《生物化學(xué)》糖代謝

糖代謝MetabolismofCarbohydrates第五

章1《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024內(nèi)容提要：第一節(jié)單糖、寡糖、多糖第二節(jié)糖的無(wú)氧分解第三節(jié)糖的有氧氧化第四節(jié)磷酸戊糖途徑第五節(jié) 糖異生第六節(jié)多糖和寡糖的合成與分解第七節(jié)血糖及其調(diào)節(jié)（自學(xué)）單糖的分解與合成2《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024第一節(jié)

單糖、寡糖、多糖Monosaccharide、oligosaccharide&polysaccharide3《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024糖的概念

糖(carbohydrates)即碳水化合物，其化學(xué)本質(zhì)為多羥醛（葡萄糖）或多羥酮類（果糖）及其衍生物或多聚物。4《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024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。生物體內(nèi)糖類5《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024單糖、寡糖、多糖

單糖(Monosaccharide)是最簡(jiǎn)單的糖，不再被水解成更小的糖單位。根據(jù)其所含碳原子數(shù)目分為丙糖、丁糖、戊糖和己糖。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又分為醛糖和酮糖。

寡糖(Oligosaccharide)是少數(shù)單糖（2-10個(gè)）的縮合產(chǎn)物，低聚糖通常指20個(gè)以下的單糖的縮合產(chǎn)物。

多糖(Polysaccharide)是多個(gè)單糖以糖苷鍵連接而形成的高聚物。常見的多糖有淀粉、糖原、纖維素等。6《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024單糖葡萄糖果糖蔗糖7《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024棉籽糖麥芽糖寡糖乳糖蔗糖8《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024多糖纖維素淀粉9《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024糖的生理功能提供能源

人體內(nèi)70%能量來(lái)源于糖的分解代謝，1克葡萄糖在體內(nèi)徹底氧化，可釋放16.7KJ能量。提供碳源

糖代謝的某些中間產(chǎn)物，可用來(lái)合成脂肪、氨基酸、膽固醇、核苷酸等。10《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024構(gòu)成細(xì)胞的成分糖脂：神經(jīng)組織和生物膜的主要成分。糖蛋白：可作為抗體、酶、激素等。構(gòu)成某些生物活性物質(zhì)糖的磷酸衍生物可以形成體內(nèi)許多重要的活性物質(zhì)，如：NAD、FAD等。11《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024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-臨界糊精酶消化吸收過程

腸粘膜上皮細(xì)胞刷狀緣

胃

口腔

腸腔

胰液中的α-淀粉酶主動(dòng)吸收血液或易化擴(kuò)散12《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024第二節(jié)

糖的無(wú)氧分解Glycolysis13《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024糖代謝的概況糖代謝主要涉及單糖和多聚糖在生物體內(nèi)如何被利用和儲(chǔ)存的過程，即糖的分解和糖原的合成。

14《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024糖代謝的概況葡萄糖酵解途徑有氧/無(wú)氧丙酮酸有氧無(wú)氧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磷酸核糖

+NADPH+H+淀粉消化與吸收H2O＋CO2ATP15《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024動(dòng)物細(xì)胞植物細(xì)胞細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)線粒體

高爾基體細(xì)胞核內(nèi)質(zhì)網(wǎng)溶酶體細(xì)胞壁葉綠體有色體白色體液體晶體分泌物吞噬中心體胞飲細(xì)胞膜

丙酮酸氧化

三羧酸循環(huán)

磷酸戊糖途徑

糖酵解16《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024葡萄糖（glucose）結(jié)構(gòu)17《生物化學(xué)》糖代謝5/9/202418《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024一、糖酵解(glycolysis)的定義糖酵解是將葡萄糖降解為丙酮酸并伴隨著ATP生成的一系列反應(yīng)，是生物體內(nèi)普遍存在的葡萄糖降解的途徑。該途徑也稱作Embden-Meyethof-Parnas途徑，簡(jiǎn)稱EMP途徑。葡萄糖丙酮酸＋ATP19《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024二、糖酵解的反應(yīng)過程反應(yīng)部位：胞液/細(xì)胞質(zhì)己糖磷酸化（3步）第一階段第二階段磷酸己糖裂解（2步）第三階段ATP和丙酮酸生成（5步）大體過程：3-磷酸甘油醛葡萄糖1,6-二磷酸果糖丙酮酸20《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024（一）己糖磷酸化（3步反應(yīng)）1.

葡萄糖磷酸化為6-磷酸葡萄糖（glucose-6-phosphate,G-6-P)磷酸化使葡萄糖分子增大，不能自由逸出細(xì)胞；己糖激酶(hexokinase,HK)分四型，肝中為葡萄糖激酶(glucokinase,GK)；消耗1分子ATP，反應(yīng)不可逆。21《生物化學(xué)》糖代謝5/9/20242.6-磷酸葡萄糖異構(gòu)為6-磷酸果糖

(fructose-6-phosphate,F-6-P)22《生物化學(xué)》糖代謝5/9/20243.6-磷酸果糖轉(zhuǎn)變成1,6-二磷酸果糖(1,6-fructose-biphosphate,F-1,6-二P)是第二個(gè)磷酸化反應(yīng)，消耗1分子ATP，反應(yīng)不可逆。磷酸果糖激酶(phosphofructo-kinase,PFK)是糖酵解的限速酶。23《生物化學(xué)》糖代謝5/9/20244.

磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖反應(yīng)可逆,由醛縮酶(aldolase)催化6C3C3C（二）磷酸己糖裂解（2步反應(yīng)）24《生物化學(xué)》糖代謝5/9/20245.

磷酸丙糖同分異構(gòu)化磷酸丙糖異構(gòu)酶（triosephosphateisomerase)G→2分子3-磷酸甘油醛，消耗2分子ATP。25《生物化學(xué)》糖代謝5/9/20246.3-磷酸甘油醛氧化為1,3-二磷酸甘油酸

醛基脫氫氧化成羧基，并加入一分子磷酸，形成混合酸酐。脫下的氫由NAD+接受。此步為糖酵解中唯一一步脫氫反應(yīng)。（三）丙酮酸的生成（5步反應(yīng)）26《生物化學(xué)》糖代謝5/9/20247.1,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油酸此步為底物水平磷酸化底物水平磷酸化（substratelevelphosphorlation）：物質(zhì)在生物氧化過程中，常生成一些含有高能鍵的化合物，而這些化合物可直接偶聯(lián)ATP或GTP的合成，這種產(chǎn)生ATP等高能分子的方式稱為底物水平磷酸化。反應(yīng)可逆27《生物化學(xué)》糖代謝5/9/20248.3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸28《生物化學(xué)》糖代謝5/9/20249.2-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)反應(yīng)引起分子內(nèi)能量重新分布，形成高能磷酸鍵。29《生物化學(xué)》糖代謝5/9/202410.PEP轉(zhuǎn)變成丙酮酸（pyruvate)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?0《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024此為還原反應(yīng)，是一步加氫反應(yīng)，其NADH+H+來(lái)自于3-磷酸甘油醛脫氫。（四）丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸(lactate)反應(yīng)條件：無(wú)氧31《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024糖酵解的全過程1.三步不可逆反應(yīng)：己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶2.兩步耗能反應(yīng)：G—G-6-P;F-6-P—F-1,6-二P3.兩步產(chǎn)能反應(yīng)：1,3-二磷酸甘油酸—3-磷酸甘油酸；PEP—丙酮酸4.一步脫氫反應(yīng)：3-磷酸甘油醛—1,3-二磷酸甘油酸；

一步加氫反應(yīng)：丙酮酸—乳酸5.凈生成能量2分子ATP32《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024關(guān)鍵酶（keyenzyme）:在一條代謝途徑的多酶系統(tǒng)中，通常存在一種或少數(shù)幾種催化不可逆反應(yīng)的酶，這些酶決定代謝途徑反應(yīng)方向。如己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶。限速酶（rate-limitingenzyme）:一條代謝途徑中，催化活力最低，米氏常數(shù)最大，也就是催化反應(yīng)速度最慢的酶，它決定整個(gè)代謝途徑的速度。如磷酸果糖激酶。調(diào)節(jié)酶（regulatoryenzyme）:酶的活性受到細(xì)胞內(nèi)各種信號(hào)的調(diào)節(jié)，是代謝調(diào)節(jié)的作用點(diǎn)。33《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024總反應(yīng)：

葡萄糖

+2ADP+2Pi+2NAD+

→2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H++2H2OATP的生成：

糖酵解時(shí)，1分子葡萄糖共生成4分子ATP，凈生成2分子ATP和2分子NADH+H+。能量支票≈4或6分子ATP34《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024其它單糖的酵解35《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024二、糖酵解的調(diào)節(jié)（一）6-磷酸果糖激酶-1（PFK-1）最重要36《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024（二）丙酮酸激酶變構(gòu)調(diào)節(jié)：F-1,6-二P和PEP是丙酮酸激酶的變構(gòu)激活劑；

ATP、檸檬酸和長(zhǎng)鏈脂肪酸是丙酮酸激酶的變構(gòu)抑制劑。共價(jià)修飾調(diào)節(jié)：胰高血糖素通過cAMP和PKA使其磷酸化而抑制其活性。37《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024（三）葡萄糖激酶與己糖激酶己糖激酶是別構(gòu)酶，有四種同工酶，存在于不同組織中，可催化多種己糖磷酸化，G-6-P可反饋抑制己糖激酶；葡萄糖激酶不是別構(gòu)酶，為己糖激酶同工酶IV型，存在與肝細(xì)胞內(nèi)，只催化葡萄糖磷酸化，胰島素可誘導(dǎo)葡萄糖激酶的合成。38《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024己糖激酶葡萄糖激酶存在部位肝外組織肝Km

值0.1mmol/L

10mmol/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39《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024三、丙酮酸的去路有氧條件下，進(jìn)入線粒體變成乙酰CoA參加三羧酸循環(huán)，徹底氧化產(chǎn)生CO2和H2O。無(wú)氧條件下，加氫還原生成乳酸。在酵母等微生物中，丙酮酸脫羧生成乙醛，再加氫還原生成乙醇。CO2+H2OCH2OHCH3乙醇

NADH+H+

NAD+CO2乙醛CHOCH3COOHC==OCH3丙酮酸40《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024機(jī)體缺氧時(shí)的主要供能方式。機(jī)體供氧充足情況下少數(shù)組織的能量來(lái)源。如成熟紅細(xì)胞、神經(jīng)、骨髓、皮膚、視網(wǎng)膜等。糖無(wú)氧分解不僅提供能量，還能提供碳源物質(zhì)，參與Pr、脂肪酸的生物合成，如丙酮酸。四、糖酵解的生理意義41《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024AerobicOxidationofGlucose第三節(jié)糖的有氧氧化42《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024葡萄糖在有氧條件下，徹底氧化成水和CO2的反應(yīng)過程稱為有氧氧化。這是糖氧化的主要方式。43《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024一、有氧氧化的反應(yīng)過程分為三個(gè)階段：乳酸無(wú)氧有氧44《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024（一）丙酮酸的氧化脫羧經(jīng)脫氫、脫羧、?；梢阴oA，這是不可逆反應(yīng)。在線粒體內(nèi)進(jìn)行。45《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024丙酮酸脫氫酶復(fù)合體硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶（E2）※由三種酶組成丙酮酸脫羧酶（E1）二氫硫辛酸脫氫酶（E3）※六種輔助因子：TPP（VB1）、NAD+（Vpp）、硫辛酸、FAD（VB2）、HSCoA（泛酸）、Mg2+46《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024丙酮酸脫氫酶復(fù)合體HSCoANAD+硫辛酸47《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024焦磷酸硫胺素（TPP）是糖代謝中羰基碳（醛和酮）合成與裂解的輔酶。48《生物化學(xué)》糖代謝5/9/202449《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024焦磷酸輔酶A（CoA）是許多?；D(zhuǎn)移酶類的輔酶，參與糖、脂類、氨基酸的代謝，主要起傳遞酰基的作用。輔酶A結(jié)構(gòu)50《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024黃素腺嘌呤二核苷酸黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）在生物體內(nèi)氧化還原反應(yīng)中其傳遞氫和電子作用，對(duì)糖、脂肪、蛋白代謝有影響。51《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（輔酶I）在反應(yīng)中起到傳遞電子和氫的作用。52《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024硫辛酸①TPP使羰基碳的裂解②硫辛酸作為氫載體和酰基載體③CoA作為?；d體接受酰基④FAD作為氫載體接受H⑤NAD作為氫載體傳遞H丙酮酸脫氫酶系53《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024由乙酰CoA與草酰乙酸縮合成檸檬酸開始，經(jīng)反復(fù)脫氫、脫羧再生成草酰乙酸的循環(huán)反應(yīng)過程。又稱檸檬酸循環(huán)和Krebs循環(huán)。動(dòng)植物、微生物普遍存在，糖代謝主要途徑，脂肪、蛋白質(zhì)分解最終途徑。1953年獲諾貝爾獎(jiǎng)。部位：線粒體基質(zhì)（二）三羧酸循環(huán)（TCA）

(tricarboxylicacidcycle)54《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024乙酰CoA草酰乙酸檸檬酸合酶檸檬酸1.三羧酸循環(huán)的反應(yīng)過程（1）檸檬酸的生成該步反應(yīng)不可逆。

檸檬酸合酶是TCA循環(huán)的限速酶。其活性受ATP、NADH、琥珀酰CoA、脂酰CoA等抑制。2C4C6C55《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024檸檬酸異檸檬酸順烏頭酸酶順烏頭酸酶順烏頭酸（2）檸檬酸生成異檸檬酸6C6C6C56《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024異檸檬酸異檸檬酸脫氫酶α-酮戊二酸（3）異檸檬酸生成α-酮戊二酸該步反應(yīng)不可逆。異檸檬酸脫氫酶是一種變構(gòu)調(diào)節(jié)酶，活性受NADH和ATP抑制，但被NAD+、ADP和AMP激活。6C5C57《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024α-酮戊二酸α-酮戊二酸脫氫酶系琥珀酰CoA~（4）α-酮戊二酸生成琥珀酰CoA琥珀酰CoA含有高能硫酯鍵，反應(yīng)不可逆。α-酮戊二酸脫氫酶系與丙酮酸脫氫酶系類似，由3種酶和6種輔助因子組成。α-酮戊二酸脫氫酶系是TCA循環(huán)的調(diào)節(jié)點(diǎn)，反應(yīng)受產(chǎn)物NADH、琥珀酰CoA、ATP、GTP的反饋抑制。5C4C58《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024（5）琥珀酰CoA生成琥珀酸琥珀酰CoA琥珀酰CoA合成酶琥珀酸~琥珀酰CoA的高能硫酯鍵斷裂，釋放能量生成GTP。GTP可以將高能磷酸鍵轉(zhuǎn)給ADP，生成ATP。此步反應(yīng)為TCA中唯一一步底物水平磷酸化反應(yīng)。4C4C59《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024琥珀酸琥珀酸脫氫酶延胡索酸（6）琥珀酸生成延胡索酸4C4C60《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024延胡索酸延胡索酸酶蘋果酸（7）延胡索酸生成蘋果酸4C4C61《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024蘋果酸蘋果酸脫氫酶草酰乙酸（8）蘋果酸生成草酰乙酸4C4C62《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024TCA草酰乙酸4C乙酰CoA2C檸檬酸6C順烏頭酸6C檸檬酸合成酶順烏頭酸酶順烏頭酸酶異檸檬酸6C異檸檬酸脫氫酶α-酮戊二酸5Cα-酮戊二酸脫氫酶系琥珀酰CoA4C琥珀酰CoA合成酶琥珀酸4C琥珀酸脫氫酶延胡索酸4C延胡索酸酶蘋果酸4C蘋果酸脫氫酶63《生物化學(xué)》糖代謝5/9/202464《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024乙酰CoA檸檬酸異檸檬酸α-酮戊二酸琥珀酰CoA琥珀酸延胡索酸蘋果酸草酰乙酸三羧酸循環(huán)小結(jié)：①1分子乙酰CoA經(jīng)兩次脫羧生成2分子CO2。②共發(fā)生4次脫氫，3次以NAD+為受體，1次以FAD為受體。③發(fā)生一次底物水平磷酸化，生成1分子ATP。④TCA中三個(gè)關(guān)鍵酶（催化不可逆反應(yīng)）：檸檬酸合酶（限速酶）、異檸檬酸脫氫酶和α-酮戊二酸脫氫酶系。⑤有氧氧化的4個(gè)調(diào)節(jié)點(diǎn)：除上述三個(gè)酶，外加丙酮酸脫氫酶系。65《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024總反應(yīng)式：乙酰CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+3NADH+3H++FADH2+GTP+HSCoA66《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024三羧酸循環(huán)的特點(diǎn)①在有氧條件下進(jìn)行，產(chǎn)生的還原當(dāng)量（NADH和FADH2）經(jīng)氧化磷酸化可產(chǎn)生ATP，是產(chǎn)生ATP的主要途徑。②不可逆。③草酰乙酸的回補(bǔ)反應(yīng)：TCA循環(huán)主要依靠草酰乙酸接受乙酰CoA，中間產(chǎn)物不會(huì)因參與循環(huán)而被消耗，但可以參加其他代謝而被消耗。需要通過其他途徑對(duì)草酰乙酸進(jìn)行補(bǔ)充。67《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024

1.丙酮酸羧化成草酰乙酸(動(dòng)物體主要回補(bǔ)反應(yīng))；

2.丙酮酸羧化成蘋果酸,再脫氫生成草酰乙酸；

3.PEP在磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶作用下生成草酰乙酸；

4.天冬氨酸和α-酮戊二酸轉(zhuǎn)氨基作用生成草酰乙酸和谷氨酸。草酰乙酸回補(bǔ)反應(yīng)：丙酮酸蘋果酸草酰乙酸α-酮戊二酸天冬氨酸谷氨酸草酰乙酸68《生物化學(xué)》糖代謝5/9/20242.三羧酸循環(huán)的生理意義①是動(dòng)物生理活動(dòng)所需能源的主要來(lái)源。②三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的共同氧化途徑。

69《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024③物質(zhì)代謝聯(lián)系的樞紐70《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024二、有氧氧化生成的ATP71《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024葡萄糖在氧化過程中，除了直接產(chǎn)生ATP或GTP外，還伴隨著H+的傳遞，可以將H+傳遞給NAD+或者FAD+，從而產(chǎn)生NADH+H+或FADH2。生成的NADH及FADH2在以后被電子傳遞鏈氧化，當(dāng)電子或H通過電子傳遞體傳給O2時(shí)偶聯(lián)生成ATP，每個(gè)NADH生成2.5（3）個(gè)ATP，每個(gè)FADH2生成1.5（2）個(gè)ATP。72《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024G→2丙酮酸：凈產(chǎn)生2分子ATP和2分子NADH。丙酮酸→乙酰CoA：產(chǎn)生1分子NADH。TCA:一分子乙酰CoA經(jīng)TCA產(chǎn)生3分子NADH和1分子FADH2，加上底物水平磷酸化生成1分子GTP（能量轉(zhuǎn)移生成ATP）。結(jié)論：1分子葡萄糖徹底氧化成CO2和H2O，可生成2分子ATP，10分子NADH，2分子FADH2和2分子GTP；經(jīng)電子傳遞鏈氧化最終凈生成30或32（36或38）分子ATP。

73《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024糖酵解中，從3-磷酸甘油醛—1,3-二磷酸甘油酸的過程在胞液中產(chǎn)生1分子NADH，胞液中的NADH+H+必須進(jìn)入線粒體才能轉(zhuǎn)化成ATP。但NADH不能通過線粒體內(nèi)膜，需要有個(gè)電子載體進(jìn)行線粒體內(nèi)外的穿梭搬運(yùn)。在肌肉和神經(jīng)組織細(xì)胞中，存在α-磷酸甘油穿梭系統(tǒng)，在這一系統(tǒng)的細(xì)胞質(zhì)中，NADH+H+傳給線粒體內(nèi)的FAD+→FADH2系統(tǒng)，最終經(jīng)氧化磷酸化產(chǎn)生1.5分子ATP。在肝臟和心肌組織細(xì)胞中，存在蘋果酸穿梭系統(tǒng)，在這一系統(tǒng)的細(xì)胞質(zhì)中，NADH+H+傳給線粒體內(nèi)的NADH+H+系統(tǒng)，最終經(jīng)氧化磷酸化產(chǎn)生2.5分子ATP。

74《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024三、有氧氧化的調(diào)節(jié)

除對(duì)酵解途徑三個(gè)關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)外，還對(duì)丙酮酸脫氫酶復(fù)合體、檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶和

-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體四個(gè)關(guān)鍵酶存在調(diào)節(jié)。

75《生物化學(xué)》糖代謝5/9/20241.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。76《生物化學(xué)》糖代謝5/9/20242.檸檬酸合酶（限速酶）變構(gòu)激活劑：ADP變構(gòu)抑制劑：NADH、琥珀酰CoA、檸檬酸、ATP3.異檸檬酸脫氫酶變構(gòu)激活劑：ADP、AMP、NAD+、Ca2+變構(gòu)抑制劑：ATP、NADH77《生物化學(xué)》糖代謝5/9/20244.

–酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體與丙酮酸脫氫酶復(fù)合體相似。產(chǎn)物產(chǎn)生反饋抑制，受NADH、琥珀酰CoA、ATP抑制?？傮w說，氧化磷酸化促進(jìn)TCA。ATP/ADP↑，抑制TCA，氧化磷酸化↓；ATP/ADP↓，促進(jìn)TCA，氧化磷酸化↑。

78《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024第四節(jié)

磷酸戊糖途徑pentosephosphatepathway79《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024磷酸戊糖途徑(pentosephosphatepathwayorphosphogluconatepqthway)，又叫做PPP，是由于該途徑中有許多中間物是磷酸戊糖。該途徑又叫做磷酸己糖支路途徑(hexosemonophosphateshuntpathwayHMP)，是由于從磷酸己糖開始該途徑與EMP途徑分支。概念80《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024一、戊糖磷酸途徑的反應(yīng)過程由一個(gè)循環(huán)的反應(yīng)體系構(gòu)成。該反應(yīng)體系的起始物為葡萄糖-6-磷酸，經(jīng)過氧化分解后產(chǎn)生五碳糖，CO2，無(wú)機(jī)磷酸，NADPH?？偡磻?yīng)式：6G-6-P+12NADP++7H2O5

G-6-P+6CO2+12NADPH+12H+81《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024磷酸戊糖途徑的兩個(gè)階段

2、非氧化分子重排階段

6核酮糖-5-P5果糖-6-P5葡萄糖-6-P1、氧化脫羧階段

6G-6-P6

葡萄糖酸-6-P6

核酮糖-５-P

6NADP+6

NADPH+6H+6NADP+6

NADPH+6H+6CO26H2O發(fā)生部位：細(xì)胞液不可逆可逆82《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024磷酸戊糖途徑的氧化脫羧階段NADP+

NADPH+H+

H2O

NADPH+H+NADP+5-磷酸核酮糖5C6-磷酸葡萄糖6C6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯6C6-磷酸葡萄糖酸6CCO26-磷酸葡萄糖脫氫酶內(nèi)酯酶6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶6-磷酸葡萄糖脫氫酶是PPP途徑的限速酶，反應(yīng)不可逆。反應(yīng)速率受NADP+/NADPH的調(diào)節(jié)。83《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024磷酸戊糖途徑的非氧化分子重排階段H2OPi6

5-磷酸核酮糖5C25-磷酸核糖5C25-磷酸木酮糖5C2

3-磷酸甘油醛3C2

7-磷酸景天庚酮糖7C2

4-磷酸赤蘚丁糖4C26-磷酸果糖6C2

5-磷酸木酮糖5C23-磷酸甘油醛3C26-磷酸果糖6C1,6-二磷酸果糖6C16-磷酸果糖6C轉(zhuǎn)醛酶異構(gòu)酶轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)酮酶醛縮酶階段之一階段之二階段之三5

6-磷酸果糖

6C84《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024磷酸戊糖途徑的非氧化階段之一

（5-磷酸核酮糖異構(gòu)化）差向異構(gòu)酶異構(gòu)酶5-磷酸木酮糖5C5-磷酸核糖5C5-磷酸核酮糖5C85《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024磷酸戊糖途徑的非氧化階段之二

（基團(tuán)轉(zhuǎn)移）+24-磷酸赤蘚糖4C+25-磷酸核糖5C23-磷酸甘油醛3C轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)醛酶26-磷酸果糖6C+7-磷酸景天庚酮糖7C2H25-磷酸木酮糖5C86《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024基團(tuán)轉(zhuǎn)移（續(xù)前）+24-磷酸赤蘚糖4C+23-磷酸甘油醛3C26-磷酸果糖6C轉(zhuǎn)酮酶25-磷酸木酮糖5C87《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024H2OPi1,6-二磷酸果糖6C23-磷酸甘油醛3C6-磷酸果糖6C醛縮酶二磷酸果糖酯酶磷酸戊糖途徑的非氧化階段之三

（3-磷酸甘油醛異構(gòu)、縮合與水解）異構(gòu)酶88《生物化學(xué)》糖代謝5/9/202456-磷酸果糖6C6-磷酸葡萄糖6C5磷酸葡萄糖異構(gòu)酶6-磷酸葡萄糖的重新生成89《生物化學(xué)》糖代謝5/9/20246C6C6C5C5C5C7C3C6C4C6C6C6C6C6C3C90《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024二、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。91《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024三、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)。NADPH是體內(nèi)許多合成代謝的供氫體，如參與脂肪、膽固醇的生物合成；NADPH參與體內(nèi)羥化反應(yīng)，如在肝臟中對(duì)藥物、毒物、激素進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化；NADPH用于維持谷胱甘肽的還原狀態(tài)。

G-SH+NADP+G-S-S-G+NADPH+H+

還原型谷胱甘肽可以保護(hù)某些巰基酶或巰基蛋白不被氧化劑損壞。92《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024第五

節(jié)

糖異生gluconeogenesis93《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024概念：由非糖物質(zhì)作為前體轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟堑倪^程稱為糖異生作用。原料：乳酸、甘油、丙酮酸和生糖氨基酸等。部位：哺乳動(dòng)物主要在肝臟，其次是腎臟；高等植物在種子。94《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024一、糖異生途徑從丙酮酸生成G的具體反應(yīng)過程稱為糖異生途徑。基本上是糖酵解的逆過程，但是糖酵解途徑的三個(gè)關(guān)鍵酶催化的反應(yīng)是放能的不可逆反應(yīng)，又叫能障。需要另外的酶催化繞過這三個(gè)能障。95《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024回顧：糖酵解及其三步不可逆反應(yīng)96《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024回顧：糖酵解的三步不可逆反應(yīng)97《生物化學(xué)》糖代謝5/9/20241.

丙酮酸羧化支路→消耗2分子ATP98《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024草酰乙酸出線粒體進(jìn)入胞液的方式：蘋果酸穿梭作用：

草酰乙酸→蘋果酸→胞液→草酰乙酸谷草轉(zhuǎn)氨基作用：草酰乙酸+Glu→Asp+

-酮戊二酸

→草酰乙酸+Glu

線粒體中從線粒體進(jìn)入胞液胞液中99《生物化學(xué)》糖代謝5/9/20242.F-1,6-二P→F-6-P磷酸果糖激酶-1二磷酸果糖酯酶100《生物化學(xué)》糖代謝5/9/20243.

G-6-P→G己糖激酶6-磷酸葡萄糖酯酶101《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024糖酵解和葡萄糖異生的關(guān)系A(chǔ)BC1C2AG-6-P酶B果糖二磷酸酶C1丙酮酸羧化酶C2PEP羧激酶（胞液）（線粒體）葡萄糖丙酮酸草酰乙酸天冬氨酸磷酸二羥丙酮3-P-甘油醛

-酮戊二酸乳酸谷氨酸丙氨酸TCA循環(huán)乙酰CoAPEPG-6-PF-6-PF-1.6-P丙酮酸草酰乙酸谷氨酸

-酮戊二酸天冬氨酸3-P-甘油甘油102《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024糖異生的反應(yīng)特點(diǎn)：

糖異生途徑有4個(gè)關(guān)鍵酶：6-磷酸葡萄糖酯酶、二磷酸果糖酯酶、丙酮酸羧化酶、PEP羧激酶。PEP、丙酮酸、草酰乙酸三者之間的反應(yīng)構(gòu)成了丙酮酸羧化支路，該支路需要消耗2分子ATP。此途徑克服了兩大障礙，即能量的障礙和膜的障礙。使糖酵解逆轉(zhuǎn)，非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變成糖。103《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024二、糖異生的調(diào)節(jié)104《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024胰高血糖素促進(jìn)糖異生，抑制糖分解。胰島素則作用相反。105《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024三、糖異生的生理意義

（一）維持血糖濃度恒定葡萄糖異生對(duì)人類以及其他動(dòng)物是絕對(duì)需要的途徑：人腦對(duì)葡萄糖有高度依賴性。紅細(xì)胞也需要葡萄糖。尤其在饑餓狀態(tài)下葡萄糖異生尤為重要；在機(jī)體處在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，也需要非糖物質(zhì)及時(shí)提供葡萄糖，以維持血糖水平。（二）調(diào)節(jié)酸堿平衡——乳酸的再利用106《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024各種物質(zhì)的糖異生乳酸→丙酮酸；Ala→丙酮酸；生糖氨基酸→TCA中的各種羧酸→草酰乙酸；甘油→-磷酸甘油→磷酸二羥丙酮。107《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024四、乳酸循環(huán)

當(dāng)肌肉在缺氧或劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，肌糖原經(jīng)酵解產(chǎn)生大量乳酸，通過血液循環(huán)運(yùn)到肝臟，在肝內(nèi)異生為葡萄糖，葡萄糖可再經(jīng)血液返回肌肉利用，這個(gè)循環(huán)稱為乳酸循環(huán)，也叫Cori循環(huán)。意義：防止酸中毒；利于乳酸再利用。108《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024乳酸循環(huán)109《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024植物中的糖異生—乙醛酸循環(huán)

植物細(xì)胞內(nèi)脂肪酸氧化分解為乙酰CoA之后，在乙醛酸體(glyoxysome)內(nèi)生成琥珀酸、乙醛酸和蘋果酸；此琥珀酸可用于糖的合成，該過程稱為乙醛酸循環(huán)(glyoxylicacidcycle,GAC)。

動(dòng)物和人類細(xì)胞中沒有乙醛酸體，無(wú)法將脂肪酸轉(zhuǎn)變?yōu)樘?。植物和微生物有乙醛酸體。油料植物種子萌發(fā)時(shí)能夠?qū)⒅巨D(zhuǎn)化為糖作為其生長(zhǎng)的能源和碳源。

110《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024111《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024第六節(jié)

多糖和寡糖的合成與分解Synthesisandcatabolismofpolysaccharideandoligosaccharide112《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024糖原(glycogen)是葡萄糖的貯存形式。當(dāng)細(xì)胞中能量充足時(shí)，進(jìn)行糖原合成而儲(chǔ)存能量；當(dāng)能量供應(yīng)不足時(shí)，糖原分解提供生命活動(dòng)所需的能量。淀粉是植物界普遍存在的多糖，豆類、谷類、薯類等糧食作物中含有大量淀粉。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。糖原分子中葡萄糖以α-1,4-糖苷鍵相連形成直鏈，分支間以α-1,6-糖苷鍵相連構(gòu)成支鏈。

一、多糖的合成與分解113《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024還原端：葡萄糖分子第1位的C原子沒有形成糖苷鍵非還原端：葡萄糖分子第4位的C原子沒有形成糖苷鍵114《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024（一）

糖原的合成代謝(glycogenesis)UDPG（UDP-葡萄糖）是G的活化形式，是G活性供體。糖原合酶是限速酶，但只能催化形成α-1,4-糖苷鍵，形成的產(chǎn)物只能是直鏈的形式。

部位：肌肉和肝臟組織的胞液中變位酶115《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024葡萄糖PPi尿苷UDPUDPGUDPG的結(jié)構(gòu)116《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024糖原的合成糖原合酶只能催化α-1,4-糖苷鍵的形成，形成直鏈形式，那糖原支鏈如何形成？117《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024糖原分支的形成：分支酶作用：斷開α-1,4-糖苷鍵和形成α-1,6-糖苷鍵。118《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024糖原分支形成的要求：斷裂位點(diǎn)距直鏈末端約7個(gè)葡萄糖殘基；能夠由分支酶催化斷裂的α-1,4-糖苷鍵的直鏈至少有11個(gè)葡萄糖殘基；新分支點(diǎn)距離已存在的分支點(diǎn)至少有4個(gè)葡萄糖殘基。119《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024糖原合成的反應(yīng)特點(diǎn)：糖原的合成需要在原來(lái)的引物上，糖基的非還原端進(jìn)行合成的（并非從頭合成）。糖原的合成是消耗能量的過程，糖原分子中每增加一個(gè)G單位，需消耗2分子ATP（G→G-6-P，G-1-P→UDPG）。120《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024糖原分解（glycogenolysis）指糖原分解為葡萄糖的過程。磷酸化酶是糖原分解的限速酶。只作用于糖原的α-1,4-糖苷鍵。變位酶（二）糖原的分解代謝121《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024糖原磷酸化酶只作用于α-1,4-糖苷鍵，那么糖原支鏈如何分解代謝？122《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024脫支酶的作用：非還原端-1,6-糖苷鍵糖原磷酸化酶Glucose脫支酶的轉(zhuǎn)移酶活性脫支酶的-1,6-糖苷酶活性糖基轉(zhuǎn)移酶活性；葡萄糖α-1,6-糖苷鍵水解酶活性。123《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024糖原合成與分解的調(diào)節(jié)糖原合成與分解不是簡(jiǎn)單的可逆反應(yīng)過程，而是分別通過兩條途徑進(jìn)行的。124《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024Gn+1125《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024調(diào)節(jié)的特點(diǎn)：糖原合成中的糖原合酶和糖原分解中的磷酸化酶都是催化的不可逆反應(yīng)，均屬于各自途徑的限速酶。它們受到雙重調(diào)節(jié)：別構(gòu)調(diào)節(jié)和共價(jià)修飾的調(diào)節(jié)。126《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024它們都有a，b兩種形式，即疏松型和緊密型。通過磷酸化和去磷酸化來(lái)調(diào)節(jié)它們的活性。磷酸化酶受AMP的激活；受G和ATP的抑制。糖原合酶受G激活；受磷蛋白磷酸酶的抑制。它們受激素的調(diào)節(jié)，存在級(jí)聯(lián)效應(yīng)。如動(dòng)物腎上腺素和胰高血糖素抑制糖原的生成、促進(jìn)糖原的分解；而胰島素可以促進(jìn)糖原的合成。糖原合酶與磷酸化酶的調(diào)節(jié)127《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024128《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024（三）淀粉的生物合成糖原是動(dòng)物體內(nèi)糖的貯存形式，攝入的糖類大部分轉(zhuǎn)變成甘油三酯貯存在脂肪組織中，只有小部分以糖原形式貯存。其意義在于當(dāng)機(jī)體需要葡萄糖時(shí)它可以迅速被動(dòng)用以供急需。淀粉是植物經(jīng)光合作用而形成的碳水化合物。它是由單一類型的糖單元組成的多糖，依靠植物體天然合成。淀粉大量存在于植物的種子、塊莖及根里。129《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024淀粉的分枝結(jié)構(gòu)開始分枝的殘基非還原端殘基兩個(gè)葡萄糖單位之間的1，6-糖苷鍵兩個(gè)葡萄糖單位之間的1，4-糖苷鍵淀粉的生物合成130《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024直鏈淀粉的合成AADPG引物（Gn）++直鏈淀粉(Gn+1)AADP由淀粉合成酶催化，需引物（Gn）,ADPG供糖基，形成α－1.4糖苷鍵。131《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024在Q酶作用下的支鏈淀粉的合成+Q酶（1）Q酶（2）BAAABBnmmmnnQ酶（分支酶）:既能催化α-1.4糖苷鍵的斷裂，又能催化α-1、6糖苷鍵的形成132《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024（四）淀粉的分解代謝淀粉磷酸化酶淀粉+nH3PO4nG-1-P

淀粉的磷酸解

淀粉的酶促水解

α－淀粉酶：在淀粉分子內(nèi)部任意水解α-1.4糖苷鍵。（內(nèi)切酶）

β－淀粉酶:從非還原端開始，水解α－１.4糖苷鍵，依次水解下一個(gè)β－麥芽糖單位（外切酶）

脫支酶（R酶）:水解α－淀粉酶和β－淀粉酶作用后留下的極限糊精中的1.6－糖苷鍵。α－淀粉酶β－淀粉酶133《生物化學(xué)》糖代謝5/9/2024二、寡糖的分解與合成蔗糖+H2O葡萄糖+果糖蔗糖酶麥芽糖+H2O