生物化學課件（楊洋）4第六章 糖代謝-20149

生物化學

Biochemistry主講教師：王衛(wèi)平北京大學醫(yī)學部生化與分子生物學系Tel:82805735,qq:2240024156E-mail:wwp@9/30/20231生物化學

Biochemistry主講教師：王衛(wèi)平8/生物化學是用化學的原理和方法，從分子水平來研究生物體的化學組成，及其在體內(nèi)的代謝轉(zhuǎn)變規(guī)律從而闡明生命現(xiàn)象本質(zhì)的一門科學?；瘜W生物學生物化學生物化學9/30/20232生物化學是用化學的原理和方法，從分子水平來研究生物體的化學組BiochemistryAnEvolvingScience.----L.Stryer7theditionThetreeoflifeTATAboxbindingprotein9/30/20233BiochemistryAnEvolvingScienc生物分子結構與功能（10%）

1.蛋白質(zhì)的結構與功能2.核酸的結構與功能3.酶物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)（50%）

6.糖代謝7.脂質(zhì)代謝8.生物氧化9.氨基酸代謝10.核苷酸代謝11.非營養(yǎng)物質(zhì)代謝12.物質(zhì)代謝的整合與調(diào)節(jié)9/30/20234生物分子結構與功能（10%）8/7/20234遺傳信息的傳遞（35%）

14.DNA的生物合成15.DNA損傷與修復16.RNA的生物合成17.蛋白質(zhì)的生物合成18.基因表達調(diào)控19.細胞信號轉(zhuǎn)導的分子機制分子醫(yī)學專題（5%）

21.DNA重組及重組DNA技術23.癌基因、腫瘤抑制基因與生長因子

9/30/20235遺傳信息的傳遞（35%）8/7/20235第二篇物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)9/30/20236第二篇物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)8/7/20236代謝篇的重點內(nèi)容代謝途徑的原料、產(chǎn)物代謝途徑的組織、細胞、亞細胞定位代謝途徑的關鍵步驟代謝途徑的關鍵酶（限速酶）能量生成、生理意義各代謝途徑之間的聯(lián)系：樞紐物質(zhì)；物質(zhì)轉(zhuǎn)變9/30/20237代謝篇的重點內(nèi)容代謝途徑的原料、產(chǎn)物8/7/20237糖代謝MetabolismofCarbohydrates第六章9/30/20238糖代謝MetabolismofCarbohy糖和蛋白質(zhì)、核酸、類脂一起，被稱為涉及生命活動本質(zhì)的重要生物分子，是維持生命機器正常運轉(zhuǎn)的最根本的物質(zhì)基礎；糖是生物體的結構材料或能量儲備形式；在生物體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)；作為細胞識別的信息分子：在細胞的表面，以低聚糖集合物形式存在的糖是接收外來信號及進行分子識別的重要物質(zhì)。奧地利病理學家、免疫學家卡爾．蘭德斯泰納（1864—1943）Glycobiology9/30/20239糖和蛋白質(zhì)、核酸、類脂一起，被稱為涉及生命活動本質(zhì)的重要生物為什么我總是越減越肥？9/30/202310為什么我總是越減越肥？8/7/202310糖(carbohydrates)即碳水化合物，其化學本質(zhì)為多羥醛或多羥酮類及其衍生物或多聚物。概述（introduction）（一）糖的概念9/30/202311糖(carbohydrates)即碳水化合物，其化學本質(zhì)為多最初發(fā)現(xiàn)的這一類化合物都是由C、H、O三種元素組成，分子中H:O=2:1，且可用通式Cn(H2O)m表示，所以稱為碳水化合物(Carbohydrates)。如：葡萄糖分子式為C6H12O6。后來發(fā)現(xiàn)有些化合物具有上述這些化合物的性質(zhì)，但其分子式并不符合此通式，例如：鼠李糖，

C6H12O5；某些符合此通式的化合物，如乳酸，C3H6O3，卻屬于羥基酸，在性質(zhì)上與這類化合物沒有共同之處。Glucide,糖族，1927。9/30/202312最初發(fā)現(xiàn)的這一類化合物都是由C、H、O三種元素組成，分子中H（二）糖的分類及其結構根據(jù)其水解產(chǎn)物的情況，糖主要可分為以下四大類：單糖(monosaccharide)寡糖(oligosaccharide)多糖(polysaccharide)結合糖(glycoconjugate)9/30/202313（二）糖的分類及其結構根據(jù)其水解產(chǎn)物的情況，糖主要可分為以下葡萄糖(glucose)——已醛糖果糖(fructose)——已酮糖

1.單糖不能再水解的糖。9/30/202314葡萄糖(glucose)果糖(fructose)1.單糖半乳糖(galactose)——已醛糖

核糖(ribose)——戊醛糖

9/30/202315半乳糖(galactose)核糖(ribose)8/7/2L-(-)-葡萄糖L-(+)-樹膠糖

L-(-)-甘油醛

D-(+)-葡萄糖D-(-)-果糖

D-(+)-甘油醛

自然界中存在的糖都是D型，L型多為人工合成的。

9/30/202316L-(-)-葡萄糖L-(+)-樹膠糖L-(-)-甘油醛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。9/30/2023172.寡糖常見的幾種二糖有麥芽糖(maltose)蔗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)葡萄糖9/30/2023183.多糖常見的多糖有淀粉(starch)糖①淀粉是植物中養(yǎng)分的儲存形式直鏈支鏈葡萄糖，a-1,4-糖苷鍵，鏈狀葡萄糖，a-1,4-和a-1,6-糖苷鍵，帶有分支玉米小麥秈米馬鈴薯蠶豆淀粉粒9/30/202319①淀粉是植物中養(yǎng)分的儲存形式直鏈葡萄糖，a-1,4-糖苷②糖原是動物體內(nèi)葡萄糖的儲存形式1.糖原是動物體內(nèi)的儲備糖，又稱為動物淀粉。2.以肝臟和肌肉中含量最多，因而也叫肝/肌糖原。3.主鏈由葡萄糖單元以α-1,4-糖苷鍵形成長鏈。約10個葡萄糖單元處形成分枝，分枝處葡萄糖以α-1,6-糖苷鍵連接。分支增加，溶解度增加。每條鏈都有一個非還原端。非還原端增多，有利于被酶分解。9/30/202320②糖原是動物體內(nèi)葡萄糖的儲存形式1.糖原是動物體內(nèi)的C1:還原端非還原端:C49/30/202321C1:還原端非還原端:C48/7/202321③纖維素作為植物的骨架β-1,4-糖苷鍵9/30/202322③纖維素作為植物的骨架β-1,4-糖苷鍵8/7/4.結合糖:

糖與非糖物質(zhì)的結合物。糖脂(glycolipid)：是糖與脂類的結合物。糖蛋白(glycoprotein)：是糖與蛋白質(zhì)的結合物。

常見的結合糖有AnExampleofAminoSugar9/30/2023234.結合糖:糖與非糖物質(zhì)的結合物。糖脂多糖單位質(zhì)量的糖遠比核酸和蛋白質(zhì)所攜帶的信息多。如果說單糖是生物學專一性詞匯中的字母，由糖分子的變化、連接方式以及是否含有支鏈結構可以拼寫出意思不同的生物學語言。Glycobiology.9/30/202324多糖單位質(zhì)量的糖遠比核酸和蛋白質(zhì)所攜帶的信息多。如果說單糖是第一節(jié)

糖的消化吸收與轉(zhuǎn)運

9/30/202325第一節(jié)

糖的消化吸收與轉(zhuǎn)運

8/7/一、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9/30/202326一、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淀粉麥芽糖+麥芽三糖（40%）（25%）α-極限糊精+異麥芽糖（30%）（5%）葡萄糖唾液中的α-淀粉酶(-amylase)

α-糖苷酶α-臨界糊精酶消化過程

腸粘膜上皮細胞刷狀緣

胃口腔腸腔胰液中的α-淀粉酶9/30/202327淀粉麥芽糖+麥芽三糖α-極限糊精+異麥芽糖葡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。乳糖不耐受綜合癥(lactoseintolerancesyndrom):有些成年人由于乳糖酶缺乏，在食用牛奶后乳糖不能在小腸內(nèi)完全消化吸收，進入大腸后由細菌轉(zhuǎn)化為有害物質(zhì)，引起腹脹、腹瀉等癥狀。9/30/202328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二、糖的吸收與轉(zhuǎn)運1.吸收部位

小腸上段

2.吸收形式

單糖

9/30/202329二、糖的吸收與轉(zhuǎn)運1.吸收部位2.吸收形式8/7/ADP+PiATPGlcNa+K+Na+泵小腸粘膜細胞腸腔門靜脈3.吸收機制Na+依賴型葡萄糖轉(zhuǎn)運體(Sodium-dependentglucosetransporter,SGLT)刷狀緣

細胞內(nèi)膜

GLUT59/30/202330ADP+PiATPGlcNa+K+4.轉(zhuǎn)運途徑小腸腸腔

腸粘膜上皮細胞門靜脈肝臟體循環(huán)SGLT各種組織細胞GLUTGLUT：葡萄糖轉(zhuǎn)運體(glucosetransporter)，已發(fā)現(xiàn)有12種葡萄糖轉(zhuǎn)運體(GLUT1～5)。9/30/2023314.轉(zhuǎn)運途徑小腸腸腔腸粘膜上皮細胞門靜脈9/30/2023328/7/2023329/30/2023338/7/202333---NiengYan,et.al.Nature,2014.5:121-134AworkingmodelforGLUT119/30/202334---NiengYan,et.al.Nature,2*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：3.89~6.11mmol/L

血糖及血糖水平的概念三、糖代謝的概況9/30/202335*血糖，指血液中的葡萄糖。*血糖水平，即血糖濃度。血糖及血糖食物糖消化，吸收肝糖原分解

非糖物質(zhì)糖異生

氧化分解CO2+H2O+ATP

糖原合成

肝（?。┨窃姿嵛焯峭緩降?/p>

其它糖脂類、氨基酸合成代謝

脂肪、氨基酸血糖的來源和去路：糖代謝概況9/30/202336血糖食物糖消化，吸收肝糖原分解非糖物質(zhì)葡萄糖分解反應全過程第一階段：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)

第四階段：氧化磷酸化NADH+H+FADH2H2O[O]ATPADPGlucose

丙酮酸

乙酰CoA

CO2

TAC循環(huán)

胞液線粒體9/30/202337葡萄糖分解反應全過程第一階段：糖酵解第二階段：丙酮酸的9/30/2023388/7/202338第二節(jié)

糖的無氧氧化

Glycolysis9/30/202339第二節(jié)

糖的無氧氧化

Glycoly糖酵解的定義酵解是在動植物和許多微生物中普遍存在的糖分解代謝途徑。地球上生物體最古老的獲取能量的途徑。葡萄糖生成3碳化合物乳酸（哺乳動物：運動疲勞、厭氧菌：酸奶、泡菜）；生成二碳化合物乙醇（酵母：釀酒、制醋）9/30/202340糖酵解的定義酵解是在動植物和許多微生物中普遍存在的糖分解代謝糖酵解的發(fā)現(xiàn)史1897年，德國生化學家H&E.Buchner發(fā)現(xiàn)離開活體的釀酶具有活性。釀酶發(fā)現(xiàn)后的幾年之內(nèi)，就揭示了糖酵解是動植物和微生物體內(nèi)普遍存在的過程。英國的F.G.霍普金斯等于1907年發(fā)現(xiàn)肌肉收縮同乳酸生成有直接關系。英國生理學家A.V.希爾，德國的生物化學家G.Embden，O.Meyerhof、C&G.Cori、J.Parnas、O.Warburg等許多科學家經(jīng)歷了約20年，從每一個具體的化學變化及其所需用的酶、輔酶以及化學能的傳遞等各方面進行探討,于1940年終于闡明了從葡萄糖（6碳）轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗幔?碳）或酒精（2碳）經(jīng)歷的12個中間步驟，并且闡明在這過程中有幾種酶、輔酶和ATP等參加反應。(Embden-Meyerhofpathway)9/30/202341糖酵解的發(fā)現(xiàn)史1897年，德國生化學家H&E.Buchne一、糖酵解的反應過程第一階段第二階段*糖酵解(glycolysis)的定義*糖酵解分為兩個階段*糖酵解的反應部位：胞漿在缺氧情況下，葡萄糖生成丙酮酸(pyruvate)的過程稱之為糖酵解。

由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)。由丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸。9/30/202342一、糖酵解的反應過程第一階段第二階段*糖酵解(g⑴葡萄糖磷酸化為葡糖-6-磷酸ATP

ADPMg2+

己糖激酶(hexokinase)葡萄糖葡糖-6-磷酸(glucose-6-phosphate,G-6-P)（一）葡萄糖分解成丙酮酸不可逆反應ΔG0=-16.7kJ/molHexokinasetrapsglucose?9/30/202343⑴葡萄糖磷酸化為葡糖-6-磷酸ATP9/30/2023448/7/202344⑵葡糖-6-磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楣?6-磷酸磷酸己糖異構酶葡糖-6-磷酸果糖-6-磷酸(fructose-6-phosphate,F-6-P)PhosphohexoseisomeraseΔG0=1.67kJ/mol9/30/202345⑵葡糖-6-磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楣?6-磷酸磷酸己糖異構酶⑶果糖-6-磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楣?1,6-二磷酸

ATP

ADP

Mg2+磷酸果糖激酶-1磷酸果糖激酶-1(6-phosphfructokinase-1，PFK-1)限速步驟果糖-6-磷酸果糖-1,6-二磷酸(fructose-1,6-biphosphate,F-1,6-2P)ΔG0=-14.23kJ/mol9/30/202346⑶果糖-6-磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楣?1,6-二磷酸ATP⑷磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖果糖-1,6-二磷酸醛縮酶(aldolase)磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛+ΔG0=23.97kJ/mol9/30/202347⑷磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖果糖-1,6-⑸磷酸丙糖的同分異構化磷酸丙糖異構酶磷酸丙糖異構酶(phosphotrioseisomerase)3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮前5步為準備階段：1個6C糖2個3C糖

G1,6二磷酸果糖2個3-磷酸甘油醛

2ATP9/30/202348⑸磷酸丙糖的同分異構化磷酸丙糖異構酶磷酸丙糖異構酶(⑹3-磷酸甘油醛氧化為1,3-二磷酸甘油酸

3-磷酸甘油醛脫氫酶(glyceraldehyde-3-phosphatedehydrogenase，GAPDH)Pi、NAD+NADH+H+

3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸

ΔG0=-61.9kJ/mol3-磷酸甘油醛脫氫酶9/30/202349⑹3-磷酸甘油醛氧化為1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油醛⑺1,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油酸ADPATP

磷酸甘油酸激酶

※在以上反應中，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(substratelevelphosphorylation)。

1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶(phosphoglyceratekinase)

Mg2+9/30/202350⑺1,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油酸ADP⑻3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸

磷酸甘油酸變位酶(phosphoglyceratemutase)磷酸甘油酸變位酶3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸

Mg2+9/30/202351⑻3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸磷酸甘油酸變位酶(⑼2-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖?/p>

烯醇化酶(enolase)2-磷酸甘油酸

+

H2O磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate,PEP)Mg2+或Mn2+9/30/202352⑼2-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖嵯┐蓟瘟姿嵯┐际奖徂D(zhuǎn)變成丙酮酸，并通過底物水平磷酸化生成ATP。ADPATP

K+Mg2+丙酮酸激酶(pyruvatekinase)磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸

不可逆反應，第二次底物水平磷酸化。

后5步為產(chǎn)生ATP的貯能階段：

2個3－磷酸甘油醛2個丙酮酸

4ATPΔG0=-31.5kJ/mol9/30/202353⑽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9/30/2023548/7/202354

(二)丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸反應中的NADH+H+

來自于上述第6步反應中的

3-磷酸甘油醛脫氫反應。丙酮酸

乳酸乳酸脫氫酶(LDH)

NADH+H+

NAD+9/30/202355(二)丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸反應中的NADH+H+來自于上E1:己糖激酶

E2: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

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+

9/30/202356E1:己糖激酶E2:磷酸果糖激酶-1E3:丙酮酸9/30/2023578/7/202357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)變成磷酸己糖而進入酵解途徑。9/30/202358果糖己糖激酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATP二、糖酵解的調(diào)節(jié)關鍵酶①

己糖激酶

②

磷酸果糖激酶-1

③

丙酮酸激酶

調(diào)節(jié)方式①別構調(diào)節(jié)②共價修飾調(diào)節(jié)9/30/202359二、糖酵解的調(diào)節(jié)關鍵酶①己糖激酶②磷酸果糖激酶-1

（一）磷酸果糖激酶-1(PFK-1)

*別構調(diào)節(jié)別構激活劑：AMP;ADP;F-1,6-2P;F-2,6-2P別構抑制劑：檸檬酸;

ATP（高濃度）此酶有二個結合ATP的部位：①活性中心底物結合部位（低濃度時）②活性中心外別構調(diào)節(jié)部位（高濃度時）F-1,6-2P正反饋調(diào)節(jié)該酶正反饋調(diào)節(jié)9/30/202360（一）磷酸果糖激酶-1(PFK-1)*別構調(diào)節(jié)別構激

磷酸果糖激酶-1(PFK-1)結構9/30/202361磷酸果糖激酶-1(PFK-1)結構8/7/202369/30/2023628/7/2023629/30/2023638/7/202363F-6-PF-1,6-2PATP

ADPPFK-1磷蛋白磷酸酶PiPKAATPADPPi胰高血糖素ATP

cAMP

活化F-2,6-2P+++–/+AMP+檸檬酸–AMP+檸檬酸–PFK-2（有活性）FBP-2（無活性）磷酸果糖激酶-2

PFK-2（無活性）FBP-2（有活性）PP果糖二磷酸酶-2

9/30/202364F-6-PF-1,6-2PATPADPPFK-PFK-2/FBP-2結構9/30/202365PFK-2/FBP-2結構8/7/202365（二）丙酮酸激酶1.別構調(diào)節(jié)別構抑制劑：ATP,丙氨酸別構激活劑：果糖-1,6-二磷酸9/30/202366（二）丙酮酸激酶1.別構調(diào)節(jié)別構抑制劑：ATP,丙氨酸2.共價修飾調(diào)節(jié)丙酮酸激酶丙酮酸激酶ATPADPPi磷蛋白磷酸酶（無活性）

（有活性）胰高血糖素PKA,CaM激酶PPKA：蛋白激酶A(proteinkinaseA)CaM：鈣調(diào)蛋白9/30/2023672.共價修飾調(diào)節(jié)丙酮酸激酶丙酮酸激酶ATP

(三)己糖激酶或葡萄糖激酶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可別構抑制肝葡萄糖激酶。9/30/202368(三)己糖激酶或葡萄糖激酶6-磷酸葡萄糖可反饋抑制己糖三、糖酵解的生理意義1.是機體在缺氧情況下獲取能量的有效方式。2.是某些細胞在氧供應正常情況下的重要供能途徑。①無線粒體的細胞，如：紅細胞②代謝活躍的細胞，如：白細胞、骨髓細胞、腫瘤細胞（Fantin和同事發(fā)現(xiàn)，通過敲除LDH來關閉糖酵解途徑

）----CancerCell.2006Jun;9(6):425-34.9/30/202369三、糖酵解的生理意義1.是機體在缺氧情況下獲取能量的有E1:己糖激酶

E2: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

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+

9/30/202370E1:己糖激酶E2:磷酸果糖激酶-1E3:丙酮酸糖酵解與運動力量速度型項目是田徑中的一類，主要包括短跑、跳躍、投擲、舉重等項目；

肌肉在運動初期(2-3分鐘)所需能量主要來源于磷酸肌酸和糖酵解；白纖維的收縮速度很快，含有的線粒體較少，主要從糖的無氧酵解獲得能量；因此只能作短期的、高速度的功。與此相反，紅纖維收縮較慢，富含線粒體，主要通過能源物質(zhì)的有氧氧化來得到能量，有持久的活性?！盎钚蕴恰保?,6-二磷酸果糖；

鱷魚捕食行為。9/30/202371糖酵解與運動力量速度型項目是田徑中的一類，主要包括短跑、跳躍運動與減肥有氧運動：長時間耐力運動>15分鐘運動心率120-140次/分多于3-4次/周的耐力運動。參加接觸性小的項目：步行、慢跑、騎車、 游泳，防止受傷害。9/30/202372運動與減肥有氧運動：長時間耐力運動>15分鐘8/7/202丙酮酸的去路在有氧環(huán)境下，徹底氧化分解生成CO2和水。在無氧環(huán)境下，還原為乳酸。

----運動疲勞。

----厭氧微生物的酵解產(chǎn)物（乳酸菌引起牛奶變酸、發(fā)酵制成的泡菜有淡酸味道）。生成乙醇。

葡萄糖2H丙酮酸乙醛無O2有O2

乙酸乙醇CO29/30/202373丙酮酸的去路在有氧環(huán)境下，徹底氧化分解生成CO2和水。葡萄糖糖酵解小結⑴glycolysis：在缺氧條件下，葡萄糖分解生成乳酸并釋放能量的過程。

⑵

反應部位：胞漿。⑶糖酵解是一個不需氧的產(chǎn)能過程，二個階段，共10步反應：耗能階段：前五步反應（二步耗能）產(chǎn)能階段：后五步反應（二步產(chǎn)能）方式：底物水平磷酸化凈生成ATP數(shù)量：從G開始2×2-2=2ATP從Gn開始2×2-1=3ATP高能化合物：1,3-二磷酸甘油酸，磷酸烯醇式丙酮酸。9/30/202374糖酵解小結⑴glycolysis：在缺氧條件下，葡萄糖分解

(4)反應全過程中有三步不可逆的反應

GG-6-PATPADP己糖激酶

ATP

ADPF-6-PF-1,6-2P磷酸果糖激酶-1

ADPATP

PEP丙酮酸丙酮酸激酶

己糖激酶：不受ATP/AMP的調(diào)節(jié)

磷酸果糖激酶1（限速酶）丙酮酸激酶：受ATP/AMP的抑制激活劑：2,6-二磷酸果糖，1,6-二磷酸果糖（正反饋）抑制劑：檸檬酸，ATP/AMP9/30/202375

(4)反應全過程中有三步不可逆的反應

GG-6-P(5)一步脫氫，生成1分子NADHNADH的利用：無氧時，用于還原丙酮酸生成乳酸；有氧時，用于生成ATP(1.5或2.5個ATP/NADH)(6)終產(chǎn)物乳酸的去路釋放入血，進入肝臟再進一步代謝。分解利用；乳酸循環(huán)（糖異生）9/30/202376(5)一步脫氫，生成1分子NADH8/7/202376第三節(jié)

糖的有氧氧化

AerobicOxidationof

Carbohydrate9/30/202377第三節(jié)

糖的有氧氧化

AerobicOxidat糖的有氧氧化(aerobicoxidation)指在機體氧供充足時，葡萄糖徹底氧化成H2O和CO2，并釋放出能量的過程。是機體主要供能方式。*部位：胞液及線粒體

*概念9/30/202378糖的有氧氧化(aerobicoxidation)指在機體氧一、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)第四階段：氧化磷酸化NADH+H+FADH2H2O[O]ATPADPG（Gn）丙酮酸

乙酰CoACO2

TAC循環(huán)

胞液線粒體9/30/202379一、有氧氧化的反應過程第一階段：酵解途徑第二階Mitochondria9/30/202380Mitochondria8/7/202380（一）丙酮酸的氧化脫羧

丙酮酸進入線粒體，氧化脫羧為乙酰CoA(acetylCoA)。丙酮酸乙酰CoA

NAD+,HSCoACO2,NADH+H+

丙酮酸脫氫酶復合體

總反應式:2丙酮酸＋2CoA~SH

2乙酰CoA＋2NADH＋H＋＋2CO29/30/202381（一）丙酮酸的氧化脫羧丙酮酸進入線粒體，氧化脫羧為乙酰Co9/30/2023828/7/202382丙酮酸脫氫酶復合體的組成

酶E1：丙酮酸脫氫酶(PDH,12)E2：二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶(DLT,60)E3：二氫硫辛酰胺脫氫酶(DLDH,6)HSCoANAD+

輔酶

TPP

硫辛酸()HSCoA

FAD,NAD+SSL9/30/202383丙酮酸脫氫酶復合體的組成酶H丙酮酸脫氫酶復合體

---E.coli.9/30/202384丙酮酸脫氫酶復合體8/7/202384丙酮酸脫氫酶復合體(E.coli.)9/30/202385丙酮酸脫氫酶復合體(E.coli.)8/7/20238CO2CoASHNAD+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

ΔG0=-39.5kJ/mol9/30/202386CO2CoASHNAD+NADH+H+5.NADH+H

丙酮酸脫氫酶系的變構調(diào)節(jié)磷酸化失活；去磷酸化激活激活劑：AMP、ADP、NAD+、CoA-SH、Ca2+抑制劑：ATP、NADH、乙酰CoA、脂肪酸

丙酮酸脫氫酶系的共價調(diào)節(jié)砷化物的的毒性：E2PDK1，PDK2的調(diào)控9/30/202387丙酮酸脫氫酶系的變構調(diào)節(jié)磷酸化失活；去磷酸化激活激活劑：（1）部位：線粒體內(nèi)膜（2）脫氫、脫羧同時進行，凈生成1分子NADH+H+（3）中間物不脫離酶復合體，反應單向進行（4）丙酮酸脫氫酶復合體組成：3種酶、5種輔酶

丙酮酸脫氫酶：TPP

二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶：硫辛酸、輔酶A

二氫硫辛酰胺脫氫酶：FAD、NAD+小結9/30/202388（1）部位：線粒體內(nèi)膜小結8/7/202388三羧酸循環(huán)(TricarboxylicAcidCycle,TAC)也稱為檸檬酸循環(huán)（CitricAcidCycle），這是因為循環(huán)反應中的第一個中間產(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)的學說，故此循環(huán)又稱為Krebs循環(huán)，它由一連串反應組成。所有的反應均在線粒體中進行。（二）三羧酸循環(huán)*概述*反應部位CO2C2C6C4C5CO29/30/202389三羧酸循環(huán)(TricarboxylicAcidCycle檸檬酸循環(huán)（Krebs循環(huán)）發(fā)現(xiàn)過程：1932-1936年，觀察——推理——實驗

9/30/202390檸檬酸循環(huán)（Krebs循環(huán)）發(fā)現(xiàn)過程：1932-1936年，（1）乙酰輔酶A與草酰乙酸縮合成檸檬酸檸檬酸合酶反應不可逆草酰乙酸乙酰CoA檸檬酸乙酰CoA來自于三大能源物質(zhì)的分解乙酰CoA含有高能硫酯鍵，活性乙酸9/30/202391（1）乙酰輔酶A與草酰乙酸縮合成檸檬酸檸檬酸合酶反應不可逆草檸檬酸合酶的別構調(diào)節(jié)：激活劑：ADP抑制劑：ATP、檸檬酸、NADH、琥珀酰輔酶A等氟乙酸殺蟲劑、滅鼠藥9/30/202392檸檬酸合酶的別構調(diào)節(jié)：8/7/202392順烏頭酸酶順烏頭酸酶檸檬酸異檸檬酸順烏頭酸（2）異檸檬酸的生成9/30/202393順烏頭酸酶順烏頭酸酶檸檬酸異檸檬酸順烏頭酸（2）異檸檬酸的生異檸檬酸脫氫酶的變構調(diào)節(jié)：激活劑：ADP、Ca2+抑制劑：ATP（3）α-酮戊二酸的生成異檸檬酸脫氫酶反應不可逆異檸檬酸α-酮戊二酸Mg2+(Mn2+)9/30/202394異檸檬酸脫氫酶的變構調(diào)節(jié)：（3）α-酮戊二酸的生成異檸檬酸

酮戊二酸脫氫酶系的變構調(diào)節(jié)：激活劑：Ca2+抑制劑：NADH、琥珀酰輔酶A（4）α-酮戊二酸的氧化脫羧反應α–酮戊二酸脫氫酶系反應不可逆α–酮戊二酸琥珀酰CoA9/30/202395酮戊二酸脫氫酶系的變構調(diào)節(jié)：（4）α-酮戊二酸的氧化脫羧反（5）從琥珀酰輔酶A到琥珀酸在哺乳動物中，先合成GTP，然后在核苷二磷酸激酶的作用下，GTP轉(zhuǎn)化成ATP。在植物、微生物中，直接生成ATP。GTP的作用？

琥珀酰CoA合成酶底物水平磷酸化9/30/202396（5）從琥珀酰輔酶A到琥珀酸在哺乳動物中，先合成GTP，然后9/30/2023978/7/202397（6）琥珀酸被氧化成延胡索酸琥珀酸脫氫酶是TCA循環(huán)中唯一嵌入線粒體內(nèi)膜的酶，與FAD共價結合。丙二酸是琥珀酸脫氫酶的競爭性抑制劑，可阻斷三羧酸循環(huán)（Krebs實驗依據(jù)）。琥珀酸脫氫酶9/30/202398（6）琥珀酸被氧化成延胡索酸琥珀酸脫氫酶是TCA循環(huán)中唯一嵌（7）蘋果酸的生成延胡索酸酶（8）蘋果酸被氧化為草酰乙酸蘋果酸脫氫酶9/30/202399（7）蘋果酸的生成延胡索酸酶（8）蘋果酸被氧化為草酰乙酸蘋果9/30/20231008/7/2023100CoASHNADH+H+NAD+CO2NAD+NADH+H+CO2GTPGDP+PiFADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASH⑧①②③④⑤⑥⑦②H2O①檸檬酸合酶②順烏頭酸梅③異檸檬酸脫氫酶④α-酮戊二酸脫氫酶復合體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GTPGDPATPADP核苷二磷酸激酶9/30/2023101CoASHNADH+H+NAD+CO2NAD+NADH+H+小結①

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，反復的進行脫氫脫羧，又生成草酰乙酸，再重復循環(huán)反應的過程。②TAC過程的反應部位是線粒體。9/30/2023102小結①三羧酸循環(huán)的概念：指乙酰CoA和草酰乙酸縮合③三羧酸循環(huán)的要點經(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。生成1分子FADH2，3分子NADH+H+，2分子CO2，1分子GTP。關鍵酶有：檸檬酸合酶異檸檬酸脫氫酶α-酮戊二酸脫氫酶復合體

④整個循環(huán)反應為不可逆反應9/30/2023103③三羧酸循環(huán)的要點④整個循環(huán)反應為不可逆反應8/7/20⑤三羧酸循環(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，本身無量的變化，不可能通過三羧酸循環(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。9/30/2023104⑤三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物8/7/2023104表面上看來，三羧酸循環(huán)運轉(zhuǎn)必不可少的草酰乙酸在三羧酸循環(huán)中是不會消耗的，它可被反復利用。但是，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Ⅰ機體內(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。9/30/2023105表面上看來，三羧酸循環(huán)運轉(zhuǎn)必不可少的草酰乙酸在三羧酸循環(huán)中是2.三羧酸循環(huán)的生理意義是三大營養(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；為其它物質(zhì)代謝提供小分子前體；為呼吸鏈提供H++e。9/30/20231062.三羧酸循環(huán)的生理意義是三大營養(yǎng)物質(zhì)氧化分解的共同途徑H++e進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、1.5ATP

FADH2

[O]二、有氧氧化生成的ATP9/30/2023107H++e進入呼吸鏈徹底氧化生成H2O的同時ADP偶聯(lián)葡萄糖有氧氧化生成的ATP1.5或2×2.52.51.52.52.530或32個ATP2.59/30/2023108葡萄糖有氧氧化生成的ATP1.5或2×2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NADH

FADH2GTPATP

異檸檬酸脫氫酶檸檬酸合酶

α-酮戊二酸脫氫酶復合體

–ATP

+ADP

ADP

+ATP

–檸檬酸

琥珀酰CoANADH–琥珀酰CoA

NADH+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)反應中間產(chǎn)物別構反饋抑制前面反應中的酶④其他，如Ca2+可激活許多酶三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié)PFK-19/30/2023109乙酰CoA檸檬酸草酰乙酸琥珀酰CoAα-酮代謝的調(diào)節(jié)(ATP:AMP)AMPK（Adenosine5‘-monophosphate(AMP)-activatedproteinkinase）即AMP依賴的蛋白激酶，是生物能量代謝調(diào)節(jié)的關鍵分子，是細胞內(nèi)能量的開關。它表達于各種代謝相關的器官中，能被機體各種刺激激活，包括細胞壓力、運動和很多激素及能影響細胞代謝的物質(zhì)。AMPK是機體保持葡萄糖平衡所必需的。體內(nèi)AMP/ATP比例的升高能激活AMPK。9/30/2023110代謝的調(diào)節(jié)(ATP:AMP)AMPK（Adenosine（1）部位：線粒體（基質(zhì)、內(nèi)膜）（2）4步脫氫（3個NADH＋1個FADH2）、1步底物水平磷酸化（GTP）1個乙酰輔酶A經(jīng)過TAC生成10個ATP1個丙酮酸徹底氧化生成CO2和水時生成12.5個ATP1個葡萄糖徹底氧化生成CO2和水時生成30或32個ATP（3）投入1個乙酰基，產(chǎn)出2個CO2；中間物凈含量不變（4）1種酶復合體（α酮戊二酸脫氫酶系），1種呼吸鏈組成成分（琥珀酸脫氫酶）（5）3種關鍵酶：后2種酶為主要調(diào)節(jié)酶檸檬酸合酶異檸檬酸脫氫酶（限速酶）酮戊二酸脫氫酶復合體（由3種酶5種輔酶組成）（6）主要生理意義：高效供能；代謝樞紐小結9/30/2023111（1）部位：線粒體（基質(zhì)、內(nèi)膜）小結8/7/2023111四、巴斯德效應*概念*機制

巴斯德效應(Pastuereffect)指有氧氧化抑制糖酵解的現(xiàn)象。在供氧充足的條件下，細胞內(nèi)ATP/ADP比值升高，抑制了PK和PFK，使6－磷酸果糖和6－磷酸葡萄糖含量增加，后者反饋抑制已糖激酶（HK），使葡萄糖利用減少，呈現(xiàn)有氧氧化對糖酵解的抑制作用。NADH+H+丙酮酸

去路

乳酸CO2+H2O9/30/2023112四、巴斯德效應*概念*機制巴斯德效應(Pastuer反巴斯德效應（Crabtree效應

）：有些正常組織細胞如視網(wǎng)膜,小腸粘膜,粒細胞及多種癌細胞，在充分供給葡萄糖時，不論有氧與否，都進行很強的酵解反應。而有氧氧化反而相應降低。Warburg效應：二十世紀二十年代時，OttoWarburg提出假說，認為一些癌細胞進化出了轉(zhuǎn)變古老的無氧糖酵解的能力。而且，即使是氧氣供應恢復時，它們還會繼續(xù)利用這種途徑。9/30/2023113反巴斯德效應（Crabtree效應）：有些正常組織細胞如機制：具Crabtree效應的細胞，其酵解酶系(如PK、PFK、HK)活性強，而線粒體內(nèi)氧化酶系如細胞色素氧化酶活性則較低，它們在爭奪ADP、Pi及NADH

+H+方面線粒體必然處于劣勢，因而缺乏進行氧化磷酸化的底物，即使在供氧充足的情況下，其有氧氧化生成ATP的能力仍低于正常細胞，呈現(xiàn)Crabtree效應。9/30/2023114機制：8/7/2023114PKM2,aCentralPointofRegulationinCancerMetabolism9/30/2023115PKM2,aCentralPointofRegul第四節(jié)

磷酸戊糖途徑

PentosePhosphatePathway9/30/2023116第四節(jié)

磷酸戊糖途徑

PentosePhosph概念磷酸戊糖途徑是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再進一步轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反應過程。發(fā)現(xiàn)：1931年，OttoWarburg1953年，F(xiàn)rankDickens9/30/2023117概念磷酸戊糖途徑是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+*細胞定位：胞液第一階段：氧化反應生成磷酸戊糖，NADPH+H+及CO2一、磷酸戊糖途徑的反應過程*反應過程可分為二個階段第二階段則是非氧化反應包括一系列基團轉(zhuǎn)移。9/30/2023118*細胞定位：胞液第一階段：氧化反應一、磷酸戊糖途5-磷酸核酮糖NADPH+H+NADP+⑴H2ONADP+

CO2

NADPH+H+⑵6-磷酸葡萄糖脫氫酶

6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶

6-磷酸葡萄糖酸HCOHCH2OHCO6-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9/30/20231195-磷酸核酮糖NADPH+H+NADP+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(chǎn)物。G-6-P5-磷酸核糖NADP+

NADPH+H+

NADP+

NADPH+H+

CO2

9/30/2023120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。3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖，可進入酵解途徑。因此，磷酸戊糖途徑也稱磷酸戊糖旁路(pentosephosphateshunt)。2.基團轉(zhuǎn)移反應9/30/2023121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3C9/30/20231228/7/2023122磷酸戊糖途徑的特點⑴脫氫反應以NADP+為受氫體，生成NADPH+H+。⑵反應過程中進行了一系列酮基和醛基轉(zhuǎn)移反應，經(jīng)過了3、4、5、6、7碳糖的演變過程。⑶反應中生成了重要的中間代謝物——5-磷酸核糖。⑷一分子G-6-P經(jīng)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+。9/30/2023123磷酸戊糖途徑的特點⑴脫氫反應以NADP+為受氫體，生成二、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。9/30/2023124二、磷酸戊糖途徑的調(diào)節(jié)*6-磷酸葡萄糖脫氫酶此三、磷酸戊糖途徑的生理意義（一）為核苷酸的生成提供核糖：磷酸戊糖途徑是機體內(nèi)核糖產(chǎn)生的唯一場所。（二）提供NADPH作為供氫體參與多種代謝反應

9/30/2023125三、磷酸戊糖途徑的生理意義（一）為核苷酸的生成提供核糖：9/30/20231268/7/20231261.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，與生物合成或生物轉(zhuǎn)化有關3.NADPH可維持GSH的還原性2G-SHG-S-S-GNADP+NADPH+H+AAH2

9/30/20231271.NADPH是體內(nèi)許多合成代謝的供氫體2.NA腫瘤抑制因子p53調(diào)控磷酸戊糖途徑正常：p53與G6PD相結合，抑制其酶活性：它通過與底物瞬時結合，以”hit-and-run”的模式使G6PD酶的活性降低；在p53發(fā)生突變或缺失的腫瘤細胞中，失去與G6PD結合的能力和對G6PD的抑制，細胞中利用葡萄糖的另一代謝途徑即磷酸戊糖途徑因此加速進行，大量消耗葡萄糖:Warburgeffect由于PPP的加速，產(chǎn)生大量NAPDH及戊糖，可以滿足腫瘤細胞快速生長所需要的大量的DNA復制和增殖原料。

--NatCellBiol.2011,13(3):310-6.

9/30/2023128腫瘤抑制因子p53調(diào)控磷酸戊糖途徑正常：p53與G6PD相結6-磷酸葡萄糖脫氫酶缺乏蠶豆病磷酸戊糖通路受阻NADPH生成減少還原型谷胱甘肽減少紅細胞膜易破裂溶血性貧血9/30/20231296-磷酸葡萄糖脫氫酶缺乏蠶豆病磷酸戊糖通路受阻NADPH生成1、部位：細胞液2、2步脫氫，產(chǎn)出2個NADPH3、六碳糖酸直接脫羧生成CO24、關鍵酶：6磷酸葡萄糖脫氫酶5、意義（1）生成磷酸核糖：提供核酸合成原料（2）生成NADPH：

供代謝合成所需還原當量

維持紅細胞功能

供生物轉(zhuǎn)化所需還原當量（3）連接3C、4C、5C、6C、7C小結9/30/20231301、部位：細胞液小結8/7/2023130第五節(jié)

糖原的合成與分解

GlycogenesisandGlycogenolysis9/30/2023131第五節(jié)

糖原的合成與分解

Glycogenes是動物體內(nèi)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(glycogen)糖原儲存的主要器官及其生理意義9/30/2023132是動物體內(nèi)糖的儲存形式之一，是機體能迅速動用的能量儲備。肌肉1.葡萄糖單元以α-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α-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，以利于其被酶分解。糖原的結構特點及其意義9/30/20231331.葡萄糖單元以α-1,4-糖苷鍵形成長鏈。糖原的結構特C1:還原端非還原端:C49/30/2023134C1:還原端非還原端:C48/7/2023134一、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程。組織定位：主要在肝臟、肌肉細胞定位：胞漿9/30/2023135一、糖原的合成代謝（二）合成部位（一）定義糖原的合成(gl1.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）

（三）糖原合成途徑9/30/20231361.葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖葡萄糖6-磷酸葡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中磷酸基團轉(zhuǎn)移的意義在于：由于延長形成α-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。9/30/20231371-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖變位酶6-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PPPPPiUDPG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(uridinediphosphateglucose,UDPG)9/30/2023138*UDPG可看作“活性葡萄糖”，在體內(nèi)充作葡萄糖供體。+糖原n+UDPG糖原n+1+UDP

糖原合酶(glycogensynthase)

UDPUTPADP

ATP

核苷二磷酸激酶4.α-1,4-糖苷鍵式結合9/30/2023139糖原n+UDPG糖原n+1+UDP*糖原n為原有的細胞內(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(glycogensynthase)

9/30/2023140*糖原n為原有的細胞內(nèi)的較小糖原分子，稱為糖原引物(pr近來人們在糖原分子的核心發(fā)現(xiàn)了一種名為glycogenin的蛋白質(zhì)。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分子從何而來？9/30/2023141近來人們在糖原分子的核心發(fā)現(xiàn)了一種名為glycogenin的（四）糖原分枝的形成

分支酶

(branchingenzyme)

α-1,6-糖苷鍵

α-1,4-糖苷鍵

9/30/2023142（四）糖原分枝的形成分支酶1、部位：細胞液2、關鍵酶：糖原合酶糖原合酶磷酸化后失活3、活性葡萄糖：UDPG4、意義（1）儲存能量（2）維持血糖小結9/30/20231431、部位：細胞液小結8/7/2023143二、糖原的分解代謝*定義*亞細胞定位：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(glycogenolysis)習慣上指肝糖原分解成為葡萄糖的過程。9/30/2023144二、糖原的分解代謝*定義*亞細胞定位：胞漿脫枝酶

(debranchingenzyme)2.脫枝酶的作用①轉(zhuǎn)移葡萄糖殘基②水解

-1,6-糖苷鍵磷酸化酶轉(zhuǎn)移酶活性α-1,6糖苷酶活性脫枝酶：1種雙功能酶9/30/2023145脫枝酶(debranchingenzyme)2.1-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9/30/20231461-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄*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(zhuǎn)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。9/30/2023147*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，G-6-P的代謝去路Gn（合成糖原）

F-6-P（進入酵解途徑）

6-磷酸葡萄糖內(nèi)酯（進入磷酸戊糖途徑）G（補充血糖）G-6-PG-1-PUDPG

葡萄糖醛酸（進入葡萄糖醛酸途徑）9/30/2023148G-6-P的代謝去路Gn（合成糖原）1、部位：細胞液2、關鍵酶：糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶磷酸化后激活3、肌肉組織缺少葡萄糖6磷酸酶，故肌糖原不能補充血糖4、意義（1）肌糖原供能（2）肝糖原維持血糖小結9/30/20231491、部位：細胞液小結8/7/20231493.糖原的合成與分解總圖UDPG焦磷酸化酶G-1-PUTPUDPGPPi糖原n+1UDPG-6-PG糖原合酶

磷酸葡萄糖變位酶

己糖(葡萄糖)激酶糖原nPi磷酸化酶

葡萄糖-6-磷酸酶（肝）

糖原n9/30/20231503.糖原的合成與分解總圖UDPG焦磷酸化酶G-1-三、糖原合成與分解的調(diào)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

這兩種關鍵酶的重要特點：*它們的快速調(diào)節(jié)有共價修飾和變構調(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。9/30/2023151三、糖原合成與分解的調(diào)節(jié)關鍵酶①糖原合成：糖原①兩種酶磷酸化或去磷酸化后活性變化相反；③調(diào)節(jié)有級聯(lián)放大作用，效率高；②此調(diào)節(jié)為酶促反應，調(diào)節(jié)速度快；④受激素調(diào)節(jié)。共價修飾調(diào)節(jié)糖原磷酸化酶-P：激活糖原合酶-P：失活9/30/2023152①兩種酶磷酸化或去磷酸化后活性變化相反；③調(diào)節(jié)有級聯(lián)放大Pi磷蛋白磷酸酶-1PiPi磷蛋白磷酸酶-1磷蛋白磷酸酶-1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

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

––

–磷蛋白磷酸酶抑制劑-P磷蛋白磷酸酶抑制劑

PKA（有活性）9/30/2023153Pi磷蛋白磷酸酶-1PiPi磷蛋白磷酸第六節(jié)糖異生Gluconeogenesis9/30/2023154第六節(jié)8/7/2023154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*概念主要在肝、腎細胞的胞漿及線粒體

主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸9/30/2023155糖異生(gluconeogenesis)是指從非糖化合物轉(zhuǎn)變一、糖異生途徑

*定義*過程酵解途徑中有3個由關鍵酶催化的不可逆反應。在糖異生時，須由另外的反應和酶代替。糖異生途徑與酵解途徑大多數(shù)反應是共有的、可逆的；Glu1,3-二磷酸甘油酸丙酮酸

NADH+H+

磷酸二羥丙酮G-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸3-磷酸甘油醛NAD+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸糖異生途徑(gluconeogenicpathway)指從丙酮酸生成葡萄糖的具體反應過程。9/30/2023156一、糖異生途徑*定義*過程酵解途徑中有3個由關鍵酶催1.丙酮酸轉(zhuǎn)變成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)丙酮酸草酰乙酸PEPATPADP+PiCO2①

GTPGDPCO2

②①丙酮酸羧化酶(pyruvatecarboxylase)，輔酶為生物素（反應在線粒體）②磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（PEPCK，反應在線粒體、胞液）9/30/20231571.丙酮酸轉(zhuǎn)變成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)丙酮酸草酰9/30/20231588/7/2023158※草酰乙酸轉(zhuǎn)運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9/30/2023159※草酰乙酸轉(zhuǎn)運出線粒體出線粒體蘋果酸蘋丙酮酸

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

磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶

GTPGDP+CO2線粒體胞液9/30/2023160丙酮酸丙酮酸草酰乙酸丙酮酸羧化酶ATP+C2.1,6-二磷酸果糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖6-磷酸果糖Pi果糖二磷酸酶

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

9/30/20231612.1,6-二磷酸果糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸果糖1,6-二磷非糖物質(zhì)進入糖異生的途徑⑴糖異生的原料轉(zhuǎn)變成糖代謝的中間產(chǎn)物生糖氨基酸α-酮酸-NH2甘油

α-磷酸甘油磷酸二羥丙酮乳酸丙酮酸2H⑵上述糖代謝中間代謝產(chǎn)物進入糖異生途徑，異生為葡萄糖或糖原9/30/2023162非糖物質(zhì)進入糖異生的途徑⑴糖異生的原料轉(zhuǎn)變成糖代謝的中間產(chǎn)9/30/20231638/7/2023163酵解關鍵酶糖異生關鍵酶己糖激酶葡萄糖6磷酸酶磷酸果糖激酶1果糖二磷酸酶丙酮酸激酶