第九次课糖代谢2生物氧化

上次课回顾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(oligosacchride)多糖(polysacchride)结合糖(glycoconjugate)第二节糖的无氧氧化Glycolysis一、糖无氧氧化反应过程分为酵解途径和乳酸生成两个阶段酸，称之为糖第一阶段：由葡萄糖分解成酵解途径。第二阶段：由

酸转变成乳酸。糖酵解分为两个阶段：E1:己糖激酶E2:6-磷酸果糖激酶-1E3:糖无氧氧化途径小结G-6-PF-1,

6-2PGluATPADPF-6-PATPADP酸3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ATPADPATP磷酸烯醇式

酸E2E1E3NADH+H+磷酸已糖异构酶醛缩酶磷酸二羟丙糖异构酶3-磷酸甘油醛脱氢酶1,3-二磷酸甘油酸ADP磷酸甘油酸激酶3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶2-磷酸甘油酸烯醇化酶酸激酶乳酸NAD+乳酸脱氢酶三、糖酵解的主要生理意义是在机体缺氧的情况下快速供能是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。①无线粒体的细胞，如：红细胞②代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞第三节糖的有氧氧化Aerobic

Oxidation

of

Carbohydrate概念糖的有氧氧化(aerobicoxidation)指在机体氧供充足时，葡萄糖彻底氧化成H2O和CO2，并出能量的过程。是机体主要供能方式。部位：胞液及线粒体一、糖的有氧氧化第一阶段：酵解途径生成

酸第二阶段：

酸的氧化脱羧生成乙酰辅酶A第三阶段：乙酰辅酶A进入三

以及氧化磷酸G（Gn）酸乙酰CoACO2NADH+H+FADH22H

O化生成ATP和CO2[O]ATPADPTAC循环胞液线粒体（一）葡萄糖循糖酵解途径分解为酸酸乙酰CoA酸脱氢酶复合体（二）

酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰CoA总反应式:NAD+

,HSCoA CO2

,

NADH+

H+

酸脱氢酶复合体的组成E1：

酸脱氢酶E2：二氢硫辛酰胺转乙酰酶E3：二氢硫辛酰胺脱氢酶STPP

焦磷酸硫胺素S硫辛酸（

L

)HSCoAFAD,

NAD+酶辅酶CO2NADH+H+5.

NADH+H+的生成NAD+1.

-羟乙基-TPP的生成2.乙酰硫辛酰胺的生成CoASH3.乙酰CoA的生成4.

硫辛酰胺的生成E1：

酸脱氢酶E2：二氢硫辛酰胺转乙酰酶E3：二氢硫辛酰胺脱氢酶二、三后，经乙酰辅酶A（乙酰CoA）进入三过氧化磷酸化生成CO2和ATP三

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，再重复循环反应的过程。TAC过程的反应部位是线粒体。CoASHNADH+H+NAD+CO2NAD+NADH+H+CO2GDP+PiGTPFADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OCoASHCoASH⑧H2O②③④⑤⑥⑦②H2O①①柠檬酸合酶②顺乌头酸酶③异柠檬酸脱氢酶④α-酮戊二酸脱氢酶复合体酶⑤琥珀酰CoA⑥琥珀酸脱氢酶⑦延胡索酸酶⑧苹果酸脱氢酶柠檬酸顺乌头酸异柠檬酸α-酮戊二酸琥珀酸延胡索酸草酰乙酸琥珀酰CoA苹果酸消耗一分子乙酰CoA；经四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化；生成1分子FADH2，3分子NADH+H+，2分子CO2，1分子GTP；关键酶有：柠檬酸合酶，异柠檬酸脱氢酶，α-酮戊二酸脱氢酶复合体。整个循环反应为不可逆反应。三经过一次三的要点：，（二）TCA循环的生理意义1、柠檬酸循环是三大营养物质分解产能的共同通路。糖、脂肪、氨基酸等能源物质在体内的分解代谢最终都将产生乙酰CoA，然后进入柠檬酸循环进行氧化供能。2、柠檬酸循环中只有一个底物水平磷酸化反应生成高能磷酸键，循环本身并不是生成ATP的主要环节。3、大部分能量主要来自于柠檬酸循环中的4次脱氢反应，生成的NADH和FADH2。它们为电子传递过程和氧化磷酸化反应生成ATP提供了足够的还原当量。4、三大营养物质通过柠檬酸循环在一定程度上相互转变。四、糖有氧氧化的调节是基于能量的需求关键酶③三①酵解途径：己糖激酶酸激酶6-磷酸果糖激酶-1②

酸的氧化脱羧：

酸脱氢酶复合体：柠檬酸合酶α-酮戊二酸脱氢酶复合体异柠檬酸脱氢酶第四节葡萄糖的其他代谢途径Other

Metabolism

Pathways

of

Glucose一、磷酸戊糖途径生成NADPH和磷酸戊糖概念从糖酵解的中间产物葡萄糖-6-磷酸开始形成旁路，通过氧化、基团转移两个阶段生成6-磷酸-果糖和3-磷酸甘油醛，从而返回糖酵解的代谢途径，亦称为磷酸戊糖旁路。磷酸戊糖途径不能产生ATP，其主要意义是生成NADPH和磷酸核糖。（一）磷酸戊糖途径的反应过程反应部位：胞液反应过程可分为二个阶段:第一阶段：氧化反应6-磷酸葡萄糖生成磷酸戊糖和NADPH第二阶段：基团转移反应磷酸戊糖生成果糖-6-磷酸、3-磷酸甘油醛G-6-P5-磷酸核糖NADP+NADPH+H+NADP+NADPH+H+CO2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。（二）磷酸戊糖途径的生理意义为核酸的生物

提供核糖提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应NADPH是体内许多

代谢的供氢体；NADPH参与体内羟化反应；NADPH还用于维持谷胱甘肽(glutathione，GSH)的还原状态。第五节糖原的 与分解Glycogenesis

and

Glycogenolysis糖原的定义：糖原

(glycogen)是动物体内糖的

形式之一，是机体能迅速动用的能量储备。糖原

的主要

及其生理意义：肌肉：肌糖原，180~300g，主要供肌肉收缩所需肝脏：肝糖原，70

~

100g，维持血糖水平糖原的结构特点及其意义：葡萄糖单元以α-1,4-糖苷键形成长链。约12-18个葡萄糖单元处形成分枝，分枝处葡萄糖以α-1,6-糖苷键连接，分支增加，溶解度增加。每条链都终止于一个非还原端，非还原端增多，以利于被酶分解。一、糖原的

代谢主要在肝和肌组织中进行(glycogenesis)指由葡萄糖合糖原的成糖原的过程。部位：组织定位：主要在肝脏、肌肉细胞定位：胞浆6-磷酸葡萄糖ATP

ADP葡萄糖

己糖激酶;糖原

途径：(一)葡萄糖活化为尿苷二磷酸葡萄糖葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖葡萄糖激酶（肝）2.6-磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶6-磷酸葡萄糖

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。3.1-磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖+尿苷PP

PUTPPPiUDPG焦磷酸化酶2Pi+能量OHHOH

OH1-磷酸葡萄糖HOHCH2OHHOHPOHHOH

OH尿苷二磷酸葡萄糖(uridine

diphosphate

glucose,

UDPG)OHCH2OHHOH

H尿苷P

P糖原n

+

UDPG

糖原n+1

+UDP糖原合酶α-1,4-糖苷键式结合(二)尿苷二磷酸葡萄糖连接形成直连或支链糖原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。在糖原合酶作用下，UDPG的葡萄糖基转移到糖原引

物的非还原性末端形成α-1,4-糖苷键，此反应不可逆。糖原合酶是糖原

过程中的关键酶，它只能使糖链不断延长，但不能形成分支。当糖链长度达到12—18个葡萄糖基时，分支酶将一段糖链（约6—7个葡萄糖基）转移到邻近的糖链上，以

α-1,6-糖苷键相接，从而形成分支。分支不仅可提高糖原的水溶性，更重要的是可增加非还原端数目，以便磷酸化酶迅速分解糖原。５.糖原分枝的形成苷键二、肝糖原分解产物——葡萄糖可补充血糖糖原分解是指糖原分解为葡糖-6-磷酸或葡萄糖的过程，它不是糖原

的逆反应。肝糖原和肌糖原分解的起始阶段一样，从生成葡糖-6-磷酸开始不同。在肝内，葡糖-6-磷酸生成游离葡萄糖，以补充血糖；在骨骼肌，葡糖-6-磷酸进入糖酵解途径，为收缩供能。亚细胞定位：胞浆糖原n+1糖原n

+1-磷酸葡萄糖肝糖元的分解过程：1.糖原的分解糖原分解的第一步是从糖链的非还原端开始，由糖原磷酸化酶催化分解1个葡萄糖基，生成葡糖-1-磷酸，此反应不可逆。糖原磷酸化酶是糖原分解过程中的关键酶，它只能作用于α-1,4-糖苷键而非α-1,6-糖苷键，因此只能分解糖原的直链。糖原磷酸化酶(Glycogen

phosphorylase)2.脱枝酶的作用当α-1,4-糖苷键裂解至距分支点约4个葡萄糖基时，由于空间位阻，糖原磷酸化酶不能再发挥作用。这时由葡聚糖转移酶催化，将3个葡萄糖基转移到邻近糖链的末端，仍以α-1,4-糖苷键连接。分支处仅剩下1个葡萄糖基以α-1,6-糖苷键连接，在α-1,6-葡萄糖苷酶作用下水解成游离葡萄糖。目前认为葡聚糖转移酶和α-1,6-葡萄糖苷酶是同一酶的两种活性，合称脱支酶。除去分支后，糖原磷酸化酶即可继续发挥作用。①转移葡萄糖残基；②水解-1,6-糖苷键枝酶磷酸葡萄糖变位酶3.

1-磷酸葡萄糖转变成6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖

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-磷酸葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶只存在于肝、肾中，而不存在于肌中。所以只有肝和肾可补充血糖；而肌糖原不能分解成葡萄糖，只能进行糖酵解或有氧氧化。关键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。三、糖原与分解受到彼此相反的调节①

糖原

：糖原合酶②糖原分解：糖原磷酸化酶（一）糖原磷酸化酶是糖原分解的关键酶糖原磷酸化酶b（活性低）糖原磷酸化酶a-Ｐ（活性高）糖原磷酸化酶的共价修饰调节磷酸化酶b激酶PKA磷酸化酶b激酶-Ｐ（二）糖原合酶是糖原的关键酶糖原合酶糖原合酶-Ｐ活性形式非活性形式糖原合酶的共价修饰调节PKA第六节糖异生Gluconeogenesis概念：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：主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体。原料：主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸。一、糖异生途径不完全是糖酵解的逆反应过程：糖异生途径与酵解途径大多数反应是共有的、可逆的；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。GluF-6-PF-1,6-2PATPADPG-6-PATPADP3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸酸磷酸二

3-磷酸羟

甘油醛NAD+NADH+H+1,3-二磷酸甘油酸ADPATP磷酸烯醇式

酸ADP

ATP糖异生途径指从

酸生成葡萄糖的具体反应过程。（一）酸羧化支路变为磷酸烯醇式酸经酸PEPATP酸CO2ADP+Pi草酰乙酸①GTP

GDP②

CO2①

酸羧化酶(pyruvatecarboxylase)，辅酶为生物素（反应

粒体）②

磷酸烯醇式

酸羧激酶（反应 粒体、胞液）（二）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果糖双磷酸酶葡萄糖（三）6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖Pi6-磷酸葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶6-磷酸果糖1,6-双磷酸果糖6-磷酸果糖激酶-1果糖双磷酸酶-1ADPATPPi葡萄糖-6-磷酸酶己糖激酶葡萄糖ATP6-磷酸葡萄糖ADPPi草酰乙酸酸激酶酸羧化酶酸ADP2CO

+ATPADP+PiGTP磷酸烯醇式

酸羧激酶GDP+PiPEP

+CO2ATP糖酵解与糖异生对比二、糖异生的调节通过对2个底物循环的调节与糖酵解调节彼此协调酵解途径与糖异生途径是方向相反的两条代谢途径。如从酸进行有效的糖异生，就必须抑制酵解途径，以防止葡萄糖又重新分解成

酸；反之亦然。这种协调主要依赖于对这两条途径中的两个底物循环进行调节。（一）第一个底物循环在6-磷酸果糖与1，6-双磷酸果糖之间进行1,6-双磷酸果糖ATP6-磷酸果糖激酶-1ADPPi果糖双磷酸酶-16-磷酸果糖2,6-双磷酸果糖AMP酸和酸之间进行（二）在磷酸烯醇式第二个底物循环ADP酸激酶ATPPEP1,6-双磷酸果糖丙氨酸酸乙酰CoA草酰乙酸三、糖异生的生理意义主要在于维持血糖水平恒定1、维持血糖水平的恒定是糖异生最主要的生理作用2、糖异生是补充或恢复肝糖原储备的重要途径3、肾糖异生增强有利于维持酸碱平衡第八节

血糖及其调节The

Definition,

Level

and

Regulationof

Blood

Glucose血糖及血糖水平的概念：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：3.89~6.11mmol/L血糖水平恒定的生理意义：保证重要组织

的能量供应，特别是某些依赖葡萄糖供能的组织

。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。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血糖水平的平衡主要是受到激素调节胰岛素(Insulin)是体内唯一的降低血糖的激素，也是唯一同时促进糖原、脂肪、蛋白质

的激素。胰岛素的

受血糖控制，血糖升高立即引起胰岛素

；血糖降低，

即减少。（一）胰岛素是体内唯一降低血糖的激素（二）机体在不同状态下有相应的升高血糖的激素1．胰高血糖素是体内主要升高血糖的激素血糖降低或血内氨基酸升高刺激胰高血糖素的

。糖皮质激素的作用机制可能有两方面：①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。②抑制肝外组织摄取和利用葡萄糖，抑制点为酸的氧化脱羧。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。3．肾上腺素是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。第6章生物氧化Biological

Oxidation生物氧化的概念生物氧化中物质的氧化方式有加氧、脱氢、失电子，遵循氧化还原反应的一般规律。营养物质经柠檬酸循环或其他代谢途径进行脱氢反应，产生的成对氢原子以NADH+H+和

FADH2+H+的形式存在；因此生物体将

NADH+H+和FADH2+H+彻底氧化生成水和

ATP的过程，称为生物氧化。生物氧化发生部位第一节氧化呼吸链是由具有电子传递功能的复合体组成一、呼吸链定义生物体将NADH+H+和FADH2+H+彻底氧化生成水和ATP的过程与细胞的呼吸有关，需要消耗氧，参与氧化还原反应的组分由含辅助因子的多种蛋白酶复合体组成，形成 续的传递链，因此称为氧化呼吸链。由于递氢过程也需传递电子(2H++2e-)，所以氧化呼吸链也称电子传递链

。组成电子供体和电子传递体（2H

2H++2e）酶复合体是线粒体内膜氧化呼吸链的天然存在形式，所含各组分具体完成电子传递过程。电子传递过程的能量驱动H+移出线粒体内膜，转变为跨内

+梯度的能量，再用于ATP的生物。（一）氧化呼吸链由4种具有传递电子能力的复合体组成1、氧化呼吸链是由位于线粒体内膜上的4种蛋白酶复合体组成，分别称之为复合体I、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ。2、复合体I、Ⅲ和Ⅳ镶嵌于线粒体内膜的双层脂质膜，而复合体Ⅱ仅镶嵌在双层脂质膜的内侧。3、复合体由蛋白质和金属离子、辅酶或辅基组成，并共同完成电子传递过程，4、电子传递主要通过金属离子价键的变化、氢原子（

2H++2e-）转移的方式进行。5、电子的传递过程本质上是由电势能转变为化学能的过程，电子传递过程所

的能量驱动H+从线粒体基质移至膜间腔，形成跨线粒体内膜的H+浓度梯度差，用于驱动ATP的

。氧化呼吸链特点：人线粒体呼吸链复合体复合体蛋白质量

多(kD)

肽链数功能辅基含结合位点复合体ⅠNADH脱氢

850

39酶FMN，Fe-S复合体Ⅱ琥珀酸脱氢

140酶4FAD，Fe-S复合体Ⅲ细胞色素b-

250

11C1血红素bL,bH,c1,Fe-SNADH（基质侧）CoQ（脂质

）琥珀酸（基质侧）CoQ（脂质

）Cyt

c（膜间隙侧）复合体Ⅳ泛醌细胞不色包素C含在1上62

述四13

种复血红合素体a，中a3，。

Cyt

c（膜间隙侧）氧化酶

CuA,

CuBProtein

complexof

electroncarriersH+H+H+Cyt

cQVFADH2FADNAD+NADH(carrying

electronsfrom

food)2

H+

+

1/2O2H2OADP

+

P

iChemiosmosisOxidative

phosphorylationH+H+ATPsynthaseATP21

Electron

transportchain4H+4H+2H+基质侧膜间隙侧1、复合体Ⅰ将NADH+H+中的电子传递给泛醌复合体I又称NADH-泛醌还原酶或NADH脱氢酶，接受来自NADH+H+的电子并转移给泛醌复合体Ⅰ电子传递：NADH→FMN→Fe-S→

Co

H2)泛醌能

粒体内膜中

移动，同时传递氢和电子，可在各复合体间募集并穿梭传递还原当量每传递2个电子可将4个H+从内膜基质侧泵到胞浆侧，复合体Ⅰ有质子泵功能。复合体Ⅰ的功能NAD+NADH+H+

FMNFMNH2还原型Fe-S氧化型Fe-SQQH2复合体Ⅱ是三

中的琥珀酸脱氢酶，又称琥珀酸-泛醌还原酶。电子传递：琥珀酸→FAD→几种Fe-S

→CoQ复合体Ⅱ没有H+泵的功能。2、复合体Ⅱ功能是将电子从琥珀酸传递到泛醌。3、复合体Ⅲ将电子从还原型泛醌传递给细胞色素C泛醌从复合体Ⅰ、Ⅱ募集还原当量和电子并穿梭传递到复合体Ⅲ，后者再将电子传递给细胞色素c，因此复合体Ⅲ又称泛醌·细胞色素C还原酶。电子传递过程：CoQH2→(Cyt

bL→Cyt

bH)→Fe-S→Cytc1→Cytc复合体Ⅲ每传递2个电子向内膜胞浆侧

4个H+，复合体Ⅲ也有质子泵作用。Cytc是呼吸链唯一水溶性球状蛋白，不包含在复合体中。将获得的电子传递到复合体Ⅳ。复合体Ⅳ又称细胞色素C氧化酶电子传递：Cyt

c→CuA→Cyt

a→Cyt

a3–CuB→O2Cyt

a3–CuB形成活性双核中心，将电子传递给O2。每2个电子传递过程使2个H+跨内膜向胞浆侧转移。4、复合体Ⅳ将电子从细胞色素C传递给氧NADH和FADH2是氧化呼吸链的电子供体，根据电子供体及其传递过程，目前认为氧化呼吸链有两条途径：1、NADH氧化呼吸链NADH→复合体Ⅰ→Q→复合体Ⅲ→Cyt

c→复合体Ⅳ→O22、琥珀酸氧化呼吸链琥珀酸→复合体Ⅱ→Q→复合体Ⅲ→Cyt

c→复合体Ⅳ→O2（二）NADH和FADH2是呼吸链的电子供体呼吸链中各种氧化还原对的标准氧化还原电位氧化还原对E0‘(V)氧化还原对E0‘(V)NAD+

/NADN+H+－0.32Cyt

c1

Fe3+

/Fe2+0.22FMN/FMNH2－0.219Cyt

cFe3+

/Fe2+0.254FAD

/FADH2－0.219Cyt

a

Fe3+

/Fe2+0.29Cyt

bL(bH)