生物化學與分子生物學八年制0第1頁/共148頁第九章

糖代謝CarbohydrateMetabolism第2頁/共148頁第一節(jié)

糖代謝概況Introdution第3頁/共148頁

一、糖的主要生理功能是氧化供能1.

氧化供能如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、膽固醇、核苷等物質(zhì)的原料。3.作為機體組織細胞的組成成分這是糖的主要功能。2.

提供合成體內(nèi)其他物質(zhì)的原料如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的組成成分。第4頁/共148頁二、糖的消化吸收是在小腸進行的（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。第5頁/共148頁淀粉麥芽糖+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α-葡萄糖苷酶α-極限糊精酶消化過程

腸黏膜上皮細胞刷狀緣胃口腔腸腔胰液中的α-淀粉酶第6頁/共148頁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。第7頁/共148頁（二）糖的吸收1.吸收部位

小腸上段

2.吸收形式

單糖

第8頁/共148頁ADP+PiATPGNa+K+Na+泵小腸黏膜細胞腸腔門靜脈3.吸收機制Na+依賴型葡萄糖轉(zhuǎn)運體(Na+-dependentglucosetransporter,SGLT)刷狀緣細胞內(nèi)膜第9頁/共148頁4.吸收途徑小腸腸腔腸黏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)第10頁/共148頁三、糖代謝是指葡萄糖在體內(nèi)的復雜化學反應葡萄糖吸收入血后，依賴一類葡萄糖轉(zhuǎn)運體（glucosetransporter,GLUT）而進入細胞內(nèi)代謝。第11頁/共148頁

葡萄糖酵解途徑丙酮酸有氧無氧H2O+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

核糖

+NADPH+H+淀粉消化與吸收ATP

葡萄糖代謝概況第12頁/共148頁第二節(jié)

葡萄糖的無氧氧化

AnaerobicOxidationofGlucose第13頁/共148頁*糖酵解(glycolysis)：*乳酸發(fā)酵(lacticacidfermentation)：在缺氧條件下，葡萄糖經(jīng)酵解生成的丙酮酸還原為乳酸(lactate)。

一分子葡萄糖裂解為兩分子丙酮酸的過程。

*乙醇發(fā)酵(ethanolfermentation)：在某些植物、脊椎動物組織和微生物，酵解產(chǎn)生的丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)橐掖己虲O2，即乙醇發(fā)酵。*有氧氧化(aerobicoxidation)：在有條件下，需氧生物和哺乳動物組織內(nèi)的丙酮酸徹底氧化分解為CO2和H2O，即糖的有氧氧化。

第14頁/共148頁一、糖無氧氧化反應過程分為糖酵解和乳酸生成兩個階段*糖無氧氧化的反應部位：胞漿第一階段是(糖)酵解

第二階段為乳酸生成*分為兩個階段由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，稱為酵解途徑(glycolyticpathway)由丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸第15頁/共148頁1.葡萄糖磷酸化成為葡糖-6-磷酸ATPADPMg2+

己糖激酶(hexokinase)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磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖葡糖-6-磷酸(glucose-6-phosphate,G-6-P)（一）葡萄糖經(jīng)酵解途徑分解為兩分子丙酮酸第16頁/共148頁哺乳類動物體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)有4種己糖激酶同工酶，分別稱為Ⅰ至Ⅳ型。肝細胞中存在的是Ⅳ型，稱為葡糖激酶(glucokinase)。它的特點是：①對葡萄糖的親和力很低②受激素調(diào)控第17頁/共148頁2.葡糖-6-磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楣?6-磷酸己糖異構(gòu)酶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磷酸烯醇式丙酮酸葡糖-6-磷酸果糖-6-磷酸(fructose-6-phosphate,F-6-P)第18頁/共148頁3.果糖-6-磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楣?1,6-二磷酸

ATP

ADP

Mg2+磷酸果糖激酶-1GluG-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磷酸烯醇式丙酮酸磷酸果糖激酶-1(phosphfructokinase-1，PFK-1)果糖-6-磷酸果糖-1,6-二磷酸

(1,6-fructose-biphosphate,F-1,6-BP)第19頁/共148頁果糖-1,6-二磷酸4.磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖

醛縮酶(aldolase)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磷酸烯醇式丙酮酸磷酸二羥丙酮

甘油醛-3-磷酸+第20頁/共148頁5.磷酸二羥丙酮轉(zhuǎn)變?yōu)楦视腿?3-磷酸磷酸丙糖異構(gòu)酶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磷酸烯醇式丙酮酸丙糖磷酸異構(gòu)酶(triosephosphateisomerase)甘油醛-3-磷酸磷酸二羥丙酮第21頁/共148頁上述５部反應為酵解途徑的耗能階段，1分子葡萄糖的代謝消耗了2分子ATP，產(chǎn)生了2分子甘油醛-3-磷酸。第22頁/共148頁6.磷酸甘油醛氧化為1,3-二磷酸甘油酸Pi、NAD+NADH+H+甘油醛-3-磷酸脫氫酶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磷酸烯醇式丙酮酸甘油醛-3-磷酸脫氫酶(glyceraldehyde-3-phosphatedehydrogenase)甘油醛-3-磷酸1,3-二磷酸甘油酸第23頁/共148頁7.1,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成甘油酸-3-磷酸ADPATP磷酸甘油酸激酶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1,3-二磷酸甘油酸甘油酸-3-磷酸磷酸甘油酸激酶(phosphoglyceratekinase)第24頁/共148頁這是酵解過程中第一次產(chǎn)生ATP的反應，將底物的高能磷酸鍵直接轉(zhuǎn)移給ADP生成ATP，這種ADP或其他核苷二磷酸的磷酸化作用與底物的脫氫作用直接相偶聯(lián)的反應稱為底物水平磷酸化(substrate-levelphosphorylation)。

第25頁/共148頁8.甘油酸-3-磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楦视退?2-磷酸磷酸甘油酸變位酶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磷酸烯醇式丙酮酸磷酸甘油酸變位酶(phosphoglyceratemutase)甘油酸-3-磷酸甘油酸-2-磷酸第26頁/共148頁9.甘油酸-2-磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖?/p>

烯醇化酶(enolase)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磷酸烯醇式丙酮酸甘油酸-

2-磷酸+

H2O磷酸烯醇式丙酮酸(phospho-enolpyruvate,PEP)第27頁/共148頁ADPATPK+Mg2+丙酮酸激酶(pyruvatekinase)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10.磷酸烯醇式丙酮酸將高能磷酸基轉(zhuǎn)移給ADP形成ATP和丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸這是酵解途徑中的第二次底物水平磷酸化。第28頁/共148頁(二)丙酮酸被還原為乳酸丙酮酸乳酸反應中的NADH+H+

來自于上述第6步反應中的甘油醛-3-磷酸脫氫反應。乳酸脫氫酶(LDH)NADH+H+NAD+第29頁/共148頁E1:己糖激酶E2:磷酸果糖激酶-1E3:丙酮酸激酶NAD+乳酸糖酵解的代謝途徑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甘油醛-3-磷酸NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸E2E1E3NADH+H+第30頁/共148頁二、糖酵解的調(diào)控是對三個關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)關(guān)鍵酶①

己糖激酶②

磷酸果糖激酶-1③

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)第31頁/共148頁（一）磷酸果糖激酶-1對調(diào)節(jié)酵解途徑的流量最重要別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)激活劑：AMP、ADP、F-1,6-BP、F-2,6-2P別構(gòu)抑制劑：檸檬酸、ATP（高濃度）

此酶有二個結(jié)合ATP的部位：①活性中心底物結(jié)合部位（低濃度時）②活性中心外別構(gòu)調(diào)節(jié)部位（高濃度時）F-1,6-BP正反饋調(diào)節(jié)該酶第32頁/共148頁F-2,6-2P是磷酸果糖激酶-1最強的別構(gòu)激活劑。果糖-6-磷酸F-2,6-BP磷酸果糖激酶-2果糖二磷酸酶-2F-2,6-2P的作用是與AMP一起取消ATP、檸檬酸對磷酸果糖激酶-1的別構(gòu)抑制作用。第33頁/共148頁F-6-PF-1,6-BPATPADPPFK-1磷蛋白磷酸酶PiPKAATPADPPi胰高血糖素ATPcAMP活化F-2,6-BP+++–/+AMP+檸檬酸–AMP+檸檬酸–PFK-2（有活性）FBP-2（無活性）6-磷酸果糖激酶-2PFK-2（無活性）FBP-2（有活性）PP果糖雙磷酸酶-2目錄第34頁/共148頁（二）丙酮酸激酶是糖酵解的第二個重要的調(diào)節(jié)點別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)抑制劑：ATP、

丙氨酸別構(gòu)激活劑：果糖-1,6-二磷酸第35頁/共148頁共價修飾調(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)蛋白第36頁/共148頁

(三)己糖激酶受到反饋抑制調(diào)節(jié)*葡糖-6-磷酸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。第37頁/共148頁三、糖無氧氧化的主要生理意義是在機體缺氧狀況下迅速供能糖無氧氧化最主要的生理意義在于迅速提供能量，這對肌肉收縮更為重要。當機體缺氧或劇烈運動肌肉局部血流不足時，能量主要通過糖無氧氧化獲得。紅細胞沒有線粒體，完全依賴糖無氧氧化供應能量。神經(jīng)、白細胞和骨髓等代謝極為活躍，即使不缺氧也常由糖無氧氧化提供部分能量。第38頁/共148頁糖無氧氧化時，1mol葡萄糖可經(jīng)底物水平磷酸化生成4molATP，在葡萄糖和果糖-6-磷酸磷酸化時消耗2molATP，故凈生成2molATP。第39頁/共148頁第三節(jié)

葡萄糖的有氧氧化

AerobicOxidationofGlucose第40頁/共148頁葡萄糖在有氧條件下徹底氧化成水和CO2的反應過程稱為有氧氧化(aerobicoxidation)。*部位：胞液及線粒體

*概念第41頁/共148頁一、糖的有氧氧化反應分為3個階段第一階段：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)和氧化磷酸化G丙酮酸乙酰CoACO2NADH+H+FADH2H2O[O]ATPADPTCA循環(huán)胞液線粒體第42頁/共148頁（一）葡萄糖循糖酵解途徑分解為丙酮酸（二）丙酮酸進入線粒體氧化脫羧生成乙酰CoA總反應式:丙酮酸乙酰CoANAD+,HS-CoA

CO2,NADH+H+

丙酮酸脫氫酶復合體(AcetylCoA)第43頁/共148頁丙酮酸脫氫酶復合體的組成

酶E1：丙酮酸脫氫酶E2：二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙?；窫3：二氫硫辛酰胺脫氫酶HSCoANAD+

輔酶

TPP

硫辛酸（)HSCoAFAD、NAD+SSL第44頁/共148頁丙酮酸脫氫酶復合體催化的反應過程：1.丙酮酸脫羧形成羥乙基-TPP。2.由二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰基酶(E2)催化形成乙酰硫辛酰胺-E2。3.二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙?；?E2)催化生成乙酰CoA,同時使硫辛酰胺上的二硫鍵還原為2個巰基。4.二氫硫辛酰胺脫氫酶(E3)使還原的二氫硫辛酰胺脫氫，同時將氫傳遞給FAD。5.在二氫硫辛酰胺脫氫酶(E3)催化下，將FADH2上的H轉(zhuǎn)移給NAD+，形成NADH+H+。第45頁/共148頁CO2CoASHNAD+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.硫辛酰胺的生成目錄46第46頁/共148頁（三）乙酰CoA進入三羧酸循環(huán)以及氧化磷酸化生成ATP三羧酸循環(huán)的第一步是乙酰CoA與草酰乙酸縮合成6個碳原子的檸檬酸，然后檸檬酸經(jīng)過一系列反應重新生成草酰乙酸，完成一輪循環(huán)。經(jīng)過一輪循環(huán)，乙酰CoA的2個碳原子被氧化成CO2；在循環(huán)中有1次底物水平磷酸化，可生成1分子ATP；更為重要的是有4次脫氫反應，氫的接受體分別為NAD+或FAD，生成3分子NADH+H+和1分子FADH2。第47頁/共148頁在H+/電子沿電子傳遞鏈傳遞過程中能量逐步釋放，同時伴有ADP磷酸化成ATP，吸收這些能量儲存于ATP中，即氧化與磷酸化反應是偶聯(lián)在一起的，稱為氧化磷酸化。三羧酸循環(huán)中脫下的氫進入呼吸鏈氧化磷酸化，生成水和ATP。第48頁/共148頁NADH+H+H2O、2.5ATP

[O]H2O、1.5ATP

FADH2[O]

二、糖有氧氧化是機體獲得ATP的主要方式三羧酸循環(huán)一次最終共生成10個ATP。1mol葡萄糖徹底氧化生成CO2和H2O，可凈生成30或32molATP。第49頁/共148頁*獲得ATP的數(shù)量取決于還原當量進入線粒體的穿梭機制葡糖-6-磷酸葡萄糖有氧氧化生成的ATP反應輔酶ATP第一階段葡萄糖→-16-磷酸果糖→1,6-雙磷酸果糖-12×3-磷酸甘油醛→2×-1，3-二磷酸甘油酸NAD+3或5*2×1,3-二磷酸甘油酸→2×-2×12×磷酸烯醇式丙酮酸→2×丙酮酸2×1第二階段2×丙酮酸→2×乙酰CoA2×2.5第三階段2×異檸檬酸→2×α-酮戊二酸2×2.52×α-酮戊二酸→2×琥珀酰CoA2×2.52×琥珀酰CoA→2×琥珀酸2×12×琥珀酸→2×延胡索酸FAD2×1.52×蘋果酸→2×草酰乙酸NAD+2×2.5凈生成30或32NAD+NAD+NAD+甘油酸-3-磷酸目錄第50頁/共148頁有氧氧化的生理意義糖的有氧氧化是機體產(chǎn)能最主要的途徑。它不僅產(chǎn)能效率高，而且由于產(chǎn)生的能量逐步分次釋放，相當一部分形成ATP，所以能量的利用率也高。簡言之，即“供能”第51頁/共148頁三、糖有氧氧化的調(diào)節(jié)是基于能量的需求關(guān)鍵酶①

酵解途徑:己糖激酶②丙酮酸的氧化脫羧：丙酮酸脫氫酶復合體③

三羧酸循環(huán)：檸檬酸合酶丙酮酸激酶磷酸果糖激酶-1α-酮戊二酸脫氫酶復合體異檸檬酸脫氫酶此處主要敘述丙酮酸脫氫酶復合體的調(diào)節(jié)第52頁/共148頁別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)抑制劑：乙酰CoA、NADH、ATP別構(gòu)激活劑：AMP、ADP、NAD+*乙酰CoA/HSCoA或NADH/NAD+時，其活性也受到抑制第53頁/共148頁共價修飾調(diào)節(jié)目錄第54頁/共148頁ATP/ADP或ATP/AMP比值升高抑制有氧氧化，降低則促進有氧氧化。ATP/AMP效果更顯著。有氧氧化的調(diào)節(jié)是為了適應機體或器官對能量的需要，有氧氧化全過程中許多酶的活性都受細胞內(nèi)ATP/ADP或ATP/AMP比例的影響。第55頁/共148頁四、糖有氧氧化可抑制糖無氧氧化*概念*機制

有氧時，NADH+H+進入線粒體內(nèi)氧化，丙酮酸進入線立體進一步氧化而不生成乳酸。缺氧時，酵解途徑加強，NADH+H+在胞漿濃度升高，丙酮酸作為氫接受體生成乳酸。巴斯德效應(Pastuereffect)指有氧氧化抑制生醇發(fā)酵（或糖酵解）的現(xiàn)象。第56頁/共148頁第四節(jié)

戊糖磷酸途徑

PentosePhosphatePathway第57頁/共148頁戊糖磷酸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)變成甘油醛-3-磷酸和果糖-6-磷酸的反應過程。第58頁/共148頁*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、戊糖磷酸途徑的反應過程可分為兩個階段*反應過程可分為二個階段

第二階段則：非氧化反應包括一系列基團轉(zhuǎn)移第59頁/共148頁6-磷酸葡萄糖酸5-磷酸核酮糖NADPH+H+NADP+⑴H2ONADP+

CO2

NADPH+H+⑵葡糖-6-磷酸脫氫酶6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶HCOHCH2OHCO葡糖-6-磷酸6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯（一）葡糖-6-磷酸在氧化階段生成磷酸戊糖和NADPH5-磷酸核糖第60頁/共148頁催化第一步脫氫反應的葡糖-6-磷酸脫氫酶是此代謝途徑的關(guān)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第61頁/共148頁每3分子葡糖-6-磷酸同時參與反應，在一系列反應中，通過3C、4C、6C、7C等演變階段，最終生成甘油醛-3-磷酸和果糖-6-磷酸。（二）經(jīng)過基團轉(zhuǎn)移反應進入糖酵解途徑第62頁/共148頁這些基團轉(zhuǎn)移反應可分為兩類：一類是轉(zhuǎn)酮醇酶（transketolase）反應，轉(zhuǎn)移含1個酮基、1個醇基的2碳基團；接受體都是醛糖。另一類是轉(zhuǎn)醛醇酶（transaldolase）反應，轉(zhuǎn)移3碳單位；接受體也是醛糖。

第63頁/共148頁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

C7甘油醛-3-磷酸

C34-磷酸赤蘚糖

C4果糖-6-磷酸

C6果糖-6-磷酸

C6甘油醛-3-磷酸

C3第64頁/共148頁第二階段反應的意義就在于通過一系列基團轉(zhuǎn)移反應，將核糖轉(zhuǎn)變成果糖-6-磷酸和甘油醛-3-磷酸而進入酵解途徑。因此戊糖磷酸途徑也稱戊糖磷酸旁路（pentosephosphateshunt）。第65頁/共148頁磷酸戊糖途徑第一階段第二階段5-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

C36-磷酸葡萄糖(C6)×36-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯(C6)×36-磷酸葡萄糖酸(C6)×35-磷酸核酮糖(C5)×35-磷酸核糖

C53NADP+3NADP+3H+6-磷酸葡萄糖脫氫酶3NADP+3NADP+3H+6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶CO2第66頁/共148頁戊糖磷酸途徑的總反應式：3×葡糖-6-磷酸+6NADP+

2×果糖-6-磷酸+甘油醛-3-磷酸+6NADPH+H++3CO2

第67頁/共148頁二、戊糖磷酸途徑主要受NADPH/NADP+比值的調(diào)節(jié)*葡糖-6-磷酸脫氫酶此酶為戊糖磷酸途徑的關(guān)鍵酶，其活性的高低決定葡糖-6-磷酸進入戊糖磷酸途徑的流量。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。第68頁/共148頁三、戊糖磷酸途徑的生理意義在于生成NADPH和5-磷酸核糖（一）戊糖磷酸途徑為核酸生物合成提供核糖

（二）提供NADPH作為供氫參與多種代謝反應1.NADPH是體內(nèi)許多合成代謝的供氫體；2.NADPH參與體內(nèi)羥化反應；3.NADPH還用于維持谷胱甘肽的還原狀態(tài)。第69頁/共148頁2G-SHG-S-S-GNADP+NADPH+H+AAH2還原型谷胱甘肽是體內(nèi)重要的抗氧化劑，可以保護一些含-SH基的蛋白質(zhì)或酶免受氧化劑，尤其是過氧化物的損害。在紅細胞中還原型谷胱甘肽更具有重要作用，可以保護紅細胞膜蛋白的完整性。第70頁/共148頁第五節(jié)

糖原的合成與分解

GlycogenesisandGlycogenolysis第71頁/共148頁是動物體內(nèi)糖的儲存形式之一，是機體能迅速動用的能量儲備。骨骼肌：肌糖原，180~300g，主要供肌肉收縮所需肝：肝糖原，70~100g，血糖的重要來源糖原(glycogen)糖原儲存的主要器官及其生理意義第72頁/共148頁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(jié)構(gòu)特點目錄第73頁/共148頁一、糖原合成的代謝反應主要發(fā)生在肝和骨骼肌糖原合成(glycogenesis)指由葡萄糖合成糖原的過程組織定位：主要在肝、骨骼肌細胞定位：胞漿第74頁/共148頁1.葡萄糖磷酸化生成葡萄糖-6-磷酸葡萄糖葡糖-6-磷酸ATPADP己糖激酶;葡糖激酶（肝）糖原合成途徑:第75頁/共148頁葡糖-1-磷酸磷酸葡萄糖變位酶葡糖-6-磷酸2.葡糖-6-磷酸轉(zhuǎn)變成葡糖-1-磷酸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。第76頁/共148頁*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.葡糖-1-磷酸轉(zhuǎn)變成尿苷二磷酸葡糖2Pi+能量1-磷酸葡萄糖

尿苷二磷酸葡萄糖(uridinediphosphateglucose,UDPG)第77頁/共148頁糖原n+UDPG糖原n+1+UDP

糖原合酶(glycogensynthase)

UDPUTPADPATP核苷二磷酸激酶4.α-1,4-糖苷鍵式結(jié)合第78頁/共148頁*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)

第79頁/共148頁糖原分支的形成

分支酶

(branchingenzyme)α-1,6-糖苷鍵α-1,4-糖苷鍵目錄第80頁/共148頁分支的形成不僅可增加糖原的水溶性，更重要的是可增加非還原端數(shù)目，以便磷酸化酶能迅速分解糖原。從葡萄糖合成糖原是耗能的過程。

葡萄糖葡糖-6-磷酸ATP葡糖-1-磷酸UDPGUTPPPi第81頁/共148頁近來人們在糖原分子的核心發(fā)現(xiàn)了一種名為蛋白-酪氨酸-葡糖基轉(zhuǎn)移酶（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(jié)合到其酶分子的酪氨酸殘基上，從而使它糖基化。這個結(jié)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原分子從何而來？第82頁/共148頁目錄第83頁/共148頁

二、糖原分解不是糖原合成的逆反應亞細胞定位：胞漿

肝糖原的分解過程:

糖原n+1

糖原n+葡糖-1-磷酸

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。第84頁/共148頁脫支酶

(debranchingenzyme)2.脫支酶的作用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糖苷酶活性目錄第85頁/共148頁葡糖-1-磷酸葡糖-6-磷酸磷酸葡萄糖變位酶3.葡糖-1-磷酸轉(zhuǎn)變成葡糖-6-磷酸4.葡糖-6-磷酸水解生成葡萄糖

葡糖-6-磷酸酶（肝，腎）葡萄糖葡糖-6-磷酸第86頁/共148頁*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，但是生成葡糖-6-磷酸之后，由于肌肉組織中不存在葡糖-6-磷酸酶，所以生成的葡糖-6-磷酸不能轉(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(guān)。第87頁/共148頁⑵G-6-P的代謝去路G（補充血糖）G-6-P

F-6-P（進入酵解途徑）G-1-PGn（合成糖原）UDPG

6-磷酸葡萄糖內(nèi)酯（進入磷酸戊糖途徑）

葡萄糖醛酸（進入葡萄糖醛酸途徑）小結(jié)⑴反應部位：胞漿第88頁/共148頁(3)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(葡糖)激酶糖原nPi磷酸化酶葡糖-6-磷酸酶（肝）糖原n目錄第89頁/共148頁三、糖原合成與分解受到彼此相反的調(diào)節(jié)關(guān)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(guān)鍵酶的重要特點：快速調(diào)節(jié)有共價修飾和別構(gòu)調(diào)節(jié)二種方式。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。第90頁/共148頁（一）糖原磷酸化酶是糖原分解的關(guān)鍵酶磷酸化酶b磷蛋白磷酸酶-1磷酸化酶aP磷酸化酶b激酶磷酸化酶b激酶P磷蛋白磷酸酶-1依賴cAMP的蛋白激酶第91頁/共148頁依賴cAMP的蛋白激酶（cAMP-dependentproteinkinase,簡稱蛋白激酶A），其活性受cAMP調(diào)節(jié)。這種通過一系列酶促反應將激素信號放大的連鎖反應稱為級聯(lián)放大系統(tǒng)（cascadesystem），與酶含量調(diào)節(jié)相比（一般以幾小時或天計），反應快，效率高。其意義有二：一是放大效應；二是級聯(lián)中各級反應都存在有可以被調(diào)節(jié)的方式。第92頁/共148頁糖原磷酸化酶還受變構(gòu)調(diào)節(jié)，葡萄糖是其變構(gòu)調(diào)節(jié)劑。

磷酸化酶二種構(gòu)象——緊密型(T)和疏松型(R)，其中T型的14位Ser暴露，便于接受前述的共價修飾調(diào)節(jié)。磷酸化酶a(R)

[疏松型]磷酸化酶a(T)[緊密型]葡萄糖第93頁/共148頁（二）糖原合酶是糖原合成的關(guān)鍵酶糖原合酶a糖原合酶bP磷蛋白磷酸酶-1依賴cAMP的蛋白激酶糖原合酶a有活性，磷酸化成糖原合酶b后即失去活性。第94頁/共148頁腺苷環(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ATPcAMPPKA(無活性)磷酸化酶b激酶糖原合酶糖原合酶-PPKA(有活性)磷酸化酶b磷酸化酶a-P磷酸化酶b激酶-PPi磷蛋白磷酸酶-1PiPi磷蛋白磷酸酶-1磷蛋白磷酸酶-1–––磷蛋白磷酸酶抑制劑-P磷蛋白磷酸酶抑制劑PKA（有活性）第95頁/共148頁糖原合成與分解的生理性調(diào)節(jié)主要靠胰島素和胰高血糖素。胰島素抑制糖原分解，促進糖原合成，但其機制還未肯定。胰高血糖素可誘導生成cAMP，促進糖原分解。腎上腺素也可通過cAMP促進糖原分解，但可能僅在應激狀態(tài)發(fā)揮作用。第96頁/共148頁骨骼肌內(nèi)糖原代謝的二個關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)與肝糖原不同:在糖原分解代謝時肝主要受胰高血糖素的調(diào)節(jié)，而骨骼肌主要受腎上腺素調(diào)節(jié)。肌肉內(nèi)糖原合酶及磷酸化酶的變構(gòu)效應物主要為AMP、ATP及葡糖-6-磷酸。糖原合酶磷酸化酶a-P磷酸化酶bAMPATP及葡糖-6-磷酸??Ca2+的升高可引起肌糖原分解增加。第97頁/共148頁調(diào)節(jié)小結(jié)②雙向調(diào)控：對合成酶系與分解酶系分別進行調(diào)節(jié)，如加強合成則減弱分解，或反之。③雙重調(diào)節(jié)：別構(gòu)調(diào)節(jié)和共價修飾調(diào)節(jié)。⑤肝糖原和肌糖原代謝調(diào)節(jié)各有特點：如：分解肝糖原的激素主要為胰高血糖素，分解肌糖原的激素主要為腎上腺素。④關(guān)鍵酶調(diào)節(jié)上存在級聯(lián)效應。①關(guān)鍵酶都以活性、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。第98頁/共148頁第六節(jié)糖異生Gluconeogenesis第99頁/共148頁糖異生(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、生糖氨基酸第100頁/共148頁一、糖異生途徑不完全是糖酵解的逆行反應*過程酵解途徑中有3個由關(guān)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。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磷酸烯醇式丙酮酸糖異生途徑(gluconeogenicpathway)指從丙酮酸生成葡萄糖的具體反應過程。第101頁/共148頁（一）丙酮酸經(jīng)丙酮酸羧化支路轉(zhuǎn)變成磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸草酰乙酸PEPATPADP+PiCO2①GTPGDPCO2②①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（反應在線粒體、胞液）第102頁/共148頁目錄第103頁/共148頁草酰乙酸轉(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第104頁/共148頁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線粒體胞液第105頁/共148頁糖異生途徑所需NADH+H+的來源糖異生途徑中，1,3-二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油醛時，需要NADH+H+。①由乳酸為原料異生糖時，NADH+H+由下述反應提供。乳酸丙酮酸LDHNAD+NADH+H+第106頁/共148頁②由氨基酸為原料進行糖異生時，NADH+H+則由線粒體內(nèi)NADH+H+提供，它們來自于脂酸的β-氧化或三羧酸循環(huán)，NADH+H+轉(zhuǎn)運則通過草酰乙酸與蘋果酸相互轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)運。蘋果酸線粒體蘋果酸草酰乙酸草酰乙酸NAD+NADH+H+NAD+NADH+H+胞漿第107頁/共148頁（二）果糖-1,6-二磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楣?6-磷酸果糖-1,6-二磷酸果糖-6-磷酸Pi果糖二磷酸酶-1（三）葡糖-6-磷酸水解為葡萄糖葡糖-6-磷酸葡萄糖Pi葡糖-6-磷酸酶第108頁/共148頁非糖物質(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第109頁/共148頁目錄第110頁/共148頁在前面的三個反應過程中，作用物的互變分別由不同酶催化其單向反應，這種互變循環(huán)稱之為底物循環(huán)(substratecycle)。果糖-6-磷酸果糖-1,6-二磷酸果糖-6-磷酸激酶-1

果糖二磷酸酶-1ADPATPPi葡糖-6-磷酸葡萄糖葡糖-6-磷酸酶己糖激酶ATPADPPiPEP

丙酮酸草酰乙酸丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶ADPATPCO2+ATPADP+PiGTP磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶GDP+Pi+CO2第111頁/共148頁因此，有必要通過調(diào)節(jié)使糖異生途徑與酵解途徑相互協(xié)調(diào)，主要是對前述底物循環(huán)中的后2個底物循環(huán)進行調(diào)節(jié)。當兩種酶活性相等時，則不能將代謝向前推進，結(jié)果僅是ATP分解釋放出能量，因而稱之為無效循環(huán)(futilecycle)。第112頁/共148頁果糖-6-磷酸果糖-1,6-二磷酸ATPADP果糖-6-磷酸激酶-1Pi果糖二磷酸酶-1果糖-2,6-二磷酸AMP（一）第一個底物循環(huán)在果糖-6-磷酸與果糖-1,6-二磷酸之間進行二、糖異生的調(diào)節(jié)與糖酵解的調(diào)節(jié)彼此協(xié)調(diào)第113頁/共148頁（二）在磷酸烯醇式丙酮酸與丙酮酸之間進行第二個底物循環(huán)PEP丙酮酸ATPADP丙酮酸激酶果糖-1,6-二磷酸丙氨酸乙酰CoA草酰乙酸第114頁/共148頁三、糖異生的主要生理意義是維持血糖濃度的恒定（一）維持血糖濃度恒定是糖異生最重要的生理作用空腹或饑餓時依賴氨基酸、甘油等異生成葡萄糖，以維持血糖水平恒定。正常成人的腦組織不能利用脂酸，主要依賴氧化葡萄糖供給能量；紅細胞沒有線粒體，完全通過乳酸酵解獲得能量；骨髓、神經(jīng)等組織由于代謝活躍，經(jīng)常進行乳酸酵解。第115頁/共148頁（二）糖異生是補充或恢復肝糖原儲備的重要途徑三碳途徑：指進食后，大部分葡萄糖先在肝外細胞中分解為乳酸或丙酮酸等三碳化合物，再進入肝細胞異生為糖原的過程。糖異生是肝補充或恢復糖原儲備的重要途徑，這在饑餓后進食更為重要。第116頁/共148頁發(fā)生這一變化的原因可能是饑餓造成的代謝性酸中毒所致。（三）腎糖異生增強有利于維持酸堿平衡體液pH降低，促進腎小管中磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成，從而使糖異生作用增強。腎臟中α-酮戊二酸因異生成糖而減少時，可促進谷氨酰胺脫氨生成谷氨酸以及谷氨酸的脫氨反應，腎小管細胞將NH3分泌入管腔中，與原尿中H+結(jié)合，降低原尿H+的濃度，有利于排氫保鈉作用的進行，對于防止酸中毒有重要作用。第117頁/共148頁

四、肌肉收縮產(chǎn)生的可被其他組織利用而形成乳酸循環(huán)肌肉收縮（尤其是氧供應不足時）通過乳酸酵解生成乳酸。肌肉內(nèi)糖異生活性低，所以乳酸通過細胞膜彌散進入血液后，再入肝，在肝內(nèi)異生為葡萄糖。葡萄糖釋入血液后又可被肌肉攝取，這就構(gòu)成了一個循環(huán)，此循環(huán)稱為乳酸循環(huán)，也叫做Cori循環(huán)。第118頁/共148頁肝葡萄糖葡萄糖葡萄糖丙酮酸乳酸NADHNAD+乳酸乳酸NAD+NADH丙酮酸糖異生途徑血液酵解途徑肌肉糖異生低下沒有葡糖-6-磷酸酶糖異生活躍有葡糖-6-磷酸酶第119頁/共148頁乳酸循環(huán)的生理意義①乳酸再利用，避免了乳酸的損失。②防止乳酸的堆積引起酸中毒。

乳酸循環(huán)是一個耗能的過程2分子乳酸異生為1分子葡萄糖需6分子ATP。

第120頁/共148頁第七節(jié)

其他單糖的代謝概況

Metabolismofothermonosaccharides第121頁/共148頁一、果糖被磷酸化后進入糖酵解途徑

果糖的代謝一部分在肝，一部分被周圍組織主要為肌肉和脂肪組織攝取。肌肉和脂肪組織果糖果糖-6-磷酸已糖激酶合成糖原循糖酵解途徑分解第122頁/共148頁肝臟果糖果糖-1-磷酸果糖激酶進入糖酵解途徑氧化逆行合成糖原降解為三碳化合物后進行糖異生磷酸二羥丙酮、甘油醛B型醛縮酶第123頁/共148頁果糖不耐受性(fructoseintolerance)是一種遺傳病，這種病因為缺乏B型醛縮酶，吃果糖也會造成果糖-1-磷酸堆積，大量消耗肝臟中磷酸的儲備，進而使ATP濃度下降，從而加速乳酸酵解，造成乳酸酸中毒和餐后低血糖。這種病癥常表現(xiàn)為自我限制，即果糖不耐受的人很快發(fā)展成強烈的對任何甜食的厭惡感。第124頁/共148頁二、半乳糖可轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸?1-磷酸成為糖酵解的中間代謝物牛乳中的乳糖是半乳糖的主要來源，半乳糖在肝內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟恰Ｄ蜞奏ず塑斩姿岚肴樘牵╱ridinediphosphategalactose,UDPGal）不僅是半乳糖轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟堑闹虚g產(chǎn)物,也是半乳糖供體，可用以合成糖脂、蛋白聚糖和糖蛋白。另一方面，由于差向異構(gòu)酶反應可自由逆轉(zhuǎn)，用于合成糖脂、蛋白聚糖和糖蛋白的半乳糖并不必依賴食物而可由UDPG轉(zhuǎn)變生成。第125頁/共148頁半乳糖的代謝第126頁/共148頁三、甘露糖可轉(zhuǎn)變?yōu)楣?6-磷酸進入糖酵解途徑甘露糖在結(jié)構(gòu)上是葡萄糖C2位的立體異構(gòu)物，是多糖和糖蛋白的消化產(chǎn)物。第127頁/共148頁第八節(jié)

血糖及其調(diào)節(jié)

BloodSugarandItsRegulation

Blood第128頁/共148頁血糖，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第129頁/共148頁血糖食物糖消化，吸收肝糖原分解非糖物質(zhì)糖異生氧化分解CO2+H2O糖原合成

肝（?。┨窃焯橇姿嵬緩降绕渌侵悺被岷铣纱x脂肪、氨基酸

一、血糖的來源和去路相對平衡第130頁/共148頁血糖水平恒定的生理意義保證重要組織器官的能量供應，特別是某些依賴葡萄糖供能的組織器官。腦組織不能利用脂酸，正常情況下主要依賴葡萄糖供能；紅細胞沒有線粒體，完全通過糖酵解獲能；骨髓及神經(jīng)組織代謝活躍，經(jīng)常利用葡萄糖供能。第131頁/共148頁

二、血糖水平的平衡主要受到激素調(diào)節(jié)

主要調(diào)節(jié)激素降低血糖：胰島素(insulin)升高血糖：胰高血糖素(glucagon)、糖皮質(zhì)激素、腎上腺素血糖水平保持恒定是糖、脂肪、氨基酸代謝協(xié)調(diào)的結(jié)果；也是肝、肌肉、脂肪組織等各器官組織代謝協(xié)調(diào)的結(jié)果.。主要依靠激