘋果酸 蘋果酸脫氫酶 NADH+H+ NAD+ 天冬氨酸 谷草轉(zhuǎn)氨酶 -酮戊二酸 谷

25、氨酸 其來(lái)源如下： 三羧酸循環(huán)的生理意義 是三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氧化分解的共同途徑；是三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝聯(lián)系的樞紐；為其它物質(zhì)代謝提供小分子前體；為呼吸鏈提供H+ + e。H+ + e 進(jìn)入呼吸鏈徹底氧化生成H2O 的同時(shí)ADP偶聯(lián)磷酸化生成ATP。NADH+H+ H2O、3ATP (2.5) O H2O、2ATP (1.5) FADH2 O 有氧氧化生成的ATP （3）單糖有氧氧化的生理意義 A. 糖的需氧代謝是機(jī)體獲取能量的主要途徑葡萄糖有氧氧化生成的ATP 故：葡萄糖完全氧化分解的總反應(yīng)式如下：30ATP相當(dāng)于捕獲了219千卡的能量G徹底分解總放能量為686千卡/克分子故其能量利用率為：219/6

26、86=31%C6H12O6 + 30(32)ADP + 30(32)H3PO4 6CO2 + 6H2O + 30(32)ATPB. 糖的需氧代謝是物質(zhì)代謝的總樞紐 凡能轉(zhuǎn)變?yōu)樘切柩醴纸馔緩街虚g物的物質(zhì)都可參加三羧酸循環(huán)，被氧化為CO2和水，并放出能量故，三羧酸循環(huán)不僅是糖分解代謝的重要途徑，也是脂質(zhì)、蛋白質(zhì)分解代謝，完全氧化成CO2和水的重要途徑。 如： 蛋白質(zhì)中的丙氨酸，天門冬氨酸、谷氨酸可以轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的丙酮酸，草酰乙酸、a一酮戊二酸插入三羧酸循環(huán)。 脂肪酸氧化分解產(chǎn)生的乙酰CoA，也可通過(guò)三羧酸循環(huán)被徹底氧化。 同時(shí)糖代謝產(chǎn)生的3一磷酸甘油醛和乙酰CoA也可作為合成脂肪的原料。 因此三羧酸

27、循環(huán)能使糖、脂和蛋白質(zhì)代謝彼此有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)。C. 三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物也可作為合成細(xì)胞組織成分碳骨架的前身物質(zhì) 如：檸檬酸可合成脂肪酸，-酮戊二酸可合成谷氨酸、脯氨酸，羥脯氨酸等，琥珀酰coA為卟啉合成的前體，草酰乙酸可合成門冬氨酸，色氨酸，嘧啶類等。 故:雖然三羧酸循環(huán)是個(gè)環(huán)式代謝途徑，也不能保證各中間物質(zhì)的衡定。為保證循環(huán)的不斷進(jìn)行，必須使草酰乙酸的量不斷補(bǔ)充，才能使乙酰CoA不斷進(jìn)入三羧酸循環(huán)被氧化。3. 磷酸戊糖途徑（HMS） 當(dāng)加入碘乙酸時(shí)，可抑制3-磷酸甘油醛脫氫酶，此酶被抑制后，酵解及有氧氧化均停止，但在一些動(dòng)物組織中，如肝、骨髓、脂肪組織等，糖仍有一定量被徹底氧化為CO2和H

28、2O，此時(shí)糖氧化的途徑就是磷酸戊糖途徑。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(guò)程。* 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(guò)程* 反應(yīng)過(guò)程可分為二個(gè)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 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

29、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(gè)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(shí)參與反應(yīng)，在一系列反應(yīng)中，通過(guò)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，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-

30、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差向酶異構(gòu)酶轉(zhuǎn)醛基酶轉(zhuǎn)酮基酶轉(zhuǎn)酮基酶差向酶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) 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

31、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 總反應(yīng)式 66-磷酸葡萄糖 + 12 NADP+ 46-磷酸果糖 + 23-磷酸甘油醛 + 12NADPH+H+ + 6CO2 或表達(dá)為(二）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(guò)程中進(jìn)行了一系列酮基和醛基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，經(jīng)過(guò)了3、4、5、6、7碳糖的演變過(guò)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(guò)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+。(5) G-6-P直接脫氫脫羧，不

32、必經(jīng)過(guò)酵解或三羧酸循環(huán)即可徹底氧化分解 （三）生理意義 與糖的主流代謝途徑共存，是糖需氧代謝的有效補(bǔ)充。理論上可產(chǎn)生29(19)ATP。但HMS途徑主要意義不是供能，而是為機(jī)體提供某些必需的特殊產(chǎn)物。 產(chǎn)生了 5磷酸核糖和NADPHA. 為核酸及其他物質(zhì)合成提供材料 HMS途徑產(chǎn)生的5-P-核糖是合成核酸的材料，且核糖的分解代謝也是通過(guò)此途徑。 生成的4-P-赤蘚糖可為芳香族氨基酸的合成提供材料，如色氨酸。B. 提供NADPH作為供氫體參與多種代謝反應(yīng) NADPH是體內(nèi)許多合成代謝的供氫體，如脂肪酸。 NADPH能維持谷胱甘肽的還原狀態(tài),后者能保護(hù)巰基酶的活性，并有助于維持紅細(xì)胞膜的穩(wěn)定性。2

33、GSH GSSGA AH2NADP NADPHH第四節(jié)糖的合成代謝一、糖異生作用二、糖原的合成糖異生(gluconeogenesis)是指從非糖化合物轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^(guò)程。* 部位* 原料* 概念 主要在肝、腎細(xì)胞的胞漿及線粒體 主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸一、糖異生作用1.糖異生途徑 * 定義* 過(guò)程 酵解途徑中有3個(gè)由關(guān)鍵酶催化的不可逆反應(yīng)。在糖異生時(shí)，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-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸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+ NAD

34、H+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(guò)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） 草酰乙酸轉(zhuǎn)運(yùn)出線粒體 出線粒體 蘋果酸 蘋果酸 草酰乙酸 草酰乙酸 草酰乙酸 天冬氨酸 出線粒體 天冬氨酸 草酰乙酸 丙酮酸 丙酮酸 草酰乙酸 丙酮酸羧化酶 ATP + CO2ADP + Pi 蘋果酸

35、 NADH + H+ NAD+ 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 糖異生途徑所需NADH+H+的來(lái)源 糖異生途徑中

36、，1,3-二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油醛時(shí)，需要NADH+H+。 由乳酸為原料異生糖時(shí)， NADH+H+由下述 反應(yīng)提供。乳酸 丙酮酸 LDH NAD+ NADH+H+ 由氨基酸為原料進(jìn)行糖異生時(shí)， NADH+H+則由線粒體內(nèi)NADH+H+提供，它們來(lái)自于脂酸的-氧化或三羧酸循環(huán)，NADH+H+轉(zhuǎn)運(yùn)則通過(guò)草酰乙酸與蘋果酸相互轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)運(yùn)。蘋果酸 線粒體 蘋果酸 草酰乙酸草酰乙酸NAD+ NADH+H+ NAD+ NADH+H+ 胞漿 2. 糖異生的生理意義（1）草食動(dòng)物體內(nèi)糖的主要來(lái)源是糖異生（2）饑餓或攝入糖不足時(shí)，依靠糖異生維持血糖濃度的恒定。（3）可消除劇烈運(yùn)動(dòng)后，動(dòng)物體內(nèi)產(chǎn)生的乳酸，防止

37、酸中毒。（見(jiàn)下圖）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(guò)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(méi)有葡萄糖-6磷酸酶 【】 生理意義 乳酸再利用，避免了乳酸的損失。 防止乳酸的堆積引起酸中毒。 乳酸循環(huán)是一個(gè)耗能的過(guò)程 2分子乳酸異生為1分子葡萄糖需6分子ATP。 二、糖原的合成代謝 （二）合成部位（一）定義糖原的合成(glycogenesis) 指由葡萄糖合成糖原的過(guò)程。組織定位：主要在肝臟、肌肉細(xì)胞定位：胞漿1. 葡萄糖

38、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） （三）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 這步反應(yīng)中磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移的意義在于：由于延長(zhǎng)形成-1,4-糖苷鍵，所以葡萄糖分子C1上的半縮醛羥基必須活化，才利于與原來(lái)的糖原分子末端葡萄糖的游離C4羥基縮合。半縮醛羥基與磷酸基之間形成的O-P鍵具有較高的能量。* 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

39、苷二磷酸葡萄糖 ( uridine diphosphate glucose , UDPG ) 糖原n + UDPG 糖原n+1 + UDP 糖原合酶( glycogen 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) 5. 糖原分支的形成（四） 糖原合成的意義 糖原合成主要是在肝臟中進(jìn)行，在肌肉中也有存在，通過(guò)糖原合成，可將體內(nèi)多余的葡萄糖儲(chǔ)存

40、起來(lái)，在需要時(shí)，再分解以供能。（六） 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） 糖原n 第五節(jié) 血 糖一、血糖的概念二、血糖的來(lái)源及去路三、血糖濃度的調(diào)節(jié)一、血糖的概念 血糖主要是指血液中所含的葡萄糖，其分布在紅細(xì)胞和血漿中，含量保持恒定。血糖濃度： 正常值3.96.1 mmol/L血糖水平恒定的生理意義 保證重要組織器官的能量供應(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)

41、胞沒(méi)有線粒體，完全通過(guò)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 二、血糖來(lái)源和去路尿糖（不正常去路）三、血糖濃度的調(diào)節(jié)1. 肝臟調(diào)節(jié) 肝臟是維持血糖濃度的重要器官 當(dāng)血糖濃度升高時(shí)，肝糖原合成加強(qiáng)，降低了血糖濃度水平，同時(shí)儲(chǔ)存了糖。 當(dāng)血糖濃度降低時(shí)，肝糖原分解加強(qiáng)，同時(shí)肝臟增強(qiáng)糖異生作用，以補(bǔ)充血糖濃度水平。肝臟的調(diào)節(jié)方式是受激素控制的。2. 腎臟調(diào)節(jié) 腎臟對(duì)血糖濃度的調(diào)節(jié)是一個(gè)物理機(jī)制，當(dāng)血糖濃度低于160180mg/100ml，腎小管能重吸收腎小球?yàn)V液中的葡萄糖使其回收到血液中去，所以正常動(dòng)物尿中一般不含G，當(dāng)血糖濃度高于腎的排糖闕值時(shí)，即高于160180mg/100ml，則G溢出腎外，出現(xiàn)在尿中，稱為糖尿。這是一種不正常的狀態(tài)。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 3.激素調(diào)節(jié) （1） 胰島素 促進(jìn)葡