期中之前-糖類化學(xué)及代謝

第九章糖代謝1第一節(jié)糖的化學(xué)2一、糖的概念糖類是多羥基醛或多羥基酮及其聚合物和衍生物的總稱。多羥基醛——醛糖多羥基酮——酮糖多羥基醛或多羥基酮的衍生物可以水解為多羥基醛或多羥基酮或它們的衍生物的物質(zhì)3主要由C、H、O三種元素組成，有些還有N、S、P等。單糖多符合結(jié)構(gòu)通式(CH2O)n，但僅從通式上并不能判斷某分子是否就是糖，也就是說 ①符合通式的不一定是糖：

CH3COOH(乙酸)，CH2O(甲醛) ②是糖的不一定都符合通式: C5H10O4(脫氧核糖)，4醛糖 酮糖5糖類的分布食用糖（蔗糖、葡萄糖）綠色植物的皮、桿等（纖維素）糧食及塊根、塊莖中的糖（淀粉）動物體內(nèi)的貯藏多糖（糖元）昆蟲、蟹、蝦等外骨骼（幾丁質(zhì)）食用菌中糖（香菇多糖、茯苓多糖、靈芝多糖、昆布多糖等）細(xì)菌、酵母的細(xì)胞壁結(jié)締組織中的糖（肝素、透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、硫酸皮膚素等）核酸、脂多糖、糖蛋白中的糖細(xì)胞膜及其他細(xì)胞結(jié)構(gòu)中的糖血型糖

……6糖的生理功能：氧化分解供能結(jié)合糖類既是組織細(xì)胞的結(jié)構(gòu)成分，又具有復(fù)雜且重要的生物學(xué)活性

e.g.影響蛋白質(zhì)的分泌穩(wěn)定，影響酶活性、激素 活性，與細(xì)胞粘附、精卵識別相關(guān)等轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)7二、糖的分類根據(jù)糖類物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)特點，分成以下幾類：單糖：丙糖，戊糖，己糖等。寡糖:蔗糖、麥芽糖、乳糖。多糖：淀粉，糖原等8（一）單糖（monosaccharides）不能用水解方法再進(jìn)行降解的糖，糖類中最簡單的一種，包括單糖及其衍生物。是組成糖類物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位。 按分子中碳原子數(shù)的多少分為：丙糖（甘油醛、二羥丙酮）丁糖（赤蘚糖、赤蘚酮糖）戊糖（D-核糖、D-木糖）己糖（葡萄糖、果糖、半乳糖等，分布最廣、最多）庚糖（D-景天庚酮糖）9葡萄糖：10葡萄糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)元素組成：C、H、O，三者比例C40%、H6.7%、O53.3%冰點降低及沸點升高法測得分子量為：180分子式為：（CH2O）6，即C6H12O611葡萄糖和果糖12單糖的一些理化性質(zhì)單糖的化學(xué)性質(zhì)體現(xiàn)在多羥基醛、或多羥基酮的化學(xué)結(jié)構(gòu)特征上，具有一切羥基及多羥基的反應(yīng)，如氧化、酯化、縮醛反應(yīng)；也由醛基或羰基的反應(yīng)；同時還有基團(tuán)間相互影響而產(chǎn)生的一些特殊的反應(yīng)。旋光度，一切糖類都有不對稱C，都具旋光性；甜度，各種糖甜度不一，但都有甜度；溶解度，多羥基增加了單糖的溶解度，熱水中更大，不溶于乙醚、丙酮等有機(jī)溶劑13（二）寡糖(Oligosaccharides)由2-10個單糖通過糖苷鍵連接而成，一般易溶于水、具甜味。根據(jù)其單糖數(shù)目一般分為二糖、三糖、四糖等。自然界最重要的寡糖是二糖，包括蔗糖、麥芽糖、乳糖。14乳糖(Lactose)存在于人乳（5-7%）和牛乳（4%）中乳糖酶缺乏，小腸乳糖升高引起滲透性腹瀉，腸道細(xì)菌使乳糖發(fā)酵產(chǎn)生大量氣體。1516（三）多糖(Polysaccharides)由許多單糖或單糖衍生物聚合而成，縮合時單糖分子以糖苷鍵相連，一般無甜味、無還原性、酸或酶的作用下可水解為雙糖、寡糖或多糖。根據(jù)多糖的組成可分為均一多糖不均一多糖粘多糖結(jié)合糖多糖按照來源還可以分成：植物多糖、動物多糖、微生物多糖、海洋多糖等17均一多糖或同聚多糖——有相同單糖縮合形成的多糖。最常見的是由葡萄糖縮合而成的葡聚糖。如：淀粉、糖原等不均一多糖或雜聚多糖——由兩種以上單糖或單糖衍生物縮合而成的聚多糖。最常見的是含氮的糖胺聚糖，如：透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、肝素等。粘多糖——含氮的不均一多糖，有的還含有硫酸，也稱為糖胺聚糖結(jié)合糖——與蛋白質(zhì)、脂類等非糖物質(zhì)結(jié)合的復(fù)合糖分子，如：糖脂、糖蛋白、蛋白聚糖、脂多糖18均一多糖不均一多糖19均一多糖：淀粉廣泛存在于植物的種子和根莖中，熱水處理25分鐘能溶解的部分為直鏈淀粉，不溶解的部分為支鏈淀粉直鏈淀粉水解的唯一雙糖為麥芽糖、唯一單糖為葡萄糖。支鏈淀粉水解時只生成一種雙糖--（+）麥芽糖。2021均一多糖：糖原有動物淀粉之稱，動物組織內(nèi)主要的貯藏多糖。肝臟、肌肉中含量多，分別稱為肝糖原、肌糖原。結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉相似，但分支長度較短，分支多，分子量高達(dá)106-108。水解終產(chǎn)物是葡萄糖。22均一多糖：纖維素自然界中分布最廣的糖，以纖維二糖為基本單位縮合而成，纖維狀、僵硬、不溶于水的分子，人體消化酶不能水解纖維素，食草動物利用腸道寄生菌分泌的纖維素酶將部分纖維素水解為葡萄糖。23粘多糖：透明質(zhì)酸高等動物組織中發(fā)現(xiàn)，主要存在于結(jié)締組織如眼球玻璃體、雞冠、臍帶、軟骨等組織。主要功能是在組織中吸著水，有潤滑劑作用，對組織起保護(hù)作用24結(jié)合糖：糖脂糖脂是糖類通過其還原末端以糖苷鍵與脂類連接的化合物，組成和總體性質(zhì)以脂質(zhì)為主體?？煞譃椋汉拾贝嫉那侍侵视王サ母视吞侵闪姿岫噍拼佳苌奶侵深惞檀佳苌奶侵?5結(jié)合糖：脂多糖成分中以糖為主體種類很多，革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁含有十分復(fù)雜的脂多糖，其分子結(jié)構(gòu)一般包括三部分：

外層專一性寡糖鏈—中心多糖鏈—脂質(zhì)外層部分的組分隨菌株而異，可使人體致病。脂多糖在細(xì)胞表面與細(xì)胞的各種識別事件相關(guān)，如鞘糖脂決定人類血型A、B、O。26結(jié)合糖：糖蛋白自然界中分布最廣的一類復(fù)合糖，幾乎所有的細(xì)胞都能合成糖蛋白，由一種或多種短鏈寡糖與蛋白質(zhì)共價連成。一般來說，糖蛋白含糖量較少，表現(xiàn)為蛋白特性，但糖對糖蛋白分子的生理功能有較大影響。2728

糖蛋白糖鏈的N-連接型和O-連接型連接方式N-連接：O-連接：29。N-連接糖蛋白——糖蛋白的糖鏈與蛋白部分的Asn-X-Ser序列的天氡酰胺氮以共價鍵連接，稱N-連接糖蛋白Asn-X-Ser/Thr三個氨基酸殘基的序列子稱為糖基化位點。O-連接糖蛋白——糖蛋白糖鏈與蛋白部分的絲/蘇氨酸殘基的羥基相連，稱為O-連接糖蛋白。結(jié)合糖：蛋白聚糖蛋白質(zhì)與糖胺聚糖以共價鍵連成的大分子復(fù)合物，糖胺聚糖鏈連在核心蛋白上，又稱粘蛋白。蛋白聚糖分子中糖的含量多，性質(zhì)更多表現(xiàn)為多糖的特性。3031三、多糖的生物學(xué)功能及藥用功能免疫調(diào)節(jié)抗病毒及抗癌調(diào)節(jié)體內(nèi)物質(zhì)代謝（糖代謝、脂代謝）水平乳化、美容等3233一些常見的多糖制品來自高等真菌類的多糖：香菇多糖、豬苓多糖、茯苓多糖、云芝多糖等來自植物的多糖：黃芪多糖、人參多糖、枸杞多糖等來自動物的多糖：肝素、硫酸軟骨素、糖原等來自海洋藻類的多糖：海帶多糖、紅藻多糖硫酸鹽、螺旋藻多糖等主要功用在于：增強(qiáng)免疫，輔助抗腫瘤、抗病毒、降血糖、調(diào)節(jié)脂代謝等，多數(shù)通過刺激巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞的功能等來達(dá)到調(diào)節(jié)作用34糖組學(xué)是對糖鏈組成及其功能研究的一門新學(xué)科,是基因組學(xué)的后續(xù)和延伸,具體內(nèi)容包括研究糖與糖之間、糖與蛋白質(zhì)之間、糖與核酸之間的聯(lián)系和相互作用,其主要研究對象為聚糖。35糖組學(xué)研究核心:分析單物種生物所產(chǎn)生的所有聚糖;以糖肽為研究對象確認(rèn)編碼糖蛋白的基因;結(jié)合有效的理化和生化性質(zhì),研究糖蛋白糖鏈的性質(zhì)。研究重點:編碼糖蛋白的基因;實際糖基化的位點;聚糖結(jié)構(gòu);糖基化的作用。主要分為三大部分:結(jié)構(gòu)糖組學(xué)、功能糖組學(xué)以及生物信息學(xué)36第二節(jié)糖的消化與吸收糖的消化吸收消化場所----小腸（主要）、口腔吸收場所----小腸上皮黏膜吸收形式----單糖吸收機(jī)制----Na+依賴型葡萄糖轉(zhuǎn)運體吸收途徑----經(jīng)門靜脈入肝----入血。373839血糖的來源與去路血糖80-120mg/100mL食物糖類小腸消化吸收肝糖元非糖物質(zhì)氧化分解CO2+H2O+能量合成肝糖元轉(zhuǎn)變脂肪，其它氨基酸等尿糖分解轉(zhuǎn)化>160mg/100mL404142糖代謝的概況無氧酵解有氧氧化糖原合成糖原分解磷酸戊糖途徑糖異生血糖葡萄糖43第二節(jié)糖的分解代謝44葡萄糖(或糖原)分解：3條途徑

(1)無氧情況：糖酵解(glycolysis)

葡萄糖(糖原)→乳酸

(2)有氧情況：有氧氧化(aerobicoxidation)

葡萄糖→CO2+H2O+能量

(3)磷酸戊糖途徑(pentosephosphatepathway)

葡萄糖→磷酸核糖+NADPH+CO245代謝過程的學(xué)習(xí)要點：概念：反應(yīng)發(fā)生的條件、部位過程：關(guān)鍵酶ATP生成的步驟、數(shù)量生理意義46高能磷酸鍵ATPADP47限速酶/關(guān)鍵酶

(rate-limitingenzyme/keyenzyme)1.催化非可逆反應(yīng)特點2.催化效率低3.受激素或代謝物的調(diào)節(jié)4.常是在整條途徑中催化初始反應(yīng)的酶5.活性的改變可影響整個反應(yīng)體系的速度和方向48葡萄糖無氧或缺氧2乳酸+2ATP概念:糖在無氧條件下,分解成乳酸的過程。一、糖的無氧分解（糖酵解）4950過程1.糖酵解途徑（glycolyticpathway），EMP途徑，反應(yīng)部位：細(xì)胞漿丙酮酸x2(pyruvate)葡萄糖(glucose)51(1)葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖

(phosphorylationofglucose)glucose(G)己糖激酶(HK)hexokinaseATPADPglucose-6-phosphate(G-6-P）Mg2+關(guān)鍵酶52或者是：糖原分解成6-磷酸葡萄糖糖原(Gn)H3PO4磷酸化酶

糖原(Gn-1)1-磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate)磷酸葡萄糖變位酶6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)53（2）6-磷酸葡萄糖異構(gòu)化轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸果糖(fructose-6-phosphate)glucose-6phosphate(G-6-P）

磷酸己糖異構(gòu)酶fructose-6-phosphate(F-6-P）54（3）6-磷酸果糖再磷酸化生成1,6-二磷酸果糖

(F-6-P）

磷酸果糖激酶-1

（PFK-1）ATPADPMg2+1,6-二磷酸果糖(fructose-1,6-diphosphate,FDP)關(guān)鍵酶55（4）磷酸丙糖的生成fructose-1,6-diphosphate(FDP）磷酸二羥丙酮(dihydroxyacetonephosphate)3-磷酸甘油醛(glyceraldehyde3-phosphate,Gly-3-P)

醛縮酶6C3C56（5）磷酸丙糖的互換磷酸二羥丙酮(dihydroxyacetonephosphate,DHAP)3-磷酸甘油醛(glyceraldehyde3-phosphate,Gly-3-P)磷酸丙糖異構(gòu)酶1,6-二磷酸果糖2×3-磷酸甘油醛57（6）3-磷酸甘油醛氧化為1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油醛(Gly-3-P)NAD+＋H3PO4NADH+H+3-磷酸甘油醛脫氫酶糖酵解中唯一的脫氫反應(yīng)1,3-二磷酸甘油酸1,3-diphospho-glycerae(1,3-DPG)58NAD+：R為H；

NADP+：R為PO32-煙酰胺腺嘌呤二核苷酸，NAD+輔酶I煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，NADP+輔酶II5960（7）1,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸

3-磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate,3-PG)ADPATP3-磷酸甘油酸激酶1,3-二磷酸甘油酸(1,3-DPG)～P糖酵解中第一次底物水平磷酸化反應(yīng)61底物水平磷酸化反應(yīng)

Substratelevelphosphorylation

將底物分子的高能磷酸鍵直接轉(zhuǎn)移給ADP生成ATP的作用稱為底物水平磷酸化62（8）3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate)

2-磷酸甘油酸(2-phosphoglycerate,2-PG)磷酸甘油酸變位酶63（9）2-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖?-磷酸甘油酸(2-PG)烯醇化酶

磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate,PEP)H2O高能磷酸鍵Mg2+或Mn2+64（10）磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)橄┐际奖崃姿嵯┐际奖?PEP)丙酮酸激酶，PKADPATPMg2+或Mn2+

烯醇式丙酮酸(enolpyruvate,EPV)關(guān)鍵酶糖酵解過程的第三個調(diào)節(jié)酶，第二次底物水平磷酸化反應(yīng)65（11）烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)楸嵯┐际奖?EPV)自發(fā)進(jìn)行丙酮酸(pyruvate,PA)662、丙酮酸還原為乳酸乳酸(lactate,LA)乳酸脫氫酶丙酮酸(pyruvate,PA)NADH+H+NAD+3-磷酸甘油醛+NAD+1,3-二磷酸甘油酸

+NADH++H+67GG-6PF-6PFDPDHAPGly-3P1,3-DPG3-PG2-PGPEPPALAHK-ATPPFK1+ATP-ATP+ATP×2

×2

NADHNAD+PK底物水平磷酸化GnG-1PPAS68

11個酶催化的12步反應(yīng)四個階段第一階段：磷酸己糖的生成(活化)I,2,3耗能

第二階段：磷酸丙糖的生成(裂解)4,5

第三階段：3-磷酸甘油醛轉(zhuǎn)變?yōu)楸岵⑨尫拍芰?氧 化、轉(zhuǎn)能)6,7,8,9,10,11產(chǎn)能

第四階段：丙酮酸還原為乳酸(還原)1269

糖酵解小結(jié)：關(guān)鍵步驟關(guān)鍵酶GG-6-PHKF-6-PFDPPFK-1PEPPAPK70糖酵解過程的關(guān)鍵酶及ATP

關(guān)鍵反應(yīng)關(guān)鍵酶ATP

HK-ATPG→G-6-PF-6-P→1，6-FDPPEP→PA底物水平磷酸化）1,3-DPG→3-PG(底物水平磷酸化）PFK1-ATPPK+ATP*2+ATP*21mol葡萄糖→2mol乳酸+？molATP2molATP糖原中的1mol葡萄糖→2mol乳酸+？molATP3molATP71反應(yīng)的條件：無氧或缺氧反應(yīng)的部位：細(xì)胞的胞漿反應(yīng)的底物：葡萄糖/糖原反應(yīng)的產(chǎn)物：乳酸、ATP反應(yīng)的特點：一次脫氫、二次底物磷酸化72糖酵解調(diào)節(jié)——對三個關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)，方式為別構(gòu)調(diào)節(jié)和共價修飾調(diào)節(jié)酶的名稱變構(gòu)激活劑變構(gòu)抑制劑已糖激酶(HK)磷酸果糖激酶-1(PFK1)丙酮酸激酶(PK)Mg2+,Mn2+G-6-PMg2+,AMP,ADP,F-1,6-2P,F-2,6-2PATP，檸檬酸，長鏈脂肪酸Mg2+,K+,F-1,6-2PATP7374丙酮酸激酶是第二個重要的調(diào)節(jié)位點，除別構(gòu)調(diào)節(jié)外，還可以共價修飾調(diào)節(jié)75已糖激酶可被6-磷酸葡萄糖反饋抑制肝葡萄糖激酶可被長鏈脂酰CoA別構(gòu)抑制76

糖酵解意義：2.是某些細(xì)胞在不缺氧條件下的能量來源。生理供能：紅細(xì)胞、視網(wǎng)膜、睪丸和骨髓病理供能：嚴(yán)重貧血、呼吸功能障礙和循環(huán)功能障礙。3.是糖的有氧氧化的前過程，也是糖、脂肪和氨基酸代謝相聯(lián)系的途徑*若糖酵解過度，可因乳酸生成過多而導(dǎo)致乳酸酸中毒1.在無氧條件下迅速提供能量,供機(jī)體需要。糖酵解為肌肉收縮迅速提供能量77二、糖的有氧氧化(aerobicoxidation)78（一）糖有氧氧化的概念糖的有氧氧化是指體內(nèi)組織在有氧條件下，葡萄糖徹底氧化分解生成CO2和H2O的過程。C6H12O6+6O26CO2+6H2O+36/38ATP

有氧氧化是糖氧化的主要方式，絕大多數(shù)組織細(xì)胞都通過有氧氧化獲得能量。79糖的有氧氧化與糖酵解：

胞漿葡萄糖→→……→→丙酮酸→乳酸（糖酵解)丙酮酸CO2+H2O+ATP(糖的有氧氧化）線粒體8081（二）糖有氧氧化的過程：

第一階段：GPA（胞漿)

第二階段：PA乙酰CoA（線粒體）

第三階段：乙酰CoA

（線粒體）TCACO2+H2O氧化脫羧82

葡萄糖+NAD++2ADP+2Pi

2（丙酮酸+ATP

+NADH+H+

）線粒體內(nèi)膜上特異載體進(jìn)入線粒體進(jìn)一步氧化83線粒體內(nèi)

丙酮酸氧化脫羧生成乙酰輔酶A(acetylCoA)丙酮酸乙酰CoANAD+NADH+H+

+CoA-SH輔酶A丙酮酸脫氫酶系+CO2丙酮酸+輔酶A+NAD+

乙酰COA+CO2+NADH+H+關(guān)鍵酶84858687888990

三羧酸循環(huán)(tricarboxylicacidcycle，TCA循環(huán))

又稱檸檬酸循環(huán)(citricacidcycle)或Krebs循環(huán)(Krebscycle)：此名稱源于其第一個中間產(chǎn)物是一含三個羧基的檸檬酸。而由于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。乙酰輔酶A進(jìn)入三羧酸循環(huán)9192三羧酸循環(huán)在線粒體基質(zhì)中進(jìn)行93⑴乙酰CoA與草酰乙酸縮合形成檸檬酸TCA循環(huán)乙酰CoA+草酰乙酸檸檬酸+CoA-SHCH3CO～SCoA乙酰輔酶A檸檬酸(citrate)HSCoA檸檬酸合酶草酰乙酸關(guān)鍵酶94⑵檸檬酸異構(gòu)化生成異檸檬酸:順烏頭酸異檸檬酸(isocitrate)H2O檸檬酸(citrate)順烏頭酸酶TCA循環(huán)95⑶異檸檬酸氧化脫羧生成α-酮戊二酸TCA循環(huán)異檸檬酸α-酮戊二酸CO2草酰琥珀酸NADH+H+異檸檬酸脫氫酶NAD+關(guān)鍵酶96⑷α-酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰輔酶ATCA循環(huán)HSCoANAD+NADH+H+CO2琥珀酰CoA(succinylCoA)α-酮戊二酸(αketoglutarate)α-酮戊二酸脫氫酶系關(guān)鍵酶97⑸琥珀酰CoA轉(zhuǎn)變?yōu)殓晁徵牾oA(succinylCoA)琥珀酸(succinate)HSCoAGDP+PiGTPATPADP琥珀酰CoA合成酶TCA循環(huán)98⑹琥珀酸氧化脫氫生成延胡索酸FAD延胡索酸(fumarate)FADH2琥珀酸

+FAD

延胡索酸+FADH2琥珀酸脫氫酶琥珀酸脫氫酶TCA循環(huán)99⑺延胡索酸水合生成蘋果酸延胡索酸

+H2O

蘋果酸延胡索酸(fumarate)延胡索酸酶蘋果酸(malate)H2OTCA循環(huán)100⑻蘋果酸脫氫生成草酰乙酸蘋果酸+

NAD+草酰乙酸+NADH+H+

草酰乙酸(oxaloacetate)蘋果酸(malate)NAD+NADH+H+

蘋果酸脫氫酶TCA循環(huán)101三羧酸循環(huán)總圖:蘋果酸琥珀酸琥珀酰CoAα-酮戊二酸異檸檬酸檸檬酸CO22HCO22HGTPCH3CO～SoA(乙酰輔酶A)草酰乙酸2H2H延胡索酸HC2C4C6C5C4檸檬酸合酶異檸檬酸脫氫酶α-酮戊二酸脫氫酶系102三羧酸循環(huán)小結(jié):乙酰輔酶A+

3NAD++

FAD+Pi+2H2O+GDP2CO2+3(NADH+H+)+FADH2+HSCoA+GTP103

TCA循環(huán)運轉(zhuǎn)一周的凈結(jié)果是氧化1分子乙酰CoA，草酰乙酸僅起載體作用，反應(yīng)前后無改變。14C標(biāo)記乙酰CoA進(jìn)行研究結(jié)果，第一周循環(huán)中并無14C-CO2出現(xiàn)，即CO2的碳原子來自草酰乙酸而不是來自乙酰CoA，第二周循環(huán)時，才有14C-CO2出現(xiàn)。

TCA循環(huán)中的一些反應(yīng)在生理條件下是不可逆的，所以整個三羧酸循環(huán)是一個不可逆的系統(tǒng)。TCA循環(huán)的中間產(chǎn)物可轉(zhuǎn)化為其它物質(zhì)，故需不斷補充。104三羧酸循環(huán)的回補反應(yīng)三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物是生物合成的前體

α-酮戊二酸谷氨酸草酰乙酸天冬氨酸琥珀酰CoA卟啉環(huán)上述過程均可導(dǎo)致草酰乙酸濃度下降，從而影響三羧酸循環(huán)的運轉(zhuǎn)，因此必須不斷補充才能維持其正常進(jìn)行，這種補充稱為回補反應(yīng)(anapleroticreaction)。1051、丙酮酸羧化(動物體內(nèi)的主要回補反應(yīng))

2、PEP羧化（在植物、酵母、細(xì)菌）3、蘋果酸脫氫4、氨基酸轉(zhuǎn)化106一次底物水平磷酸化二次脫羧三個不可逆反應(yīng)四次脫氫

1分子乙酰CoA經(jīng)三羧酸循環(huán)徹底氧化凈生成12分子ATP。三羧酸循環(huán)特點:107三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié)酶及其調(diào)節(jié):變構(gòu)抑制劑ATPNADHATP、NADH、琥珀酰CoA酶的名稱檸檬酸合酶異檸檬酸脫氫酶α-酮戊二酸脫氫酶系變構(gòu)激活劑ADP108三羧酸循環(huán)的生物學(xué)意義循環(huán)本身意義主要并不是釋放能量,而在于通過4次脫氫，為氧化磷酸化生成ATP提供還原當(dāng)量。

TCA循環(huán)是糖、脂類、蛋白質(zhì)代謝聯(lián)絡(luò)的樞紐。TCA循環(huán)中間產(chǎn)物脂肪酸、氨基酸合成代謝分解代謝產(chǎn)物C2O+H2O+能量TCA循環(huán)既是物質(zhì)分解代謝的組成部分，亦是物質(zhì)合成的重要步驟，為其他生物合成提供原料。109糖有氧氧化過程中ATP的生成葡萄糖→6CO2+6H2O+？molATP38/36ATP第一階段：葡萄糖→2丙酮酸第二階段：2丙酮酸→2乙酰CoA第三階段：2乙酰CoA→2CO2+4H2O2ATP

糖的有氧氧化

底物磷酸化

氧化磷酸化2×3ATP2×3或2×2ATP

2×1ATP2×12ATP110糖酵解途徑中生成的NADH+H需要進(jìn)入線粒體，有兩種進(jìn)入方式：α-磷酸甘油穿梭：生成2分子ATP蘋果酸-天冬氨酸穿梭：生成3分子ATP（詳見“生物氧化”章節(jié)）111（三）糖有氧氧化的生理意義糖有氧氧化的基本生理功能是氧化供能。糖有氧氧化是體內(nèi)三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝的總樞紐。糖有氧氧化途徑與體內(nèi)其它代謝途徑有著密切的聯(lián)系。

112（四）糖有氧氧化的調(diào)節(jié)丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的調(diào)節(jié)變構(gòu)效應(yīng)共價修飾調(diào)節(jié)三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié)異檸檬酸脫氫酶α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體

113114四、磷酸戊糖途徑

（pentosephosphatepathway）115

磷酸戊糖途徑二個階段的反應(yīng)式：3×6-磷酸葡萄糖

+6NADP+

2×6-磷酸果糖

+6（NADPH+H+)+3CO2

6-磷酸葡萄糖脫氫酶(G-6-PD)3×6-磷酸葡萄糖

+6NADP+3×5-磷酸核糖

+6(NADPH+H+)+3CO22×6-磷酸果糖關(guān)鍵酶116磷酸戊糖途徑特點：反應(yīng)部位：胞漿反應(yīng)底物：6-磷酸葡萄糖重要反應(yīng)產(chǎn)物：NADPH、5-磷酸核糖限速酶：6-磷酸葡萄糖脫氫酶(G-6-PD)117118磷酸戊糖途徑糖酵解途徑3×6-磷酸葡萄糖5-磷酸核糖5-磷酸木酮糖7-磷酸景天糖3-磷酸甘油醛3-磷酸甘油醛5-磷酸木酮糖4-磷酸赤蘚糖6-磷酸果糖6-磷酸果糖3×6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯3NADPH3×6-磷酸葡萄糖酸3H2O3×5-磷酸核酮糖3NADPH3CO2葡萄糖119磷酸戊糖途徑的意義產(chǎn)生5-磷酸核糖：合成核苷酸、作為輔酶、核酸原料、第二信使等產(chǎn)生NADPH作為供氫體---參與體內(nèi)多種生物合成反應(yīng)是谷胱甘肽還原酶的輔酶---對維持細(xì)胞中還原型谷胱甘肽的正常含量起重要作用（e.g.蠶豆病,缺乏6-磷酸葡萄糖脫氫酶)參與體內(nèi)的羥化反應(yīng)，作為加單氧酶的輔酶，參與肝臟對激素、藥物和毒物的生物轉(zhuǎn)化作用120第三節(jié)糖原的合成與分解121糖原（glycogen）又稱動物淀粉,是人體內(nèi)儲存糖類的主要形式。是一類多糖，由葡萄糖失水縮合作用而成，結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉相似，由α-1,4-糖苷鍵和支鏈連接處的α-1,6-糖苷鍵連接而成。與支鏈淀粉在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別在于，糖原的支鏈多大約8～12個葡萄糖就有一個分支（支鏈淀粉一般是每隔24～30個葡萄糖才有一個分支）且分支有12～18個葡萄糖分子。電鏡下糖原分子呈球形，其直徑約21nm，分子量是106~107道爾頓。主要生物學(xué)功能是作為能量儲存物質(zhì)。人體主要儲存在肝臟和肌肉中。122肝糖原：含量可達(dá)肝重的5%(總量為90-100g)，主要用于維持血糖水平肌糖原：含量為肌肉重量的1～2%(總量為200-400g)，主要供肌收縮所需123一、糖原的合成作用定義 由單糖合成糖原的過程稱為糖原的合成(glycogenesis)部位 肝臟、肌肉組織等細(xì)胞的胞漿中124125（1）葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖葡萄糖+ATP6-磷酸葡萄糖+ADP葡萄糖(glucose)ATPADPMg2+6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)

葡萄糖激酶126（2）6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)磷酸葡萄糖變位酶1-磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate)6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖127（3）尿苷二磷酸葡萄糖的生成1-磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate)UTP尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)(uridinediposphateglucose)PPiH2O2PiUDPG焦磷酸化酶UTP+1-磷酸葡萄糖UDPG+PPi128糖原引物(Gn)(glycogenprimer)糖原合酶糖原(Gn+1)UDP（4）UDPG中的葡萄糖連接到糖原引物上尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)尿苷關(guān)鍵酶129130(5)分支酶催化糖原不斷形成新分支鏈糖原引物糖原合酶分枝酶關(guān)鍵酶131糖原合成小結(jié):

消耗能量需要引物非還原端糖基供體：UDPG葡萄糖1-磷酸葡萄糖糖原(含α—1,4和α—1,6糖苷鍵)6-磷酸葡萄糖ATPADPUDPGUTPPPi直鏈糖原(含α—1，4糖苷鍵)糖原引物UDP分支酶糖原合酶焦磷酸化酶132二、糖原分解作用概念：糖原分解為葡萄糖的過程。部位：肝臟產(chǎn)物：葡萄糖133(1)糖原磷酸解為1-磷酸葡萄糖Gn+H3PO41-磷酸葡萄糖+Gn-1磷酸化酶糖原分解的關(guān)鍵酶糖原Gn糖原Gn-1H3PO41-磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate)1341351-磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate)磷酸葡萄糖變位酶6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖(2)1-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸葡萄糖136葡萄糖(glucose)6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)H3PO4H2O葡萄糖-6-磷酸酶（肝中有，肌肉中無）6-磷酸葡萄糖+H2O葡萄糖+H3PO4

(3)6-磷酸葡萄糖水解為葡萄糖137糖原分解小結(jié)：1-磷酸葡萄糖PiGn磷酸化酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖變位酶葡萄糖（血糖）H2OPi葡萄糖-6-磷酸酶糖分解代謝糖原Gn+1肌肉肝臟138糖原的合成與分解圖葡萄糖1-磷酸葡萄糖糖原Gn+1UDPG糖原引物GnUDPGUTPPPiATPADP6-磷酸葡萄糖ATPADPPiH2OPiGn磷酸化酶糖原合酶139140

三、糖原合成與分解的調(diào)節(jié)

糖原合酶、磷酸化酶催化的是不可逆反應(yīng)，故二者分別是糖原合成和分解的限速酶。它們主要受共價修飾的調(diào)節(jié)。磷酸化酶經(jīng)共價修飾磷酸化后有活性，去磷酸化后失活。而糖原合酶與它正好相反，去磷酸型有活性而磷酸化型則無活性。催化磷酸化的是蛋白激酶，催化去磷酸化的是磷蛋白磷酸酶。磷酸化酶還受葡萄糖的變構(gòu)抑制。

胰島素通過共價修飾使磷酸化酶活性降低，抑制糖原分解，促進(jìn)糖原合成，胰高血糖素正好相反。

肌糖原合成分解主要受腎上腺素調(diào)節(jié)。141糖原合成與分解的調(diào)節(jié)

磷酸化酶變構(gòu)調(diào)節(jié)共價修飾調(diào)節(jié)

糖原合成酶受同一調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制即：激素-cAMP-蛋白激酶有兩種類型即：活性形式和無活性形式142糖原代謝的變構(gòu)調(diào)節(jié)143糖原代謝的變構(gòu)調(diào)節(jié)6-磷酸葡萄糖可激活糖原合成酶，刺激糖原合成；抑制糖原磷酸化酶阻止糖原分解。ATP和葡萄糖也是糖原磷酸化酶抑制劑Ca2+可激活磷酸化酶激酶進(jìn)而激活磷酸化酶，促進(jìn)糖原分解結(jié)論：

當(dāng)葡萄糖充足時，體內(nèi)糖原合成加強(qiáng)，糖原分解減弱。144糖原合成和分解的調(diào)節(jié)糖原合成酶

和

磷酸化酶調(diào)節(jié)激素-cAMP-蛋白激酶體系145146147148149糖原累積癥是指組織中糖原過多的一組疾病，有多種類型，由遺傳性酶的缺陷或糖原結(jié)構(gòu)異常所致。糖原累積癥至少分成12種類型之多，其中0型（糖原合成障礙）和Ⅳ型（淀粉-1-4，1-6轉(zhuǎn)葡萄糖苷酶缺乏），會導(dǎo)致肝硬化和肝功能衰竭。Ⅰ型（葡萄糖-6-磷酸酶缺乏）可發(fā)展為良性肝腺瘤和腺癌，Ⅲ型（淀粉-1，6-葡萄糖苷酶缺乏）可發(fā)展為肝纖維化或肝硬化。150三、糖異生（gluconeogenesis）151(一)概念定義：由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^程稱為糖（原）異生作用原料：生糖氨基酸、丙酮酸、乳酸、甘油及三羧酸循環(huán)中的有機(jī)酸部位：肝臟（主要）及腎臟（饑餓時）細(xì)胞的胞漿及線粒體152(二)過程基本上是糖酵解的逆過程克服糖酵解的三步不可逆反應(yīng)。糖酵解在細(xì)胞液中進(jìn)行，糖異生則分別在線粒體和細(xì)胞液中進(jìn)行。153葡萄糖6-P葡萄糖6-P果糖1，6-二P果糖3-磷酸甘油醛P-二羥丙酮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烯醇式丙酮酸154

丙酮酸變成磷酸烯醇式丙酮酸+

CO2

+ATP+ADP+Pi丙酮酸羧化酶生物素、Mg2+

磷酸烯醇式丙酮酸GDPGTPCO2磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶草酰乙酸丙酮酸155天冬氨酸蘋果酸天冬氨酸蘋果酸草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸草酰乙酸線粒體中草酰乙酸的轉(zhuǎn)運線粒體內(nèi)膜線粒體基質(zhì)細(xì)胞漿糖異生156乳酸異生丙酮酸或經(jīng)丙酮酸異生的生糖氨基酸1571，6-二磷酸果糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸果糖果糖雙磷酸酶-11，6-二磷酸果糖+H2O6-磷酸果糖+Pi6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟瞧咸烟?6-磷酸酶6-磷酸葡萄糖+H2O葡萄糖+Pi158糖異生作用的酶存在部位胞漿胞漿果糖雙磷酸酶-1葡萄糖-6-磷酸酶丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶線粒體胞漿、線粒體159160葡萄糖6-P葡萄糖6-P果糖1，6-二P果糖3-磷酸甘油醛P-二羥丙酮2X1，3-二磷酸甘油酸2X3-磷酸甘油酸2X2-磷酸甘油酸2XPEP2丙酮酸糖異生的能量計算消耗2ATP+2GTP消耗2ATP2NADH++2H+1612×丙酮酸2×乳酸2×草酰乙酸2×丙酮酸2×磷酸烯醇式丙酮酸1，6-二磷酸果糖6-磷酸果糖6-磷酸葡萄糖葡萄糖2×草酰乙酸2×天冬氨酸2×天冬氨酸

乳酸的糖異生作用162

甘油的糖異生作用6-磷酸葡萄糖

甘油

磷酸甘油3-磷酸甘油醛1，6-二磷酸果糖ATPADP甘油激酶磷酸二羥丙酮NAD+NADH+H+磷酸甘油脫氫酶6-磷酸果糖葡萄糖乳酸163糖異生作用中存在底物循環(huán)：即作用物的互變反應(yīng)分別有不同的酶催化其單向反應(yīng)，稱為底物循環(huán)1641,6-二磷酸果糖的水解6-磷酸果糖ATP糖的分解代謝磷酸果糖激酶-1H3PO4H2O糖的異生作用果糖雙磷酸酶-1底物循環(huán)1,6-二磷酸果糖ADP1656-磷酸葡萄糖的水解葡萄糖糖的分解代謝己糖激酶(肝)H3PO4糖的異生作用葡萄糖-6-磷酸酶肝底物循環(huán)6-磷酸葡萄糖

H2OATPADP166乳酸循環(huán)(coricycle)：

定義：

意義：防止乳酸堆積引起酸中毒避免乳酸的浪費（有利于乳酸的再利用）促進(jìn)肝糖原的不斷更新肌糖原血乳酸肝糖原血糖乳酸循環(huán)167肌肉中乳酸的利用：乳酸丙酮酸葡萄糖血糖糖原乳酸肌肉糖原葡萄糖6-磷酸葡萄糖丙酮酸血乳酸乳酸168糖異生作用的調(diào)節(jié)：抑制無效循環(huán)原料供應(yīng)的影響變構(gòu)劑的調(diào)節(jié)激素的調(diào)節(jié)饑餓劇烈運動脂肪動員加強(qiáng)[甘油]↑組織蛋白質(zhì)分解加強(qiáng)[氨基酸]↑[乳酸]↑糖異生作用加強(qiáng)1696-磷酸果糖循環(huán)的變構(gòu)調(diào)節(jié)目前認(rèn)為2,6-二磷酸果糖的水平是肝內(nèi)糖異生與糖酵解轉(zhuǎn)換的信號。[ATP]/（[ADP]+[AMP]）比值的變化可以有效地控制糖異生與糖酵解的轉(zhuǎn)換。6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖糖異生糖酵解ATPADP磷酸果糖激酶-1PiH2O果糖二磷酸酶-1ATPAMP—++—2,6-二磷酸果糖

170磷酸果糖激酶-1是一個四聚體，它有2個結(jié)合ATP的位點，一是活性中心內(nèi)的催化部位，ATP作為底物結(jié)合；另一個是活性中心以外的與變構(gòu)效應(yīng)劑結(jié)合的部位，與ATP的親和力較低。2，6-二磷酸果糖是最強(qiáng)變構(gòu)激活劑，可以與AMP一起取消ATP、檸檬酸對磷酸果糖激酶-1的變構(gòu)抑制作用。2，6-二磷酸果糖由磷酸果糖激酶-2催化6-磷酸果糖磷酸化生成。磷酸果糖激酶-2與果糖二磷酸酶-2存在于一條多肽鏈上，這個蛋白質(zhì)被磷酸化后，磷酸果糖激酶-2的催化水平下降而果糖二磷酸酶-2的催化水平上升，于是2,6-二磷酸果糖在細(xì)胞中的水平下降

171磷酸烯醇式丙酮酸循環(huán)的變構(gòu)調(diào)節(jié)：磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸乙酰CoAADPATP丙酮酸激酶草酰乙酸丙酮酸羧化酶ATPADP—++—1,6-二磷酸果糖—+172胰高血糖素對糖異生的調(diào)節(jié)（1）胰高血糖素[cAMP]6-磷酸果糖激酶-2失活2,6-二磷酸果糖濃度糖異生作用加強(qiáng)磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶合成↑果糖雙磷酸酶-1活性相對增加173胰高血糖素對糖異生的調(diào)節(jié)（2）胰高血糖素[cAMP]6-磷酸果糖激酶-2失活2,6-二磷酸果糖濃度磷酸果糖激酶-1活性減弱糖分解作用減弱丙酮酸激酶活性174ATP/(AMP+ADP)的變化對糖異生和糖酵解的影響：當(dāng)體內(nèi)ATP積聚量較多時，可抑制糖的分解,促進(jìn)糖的異生，以積累能源.當(dāng)耗能增加時，ATP不足，可促進(jìn)糖的分解而抑制糖的異生以產(chǎn)生更多的ATP，以供機(jī)體需要.175促進(jìn)糖異生作用的激素：腎上腺素、胰高血糖素、糖皮質(zhì)激素抑制糖的異生作用的激素是：胰島素176(三)糖異生作用的生理意義在饑餓情況下保證血糖濃度的相對恒定補充糖原貯備有利于乳酸的利用177糖異生與血糖濃度：正常情況下，血糖濃度：4.5～6.7mmo/L禁食數(shù)周時，血糖濃度：～3.9mmo/L即使在饑餓時，機(jī)體也需消耗一定量的葡萄糖(~200g/天)大腦：消耗100-150g葡萄糖/天視網(wǎng)膜：消耗40g葡萄糖/天紅細(xì)胞、骨髓腎髓質(zhì)、神經(jīng)人體儲存的可供全身利用的糖僅150g左右(不到12小時全部耗盡)在饑餓情況下糖異生對保證血糖濃度的相對恒定具有重要的意義178糖異生與糖原貯備：

動物從饑餓后攝食數(shù)小時后，糖的分解代謝應(yīng)加速而糖異生途徑應(yīng)被抑制，但此時肝內(nèi)仍保持較高的糖異生活性達(dá)2～3小時，以參與糖原的合成。只有在肝內(nèi)有一定量的糖原后，攝入的葡萄糖才分解供能，或提供乙酰CoA。糖異生是肝補充或恢復(fù)糖原儲備的重要途徑。179葡萄糖糖原糖原合成肝糖原分解核糖＋NADPH磷酸戊糖途徑丙酮酸CO2,H2OATP乳酸有氧無氧酵解途徑淀粉消化與吸收乳酸，甘油，氨基酸糖異生糖代謝概況180GG-6PF-6PFDPDHAPGly-3P1,3-DPG3-PG2-PGPEPPACH3COSCoA草檸異檸α-酮琥CoA琥延蘋GnG-1PLA草FGlyFAFASCoACH3COSCoA蘋FASCoAHKPFK1PK檸合PDH異檸DHα-酮DH糖原合成磷酸化酶PA草磷烯羧酶丙羧酶FDP酶1G6P酶脂肪酶CATβ氧化酮體膽固醇HMGCoAHMGCoA還酶HMGCoA合酶CH3COSCoA檸丙循丙二酰CoA乙羧酶181第四節(jié)血糖水平的調(diào)節(jié)182血糖的來源與去路血糖（80-120mg/dl)食物糖類小腸消化吸收肝糖元