第四章 糖代謝

第四章糖代謝第一節(jié)概述一.糖的生理功用1.氧化產(chǎn)能2.是機(jī)體的重要組成成分之一3.參與形成具有特殊生理功用的糖蛋白：如激素、受體等4.參與形成重要的生物活性物質(zhì)，如ATP、NAD+、DNA等二.糖代謝概況第二節(jié)糖的無氧氧化一.糖酵解（glycolysis)概念機(jī)體在缺O(jiān)2情況下，葡萄糖（glucose.G）經(jīng)一系列酶促反應(yīng)過程生成丙酮酸，再進(jìn)一步還原生成乳酸的過程。并生成少量能量ATP,整個(gè)反應(yīng)過程在細(xì)胞液中進(jìn)行。二.反應(yīng)過程：分二階段：（一）G分解產(chǎn)生丙酮酸——常稱糖酵解途徑見P91圖4-1（二）丙酮酸還原生成乳酸：乳酸是缺O(jiān)2時(shí)G分解的必然產(chǎn)物。反應(yīng)過程小結(jié)：1.整個(gè)糖酵解過程，基本是可逆的，但有三步反應(yīng)不可逆，分別由己糖激酶(hexokinase)、6-磷酸果糖激酶-1(6-phosphofructokinase-1.PFK-1）及丙酮酸激酶(pyruvatekinase)催化。這三個(gè)酶的活性高低控制著整個(gè)糖酵解過程的速度，稱它們?yōu)樘墙徒膺^程的限速酶。其中最主要的是：6-磷酸果糖激酶-12.有二個(gè)底物水平磷酸化（在反應(yīng)過程直接由ADP磷酸化成ATP）(1)1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸

（2）磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸(phosphoenolpyruvate.PEP)ADPATP磷酸甘油酸激酶ADPATP丙酮酸激酶3.一分子G經(jīng)糖酵解反應(yīng)后凈生成2分子ATP（共生成4分子，反應(yīng)過程中消耗2分子）4.有一次脫H反應(yīng)，生成NADH+H+,在缺O(jiān)2時(shí)，使丙酮酸還原生成乳酸，因此，乳酸是糖無O2分解時(shí)的必然產(chǎn)物5.生醇發(fā)酵三.調(diào)節(jié)（主要的）糖酵解有三個(gè)限速酶，其中主要是6-磷酸果糖激酶-11.6-磷酸果糖激酶-1，它是變構(gòu)酶F-6-PF-1,6-BPATPAMP、ADP檸檬酸F-1,6-BP、F-2,6-BP6-P果糖激酶-1_+2.丙酮酸激酶PEP丙酮酸ATPF-1,6-BPE-P（失活）丙酮酸激酶磷酸化脫磷酸化_+3.己糖激酶GG-6-P己糖激酶_四.生理意義糖酵解的主要生理意義是在缺O(jiān)2時(shí)迅速產(chǎn)生能量供機(jī)體需要，一分子G經(jīng)糖酵解反應(yīng)后凈生2分子ATP，其供能作用表現(xiàn)在：1.機(jī)體特殊急性生理缺O(jiān)2情況下，機(jī)體獲得能量的重要方式。如短跑運(yùn)動(dòng)員腿部肌肉收縮所需的能量2.某些組織即使在供O2充足的情況下，也仍然依靠糖酵解獲得能量，如RBC、WBC、視網(wǎng)膜、神經(jīng)細(xì)胞等3.某些病理情況下如循環(huán)衰竭、呼吸衰竭時(shí)，組織缺O(jiān)2，機(jī)體所需能量主要來自糖酵解。此時(shí)產(chǎn)生大量乳酸，產(chǎn)生乳酸酸中毒。第三節(jié)糖的有氧氧化

（aerobicoxidation）一.概念機(jī)體內(nèi)糖在有氧情況下徹底氧化分解產(chǎn)生CO2、H2O及大量能量ATP的過程。整個(gè)反應(yīng)主要在線粒體內(nèi)進(jìn)行。糖的有氧氧化是生理情況下機(jī)體獲得能量的主要方式二.反應(yīng)過程：分三階段（一）由G丙酮酸：即糖酵解途徑（前述）（二）丙酮酸從細(xì)胞液進(jìn)入線粒體內(nèi)，經(jīng)氧化脫羧反應(yīng)生成乙酰coA

丙酮酸+HS-coA乙酰coANAD+NADH+H+CO2丙酮酸脫氫酶復(fù)合體丙酮酸脫氫酶復(fù)合體：包括三種酶及五種輔酶：三種酶：丙酮酸脫氫酶（E1）、二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶（E2）、二氫硫辛酰胺脫氫酶（E3）五種輔酶：TPP(含B1)、硫辛酸、FAD(含B2)、NAD+(含PP)、ＣoA(含泛酸)這三種酶及五種輔酶催化丙酮酸乙酰ＣoA的分子機(jī)制是（P94.圖4-4）（三）乙酰ＣoA經(jīng)三羧酸循環(huán)徹底氧化：1.三羧酸循環(huán)（tricarboxylicacidcycle.TAC）的概念由草酰乙酸與乙酰CoA縮合成檸檬酸開始，在一系列酶的催化下，經(jīng)四次脫氫，兩次脫羧等反應(yīng)過程。生成四分子還原當(dāng)量及二分子CO2,氧化分解掉一分子乙酰CoA，最后生成草酰乙酸，它又可第二次與乙酰CoA縮合成檸檬酸，重復(fù)上述過程，不斷循環(huán)，因?yàn)槭菑暮腥齻€(gè)羧基的檸檬酸開始的，故稱TAC，也稱krebs循環(huán)2.TAC反應(yīng)過程（P98.圖4-5）小結(jié)：（1）每一次TAC經(jīng)四次脫氫二次脫羧等反應(yīng)過程，氧化分解掉一分子乙酰CoA（2）一次TAC有四次脫H，其中三次脫H由NAD+接受生成三分子NADH+H+（三分子還原當(dāng)量），一次脫H由FAD接受，生成一分子FADH2(一分子還原當(dāng)量)，它們都能經(jīng)氧化磷酸化生成ATP（后述：一分子NADH+H+還原當(dāng)量經(jīng)氧化磷酸化生成2.5分子ATP;一分子FADH2還原當(dāng)量經(jīng)氧化磷酸化生成1.5分子ATP）（3）TAC過程，有一次底物水平磷酸化：琥珀酰coA琥珀酸（4）一分子乙酰CoA經(jīng)TAC徹底氧化分解后，可生成10分子ATP(5)TAC過程有三個(gè)限速酶：檸檬酸合成酶、異檸檬酸脫氫酶、α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體（6）TAC的中間物能與其它物質(zhì)經(jīng)行相互轉(zhuǎn)變，因此，它們能不斷地進(jìn)行更新和補(bǔ)充：如草酰乙酸天冬AAα-酮戊二酸谷AAPi+GDPGTPcoA-SH琥珀酰coA合成酶三.糖有氧氧化及TAC的生理意義（一）氧化產(chǎn)能供機(jī)體生命活動(dòng)需要：正常生理情況下，機(jī)體主要依靠糖有氧氧化獲得ATP，滿足機(jī)體需要。一分子G經(jīng)糖有氧氧化徹底氧化后，可凈生32或30分子ATP。（二）糖有氧氧化途徑尤其是TAC，它不僅是糖分解代謝的主要途徑，也是脂肪、AA、糖三大營養(yǎng)物質(zhì)氧化分解代謝的共同最終途徑。（P223）（三）糖的有氧氧化途徑，尤其是TAC，是糖、脂肪、AA（蛋白質(zhì)）三大物質(zhì)相互轉(zhuǎn)變、相互代謝聯(lián)系的共同樞紐。四.糖有氧氧化的調(diào)節(jié)（一）丙酮酸脫氫酶復(fù)合體：它是變構(gòu)酶，也是修飾酶1.變構(gòu)酶

丙酮酸乙酰CoA

乙酰coAAMPDADH+H+ATP

丙酮酸脫氫酶復(fù)合體+_2.修飾酶（E1、E2、E3）（E1、E2、E3）-P（有活性）(無活性)乙酰coANADH+H+ATPADP激酶+（二）異檸檬酸脫氫酶α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體（三）巴斯德效應(yīng)的調(diào)節(jié)有氧時(shí)，糖有氧氧化對糖酵解的抑制，稱巴斯德效應(yīng)（Pasteur)缺氧時(shí)，糖酵解增強(qiáng)，有氧氧化減弱，稱反巴斯德效應(yīng)NADH/NAD+ATP/ADP—第四節(jié)葡萄糖的其它代謝途徑一.磷酸戊糖分解途徑(pentosephosphatepathway)（一）反應(yīng)過程：分二階段1.由G-6-P氧化分解產(chǎn)生磷酸戊糖及NADPH+H+（P102）2.由多個(gè)磷酸戊糖經(jīng)轉(zhuǎn)酮醇基、轉(zhuǎn)醛醇基反應(yīng)，生成6-磷酸果糖及3-磷酸甘油醛，然后進(jìn)入糖酵解途徑（P103）反應(yīng)過程小結(jié)：（1）6-磷酸葡萄糖脫氫酶(glucose-6-phosphatedehydrogenase.G6PD)是磷酸戊糖途徑的限速酶（2）這條途徑是體內(nèi)生成5-磷酸核糖的唯一反應(yīng)（3）這條途徑是體內(nèi)生成NADPH的唯一反應(yīng)（二）生理意義磷酸戊糖途徑的意義在于產(chǎn)生5-磷酸核糖及NADPH+H+,從而發(fā)揮重要功用。1.5-磷酸核糖是合成核苷酸（核酸）的原料：這條代謝途徑是體內(nèi)生成5-磷酸核糖的唯一反應(yīng)，5-磷酸核糖是合成核苷酸（核酸）的原料，因此，生長、更新快的組織，磷酸戊糖途徑進(jìn)行得也就比較旺盛。如肝、創(chuàng)傷組織恢復(fù)期等。2.這條途徑是體內(nèi)生成NADPH+H+的唯一反應(yīng)，NADPH+H+具有重要的生理功用，表現(xiàn)在：（1）NADPH+H+是體內(nèi)合成一些重要物質(zhì)的供H體。如脂肪酸、膽固醇等的合成過程中，都需要NADPH+H+提供H。（2）NADPH+H+參與體內(nèi)的羥化反應(yīng)，從而表現(xiàn)多種功用：①參與肝臟的生物轉(zhuǎn)化作用RH+O2+NADPH+H+ROH+H2O+NADP+

②膽汁酸、類固醇激素的合成等

（3）維持谷胱甘肽在還原狀，從而保護(hù)體內(nèi)的巰基酶、巰基蛋白及生物膜免遭氧化。當(dāng)RBC內(nèi)G6PD缺乏時(shí)，NADPH+H+生成減少，RBC膜、Hb易受氧化損傷，在服用蠶豆，某些藥物后能誘發(fā)急性溶血，稱蠶豆?。S）或者藥物性溶血。2GSNADPH+H+2GSHNADP+二.糖醛酸循環(huán)(glucuronatepathway)（一）反應(yīng)過程（P104）G-6-PG-1-PUDPGUGPGA5-磷酸木酮糖磷酸戊糖途徑UTPPPiH2O2H（二）意義：1.生成活性葡萄糖醛酸（UDPGA），其作用：（1）它是蛋白聚糖、透明質(zhì)酸的重要組成成分（2）是肝臟生物轉(zhuǎn)化的重要物質(zhì)（P417.427）2.生成UDPG是糖原合成過程所需要的（P105）第五節(jié)糖原合成及分解一，糖原(glycogen)合成（一）由G轉(zhuǎn)變成糖原(Gn)的過程，稱糖原合成。主要部位在肝臟及肌肉組織。糖原合成不是從頭產(chǎn)生新的糖原分子，而是使原來已有的小分子糖原的分子增大。(二)反應(yīng)過程（P105.圖4-10）1.G-6-P的生成（前述）2.G-1-P的生成3.UDPG的生成4.糖原生成：Gn+UDPGG(n+1)+UDP5.分支酶的作用糖原合成酶小結(jié)：（1）糖原合成酶(glycogensynthase)是糖原合成過程的限速酶。其磷酸化后活性降低