(4)-06糖代谢生物化学与分子生物学

1、氧化磷酸化概念及偶联部位？

2、体内能量的利用形式和

储存形式？

3、胞浆中NADH如何氧化？两种穿梭系统的比较α-磷酸甘油穿梭苹果酸-天冬氨酸穿梭穿梭物质α-磷酸甘油磷酸二羟丙酮苹果酸、GluAsp、α-酮戊二酸进入mt后受氢体FADH2NADH+H+进入呼吸链琥珀酸氧化呼吸链NADH氧化呼吸链生成ATP数1.52.5存在组织脑、骨骼肌肝脏和心肌组织相同点将胞浆中NADH的还原当量转送到mt内糖代谢第六章第六章Metabolismofcarbohydrate

教学内容

第一节糖的消化吸收与转运

第二节糖的无氧氧化部位、主要反应过程、限速酶

第三节糖的有氧氧化

部位、主要反应过程、限速酶、三羧酸循环的生理意义

第四节磷酸戊糖途径生理意义、限速酶第五节糖原的合成与分解

限速酶、肝糖原与肌糖原分解的特点第六节糖异生概念、原料、生理意义及关键酶第七节葡萄糖的其他代谢途径第八节血糖及其调节

教学内容一、糖(carbohydrates)的概念糖即碳水化合物，其化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。葡萄糖

C6(H2O)6

概述二、糖的分类及其结构单糖

(G、F、半乳糖、核糖)寡糖

(麦芽糖、蔗糖、乳糖)多糖

(淀粉、糖原、纤维素)结合糖

(糖脂、糖蛋白)葡萄糖(glucose)（已醛糖）果糖(fructose)（已酮糖）单糖——不能再水解的糖半乳糖(galactose)——已醛糖

核糖(ribose)——戊醛糖

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—半乳糖是由单糖缩合而成的短链结构称为寡糖。如蔗糖、麦芽糖、乳糖、棉子糖等。其中二糖是最为广泛和重要的一类。多糖

由许多单糖分子缩合而成的长链结构称为多糖。常见的多糖有：淀粉

(starch)糖原

(glycogen)纤维素

(cellulose)1，6糖苷键α-1，4糖苷键淀粉——植物中养分的储存形式糖原

动物体内G的储存形式α－1,4糖苷键α－1,6糖苷键纤维素——作为植物的骨架。β-1,4-糖苷键糖蛋白结合糖——糖与非糖物质的结合物

（一）提供能量、作为机体的重要碳源

（二）是组成人体组织结构的重要成分

（三）是具有特殊功能的糖蛋白成分之一

三、糖的生理功能

第一节

糖的消化吸收与转运一、糖消化以后以单体形式吸收胰液中的α-淀粉酶

酶

吸收：小肠→门静脉→肝机制主要消化场所：小肠淀粉麦芽糖+麦芽三糖（40%）（25%）α-临界糊精+异麦芽糖（30%）（5%）葡萄糖唾液中的α-淀粉酶

α-葡萄糖苷酶

α-临界糊精酶

消化过程

肠粘膜上皮细胞刷状缘

胃

口腔肠腔

胰液中的α-淀粉酶

蔗糖酶、乳糖酶ADP+Pi

ATP

GNa+

K+Na+泵小肠粘膜细胞

肠腔门静脉吸收机制Na+依赖型葡萄糖转运体(Na+-dependentglucosetransporter,SGLT)刷状缘细胞内膜

二、细胞摄取葡萄糖需要转运蛋白葡萄糖转运蛋白(glucosetransporter,GLUT)

三、糖代谢概况

OverviewofCarhydraterMetabolism

葡萄糖

糖酵解

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

磷酸核糖

+NADPH+H+淀粉

消化与吸收

ATP

第二节

糖的无氧氧化

Glycolysis

糖的无氧氧化重点：

1、部位

2、主要反应过程

3、限速酶

4、生理意义进行部位：胞液概念：

缺O2

葡萄糖→→→→乳酸一、糖的无氧氧化分为糖酵解和乳酸生成两个阶段（一）葡萄糖经糖酵解分解为两分子丙酮酸特点：（1）消耗能量2分子ATP1、葡萄糖磷酸化→6-磷酸葡萄糖ATP

ADPMg2+

己糖激酶(hexokinase)葡萄糖

6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate,G-6-P)

己糖激酶(hexokinase,HK)哺乳类动物体内:己糖激酶同工酶，为Ⅰ至Ⅳ型。肝细胞中存在的是Ⅳ型，称为葡萄糖激酶(glucokinase，GK)。特点：①对葡萄糖的亲和力很低②受激素调控

2、6-磷酸葡萄糖→6-磷酸果糖

己糖异构酶

6-磷酸葡萄糖

6-磷酸果糖(fructose-6-phosphate,F-6-P)3、6-磷酸果糖→1,6-双磷酸果糖

ATP

ADP

Mg2+6-磷酸果糖激酶-1

PFK-1

6-磷酸果糖激酶-1(6-phosphofructokinase-1)6-磷酸果糖

1,6-双磷酸果糖

（2)限速酶：己糖激酶HK（肝葡萄糖激酶GK）

Hexokinase

Glucokinase

6-磷酸果糖激酶-1PFK-16-Phosphofructo-Kinase-12、磷酸丙糖的生成3、丙酮酸的生成特点：一分为二特点：⑴生成能量4分子ATP

底物水平磷酸化1,6-双磷酸果糖

4、磷酸己糖裂解→2分子磷酸丙糖

醛缩酶磷酸二羟丙酮

3-磷酸甘油醛

+5、磷酸丙糖的同分异构化磷酸丙糖异构酶3-磷酸甘油醛

磷酸二羟丙酮

6、3-磷酸甘油醛氧化→1,3-二磷酸甘油酸

Pi、NAD+3-磷酸甘油醛脱氢酶3-磷酸甘油醛

1,3-二磷酸甘油酸

HNADH+H+7、1,3-二磷酸甘油酸→3-磷酸甘油酸

ADP磷酸甘油酸激酶

※在以上反应中，底物分子的高能磷酸键，直接转移给ADP（或GDP）生成ATP（或GTP）的过程，称为底物水平磷酸化(substratelevelphosphorylation)。

1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸

HHATP8、3-磷酸甘油酸→2-磷酸甘油酸

磷酸甘油酸变位酶3-磷酸甘油酸

2-磷酸甘油酸

HH9、2-磷酸甘油酸→磷酸烯醇式丙酮酸

烯醇化酶2-磷酸甘油酸

+

H2O磷酸烯醇式丙酮酸

(phosphoenolpyruvate,PEP)HADPATPK+Mg2+丙酮酸激酶PK10、磷酸烯醇式丙酮酸→丙酮酸，并通过底物水平磷酸化生成ATP磷酸烯醇式丙酮酸

丙酮酸pyruvate

kinase⑵脱氢生成NADH+H+3-磷酸甘油醛脱氢酶⑶限速酶：丙酮酸激酶

PK

Pyruvate

Kinase

(二)丙酮酸还原成乳酸丙酮酸

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:HKE2:PFK-1

E3:PK

NAD+乳酸

糖酵解的代谢途径GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATP

ADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸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+

ADPATP

ADPATP磷酸烯醇式丙酮酸E2E1E3NADH+H+

耗能耗能裂解脱氢ATPATP※糖酵解：葡萄糖→→→→丙酮酸糖酵解小结⑴反应部位：胞浆⑵糖酵解是一个不需氧的产能过程⑶反应全过程中有三步不可逆的反应GG-6-PATPADP

HKATPADPF-6-PF-1,6-2P

PFK-1

ADPATPPEP丙酮酸

PK

⑷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=3ATP⑸终产物乳酸乳酸释放入血，进入肝脏再进一步代谢。分解利用乳酸循环（糖异生）二、糖酵解的调节

关键酶①

HK②

PFK-1

③PK调节方式①别构调节

②共价修饰调节

第三章酶

P73p115

（一）PFK-1对调节酵解速率最重要6-PFK-1对调节糖酵解最重要变构激活剂AMP、ADP、F-1、6-BP（正反馈特殊）、F-2、6-BP（最强）变构抑制剂ATP、柠檬酸（常考）柠檬酸：主要参与糖有氧氧化的三羧酸循环，从而抑制糖酵解（巴斯德效应）6-磷酸果糖1,6-双磷酸果糖（F-1、6-BP）6-PFK-1+P115F-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+–柠檬酸–AMP+柠檬酸–PFK-2（有活性）FBP-2（无活性）6-磷酸果糖激酶-2PFK-2（无活性）FBP-2（有活性）PP果糖双磷酸酶-2共价修饰调节变构抑制剂：ATP、丙氨酸（Ala）肝

变构激活剂：F－1、6－BP共价修饰调节：

PK

依赖cAMP的蛋白激酶→↓

↑

PK-P

胰高血糖素(失活)变构调节：

（二）丙酮酸激酶（PK）是第二个重要调节点

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）HK受到反馈抑制调节6-磷酸葡萄糖反馈抑制

（对GK无此作用）长链脂酰CoA

变构抑制胰岛素（＋）GK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-BP,F-2,6-BPMg2+,K+,F-1,6-BP变构抑制剂G-6-P-ATP，柠檬酸，长链脂肪酸ATP三、糖无氧氧化的生理意义

（一）缺氧或氧供不足时

迅速提供能量以供急需p116糖酵解与临床：严重贫血大量失血呼吸障碍肺及心血管等疾病乳酸酸中毒（二）成熟RBC获能的唯一途径（三）WBC、神经、骨髓、视网膜、睾丸等即使不缺氧，也通过此途径获得部分能量

1.紧急供能：剧烈运动时在缺氧情况下获取能量的有效方式2.生理供能：

红细胞、视网膜、睾丸和骨髓3.病理供能：

严重贫血、呼吸功能障碍和循环功能障碍无氧酵解葡萄糖最终产物是乳酸ATP净产是2个若为糖原是3个剧烈运动缺氧时迅速供能是关键唯一供能红细胞逆反则是糖异生口诀--

糖酵解2、一分子葡萄糖→2分子乳酸，有几处生成ATP反应；生成方式？

1、糖酵解的关键酶？第三节糖的有氧氧化

AerobicOxidationof

Carbohydrate糖的有氧氧化重点：部位主要反应过程、生成的ATP限速酶三羧酸循环的生理意义概念:O2

葡萄糖→→→→CO2+H2O

进行部位：

胞液、线粒体（一）葡萄糖→丙酮酸（胞液）特点：2、能量变化1、一分为二消耗能量：2分子ATP一、糖有氧氧化分为三个阶段E1:HKE2:PFK-1E3:PK糖酵解途径GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATP

ADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸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E2E1E3102耗能耗能裂解脱氢ATPATP

4分子ATP－底物水平磷酸化生成能量：3、限速酶：HK(GK)、PFK-1、PK（二）丙酮酸进入线粒体氧化脱羧※丙酮酸脱氢酶复合体

Pyruvate

dehydrogenasecomplex

丙酮酸脱氢酶（E1）二氢硫辛酰胺转乙酰酶（E2）二氢硫辛酰胺脱氢酶（E3）丙酮酸的氧化脱羧：

总反应式:NAD+、HSCoACO2、NADH+H+

丙酮酸脱氢酶复合体

TPP、FAD、硫辛酸~60个6个12个NAD+SS2HS-CoA哺乳动物细胞中丙酮酸脱氢酶复合体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

※五种辅助因子：TPP、HSCoA、硫辛酸FAD、NAD＋※能量生成氧化磷酸化2.5分子ATP×2

（三）乙酰CoA进入柠檬酸循环

HansKrebs（1900-1981）二、柠檬酸循环是以形成柠檬酸为起始物的循环反应系统柠檬酸循环（TheCitricAcidCycle，TCAC

）或三羧酸循环

（TricarboxylicAcidCycle，TCAC

）又称为Krebs循环反应部位：线粒体P琥珀酰CoA草酰乙酸苹果酸琥珀酸α-酮戊二酸异柠檬酸柠檬酸延胡索酸乙酰辅酶A丙酮酸‖O（一）TCA循环由8步代谢反应组成1、乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸

2、柠檬酸异构化成异柠檬酸3、异柠檬酸氧化脱羧→α－酮戊二酸α-酮戊二酸+4、α－酮戊二酸氧化脱羧琥珀酰CoA

+~琥珀酰CoA+α－酮戊二酸脱氢酶复合体5、底物水平磷酸化反应~GTP+ADPGDP+ATP※底物水平磷酸化三个反应：1,3-二磷酸甘油酸+ADP3-磷酸甘油酸+ATP磷酸甘油酸激酶

⑴

⑵丙酮酸激酶磷酸烯醇式丙酮酸+ADP丙酮酸+ATP⑶琥珀酰CoA合成酶琥珀酰CoA+H3PO4+GDP琥珀酸+CoA+GTPp113糖酵解过程p114p121TCA糖酵解过程高能磷酸化合物高能硫酯化合物6、琥珀酸脱氢→延胡索酸FADFAD1H※7、延胡索酸加水→苹果酸1H8、苹果酸脱氢→草酰乙酸※CoASHNADH+H+NAD+CO2NAD+NADH+H+CO2GTPGDP+PiFADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASH⑧①②③④⑤⑥⑦②H2O①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⑤琥珀酰CoA合成酶⑥琥珀酸脱氢酶⑦延胡索酸酶⑧苹果酸脱氢酶GTPGDPATPADP核苷二磷酸激酶~~NADH+H+NAD+NAD+NADH+H+GTPGDP+PiFADFADH2NADH+H+NAD+①②①柠檬酸合酶②异柠檬酸脱氢酶③α-酮戊二酸脱氢酶复合体延胡索酸苹果酸草酰乙酸乙酰辅酶A柠檬酸顺乌头酸异柠檬酸α-酮戊二酸琥珀酰CoA琥珀酸③CO2CO2乙酰草酰柠檬酸

异柠檬脱羧a酮琥酰琥酸延胡索

苹果落在草丛中口诀柠檬酸循环特点（1）每进行一次循环：消耗一分子乙酰基、生成2分子CO2、1分子FADH2、3分子NADH+H+、1分子GTP65柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶α-酮戊二酸脱氢酶复合体（3）不可逆反应（2）三个限速酶⑸不可逆反应⑹

羧化丙酮酸→→→草酰乙酸（4）中间产物的补充

2008NO28A．三羧酸循环中发生底物水平磷酸化的反应是

A．柠檬酸→异柠檬酸

B．异柠檬酸→α-酮戊二酸

C．α-酮戊二酸→琥珀酰辅酶A

D．琥珀酰辅酶A→琥珀酸

2002NO22A．在三羧酸循环中，经作用物水平磷酸化生成的高能化合物是

A．ATP

B．GTP

C．UTP

D．CTP

E．TTP

是三大营养物质的最终代谢通路是三大营养物质代谢联系的枢纽为其它物质代谢提供小分子前体为呼吸链提供还原当量（H）（二）TCA循环在3大营养物质代谢中具有重要生理意义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、1.5ATPFADH2[O]三、糖有氧氧化是机体获得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净生成30或32molATP1mol葡萄糖→→→CO2+H2O糖有氧氧化的生理意义

糖的有氧氧化是机体产能最主要的途径。产能效率高，产生的能量逐步分次释放，主要形成ATP，所以能量的利用率也高。简言之，即“供能”糖酵解糖有氧氧化反应条件供氧不足有氧反应部位胞液胞液和线粒体关键酶

HK

、PFK-1、PK丙酮酸脱氢酶复合体、柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶复合体终产物乳酸CO2、水ATP生成方式底物水平磷酸化底物水平磷酸化氧化磷酸化ATP数净生成2分子ATP30/32分子ATP生理意义迅速供能获得能量的主要方式糖酵解糖有氧氧化反应条件供氧不足（即无氧或缺氧）有氧反应部位胞液胞液和线粒体关键酶HK（GK）、PFK-1、

PK除糖酵解中三个酶外还有丙酮酸脱氢酶复合体、异柠檬酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶复合体、柠檬酸合酶终产物乳酸和ATP（少量）CO2、H2O、ATP（大量）ATP生成方式底物水平磷酸化底物水平磷酸化氧化磷酸化（主要）ATP生成数净生成2分子ATP净生成30或32分子ATP生理意义迅速供能，某些组织依赖糖酵解供能是机体获得能量的主要方式关键酶

①糖酵解：己糖激酶②丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体③三羧酸循环：柠檬酸合酶丙酮酸激酶6-磷酸果糖激酶-1α-酮戊二酸脱氢酶复合体异柠檬酸脱氢酶四、糖有氧氧化的调节（一）丙酮酸脱氢酶复合体的调节1、变构调节NADH乙酰CoANAD＋ADP胰岛素Ca2＋2、共价修饰调节TCA循环的速率主要取决于关键酶的活性调节：1、底物的供应量2、产物的反馈抑制作用（二）柠檬酸循环的调节1、TCA循环中有3个关键酶柠檬酸合酶α-酮戊二酸脱氢酶复合体

异柠檬酸脱氢酶有氧氧化的调节是为了适应机体或器官对能量的需求乙酰CoA

柠檬酸草酰乙酸琥珀酰CoA

α-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CoA

NADH–琥珀酰CoA

NADH

+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糖酵解和TCA循环的速度相协调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。3-磷酸甘油醛

→

1,3-二磷酸甘油酸→3-磷酸甘油酸

1.5或2.5ATPATPATP→

2-磷酸甘油酸→磷酸烯醇式丙酮酸

丙酮酸

2.5ATP

乙酰CoA

草酰乙酸

柠檬酸

-酮戊二酸

10ATP1.5/2.5+1+1+2.5+10=16/171分子3-磷酸甘油醛彻底氧化,可以产生多少分子ATP?2004.1糖代谢五、巴斯德效应

（Pastueyeffect）概念：有氧氧化抑制生醇发酵（或糖酵解）的现象当人体肌组织氧供充足时，有氧氧化抑制糖酵解原因：有氧时NADH进入线粒体氧化机理：

有氧时NADH+H+可进入线粒体内氧化，于是丙酮酸就进行有氧氧化而不生成乳酸------有氧氧化可抑制糖酵解。

缺氧时，氧化磷酸化受阻，ADP与Pi不能合成ATP，致使ADP/ATP比值升高，而激活糖酵解途径的限速酶，故糖酵解消耗的葡萄糖量增加。Crabtree效应

Crabtree效应（亦称反Pasteur作用）：一些组织细胞给予葡萄糖时，无论供氧充足与否，均呈现很强的酵解反应，而糖的有氧氧化受抑制，这种作用称为Crabtree效应。实验现象：

在癌细胞中有Crabtree现象，后发现某些正常组织细胞(如视网膜、睾丸、小肠粘膜、颗粒性白细胞、肾髓质、成熟红细胞等)亦有此现象。解释：

此类细胞糖酵解酶系较强，而线粒体中某些氧化酶系如细胞色素氧化酶活性较低，争夺氧化磷酸化底物处劣势。返回

案例-1患儿，男，2岁，因面色苍白伴血尿2天入院。2天前患儿食新鲜蚕豆后，次日出现发烧、恶心、呕吐，排浓茶色尿。其母曾有类似病史。查体：体温38，脉搏138次/分，睑结膜及口唇苍白，肝肿大。实验室检查：红细胞

1.89×10/L，血红蛋白53g/L，肾功能正常，尿蛋白(++)，潜血(+)。问题:1.该患儿初步诊断是什么？

2.该病的发病机制如何？12

1996NO26．丙酮酸脱氢酶系中不含哪一种辅酶？

A．硫胺素焦磷酸酯B．硫辛酸C．NAD+D．FADE．磷酸吡哆醛

2005NO26．丙酮酸脱氢酶复合体中不包括的辅助因子是A．FAD

B．NAD+

C．硫辛酸D．辅酶A

E．生物素2000NO24．1mol丙酮酸被彻底氧化生成二氧化碳和水，同时可生成ATP的摩尔数是。

A．12

B．13

C．14

D．15

E．16现在的答案是12.5个2002NO143X．糖酵解的关键酶有

A．6-磷酸果糖激酶-1

B．丙酮酸脱氢酶复合体

C．丙酮酸激酶D．己糖激酶

2003NO22A、下列参与糖代谢的酶中，哪种酶催化的反应是可逆的？

A、糖原磷酸化酶B、己糖激酶C、果糖二磷酸酶D、丙酮酸激酶E、磷酸甘油酸激酶

2009A、磷酸甘油酸激酶B、丙酮酸激酶C、丙酮酸羧化酶D、异柠檬酸脱氢酶127、糖酵解的关键酶128、三羧酸循环的关键酶第四节

磷酸戊糖途径PentosePhosphatePathway

重点：磷酸戊糖途径的生理意义限速酶一、磷酸戊糖途径

（pentosephosphatepathway）进行部位：胞液（一）基本反应过程1、氧化阶段：生成磷酸核糖、NADPH磷酸戊糖途径第一阶段第二阶段

7-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C35-磷酸木酮糖C55-磷酸木酮糖C56-磷酸葡萄糖(C6)×3

6-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+3NADPH+3H+6-磷酸葡萄糖脱氢酶

3NADP+3NADPH+3H+

6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶3CO2（二）调节

6-磷酸葡萄糖脱氢酶2、非氧化阶段：一系列基团转移

总反应：3×G-6-P＋6NADP+2×F-6-P＋3-磷酸甘油醛＋6NADPH＋H＋＋3CO2*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。酶活性主要受NADPH/NADP+比值的影响

NADPH/NADP+比值，酶被抑制

NADPH/NADP+比值，酶被激活磷酸戊糖途径的特点

⑴重要的中间产物：

NADPH+H+

、5-磷酸核糖⑵限速酶：6-磷酸葡萄糖脱氢酶⑶该途径流量取决于对NADPH的需求⑷经过3、4、5、6、7碳糖演变过程CO2+H2O+ATPTACGG-6-PF-6-PF-1,6-BP3-磷酸甘油醛丙酮酸乙酰CoA磷酸戊糖途径NADPH5-磷酸核糖※(三）生理意义1、为核酸的合成提供核糖

人类主要通过氧化反应生成核糖;但肌肉组织缺乏G-6-P脱氢酶，其通过基团转移生成.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(3)NADPH作为GSH还原酶的辅酶，维持GSH的还原状态

2G-SH

G-S-S-GNADP+NADPH+H+SSH2

GSH还原酶临床表现：

吃蚕豆几小时或1～2天后，突然感到精神疲倦、头晕、恶心、畏寒发热、全身酸痛、萎靡不振，并伴有黄疸、肝脾肿大、呼吸困难、肾功能衰竭，甚至死亡。蚕豆病机制:

蚕豆中有3种物质：裂解素、锁未尔和多巴胺。前两种使谷胱甘肽氧化，后一种能激发红细胞的自身破坏，遗传性D6PD缺乏者，使红细胞大量溶解而发生蚕豆病血像检查:

红细胞明显减少，黄疸指数明显升高磷酸戊糖途径与溶血性贫血一些具有氧化作用的外源性物质如蚕豆、抗疟药、磺胺药等NADPH+H+NADP+2GSHGSSH磷酸戊糖途径G6PDG6PD缺乏GSSG↑溶血一些具有氧化作用的外源性物质如蚕豆、抗疟药、磺胺药等[NADPH+H+]↓H2O2

案例-1患儿，男，2岁，因面色苍白伴血尿2天入院。2天前患儿食新鲜蚕豆后，次日出现发烧、恶心、呕吐，排浓茶色尿。其母曾有类似病史。查体：体温38，脉搏138次/分，睑结膜及口唇苍白，肝肿大。实验室检查：红细胞

1.89×10/L，血红蛋白53g/L，肾功能正常，尿蛋白(++)，潜血(+)。问题:1.该患儿初步诊断是什么？

2.该病的发病机制如何？12

第五节糖原的合成与分解

Section5

GlycogenesisAndGlycogenolysis

限速酶肝糖原与肌糖原分解特点活性葡萄糖重点是动物体内糖的储存形式，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

(glycogen)糖原储存的主要器官及其生理意义

糖原

动物体内G的储存形式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、糖原的合成代谢（二）亚细胞定位胞浆

（一）定义由GGn1.GG-6-PATP

ADP（三）糖原合成途径

G

HKGK（肝）

G-6-P

ATP

ADPG-1-P

磷酸葡萄糖变位酶

G-6-P

2.6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖

磷酸基团转移的意义在于：由于延长形成α-1,4-糖苷键，所以葡萄糖分子C1上的半缩醛羟基必须活化，才利于和原来的糖原分子末端葡萄糖的游离C4羟基缩合。半缩醛羟基与磷酸基之间形成的O-P键具有较高的能量。“活性葡萄糖”+UTP

尿苷PPPPPi

UDPG焦磷酸化酶

3.1-磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖2Pi+能量G-1-P

尿苷二磷酸葡萄糖

uridine

diphosphateglucose

UDPGGn+UDPG

Gn+1+UDP

※

糖原合酶(glycogensynthase)UDP

UTP

ADP

ATP

核苷二磷酸激酶4.α-1,4-糖苷键形成

*Gn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。Gn+UDPG

Gn+1

+UDP

糖原合酶(glycogensynthase)

进展

glycogenin+UDPG

glycogenin-G糖原生成起始蛋白糖原分支的形成

分支酶

(branchingenzyme)

α-1,6-糖苷键α-1,4-糖苷键

1、葡萄糖的供体：尿苷二磷酸葡萄糖

UDPG

(uridine

diphosphateglucose)2、限速酶：糖原合酶“活性葡萄糖”肝糖原的合成特点：3、消耗能量

二、糖原分解（一）定义（二）亚细胞定位：胞浆

肝糖原葡萄糖

二、糖原分解（三）分解过程

1、糖原的磷酸解

Gn+1

Gn+G-1-P※磷酸化酶

pi脱枝酶

(debranchingenzyme)2、脱支酶的作用

①转移酶活性

②α-1,6糖苷酶活性

磷酸化酶

转移酶活性α-1,6糖苷酶活性磷酸葡萄糖变位酶

3、G-1-P

G-6-P

4、G-6-P

G

※葡萄糖-6-磷酸酶

（肝，肾）糖原的合成与分解总图UDPG焦磷酸化酶

G-1-P

UTPUDPG

PPi

Gn+1

UDPG-6-P

G

糖原合酶

磷酸葡萄糖变位酶己糖(葡萄糖)激酶

Gn

Pi磷酸化酶

葡萄糖-6-磷酸酶（肝）

Gn

肌肉缺乏*肌糖原的分解肌糖原分解的前三步反应与肝糖原分解过程相同，但是生成6-磷酸葡萄糖之后，由于肌肉组织中无葡萄糖-6-磷酸酶，所以生成的6-磷酸葡萄糖不能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。肌糖原的分解及合成与乳酸循环有关。肝糖原的分解特点

1、限速酶：磷酸化酶肝糖原G2、肝糖原与肌糖原分解有何不同？为什么？肌肉中缺乏G-6-P酶

三、糖原合成与分解受严格调节

关键酶

糖原合酶

磷酸化酶

调节方式：快速调节——共价修饰和变构调节酶存在形式：

有活性无（低）活性糖原合成与分解调节的

双重控制机制：

同一信号使一酶处于活性状态，而另一酶被抑制腺苷环化酶（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)

PKA(有活性)

糖原合酶a糖原合酶b-P

磷酸化酶b激酶磷酸化酶b激酶-P

磷酸化酶b磷酸化酶a-P

Pi磷蛋白磷酸酶-1PiPi磷蛋白磷酸酶-1磷蛋白磷酸酶-1－－－磷蛋白磷酸酶抑制剂-P

磷蛋白磷酸酶抑制剂PKA（有活性）共价修饰调节级联反应：一个酶被激活后，连续地引起其他酶被激活，而导致原始信号的逐步放大级联反应：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，在磷蛋白磷酸酶－1的作用下去磷酸化而失活*葡萄糖是磷酸化酶的别构抑制剂。磷酸化酶a-p(R)

[疏松型]磷酸化酶a

(T)[紧密型]葡萄糖糖原合成糖原分解部位肝脏、肌肉（胞浆）肝脏（胞浆）关键酶糖原合酶糖原磷酸化酶酶的调节方式化学修饰化学修饰酶的形式去磷酸的有活性（a）磷酸化后有活性（a）关键酶作用的化学键α-1,4-糖苷键（主链）α-1,4-糖苷键作用于分支的酶分支酶形成α-1,6-糖苷键脱支酶水解α-1,6-糖苷键能量耗能：1ATP、1UTP产能功能储备糖原（能量）维持血糖总结糖原合成与分解的比较

第六节糖异生

Section4gluconeogenesis

糖异生概念、原料、生理意义及关键酶

重点一

、概念：（一）糖异生：非糖物质→G或Gn

二

、进行器官：肝脏为主

肾（正常仅为肝脏的1/10）（二）糖异生途径：

丙酮酸→G的过程甘油、丙酮酸、乳酸、生糖氨基酸、TCAC中

各种羧酸

三

、反应过程及重要的酶

基本为糖酵解的逆过程

“能障反应”（一）丙酮酸羧化之路（线粒体）

丙酮酸羧化酶

PC

（pyruvate

carboxylase）

磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶

PEPCK

（phosphoenolpyruvate

carboxykinase）

胞液和线粒体（线粒体）丙酮酸激酶PiATP＋CO2※※（线粒体和胞液）

丙酮酸羧化之路GTP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（二）F-1,6-P→F-6-PF-1,6-P

F-6-P

Pi

果糖双磷酸酶-1

（三）G-6-P→G

G-6-P

GPi

G-6-P酶

ADPATPPFK-1ADP

ATPGK果糖双磷酸酶－1

G-6-P酶

小结：1、2分子乳酸或丙酮酸生成糖消耗6个ATP2、限速酶：丙酮酸羧化酶（PC）磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（PEPCK）果糖二磷酸酶-1G-6-P酶抑制糖异生：胰岛素

促进糖异生：ATP、乙酰辅酶A胰高血糖素四、糖异生的调控糖异生的调节

在前面的三个反应过程中，作用物的互变分别由不同酶催化其单向反应，这种互变循环称之为底物循环(substratecycle)

F-6-P

F-1、6-P6-磷酸果糖激酶-1

果糖双磷酸酶-1ADP

ATP

PiG-6-P

G

葡萄糖-6-磷酸酶己糖激酶

ATPADP

PiPEP

丙酮酸草酰乙酸丙酮酸激酶

丙酮酸羧化酶ADPATP

CO2+ATPADP+Pi

GTP磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶GDP+Pi+CO2因此，有必要通过调节使糖异生途径与酵解途径相互协调，主要是对前述底物循环中的后2个底物循环进行调节。当两种酶活性相等时，则不能将代谢向前推进，结果仅是ATP分解释放出能量，因而称之为无效循环(futilecycle)。F-6-P

F-1,6-BPATPADP6-磷酸果糖激酶-1

Pi果糖双磷酸酶-1

F-2,6-P

AMP

（一）F-6-P与F-1,6-BP之间F-2,6-P水平的调节：饥饿→胰高血糖素↑→cAMPPKA（＋）(有活性）PFK-2(无活性）PFK-2-PF-2,6-P水平↓→PFK-1活性↓果糖双磷酸酶-1↑糖酵解（－）糖异生（＋）（二）磷酸烯醇式丙酮酸与丙酮酸之间PEP丙酮酸ATPADP丙酮酸激酶

F-1,6-P

丙氨酸

乙酰CoA

草酰乙酸胰高血糖素诱导其基因表达＋－胰岛素使其水平降低mRNAG-6-P

F-1,6-P

ATPADP6-磷酸果糖激酶-1

Pi

F-2,6-P

PEP丙酮酸ATPADP丙酮酸激酶

草酰乙酸+两个底物循环之间的联系（二）补充或恢复肝糖原储备的主要途径五、糖异生的生理意义

（三）肾糖异生调节酸碱平衡（一）在空腹或饥饿情况下，维持血糖水平的恒定G-6-P的代谢去路G（肝糖原补充血糖）G-6-P

F-6-P（进入酵解途径）G-1-PGn（合成糖原）UDPG

6-磷酸葡萄糖酸（进入磷酸戊糖途径）糖原分解糖异生糖醛酸途径意义：避免乳酸损失防止乳酸中毒六、骨骼肌中产生的乳酸形成

乳酸循环（Cori循环）

116糖异生活跃有葡萄糖-6磷酸酶【】肝

肌肉乳酸循环

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

【】2011NO30．下列选项中，可以转变为糖的化合物的是

A．硬酯酸B．油酸C．β-羟丁酸D．α-磷酸甘油糖异生的原料：硬酯酸和油酸是脂酸，代谢产生乙酰CoA不能生成丙酮酸，故不能异生为糖（糖可以变成脂肪，脂肪不能变成糖），β-羟丁酸是酮体，

α-磷酸甘油是糖异生原料1998A．磷酸甘油酸激酶B．烯醇化酶C．丙酮酸激酶D．丙酮酸脱氢酶复合体

E．丙酮酸羧化酶

97．糖异生途径的关键酶是

98．糖酵解途径的关键酶是2004NO23.下列不参与糖异生作用的酶是

A.丙酮酸羧化酶B.磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶C.果糖双磷酸酶-1D.葡萄糖-6-磷酸酶

E.6-磷酸果糖激酶-1

第七节葡萄糖的其他代谢产物葡萄糖1,3-BPG3-磷酸甘油酸

2,3-BPG2,3-BPG磷酸酶

二磷酸甘油酸变位酶3-磷酸甘油酸激酶乳酸

一、2,3-二磷酸甘油酸（2,3-BPG）旁路P1372,3-BPG的功能：

调节Hb的运氧功能2000NO32A．下列关于2，3BPG(2,3二磷酸甘油酸)的叙述错误的是

A．其在红细胞中含量高

B．是由1，3二磷酸甘油酸转变生成的

C．2，3BPG经水解，脱去磷酸后生成3磷酸甘油酸

D．2，3BPG是一种高能磷酸化合物

E．它能降低Hb对氧的亲和力

第八节血糖及其调节

Section8BloodsugarItsControl

二、血糖的来源与去路一、血糖及其正常范围

空腹血糖：3.89~6.11mmol/L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

肾糖阈：血糖浓度8.89～10.00mmol/L（二）升血糖激素胰高血糖素、糖皮质激素、肾上腺素

增加来源，减少去路（一）降血糖激素——In（insulin）

减少来源，增加去路三、血糖水平调节114胰岛素In（insulin）

①促进葡萄糖转运进入肝外细胞；②加速糖原合成，抑制糖原分解；③加快糖的有氧氧化；④抑制肝内糖异生；⑤减少脂肪动员。体内唯一降低血糖水平的激素作用机制:唯一同时促进糖原、脂肪、蛋白质合成胰高血糖素

①促进肝糖原分解，抑制糖原合成；②抑制酵解途径，促进糖异生；③促进脂肪动员。升高血糖水平的主要激素*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。作用机制：112糖皮质激素

作用机制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。肾上腺素强有力的升高血糖的激素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(glucosetolerence)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GTT(glucosetolerancetest,)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1/2～1h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：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。

四、血糖水平异常（一）高血糖及糖尿症1.高血糖(hyperglycemia)的定义2.肾糖阈空腹血糖浓度高于7.1mmol/L（126mg/dl）血糖浓度高于8.89～10.00mmol/L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

（1）持续性高血糖和糖尿，主要见于糖尿病

(diabetesmellitus,DM)1型（胰岛素依赖型）2型（非胰岛素依赖型）（2）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。（3）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.低血糖(hypoglycemia)2.低血糖的影响空腹血糖浓度低于2.8mmol/L（55mg/dl）低于2.78mmol/L（50mg/dl）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①胰性（胰岛β-细胞功能亢进、胰岛α-细胞功能低下等）②肝性（肝癌、糖原积累病等）③内分泌异常（垂体功能低下、肾上腺皮质功能低下等）④肿瘤（胃癌等）⑤饥饿或不能进食136病因：胰岛素缺乏、受体数目减少、受体与胰岛素的亲和力降低症状：

多饮、多食、多尿、体重减轻（三多一少）类型：

胰岛素依赖型（1型）、非胰岛素依赖型（2型）糖尿病diabetesmellitus2004.1糖代谢糖尿病动画演示糖尿病合并症2004.1糖代谢2004.1糖代谢糖尿病的诊断标准：糖尿病的分类：

糖尿病的分类分型国际糖尿病学会推荐依据糖尿病病因分成四类

☆

1型糖尿病

☆

2型糖尿病

☆

特殊类型糖尿病

☆

妊娠期糖尿病（GDM）4、糖尿病的代谢变化

△高血糖症△糖尿、多尿、水盐丢失△高脂血症和高胆固醇血症△酮血症△乳酸血症稀酸渗滤法水解工艺（C6H10O5）n+nH2O—nC6H12O61、先记住主干：糖无氧酵解2、其次：糖有氧氧化3、糖酵解逆反应：糖异生（越过3个能障）4、2,3-BPG旁路：调节血红蛋白携氧能力5、磷酸戊糖旁路6、糖原合成7、糖原分解核心：G-6-P关键酶：共11个糖代谢七大途径1.已糖激酶14.磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶

2.磷酸己糖异构酶

15.果糖双磷酸酶-1

3.6-磷酸果糖激酶-116.G-6-P酶4.醛缩酶17.二磷酸甘油酸变位酶5.磷酸丙糖异构酶

18.2,3-BPG磷酸酶6.3-磷酸甘油醛脱氢酶19.磷酸葡萄糖变位酶

7.磷酸甘油酸激酶

20.UDPG焦磷酸化酶

8.磷酸甘油酸变位酶21.糖原合酶

9.烯醇化酶22.糖原磷酸化酶

10.丙酮酸激酶23.6-磷酸葡萄糖脱氢酶11.乳酸脱氢酶24.6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶12.丙酮酸脱氢酶复合体25.转酮醇酶13.丙酮酸羧化酶

记11个

思考题

1、试全面比较糖酵解和有氧氧化

2、什么是糖异生的三个“能障”，克服三个“能障”需要哪些酶？1．丙酮酸脱氢酶复合体中不包括A．硫辛酸

B．FADC．NAD+

D．CoA

E．生物素单选题2．糖有氧氧化的生理意义是A．机体在饥饿状态维持血糖恒定B．是机体生成5-磷酸核糖的唯一途径C．是机体生成葡萄糖醛酸的唯一途径D．是机体大部分组织细胞获得能量的主要方式E．是机体小部分组织细胞获得能量的主要方式3．糖、脂类、蛋白质氧化供能的共同途径及它们之间互变的枢纽是A．三羧酸循环B．核蛋白体循环C．乳酸循环D．鸟氨酸循环E．蛋氨酸循环4．6-磷酸果糖激酶-1最强的变构激活剂是A．ADPB．AMPC．ATPD．2，6-二磷酸果糖E．1，6-二磷酸果糖5．下列哪一个酶直接参与底物水平磷酸化A．α-酮戊二酸脱氢酶B．3-磷酸甘油醛脱氢酶C．3-磷酸甘油酸激酶D．琥珀酸脱氢酶E．6-磷酸葡萄糖脱氢酶6．与糖酵解途经无关的酶是A．葡萄糖激酶B．6-磷酸果糖激酶-1C．磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶D．丙酮酸激酶E．己糖激酶7．三羧酸循环中有底物水平磷酸化的反应是A．柠檬酸—α-酮戊二酸B．α-酮戊二酸—琥珀酸C．琥珀酸—延胡索酸D．延胡索酸—苹果酸E．苹果酸—草酰乙酸8．1分子葡萄糖通过脱氢可以产生多少分子ATPA．36B．38C．36或38D．32或34E．30或329．糖异生最重要的生理意义是A．剧烈运动时防止酸中毒B．饥饿时维持血糖浓度的相对恒定C．长期禁食时防止乳酸所致酸中毒D．进食蛋白质后能促进肝糖原增加E．各种食物的营养均能被吸收利用10．关于磷酸戊糖途径叙述错误的是A．6-磷酸葡萄糖氧化为5-磷酸核糖B．可生成NADPH，供合成代谢需要C．5-磷酸核糖可重新组合成6-磷酸己糖D．此途径的主要生理功能是供能E．6-磷酸葡萄糖脱氢酶是此途的关