第九章糖代谢

1、 食物中的糖：食物中的糖：植物植物淀粉淀粉、动物糖原以及麦芽糖、动物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等。蔗糖、乳糖、葡萄糖等。消化部位：消化部位： 主要在主要在小肠小肠。 口腔口腔唾液唾液-淀粉酶淀粉酶 胰液胰液-淀粉酶淀粉酶麦芽糖麦芽糖+ +麦芽三糖麦芽三糖（40%40%）（）（25%25%）-临界糊精临界糊精+ +异麦芽糖异麦芽糖 （30%30%） （5%5%）肠腔肠腔肠粘膜上皮肠粘膜上皮细胞刷状缘细胞刷状缘 -葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶-临界糊精酶临界糊精酶葡萄糖葡萄糖 消化过程消化过程 淀粉淀粉主要主要在小肠上段在小肠上段以以单糖单糖形式吸收形式吸收吸收机制：吸收机制： 主动耗能主动耗能

2、NaNa+ +依赖型葡萄糖转运体依赖型葡萄糖转运体 ( (NaNa+ +-dependent glucose transporter,-dependent glucose transporter, SGLTSGLT) ) 吸收机制吸收机制NaNa+ +依赖型葡萄糖转运体依赖型葡萄糖转运体(SGLT)(SGLT)吸收途径吸收途径小肠肠腔小肠肠腔 SGLT SGLT 肠粘膜上皮细胞肠粘膜上皮细胞 门静脉门静脉 肝脏肝脏 体循环体循环 GLUT GLUT GLUTGLUT：葡萄糖转运体葡萄糖转运体各种组织细胞各种组织细胞 葡萄糖葡萄糖 淀粉淀粉 消化与吸收消化与吸收 酵解途径酵解途径 丙酮酸丙酮酸

3、有氧有氧 无氧无氧 H H2 2O O及及COCO2 2 乳酸乳酸 核糖核糖 + + NADPH+HNADPH+H+ +磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 糖原糖原 肝糖原分解肝糖原分解 糖原合成糖原合成 糖异生途径糖异生途径 乳酸、氨基酸、甘油乳酸、氨基酸、甘油 (catabolism of carbohydrate)(catabolism of carbohydrate) 糖的无氧氧化糖的无氧氧化糖的有氧氧化糖的有氧氧化磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径糖的分解代谢糖的分解代谢糖酵解糖酵解(glycolysis)(glycolysis)：在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸的过程。在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸的过程。

4、葡萄糖葡萄糖无氧无氧乳酸乳酸反应部位：反应部位：胞质胞质大体过程：大体过程：葡萄糖葡萄糖酵解途径酵解途径丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸OHOHHOHHOHHOHCH2HHOOHOHHOHHOHHOHCH2HOPATP ADP己糖激酶Mg2+GG-6-Po己糖激酶己糖激酶(HK)(

5、HK)分四型，肝中为葡萄糖分四型，肝中为葡萄糖激酶激酶(GK)(GK)； o是第一个磷酸化反应，是第一个磷酸化反应，反应不可逆反应不可逆。第一阶段：第一阶段：葡萄糖分解成丙酮酸葡萄糖分解成丙酮酸 葡萄糖葡萄糖磷酸化为磷酸化为6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 己糖激酶己糖激酶 葡萄糖激酶葡萄糖激酶存在部位存在部位 肝外组织肝外组织 肝肝Km 值值 0.1mmol/L 10mmol/L底物底物 G, 果糖果糖, 甘露糖甘露糖 G调节调节 G-6-P反馈抑制反馈抑制 胰岛素诱导胰岛素诱导己糖激酶和葡萄糖激酶的比较己糖激酶和葡萄糖激酶的比较 OHOHHOHHOHHOHCH2HOPG-6-PF-6-P磷酸己

6、糖 异构酶OHCH2OHHCH2OHHHOHOOPGluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖异构为异构为6-6-磷酸果糖磷酸果糖(F-6-P)(F-6-P)F-6-POHCH2OHHCH2OHHHOHOOPF-1,6-BPOHCH2HCH2OHHHOHOOPOPATP ADPMg2+磷酸果糖激酶o是第二个磷酸化反应，是第二个磷

7、酸化反应，反应不可逆反应不可逆；o6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1(PFK-1)(PFK-1)是糖酵解是糖酵解的的限速酶限速酶。 6-6-磷酸果糖磷酸果糖磷酸化为磷酸化为1,6-1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖(F-1,6-BP)(F-1,6-BP) GluG-6-PF-6-PF-1,6-BPATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸F-1,6-BPCH2C OCHHOCOHHCOHHCH2O

8、POPCH2C OOPCHOCHOHCH2OPCH2OH+醛缩酶磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙羟丙酮酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 1,6-1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖裂解成裂解成2 2分子磷酸丙糖分子磷酸丙糖 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油

9、酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸CH2C OOPCHOCHOHCH2OPCH2OH磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛磷酸丙糖异构酶 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮的异构反应的异构反应GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸CHOCHOHCH2OP3-磷酸甘油醛N

10、AD+NADH+H +Pi3-磷酸甘油醛 脱氢酶CCHOHCH2OPOOP1，3-二磷酸甘油酸 3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛氧化为氧化为1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 o糖酵解途径糖酵解途径中中唯一的一次脱氢唯一的一次脱氢GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸COO- -CHOHCH2OP3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 激酶CCHOHCH2OPOO

11、P1，3-二磷酸甘油酸ADP ATP 1,31,3二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸转变成转变成3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 o第一个第一个底物水平磷酸化底物水平磷酸化GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸COO- -CHOHCH2OP3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 变位酶COO- -CHCH2OHOP2-磷酸甘油酸 3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸转变为转变为2-2-磷

12、酸甘油酸磷酸甘油酸 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸COO- -CHCH2OHOP2-磷酸甘油酸COO- -CCH2O磷酸烯醇式 丙酮酸P+ H2O烯醇化酶 2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸脱水成为脱水成为磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 COO- -CCH3ADP ATPCOO- -CCH2OPEPP丙酮酸激酶O丙酮酸GluG-6-PF-6-PF-

13、1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸o第二个第二个底物水平磷酸化底物水平磷酸化，反应不可逆反应不可逆。o烯醇式立即自发转变为酮式。烯醇式立即自发转变为酮式。 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸转变成转变成丙酮酸丙酮酸 COO- -CCH3NAD+NADH+H +O丙酮酸COO- -CHOHCH3乳酸脱氢酶乳酸o此为还原反应，此为还原反应，NADH+HNADH+H+ +来自于来自于3

14、-3-磷磷酸甘油醛脱氢。酸甘油醛脱氢。o乳酸乳酸是是糖酵解的终产物糖酵解的终产物。 第二阶段：丙酮酸转变为乳酸第二阶段：丙酮酸转变为乳酸GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸E1:E1:己糖激酶己糖激酶E2:E2:6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1E3:E3:丙酮酸激酶丙酮酸激酶GluG-6-PF-6-PF-1, 6-2PATP ADP ATPA

15、DP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 丙丙 酮酮 酸酸 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADP ATP ADP ATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 NADH+H+ NAD+ 乳乳 酸酸 E1E2E3糖酵解小结糖酵解小结 反应部位：反应部位：胞质胞质 糖酵解是一个糖酵解是一个不需氧不需氧的产能过程的产能过程 反应全过程中反应全过程中有三步不可逆有三步不可逆的反应的反应G G-6-P ATP ADP 己糖激酶己糖激酶 ATP ADP F-6-P F-1,6-2P 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1

16、ADP ATP PEP 丙酮酸丙酮酸 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 产能的方式和数量产能的方式和数量方式：方式：底物水平磷酸化底物水平磷酸化净生成净生成ATPATP数量：数量：一分子葡萄糖一分子葡萄糖 2 22 22 = 2 = 2ATP2ATP其它己糖的酵解其它己糖的酵解 GluGluG-6-PG-6-PF-6-PF-6-PF-1,6-2PF-1,6-2PATPATPADPADPATPATPADPADP丙酮酸丙酮酸半乳糖半乳糖1-1-磷酸半乳糖磷酸半乳糖1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖半乳糖激酶半乳糖激酶变位酶变位酶甘露糖甘露糖6-6-磷酸甘露糖磷酸甘露糖己糖激酶己糖激酶变位酶变位酶果糖果糖己糖激酶己糖

17、激酶 关键酶关键酶 己糖激酶己糖激酶 6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 调节方式调节方式 变构调节变构调节 共价修饰调节共价修饰调节 1 1、6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1（PFK1PFK1）最重要的最重要的 F-6-PF-1,6-BPPFK-1AMP、ADP、F-2,6-BP（强）ATP、柠檬酸变构抑制剂：变构抑制剂： ATPATP、柠檬酸、柠檬酸变构激活剂：变构激活剂： AMPAMP、ADPADP、PiPi、2,6-2,6-二磷酸果糖二磷酸果糖(F-2,6-BP)(F-2,6-BP)、1,6-1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖(F-1,6-BP)(F-1,

18、6-BP) 2 2、丙酮酸激酶、丙酮酸激酶(PK)(PK) 变构调节：变构调节：F-1,6-BPF-1,6-BP为变构激活剂；为变构激活剂； ATPATP和肝内丙氨酸为变构抑制剂。和肝内丙氨酸为变构抑制剂。共价修饰调节：共价修饰调节：胰高血糖素通过依赖胰高血糖素通过依赖cAMPcAMP的蛋的蛋白激酶使其白激酶使其磷酸化而失活磷酸化而失活。3 3、己糖激酶、己糖激酶(HK)(HK)及葡萄糖激酶及葡萄糖激酶 己糖激酶己糖激酶hexokinase葡萄糖激酶葡萄糖激酶glucokinaseG-6-P-长链脂酰长链脂酰CoA-o1 1、机体在、机体在缺氧情况下获取能量缺氧情况下获取能量的有效方式的有效方

19、式o2 2、某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径 无线粒体的细胞，如：无线粒体的细胞，如：红细胞红细胞 代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞 （有氧有氧）葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸乙醇乙醇乙酰乙酰 CoACoA三羧酸三羧酸循环循环（有氧或无氧）（有氧或无氧）丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸乙醇乙醇乙酰乙酰 CoACoA糖酵解途径糖酵解途径三羧酸三羧酸循环循环（有氧或无氧）（有氧或无氧）（无氧无氧） o糖的有氧氧化糖的有氧氧化（aerobic oxidationaerobic oxidation）：葡萄糖在：葡

20、萄糖在有氧条件下，有氧条件下，彻底氧化分解彻底氧化分解生成生成COCO2 2和和H H2 2O O的反的反应的过程。应的过程。o有氧氧化有氧氧化是是糖氧化的主要方式糖氧化的主要方式。 丙酮酸胞液线粒体第一阶段 （同酵解）第二阶段第三阶段三羧酸循环氧化磷酸化CO2+ H2O+ATP丙酮酸乙酰CoAG分为三个阶段：分为三个阶段：TACTAC循环循环 G G（GnGn） 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoACoA COCO2 2 NADH+HNADH+H+ + FADHFADH2 2H H2 2O O O O ATP ATP ADP ADP 胞液胞液线粒体线粒体第一阶段：第一阶段：葡萄糖葡萄糖经经酵解途径酵

21、解途径生成生成丙酮酸丙酮酸o在细胞在细胞胞质胞质o一分子葡萄糖分解后生成一分子葡萄糖分解后生成2 2分子丙酮酸，分子丙酮酸，2 2分子分子ATPATP和和2 2分子分子NADH+HNADH+H+ +。o2 2分子分子NADH+HNADH+H+ +在有氧条件下可进入线粒体产能，在有氧条件下可进入线粒体产能，共可得到共可得到2 22 2或者或者2 23 3分子分子ATPATP。o故故第一阶段第一阶段可可净生成净生成6 6或或8 8分子分子ATPATP。第二阶段：第二阶段：丙酮酸丙酮酸氧化脱羧生成氧化脱羧生成乙酰乙酰CoACoA H S- CoA3COOHCOCHCO2H C3NADH + H +D

22、NA+COS CoA经脱氢、脱羧、酰化生成乙酰经脱氢、脱羧、酰化生成乙酰CoACoA，这，这是是不可逆反应不可逆反应。在线粒体内进行在线粒体内进行。丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系 丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体HSCoANAD+ 丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶(E(E1 1) )由由三种酶三种酶组成组成 二氢硫辛酰胺转乙酰酶二氢硫辛酰胺转乙酰酶(E(E2 2) ) 二氢硫辛酰胺脱氢酶二氢硫辛酰胺脱氢酶(E(E3 3) )五种辅助因子五种辅助因子：TPPTPP（VBVB1 1）、硫辛酸、）、硫辛酸、HSCoAHSCoA（泛酸）、（泛酸）、NADNAD+ +（VppVpp）、）、FADFAD（VBV

23、B2 2）1. 1. - -羟乙基羟乙基-TPP-TPP的生成的生成 COCO2 2 2.2.乙酰硫辛酰乙酰硫辛酰胺的生成胺的生成 CoASHCoASH3.3.乙酰乙酰CoACoA的生成的生成4. 4. 硫辛酰胺的生成硫辛酰胺的生成 NADNAD+ +5.5. NADH+HNADH+H+ +的的生成生成NADH+HNADH+H+ +第三阶段：第三阶段：经经三羧酸循环三羧酸循环彻底氧化分解彻底氧化分解o三羧酸循环三羧酸循环（t tricarboxylic ricarboxylic a acid cid c cycle,ycle, TACTAC，KrebsKrebs循环循环或或柠檬酸循环柠檬酸循环

24、）：）：由乙酰由乙酰CoACoA与草酰与草酰乙酸缩合成柠檬酸开始，经反复脱氢、脱羧再乙酸缩合成柠檬酸开始，经反复脱氢、脱羧再生成草酰乙酸的循环反应过程。生成草酰乙酸的循环反应过程。o部位：部位：线粒体基质线粒体基质+ +acetyl CoA oxaloacetate *柠檬酸合酶柠檬酸合酶H H2 2O OHSCoAHSCoAcitrate 反应不可逆反应不可逆顺乌头酸酶顺乌头酸酶isocitrate 异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶NADNAD+ +NADH+HNADH+H+ +CO+CO2 2* -ketoglutarate 反应不可逆反应不可逆 -ketoglutarate -酮戊二酸脱氢酮

25、戊二酸脱氢酶系酶系NADH+HNADH+H+ +CO+CO2 2*NADNAD+ +HSCoA+HSCoAsuccinyl CoA 反应不可逆反应不可逆琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶HSCoA+HSCoA+GTPGTPGDP+PiGDP+PisuccinateFADFADFADHFADH2 2琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶fumarate fumarate H H2 2O O延胡索酸酶延胡索酸酶malate 苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶NADNAD+ +NADH+HNADH+H+ +oxaloacetate 三羧酸循环的三羧酸循环的总反应式：总反应式：CHCH3 3COCOCoA + 3NADCoA +

26、 3NAD+ + + FAD + GDP + Pi + 2H+ FAD + GDP + Pi + 2H2 2O O 2CO 2CO2 2 + HSCoA+ HSCoA + 3NADH+3H+ 3NADH+3H+ + + FADH+ FADH2 2 + GTP+ GTP三羧酸循环小结：三羧酸循环小结：在在TACTAC中，中，1 1分子乙酰分子乙酰CoACoA经经2 2次脱羧次脱羧，生成，生成2 2个个COCO2 2；4 4次次脱氢脱氢，其中，其中3 3次以次以NADNAD+ +为受为受氢体，氢体，1 1次以次以FADFAD为受氢体；为受氢体；1 1次底物水平磷酸化次底物水平磷酸化。三羧酸循环的特

27、点三羧酸循环的特点 o 在在有氧条件下进行有氧条件下进行，产生的还原当量经氧化，产生的还原当量经氧化磷酸化可产生磷酸化可产生ATPATP，是产生，是产生ATPATP的主要途径。的主要途径。o 循环反应在循环反应在线粒体线粒体中进行，为中进行，为不可逆反应不可逆反应。o 循环的中间产物既不能通过此循环反应生成，循环的中间产物既不能通过此循环反应生成，也不被此循环反应所消耗。也不被此循环反应所消耗。 1. 1. 是是机体获取能量机体获取能量的主要的主要方式方式2. 2. 是是糖、脂肪和蛋白质糖、脂肪和蛋白质三三种主要有机物在体内彻底种主要有机物在体内彻底氧化的氧化的共同代谢途径共同代谢途径3. 3

28、. 是体内三种主要有机物互变的是体内三种主要有机物互变的联结机构联结机构 有氧氧化生成的有氧氧化生成的ATPATP反反 应应ATPATP第一阶段第一阶段两次耗能反应两次耗能反应-2-2两次生成两次生成ATPATP的反应的反应2 22 2一次脱氢一次脱氢(NADH+H(NADH+H+ +) )2 22 2 或或 2 23 3 第二阶段第二阶段一次脱氢一次脱氢(NADH+H(NADH+H+ +) )2 23 3第三阶段第三阶段三次脱氢三次脱氢(NADH+H(NADH+H+ +) )2 23 33 3一次脱氢一次脱氢(FADH(FADH2 2) )2 22 2一次生成一次生成ATPATP的反应的反应

29、2 21 1净生成净生成 酵解途径：酵解途径：己糖激酶己糖激酶6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1丙酮酸激酶丙酮酸激酶 丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸的氧化脱羧： 三羧酸循环：三羧酸循环：柠檬酸合酶柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体变构调节：变构调节：丙酮酸丙酮酸脱氢酶复合体乙酰CoAAMP、NAD+、CoA、Ca2+ATP、NADH、脂肪酸共价修饰调节：共价修饰调节：磷酸化失活磷酸化失活；胰岛素和；胰岛素和CaCa2+2+促进其去磷酸化，使促进其去磷酸化，使其活性增加。其活性增

30、加。丙酮酸脱氢酶复合体的调节丙酮酸脱氢酶复合体的调节第三阶段：第三阶段：主要通过酶的主要通过酶的变构调节变构调节控制三个关控制三个关键酶的活性键酶的活性柠檬酸合酶柠檬酸合酶citrate synthaseATP柠檬酸、琥珀酰柠檬酸、琥珀酰CoANADH+H+-+ADP调节有氧氧化第三阶段代谢流量的关键酶调节有氧氧化第三阶段代谢流量的关键酶主要是主要是异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶isocitrate dehydrogenaseATP-+AMP，ADP -酮戊二酮戊二酸脱氢酶系酸脱氢酶系 -ketoglutarate dehydrogenase complex琥珀酰琥珀

31、酰CoANADH+H+ATP-+AMP、ADPNAD+有氧氧化的调节特点有氧氧化的调节特点o（1 1）有氧氧化的调节通过对关键酶的调节实现。）有氧氧化的调节通过对关键酶的调节实现。o（2 2）ATP/ADPATP/ADP或或ATP/AMPATP/AMP比值全程调节。该比值比值全程调节。该比值升高，所有关键酶均被抑制。升高，所有关键酶均被抑制。o（3 3）三羧酸循环与酵解途径互相协调。三羧酸）三羧酸循环与酵解途径互相协调。三羧酸循环需要多少乙酰循环需要多少乙酰CoACoA，则酵解途径相应产生多，则酵解途径相应产生多少丙酮酸以生成乙酰少丙酮酸以生成乙酰CoACoA。o（4 4）氧化磷酸化速率影响三

32、羧酸循环。前者速）氧化磷酸化速率影响三羧酸循环。前者速率降低，则后者速率也减慢。率降低，则后者速率也减慢。 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径(pentose phosphate pathway)(pentose phosphate pathway)：从从6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖脱氢反应开始，经一系列代谢脱氢反应开始，经一系列代谢反应生成磷酸戊糖等中间代谢物，然后再重新反应生成磷酸戊糖等中间代谢物，然后再重新进入糖氧化分解代谢途径的一条旁路代谢途径。进入糖氧化分解代谢途径的一条旁路代谢途径。在在胞浆胞浆中进行。中进行。G GG-6-PG-6-PF-6-PF-6-PF-1,6-BPF-1,6-BP3-

33、3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoACoATACTACCOCO2 2+H+H2 2O+O+ATPATP磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径NADPHNADPH5-5-磷酸核糖磷酸核糖 代谢过程可分为两个阶段：代谢过程可分为两个阶段： 氧化反应氧化反应: : 产生产生5-5-磷酸核糖、磷酸核糖、NADPH+HNADPH+H+ +及及COCO2 2 非氧化反应非氧化反应: : 是一系列基团的转移过程是一系列基团的转移过程 总反应式：总反应式：3 3G-6-PG-6-P + 6NADP + 6NADP+ + 2 2F-6-PF-6-P + + 3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 + 6NADPH+6H+

34、 6NADPH+6H+ + + 3CO + 3CO2 26-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 CCCCCCH2OHOHOHOHHHHOHHOP P1 1、磷酸戊糖生成、磷酸戊糖生成 NADPH+H NADPH+H+ + NADPNADP+ + 6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 6-6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯 CCCCC=OCH2OHOHOHHHHOHOP PH H2 2O O 内酯酶内酯酶CCCCCOOCH2OHOHOHOHHHHOHP P6-6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸 NADPNADP+ + COCO2 2 NADPH+H NADPH+H+ + 6-6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶磷酸葡萄

35、糖酸脱氢酶 CH2OHC=OCCCH2OOHOHHHP P5-5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖 异构酶异构酶5-5-磷酸核糖磷酸核糖 2 2、基团转移反应、基团转移反应o此阶段的所有反应均为可逆的此阶段的所有反应均为可逆的。o5-5-磷酸核酮糖经一系列基团转移及差向异构反磷酸核酮糖经一系列基团转移及差向异构反应生成应生成3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛和和6-6-磷酸果糖磷酸果糖。基团转移反应基团转移反应5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖(C5) 3 5-磷酸核糖磷酸核糖 C55-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 C55-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 C57-磷酸景天糖磷酸景天糖 C73-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 C34-磷酸赤藓糖磷酸赤

36、藓糖 C46-磷酸果糖磷酸果糖 C66-磷酸果糖磷酸果糖 C63-磷酸磷酸甘油醛甘油醛 C3磷酸戊糖途径的调节磷酸戊糖途径的调节6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶为为限速酶限速酶。NADPH/NADPNADPH/NADP+ +，此途径抑制；，此途径抑制；NADPH/NADPNADPH/NADP+ +，此途径激活。，此途径激活。 1 1、为核酸的生物合为核酸的生物合成提供核糖成提供核糖G-6-P 33NADP+3NADPH+H+6-磷酸葡萄糖 脱氢酶6-磷酸葡萄糖酸内酯6-磷酸葡萄糖酸333NADP+3NADPH+H+6-磷酸葡萄糖酸 脱氢酶3CO25-磷酸核酮糖 35-磷酸木酮糖 5-磷

37、酸核糖5-磷酸木酮糖7-磷酸景天糖3-磷酸甘油醛4-磷酸赤藓糖F-6-P3-磷酸甘油醛F-6-P磷酸戊糖的生成基团转移（5C）（5C）（7C）（3C）（4C）（6C）（3C）（6C）（5C）2G-SH G-S-S-GA AH2 NADP+ NADPH+H+2 2、提供提供NADPHNADPH作为供氢体参与多种代谢反应作为供氢体参与多种代谢反应。遗传性遗传性6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶缺陷可导致缺陷可导致蚕豆病蚕豆病，表现为溶血性贫血。表现为溶血性贫血。 oNADPHNADPH是体内许多合成代谢的供氢体；是体内许多合成代谢的供氢体；oNADPHNADPH参与体内羟化反应；参与体内羟化

38、反应；oNADPHNADPH用于维持谷胱甘肽的还原状态。用于维持谷胱甘肽的还原状态。糖原分子只有一个还原端。糖原的合成分解都糖原分子只有一个还原端。糖原的合成分解都是在是在非还原端非还原端上进行的。上进行的。HOOHHOHHOHCH2OHHHOHHOHHOHCH2OHHOHOHOHHOHCH2OHHOHOHOHHOHCH2OHHOHOHHOHHOHCH2OHHOHOHHOHCH2OHHOOHOHOHHOHHOHCH2OHHO -1,4-糖苷键糖苷键还原端还原端 -1,6-糖苷键糖苷键非还原端非还原端o糖原合成糖原合成(glycogenesis)(glycogenesis)是由葡萄糖合成糖原的是

39、由葡萄糖合成糖原的过程；过程；o糖原分解糖原分解(glycogenolysis)(glycogenolysis)习惯上是指肝糖原分习惯上是指肝糖原分解为葡萄糖的过程。解为葡萄糖的过程。o糖原的合成与分解代谢糖原的合成与分解代谢主要发生在主要发生在肝、肾和肌肝、肾和肌肉组织细胞肉组织细胞的的胞液胞液中。中。1 1、糖原合成的反应、糖原合成的反应己糖激酶己糖激酶( (葡萄糖激酶葡萄糖激酶) )G + G + ATPATPG-6-P + ADPG-6-P + ADP 葡萄糖磷酸化生成葡萄糖磷酸化生成6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶G-6-PG-6-P G-1-P G-1

40、-P 6- 6-磷酸葡萄糖异构转变成磷酸葡萄糖异构转变成1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶G-1-P + UTPUDPG + PPi 尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖( (u uridine ridine d di ip phosphate hosphate g glucose, UDP-G)lucose, UDP-G)的生成的生成UDPGUDPGOOOHOHHHHCH2HHNNOOOPOO POO HOOHHOHHOHCH2OHHOHGUDP UTP-G UTP-G与糖原（与糖原（GnGn）结合）结合糖原合酶糖原合酶* *UDP-G + (G)n(G)n+1 + UDP

41、 分枝链的形成分枝链的形成-1,4-1,4-糖苷键糖苷键 分支酶分支酶(branching enzyme) -1,6- -1,6-糖苷键糖苷键 糖原合酶的作用机制糖原合酶的作用机制2 2、糖原合成的特点、糖原合成的特点o 必须以必须以原有糖原分子原有糖原分子作为引物；作为引物；o 合成反应在合成反应在糖原的非还原端糖原的非还原端进行；进行；o 合成为一合成为一耗能过程耗能过程，每增加一个葡萄糖残基，每增加一个葡萄糖残基，需消耗需消耗2 2个高能磷酸键个高能磷酸键；o 关键酶关键酶是是糖原合酶糖原合酶，为一共价修饰酶，只能，为一共价修饰酶，只能催化催化-1,4-1,4-糖苷键糖苷键生成；生成；o

42、 需需UTPUTP参与参与。1 1、反应过程、反应过程GnPi Gn-1G-1-PG-6-P G-6-P酶H2O PiG磷酸化酶o葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶只存在于肝和肾中只存在于肝和肾中，而肌肉中没有。而肌肉中没有。o糖原的一个糖原的一个G G单位单位酵解酵解净净产生产生3 3个个ATPATP。GluGluG-6-PG-6-PF-6-PF-6-PF-1,6-2PF-1,6-2PATPATPADPADPATPATPADPADP1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛

43、NAD NAD+ + NADH+H NADH+H+ + ADPADPATPATPADPADPATPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸脱脱枝枝酶酶的的作作用用非还原端非还原端 -1,6-1,6-糖苷键糖苷键糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶脱枝酶的脱枝酶的转移酶活性转移酶活性脱枝酶的脱枝酶的 -1,6-1,6-糖苷糖苷酶活性酶活性Ho脱枝酶脱枝酶具有具有葡聚糖转移酶葡聚糖转移酶和和 -1,6-1,6-葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶两种活性。两种活性。o糖原分解的产物糖原分解的产物是是1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖和和葡萄糖葡萄糖。2 2、糖原分解的、糖原分解的特点特点o 水解反应在糖原的水解反应在糖原的非还原端非

44、还原端进行；进行；o 是一是一非耗能非耗能过程；过程；o 关键酶关键酶是是糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶，为一共价修饰酶，为一共价修饰酶，其辅酶是磷酸吡哆醛。此酶其辅酶是磷酸吡哆醛。此酶只能分解只能分解-1-1，4-4-糖苷键糖苷键。UDPGUDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 G-1-PG-1-P UTP UTP UDPGUDPG PPiPPi 糖原糖原n+1 n+1 UDPUDP G-6-PG-6-P G G 糖原合酶糖原合酶 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 己糖激酶己糖激酶 糖原糖原n n Pi Pi 磷酸化酶磷酸化酶 葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸酶（肝）磷酸酶（肝） 糖原糖原n n 糖糖原原的的合合

45、成成与与分分解解代代谢谢关键酶关键酶糖原合成：糖原合成：糖原合酶糖原合酶糖原分解：糖原分解：糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶 这两种关键酶的重要特点：这两种关键酶的重要特点：* * 有有共价修饰和变构调节共价修饰和变构调节二种方式。二种方式。* * 都以都以活性、无活性活性、无活性二种形式存在，二种形式之二种形式存在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变转变。H2OPi糖原合酶糖原合酶 a ( 有活性有活性)糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶 b ( 无活性无活性)糖原合酶糖原合酶 b ( 无活性无活性)糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶 a ( 有活性有活性)PPOHOHATPAD

46、P1 1、共价修饰调节、共价修饰调节胰高血糖素胰高血糖素主要促进肝糖原的分解主要促进肝糖原的分解，升高，升高血糖；血糖；肾上腺素肾上腺素主要促进肌糖原的分解主要促进肌糖原的分解。胰岛素胰岛素促进糖原合成促进糖原合成。胰高血糖素和肾上腺素升高血糖的机制胰高血糖素和肾上腺素升高血糖的机制胰高血糖素胰高血糖素肾上腺素肾上腺素ACcAMPG 蛋白蛋白受体受体PKA糖原分解糖原分解磷酸化酶激酶磷酸化酶激酶 糖原合酶糖原合酶糖原合成糖原合成血糖血糖磷酸化酶磷酸化酶6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖是是糖原合酶的变构激活剂糖原合酶的变构激活剂，促进，促进糖原合成。糖原合成。AMPAMP是是磷酸化酶的变构激活剂磷酸

47、化酶的变构激活剂，促进糖原分解。，促进糖原分解。2 2、变构调节、变构调节 糖原累积症糖原累积症(glycogen storage diseases)(glycogen storage diseases)：是一类是一类遗传性代谢病遗传性代谢病，患者，患者先天性缺乏与糖原代先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类谢有关的酶类，从而导致其体内某些器官组织中，从而导致其体内某些器官组织中有有大量糖原堆积大量糖原堆积。 o糖异生糖异生(gluconeogenesis)(gluconeogenesis)：非糖物质非糖物质转变为转变为葡萄葡萄糖糖或或糖原糖原的过程。的过程。o非糖物质非糖物质主要有主要有生糖氨基酸、

48、乳酸、丙酮酸和生糖氨基酸、乳酸、丙酮酸和甘油甘油等。等。o主要在主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体肝、肾细胞的胞浆及线粒体。 GluGluG-6-PG-6-PF-6-PF-6-PF-1,6-2PF-1,6-2PATPATPADPADPATPATPADPADP1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛 NAD NAD+ + NADH+H NADH+H+ + ADPADPATPATPADPADPATPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸o从从丙酮酸丙酮酸生成生成葡萄糖葡萄糖的具体反应

49、过的具体反应过程称为程称为糖异生途径糖异生途径。o糖异生途径糖异生途径基本上是基本上是糖酵解途径糖酵解途径的的逆过程逆过程。o但糖酵解途径中，有但糖酵解途径中，有3 3个由关键酶个由关键酶催化的不可逆反应。在糖异生途径催化的不可逆反应。在糖异生途径中，须由另外的反应和酶代替。中，须由另外的反应和酶代替。PEPADPATP草酰乙酸丙酮酸羧化酶ADP+Pi ATP CO2生物素GTPGDPCO2PEP羧激酶丙酮酸激酶COO- -CCH3COO- -CHCH2OPO丙酮酸COO- -CCH2OCOOH（线粒体）（线粒体，胞液）1 1、丙酮酸丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸PEPPEP丙酮酸丙

50、酮酸丙酮酸丙酮酸胞液胞液线粒体线粒体乙酰乙酰CoACoA草酰乙酸草酰乙酸PEPPEPG G 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶苹果酸苹果酸/ /天冬氨酸天冬氨酸苹果酸苹果酸/ /天冬氨酸天冬氨酸草酰乙酸草酰乙酸ATP ADP F-6-P F-1,6-2P 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 2 2、F-1,6-BP F-6-PF-1,6-BP F-6-P果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶-1* *F-1,6-BP + H2O F-6-P + PiG G-6-P ATP ADP 己糖激酶己糖激酶 3 3、G-6-P GG-6-P G葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶* *G-

51、6-P + H2O G + Pi 当作用物的互变当作用物的互变分别由分别由不同酶不同酶催催化其单向反应，化其单向反应，这种互变循环称这种互变循环称之为之为底物循环底物循环。6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶 己糖激酶己糖激酶 ATP ADP Pi 6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶-1 ADP ATP Pi PEP 丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 ATP ADP CO2+ATP ADP+Pi GTP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 羧激

52、酶羧激酶GDP+Pi +CO2 当当两种酶活性相等两种酶活性相等时，则不能将代谢向前推时，则不能将代谢向前推进，结果仅是进，结果仅是ATPATP分解释放出能量，因而称之分解释放出能量，因而称之为为无效循环无效循环。 6-6-磷酸果糖磷酸果糖ATPATP磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶1,6-1,6-二果糖磷酸二果糖磷酸ADPADP+)1,6-+)1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖H H2 2O O1,6-1,6-二磷酸果糖酶二磷酸果糖酶6-6-磷酸果糖磷酸果糖PiPi_ _ ATP ATP H H2 2O OADPADPPiPi o当肌肉在缺氧或剧烈运动时，肌糖原经酵解产当肌肉在缺氧或剧烈运动时，肌糖原经酵

53、解产生大量乳酸，通过血液循环运到肝脏，在肝内生大量乳酸，通过血液循环运到肝脏，在肝内异生为葡萄糖，葡萄糖可再经血液返回肌肉利异生为葡萄糖，葡萄糖可再经血液返回肌肉利用，这个循环称为用，这个循环称为乳酸循环乳酸循环（CoriCori循环）。循环）。o2 2分子乳酸分子乳酸异生成异生成1 1分子葡萄糖分子葡萄糖共共消耗消耗6 6个个ATPATP。o生理意义：生理意义：防止酸中毒；利于乳酸再利用防止酸中毒；利于乳酸再利用。乳酸循环示意图乳酸循环示意图1 1、维持血糖浓度恒定维持血糖浓度恒定2 2、补充肝糖原补充肝糖原处于安静状态的正常人，停食一夜，其体内葡处于安静状态的正常人，停食一夜，其体内葡萄糖利用：脑约萄糖利用：脑约