第五章 糖酵解

第五章糖代謝一、概述二、糖的分解代謝三、糖原合成與分解四、糖異生五、血糖及其調(diào)節(jié)第一節(jié)概述（一）糖的生理功能1、氧化功能（最主要，16.7kJ/g）能量供應順序：糖類脂肪蛋白質(zhì)2、構(gòu)成機體組織細胞3、參與構(gòu)成生物活性物質(zhì)（二）、糖的消化吸收淀粉口腔a-淀粉酶胃小腸胰a-淀粉酶a-糊精酶糖淀粉酶麥芽糖酶葡萄糖主動吸收或易化擴散血液（少量）（主要）（三）糖代謝的概況核糖+NADPH+H+

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

磷酸戊糖途徑淀粉消化與吸收ATP

第二節(jié)糖的分解代謝一、糖酵解1、概念：葡萄糖或糖原在無氧條件下分解成乳酸的過程，成為糖的無氧氧化。此過程與酵母菌的生醇發(fā)酵過程相似，又稱為糖酵解。2、過程：Ⅰ、葡萄糖分解成丙酮酸并伴隨著ATP的生成（糖酵解途徑-EMP）（十步反應）Ⅱ、丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸(乳酸發(fā)酵)⑴葡萄糖磷酸化為6-磷酸葡萄糖己糖激酶(hexokinase)6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate,G-6-P)ATPADPMg2+葡萄糖（一）、糖酵解的途徑己糖激酶能催化一切己糖(如D-果糖、D-甘露糖等，但對葡萄糖親和力較大)，存在于細菌、酵母及多種動植物中；葡萄糖激酶只能催化葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸-葡萄糖，只存在于肝臟，肌肉中沒有。肝臟中的葡萄糖激酶量比己糖激酶量高。己糖激酶與葡萄糖激酶的區(qū)別：⑵6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸果糖

磷酸己糖異構(gòu)酶6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖(fructose-6-phosphate,F-6-P)⑶6-磷酸果糖轉(zhuǎn)變?yōu)?,6-二磷酸果糖

磷酸果糖激酶-1磷酸果糖激酶-1(phosphfructokinase-1，PFK-1)ATP

ADP

Mg2+6-磷酸果糖

1,6-二磷酸果糖F-1,6-2P)1）需要二價金屬離子Mg2+或Mn2+作為輔助因子；2）別構(gòu)酶：ATP是其別構(gòu)抑制劑，檸檬酸、脂肪酸可增強其抑制作用，ADP、AMP、無機磷是其別構(gòu)激活劑；3）限速酶：糖酵解中最重要的限速酶。磷酸果糖激酶-1（PFK-1）特性：1,6-二磷酸果糖⑷磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖醛縮酶(aldolase)磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛+磷酸丙糖異構(gòu)酶磷酸丙糖異構(gòu)酶(phosphotrioseisomerase)3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮⑸磷酸丙糖的同分異構(gòu)化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3-磷酸甘油醛脫氫酶(glyceraldehyde-3-phosphatedehydrogenase)Pi、NAD+NADH+H+3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸⑺1,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶ADPATP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶(phosphoglyceratekinase)化學反應過程中，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.底物水平磷酸化(substratelevelphosphorylation)高能化合物類型烯醇式磷酸化合物?；姿峄衔锝沽姿峄衔镫一姿峄衔锪蝓ユI化合物甲硫鍵化合物1,3-二磷酸甘油酸⑻3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸磷酸甘油酸變位酶磷酸甘油酸變位酶(phosphoglyceratemutase)3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸⑼2-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖嵯┐蓟?enolase)2-磷酸甘油酸+

H2O磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate,PEP)高能化合物類型烯醇式磷酸化合物酰基磷酸化合物焦磷酸化合物胍基磷酸化合物硫酯鍵化合物甲硫鍵化合物丙酮酸激酶(pyruvatekinase)⑽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ATPADPATPK+Mg2+磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸b-------------------磷酸己糖異構(gòu)酶己糖激酶磷酸果糖激酶磷酸丙糖異構(gòu)酶3-磷酸甘油醛脫氫酶磷酸甘油醛激酶變位酶烯醇化酶丙酮酸激酶糖酵解小結(jié)⑴反應部位：胞漿⑵糖酵解是一個不需氧的產(chǎn)能過程⑶反應全過程中有三步不可逆的反應GG-6-PATP

ADP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

1mol葡萄糖酵解過程中所產(chǎn)生的ATPmol數(shù)反應ATPmol數(shù)葡萄糖→葡萄糖-6-磷酸-1果糖-6-磷酸→果糖-1，6-二磷酸-1甘油酸-1，3-二磷酸→甘油酸-3-磷酸+1×2烯醇式丙酮酸磷酸→丙酮酸+1×2凈產(chǎn)生ATPmol數(shù)+2（二）、糖酵解的調(diào)節(jié)關(guān)鍵酶①

己糖激酶

②

6-磷酸果糖激酶-1

③

丙酮酸激酶

調(diào)節(jié)方式①別構(gòu)調(diào)節(jié)②共價修飾調(diào)節(jié)

(一)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(gòu)抑制肝葡萄糖激酶。

（二）6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1)*別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)激活劑：AMP;ADP;F-1,6-2P;F-2,6-2P別構(gòu)抑制劑：檸檬酸;ATP（高濃度）（三）丙酮酸激酶1.別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)抑制劑：ATP,丙氨酸別構(gòu)激活劑：1,6-二磷酸果糖2.共價修飾調(diào)節(jié)（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O2O2G6-磷酸葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰CoA三羧酸循環(huán)H++eO2H2OCO2胞液線粒體葡萄糖有氧氧化概況二、葡萄糖的有氧氧化糖在有氧的條件下，徹底分解成H2O和CO2，同時釋放出能量的過程。(1)(2)(3)

有氧氧化反應過程（一）葡萄糖分解成丙酮酸（二）丙酮酸氧化脫羧生成乙酰輔酶A（三）乙酰輔酶A進入三羧酸循環(huán)丙酮酸的有氧氧化（一）丙酮酸的氧化脫羧（二）三羧酸循環(huán)的化學途徑（三）葡萄糖氧化分解所產(chǎn)生的能量（四）三羧酸循環(huán)的生物學意義CH3COCOOH+HS-CoA丙酮酸脫氫酶系CH3CO~SCoA

NAD+NADH+H+CO2（一）丙酮酸的氧化脫羧

丙酮酸脫氫酶系--丙酮酸氧化脫羧酶系丙酮酸硫辛酸氧化還原酶（

E1）二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶（E2）二氫硫辛酰胺脫氫酶（E3）輔助因子焦磷酸硫胺素(TPP)硫辛酸FADNAD+CoAMg2+

丙酮酸氧化脫羧作用丙酮酸脫氫酶（E1）二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶（E2）二氫硫辛酰胺脫氫酶（E3）丙酮酸氧化脫羧的總反應式：

（二）三羧酸循環(huán)化學途徑1.乙酰輔酶A與草酰乙酸縮合形成檸檬酸Citratesynthase檸檬酸合酶單向不可逆檸檬酸合酶是一個調(diào)控酶，是檸檬酸循環(huán)中的限速酶+＊＊＊＊檸檬酸乙酰輔酶A草先乙酸2.檸檬酸異構(gòu)化生成異檸檬酸（順烏頭酸酶催化）檸檬酸順烏頭酸異檸檬酸3.異檸檬酸氧化脫羧生成

-酮戊二酸TCA中第一次氧化作用、脫羧過程三羧酸到二羧酸的轉(zhuǎn)變

異檸檬酸脫氫酶為第二個關(guān)鍵酶異檸檬酸脫氫酶IsocitratedehydyogenaseHO-CHCOOHCH-COOHCOOHCH2COCOOHCH-COOHCOOHCH2COCOOHCH2COOHCH2NAD+NADH+H+

H+

CO2草酰琥珀酸α-酮戊二酸Mg2+異檸檬酸4.

-酮戊二酸氧化脫羧成為琥珀酰輔酶A

-酮戊二酸脫氫酶系

TCA中第二次氧化作用、脫羧過程琥珀酰輔酶A為高能磷酸化合物

α-酮戊二酸脫氫酶復合體與丙酮酸脫氫酶復合體相似

α-酮戊二酸脫氫酶-E1TPP、硫辛酸、NAD+、Mg2+

琥珀酰轉(zhuǎn)移酶-E2COA、FAD

二氫硫辛酸脫氫酶-E3

NAD+

NADH+H+HSCoACO2＊＊＊＊琥珀酰輔酶A5.琥珀酰COA轉(zhuǎn)化成琥珀酸，并生成GTP

TCA中唯一底物水平磷酸化直接產(chǎn)生高能磷酸化合物的步驟

GTP+ADPGDP+ATP琥珀酰COA合成酶琥珀酰硫激酶COS

COACH2COOHCH2COOHCH2COOHCH2GDP+PiGTP+HSCOA琥珀酰輔酶A琥珀酸6.琥珀酸脫氫生成延胡索酸+FAD+FADH2琥珀酸脫氫酶

TCA中第三次氧化的步驟丙二酸為該酶的競爭性抑制劑開始四碳酸之間的轉(zhuǎn)變嵌入線粒體內(nèi)膜COOHCH2COOHCH2COOHCHCOOHCH琥珀酸延胡索酸2H7.延胡索酸被水化生成蘋果酸延胡索酸酶8.蘋果酸脫氫生成草酰乙酸L－蘋果酸脫氫酶

TCA中第四次氧化的步驟------2H異檸檬酸脫氫酶檸檬酸合成酶

-酮戊二酸脫氫酶系TCA循環(huán)特點：

（1）進行部位：主要是線粒體（2）關(guān)鍵酶：檸檬酸合酶，異檸檬酸脫氫酶，

-酮戊二酸脫氫酶系（3）三羧酸循環(huán)：4次脫氫（其中三次以NAD+為受氫體,一次以FAD為受氫體）2次脫羧3個關(guān)鍵酶1次底物水平磷酸化每循環(huán)一周產(chǎn)生12個ATP（4）三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物不會因參與循環(huán)而被消耗，但可以參加其他代謝而被消耗草酰乙酸天冬氨酸

-酮戊二酸谷氨酸草酰乙酸丙酮酸丙氨酸CH3C

=

O+CO2COOHCOOHCOOHCH2C

O生物素丙酮酸羧化酶丙酮酸草酰乙酸（三）葡萄糖氧化分解所產(chǎn)生的能量

1、糖酵解：1分子葡萄糖

2分子丙酮酸，共消耗了2個ATP，產(chǎn)生了4個ATP，實際上凈生成了2個ATP，同時產(chǎn)生2個NADH相當于6ATP2、丙酮酸氧化脫羧：丙酮酸

乙酰CoA，生成1個NADH，生成3ATPx23、三羧酸循環(huán)：乙酰CoA

CO2和H2O，產(chǎn)生一個GTP（相當于ATP）3個NADH和1個FADH2，共生成12ATPx2葡萄糖有氧分解共產(chǎn)生38個ATP1、三羧酸循環(huán)是糖、脂、蛋白質(zhì)三大物質(zhì)最終氧化的共同途徑2、三羧酸循環(huán)是糖、脂、某些氨基酸代謝聯(lián)系和互變的樞紐3、三羧酸循環(huán)是體內(nèi)產(chǎn)生CO2和能量的主要機制之一一分子葡萄糖經(jīng)EMP和TCA徹底氧化成H2O、CO2，可生成38個ATP4、中間產(chǎn)物可以為其他物質(zhì)的合成提供C骨架（四）三羧酸循環(huán)的生物學意義三、磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑是糖酵解途徑的一條旁路，所以又稱磷酸戊糖旁路。在胞漿中進行。磷酸戊糖途徑反應的主要特點是：6-磷酸葡萄糖直接氧化脫氫和脫羧，脫氫酶的輔酶不是NAD+而是NADP+，產(chǎn)生的NADPH+H+主要作為生物合成的氫供體，而不是將氫傳遞給O2進行氧化；反應過程中無ATP的產(chǎn)生與消耗。磷酸戊糖途徑概況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+H作為供氫體參與多種代謝反應。NADPH+H是體內(nèi)許多合成代謝的供氫體；如脂肪酸及膽固醇等物質(zhì)的合成NADPH+H參與體內(nèi)羥化反應；藥物，毒素等的生物轉(zhuǎn)化。NADPH+H用于維持谷胱甘肽的還原狀態(tài)。NADPH作為谷胱