第二 九章 糖类化学及糖代谢

1、第二 九章 糖类化学及糖代谢本 章 重 点1.糖异生 2.血糖 3.糖酵解4.糖有氧氧化 5.磷酸戊糖途径1糖酵解的主要意义是什么？2请写出蚕豆病的发病机理？3磷酸戊糖途径的主要意义是什么？4维生素B缺乏对糖代谢有何影响？5解释糖尿病时高血糖与糖尿现象的生化机制。6肌糖原和肌糖原有何不同的代谢去处？为什么？7严重缺氧情况下可否导致酸中毒？为什么？糖(carbohydrates)即碳水化合物，其化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。糖的化学(课外了解)（一）糖的概念（二）糖的分类及其结构根据其水解产物的情况，糖主要可分为以下四大类。单糖 (monosacchride)寡糖 (oligos

2、acchride)多糖 (polysacchride)结合糖 (glycoconjugate)葡萄糖(glucose) 已醛糖果糖(fructose) 已酮糖 1. 单糖 不能再水解的糖。半乳糖(galactose) 已醛糖 核糖(ribose) 戊醛糖 2. 寡糖常见的几种二糖有麦芽糖 (maltose) 葡萄糖 葡萄糖蔗 糖 (sucrose) 葡萄糖 果糖乳 糖 (lactose) 葡萄糖 半乳糖能水解生成几分子单糖的糖，各单糖之间借脱水缩合的糖苷键相连。3. 多糖 能水解生成多个分子单糖的糖。常见的多糖有淀 粉 (starch)糖 原 (glycogen)纤维素 (cellulose)

3、 淀粉 是植物中养分的储存形式淀粉颗粒 糖原 是动物体内葡萄糖的储存形式 纤维素 作为植物的骨架-1,4-糖苷键食物中含有的大量纤维素，因人体内无-糖苷酶而不能对其分解利用，但却具有刺激肠蠕动等作用，也是维持健康所必需。4. 结合糖 糖与非糖物质的结合物。糖脂 (glycolipid)：是糖与脂类的结合物。糖蛋白 (glycoprotein)：是糖与蛋白质的结合物。 常见的结合糖有 第 一 节 概 述Introduction 一、糖的生理功能1. 氧化供能 糖的主要功能 如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、核苷等物质的原料-重要的碳源。4. 作为机体组织细胞的组成成分2. 贮存能量,维持血

4、糖-以糖原贮存。3. 提供合成体内其他物质的原料如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。 二、糖代谢的概况 葡萄糖 酵解途径 丙酮酸 有氧 无氧 H2O及CO2 乳酸 糖异生途径 乳酸、氨基酸、甘油 糖原 肝糖原分解 糖原合成 磷酸戊糖途径 核糖 + NADPH+H+淀粉 消化与吸收 ATP 三、糖的消化与吸收（一）糖的消化人类食物中的糖主要有植物淀粉、动物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以淀粉为主。消化部位： 主要在小肠，少量在口腔淀粉 麦芽糖+麦芽三糖 （40%） （25%）-临界糊精+异麦芽糖 （30%） （5%）葡萄糖 唾液中的-淀粉酶 -葡萄糖苷酶 -临界糊精酶 消化过程

5、 肠粘膜上皮细胞刷状缘 胃 口腔 肠腔 胰液中的-淀粉酶 （二）糖的吸收1. 吸收部位 小肠上段 2. 吸收形式 单 糖 ADP+Pi ATP G Na+ K+ Na+泵小肠粘膜细胞 肠腔 门静脉 3. 吸收机制Na+依赖型葡萄糖转运体(Na+-dependent glucose transporter, SGLT)刷状缘 细胞内膜 4. 吸收途径 小肠肠腔 肠粘膜上皮细胞 门静脉 肝脏 体循环SGLT 各种组织细胞 GLUT GLUT：葡萄糖转运体(glucose transporter)，已发现有5种葡萄糖转运体(GLUT 15)。第 二 节 糖原的合成与分解 Glycogenesis a

6、nd Glycogenolysis是动物体内糖的储存形式之一，是机体能迅速动用的能量储备。肌肉：肌糖原，小于400g，主要供肌肉收缩所需 肝脏：肝糖原，小于 100g，维持血糖水平 糖 原 (glycogen) 糖原储存的主要器官及其生理意义 一、糖原的合成代谢 合成部位（一）定义糖原的合成(glycogenesis) 指由葡萄糖合成糖原的过程。组织定位：主要在肝脏、肌肉细胞定位：胞浆糖原的合成与分解总图UDPG焦磷酸化酶 G-1-P UTP UDPG PPi 糖原n+1 UDP G-6-P G 糖原合酶 磷酸葡萄糖变位酶 己糖(葡萄糖)激酶 糖原n Pi 磷酸化酶 葡萄糖-6-磷酸酶（肝）

7、糖原n * 糖原合成的总结1.糖原合成需要引物2.糖原合酶是关键酶3.糖原合成是耗能的过程 三、糖原合成与分解的生理意义 关键酶 糖原合成：糖原合酶 糖原分解：糖原磷酸化酶 肌糖原和肌糖原有何不同的代谢去处？为什么？ 由于肌肉组织中不存在葡萄糖-6-磷酸酶，所以生成的6-磷酸葡萄糖不能直接转变成葡萄糖释放入血，提供血糖，而只能进入酵解途径进一步代谢。肌肉：肌糖原，主要供肌肉收缩所需 肝脏：肝糖原，维持血糖水平 1. 葡萄糖单元以-1,4-糖苷 键形成长链。2. 约10个葡萄糖单元处形成分枝，分枝处葡萄糖以-1,6-糖苷键连接，分支增加，溶解度增加。3. 每条链都终止于一个非还原端.非还原端增多

8、，以利于其被酶分解。糖原的结构特点及其意义 1. 葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 ATP ADP 己糖激酶;葡萄糖激酶（肝） （二）糖原合成途径 1-磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖变位酶 6-磷酸葡萄糖 2. 6-磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖 * UDPG可看作“活性葡萄糖”，在体内充作葡萄糖供体。+UTP 尿苷 PPPPPi UDPG焦磷酸化酶 3. 1- 磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖 2Pi+能量 1- 磷酸葡萄糖 尿苷二磷酸葡萄糖 ( uridine diphosphate glucose , UDPG ) 糖原n + UDPG 糖原n+1 + UDP 糖原合酶( g

9、lycogen synthase ) UDP UTP ADP ATP 核苷二磷酸激酶4. -1,4-糖苷键式结合 * 糖原n 为原有的细胞内的较小糖原分子，称为糖原引物(primer)， 作为UDPG 上葡萄糖基的接受体。 糖原n + UDPG 糖原n+1 + UDP 糖原合酶(glycogen synthase) （四）糖原分枝的形成 分 支 酶 (branching enzyme) -1,6-糖苷键 -1,4-糖苷键 二、糖原的分解代谢 * 定义* 亚细胞定位：胞 浆 * 肝糖元的分解 糖原n+1 糖原n + 1-磷酸葡萄糖 磷酸化酶 1. 糖原的磷酸解糖原分解 (glycogenolys

10、is )习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。脱枝酶 (debranching enzyme)2. 脱枝酶的作用 转移葡萄糖残基水解-1,6-糖苷键 磷 酸 化 酶 转移酶活性 -1,6糖苷酶活性 1-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖变位酶 3. 1-磷酸葡萄糖转变成6-磷酸葡萄糖 4. 6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖 葡萄糖-6-磷酸酶 （肝，肾）葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 G-6-P的代谢去路G（补充血糖）G-6-P F-6-P（进入酵解途径）G-1-PGn（合成糖原）UDPG 6-磷酸葡萄糖内酯（进入磷酸戊糖途径） 葡萄糖醛酸（进入葡萄糖醛酸途径）小 结 反应部位：胞浆 四、糖原合成与分解

11、的调节 关键酶 糖原合成：糖原合酶 糖原分解：糖原磷酸化酶 这两种关键酶的重要特点：* 它们的快速调节有共价修饰和变构调节二种方式。* 它们都以活性、无（低）活性二种形式存在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变。调节有级联放大作用，效率高； 两种酶磷酸化或去磷酸化后活性变化相反； 此调节为酶促反应，调节速度快； 受激素调节。 1. 共价修饰调节 腺苷环化酶 （无活性）腺苷环化酶（有活性） 激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+ 受体 ATP cAMP PKA(无活性) 磷酸化酶b激酶 糖原合酶 糖原合酶-P PKA(有活性) 磷酸化酶b 磷酸化酶a-P 磷酸化酶b激酶-P Pi 磷蛋白磷酸

12、酶-1 Pi Pi 磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶抑制剂-P 磷蛋白磷酸酶抑制剂 PKA（有活性） 2. 别构调节磷酸化酶二种构像紧密型(T)和疏松型(R) ，其中T型的14位Ser暴露，便于接受前述的共价修饰调节。* 葡萄糖是磷酸化酶的别构抑制剂。 磷酸化酶 a (R) 疏松型磷酸化酶 a (T) 紧密型葡萄糖 肌肉内糖原代谢的二个关键酶的调节与肝糖原不同 * 在糖原分解代谢时肝主要受胰高血糖素的调节，而肌肉主要受肾上腺素调节。 * 肌肉内糖原合酶及磷酸化酶的变构效应物主要为AMP、ATP及6-磷酸葡萄糖。 糖原合酶磷酸化酶a-P磷酸化酶bAMPATP及6-磷酸葡萄糖调节小

13、结 双向调控：对合成酶系与分解酶系分别进行调节，如加强合成则减弱分解，或反之。 双重调节：别构调节和共价修饰调节。 肝糖原和肌糖原代谢调节各有特点： 如：分解肝糖原的激素主要为胰高血糖素， 分解肌糖原的激素主要为肾上腺素。 关键酶调节上存在级联效应。 关键酶都以活性、无（低）活性二种形式存在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变。第 二 节糖的分解代谢 一、糖的无氧氧化(糖酵解)第一阶段 第二阶段* 糖酵解(glycolysis)的定义* 糖酵解分为两个阶段* 糖酵解的反应部位：胞浆在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸(lactate)的过程称之为糖酵解。 由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvat

14、e)，称之为糖酵解途径(glycolytic pathway)。由丙酮酸转变成乳酸。 葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖ATP ADPMg2+ 己糖激酶(hexokinase)Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 (glucose-6-phosphate, G-6-P)（一）葡萄糖分解成丙酮酸哺乳类动物体内已发现有4种己糖激酶同工酶，分别称为至型。肝细胞中存在的是型，称为葡萄糖激酶(glucok

15、inase)。生化意义: 型利于高浓度降糖合成糖原 其他利于低浓度供能 6-磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖 己糖异构酶 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羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸6-磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖 (fructose-6-phosphate, F-6-P) 6-磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖 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

16、-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮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(6-phosphfructokinase-1)6-磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖(1, 6-fructose-biphosphate, F-1,6-2P)1,6-双磷酸果糖 磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖 醛缩酶(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羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛 + 磷酸丙

17、糖的同分异构化磷酸丙糖异构酶 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羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸丙糖异构酶 (phosphotriose isomerase)3-磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸 Pi、NAD+ NADH+H+ 3-磷酸甘油醛脱氢酶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羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+AD

18、PATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油醛脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)3-磷酸甘油醛 1,3-二磷酸甘油酸 1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸 ADP ATP 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羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸 在以上反应中，底物分子内部能量重新分布，生成高能键，使ADP磷酸化生成ATP的过程，称为底物水平磷酸化(substrate level p

19、hosphorylation) 。 1,3-二磷酸 甘油酸3-磷酸甘油酸 磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinase) 3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸 磷酸甘油酸变位酶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羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸甘油酸变位酶 (phosphoglycerate mutase)3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸 烯醇化酶(enolase)GluG-6-PF-6-PF-1,6

20、-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羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸2-磷酸甘油酸 + H2O磷酸烯醇式丙酮酸 (phosphoenolpyruvate, PEP)ADP ATP K+ Mg2+丙酮酸激酶(pyruvate kinase)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羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸， 并通过底物水平磷

21、酸化生成ATP磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 (二) 丙酮酸转变成乳酸丙酮酸 乳酸 反应中的NADH+H+ 来自于上述第6步反应中的 3-磷酸甘油醛脱氢反应。乳酸脱氢酶(LDH) NADH + H+ NAD+ E1:己糖激酶 E2: 6-磷酸果糖激酶-1 E3: 丙酮酸激酶 NAD+ 乳 酸 糖酵解的代谢途径GluG-6-PF-6-PF-1, 6-2PATP ADP ATPADP1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 丙 酮 酸 磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADP ATP ADP ATP磷酸烯醇式丙酮酸 E2E1E3NADH+H+ (三)糖酵解小结 反应部位

22、：胞浆 糖酵解是一个不需氧的产能过程 反应全过程中有三步不可逆的反应G G-6-P ATP ADP 己糖激酶 ATP ADP F-6-P F-1,6-2P 磷酸果糖激酶-1 ADP ATP PEP 丙酮酸 丙酮酸激酶 产能的方式和数量方式：底物水平磷酸化净生成ATP数量：从G开始 22-2= 2ATP从Gn开始 22-1= 3ATP 终产物乳酸的去路释放入血，进入肝脏再进一步代谢。分解利用 乳酸循环（糖异生） 四、糖酵解的生理意义1. 是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。2. 是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：红细胞 代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞3.

23、2,3-二磷酸甘油酸支路对红细胞的释氧作用. 严重缺氧情况下可导致酸中毒。因为缺氧时糖的有氧氧化不能顺利进行而糖酵解代谢增强，致使乳酸生成量大大增加，堆积于血液中，发生酸中毒。严重缺氧情况下可否导致酸中毒？糖的有氧氧化(aerobic oxidation)指在机体氧供充足时，葡萄糖彻底氧化成H2O和CO2，并释放出能量的过程。是机体主要供能方式。* 部位：胞液及线粒体 （一）概念： 二、糖的有氧氧化二、有氧氧化的反应过程 第一阶段：酵解途径 第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧 第三阶段：三羧酸循环 G（Gn） 第四阶段：氧化磷酸化 丙酮酸 乙酰CoA CO2 NADH+H+ FADH2H2O O AT

24、P ADP TAC循环 胞液 线粒体 （一）丙酮酸的氧化脱羧 丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧为乙酰CoA (acetyl CoA)。丙酮酸 乙酰CoA NAD+ , HSCoA CO2 , NADH + H+ 丙酮酸脱氢酶复合体 总反应式: 丙酮酸脱氢酶复合体的组成 酶E1：丙酮酸脱氢酶E2：二氢硫辛酸乙酰转移酶E3：二氢硫辛酸脱氢酶HSCoANAD+ 辅 酶 TPP 硫辛酸（ ) HSCoA FAD, NAD+SSL维生素B缺乏对糖代谢有何影响？ 维生素B是丙酮酸氧化脱氢酶系的重要辅酶TPP的组成成分。丙酮酸氧化脱羧反应是糖的有氧氧化的重要环节；维生素B缺乏可使丙酮酸氧化脱羧反应受阻，影响糖的有

25、氧氧化，终致丙酮酸积聚,能量生成障碍和乳酸生成过多。三羧酸循环(Tricarboxylic acid Cycle, TAC)也称为柠檬酸循环，这是因为循环反应中的第一个中间产物是一个含三个羧基的柠檬酸。由于Krebs正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为Krebs循环，它由一连串反应组成。所有的反应均在线粒体中进行。 （二）乙酰CoA的彻底氧化 （三羧酸循环）* 概述* 反应部位 CoASHNADH+H+NAD+CO2NAD+NADH+H+CO2GTPGDP+PiFADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASHH2O柠檬酸合酶顺乌头酸梅异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱

26、氢酶复合体琥珀酰CoA合成酶琥珀酸脱氢酶延胡索酸酶苹果酸脱氢酶GTPGDPATPADP核苷二磷酸激酶小 结 三羧酸循环的概念：指乙酰CoA和草酰乙酸缩合生成含三个羧基的柠檬酸，反复的进行脱氢脱羧，又生成草酰乙酸的过程。 ，再重复循环反应 TAC过程的反应部位是线粒体。巴斯德效应* 概念* 机制 有氧时，NADH+H+;进入线粒体内氧化，丙酮酸进入线粒体进一步氧化而不生成乳酸缺氧时，酵解途径加强，NADH+H+在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。巴斯德效应(Pastuer effect)指有氧氧化抑制糖酵解的现象。 三羧酸循环的要点 经过一次三羧酸循环，1 消耗一分子乙酰CoA，2 经四

27、次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化。3 生成1分子FADH2，3分子NADH+H+，2分CO2， 1分子GTP。整个循环反应为不可逆反应关键酶有：柠檬酸合酶 -酮戊二酸脱氢酶复合体 异柠檬酸脱氢酶三羧酸循环不断补充中间产物（四）有氧氧化的生理意义 1.糖的有氧氧化是机体产能最主要的途径。它不仅产能效率高，而且由于产生的能量逐步分次释放，相当一部分形成ATP，所以能量的利用率也高。简言之，即“供能”是三大营养物质氧化分解的共同途径。是三大营养物质代谢联系的枢纽。H+ + e 进入呼吸链彻底氧化生成H2O 的同时ADP偶联磷酸化生成ATP。NADH+H+ H2O、2.5ATP O H2O、1.5

28、ATP FADH2 O 有氧氧化生成的ATP 葡萄糖有氧氧化生成的ATP 反应辅酶ATP 第一阶段葡萄糖6-磷酸葡萄糖-1 6-磷酸果糖1,6-双磷酸果糖-1 23-磷酸甘油醛21,3-二磷酸甘油酸NAD+ 22.5或2 1.5* 21,3-二磷酸甘油酸23-磷酸甘油酸2 1 2 磷酸烯醇式丙酮酸2丙酮酸2 1 第二阶段2 丙酮酸2 乙酰CoA2 2.5 第三阶段2异柠檬酸2 -酮戊二酸22.5 2-酮戊二酸2 琥珀酰CoA2 2.5 2琥珀酰CoA 2 琥珀酸2 1 2琥珀酸2 延胡索酸FAD 2 1.5 2苹果酸2 草酰乙酸NAD+ 2 2.5 净生成32(或30)ATP NAD+ NAD

29、+ NAD+ （五）有氧氧化的调节关键酶 酵解途径：己糖激酶 丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体 三羧酸循环：柠檬酸合酶丙酮酸激酶6-磷酸果糖激酶-1-酮戊二酸脱氢酶复合体异柠檬酸脱氢酶* 概念磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反应过程。三、磷酸戊糖途径* 细胞定位：胞 液 第一阶段：氧化反应 生成磷酸戊糖，NADPH+H+及CO2（一）磷酸戊糖途径的反应过程* 反应过程可分为二个阶段 第二阶段则是非氧化反应 包括一系列基团转移。 6-磷酸葡萄糖酸 5-磷酸核酮糖 NADPH+H+ NADP+ H2O NADP+ CO2

30、NADPH+H+ 6-磷酸葡萄糖脱氢酶 6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶 HCOHCH2OH CO 6-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖酸内酯 1. 磷酸戊糖生成 5-磷酸核糖 催化第一步脱氢反应的6-磷酸葡萄糖脱氢酶是此代谢途径的关键酶。两次脱氢脱下的氢均由NADP+接受生成NADPH + H+。反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间产物。G-6-P 5-磷酸核糖 NADP+ NADPH+H+ NADP+ NADPH+H+ CO2 每3分子6-磷酸葡萄糖同时参与反应，在一系列反应中，通过3C、4C、6C、7C等演变阶段，最终生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖。3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖，可进入酵解途径。因此

31、，磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路(pentose phosphate shunt)。2. 基团转移反应 5-磷酸核酮糖(C5) 3 5-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-磷酸赤藓糖 C46-磷酸果糖 C66-磷酸果糖 C63-磷酸甘油醛 C3磷酸戊糖途径第一阶段 第二阶段 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-磷酸赤藓糖 C46-磷酸果糖 C66-磷酸果糖 C63-磷酸甘油醛 C36-磷酸葡萄糖(C6)3 6-磷酸葡萄糖酸内酯(C6)3 6-磷酸葡萄糖酸(C6)3 5-磷酸核酮糖(C5)

32、 3 5-磷酸核糖 C53NADP+ 3NADP+3H+ 6-磷酸葡萄糖脱氢酶 3NADP+ 3NADP+3H+ 6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶 CO2总反应式 36-磷酸葡萄糖 + 6 NADP+ 26-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛+6NADPH+H+3CO2 磷酸戊糖途径的特点 脱氢反应以NADP+为受氢体，生成NADPH+H+。 反应过程中进行了一系列酮基和醛基转移反应，经过了3、4、5、6、7碳糖的演变过程。 反应中生成了重要的中间代谢物5-磷酸核糖。 一分子G-6-P经过反应，只能发生一次脱羧和二次脱氢反应，生成一分子CO2和2分子NADPH+H+。（二）磷酸戊糖途径的生理意义1.为核苷酸的生成

33、提供核糖 2.提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应 (1) NADPH是体内许多合成代谢的供氢体 (2) NADPH参与体内的羟化反应，与生物合成或生物转化有关(3) NADPH可维持GSH的还原性 G-S-S-G 2G-SHNADPH+H+ NADP+（三）磷酸戊糖途径的调节 * 6-磷酸葡萄糖脱氢酶 此酶为磷酸戊糖途径的关键酶，其活性的高低决定6-磷酸葡萄糖进入磷酸戊糖途径的流量。此酶活性主要受NADPH/NADP+比值的影响，比值升高则被抑制，降低则被激活。另外NADPH对该酶有强烈抑制作用。果糖己糖激酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP丙酮酸半乳糖1

34、-磷酸半乳糖1-磷酸葡萄糖半乳糖激酶变位酶甘露糖6-磷酸甘露糖己糖激酶变位酶除葡萄糖外，其它己糖也可转变成磷酸己糖而进入酵解途径。 四、其他单糖的分解代谢第 四 节 糖 异 生Gluconeogenesis糖异生(gluconeogenesis)是指从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程。* 部位* 原料一、概念 主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体 主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸二、糖异生途径 * 定义* 过程 酵解途径中有3个由关键酶催化的不可逆反应。在糖异生时，须由另外的反应和酶代替。糖异生途径与酵解途径大多数反应是共有的、可逆的；GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP

35、1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸糖异生途径(gluconeogenic pathway)指从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程。1. 丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)丙酮酸 草酰乙酸 PEP ATP ADP+Pi CO2 GTP GDPCO2 丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase)，辅酶为生物素（反应在线粒体） 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反应在线粒体、胞液）丙酮酸 丙酮酸 草酰乙酸 丙酮酸羧化酶 ATP + CO2ADP + Pi 苹果酸 NADH + H+ N

36、AD+ 天冬氨酸 谷氨酸 -酮戊二酸 天冬氨酸 苹果酸 草酰乙酸 PEP 磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶 GTP GDP + CO2 线粒体胞液2. 1,6-双磷酸果糖 转变为 6-磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖 6-磷酸果糖 Pi 果糖双磷酸酶 3. 6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 葡萄糖 Pi 葡萄糖-6-磷酸酶 非糖物质进入糖异生的途径 糖异生的原料转变成糖代谢的中间产物 生糖氨基酸 -酮酸 -NH2 甘油 -磷酸甘油 磷酸二羟丙酮 乳酸 丙酮酸 2H 上述糖代谢中间代谢产物进入糖异生途径，异生为葡萄糖或糖原 三、糖异生的生理意义（一）维持血糖浓度恒定 （三）调节酸碱平衡（乳酸异生为糖

37、） （二）有利于乳酸循环糖异生活跃有葡萄糖-6磷酸酶 【】肝 肌肉 乳酸循环(lactose cycle) （Cori 循环）循环过程 葡萄糖 葡萄糖 葡萄糖 酵解途径 丙酮酸 乳酸 NADH NAD+ 乳酸 乳酸 NAD+ NADH 丙酮酸 糖异生途径 血液 糖异生低下没有葡萄糖-6磷酸酶 【】肝糖原1磷酸葡萄糖6磷酸葡萄糖磷酸丙糖丙酮酸乙酰CoA草酰乙酸脂肪酸胆固醇乙酰乙酸甘油3磷酸甘油 羟丁酸丙酮葡萄糖TCA戊糖旁路NADPH + H+第 五 节 血 糖* 血糖，指血液中的葡萄糖。* 血糖水平，即血糖浓度。 正常血糖浓度 ：/L 血糖及血糖水平的概念 血糖水平恒定的生理意义 保证重要组织

38、器官的能量供应，特别是某些依赖葡萄糖供能的组织器官。脑组织不能利用脂酸，正常情况下主要依赖葡萄糖供能；红细胞没有线粒体，完全通过糖酵解获能；骨髓及神经组织代谢活跃，经常利用葡萄糖供能。血糖食 物 糖 消化，吸收 肝糖原 分解 非糖物质 糖异生 氧化分解 CO2 + H2O 糖原合成 肝（肌）糖原 磷酸戊糖途径等 其它糖 脂类、氨基酸合成代谢 脂肪、氨基酸 一、血糖来源和去路 二、血糖水平的调节主要调节激素降低血糖：胰岛素(insulin) 升高血糖：胰高血糖素(glucagon)、糖皮质激素、肾上腺素* 主要依靠激素的调节 （一） 胰岛素 促进葡萄糖转运进入肝外细胞 ； 加速糖原合成，抑制糖原

39、分解； 加快糖的有氧氧化； 抑制肝内糖异生； 减少脂肪动员。 体内唯一降低血糖水平的激素 胰岛素的作用机制: 糖尿病是由于胰岛素绝对或相对不足而导致的代谢紊乱性疾病，以高血糖、糖尿为其主要临床特点。胰岛素是体内唯一的降糖激素。胰岛素不足可导致：（1）肌肉、脂肪细胞摄取葡萄糖减少；（2）肝葡萄糖分解利用减少；（3）糖原合成减少；（4）糖转变为脂肪减少；（5）糖异生增强。总之使血糖来源增加，去路减少，而致血糖浓度增高。当血糖浓度高于肾糖阈时则出现糖尿。解释糖尿病时高血糖与糖尿现象的生化机制。（二）胰高血糖素 促进肝糖原分解，抑制糖原合成； 抑制酵解途径，促进糖异生； 促进脂肪动员。 体内升高血糖水

40、平的主要激素 * 此外，糖皮质激素和肾上腺素也可升高血糖， 肾上腺素主要在应急状态下发挥作用。胰高血糖素的作用机制： （三）糖皮质激素引起血糖升高，肝糖原增加 糖皮质激素的作用机制可能有两方面： 促进肌肉蛋白质分解，分解产生的氨基酸转移到肝进行糖异生。 抑制肝外组织摄取和利用葡萄糖，抑制点为丙酮酸的氧化脱羧。 * 此外，在糖皮质激素存在时，其他促进脂肪动员的激素才能发挥最大的效果，间接抑制周围组织摄取葡萄糖。（四）肾上腺素强有力的升高血糖的激素 肾上腺素的作用机制通过肝和肌肉的细胞膜受体、cAMP、蛋白激酶级联激活磷酸化酶，加速糖原分解。主要在应激状态下发挥调节作用。 *葡萄糖耐量(gluco

41、se tolerence)正常人体内存在一套精细的调节糖代谢的机制，在一次性食入大量葡萄糖后，血糖水平不会出现大的波动和持续升高。指人体对摄入的葡萄糖具有很大的耐受能力的现象。糖耐量试验(glucose tolerance test, GTT) 目的：临床上用来诊断病人有无糖代谢异常。 口服糖耐量试验的方法被试者清晨空腹静脉采血测定血糖浓度，然后一次服用100g葡萄糖，服糖后的1/2、1、2h（必要时可在3h）各测血糖一次。以测定血糖的时间为横坐标（空腹时为0h），血糖浓度为纵坐标，绘制糖耐量曲线。糖耐量曲线 正常人：服糖后1/21h达到高峰，然后逐渐降低， 一般2h左右恢复正常值。糖尿病患者

42、：空腹血糖高于正常值，服糖后血糖浓度急剧升高，2h后仍可高于正常。 三、血糖水平异常（一）高血糖及糖尿症1. 高血糖(hyperglycemia)的定义2. 肾糖阈的定义临床上将空腹血糖浓度高于称为高血糖。当血糖浓度高于时，超过了肾小管的重吸收能力，则可出现糖尿。这一血糖水平称为肾糖阈。3. 高血糖及糖尿的病理和生理原因 持续性高血糖和糖尿，主要见于糖尿病(diabetes mellitus, DM)。型（胰岛素依赖型）型（非胰岛素依赖型）b. 血糖正常而出现糖尿，见于慢性肾炎、肾病综合征等引起肾对糖的吸收障碍。c. 生理性高血糖和糖尿可因情绪激动而出现。 糖尿病可分为二型: (二）低血糖1.

43、 低血糖(hypoglycemia)的定义2. 低血糖的影响空腹血糖浓度低于时称为低血糖。血糖水平过低，会影响脑细胞的功能，从而出现 头晕、倦怠无力、心悸等症状，严重时出现昏迷，称为低血糖休克。 3. 低血糖的病因 胰性（胰岛-细胞功能亢进、胰岛-细胞功能低下等） 肝性（肝癌、糖原积累病等） 内分泌异常（垂体功能低下、肾上腺皮质功能低下等） 肿瘤（胃癌等） 饥饿或不能进食 （三）糖原积累症糖原累积症(glycogen storage diseases)是一类遗传性代谢病，其特点为体内某些器官组织中有大量糖原堆积。引起糖原累积症的原因是患者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类。 1不能异生为糖的是A甘油B氨基酸C脂肪酸D乳