第九章 糖代謝

第九章糖代謝第一節(jié)糖的消化與吸收

一、糖的消化食物中的糖：植物淀粉、動(dòng)物糖原以及麥芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等。消化部位：主要在小腸。

口腔唾液α-淀粉酶胰液α-淀粉酶麥芽糖+麥芽三糖（40%）（25%）α-臨界糊精+異麥芽糖（30%）（5%）腸腔腸粘膜上皮細(xì)胞刷狀緣

α-葡萄糖苷酶α-臨界糊精酶葡萄糖

消化過(guò)程

淀粉主要在小腸上段以單糖形式吸收吸收機(jī)制：

主動(dòng)耗能Na+依賴(lài)型葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體

(Na+-dependentglucosetransporter,

SGLT)二、糖的吸收

吸收機(jī)制Na+依賴(lài)型葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體(SGLT)吸收途徑小腸腸腔SGLT腸粘膜上皮細(xì)胞門(mén)靜脈肝臟體循環(huán)GLUT

GLUT：葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體各種組織細(xì)胞三、糖代謝的概況

葡萄糖

淀粉消化與吸收

酵解途徑

丙酮酸有氧

無(wú)氧

H2O及CO2乳酸核糖+NADPH+H+磷酸戊糖途徑

糖原肝糖原分解

糖原合成

糖異生途徑

乳酸、氨基酸、甘油第二節(jié)糖的分解代謝

(catabolismofcarbohydrate)

糖的無(wú)氧氧化糖的有氧氧化磷酸戊糖途徑糖的分解代謝一、糖的無(wú)氧分解糖酵解(glycolysis)：在缺氧情況下，葡萄糖生成乳酸的過(guò)程。葡萄糖無(wú)氧乳酸（一）糖酵解的反應(yīng)過(guò)程反應(yīng)部位：胞質(zhì)大體過(guò)程：葡萄糖酵解途徑丙酮酸乳酸第一階段第二階段Glu

G-6-PF-6-PF-1,6-2PATP

ADPATP

ADP1,3-二磷酸甘油酸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磷酸烯醇式丙酮酸己糖激酶(HK)分四型，肝中為葡萄糖激酶(GK)；是第一個(gè)磷酸化反應(yīng)，反應(yīng)不可逆。第一階段：葡萄糖分解成丙酮酸

⑴葡萄糖磷酸化為6-磷酸葡萄糖

己糖激酶葡萄糖激酶存在部位肝外組織肝Km值0.1mmol/L10mmol/L底物G,果糖,甘露糖G調(diào)節(jié)G-6-P反饋抑制胰島素誘導(dǎo)己糖激酶和葡萄糖激酶的比較

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⑵6-磷酸葡萄糖異構(gòu)為6-磷酸果糖(F-6-P)是第二個(gè)磷酸化反應(yīng)，反應(yīng)不可逆；6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1)是糖酵解的限速酶。⑶6-磷酸果糖磷酸化為1,6-二磷酸果糖(F-1,6-BP)

GluG-6-PF-6-PF-1,6-BPATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸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⑷1,6-二磷酸果糖裂解成2分子磷酸丙糖

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⑸磷酸二羥丙酮的異構(gòu)反應(yīng)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⑹3-磷酸甘油醛氧化為1,3-二磷酸甘油酸

糖酵解途徑中唯一的一次脫氫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⑺1,3－二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油酸

第一個(gè)底物水平磷酸化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⑻3-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⑼2-磷酸甘油酸脫水成為磷酸烯醇式丙酮酸

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磷酸烯醇式丙酮酸第二個(gè)底物水平磷酸化，反應(yīng)不可逆。烯醇式立即自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)橥健?/p>

⑽磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變成丙酮酸

此為還原反應(yīng)，NADH+H+來(lái)自于3-磷酸甘油醛脫氫。乳酸是糖酵解的終產(chǎn)物。

第二階段：丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗酖luG-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E1:己糖激酶E2:6-磷酸果糖激酶-1E3:丙酮酸激酶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+

ADPATP

ADPATP磷酸烯醇式丙酮酸NADH+H+

NAD+乳酸E1E2E3糖酵解小結(jié)⑴反應(yīng)部位：胞質(zhì)⑵糖酵解是一個(gè)不需氧的產(chǎn)能過(guò)程⑶反應(yīng)全過(guò)程中有三步不可逆的反應(yīng)GG-6-PATP

ADP己糖激酶

ATPADPF-6-PF-1,6-2P6-磷酸果糖激酶-1

ADPATP

PEP丙酮酸丙酮酸激酶

⑷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：一分子葡萄糖2×2－2=2ATP其它己糖的酵解

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果糖己糖激酶（二）糖酵解的調(diào)節(jié)

關(guān)鍵酶①己糖激酶

②6-磷酸果糖激酶-1

③丙酮酸激酶

調(diào)節(jié)方式①變構(gòu)調(diào)節(jié)

②共價(jià)修飾調(diào)節(jié)

1、6-磷酸果糖激酶-1（PFK1）最重要的

變構(gòu)抑制劑：ATP、檸檬酸變構(gòu)激活劑：AMP、ADP、Pi、2,6-二磷酸果糖(F-2,6-BP)、1,6-二磷酸果糖(F-1,6-BP)

2、丙酮酸激酶(PK)

變構(gòu)調(diào)節(jié)：F-1,6-BP為變構(gòu)激活劑；ATP和肝內(nèi)丙氨酸為變構(gòu)抑制劑。共價(jià)修飾調(diào)節(jié)：胰高血糖素通過(guò)依賴(lài)cAMP的蛋白激酶使其磷酸化而失活。3、己糖激酶(HK)及葡萄糖激酶

己糖激酶hexokinase葡萄糖激酶glucokinaseG-6-P-長(zhǎng)鏈脂酰CoA-（三）糖酵解的生理意義1、機(jī)體在缺氧情況下獲取能量的有效方式2、某些細(xì)胞在氧供應(yīng)正常情況下的重要供能途徑①無(wú)線(xiàn)粒體的細(xì)胞，如：紅細(xì)胞②代謝活躍的細(xì)胞，如：白細(xì)胞、骨髓細(xì)胞

（有氧）葡萄糖葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇乙酰CoA三羧酸循環(huán)（有氧或無(wú)氧）丙酮酸乳酸乙醇乙酰CoA糖酵解途徑三羧酸循環(huán)（有氧或無(wú)氧）（無(wú)氧）二、糖的有氧氧化

糖的有氧氧化（aerobicoxidation）：葡萄糖在有氧條件下，徹底氧化分解生成CO2和H2O的反應(yīng)的過(guò)程。有氧氧化是糖氧化的主要方式。

（一）有氧氧化的反應(yīng)過(guò)程

分為三個(gè)階段：TAC循環(huán)

G（Gn）丙酮酸

乙酰CoA

CO2NADH+H+FADH2H2O

[O]ATPADP胞液線(xiàn)粒體第一階段：葡萄糖經(jīng)酵解途徑生成丙酮酸在細(xì)胞胞質(zhì)一分子葡萄糖分解后生成2分子丙酮酸，2分子ATP和2分子NADH+H+。2分子NADH+H+在有氧條件下可進(jìn)入線(xiàn)粒體產(chǎn)能，共可得到2×2或者2×3分子ATP。故第一階段可凈生成6或8分子ATP。第二階段：丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA

HS-CoA3COOHCOCHCO2HC3NADH+H+DNA+~COSCoA經(jīng)脫氫、脫羧、?；梢阴oA，這是不可逆反應(yīng)。在線(xiàn)粒體內(nèi)進(jìn)行。丙酮酸脫氫酶系

丙酮酸脫氫酶復(fù)合體HSCoANAD+

丙酮酸脫氫酶(E1)由三種酶組成二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶(E2)二氫硫辛酰胺脫氫酶(E3)五種輔助因子：TPP（VB1）、硫辛酸、HSCoA（泛酸）、NAD+（Vpp）、FAD（VB2）1.

-羥乙基-TPP的生成

CO22.乙酰硫辛酰胺的生成

CoASH3.乙酰CoA的生成4.硫辛酰胺的生成

NAD+5.

NADH+H+的生成NADH+H+第三階段：經(jīng)三羧酸循環(huán)徹底氧化分解三羧酸循環(huán)（tricarboxylicacidcycle,

TAC，Krebs循環(huán)或檸檬酸循環(huán)）：由乙酰CoA與草酰乙酸縮合成檸檬酸開(kāi)始，經(jīng)反復(fù)脫氫、脫羧再生成草酰乙酸的循環(huán)反應(yīng)過(guò)程。部位：線(xiàn)粒體基質(zhì)+acetylCoAoxaloacetate*檸檬酸合酶H2OHSCoA⑴citrate反應(yīng)不可逆順烏頭酸酶⑵isocitrate異檸檬酸脫氫酶NAD+NADH+H++CO2⑶*-ketoglutarate

反應(yīng)不可逆-ketoglutarate

α-酮戊二酸脫氫酶系NADH+H++CO2*NAD++HSCoA⑷succinylCoA

反應(yīng)不可逆琥珀酰CoA合成酶HSCoA+GTPGDP+Pi⑸succinateFADFADH2琥珀酸脫氫酶⑹fumarate

fumarate

H2O延胡索酸酶⑺malate

蘋(píng)果酸脫氫酶NAD+NADH+H+⑻oxaloacetate三羧酸循環(huán)的總反應(yīng)式：CH3CO～CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O→

2CO2+HSCoA

+3NADH+3H++FADH2+GTP三羧酸循環(huán)小結(jié)：在TAC中，1分子乙酰CoA經(jīng)2次脫羧，生成2個(gè)CO2；4次脫氫，其中3次以NAD+為受氫體，1次以FAD為受氫體；1次底物水平磷酸化。三羧酸循環(huán)的特點(diǎn)

①在有氧條件下進(jìn)行，產(chǎn)生的還原當(dāng)量經(jīng)氧化磷酸化可產(chǎn)生ATP，是產(chǎn)生ATP的主要途徑。②循環(huán)反應(yīng)在線(xiàn)粒體中進(jìn)行，為不可逆反應(yīng)。③循環(huán)的中間產(chǎn)物既不能通過(guò)此循環(huán)反應(yīng)生成，也不被此循環(huán)反應(yīng)所消耗。（二）三羧酸循環(huán)的生理意義

1.是機(jī)體獲取能量的主要方式2.是糖、脂肪和蛋白質(zhì)三種主要有機(jī)物在體內(nèi)徹底氧化的共同代謝途徑3.是體內(nèi)三種主要有機(jī)物互變的聯(lián)結(jié)機(jī)構(gòu)

有氧氧化生成的ATP反應(yīng)ATP第一階段兩次耗能反應(yīng)-2兩次生成ATP的反應(yīng)2×2一次脫氫(NADH+H+)2×2或2×3第二階段一次脫氫(NADH+H+)2×3第三階段三次脫氫(NADH+H+)2×3×3一次脫氫(FADH2)2×2一次生成ATP的反應(yīng)2×1凈生成36或38（三）糖有氧氧化的調(diào)節(jié)

①酵解途徑：己糖激酶6-磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶②丙酮酸的氧化脫羧：③三羧酸循環(huán)：檸檬酸合酶異檸檬酸脫氫酶α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體丙酮酸脫氫酶復(fù)合體丙酮酸脫氫酶復(fù)合體變構(gòu)調(diào)節(jié)：共價(jià)修飾調(diào)節(jié)：磷酸化失活；胰島素和Ca2+促進(jìn)其去磷酸化，使其活性增加。丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的調(diào)節(jié)第三階段：主要通過(guò)酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)控制三個(gè)關(guān)鍵酶的活性檸檬酸合酶citratesynthaseATP檸檬酸、琥珀酰CoANADH+H+-+ADP調(diào)節(jié)有氧氧化第三階段代謝流量的關(guān)鍵酶主要是異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶isocitratedehydrogenaseATP-+AMP，ADP-酮戊二酸脫氫酶系-ketoglutaratedehydrogenasecomplex琥珀酰CoANADH+H+ATP-+AMP、ADPNAD+有氧氧化的調(diào)節(jié)特點(diǎn)（1）有氧氧化的調(diào)節(jié)通過(guò)對(duì)關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)。（2）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。（3）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。（4）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。三、磷酸戊糖途徑

磷酸戊糖途徑(pentosephosphatepathway)：從6-磷酸葡萄糖脫氫反應(yīng)開(kāi)始，經(jīng)一系列代謝反應(yīng)生成磷酸戊糖等中間代謝物，然后再重新進(jìn)入糖氧化分解代謝途徑的一條旁路代謝途徑。在胞漿中進(jìn)行。GG-6-PF-6-PF-1,6-BP3-磷酸甘油醛丙酮酸乙酰CoATACCO2+H2O+ATP磷酸戊糖途徑NADPH5-磷酸核糖（一）磷酸戊糖途徑的反應(yīng)

代謝過(guò)程可分為兩個(gè)階段：

氧化反應(yīng):產(chǎn)生5-磷酸核糖、NADPH+H+及CO2

非氧化反應(yīng):是一系列基團(tuán)的轉(zhuǎn)移過(guò)程總反應(yīng)式：3G-6-P+6NADP+→2F-6-P

+3-磷酸甘油醛+6NADPH+6H++3CO26-磷酸葡萄糖

1、磷酸戊糖生成

NADPH+H+NADP+

⑴

6-磷酸葡萄糖脫氫酶

6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯

H2O

內(nèi)酯酶6-磷酸葡萄糖酸

NADP+

CO2

NADPH+H+⑵6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶

5-磷酸核酮糖

異構(gòu)酶5-磷酸核糖

2、基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)此階段的所有反應(yīng)均為可逆的。5-磷酸核酮糖經(jīng)一系列基團(tuán)轉(zhuǎn)移及差向異構(gòu)反應(yīng)生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖。基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)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磷酸戊糖途徑的調(diào)節(jié)6-磷酸葡萄糖脫氫酶為限速酶。NADPH/NADP+↑，此途徑抑制；NADPH/NADP+↓，此途徑激活。（二）磷酸戊糖途徑的生理意義

1、為核酸的生物合成提供核糖2G-SHG-S-S-GAAH2

NADP+NADPH+H+2、提供NADPH作為供氫體參與多種代謝反應(yīng)。遺傳性6-磷酸葡萄糖脫氫酶缺陷可導(dǎo)致蠶豆病，表現(xiàn)為溶血性貧血。

NADPH是體內(nèi)許多合成代謝的供氫體；NADPH參與體內(nèi)羥化反應(yīng)；NADPH用于維持谷胱甘肽的還原狀態(tài)。第三節(jié)糖原的合成與分解糖原分子只有一個(gè)還原端。糖原的合成分解都是在非還原端上進(jìn)行的。-1,4-糖苷鍵還原端-1,6-糖苷鍵非還原端糖原合成(glycogenesis)是由葡萄糖合成糖原的過(guò)程；糖原分解(glycogenolysis)習(xí)慣上是指肝糖原分解為葡萄糖的過(guò)程。糖原的合成與分解代謝主要發(fā)生在肝、腎和肌肉組織細(xì)胞的胞液中。一、糖原的合成作用1、糖原合成的反應(yīng)己糖激酶(葡萄糖激酶)G+ATPG-6-P+ADP①葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖

磷酸葡萄糖變位酶G-6-PG-1-P②6-磷酸葡萄糖異構(gòu)轉(zhuǎn)變成1-磷酸葡萄糖UDPG焦磷酸化酶G-1-P+

UTPUDPG+PPi③尿苷二磷酸葡萄糖(uridinediphosphateglucose,UDP-G)的生成UDPGGUDP④UTP-G與糖原（Gn）結(jié)合糖原合酶*UDP-G+(G)n(G)n+1+UDP⑤分枝鏈的形成α-1,4-糖苷鍵

分支酶(branchingenzyme)α-1,6-糖苷鍵

糖原合酶的作用機(jī)制2、糖原合成的特點(diǎn)①必須以原有糖原分子作為引物；②合成反應(yīng)在糖原的非還原端進(jìn)行；③合成為一耗能過(guò)程，每增加一個(gè)葡萄糖殘基，需消耗2個(gè)高能磷酸鍵；④關(guān)鍵酶是糖原合酶，為一共價(jià)修飾酶，只能催化α-1,4-糖苷鍵生成；⑤需UTP參與。二、糖原的分解作用1、反應(yīng)過(guò)程葡萄糖-6-磷酸酶只存在于肝和腎中，而肌肉中沒(méi)有。糖原的一個(gè)G單位酵解凈產(chǎn)生3個(gè)ATP。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磷酸烯醇式丙酮酸脫枝酶的作用非還原端-1,6-糖苷鍵糖原磷酸化酶脫枝酶的轉(zhuǎn)移酶活性脫枝酶的-1,6-糖苷酶活性H脫枝酶具有葡聚糖轉(zhuǎn)移酶和

-1,6-葡萄糖苷酶兩種活性。糖原分解的產(chǎn)物是1-磷酸葡萄糖和葡萄糖。2、糖原分解的特點(diǎn)①水解反應(yīng)在糖原的非還原端進(jìn)行；②是一非耗能過(guò)程；③關(guān)鍵酶是糖原磷酸化酶，為一共價(jià)修飾酶，其輔酶是磷酸吡哆醛。此酶只能分解α-1，4-糖苷鍵。UDPG焦磷酸化酶

G-1-P

UTP

UDPG

PPi

糖原n+1UDP

G-6-P

G糖原合酶

磷酸葡萄糖變位酶己糖激酶糖原n

Pi磷酸化酶

葡萄糖-6-磷酸酶（肝）糖原n

糖原的合成與分解代謝三、糖原