生物化学 第4章-糖代谢

糖代谢MetabolismofCarbohydrates第六

章

第二篇物质代谢及其调节摄取食物排出废物

糖脂类蛋白质中间代谢粪尿汗排泄消化吸收分解合成能生理活动物质代谢：生物体和周围环境间的物质交换过程。酶（核苷酸）

概述：物质代谢的概念物质代谢是所有生物维持其生命活动的最基本的特性，是生物体内有机物合成和分解作用，包括物质转变和能量转化。机体在物质合成和分解过程中不断求得平衡。若合成大于分解，生命体旺盛；反之，则衰老。若发生异常则表现为疾病代谢途径的概念及调节代谢途径：由起始物经过一系列有序的连续的酶促化学反应，生成代谢终产物ABC……PE1E2En起始物终产物中间代谢物概念：一系列有序的酶促反应调节：限速酶/关键酶的活性限速酶/关键酶

(rate-limitingenzyme/keyenzyme)限速酶（关键酶）具有以下特点：1.催化非可逆反应2.催化效率低(所催化的反应速度限制整条途径的速度。3.受激素或代谢物的调节4.常是在整条途径中催化初始反应的酶5.活性的改变可影响整个反应体系的速度和方向概念：影响整条代谢途径反应速度的酶糖的化学糖的概念糖(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)单糖（monosaccharide）是指最简单的糖，即在温和条件下不能再分解成更小的单体糖，如葡萄糖、果糖等。按碳原子的数目单糖又可分为三碳（丙）糖、四碳（丁）糖、五碳（戊）糖、六碳（已）糖、七碳（庚）糖等。单糖82023/2/18葡萄糖(glucose)（已醛糖）果糖(fructose)（已酮糖）92023/2/18半乳糖(galactose)（已醛糖）核糖(ribose)（戊醛糖）102023/2/18三糖甘油醛

二羟丙酮112023/2/18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，各单糖之间以糖苷键相连。122023/2/18麦芽糖(maltose)：葡萄糖—葡萄糖α-葡萄糖（1→4）葡萄糖苷132023/2/18蔗糖(sucrose)：葡萄糖—果糖α-葡萄糖（1→2）β-果糖苷142023/2/18乳糖(lactose)：葡萄糖—半乳糖乳糖（半乳糖--1,4-葡萄糖）

152023/2/18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)淀粉——是植物中养分的储存形式。淀粉颗粒α-1,6糖苷键α-1,4糖苷键糖原——是动物体内葡萄糖的储存形式。糖原淀粉纤维素——作为植物的骨架。β-1,4-糖苷键一、糖的生理功能第一节糖的消化吸收与转运1.供能:50%～70%2.碳源3.组织结构成分4.生物活性物质：信息传递特殊生理功能二、糖的消化吸收GLUT（1～5）分别在不同的组织细胞中

糖的消化与健康：

机体若缺乏蔗糖酶或乳糖酶，会导致糖吸收障碍而引起腹泻和胀气。

人不能通过摄入纤维素获取糖类物质,因人体内缺乏水解β-1,4-糖苷键的酶,但纤维素促进肠道蠕动，可防止便秘。212023/2/18糖的吸收吸收形式：单糖吸收部位：小肠上段吸收方式：主动耗能特定载体：Na+依赖型葡萄糖转运体

（Na+-dependentglucosetransporter，SGLT）（存在于小肠粘膜和肾小管上皮细胞）

葡萄糖进入各种组织细胞过程依赖于葡萄糖转运体(glucosetransporter，GLUT)。三、糖代谢的概况糖代谢：主要是指葡萄糖在体内的一系列复杂的化学反应葡萄糖在不同类型的细胞中代谢途径不同葡萄糖在细胞中的代谢途径有：1.无氧氧化（酵解）2.有氧氧化3.糖原合成4.糖原分解5.磷酸戊糖途径6.糖异生

第二节

糖的无氧氧化Glycolysis在机体缺氧条件下，葡萄糖经一系列酶促反应生成丙酮酸进而还原生成乳酸的过程称为糖酵解(glycolysis)，亦称糖的无氧氧化(anaerobicoxidation)。糖酵解的反应部位：胞浆概念：一、糖的无氧氧化分为糖酵解途径和乳酸生成两个阶段第一阶段：由葡萄糖分解成丙酮酸，称之为糖酵解途径。第二阶段：由丙酮酸转变成乳酸。糖酵解分为两个阶段：葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1,6-双磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸

NAD+NADH+H+2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸

丙酮酸乳酸糖酵解(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)HO-CH2OOOH

HHOOHHHOHP

-O-CH2OOOHHHOOHHHOHATPADPMg2+己糖激酶※（肝为葡萄糖激酶）P为磷酸基葡萄糖6-磷酸葡萄糖（1）葡萄糖生成6-磷酸葡萄糖

(G)(G-6-P)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磷酸烯醇式丙酮酸限速酶282023/2/18P-O-CH2OOOH

HOOHH

HOH6-磷酸葡萄糖

CH2-OHCOHO-C-HH-C-OHH-C-OHCH2O-P磷酸己糖异构酶（2）6-磷酸果糖6-磷酸葡萄糖生成6-磷酸果糖(G-6-P)(F-6-P)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292023/2/18

CH2-OHC=OHO-C-HH-C-OHH-C-OH

CH2O-P6-磷酸果糖

CH2-O-PC=OHO-C-HH-C-OHH-C-OHCH2O-P1,6-双磷酸果糖ATPADP

（3）6-磷酸果糖激酶-1Mg2+※6-磷酸果糖生成1,6-双磷酸果糖(F-6-P)(F-1,6-2P)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磷酸烯醇式丙酮酸限速酶302023/2/18

CH2O-C=OHO-C-HH-C-OHH-C-OHCH2O-P1,6-二磷酸果糖

CH2-O-PCOCH2OHH-C＝OH-C-OHCH2O-

P磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛醛缩酶磷酸丙糖异构酶（4）（5）（6）P1,6-二磷酸果糖分裂为两个磷酸丙糖(F-1,6-2P)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312023/2/18

CHOH-C-OHCH2O-

P

OC-O~P

CHOHCH2O-

P1,3-二磷酸甘油酸

COO-CHOHCH2O-

P3-磷酸甘油酸NAD+NADH+H+PiADPATP3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油酸激酶G0’=-61.9kJ/mol（7）（8）第一个ATP的生成高能磷酸键3－磷酸甘油醛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322023/2/18COO-CHOHCH2O-

P3-磷酸甘油酸COO-CHO-PCH2OH2-磷酸甘油酸COO-C-O~P

CH2磷酸烯醇式丙酮酸COO-C=OCH3ADPATPH2O磷酸甘油酸变位酶丙酮酸（9）（10）（11）烯醇化酶丙酮酸激酶

G0’=-52.6kJ/mol第二个ATP的生成Mg+高能磷酸键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磷酸烯醇式丙酮酸关键酶332023/2/18CH3COCOOHCH3CHOHCOOH乳酸脱氢酶（LDH）乳酸丙酮酸

3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸NADH+H+NAD+3-磷酸甘油醛脱氢酶反应中的NADH+H+

来自于上述第6步反应中的

3-磷酸甘油醛脱氢反应。342023/2/18葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1,6-双磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸

NAD+NADH+H+2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸

丙酮酸乳酸糖酵解的代谢途径(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)+ATP+ATP-ATP-ATP67352023/2/18糖酵解小结反应部位：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：GG-6-PATP

ADP己糖激酶ATP

ADPF-6-PF-1,6-2P磷酸果糖激酶-1

ADPATP

PEP丙酮酸丙酮酸激酶

三个酶催化不可逆反应是糖酵解途径流量的三个调节点三个关键酶（限速酶）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2×2-2=2ATP从Gn开始2×2-1=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）果糖己糖激酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP丙酮酸半乳糖1-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。二、糖酵解的调控是对3个关键酶活性的调节关键酶①

己糖激酶

②

6-磷酸果糖激酶-1

③

丙酮酸激酶

调节方式①别构调节

②共价修饰调节

（一）6-磷酸果糖激酶-1对调节酵解途径的流量最重要变构调节别构激活剂：AMP;ADP;F-1,6-2P;F-2,6-2P别构抑制剂：柠檬酸;ATP（高浓度）2,6-双磷酸果糖是6-磷酸果糖激酶-1最强的变构激活剂；其作用是与AMP一起取消ATP、柠檬酸对6-磷酸果糖激酶-1的变构抑制作用。2,6-双磷酸果糖对6-磷酸果糖激酶-1的调节F-6-PF-1,6-2PATPADPPFK-1F-2,6-2P

+++–/+AMP+柠檬酸–AMP+柠檬酸–PFK-2（有活性）FBP-2（无活性）6-磷酸果糖激酶-2（二）丙酮酸激酶是糖酵解的第二个重要的调节点别构调节别构抑制剂：ATP,丙氨酸别构激活剂：1,6-双磷酸果糖共价修饰调节丙酮酸激酶丙酮酸激酶ATPADPPi磷蛋白磷酸酶（无活性）（有活性）胰高血糖素PKA,CaM激酶PPKA：蛋白激酶A(proteinkinaseA)CaM：钙调蛋白（三）己糖激酶受到反馈抑制调节6-磷酸葡萄糖可反馈抑制己糖激酶，但肝葡萄糖激酶不受其抑制。长链脂肪酰CoA可别构抑制肝葡萄糖激酶。胰岛素可诱导葡萄糖激酶基因的转录，促进酶的合成。

糖酵解过程的限速/调节酶酶的名称已糖激酶葡萄糖激酶(肝)*磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶变构激活剂Mg2+,Mn2+Mg2+,Mn2+Mg2+,AMP,ADP,F-1,6-2P,F-2,6-2PMg2+,K+,F-1,6-2P变构抑制剂G-6-P-ATP，柠檬酸，长链脂肪酸ATP462023/2/18三、糖无氧氧化的主要生理意义是机体不利用氧快速供能是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。机体需要大量能量是可迅速功能。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、骨髓细胞肌肉收缩与糖酵解供能：⑴、肌肉内ATP含量很低；结论：糖酵解为肌肉收缩迅速提供能量⑵、肌肉中磷酸肌酸储存的能量可供肌肉收缩所急需的化学能;⑶、即使氧不缺乏，葡萄糖进行有氧氧化的过程比糖酵解长得多,来不及满足需要;背景：剧烈运动时：⑷、肌肉局部血流不足，处于相对缺氧状态。初到高原与糖酵解供能：人初到高原，高原大气，压低，易缺氧机体加强糖酵解以适应高原缺氧环境海拔5000米背景：结论：某些病理状态

与糖酵解供能：

某些病理情况下机体主要通过糖酵解获得能量.严重贫血大量失血呼吸障碍肺及心血管等疾病某些组织细胞与糖酵解供能：

代谢极为活跃，即使不缺氧,也常由糖酵解提供部分能量。成熟红细胞：视网膜、神经、白细胞、骨髓、肿瘤细胞等:

无线粒体，无法通过氧化磷酸化获得能量，只能通过糖酵解获得能量。果糖(肌)己糖激酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP丙酮酸半乳糖*1-磷酸半乳糖1-磷酸葡糖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四、其它单糖转变为糖酵解的中间产物半乳糖血症果糖(肝)*果糖激酶F-1-P522023/2/18（一）果糖被磷酸化后进入糖酵解果糖的一部分在周围组织（脂肪、肌肉）一部分在肝代谢果糖果糖-6-磷酸HK糖酵解途径合成肌糖原1-磷酸果糖醛缩酶果糖F-1-P果糖激酶磷酸二羟丙酮甘油醛丙糖激酶3-磷酸甘油醛糖酵解途径或合成肝糖原果糖不耐症（fructoseintolerance）是一种遗传病。病因为缺乏B型醛缩酶，进食果糖会引起F1P堆积，大量消耗肝中磷酸储备，使ATP浓度下降，加速糖无氧氧化，导致乳酸酸中毒和餐后低血糖。这种病症常表现为自我限制，强烈地厌恶甜食。532023/2/18（二）半乳糖转变为葡萄糖-1-磷酸进入糖酵解半乳糖激酶磷酸葡糖糖变位酶半乳糖-1-磷酸尿苷酰转移酶UDP葡糖糖UDP半乳糖UDP半乳糖-4-差向异构酶半乳糖ATPADP1-磷酸半乳糖1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖葡萄糖半乳糖血症（galactosemia）是一种遗传性疾病，表现为半乳糖不能转变成葡萄糖。原因是缺乏半乳糖-1-磷酸尿苷酰转移酶，使1-磷酸半乳糖生成UDP-半乳糖的过程受阻，导致有毒副产物的积累。例如，血液中高浓度的半乳糖使眼睛晶状体中半乳糖含量增加，并还原为半乳糖醇，晶状体中这种糖醇的存在最终导致白内障的形成（晶状体混浊）半乳糖醇晶状体白内障542023/2/18（三）甘露糖转变为果糖-6-磷酸进入糖酵解6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖糖原葡萄糖己糖激酶磷酸甘露糖异构酶磷酸己糖异构酶乳酸CO2+H2O甘露糖6-磷酸甘露糖6-磷酸果糖6-磷酸葡萄糖ATPADP552023/2/18第三节

糖的有氧氧化AerobicOxidationofCarbohydrate糖的有氧氧化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。反应部位：胞液及线粒体概念TAC循环

一、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]ATP

ADP

胞液线粒体

线粒体膜582023/2/18（一）丙酮酸氧化脱羧葡萄糖经酵解途径生成的丙酮酸进入线粒体氧化脱羧产物：乙酰CoA酶：丙酮酸脱氢酶系592023/2/18丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA反应

NAD+NADH+H+CH3CH3C=O+HSCoAC=O+CO2COOH

丙酮酸脱氢酶复合体SCoA丙酮酸辅酶A乙酰辅酶A

三羧酸循环67602023/2/18丙酮酸脱氢酶复合体的组成E1：丙酮酸脱氢酶（12个）E2：二氢硫辛酰胺转乙酰酶

(60个)E3：二氢硫辛酰胺脱氢酶（6个）HSCoANAD+酶TPP(焦磷酸硫胺素）

硫辛酸（)HSCoAFADNAD+SSL辅酶丙酮酸脱氢酶复合体催化的反应过程：1.丙酮酸脱羧形成羟乙基-TPP，由丙酮酸脱氢酶催化(E1)。2.由二氢硫辛酰胺转乙酰酶(E2)催化形成乙酰硫辛酰胺-E2。3.二氢硫辛酰胺转乙酰酶(E2)催化生成乙酰CoA,同时使硫辛酰胺上的二硫键还原为2个巯基。4.二氢硫辛酰胺脱氢酶(E3)使还原的二氢硫辛酰胺脱氢，同时将氢传递给FAD。5.在二氢硫辛酰胺脱氢酶(E3)催化下，将FADH2上的H转移给NAD+，形成NADH+H+。CO2CoASHNAD+NADH+H+5.

NADH+H+的生成1.-羟乙基-TPP的生成2.乙酰硫辛酰胺的生成3.乙酰CoA的生成4.硫辛酰胺的生成羟乙基-TPP丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA反应过程中：中间产物不离开酶复合体各步反应可以迅速的进行没有游离的中间产物没有副反应和逆反应乙酰辅酶A进入三羧酸循环三羧酸循环(TricarboxylicAcidCycle,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。二、三羧酸循环是以形成柠檬酸为起始物的循环反应系统概述反应部位：线粒体1953年汉斯·克雷布斯，李普曼

因发现柠檬酸循环而获奖

汉斯·克雷布斯（HansAdolfKrebs,1900.8.25——1981.11.22）生于德国希尔德斯海姆，1918——1923年在德国多所大学学医，1926——1930年间成为瓦尔堡的助手，因纳粹上台而移居英国，在谢菲尔德大学主持生物化学研究所。1945年任该校生化学教授，1954年去牛津执教。662023/2/181、三羧酸循环的反应过程（1）缩合——柠檬酸的形成（2）异构——异柠檬酸的形成（3）氧化脱羧——α-酮戊二酸的生成（4）氧化脱羧——琥珀酰辅酶A的生成（5）底物水平磷酸化——琥珀酸生成（6）脱氢——生成延胡索酸（7）加水——生成苹果酸（8）脱氢——生成草酰乙酸672023/2/18①柠檬酸合成：首个限速步骤HO2CHO3SCOAC~OCCH2OCOOCOCH2OCOHOCCH2OCOOCOHSCOA①柠檬酸合酶乙酰辅酶A草酰乙酸柠檬酸68高能硫酯键提供能量，反应不可逆。2023/2/18②柠檬酸异构成异柠檬酸CH2OCOHOCCH2OCOOCOCH2OCOHOCCH2OCOOCOCH2OCOHOCCHOCOOCOHHO2②顺乌头酸酶柠檬酸异柠檬酸顺乌头酸692023/2/18③异柠檬酸氧化脱羧：不可逆CH2OCOHOCCHOCOOCOHCH2OCOHOCCHOCOCOH22NAD+NAD++③异檬酸脱氢酶异柠檬酸α-酮戊二酸70脱氢伴脱羧循环中第2个不可逆反应2023/2/18④α-酮戊二酸氧化脱羧：不可逆CH2OCOHOCCHOCOCOH22NAD+NAD++CH2OCOOCCH2SCOA~④α-酮戊二酸脱氢酶体HSCOA琥珀酰CoAα-酮戊二酸71高能硫酯键脱氢伴脱羧循环中第2个不可逆反应2023/2/18⑤底物水平磷酸化：GTP生成HSCOACH2OCOCH2OCOPiGDPGTP+ADPATP⑤琥珀酰CoA合成酶琥珀酸CH2OCOOCCH2SCOA~琥珀酰CoA72TAC中唯一底物水平磷酸化2023/2/18⑥琥珀酸脱氢成延胡索酸CH2OCOCH2OCOCHOCOCH2OCOFADFADH⑥琥珀酸脱氢酶延胡索酸琥珀酸TAC中唯一掺入线粒体内膜的酶,呼吸链成份之一，受丙二酸抑制呼吸链732023/2/18⑦延胡索酸加水成苹果酸HO2CHOCOCHOCO2HO⑦延胡索酸酶苹果酸反式加成具立体异构特异性OH只加入延胡索酸双键的一侧产物只有L-苹果酸CHOCOCHOCO延胡索酸742023/2/18⑧苹果酸脱氢成草酰乙酸HHNAD+NAD++OCCH2OCOOCO⑧苹果酸脱氢酶苹果酸草酰乙酸CHOCOCHOCO2HO752023/2/18

NAD+NADH+H+~CH-CO3SCoAHSCoACO2NAD+NADH+H+NAD+NADH+H+CO2HSCoAGDP+PiGTP+HSCoAFAD2FADHHO2HO2HO2①缩合②a脱水②b水和⑧苹果酸脱氢③氧化脱羧⑦水和⑥琥珀酸脱氢④氧化脱羧⑤底物水平磷酸化HO2⑦延胡索酸酶①柠檬酸合酶②顺乌头酸酶③异檬酸脱氢酶④α-酮戊二酸脱氢酶体⑤琥珀酰CoA合成酶⑥琥珀酸脱氢酶⑧苹果酸脱氢酶OCCH2OCOOCO草酰乙酸CH2OCOHOCCH2OCOOCO柠檬酸CH2OCOCCHOCOOCO顺乌头酸CH2OCOHOCCHOCOOCOH异柠檬酸CH2OCOOCCHOCO2α-酮戊二酸CH2OCOOCCH2SCOA~琥珀酰CoACH2OCOCH2OCO琥珀酸CHOCOCHOCO延胡索酸CHOCOCHOCO2HO苹果酸三羧酸循环过程762023/2/18三羧酸循环小结概念：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。反应部位:线粒体经过一次三羧酸循环：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，α-酮戊二酸脱氢酶复合体，异柠檬酸脱氢酶。整个循环反应为不可逆反应。反应过程要点：三羧酸循环中间产物起催化剂的作用，本身无量的变化，不可能通过三羧酸循环直接从乙酰CoA合成草酰乙酸或三羧酸循环中其他产物，同样中间产物也不能直接在三羧酸循环中被氧化为CO2及H2O。三羧酸循环的中间产物：（二）柠檬酸循环在三大营养物质代谢中具有重要生理意义1.柠檬酸循环是三大营养物质分解产能的共同通路糖原脂肪蛋白质葡萄糖脂肪酸+甘油氨基酸三羧酸循环营养物分解代谢的三个阶段HSCoAO22H++2eATPADP乙酰CoA2H++2eO2ADPATP+PiIIIIII呼吸链呼吸链812023/2/18例如：草酰乙酸

天冬氨酸α-酮戊二酸

谷氨酸柠檬酸

脂肪酸琥珀酰CoA

卟啉

机体内各种物质代谢之间是彼此联系、相互配合的，TAC中的某些中间代谢物能够转变合成其他物质，借以沟通糖和其他物质代谢之间的联系。2.柠檬酸循环是糖、脂肪、氨基酸代谢联系的枢纽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、1.5ATP

FADH2

[O]三、糖有氧氧化是糖分解生成ATP的主要方式反应辅酶最终获得ATP第一阶段（胞浆）葡糖糖→6-磷酸葡糖糖-16-磷酸果糖→1,6-二磷酸果糖-12×3-磷酸甘油醛→2×1,3-二磷酸甘油酸2NADH3或5*2×1,3-二磷酸甘油酸→2×3-磷酸甘油酸22×磷酸烯醇式丙酮酸→2×丙酮酸2第二阶段（线粒体基质）2×丙酮酸→2×乙酰CoA2NADH5第三阶段（线粒体基质）2×异柠檬酸→2×α-酮戊二酸2×α-酮戊二酸→2×琥珀酰CoA2×琥珀酰CoA→2×琥珀酸2×琥珀酸→2×延胡索酸2×苹果酸→2×草酰乙酸2NADH2NADH2FADH2

2NADH55235由一个葡糖糖总共获得30或32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。四、糖有氧氧化的调节糖有氧氧化是主要的产能途径，机体对能量的需求变动很大，多以速率必须加以调节。调节分为：糖酵解丙酮酸氧化脱羧三羧酸循环关键酶①

酵解途径：②

丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体③

三羧酸循环：己糖激酶丙酮酸激酶6-磷酸果糖激酶-1柠檬酸合酶α-酮戊二酸脱氢酶复合体异柠檬酸脱氢酶（一）丙酮酸脱氢酶复合体的调节别构调节别构抑制剂：乙酰CoA；NADH；ATP别构激活剂：AMP；ADP；NAD+乙酰CoA/HSCoA或NADH/NAD+时，其活性也受到抑制。这两种情况见于饥饿、大量脂酸被动员利用时，这时糖的有氧氧化被抑制，大多数组织器官利用脂酸作为能量来源以确保脑等重要组织对葡萄糖的需要。

共价修饰调节1．TCA循环中有3个关键酶柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶α-酮戊二酸脱氢酶（二）TCA循环的调节乙酰CoA柠檬酸草酰乙酸琥珀酰CoAα-酮戊二酸异柠檬酸苹果酸NADHFADH2GTPATP异柠檬酸脱氢酶柠檬酸合酶α-酮戊二酸脱氢酶复合体–ATP

+ADP

ADP

+ATP

–柠檬酸

琥珀酰CoANADH–琥珀酰CoANADH

+Ca2+Ca2+①ATP、ADP的影响②产物堆积引起抑制③循环中后续反应中间产物别位反馈抑制前面反应中的酶④其他，如Ca2+可激活许多酶2．TCA循环与上游和下游反应协调在正常情况下，（糖）酵解途径和TCA循环的速度是相协调的。这种协调不仅通过高浓度的ATP、NADH的抑制作用，亦通过柠檬酸对磷酸果糖激酶-1的别构抑制作用而实现。氧化磷酸化的速率对TCA循环的运转也起着非常重要的作用。有氧氧化的调节特点⑴有氧氧化的调节通过对其关键酶的调节实现。⑵ATP/ADP或ATP/AMP比值全程调节。该比值升高，所有关键酶均被抑制。⑶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。⑷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CoA，则酵解途径相应产生多少丙酮酸以生成乙酰CoA。五、糖有氧氧化可抑制糖无氧氧化概念机制有氧时，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(Pastuereffect)指有氧氧化抑制糖酵解的现象。概念磷酸戊糖途径(pentosephosphatepathway)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。第四节

磷酸戊糖途径细胞定位：胞液

第一阶段：氧化反应一、磷酸戊糖途径分为两个阶段反应过程可分为二个阶段:

第二阶段：非氧化反应生成磷酸戊糖，NADPH+H+及CO2。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+⑴

H2ONADP+

CO2

NADPH+H+

⑵6-磷酸葡萄糖脱氢酶6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶

HCOHCH2OHCO6-磷酸葡萄糖

6-磷酸葡萄糖酸内酯

1．6-磷酸葡萄糖在氧化阶段生成磷酸戊糖和NADPH25-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-P5-磷酸核糖NADP+NADPH+H+NADP+NADPH+H+CO25-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C32．经过基团转移反应进入糖酵解途径第二阶段反应的意义就在于通过一系列基团转移反应，将核糖转变成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛而进入酵解途径。因此磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路（pentosephosphateshunt）。磷酸戊糖途径第一阶段氧化反应第二阶段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)×36-磷酸葡萄糖酸内酯(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-磷酸葡萄糖脱氢酶3NADP+3NADP+3H+6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶CO2总反应式:3×6-磷酸葡萄糖+6NADP+2×6-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+为受氢体关键酶：6-磷酸葡萄糖脱氢酶反应中生成了重要的代谢物

——5-磷酸核糖、NADPH+H+

。二、磷酸戊糖途径主要受NADPH/NADP+比值的调节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。因此，磷酸戊糖途径的流量取决于NADPH的需求。

三、磷酸戊糖途径的生理意义在于生成NADPH和5-磷酸核糖（二）提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应（一）为核酸的生物合成提供核糖1、NADPH是体内许多合成代谢的供氢体；2、NADPH参与羟化反应；3、NADPH可维持谷胱甘肽(glutathione，GSH)的还原状态。

5-磷酸核糖是合成下列物质的原料：}DNA、RNA

合成原料(1)NAD(P)+(2)FAD(3)HSCoA各种核苷酸辅酶(1)NTP(2)dNTP核苷酸(3)cAMP/cGMP第二信使NADPH的主要功能：1、作为供氢体

---参与体内多种生物合成反应2、是谷胱甘肽还原酶的辅酶

---对维持细胞中还原型谷胱甘肽的正常含量起重要作用3、作为加单氧酶的辅酶

---参与肝脏对激素、药物和毒物的生物转化作用4、清除自由基的作用

第五节

糖原的合成与分解GlycogenesisandGlycogenolysis糖原(glycogen)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，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定义：糖原储存的主要器官及其生理意义：1.葡萄糖单元以α-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α-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，以利于其被酶分解。糖原的结构特点及其意义：一、糖原合成是由葡萄糖连接成多聚体合成部位：组织定位：主要在肝脏、肌肉细胞定位：胞浆糖原的合成(glycogenesis)的概念：

指由葡萄糖生成糖原的过程。HO-CH2OOOH

HHOOHHHOHP

-O-CH2OOOHHHOOHHHOHATPADPMg2+葡萄糖激酶葡萄糖6-磷酸葡萄糖（1）

(G)(G-6-P)肝糖原合成反应过程-11132023/2/18P-O-CH2OOOH

HHOOHHHOHH-O-CH2OOOHHHOOHHHOP磷酸葡萄糖变位酶6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖（2）(G-6-P)(G-1-P)肝糖原合成反应过程-21142023/2/18HO-CH2OOOH

HHOOHHHOPHO-CH2OOOHHHOOHHHOPUTPPPi

UDPG焦磷酸化酶1-磷酸葡萄糖UDPG（3）

尿苷P（尿苷二磷酸葡萄糖）(G-1-P)肝糖原合成反应过程-31152023/2/18HO-CH2OOOH

HHOOHHHOPP尿苷糖原合酶UDPG（4）糖原n糖原(n+1)UDP肝糖原合成反应过程-4α-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。1162023/2/18OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO分枝酶分枝酶的作用（1，41，6转葡萄糖基酶）（12-18）（6-7）1172023/2/18二、糖原分解从非还原末端进行磷酸解定义：习惯上指肝糖原分解成葡萄糖分解过程：磷酸解和链脱枝亚细胞定位：胞浆1182023/2/18H-O-CH2OOOHHHOOHHHOP1-磷酸葡萄糖(G-1-P)糖原磷酸化酶糖原n+1糖原nPi葡萄糖链非还原端的-1,4糖苷键断裂而形成的磷酸酯限速酶肝糖原分解反应-11192023/2/18HO-CH2OOOH

HHOOHHHOPPO-CH2OOOHHHOOHHHOH变位酶1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖肝糖原分解反应-21202023/2/18P-O-CH2OOOH

HHOOHHHOHH-O-CH2OOOHHHOOHHH葡萄糖磷酸酶6-磷酸葡萄糖葡萄糖OH在肝脏细胞进入血液，补充血糖（葡萄糖酵解、有氧氧化途径）肌细胞供能肝糖原分解反应-31212023/2/18OOOOOOO3O2O1OOOOOOOOOOO123磷酸化酶脱枝酶（葡聚糖转移酶、-1,6-糖苷酶）脱枝酶的作用肝糖原分解反应-41222023/2/18糖原

n+1UDPUDPGG-1-PPPi

UTPG-6-PGADPATPPi糖原的合成与分解(a)(b)(c)(d)(a)磷酸葡萄糖变位酶(b)UDPG焦磷酸化酶(c)

糖原合成酶（分支酶）*(d)磷酸化酶（脱支酶）Pi糖原n1232023/2/18糖原的合成与分解是分别通过两条不同途径进行的。这种合成与分解循两条不同途径进行的现象，是生物体内的普遍规律。这样才能进行精细的调节。当糖原合成途径活跃时，分解途径则被抑制，才能有效地合成糖原；反之亦然。三、糖原合成与分解受严格调控关键酶①糖原合成：糖原合酶②糖原分解：糖原磷酸化酶共价修饰变构调节调节点调节方式糖原磷酸化酶的共价修饰调节磷酸化酶b激酶磷酸化酶b（活性低）磷酸化酶b激酶-磷酸化酶a-（活性高）ＰＰ糖原合酶糖原合酶-Ｐ糖原合酶的共价修饰调节蛋白激酶A（有活性）（无活性）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ATPcAMPPKA(无活性)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（活性低）（活性高）（有活性）（无活性）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；调节有级联放大作用，效率高；受激素调节。糖原磷酸化酶与糖原合酶的共价修饰调节特点

四、糖原累积症是由先天性酶缺陷所致糖原累积症(glycogenstoragediseases)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。

型别缺陷的酶受害器官糖原结构Ⅰ葡萄糖-6-磷酸酶缺陷肝、肾正常Ⅱ溶酶体α1→4和1→6葡萄糖苷酶所有组织正常Ⅲ脱支酶缺失肝、肌肉分支多，外周糖链短Ⅳ分支酶缺失所有组织分支少，外周糖链特别长Ⅴ肌磷酸化酶缺失肌肉正常Ⅵ肝磷酸化酶缺陷肝正常Ⅶ肌肉和红细胞磷酸果糖激酶缺陷肌肉、红细胞正常Ⅷ肝脏磷酸化酶激酶缺陷脑、肝正常糖原积累症分型第六节

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：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。

一、糖异生的途径

从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程称为糖异生途径（gluconeogenicpathway)

1342023/2/18葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛磷酸烯醇型丙酮酸丙酮酸草酰乙酸糖异生途径NADH++NADH*1352023/2/18葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛磷酸烯醇型丙酮酸丙酮酸草酰乙酸(1)(2)(3)(4)糖异生途径糖酵解途径NADH++NADH*

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。1362023/2/18

（一）丙酮酸经丙酮酸羧化支路变为磷酸烯醇式丙酮酸

丙酮酸草酰乙酸PEPATPADP+PiCO2①GTPGDPCO2②①丙酮酸羧化酶(pyruvatecarboxylase)，辅酶为生物素（反应在线粒体）②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+NAD+天冬氨酸谷氨酸α-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GTPGDP+CO2线粒体胞液草酰乙酸转运出线粒体（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（三）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-1ADPATPPi6-磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖-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在以上反应过程中，作用物的互变反应分别由不同的酶催化其单向反应，这种互变循环被称为底物循环(substratecycle)。当两种酶活性相等时，就不能将代谢向前推进，结果仅是ATP分解释放出能量，因而又称为无效循环(futilecycle)。而在细胞内两酶活性不完全相等，使代谢反应仅向一个方向进行。三、糖异生的生理意义主要在于维持血糖水平恒定（一）维持血糖水平的恒定是糖异生最主要的生理作用空腹或饥饿时，依赖氨基酸、甘油等异生成葡萄糖，以维持血糖水平恒定。正常成人的脑组织不能利用脂酸，主要依赖葡萄糖供给能量；红细胞没有线粒体，完全通过糖酵解获得能量；骨髓、神经等组织由于代谢活跃，经常进行糖酵解。这样，即使在非饥饿状况下，机体也需消耗一定量的糖，以维持生命活动。此时这些糖全部依赖糖异生生成。（二）糖异生是补充或恢复肝糖原储备的重要途径三碳途径：指进食后，大部分葡萄糖先在肝外细胞中分解为乳酸或丙酮酸等三碳化合物，再进入肝细胞异生为糖原的过程。长期饥饿或禁食时，肾糖异生增强，有利于维持酸碱平衡。发生这一变化的原因可能是饥饿造成的代谢性酸中毒造成的。此时体液pH降低，促进肾小管中磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成，从而使糖异生作用增强。另外，当肾中α-酮戊二酸因异生成糖而减少时，可促进谷氨酰胺脱氨生成谷氨酸以及谷氨酸的脱氨反应，肾小管细胞将NH3分泌入管腔中，与原尿中H+结合，降低原尿H+的浓度，有利于排氢保钠作用的进行，对于防止酸中毒有重要作用。（三）肾糖异生增强有利于维持酸碱平衡四、肌中产生的乳酸运输至肝进行糖异生形成乳酸循环肌收缩（尤其是供氧不足时）通过糖酵解生成乳酸。肌内糖异生活性低，所以乳酸通过细胞膜弥散进入血液后，再入肝，在肝内异生为葡萄糖。葡萄糖释入血液后又可被肌摄取，这就构成了一个循环，此循环称为乳酸循环，也称Cori循环。乳酸循环的形成是由于肝和肌组织中酶的特点所致。糖异生活跃有葡萄糖-6磷酸酶【】循环过程肝肌肉葡萄糖葡萄糖葡萄糖酵解途径丙酮酸乳酸NADHNAD+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【】生理意义乳酸再利用，避免了乳酸的损失。防止乳酸的堆积引起酸中毒。乳酸循环是一个耗能的过程2分子乳酸异生为1分子葡萄糖需6分子ATP。第八节

血糖及其调节

TheDefinition,LevelandRegulationofBloodGlucose血糖，指血液中的葡萄糖。血糖水平，即血糖浓度。血糖及血糖水平的概念：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