生物化學(xué)與分子生物學(xué)-糖代謝

第二篇物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)

第6章糖代謝

MetabolismofCarbohydrates主要內(nèi)容一、糖的消化吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)二、糖的無氧分解三、糖的有氧分解四、磷酸戊糖途徑五、糖原的合成與分解六、糖異生七、葡萄糖的其他代謝產(chǎn)物八、血糖及其調(diào)節(jié)

概述糖(carbohydrates)，又稱為碳水化合物，大多數(shù)可以用Cx(H2O)y表示其分子式。其化學(xué)本質(zhì)為多羥基醛或多羥基酮類及其衍生物或多聚物。糖的主要生理功能是氧化供能：糖在生命活動(dòng)中的主要作用是提供碳源和能源

提供合成體內(nèi)其他物質(zhì)的原料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。作為機(jī)體組織細(xì)胞的組成成分如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的組成成分。一、糖的消化吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)（一）糖消化后以單體形式吸收

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。淀粉消化的基本過程

人體不能消化食物中所含有的大量纖維素，但纖維素是維持人體健康所必需的成分。淀粉麥芽糖+麥芽三糖（40%）（25%）α-臨界糊精+異麥芽糖（30%）（5%）葡萄糖唾液中的α-淀粉酶α-葡萄糖苷酶α-臨界糊精酶腸粘膜上皮細(xì)胞刷狀緣口腔腸腔胰液中的α-淀粉酶一、糖的消化吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)（一）糖消化后以單體形式吸收

吸收部位：主要在小腸，依賴特定載體攝入葡萄糖，是一個(gè)主動(dòng)耗能的過程，同時(shí)伴有Na+的轉(zhuǎn)運(yùn)。這種葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體稱為Na+依賴型葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（SGLT），主要存在于小腸粘膜和腎小管上皮細(xì)胞。一、糖的消化吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)（二）細(xì)胞攝取葡萄糖需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白葡萄糖的轉(zhuǎn)移

葡萄糖吸收進(jìn)入血液后，主要依賴葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體(glucosetransporter，GLUT1-12)的作用進(jìn)入細(xì)胞。(GLUT)主要內(nèi)容一、糖的消化吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)二、糖的無氧氧化三、糖的有氧氧化四、磷酸戊糖途徑五、糖原的合成與分解六、糖異生七、葡萄糖的其他代謝產(chǎn)物八、血糖及其調(diào)節(jié)二、糖的無氧氧化（一）定義

在機(jī)體缺氧條件下，葡萄糖經(jīng)一系列酶促反應(yīng)生成丙酮酸進(jìn)而還原生成乳酸的過程稱為糖的無氧氧化（anaerobicoxidation）。糖酵解的反應(yīng)部位：胞漿二、糖的無氧氧化（二）糖無氧氧化的基本過程第一階段：

由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，稱之為糖酵解(glycolysis)。第二階段：

由丙酮酸還原生成乳酸。葡萄糖磷酸化為6-磷酸葡萄糖

ATP

ADPMg2+

己糖激酶(hexokinase)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磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖

6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate,G-6-P)第一階段：葡萄糖經(jīng)酵解途徑分解為兩分子丙酮酸

P己糖激酶的同工酶哺乳類動(dòng)物體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)有4種己糖激酶同工酶，分別稱為Ⅰ至Ⅳ型。肝細(xì)胞中存在的是Ⅳ型，稱為葡萄糖激酶(glucokinase)。它的特點(diǎn)是：①對(duì)葡萄糖的親和力很低；②受激素調(diào)控。這些特性使葡萄糖激酶在維持血糖水平和糖代謝中起著重要的生理作用。

6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-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)PP6-磷酸果糖轉(zhuǎn)變?yōu)?,6-二磷酸果糖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-磷酸果糖激酶-1(6-phosphfructokinase-1)6-磷酸果糖

1,6-二磷酸果糖(1,6-fructose-biphosphate,F-1,6-2P)PPPADP

Mg2+6-磷酸果糖激酶-1ATP1,6-二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

PPPP磷酸丙糖的同分異構(gòu)化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PP3-磷酸甘油醛氧化為1,3-二磷酸甘油酸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1,3-二磷酸甘油酸PPPNADH+H+

3-磷酸甘油醛脫氫酶(glyceraldehyde-3-phosphatedehydrogenase)Pi、NAD+1,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油酸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磷酸烯醇式丙酮酸通過底物的高能磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移使ADP磷酸化生成ATP的過程，稱為底物水平磷酸化(substratelevelphosphorylation)。1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸PPPATP

磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate

kinase)

ADP3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸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PP2-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖嵯┐蓟?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磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate,PEP)2-磷酸甘油酸H2OPPADPATPK+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，并通過底物水平磷酸化生成ATP磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸P第二階段：丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸反應(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)。丙酮酸乳酸乳酸脫氫酶(Lactatedehydrogenase,LDH)NADH+H+

NAD+

E1:己糖激酶E2:6-磷酸果糖激酶-1E3:丙酮酸激酶NAD+乳酸糖酵解的代謝途徑GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATP

ADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸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E2E1E3NADH+H+總反應(yīng)式：Glucose+2NAD++2ADP+2Pi2lactate+2NADH+2H++2ATP+2H2O二、糖的無氧氧化（三）糖無氧氧化過程總結(jié)（1）反應(yīng)部位：胞漿；（2）糖酵解是一個(gè)不需氧的產(chǎn)能過程；（3）反應(yīng)全過程中有三步不可逆的反應(yīng)，催化不可逆反應(yīng)的三個(gè)關(guān)鍵酶是己糖激酶、磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶；二、糖的無氧氧化（三）糖無氧氧化過程總結(jié)（4）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：

從葡萄糖（G）開始2×2-2=2ATP

從糖原（Gn）開始2×2-1=3ATP（5）終產(chǎn)物乳酸的去路

釋放入血，分解利用或者進(jìn)行乳酸循環(huán)（糖異生）。二、糖的無氧氧化（三）糖無氧氧化過程總結(jié)（6）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。果糖己糖激酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP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丙酮酸二、糖的無氧氧化（四）糖無氧氧化的調(diào)控關(guān)鍵酶①

己糖激酶②

6-磷酸果糖激酶-1③

丙酮酸激酶調(diào)節(jié)方式①變構(gòu)調(diào)節(jié)②化學(xué)修飾調(diào)節(jié)F-6-PF-1,6-2PATPADPPFK-1（蛋白磷酸酶）PKAATPADPPi胰高血糖素ATPcAMP活化F-2,6-2P+++–/+AMP+檸檬酸–AMP+檸檬酸–PFK-2（有活性）FBP-2（無活性）6-磷酸果糖激酶-2PFK-2（無活性）FBP-2（有活性）PP果糖二磷酸酶-2磷酸果糖激酶活性調(diào)控丙酮酸激酶活性調(diào)控

變構(gòu)調(diào)節(jié)變構(gòu)激活劑：1,6-二磷酸果糖變構(gòu)抑制劑：ATP,丙氨酸共價(jià)修飾調(diào)節(jié)ATPADPPi蛋白磷酸酶丙酮酸激酶（有活性）胰高血糖素PKA,CaM激酶（無活性）丙酮酸激酶P己糖激酶活性調(diào)控6-磷酸葡萄糖可反饋抑制己糖激酶，但肝葡萄糖激酶不受其抑制長鏈脂肪酰CoA可變構(gòu)抑制肝葡萄糖激酶

胰島素可誘導(dǎo)葡萄糖激酶基因的轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)酶的合成二、糖的無氧氧化（五）糖無氧氧化的生理意義①是機(jī)體在缺氧情況下迅速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是糖原或葡萄糖分解供能的必需途徑。主要內(nèi)容一、糖的消化吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)二、糖的無氧氧化三、糖的有氧氧化四、磷酸戊糖途徑五、糖原的合成與分解六、糖異生七、葡萄糖的其他代謝產(chǎn)物八、血糖及其調(diào)節(jié)三、糖的有氧氧化（一）定義

糖的有氧氧化(aerobicoxidation)指在機(jī)體供氧充足時(shí)，葡萄糖徹底氧化成H2O和CO2，并釋放出能量的過程。糖的有氧氧化是機(jī)體主要供能方式。糖有氧氧化的部位：第一階段：胞漿第二~三階段：線粒體三、糖的有氧氧化（二）有氧氧化的基本過程第一階段：糖酵解第二階段：丙酮酸的氧化脫羧第三階段：三羧酸循環(huán)及

氧化磷酸化

G（Gn）丙酮酸乙酰CoACO2NADH+H+FADH2H2O

[O]

ATPADPTCA循環(huán)胞漿線粒體三、糖的有氧氧化第一階段：糖酵解（見糖無氧氧化）第二階段：丙酮酸進(jìn)入線粒體氧化脫羧總反應(yīng)式：丙酮酸乙酰CoANAD+,CoA-SHNADH+H+,

CO2丙酮酸脫氫酶復(fù)合體TPP，脂酸，F(xiàn)AD丙酮酸脫氫酶復(fù)合體存在于線粒體基質(zhì)中！外膜內(nèi)膜基質(zhì)胞漿丙酮酸丙酮酸轉(zhuǎn)運(yùn)體丙酮酸進(jìn)入線粒體基質(zhì)的機(jī)制線粒體真核生物丙酮酸脫氫酶復(fù)合體示意圖HSCoANAD+酶輔酶/輔基E1丙酮酸脫氫酶TPP（焦磷酸硫胺素，含VitB1）E2二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶硫辛酸（）E3二氫硫辛酰胺脫氫酶CoA-SH（含泛酸）FAD（含核黃素）,NAD+（含尼克酰胺LSSCO2CoASHNAD+NADH+H+5.

NADH+H+的生成1.-羥乙基-TPP的生成2.乙酰硫辛酰胺的生成3.乙酰CoA的生成4.硫辛酰胺的生成丙酮酸脫氫酶復(fù)合體催化反應(yīng)的機(jī)制三、糖的有氧氧化第三階段：三羧酸循環(huán)及氧化磷酸化檸檬酸循環(huán)（citricacidcycle）也稱為三羧酸循環(huán)(TricarboxylicAcidCycle,TCA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。

反應(yīng)部位：線粒體基質(zhì)CoASHNADH+H+NAD+CO2NAD+NADH+H+CO2GTPGDP+PiFADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASH⑧①②③④⑤⑥⑦②H2O①檸檬酸合酶②順烏頭酸酶③異檸檬酸脫氫酶④α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體⑤琥珀酰CoA合成酶⑥琥珀酸脫氫酶⑦延胡索酸酶⑧蘋果酸脫氫酶檸檬酸循環(huán)（I）檸檬酸循環(huán)小結(jié)經(jīng)過一次三羧酸循環(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；關(guān)鍵酶：檸檬酸合酶，α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體，異檸檬酸脫氫酶；生成1分子FADH2，3分子NADH+H+，2分子CO2，1分子GTP。（I）檸檬酸循環(huán)小結(jié)三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物的濃度表面上看恒定不變，但與其他代謝過程相聯(lián)系時(shí)則處于動(dòng)態(tài)變化之中。例如：草酰乙酸

天冬氨酸

α-酮戊二酸

谷氨酸

檸檬酸脂肪酸琥珀酰CoA

卟啉草酰乙酸的來源和去路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α-酮戊二酸

谷氨酸草酰乙酸脫羧酶CO2丙酮酸（II）檸檬酸循環(huán)的調(diào)控

三羧酸循環(huán)主要受其底物、產(chǎn)物、關(guān)鍵酶活性3種因素的調(diào)控，即底物的供應(yīng)量，催化循環(huán)最初幾步反應(yīng)酶的反饋?zhàn)儤?gòu)抑制，產(chǎn)物堆積的抑制作用等。

三羧酸循環(huán)的關(guān)鍵酶：檸檬酸合酶異檸檬酸脫氫酶α-酮戊二酸脫氫酶乙酰CoA檸檬酸草酰乙酸琥珀酰CoAα-酮戊二酸異檸檬酸蘋果酸NADHFADH2GTPATP異檸檬酸脫氫酶檸檬酸合酶α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體–ATP

+ADPADP

+ATP–檸檬酸琥珀酰CoANADH–琥珀酰CoANADH+Ca2+Ca2+①ATP、ADP的影響②產(chǎn)物堆積引起抑制③循環(huán)中后續(xù)反應(yīng)中間產(chǎn)物別位反饋抑制前面反應(yīng)中的酶④其他，如Ca2+可激活許多酶檸檬酸循環(huán)的調(diào)控NADH（III）檸檬酸循環(huán)的生理意義1.檸檬酸循環(huán)是糖、脂肪、氨基酸三大營養(yǎng)物質(zhì)的最終代謝通路；2.檸檬酸循環(huán)是糖、脂肪、氨基酸三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝聯(lián)系的樞紐。三、糖的有氧氧化氧化磷酸化：

葡萄糖有氧氧化脫下的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（即氧化磷酸化）。NADH+H+H2O、2.5ATP

[O]H2O、1.5ATP

FADH2[O]反應(yīng)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(zhì)）2×丙酮酸→2×乙酰CoA2NADH5第三階段（線粒體基質(zhì)）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

2NADH55235由一個(gè)葡糖糖總共獲得30或32

糖有氧氧化生成ATP的數(shù)量*α-磷酸甘油穿梭：3；蘋果酸-天冬氨酸穿梭：5三、糖的有氧氧化（三）糖有氧氧化的生理意義

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。三、糖的有氧氧化（四）糖有氧氧化的調(diào)節(jié)：基于能量的需求關(guān)鍵酶①

酵解途徑：②丙酮酸的氧化脫羧：丙酮酸脫氫酶復(fù)合體③

三羧酸循環(huán)：己糖激酶丙酮酸激酶6-磷酸果糖激酶-1檸檬酸合酶α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體異檸檬酸脫氫酶糖有氧氧化調(diào)節(jié)特點(diǎn)⑴有氧氧化的調(diào)節(jié)通過對(duì)其關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)。⑵[ATP]/[ADP]或[ATP]/[AMP]比值全程調(diào)節(jié)。該比值升高，所有關(guān)鍵酶均被抑制。⑶氧化磷酸化速率影響三羧酸循環(huán)，即前者速率降低，則后者速率也減慢。⑷三羧酸循環(huán)與酵解途徑互相協(xié)調(diào)。三羧酸循環(huán)需要多少乙酰CoA，則酵解途徑相應(yīng)產(chǎn)生多少丙酮酸以生成乙酰CoA。三、糖的有氧氧化（五）糖有氧氧化抑制無氧氧化（巴斯德效應(yīng)）

概念

巴斯德效應(yīng)(Pasteureffect)指有氧氧化抑制生醇發(fā)酵（無氧氧化）的現(xiàn)象。

機(jī)制有氧時(shí)，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(shí)，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)G（Gn）丙酮酸乙酰CoACO2NADH+H+FADH2H2O[O]ATPADPTCA循環(huán)胞漿線粒體乳酸NADH主要內(nèi)容一、糖的消化吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)二、糖的無氧氧化三、糖的有氧氧化四、磷酸戊糖途徑五、糖原的合成與分解六、糖異生七、葡萄糖的其他代謝產(chǎn)物八、血糖及其調(diào)節(jié)四、磷酸戊糖途徑（一）定義

磷酸戊糖途徑(pentosephosphatepathway)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。

細(xì)胞定位：胞漿四、磷酸戊糖途徑（二）基本過程第一階段氧化反應(yīng)，生成磷酸戊糖，NADPH+H+及CO2。第二階段非氧化反應(yīng)，包括一系列基團(tuán)轉(zhuǎn)移。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(nèi)酯(C6)×36-磷酸葡萄糖酸(C6)×35-磷酸核酮糖(C5)×35-磷酸核糖C53NADP+3NADPH+3H+6-磷酸葡萄糖脫氫酶3NADP+3NADPH+3H+6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶CO2磷酸戊糖途徑四、磷酸戊糖途徑（三）磷酸戊糖途徑的生理意義1.為核酸的生物合成提供核糖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)羥化反應(yīng)；（3）NADPH還用于維持谷胱甘肽(glutathione，GSH)的還原狀態(tài)。谷胱甘肽(GSH)還原酶的作用2GSH+H2O2GS-SG+2H2OGSH過氧化物酶紅細(xì)胞破裂溶血大量H2O2紅細(xì)胞NADPH+H+NADP+GSH還原酶6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸G6PD主要內(nèi)容一、糖的消化吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)二、糖的無氧氧化三、糖的有氧氧化四、磷酸戊糖途徑五、糖原的合成與分解六、糖異生七、葡萄糖的其他代謝產(chǎn)物八、血糖及其調(diào)節(jié)五、糖原的合成與分解（一）糖原的合成1.糖原合成的定義

糖原的合成(glycogenesis)指由葡萄糖合成糖原的過程。2.糖原存在的組織部位

肌肉：肌糖原，180~300g，主要供肌肉收縮所需

肝臟：肝糖原，70~100g，維持血糖水平五、糖原的合成與分解（一）糖原的合成3.糖原合成的部位：組織部位：肌肉、肝臟細(xì)胞部位：胞漿4.糖原合成的基本過程除了消耗ATP，還消耗了UTP生成UDPG關(guān)鍵酶：葡萄糖激酶、糖原合酶、分枝酶糖原合成過程1-磷酸葡萄糖變位酶UTPPPiUDP-葡萄糖(UDPG)1-磷酸葡萄糖尿苷酰轉(zhuǎn)移酶糖原"引物"(Gn)糖原(Gn+1)糖原合酶UDPATPADP糖原(形成分支)分枝酶葡萄糖葡萄糖激酶己糖激酶6-磷酸葡萄糖ATPADP糖原分枝的形成

分支酶(branchingenzyme)α-1,6-糖苷鍵α-1,4-糖苷鍵五、糖原的合成與分解（二）肝糖原的分解1.糖原分解的定義

糖原分解(glycogenolysis)指肝糖原分解成為葡萄糖或6-磷酸葡萄糖的過程。2.糖原分解的部位：胞漿五、糖原的合成與分解（二）肝糖原的分解3.糖原分解的基本過程：（1）糖原的磷酸解（2）脫枝酶的作用糖原n+1糖原n+1-磷酸葡萄糖磷酸化酶(phosphorylase)H3PO4脫枝酶(debranchingenzyme)的作用脫枝酶的轉(zhuǎn)移酶活性脫枝酶的α-1,6糖苷酶活性五、糖原的合成與分解（二）肝糖原的分解3.糖原分解的基本過程：（3）1-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)化為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（肝，腎）葡萄糖6-磷酸葡萄糖由于肌肉缺乏葡萄糖-6-磷酸酶，故肌糖原不能直接轉(zhuǎn)化為血糖。糖原n+11-磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)6-磷酸葡萄糖葡萄糖UTPPPiADPATPPi糖原合成過程糖原分解過程UDP糖原合酶糖原nPi磷酸化酶糖原的合成與糖原的分解五、糖原的合成與分解（三）糖原合成與糖原分解的調(diào)節(jié)糖原的合成與分解是分別通過兩條不同途徑進(jìn)行的，這樣才能進(jìn)行精細(xì)的調(diào)節(jié)。當(dāng)糖原合成途徑活躍時(shí)，分解途徑則被抑制，才能有效地合成糖原；反之亦然。糖原合成酶和磷酸化酶分別是糖原合成途徑和分解途徑中的關(guān)鍵酶，兩者可同時(shí)受變構(gòu)調(diào)節(jié)和化學(xué)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ATPcAMP

PKA(無活性)磷酸化酶b激酶（失活）糖原合酶a（活性）P-糖原合酶b（失活）PKA(有活性)磷酸化酶b（失活）P-磷酸化酶a（活性）P-磷酸化酶b激酶（活性）Pi蛋白磷酸酶-1PiPi蛋白磷酸酶-1蛋白磷酸酶-1––

–P-蛋白磷酸酶抑制劑（活性）磷蛋白磷酸酶抑制劑(失活)PKA（有活性）糖原合成與糖原分解的激素調(diào)節(jié)五、糖原的合成與分解（五）糖原累積癥是由先天性酶缺陷所致

糖原累積癥(glycogenstoragediseases)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。糖原積累癥分型型別缺陷的酶受害器官糖原結(jié)構(gòu)Ⅰ葡萄糖-6-磷酸酶缺陷肝、腎正常Ⅱ溶酶體α1→4和1→6葡萄糖苷酶所有組織正常Ⅲ脫支酶缺失肝、肌肉分支多，外周糖鏈短Ⅳ分支酶缺失所有組織分支少，外周糖鏈特別長Ⅴ肌磷酸化酶缺失肌肉正常Ⅵ肝磷酸化酶缺陷肝正常Ⅶ肌肉和紅細(xì)胞磷酸果糖激酶缺陷肌肉、紅細(xì)胞正常Ⅷ肝臟磷酸化酶激酶缺陷腦、肝正常主要內(nèi)容一、糖的消化吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)二、糖的無氧氧化三、糖的有氧氧化四、磷酸戊糖途徑五、糖原的合成與分解六、糖異生七、葡萄糖的其他代謝產(chǎn)物八、血糖及其調(diào)節(jié)六、糖異生（一）概念：

糖異生(gluconeogenesis)是指從非糖化合物轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^程。（二）部位：

主要在肝、腎細(xì)胞的胞漿及線粒體。（三）原料

主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸。六、糖異生（四）基本過程

大部分反應(yīng)是逆著糖酵解進(jìn)行，但必須以替代反應(yīng)來克服糖酵解的三步不可逆反應(yīng)：葡萄糖-6-磷酸酶反應(yīng)替代己糖激酶反應(yīng)果糖二磷酸酶反應(yīng)替代磷酸果糖激酶反應(yīng)丙酮酸羧化支路替代丙酮酸激酶反應(yīng)糖酵解與糖異生過程比較果糖二磷酸酶葡萄糖-6-磷酸酶丙酮酸羧化支路(磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶)1,6-二磷酸果糖磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸乳酸丙酮酸激酶磷酸果糖激酶葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖己糖激酶丙酮酸羧化支路總反應(yīng)式：①丙酮酸羧化酶(pyruvatecarboxylase)，輔酶為生物素（反應(yīng)在線粒體）②磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反應(yīng)在線粒體、胞液）丙酮酸草酰乙酸PEPATPADP+PiCO2①

GTPGDPCO2

②線粒體丙酮酸丙酮酸草酰乙酸

丙酮酸羧化酶ATP+CO2ADP+Pi蘋果酸NADH+H+NAD+天冬氨酸谷氨酸α-酮戊二酸天冬氨酸蘋果酸草酰乙酸

PEP磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶GTP

GDP+CO2胞漿丙酮酸羧化支路PEP線粒體PEP羧激酶6-磷酸果糖1,6-雙磷酸果糖6-磷酸果糖激酶-1

果糖二磷酸酶-1ADPATPPiPEP

丙酮酸草酰乙酸丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶ATPADPCO2+ATP

ADP+PiGTP磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶GDP+Pi+CO2糖異生與糖酵解三步替代反應(yīng)的關(guān)系底物循環(huán)

在以上反應(yīng)過程中，作用物的互變反應(yīng)分別由不同的酶催化其單向反應(yīng)，這種互變循環(huán)被稱為底物循環(huán)(substratecycle)。

當(dāng)兩種酶活性相等時(shí)，就不能將代謝向前推進(jìn)，結(jié)果僅是ATP分解釋放出能量，因而又稱為無效循環(huán)(futilecycle)。而在細(xì)胞內(nèi)兩酶活性不完全相等，使代謝反應(yīng)僅向一個(gè)方向進(jìn)行。果糖二磷酸酶與磷酸果糖激酶的協(xié)同調(diào)節(jié)6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖ATPADP6-磷酸果糖激酶-1Pi果糖二磷酸酶-12,6-二磷酸果糖AMPADPATPH2O糖異生糖酵解六、糖異生（五）糖異生的生理意義1.維持血糖水平的恒定是糖異生最主要的生理作用生糖氨基酸α-酮酸-NH2甘油

α-磷酸甘油磷酸二羥丙酮乳酸丙酮酸2H六、糖異生（五）糖異生的生理意義2.是補(bǔ)充或恢復(fù)肝糖原儲(chǔ)備的重要途徑

進(jìn)食后，大部分葡萄糖先在肝外細(xì)胞中分解為乳酸或丙酮酸等三碳化合物，再進(jìn)入肝細(xì)胞異生為糖原的過程，稱為三碳途徑。六、糖異生（五）糖異生的生理意義3.腎糖異生增強(qiáng)有利于維持酸堿平衡

長期饑餓或禁食時(shí)，體液pH降低，PEP羧激酶合成增加，腎糖異生增強(qiáng)，有利于維持酸堿平衡，對(duì)于防止酸中毒具有重要作用。六、糖異生（六）乳酸循環(huán)

肌收縮（尤其是供氧不足時(shí)）通過糖酵解生成乳酸。乳酸通過細(xì)胞膜彌散進(jìn)入血液后，再入肝，在肝內(nèi)異生為葡萄糖。葡萄糖釋入血液后又可被肌攝取，這就構(gòu)成了一個(gè)循環(huán)，此循環(huán)稱為乳酸循環(huán)，也稱Cori循環(huán)。乳酸循環(huán)葡萄糖丙酮酸乳酸葡萄糖丙酮酸乳酸高低肝肌血液糖異生糖酵解有葡萄糖-6磷酸酶無葡萄糖-6磷酸酶六、糖異生（六）乳酸循環(huán)乳酸循環(huán)是一個(gè)耗能的過程

2分子乳酸異生為1分子葡萄糖需6分子ATP。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。主要內(nèi)容一、糖的消化吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)二、糖的無氧氧化三、糖的有氧氧化四、磷酸戊糖途徑五、糖原的合成與分解六、糖異生七、葡萄糖的其他代謝產(chǎn)物八、血糖及其調(diào)節(jié)其他代謝產(chǎn)物：一、糖醛酸途