第04章糖代謝2教學內容

第04章糖代謝2反應輔酶最終獲得ATP第一階段（胞漿）葡糖糖→6-磷酸葡糖糖-16-磷酸果糖→1,6-二磷酸果糖-12×3-磷酸甘油醛→2×1,3-二磷酸甘油酸2NADH3或5*2×1,3-二磷酸甘油酸→2×3-磷酸甘油酸22×磷酸烯醇式丙酮酸→2×丙酮酸2第二階段（線粒體基質）2×丙酮酸→2×乙酰CoA2NADH5第三階段（線粒體基質）2×異檸檬酸→2×α-酮戊二酸2×α-酮戊二酸→2×琥珀酰CoA2×琥珀酰CoA→2×琥珀酸2×琥珀酸→2×延胡索酸2×蘋果酸→2×草酰乙酸2NADH2NADH2FADH2

2NADH5（2×2.5）5（2×2.5）2（2×1）3（2×1.5）5（2×2.5）由一個葡糖糖總共獲得30或32在細胞漿中產生的NADH+H+可經過兩個穿梭系統(tǒng)進入線粒體，再經呼吸鏈、氧化磷酸化產生ATP：（1）α-磷酸甘油穿梭系統(tǒng)：1.5個ATP（2）蘋果酸穿梭系統(tǒng)：2.5個ATPP174糖的有氧氧化是機體產能最主要的途徑。它不僅產能效率高，而且由于產生的能量逐步分次釋放，相當一部分形成ATP，所以能量的利用率也高。糖的有氧氧化總結1、糖的有氧氧化是在胞漿與線粒體中進行2、反應分為三個階段3、有氧氧化的關鍵酶:(1)己糖激酶、6-磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶(2)丙酮酸脫氫酶系(3)檸檬酸合成酶、異檸檬酸脫氫酶、α-酮戊二酸脫氫酶系

4、每進行一次三羧酸循環(huán):消耗1mol乙?；?，產生CO2，H2O和10個ATP

5、糖的有氧氧化能量的計算:

1mol葡萄糖徹底氧化產生30或32個ATP。四、糖有氧氧化的調節(jié)是基于能量的需求關鍵酶①

酵解途徑：②丙酮酸的氧化脫羧：丙酮酸脫氫酶復合體③

三羧酸循環(huán)：己糖激酶6-磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶檸檬酸合酶α-酮戊二酸脫氫酶復合體異檸檬酸脫氫酶有氧氧化的調節(jié)特點⑴有氧氧化的調節(jié)通過對其關鍵酶的調節(jié)實現。⑵ATP/ADP或ATP/AMP比值全程調節(jié)。該比值升高，所有關鍵酶均被抑制。⑶氧化磷酸化速率影響三羧酸循環(huán)。前者速率降低，則后者速率也減慢。⑷三羧酸循環(huán)與酵解途徑互相協調。三羧酸循環(huán)需要多少乙酰CoA，則酵解途徑相應產生多少丙酮酸以生成乙酰CoA。2ADPATP+AMP腺苷酸激酶體內ATP濃度是AMP的50倍，經上述反應后，ATP/AMP變動比ATP變動大，有信號放大作用，從而發(fā)揮有效的調節(jié)作用。有氧氧化全過程中許多酶的活性都受細胞內ATP/ADP或ATP/AMP比率的影響，因而能得以協調。五、巴斯德效應是指糖有氧氧化抑制糖酵解的現象概念機制有氧時，NADH+H+進入線粒體內氧化，丙酮酸進入線粒體進一步氧化而不生成乳酸;缺氧時，酵解途徑加強，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(Pastuereffect)

指有氧氧化抑制糖酵解的現象。糖有氧氧化的反應過程第一階段：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CoACO2NADH+H+FADH2H2O[O]ATPADPTAC循環(huán)胞液線粒體1分子3-磷酸甘油醛徹底氧化,可以產生多少分子ATP?

3-磷酸甘油醛

→

1,3-二磷酸甘油酸→

3-磷酸甘油酸

1.5或2.5ATP

ATPATP

→

2-磷酸甘油酸

→磷酸烯醇式丙酮酸

丙酮酸

2.5ATP乙酰CoA

草酰乙酸

檸檬酸

-酮戊二酸

10ATP1.5/2.5+1+1+2.5+10=16/17

葡萄糖

糖異生途徑

乳酸、氨基酸、甘油糖原肝糖原分解

糖原合成

核糖+NADPH+H+磷酸戊糖途徑

淀粉消化與吸收

酵解途徑丙酮酸有氧無氧H2O及CO2乳酸ATP脂肪、氨基酸等其他化合物轉變第四節(jié)

葡萄糖的其他代謝途徑

OtherMetabolismPathwaysofGlucose本節(jié)目的要求：1、掌握磷酸戊糖途徑的特點及生理意義；2、熟悉磷酸戊糖途徑的限速酶；3、了解磷酸戊糖途徑的反應過程及調節(jié)。

概念過程小結調節(jié)生理意義一、磷酸戊糖途徑1.概念：以6-磷酸葡萄糖開始，在6-磷酸葡萄糖脫氫酶催化下形成6-磷酸葡萄糖酸，進而代謝生成以磷酸戊糖為中間代謝物的過程，稱為磷酸戊糖途徑（pentosephosphatepathway），簡稱PPP途徑。又稱磷酸已糖旁路（一）磷酸戊糖途徑的概念CO2+H2O+ATPTACGG-6-PF-6-PF-1,6-BP3-磷酸甘油醛丙酮酸乙酰CoA磷酸戊糖途徑NADPH5-磷酸核糖該旁路途徑的起始物是G-6-P，返回的代謝產物是3-磷酸甘油醛(glyceraldehyde-3-phosphate)和6-磷酸果糖(fructose-6-phosphate)，其重要的中間代謝產物是5-磷酸核糖和NADPH。整個代謝途徑在胞液(cytoplasm)中進行。關鍵酶是6-磷酸葡萄糖脫氫酶(glucose-6-phosphatedehydrogenase)。第一階段：

氧化反應生成NADPH和CO2第二階段：

非氧化反應

一系列基團轉移反應(生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖)（二）磷酸戊糖途徑的過程(1)6-磷酸葡萄糖轉變?yōu)?/p>

6-磷酸葡萄糖酸內酯NADP+NADPH+H+6-磷酸葡萄糖glucose6-phosphate6-磷酸葡萄糖酸-δ-內酯6-phosphoglucono--lactone6-磷酸葡萄糖脫氫酶限速酶，對NADP+有高度特異性(2)6-磷酸葡萄糖酸內酯

轉變?yōu)?-磷酸葡萄糖酸6-磷酸葡萄糖酸-δ-內酯6-phosphoglucono-δ-lactone6-磷酸葡萄糖酸6-phosphogluconateH2O內酯酶CO2NADP+NADPH+H+(3)6-磷酸葡萄糖酸

轉變?yōu)?-磷酸核酮糖6-磷酸葡萄糖酸6-phosphogluconate5-磷酸核酮糖ribulose5-phosphate6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶5-磷酸核酮糖ribulose5-phosphate(4)三種五碳糖的互換5-磷酸核糖ribose5-phosphate異構酶5-磷酸木酮糖xylulose5-phosphate差向酶第一階段：

總結第一階段：脫氫，水解，脫氫脫羧（氧化脫羧），產生了NADPH（2分子NADPH/1分子G-6-P）。

6-磷酸葡萄糖酸-δ-內酯6-磷酸葡萄糖酸5-磷酸核酮糖6-磷酸葡萄糖催化第一步脫氫反應的6-磷酸葡萄糖脫氫酶是此代謝途徑的關鍵酶。兩次脫氫脫下的氫均由NADP+接受生成NADPH+H+。反應生成的磷酸核糖是一個非常重要的中間產物。G-6-P5-磷酸核糖NADP+NADPH+H+NADP+NADPH+H+CO2許多細胞中合成代謝消耗的NADPH遠比核糖需要量大，因此，葡萄糖經此途徑生成了多余的核糖。第二階段反應的意義就在于能通過一系列基團轉移反應，將核糖轉變成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛而與糖酵解過程聯系起來，因此磷酸戊糖途徑亦稱為磷酸已糖旁路。第二階段反應的意義就在于通過一系列基團轉移反應，將核糖轉變成6-磷酸果糖和3-磷酸甘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（pentosephosphateshunt）。第二階段：經過基團轉移反應進入糖酵解途徑每3分子6-磷酸葡萄糖同時參與反應，在一系列反應中，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。轉酮酶與轉醛酶轉酮酶(transketolase)就是催化含有一個酮基、一個醇基的2碳基團轉移的酶。其接受體是醛，輔酶是TPP。轉醛酶(transaldolase)是催化含有一個酮基、二個醇基的3碳基團轉移的酶。其接受體亦是醛，但不需要TPP。(5)二分子五碳糖的基團轉移反應5-磷酸木酮糖5-磷酸核糖7-磷酸景天庚酮糖3-磷酸甘油醛轉酮酶(6)七碳糖與三碳糖的基團轉移反應7-磷酸景天庚酮糖sedoheptulose7-phosphate3-磷酸甘油醛glyceraldehyde3-phosphate轉醛酶4-磷酸赤蘚糖erythrose4-phosphate6-磷酸果糖fructose6-phosphate(7)四碳糖與五碳糖的基團轉移反應4-磷酸赤蘚糖erythrose4-phosphate5-磷酸木酮糖ribulose5-phosphate6-磷酸果糖Fructose6-phosphate3-磷酸甘油醛glyceraldehyde3-phosphate轉酮酶5-磷酸核酮糖(C5)×35-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)×36-磷酸葡萄糖酸內酯(C6)×36-磷酸葡萄糖酸(C6)×35-磷酸核酮糖(C5)×35-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CO2CO2+H2O+ATPTACGG-6-PF-6-PF-1,6-BP3-磷酸甘油醛丙酮酸乙酰CoA磷酸戊糖途徑NADPH5-磷酸核糖總反應式:3×6-磷酸葡萄糖

+6NADP+2×6-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛+6NADPH+H++3CO2（三）磷酸戊糖途徑小結

反應部位：

胞漿

反應底物：6-磷酸葡萄糖

重要反應產物：

NADPH、5-磷酸核糖一分子G-6-P經過反應，只能發(fā)生一次脫羧和二次脫氫反應，生成一分子CO2和2分子NADPH+H+。

限速酶：

6-磷酸葡萄糖脫氫酶(G-6-PD)（四）磷酸戊糖途徑主要受NADPH/NADP+比值的調節(jié)6-磷酸葡萄糖脫氫酶此酶為磷酸戊糖途徑的關鍵酶，其活性的高低決定6-磷酸葡萄糖進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對該酶有強烈抑制作用。因此，磷酸戊糖途徑的流量取決于NADPH的需求。

（五）磷酸戊糖途徑的生理意義在于生成NADPH和5-磷酸核糖1．為核酸的生物合成提供核糖葡萄糖可以經過6-磷酸葡萄糖脫氫、脫羧氧化產生磷酸核糖，也可以經過糖酵解途徑的中間產物3-磷酸甘油酸和6-磷酸果糖基團轉移反應生產。（1）NADPH是體內許多合成代謝的供氫體：如參與合成脂肪酸、膽固醇，一些氨基酸。（2）NADPH參與體內羥化反應：作為加單氧酶的輔酶，參與對代謝物的羥化（生物轉化）。（3）NADPH還用于維持谷胱甘肽(glutathione，GSH)的還原狀態(tài)。2．提供NADPH作為供氫體參與多種代謝反應氧化型谷胱甘肽還原型谷胱甘肽

還原型谷胱甘肽是體內重要的抗氧化劑，可以保護一些含-SH基的蛋白質或酶免受氧化劑尤其是過氧化物的損害。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。2G-SHG-S-S-GNADP+NADPH+H+AAH2

蠶豆?。哼z傳性葡糖–6–磷酸脫氫酶缺乏的病人不能經磷酸戊糖途徑得到充足的NADPH+H+，G-S-S-G轉變成G-SH減少，G-SH含量減少。當病人接觸氧化劑，如服用抗瘧藥伯氨喹啉、解熱鎮(zhèn)痛抗炎藥阿司匹林、抗菌藥磺胺等，或者吃了蠶豆后，增加G-SH的消耗，紅細胞膜受氧自由基攻擊生成的脂質過氧化物不能及時除去，使膜結構完整性受損，紅細胞易破裂發(fā)生溶血。磷酸戊糖途徑與溶血性貧血

一些具有氧化作用的外源性物質如蠶豆、抗瘧藥、磺胺藥等磷酸戊糖途徑G6PD

G6PD缺乏溶血NADP+GS-SG↑[NADPH+H+]↓

2G-SH

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

核糖+NADPH+H+磷酸戊糖途徑淀粉消化與吸收

ATP第五節(jié)糖原的合成與分解Section5GlycogenesisandGlycogenolysis本節(jié)目的要求：1、掌握糖原合成與分解的定義、組織和細胞定位、關鍵酶和生理意義；2、熟悉糖原合成和分解的過程及調節(jié)；3、了解糖原累積癥。糖原(glycogen)是動物體內糖的儲存形式之一，是機體能迅速動用的能量儲備。肌肉：肌糖原，180~300g，主要供肌肉收縮所需肝臟：肝糖原，70~100g，維持血糖水平糖原儲存的主要器官及其生理意義糖原的定義：非還原端：多個還原端

非還原端

形狀：樹枝狀分子量：100～1000萬還原端：一個糖原的結構特點一、糖原的合成代謝主要在肝和肌組織中進行合成部位：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、肌肉細胞定位：胞漿（1）葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖ATPADP葡萄糖激酶(or已糖激酶)

Mg2+葡萄糖

6-磷酸葡萄糖（一）糖原的合成過程(2)6-磷酸葡萄糖轉變?yōu)?-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖變位酶6-磷酸葡萄糖

(3)尿苷二磷酸葡萄糖的生成1-磷酸葡萄糖

UTP尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)

PPiUDPG焦磷酸化酶H2O2Pi*UDPG可看作“活性葡萄糖”，在體內充作葡萄糖供體。(4)UDPG中的葡萄糖連接到糖原引物上尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)糖原引物(Gn)

糖原合酶糖原(Gn+1)UDP糖原n為原有的細胞內的較小糖原分子，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(glycogensynthase)

近來人們在糖原分子的核心發(fā)現了一種名為glycogenin(蛋白-酪氨酸-葡糖基轉移酶)的蛋白質。Glycogenin可對其自身進行共價修飾，將UDP-葡萄糖分子的C1結合到其酶分子的酪氨酸殘基上，從而使它糖基化。這個結合上去的葡萄糖分子即成為糖原合成時的引物。糖原合成過程中作為引物的第一個糖原分子從何而來？糖原合酶的作用機制(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糖原合成的限速酶當直鏈長度達12個葡萄糖殘基以上時，在分支酶(branchingenzyme)的催化下，將距末端6—7個葡萄糖殘基組成的寡糖鏈由-1,4-糖苷鍵轉變?yōu)?1,6-糖苷鍵，使糖原出現分支。糖原合成圖

葡萄糖1-磷酸葡萄糖糖原(1→4和1→6葡萄糖連接)

6-磷酸葡萄糖ATPADPUDPGUTPPPi糖原(1→4葡萄糖連接)

糖原引物UDP

小結*限速酶：糖原合酶*G的供體：UDPG*增加一個G單位，消耗2分子ATP（二）糖原合成的特點：1．必須以原有糖原分子作為引物；2．合成反應在糖原的非還原端進行；3．合成為一耗能過程，每增加一個葡萄糖殘基，需消耗2個高能磷酸鍵

4．其關鍵酶是糖原合酶。5．需UTP參與（以UDP為載體）。二、肝糖原分解產物——葡萄糖可補充血糖亞細胞定位：胞漿糖原分解(glycogenolysis)習慣上指肝糖原分解成為葡萄糖的過程。產物：葡萄糖肝糖元的分解過程：(1)糖原磷酸解為1-磷酸葡萄糖磷酸化酶

糖原分解的限速酶糖原Gn

糖原Gn-1H3PO4

1-磷酸葡萄糖Gn+1+H3PO41-磷酸葡萄糖+Gn2.脫枝酶的作用①轉移葡萄糖殘基②水解-1,6-糖苷鍵脫枝酶(debranchingenzyme)磷酸化酶轉移酶活性α-1,6糖苷酶活性在幾個酶的共同作用下，最終產物中約85%為1-磷酸葡萄糖，15%為游離葡萄糖。脫枝酶的作用

G

G-1-PPi

脫枝酶具有:

α-1,4-葡聚糖轉移酶α-1,6-葡萄糖苷酶的雙重作用脫枝酶脫枝酶(3)1-磷酸葡萄糖轉變?yōu)?-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖

磷酸葡萄糖變位酶6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖

（4）6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶只存在于肝、腎中，而不存在于肌中。所以只有肝和腎可補充血糖；而肌糖原不能分解成葡萄糖，只能進行糖酵解或有氧氧化。葡萄糖

6-磷酸葡萄糖

H3PO4H2O

葡萄糖-6-磷酸酶（肝）

葡萄糖與6-磷酸葡萄糖的相互轉換葡萄糖

6-磷酸葡萄糖

ATPADP糖的分解代謝已糖激酶

H3PO4H2O

糖原的分解

葡萄糖-6-磷酸酶肝

肌糖原的分解肌糖原分解的前三步反應與肝糖原分解過程相同，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-磷酸葡萄糖不能轉變成葡萄糖釋放入血，提供血糖，而只能進入酵解途徑進一步代謝。肌糖原的分解與合成與乳酸循環(huán)有關。（分解代謝）GG-6-P的代謝去路：G-6-P

6-磷酸葡萄糖酸內酯（磷酸戊糖途徑）G-1-PGnUDPG（糖原合成）（糖原分解）乳酸（無氧酵解）CO2+H2O（有氧氧化）（補充血糖）（糖異生）F-6-P丙酮酸（酵解途徑）葡萄糖醛酸（進入葡萄糖醛酸途徑）反應部位：胞漿

小結糖原的合成與分解總圖UDPG焦磷酸化酶G-1-PUTPUDPGPPi糖原n+1

UDPG-6-PG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

糖原的合成與分解是分別通過兩條不同途徑進行的。這種合成與分解循兩條不同途徑進行的現象，是生物體內的普遍規(guī)律。這樣才能進行精細的調節(jié)。當糖原合成途徑活躍時，分解途徑則被抑制，才能有效地合成糖原；反之亦然。三、糖原合成與分解受到彼此相反的調節(jié)關鍵酶①糖原合成：糖原合酶②糖原分解：糖原磷酸化酶它們的快速調節(jié)有共價修飾和變構調節(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變。這兩種關鍵酶的重要特點：（一）糖原磷酸化酶是糖原分解的關鍵酶磷酸化酶b磷蛋白磷酸酶-1磷酸化酶aP磷酸化酶b激酶磷酸化酶b激酶P磷蛋白磷酸酶-1依賴cAMP的蛋白激酶有活性無活性依賴cAMP的蛋白激酶（cAMP-dependentproteinkinase,簡稱蛋白激酶A），其活性受cAMP調節(jié)。這種通過一系列酶促反應將激素信號放大的連鎖反應稱為級聯放大系統(tǒng)（cascadesystem），與酶含量調節(jié)相比（一般以幾小時或天計），反應快，效率高。其意義有二：一是放大效應；二是級聯中各級反應都存在有可以被調節(jié)的方式。磷酸化酶二種構像——緊密型(T)和疏松型(R)，其中T型的14位Ser暴露，便于接受磷蛋白磷酸酶-1的共價修飾調節(jié)。葡萄糖是磷酸化酶的別構抑制劑。磷酸化酶a(R)[疏松型]磷酸化酶a(T)[緊密型]葡萄糖糖原磷酸化酶的變構調節(jié)（二）糖原合酶是糖原合成的關鍵酶糖原合酶a糖原合酶bP磷蛋白磷酸酶-1依賴cAMP的蛋白激酶糖原合酶a有活性，磷酸化成糖原合酶b后即失去