生物化学糖代谢专家讲座

新陈代谢——生命最基本特征新陈代谢物质代谢能量代谢合成代谢分解代谢ATP——最主要能量载体生物化学糖代谢专家讲座第1页概念及生理意义器官和亚细胞定位代谢路径基本反应过程关键酶及其主要调整伴伴随能量代谢代谢之间联络及与疾病关系学习时应注意几个方面生物化学糖代谢专家讲座第2页糖代谢MetabolismofCarbohydrates第四章生物化学糖代谢专家讲座第3页第一节

概述Introduction生物化学糖代谢专家讲座第4页糖(carbohydrates)由碳、氢、氧三种元素组成，是一类多羟醛或多羟酮及其衍生物或多聚物。一、糖化学（一）糖概念（二）糖分类及其结构单糖、寡糖(2～9)、多糖(>10)、结合糖生物化学糖代谢专家讲座第5页1.

单糖

不能再水解糖分类举例丙糖甘油醛、二羟丙酮丁糖赤藓糖戊糖核糖、脱氧核糖、木糖己糖葡萄糖、半乳糖、甘露糖、果糖庚糖景天糖生物化学糖代谢专家讲座第6页

核糖（戊醛糖）生物化学糖代谢专家讲座第7页半乳糖（已醛糖）葡萄糖（已醛糖）果糖（已酮糖）生物化学糖代谢专家讲座第8页2.

寡糖常见几个二糖有麦芽糖（葡萄糖－葡萄糖）蔗糖（葡萄糖－果糖）乳糖（葡萄糖－半乳糖）能水解生成几分子单糖糖。糖苷键三糖：麦芽三糖、棉子糖等生物化学糖代谢专家讲座第9页3.多糖

能水解生成多个单糖糖。

常见多糖有淀粉、糖原、纤维素等。4.结合糖

糖与非糖物质结合物常见结合糖有糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂。生物化学糖代谢专家讲座第10页α-1,4糖苷键α-1,6糖苷键淀粉生物化学糖代谢专家讲座第11页糖原α-1,4-糖苷键α-1,6-糖苷键生物化学糖代谢专家讲座第12页β-1,4-糖苷键纤维素生物化学糖代谢专家讲座第13页二、糖生理功效1.

氧化供能生理活性物质（NAD、FAD、ATP等）；信息传递、免疫等；提供合成脂肪、胆固醇、核苷等物质原料。人所需能量50～70％来自糖；葡萄糖和糖原是体内主要能源物质。3.

其它生理功效2.参加组成人体组织结构糖蛋白、糖脂是细胞膜成份；糖蛋白、蛋白聚糖参加结缔组织及骨基质组成；生物化学糖代谢专家讲座第14页三、糖消化与吸收（一）糖消化人类食物中糖主要有植物淀粉、纤维素、麦芽糖、蔗糖、葡萄糖、乳糖、动物糖原等，其中以淀粉为主。

消化部位

主要在小肠，少许在口腔

糖起源生物化学糖代谢专家讲座第15页淀粉麦芽糖+麦芽三糖（40%）（25%）α-临界糊精+异麦芽糖（30%）（5%）葡萄糖唾液中α-淀粉酶α-葡萄糖苷酶α-临界糊精酶胰液中α-淀粉酶肠粘膜刷状缘

消化过程蔗糖酶、乳糖酶

乳糖酶缺乏生物化学糖代谢专家讲座第16页（二）糖吸收

吸收部位小肠上段吸收形式单糖（葡萄糖、果糖、半乳糖）吸收路径小肠肠腔肠粘膜上皮细胞门静脉肝脏体循环各种组织细胞葡萄糖转运体Na+依赖型葡萄糖转运体生物化学糖代谢专家讲座第17页ADP+PiATPGNa+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+-dependentglucosetransporter,SGLT)刷状缘细胞内膜生物化学糖代谢专家讲座第18页4.吸收路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GLUTGLUT：葡萄糖转运体(glucosetransporter)，已发觉有5种葡萄糖转运体(GLUT1～5)。生物化学糖代谢专家讲座第19页

四、糖代谢概况

葡萄糖丙酮酸

有氧氧化无氧分解H2O+CO2乳酸糖异生路径乳酸、氨基酸、甘油

糖原糖原分解糖原合成磷酸戊糖路径

核糖

+

NADPH+H+淀粉

消化与吸收

ATP

生物化学糖代谢专家讲座第20页第二节糖分解代谢

1.有氧氧化；2.无氧分解，也称为糖酵解；3.磷酸戊糖路径；4.糖醛酸路径

有四条路径：生物化学糖代谢专家讲座第21页

糖无氧分解

（Glycolysis）——在缺氧条件下，葡萄糖生成乳酸过程称为糖无氧分解，也称为糖酵解。

概念

反应部位器官定位：各种组织细胞定位：胞液生物化学糖代谢专家讲座第22页一、糖无氧分解反应过程

糖酵解分为三个阶段第一阶段葡萄糖3-磷酸甘油醛

第二阶段3-磷酸甘油醛丙酮酸第三阶段丙酮酸乳酸生物化学糖代谢专家讲座第23页⑴葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖ATPADPMg2+

己糖激酶(葡萄糖激酶）GG-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磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖（一）葡萄糖转变为3-磷酸甘油醛不可逆反应乳酸生物化学糖代谢专家讲座第24页哺乳类动物体内已发觉有4种己糖激酶同工酶，分别称为Ⅰ至Ⅳ型。肝细胞中存在是Ⅳ型，称为葡萄糖激酶(glucokinase)。它特点是：①对葡萄糖亲和力很低②受激素调控生物化学糖代谢专家讲座第25页乳酸⑵6-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-磷酸果糖生物化学糖代谢专家讲座第26页⑶6-磷酸果糖再磷酸化为1,6-双磷酸果糖

ATP

ADP

Mg2+6-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-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-磷酸果糖1,6-双磷酸果糖不可逆反应乳酸生物化学糖代谢专家讲座第27页1,6-双磷酸果糖⑷磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖

醛缩酶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二羟丙酮3-磷酸甘油醛乳酸生物化学糖代谢专家讲座第28页⑸磷酸二羟丙酮转变成3-磷酸甘油醛

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3-磷酸甘油醛

磷酸二羟丙酮

1,6-二磷酸果糖2×3-磷酸甘油醛

消耗了2分子ATP乳酸生物化学糖代谢专家讲座第29页⑹3-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+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸H糖酵解过程唯一脱氢反应（二）丙酮酸生成1,3-二磷酸甘油酸是高能化合物ΔGΘ′=–61kJ/mol乳酸生物化学糖代谢专家讲座第30页⑺1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸ADPATP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1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸利用代谢底物分子内高能键，直接使ADP磷酸化生成ATP，这种产生ATP方式称为底物水平磷酸化。(substratelevelphosphorylation)H可逆反应乳酸生物化学糖代谢专家讲座第31页⑻3-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3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸HH乳酸生物化学糖代谢专家讲座第32页⑼2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸

烯醇化酶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2-磷酸甘油酸+

H2O磷酸烯醇式丙酮酸H乳酸生物化学糖代谢专家讲座第33页ADPATPK+Mg2+丙酮酸激酶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⑽磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸不可逆反应底物水平磷酸化乳酸生物化学糖代谢专家讲座第34页丙酮酸去路G→→2×丙酮酸进入线粒体继续氧化乳酸有氧缺氧生物化学糖代谢专家讲座第35页

(三)丙酮酸还原为乳酸丙酮酸乳酸乳酸脱氢酶(LDH)

NADH+H+NAD+乳酸去路释放入血，进入肝脏再深入代谢。分解利用、糖异生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磷酸烯醇式丙酮酸乳酸生物化学糖代谢专家讲座第36页E1:己糖激酶E2:6-磷酸果糖激酶-1E3:丙酮酸激酶NAD+乳酸糖酵解代谢路径GG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛E2E1E31,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸NADH+H+生物化学糖代谢专家讲座第37页关键酶/限速酶1、催化不可逆反应2、催化反应速度最慢3、受激素或代谢物调整5、活性改变可影响整个反应体系

速度和方向特点4、常是催化初始反应酶概念指决定一个代谢路径方向和速度酶二、糖酵解调整生物化学糖代谢专家讲座第38页

细胞对糖酵解调控是为了满足细胞对能量及碳骨架需求。

关键酶所催化部位是控制代谢反应有力部位。调整方式①别构调整②共价修饰调整关键酶①

己糖激酶②

6-磷酸果糖激酶-1③

丙酮酸激酶生物化学糖代谢专家讲座第39页

（一）6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1)*别构调整

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）

此酶有二个结合ATP部位：①活性中心底物结合部位（低浓度时）②活性中心外别构调整部位（高浓度时）F-1,6-2P正反馈调整该酶生物化学糖代谢专家讲座第40页F-6-PF-1,6-2PATPADPPFK-1磷蛋白磷酸酶PiPKAATPADPPi胰高血糖素ATPcAMP活化F-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-2PFK-2（无活性）FBP-2（有活性）PP果糖双磷酸酶-2目录生物化学糖代谢专家讲座第41页（二）丙酮酸激酶1.

别构调整别构抑制剂：ATP,丙氨酸别构激活剂：1,6-双磷酸果糖生物化学糖代谢专家讲座第42页2.

共价修饰调整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：钙调蛋白生物化学糖代谢专家讲座第43页

(三)己糖激酶或葡萄糖激酶*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。生物化学糖代谢专家讲座第44页三、糖酵解生理意义无线粒体细胞，如：红细胞代谢活跃细胞，如：神经细胞、白细胞、骨髓、肿瘤细胞最主要生理意义是缺氧时快速提供能量。这对肌肉收缩非常主要。2.一些组织细胞依赖糖酵解供能。生物化学糖代谢专家讲座第45页糖酵解代谢小结概念：在缺氧条件下，葡萄糖生成乳酸过程称为糖酵解。反应部位：胞浆三个关键酶催化三步不可逆反应葡萄糖6-磷酸葡萄糖己糖激酶6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖6-磷酸果糖激酶-1磷酸烯醇式丙酮酸

丙酮酸丙酮酸激酶生物化学糖代谢专家讲座第46页产能方式和数量方式：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意义缺氧时快速提供能量；为代谢活跃组织提供能量。生物化学糖代谢专家讲座第47页

糖有氧氧化

AerobicOxidationof

Carbohydrate生物化学糖代谢专家讲座第48页糖有氧氧化(aerobicoxidation)指在机体氧供充分时，葡萄糖彻底氧化成H2O和CO2，并释放出能量过程。是机体主要供能方式。*部位：胞液及线粒体

*概念生物化学糖代谢专家讲座第49页一、有氧氧化反应过程第一阶段：酵解路径第二阶段：丙酮酸氧化脱羧第三阶段：三羧酸循环G（Gn）第四阶段：氧化磷酸化丙酮酸乙酰CoACO2NADH+H+FADH2H2O[O]ATPADPTAC循环胞液线粒体生物化学糖代谢专家讲座第50页（一）丙酮酸氧化脱羧丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧为乙酰CoA(acetylCoA)。丙酮酸乙酰CoA

NAD+,HSCoACO2,NADH+H+

丙酮酸脱氢酶复合体总反应式:生物化学糖代谢专家讲座第51页丙酮酸脱氢酶复合体组成

酶E1：丙酮酸脱氢酶E2：二氢硫辛酰胺转乙酰酶E3：二氢硫辛酰胺脱氢酶HSCoANAD+

辅酶

TPP

硫辛酸（)HSCoAFAD,NAD+SSL生物化学糖代谢专家讲座第52页丙酮酸脱氢酶复合体催化反应过程1.丙酮酸脱羧形成羟乙基-TPP。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,同时使硫辛酰胺上二硫键还原为2个巯基。4.二氢硫辛酰胺脱氢酶(E3)使还原二氢硫辛酰胺脱氢，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H转移给NAD+，形成NADH+H+。生物化学糖代谢专家讲座第53页CO2CoASHNAD+NADH+H+5.

NADH+H+生成1.-羟乙基-TPP生成2.乙酰硫辛酰胺生成3.乙酰CoA生成4.硫辛酰胺生成目录生物化学糖代谢专家讲座第54页三羧酸循环(TricarboxylicacidCycle,TAC)也称为柠檬酸循环，这是因为循环反应中第一个中间产物是一个含三个羧基柠檬酸。因为Krebs正式提出了三羧酸循环学说，故此循环又称为Krebs循环，它由一连串反应组成。全部反应均在线粒体中进行。（二）三羧酸循环*概述*反应部位生物化学糖代谢专家讲座第55页+acetylCoAoxaloacetate*柠檬酸合酶H2OHSCoA⑴citrate顺乌头酸酶⑵isocitrate异柠檬酸脱氢酶NAD+NADH+H++CO2⑶*-ketoglutarate

生物化学糖代谢专家讲座第56页-ketoglutarate

α-酮戊二酸脱氢酶系NADH+H++CO2*NAD++HSCoA⑷succinylCoA

琥珀酰CoA合成酶HSCoA+GTPGDP+Pi⑸succinateFADFADH2琥珀酸脱氢酶⑹fumarate

生物化学糖代谢专家讲座第57页fumarate

苹果酸脱氢酶NAD+NADH+H+⑻oxaloacetateH2O延胡索酸酶⑺malate

生物化学糖代谢专家讲座第58页CoASHNADH+H+NAD+CO2NAD+NADH+H+CO2GTPGDP+PiFADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASH⑧①②③④⑤⑥⑦②H2O①柠檬酸合酶②顺乌头酸梅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核苷二磷酸激酶目录生物化学糖代谢专家讲座第59页小结①三羧酸循环概念：指乙酰CoA和草酰乙酸缩合生成含三个羧基柠檬酸，重复进行脱氢脱羧，又生成草酰乙酸，再重复循环反应过程。②TAC过程反应部位是线粒体。生物化学糖代谢专家讲座第60页③三羧酸循环关键点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④整个循环反应为不可逆反应生物化学糖代谢专家讲座第61页⑤三羧酸循环中间产物三羧酸循环中间产物起催化剂作用，本身无量改变，不可能经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它产物，一样中间产物也不能直接在三羧酸循环中被氧化为CO2及H2O。生物化学糖代谢专家讲座第62页表面上看来，三羧酸循环运转必不可少草酰乙酸在三羧酸循环中是不会消耗，它可被重复利用。不过，比如：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Ⅰ

机体内各种物质代谢之间是彼此联络、相互配合，TAC中一些中间代谢物能够转变合成其它物质，借以沟通糖和其它物质代谢之间联络。生物化学糖代谢专家讲座第63页Ⅱ机体糖供不足时，可能引发TAC运转障碍，这时苹果酸、草酰乙酸可脱羧生成丙酮酸，再深入生成乙酰CoA进入TAC氧化分解。草酰乙酸草酰乙酸脱羧酶丙酮酸CO2苹果酸苹果酸酶丙酮酸CO2NAD+NADH+H+生物化学糖代谢专家讲座第64页*所以，草酰乙酸必须不停被更新补充。草酰乙酸

柠檬酸柠檬酸裂解酶乙酰CoA

丙酮酸丙酮酸羧化酶CO2苹果酸苹果酸脱氢酶NADH+H+NAD+天冬氨酸谷草转氨酶α-酮戊二酸

谷氨酸其起源以下：生物化学糖代谢专家讲座第65页（三）有氧氧化调整关键酶①

酵解路径：己糖激酶②丙酮酸氧化脱羧：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生物化学糖代谢专家讲座第66页1.

丙酮酸脱氢酶复合体⑴别构调整别构抑制剂：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。生物化学糖代谢专家讲座第67页⑵共价修饰调整目录生物化学糖代谢专家讲座第68页乙酰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影响②产物堆积引发抑制③循环中后续反应中间产物别位反馈抑制前面反应中酶④其它，如Ca2+可激活许多酶2.

三羧酸循环调整生物化学糖代谢专家讲座第69页有氧氧化调整特点⑴

有氧氧化调整经过对其关键酶调整实现。⑵

ATP/ADP或ATP/AMP比值全程调整。该比值升高，所相关键酶均被抑制。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三羧酸循环与酵解路径相互协调。三羧酸循环需要多少乙酰CoA，则酵解路径对应产生多少丙酮酸以生成乙酰CoA。生物化学糖代谢专家讲座第70页巴斯德效应*概念*机制

有氧时，NADH+H+进入线粒体内氧化，丙酮酸进入线立体深入氧化而不生成乳酸;缺氧时，酵解路径加强，NADH+H+在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接收体生成乳酸。巴斯德效应(Pastuereffect)指有氧氧化抑制糖酵解现象。生物化学糖代谢专家讲座第71页（四）有氧氧化生理意义

有氧氧化是体内供能主要路径。三羧酸循环是三大营养物质氧化分解共同路径；三羧酸循环是三大营养物质代谢联络枢纽；三羧酸循环为其它物质代谢提供小分子前体；生物化学糖代谢专家讲座第72页葡萄糖有氧氧化生成ATP反应辅酶ATP第一阶段葡萄糖→6-磷酸葡萄糖-16-磷酸果糖→1,6-双磷酸果糖-12×3-磷酸甘油醛→2×1,3-二磷酸甘油酸NAD+2×1.5或2×2.5*2×1,3-二磷酸甘油酸→2×3-磷酸甘油酸2×12×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×α-酮戊二酸2×2.52×α-酮戊二酸→2×琥珀酰CoA2×2.52×琥珀酰CoA→2×琥珀酸2×12×琥珀酸→2×延胡索酸FAD2×1.52×苹果酸→2×草酰乙酸NAD+2×2.5净生成30(或32)ATPNAD+NAD+NAD+生物化学糖代谢专家讲座第73页

磷酸戊糖路径

PentosePhosphatePathway生物化学糖代谢专家讲座第74页*概念磷酸戊糖路径是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再深入转变成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖反应过程。生物化学糖代谢专家讲座第75页*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、磷酸戊糖路径反应过程*反应过程可分为二个阶段

第二阶段则是非氧化反应包含一系列基团转移。生物化学糖代谢专家讲座第76页6-磷酸葡萄糖酸5-磷酸核酮糖NADPH+H+NADP+⑴H2ONADP+

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.

磷酸戊糖生成5-磷酸核糖生物化学糖代谢专家讲座第77页催化第一步脱氢反应6-磷酸葡萄糖脱氢酶是此代谢路径关键酶。两次脱氢脱下氢均由NADP+接收生成NADPH+H+。反应生成磷酸核糖是一个非常主要中间产物。G-6-P5-磷酸核糖NADP+NADPH+H+NADP+NADPH+H+CO2生物化学糖代谢专家讲座第78页每3分子6-磷酸葡萄糖同时参加反应，在一系列反应中，经过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，可进入酵解路径。所以，磷酸戊糖路径也称磷酸戊糖旁路(pentosephosphateshunt)。2.

基团转移反应生物化学糖代谢专家讲座第79页5-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

C3生物化学糖代谢专家讲座第80页磷酸戊糖路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)×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生物化学糖代谢专家讲座第81页总反应式3×6-磷酸葡萄糖+6NADP+

2×6-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛+6NADPH+H++3CO2

生物化学糖代谢专家讲座第82页磷酸戊糖路径特点⑴脱氢反应以NADP+为受氢体，生成NADPH+H+。⑵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碳糖演变过程。⑶反应中生成了主要中间代谢物——5-磷酸核糖。⑷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+。生物化学糖代谢专家讲座第83页二、磷酸戊糖路径调整*6-磷酸葡萄糖脱氢酶此酶为磷酸戊糖路径关键酶，其活性高低决定6-磷酸葡萄糖进入磷酸戊糖路径流量。此酶活性主要受NADPH/NADP+比值影响，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。生物化学糖代谢专家讲座第84页

三、磷酸戊糖路径生理意义（一）为核苷酸生成提供核糖（二）提供NADPH作为供氢体参加各种代谢反应生物化学糖代谢专家讲座第85页1.NADPH是体内许多合成代谢供氢体2.NADPH参加体内羟化反应，与生物合成或生物转化相关3.NADPH可维持GSH还原性2G-SHG-S-S-GNADP+NADPH+H+AAH2生物化学糖代谢专家讲座第86页糖醛酸路径可生成葡萄糖醛酸反应过程：6-磷酸葡萄糖↓1-磷酸葡萄糖↓UDPG↓UDPGA↓1-磷酸葡萄糖醛酸↓葡萄糖醛酸L-古洛糖酸↓L-木酮糖↓木糖醇↓D-木酮糖↓5-磷酸木酮糖↓磷酸戊糖路径生物化学糖代谢专家讲座第87页对人类而言，糖醛酸路径主要生理意义在于生成活化葡萄糖醛酸，即UDPGA。葡萄糖醛酸是组成蛋白聚糖糖胺聚糖，如透明质酸、硫酸软骨素、肝素等组成成份。葡萄糖醛酸在生物转化过程中参加很多结合反应。生理意义：生物化学糖代谢专家讲座第88页第三节

糖原合成与分解

GlycogenesisandGlycogenolysis生物化学糖代谢专家讲座第89页是动物体内糖储存形式之一，是机体能快速动用能量贮备。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)糖原储存主要器官及其生理意义生物化学糖代谢专家讲座第90页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份枝，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。糖原结构特点及其意义目录生物化学糖代谢专家讲座第91页一、糖原合成代谢（二）合成部位（一）定义糖原合成(glycogenesis)指由葡萄糖合成糖原过程。组织定位：主要在肝脏、肌肉细胞定位：胞浆生物化学糖代谢专家讲座第92页1.

葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖葡萄糖6-磷酸葡萄糖ATPADP己糖激酶;葡萄糖激酶（肝）（三）糖原合成路径生物化学糖代谢专家讲座第93页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-磷酸葡萄糖这步反应中磷酸基团转移意义在于：因为延长形成α-1,4-糖苷键，所以葡萄糖分子C1上半缩醛羟基必须活化，才利于与原来糖原分子末端葡萄糖游离C4羟基缩合。半缩醛羟基与磷酸基之间形成O-P键含有较高能量。生物化学糖代谢专家讲座第94页*UDPG可看作“活性葡萄糖”，在体内充作葡萄糖供体。+UTP尿苷PPPPPiUDPG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(uridinediphosphateglucose,UDPG)生物化学糖代谢专家讲座第95页糖原n+UDPG糖原n+1+UDP

糖原合酶(glycogensynthase)

UDPUTPADPATP核苷二磷酸激酶4.

糖原合成生物化学糖代谢专家讲座第96页*糖原n为原有细胞内较小糖原分子，称为糖原引物(primer)，作为UDPG上葡萄糖基接收体。糖原n+UDPG糖原n+1+UDP

糖原合酶(glycogensynthase)

生物化学糖代谢专家讲座第97页（四）糖原分枝形成

分支酶

(branchingenzyme)α-1,6-糖苷键α-1,4-糖苷键目录生物化学糖代谢专家讲座第98页

二、糖原分解代谢*定义*亚细胞定位：胞浆

*肝糖元分解

糖原分解(glycogenolysis)习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖过程。生物化学糖代谢专家讲座第99页磷酸化酶Gn

Gn-1+1-磷酸葡萄糖

1.糖原磷酸解限速酶PPPPi生物化学糖代谢专家讲座第100页脱枝酶

(debranchingenzyme)2.脱枝酶作用①转移葡萄糖残基②水解-1,6-糖苷键

磷酸化酶转移酶活性α-1,6糖苷酶活性目录生物化学糖代谢专家讲座第101页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-磷酸葡萄糖生物化学糖代谢专家讲座第102页*肌糖原分解肌糖原分解前三步反应与肝糖原分解过程相同，不过生成6-磷酸葡萄糖之后，因为肌肉组织中不存在葡萄糖-6-磷酸酶，所以生成6-磷酸葡萄糖不能转变成葡萄糖释放入血，提供血糖，而只能进入酵解路径深入代谢。肌糖原分解与合成与乳酸循环相关。生物化学糖代谢专家讲座第103页⑵G-6-P代谢去路G（补充血糖）G-6-P

F-6-P（进入酵解路径）G-1-PGn（合成糖原）UDPG

6-磷酸葡萄糖内酯（进入磷酸戊糖路径）

葡萄糖醛酸（进入葡萄糖醛酸路径）小结⑴反应部位：胞浆生物化学糖代谢专家讲座第104页3.糖原合成与分解总图UDPG焦磷酸化酶G-1-PUTPUDPGPPi糖原n+1UDPG-6-PG糖原合酶磷酸葡萄糖变位酶己糖(葡萄糖)激酶糖原nPi磷酸化酶葡萄糖-6-磷酸酶（肝）糖原n生物化学糖代谢专家讲座第105页

三、糖原合成与分解调整关键酶①糖原合成：糖原合酶

②糖原分解：糖原磷酸化酶

这两种关键酶主要特点：*它们快速调整有共价修饰和变构调整二种方式。*它们都以活性、无（低）活性二种形式存在，二种形式之间可经过磷酸化和去磷酸化而相互转变。生物化学糖代谢专家讲座第106页③调整有级联放大作用，效率高；①两种酶磷酸化或去磷酸化后活性改变相反；②此调整为酶促反应，调整速度快；④受激素调整。1.共价修饰调整生物化学糖代谢专家讲座第107页腺苷环化酶（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–––磷蛋白磷酸酶抑制剂-P磷蛋白磷酸酶抑制剂PKA（有活性）生物化学糖代谢专家讲座第108页2.

别构调整磷酸化酶二种构像——紧密型(T)和疏松型(R)

，其中T型14位Ser暴露，便于接收前述共价修饰调整。*葡萄糖是磷酸化酶别构抑制剂。磷酸化酶a(R)

[疏松型]磷酸化酶a(T)[紧密型]葡萄糖生物化学糖代谢专家讲座第109页肌肉内糖原代谢二个关键酶调整与肝糖原不一样*在糖原分解代谢时肝主要受胰高血糖素调整，而肌肉主要受肾上腺素调整。*肌肉内糖原合酶及磷酸化酶变构效应物主要为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♁♁生物化学糖代谢专家讲座第110页调整小结②双向调控：对合成酶系与分解酶系分别进行调整，如加强合成则减弱分解，或反之。③双重调整：别构调整和共价修饰调整。⑤肝糖原和肌糖原代谢调整各有特点：如：分解肝糖原激素主要为胰高血糖素，分解肌糖原激素主要为肾上腺素。④关键酶调整上存在级联效应。①关键酶都以活性、无（低）活性二种形式存在，二种形式之间可经过磷酸化和去磷酸化而相互转变。生物化学糖代谢专家讲座第111页糖原积累症糖原累积症(glycogenstoragediseases)是一类遗传性代谢病，其特点为体内一些器官组织中有大量糖原堆积。引发糖原累积症原因是患者先天性缺乏与糖原代谢相关酶类。

生物化学糖代谢专家讲座第112页型别缺点酶受害器官糖原结构Ⅰ葡萄糖-6-磷酸酶缺点肝、肾正常Ⅱ溶酶体α1→4和1→6葡萄糖苷酶全部组织正常Ⅲ脱支酶缺失肝、肌肉分支多，外周糖链短Ⅳ分支酶缺失全部组织分支少，外周糖链尤其长Ⅴ肌磷酸化酶缺失肌肉正常Ⅵ肝磷酸化酶缺点肝正常Ⅶ肌肉和红细胞磷酸果糖激酶缺点肌肉、红细胞正常Ⅷ肝脏磷酸化酶激酶缺点脑、肝正常糖原积累症分型生物化学糖代谢专家讲座第113页第四节

糖异生Gluconeogenesis生物化学糖代谢专家讲座第114页糖异生(gluconeogenesis)是指从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原过程。*部位*原料*概念主要在肝、肾细胞胞浆及线粒体

主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸生物化学糖代谢专家讲座第115页一、糖异生路径

*定义*过程酵解路径中有3个由关键酶催化不可逆反应。在糖异生时，须由另外反应和酶代替。糖异生路径与酵解路径大多数反应是共有、可逆；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磷酸烯醇式丙酮酸糖异生路径(gluconeogenicpathway)指从丙酮酸生成葡萄糖详细反应过程。生物化学糖代谢专家讲座第116页1.丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)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）生物化学糖代谢专家讲座第117页目录生物化学糖代谢专家讲座第118页※草酰乙酸转运出线粒体出线粒体苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸

出线粒体天冬氨酸草酰乙酸生物化学糖代谢专家讲座第119页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线粒体胞液生物化学糖代谢专家讲座第120页糖异生路径所需NADH+H+起源糖异生路径中，1,3-二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油醛时，需要NADH+H+。①由乳酸为原料异生糖时，NADH+H+由下述反应提供。乳酸丙酮酸LDHNAD+NADH+H+生物化学糖代谢专家讲座第121页②由氨基酸为原料进行糖异生时，NADH+H+则由线粒体内NADH+H+提供，它们来自于脂酸β-氧化或三羧酸循环，NADH+H+转运则经过草酰乙酸与苹果酸相互转变而转运。苹果酸线粒体苹果酸草酰乙酸草酰乙酸NAD+NADH+H+NAD+NADH+H+胞浆生物化学糖代谢专家讲座第122页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-磷酸酶生物化学糖代谢专家讲座第123页非糖物质进入糖异生路径⑴糖异生原料转变成糖代谢中间产物生糖氨基酸α-酮酸-NH2甘油

α-磷酸甘油磷酸二羟丙酮乳酸丙酮酸2H⑵上述糖代谢中间代谢产物进入糖异生路径，异生为葡萄糖或糖原生物化学糖代谢专家讲座第124页生物化学糖代谢专家讲座第125页二、糖异生调整1.别构调整2.激素调整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生物化学糖代谢专家讲座第126页6-磷酸果糖1,6-双磷酸果糖ATPADP6-磷酸果糖激酶-1Pi果糖双磷酸酶-12,6-双磷酸果糖AMP1.

6-磷酸果糖与1,6-双磷酸果糖之间

生物化学糖代谢专家讲座第127页2.

磷酸烯醇式丙酮酸与丙酮酸之间PEP丙酮酸ATPADP丙酮酸激酶1,6-双磷酸果糖丙氨酸乙酰CoA草酰乙酸生物化学糖代谢专家讲座第128页2.激素调整糖皮质激素肾上腺素和胰高血糖素胰岛素生物化学糖代谢专家讲座第129页

三、糖异生生理意义

1．在饥饿情况下维持血糖浓度相对恒定。2．回收乳酸分子中能量：葡萄糖在肌肉组织中经糖无氧酵解产生乳酸，可经血循环转运至肝，再经糖异生作用生成自由葡萄糖后转运至肌肉组织加以利用，这一循环过程就称为乳酸循环（Cori循环）。生物化学糖代谢专家讲座第130页肝肌肉乳酸循环(lactosecycle)

———（Cori循环）葡萄糖葡萄糖葡萄糖酵解路径丙酮酸乳酸NADHNAD+乳酸乳酸NAD+NADH丙酮酸糖异生路径血液生物化学糖代谢专家讲座第131页3.补充肝糖原三碳路径：指进食后，大部分葡萄糖先在肝外细胞中分解为