糖代谢医学宣教专家讲座

一、糖消化、吸收和转运

（一）糖消化（糖酶水解）

1.淀粉（或糖原）酶水解

糖代谢医学宣教专家讲座第1页产物：

糊精、寡糖、少许麦芽糖麦芽糖、极限糊精

产物：α-淀粉酶非还原端还原端极限糊精β-淀粉酶糖代谢医学宣教专家讲座第2页α,β-淀粉酶：水解α-1,4苷键，但不能水解α-1,6苷键。α-1,6葡萄糖苷酶：水解α-1,6苷键糖代谢医学宣教专家讲座第3页2．二糖酶水解

麦芽糖蔗糖

乳糖糖代谢医学宣教专家讲座第4页（二）糖吸收和转运

转运蛋白（Transportprotein）Na+G细胞膜－葡萄糖转运系统Na+糖代谢医学宣教专家讲座第5页二、糖分解代谢

葡萄糖酵解丙酮酸OX乙酰CoA三羧酸循环CO2+H2O无氧分解（有氧、无氧）有氧分解（有氧）糖代谢医学宣教专家讲座第6页（一）糖酵解(Glycolysis)1.糖酵解路径

（1）葡萄糖磷酸化

己糖激酶

GF-1，6-dip 包含反应1,2,3

糖代谢医学宣教专家讲座第7页主要用于糖合成

主要用于糖分解

用途

不受G-6-P抑制

受G-6-P抑制

抑制

Km高，亲和力低

Km低，亲和力高

对G亲和力

G

G、F、M等

底物

肝脏

不一样组织

分布

葡萄糖激酶

已糖激酶

别名

已糖激酶IV

已糖激酶I、II、III

糖代谢医学宣教专家讲座第8页G-6-P+H2OG-6-P（酯）酶D-G+H3PO4Go′=-3.3kcal/molG-6-PG-6-P异构酶F-6-PPFK是一个别构酶，受许多效应剂影响。

ATP

柠檬酸AMP、ADP或H3PO4F-6-PMg2+ATPADPPFKF-1,6-dip糖代谢医学宣教专家讲座第9页己糖激酶，G-6-P（酯）酶

G-6-P异构酶磷酸果糖激酶，F-1,6-dip（酯）酶

Go′=-4.0kcal/molF-1,6-dip（酯）酶F-1,6-dip+H2OF-6-P+Pi糖代谢医学宣教专家讲座第10页从G开始，磷酸化，异构，磷酸化；消耗2分子ATP

调控点：已糖激酶，磷酸果糖激酶

第一阶段总结：糖代谢医学宣教专家讲座第11页（2）二羟丙酮磷酸转变为甘油醛-3-磷酸F-1，6-dip甘油醛-3-P，包含反应4，5

第二阶段总结：分子断裂，异构

糖代谢医学宣教专家讲座第12页（3）甘油醛-3-磷酸甘油酸-2-磷酸，包含反应6，7，8甘油醛-3-磷酸甘油酸-1,3-二磷酸甘油酸1,3-二磷酸甘油酸-3-磷酸甘油酸-3-磷酸甘油酸-2-磷酸第三阶段总结：氧化磷酸化，转磷酸基，变位；产生了2分子NADH，2分子ATP

糖代谢医学宣教专家讲座第13页（4）甘油酸-2-磷酸→丙酮酸，包含反应9，10

第四阶段总结：烯醇化，转磷酸基产生了ATP

糖代谢医学宣教专家讲座第14页2．酵解过程中能量产生

以葡萄糖为起点

无氧情况下:

G→G-6-P -1ATP

F-6-P→F-1，6-dip -1ATP

2×1,3-二磷酸甘油酸→2×甘油酸-3-磷酸+2ATP

2PEP→2Py+2ATP除2分子ATP外，还生成2分子NADH

净增2ATP糖代谢医学宣教专家讲座第15页3．丙酮酸去路

丙酮酸无氧或相对缺氧

有氧：

（酒精发酵）

糖酵解还原丙酮酸乳酸

丙酮酸

丙酮酸脱羧酶乙醛乙醇乙醇脱氢酶丙酮酸CO2+H2O

氧化脱羧CH3COSCoATCAcycle肌肉中：酵母菌中：

糖代谢医学宣教专家讲座第16页4．糖酵解调整

（1）已糖激酶调整

（2）磷酸果糖激酶调整

①ATP②柠檬酸③H+抑制④果糖-2,6-二磷酸

（3）丙酮酸激酶调整

糖代谢医学宣教专家讲座第17页5．糖酵解生理意义

（1）供能

（2）提供生物合成所需物质

（3）糖酵解不但是葡萄糖降解路径，也是其它一些单糖分解代谢路径

（4）为糖彻底降解作了准备

糖代谢医学宣教专家讲座第18页（二）柠檬酸循环

PyCH3COSCoACO2＋H2O氧化脱羧TCAcycle糖代谢医学宣教专家讲座第19页1．丙酮酸氧化脱羧

丙酮酸脱氢酶复合物包含了三种酶:

（1）丙酮酸脱氢酶（也称丙酮酸脱羧酶）:

辅基TPP，E1。

功用：

Py2c单位

脱羧（2）二氢硫辛酸转乙酰基酶：辅基硫辛酰胺（或称硫辛酸），E2。

功用：氧化2C单位，并将2C单位先转到硫辛酰胺上，再转到CoA上。

（3）二氢硫辛酸脱氢酶：是一个黄酶，辅基FAD，E3。

功用：Red型硫辛酰胺→OX型硫辛酰胺

糖代谢医学宣教专家讲座第20页丙酮酸脱氢酶复合物催化总反应：

丙酮酸脱氢酶复合物

CH3COCOOH＋HSCoA＋NAD＋CH3CO～SCoA＋CO2＋NADH＋H＋Go′=-8.0kcal/mol糖代谢医学宣教专家讲座第21页丙酮酸氧化脱羧分五步进行：

（1）Py+TPP羟乙基-TPP+CO2

E1（2）羟乙基-TPP乙酰基-硫辛酰胺

OXE2（3）乙酰基-硫辛酰胺＋CoA乙酰CoA+硫辛酰胺

E2（4）Red型硫辛酰胺OX型硫辛酰胺

E3（5）糖代谢医学宣教专家讲座第22页大肠杆菌丙酮酸脱氢酶多酶复合物

糖代谢医学宣教专家讲座第23页糖代谢医学宣教专家讲座第24页糖代谢医学宣教专家讲座第25页糖代谢医学宣教专家讲座第26页丙酮酸脱氢酶复合物活性调整

（1）产物抑制：

丙酮酸氧化脱羧二个产物乙酰CoA和NADH都抑制丙酮酸脱氢酶复合物。

糖代谢医学宣教专家讲座第27页（2）核苷酸反馈调整：

丙酮酸脱氢酶复合物活性受细胞能量负荷（能荷）控制

能量负荷=

普通来说高能荷抑制产生ATP路径

ATP水平高时，丙酮酸脱氢酶复合物活性↓，丙酮酸氧化脱羧减慢，尤其是E1（丙酮酸脱氢酶）受GTP抑制，被AMP活化。

糖代谢医学宣教专家讲座第28页（3）可逆磷酸化作用共价调整

细胞内、、比值增高时，激活了激酶，丙酮酸脱氢酶活性↓，丙酮酸氧化脱羧↓。而丙酮酸抑制了激酶，使丙酮酸脱氢酶活性↑，丙酮酸氧化脱羧↑。

丙酮酸脱氢酶＋3ATP

丙酮酸脱氢酶-3P＋3ADP

磷酸酶

（有活性）

（无活性）

激酶糖代谢医学宣教专家讲座第29页2．三羧酸循环

柠檬酸循环三羧酸循环Tricarboxylicacidcycle(TCAcycle)

Krebs循环

糖代谢医学宣教专家讲座第30页三羧酸循环总图

糖代谢医学宣教专家讲座第31页第一阶段:

草酰乙酸（OAA）→α-酮戊二酸（α-KGA），包含反应1，2，3，4，5

糖代谢医学宣教专家讲座第32页糖代谢医学宣教专家讲座第33页第一阶段总结：

C链延长，脱水加水，脱氢脱羧（产生了NADH和CO2）。二个调控点：Cit合酶，异Cit脱氢酶

。糖代谢医学宣教专家讲座第34页第二阶段

：α-KGA→琥珀酸（succinate,Suc），包含反应6,7。糖代谢医学宣教专家讲座第35页第二阶段总结：

氧化脱羧（产生了NADH和CO2），脱去CoA反应（合成了ATP），由5C二羧酸变成了4C二羧酸。

糖代谢医学宣教专家讲座第36页第三阶段：

琥珀酸→草酰乙酸，包含反应8，9，10。

糖代谢医学宣教专家讲座第37页第三阶段总结：

脱氢（产生了FADH2），加水，脱氢（产生了NADH），至此从OAA开始又回到了OAA，完成了一次循环。

糖代谢医学宣教专家讲座第38页三羧酸循环总反应式

CH3COSCoA＋3NAD＋＋FAD＋GDP＋Pi＋2H2O

2CO2＋3NADH＋3H＋＋FADH2＋GTP＋CoASH

糖代谢医学宣教专家讲座第39页三羧酸循环中有两步反应是不可逆

（1）Cit合成

（2）α-KGA氧化脱羧

所以TCACycle是单方向进行，不能逆转。

糖代谢医学宣教专家讲座第40页三羧酸循环能量生成：

从乙酰CoA开始

（7）1ATP（4），（6），（10）3NADH3×3ATP（8）1FADH22ATP12ATP从丙酮酸开始15ATP从葡萄糖开始8ATP(or6ATP)+15ATP×2=38ATP(or36ATP)

糖代谢医学宣教专家讲座第41页糖代谢医学宣教专家讲座第42页三羧酸循环生理意义：

（1）供能。

（2）为生物合成提供中间物。（3）TCACycle不但是糖代谢主要路径，而且也是脂类化合物和蛋白质最终氧化成CO2和H2O主要路径。

（4）TCACycle是CO2主要起源之一。

糖代谢医学宣教专家讲座第43页三羧酸循环调整：

1.三羧酸循环中三个调控酶

糖代谢医学宣教专家讲座第44页（1）OAA+乙酰CoA→Cit，Cit合酶，限速酶，受琥珀酰CoA、NADH、ATP和脂酰CoA抑制。

（2）异Cit→α-KGA,异Cit脱氢酶，ADP是别构激活剂，ATP和NADH是抑制剂。

（3）α-KGA→琥珀酰CoA，α-KGA脱氢酶被反应产物琥珀酰CoA和NADH抑制，也被高能荷抑制。

糖代谢医学宣教专家讲座第45页三羧酸循环中最主要调控物质是底物乙酰CoA和草酰乙酸，以及它产物NADH。乙酰CoA和草酰乙酸在线粒体中浓度都未到达使柠檬酸合酶饱和水平，所以柠檬酸合酶对底物催化速度随底物浓度而改变，并被底物存在而调控。

2.底物和产物

对三羧酸循环调整

：糖代谢医学宣教专家讲座第46页3.Ca2+对三羧酸循环调整

Ca2+在机体内生物功效是多方面，除了许多其它生物功效外，它还在几个位点上调整三羧酸循环。它激活丙酮酸脱氢酶磷酸酶，从而激活丙酮酸脱氢酶复合物，产生乙酰CoA。Ca2+还激活异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶。所以Ca2+不但是刺激肌肉收缩信号，而且也促进ATP生成，以提供能量。

糖代谢医学宣教专家讲座第47页糖代谢医学宣教专家讲座第48页（三）戊糖磷酸路径和糖其它代谢路径

戊糖磷酸路径发觉戊糖磷酸路径概况：从6分子G-6-P开始循环一圈变成5分子G-6-P，净结果是1分子G-6-P彻底氧化成CO2和H2O，另外在这个过程中产生了大量NADPH。

糖代谢医学宣教专家讲座第49页戊糖磷酸路径可分为三个阶段：

第一阶段是氧化阶段。

第二，第三阶段是非氧化阶段。

糖代谢医学宣教专家讲座第50页第一阶段：

G-6-P→Ru-5-P，包含反应1，2，3总结第一阶段：脱氢，水解，脱氢脱羧（氧化脱羧），产生了NADPH（2分子NADPH/1分子G-6-P）。

糖代谢医学宣教专家讲座第51页第二阶段：戊糖磷酸异构包含反应4，4′

糖代谢医学宣教专家讲座第52页糖代谢医学宣教专家讲座第53页3Ru-5-P

1R-5-P

2Xu-5-P

糖代谢医学宣教专家讲座第54页第三阶段：分子重组产生3C、4C、5C、6C、7C糖磷酸酯，包含反应5，6，7，8。有2个特殊酶催化

：糖代谢医学宣教专家讲座第55页糖代谢医学宣教专家讲座第56页3Ru-5-P

1R-5-P

2Xu-5-P

2F-6-P＋1G-3-P糖代谢医学宣教专家讲座第57页戊糖磷酸路径总反应式：

6G-6-P+12NADP++7H2O→5G-6-P+6CO2+12NADPH+12H++H3PO4

净结果是1分子G-6-P彻底降解放出6CO2，同时还原12分子NADP成12分子NADPH。

糖代谢医学宣教专家讲座第58页戊糖磷酸路径生理意义：

（1）供能。

（2）产生大量NADPH，可供给组织中合成代谢需要

。（3）产生R-5-P是核酸生物合成必需原料。

（4）戊糖磷酸路径是戊糖代谢主要路径

。（5）戊糖磷酸路径与糖酵解和光合作用有亲密关系

。（6）CO2主要起源之一。糖代谢医学宣教专家讲座第59页戊糖磷酸路径代谢调整：

戊糖磷酸路径调整点主要是G-6-P脱氢酶，这是一个不可逆反应，是戊糖磷酸路径中限速一步。

NADPH是G-6-P脱氢酶竞争性抑制剂，当NADPH/NADP+比值大于10时，其抑制作用可达90%。

糖代谢医学宣教专家讲座第60页（四）糖异生

糖异生是指从非糖物质合成葡萄糖过程。

糖异生路径基本上是糖酵解逆转，糖酵解中有三步反应是不可逆。

糖代谢医学宣教专家讲座第61页前面二个反应逆反应可由对应酯酶催化

G-6-P+H2O

由Py→PEP需二个酶催化

F-1,6-dip+H2O

糖代谢医学宣教专家讲座第62页Thepyruvatecarboxylasereaction糖代谢医学宣教专家讲座第63页ThePEPcarboxykinasereaction糖代谢医学宣教专家讲座第64页Comparisonofglycolysisandgluconeogenesispathways糖代谢医学宣教专家讲座第65页GPEPPyOAA在线粒体内Py羧化酶CO2ATPADP+PiGDPGTPCO2PEP羧激酶在胞浆糖代谢医学宣教专家讲座第66页（五）乙醛酸循环

糖代谢医学宣教专家讲座第67页糖代谢医学宣教专家讲座第68页乙醛酸循环总反应：

2乙酰-CoA+NAD++2H2O→琥珀酸+2CoA+NADH+H+

或2乙酰-CoA+2NAD++FAD→草酰乙酸+2CoA+2NADH+FADH2+2H+

糖代谢医学宣教专家讲座第69页乙醛酸循环生理意义：

（1）乙醛酸循环提升了生物体利用乙酰CoA能力，只要极少许草酰乙酸作引物，乙酰CoA就能够无限制地转变为四碳二羧酸和六碳三羧酸，所以一些微生物能以乙酸等二碳化合物作唯一碳源和能源。

（2）乙醛酸循环开辟了一条从脂肪转变成糖路径。

糖代谢医学宣教专家讲座第70页(六)糖酵解和糖异生调整:糖代谢医学宣教专家讲座第71页三、糖原分解与生物合成

（一）糖原降解

糖代谢医学宣教专家讲座第72页糖代谢医学宣教专家讲座第73页糖代谢医学宣教专家讲座第74页糖原＋H3PO4(磷酸解）磷酸化酶脱支酶G-1-PG-6-P糖酵解糖代谢医学宣教专家讲座第75页（二）糖原生物合成糖代谢医学宣教专家讲座第76页糖代谢医学宣教专家讲座第77页G-1-PUDP-G糖原UTPPPiUDPG焦磷酸化酶引物糖原合成酶分支酶糖代谢医学宣教专家讲座第78页UDPGGUTPPPiUDPG焦磷酸化酶引物糖原合成酶分支酶糖原磷酸化酶脱支酶G-1-PG-6-PH3PO4EMP路径糖代谢医学宣教专家讲座第79页

葡萄糖是脑主要代谢燃料，循环着血液中葡萄糖必须维持在大约5mmol·L-1浓度。糖原降解产生葡萄糖也是肌肉收缩主要能量起源。糖原代谢控制受糖原磷酸化酶和糖原合酶交互调整。所以，糖原磷酸化酶激活与糖原合酶抑制是紧密相连，反之亦然。糖原代谢调整包括代谢路径调整酶别构控制和共价修饰控制。

四、糖原代谢调控糖代谢医学宣教专家讲座第80页

糖原磷酸化酶可被AMP别构激活，而ATP和葡萄糖-6-磷酸则能抑制该酶活性。糖原合酶活性则可被ATP和葡萄糖-6-磷酸促进。这两种酶活性以及糖原代谢方向取决于肌肉或者肝脏细胞能量情况。当ATP和葡萄糖-6-磷酸很丰富时，糖原合成被激活，而糖原降解则被抑制。当细胞能量水平降低时(即高[AMP]和低[ATP]以及低[葡萄糖-6-磷酸])，糖原合成停顿，糖原分解代谢受到刺激。（一）

糖原磷酸化酶和糖原合酶别构调整

糖代谢医学宣教专家讲座第81页

糖原磷酸化酶以两种构象状态存在，即有活性R态和低活性(或无活性)T态。AMP能开启向R态构象转变，而ATP、葡萄糖-6-磷酸等则有利于向低活性T态转换。

糖代谢医学宣教专家讲座第82页

（二）糖原磷酸化和糖原合酶共价修饰调整

糖原磷酸化酶存在两种形式，即低活性磷酸化酶b和有活性磷酸化酶a,以后知道某种“转换酶”能将低活性b形式转变成有活性a形式。1959年E.Krebs和E.Fischer证实这种转换包括到磷酸化共价修饰机制。糖代谢医学宣教专家讲座第83页

糖原磷酸化酶共价修饰部位是每个亚基第14位Ser残基。在Ser14被磷酸化酶激酶(一个转换酶)催化而磷酸化时，糖原磷酸化酶由低活性b形式转变成有活性a形式。糖原磷酸化酶活性改变是因为Ser14残基磷酸化引发该酶三级和四级结构发生了改变。这种构象改变与AMP结合所引发别构改变很相同，因而使该酶T←→R平衡向有利于R态方向移动。当在另一个转换酶磷蛋白磷酸酶作用下，糖原磷酸化酶a去磷酸化，复又转变成低活性b形式。糖代谢医学宣教专家讲座第84页

人肌肉糖原合酶是一个同源4聚体蛋白，每个亚基由737个氨基酸残基组成。象糖原磷酸化酶一样，也存在两种酶促转换形式，即去磷酸化、有活性b形式(或Ⅰ形式)和磷酸化、低活性a形式(或D形式)。这种转换刚好与糖原磷酸化酶相反。糖原合酶活性共价修饰转换所包括到转换酶与糖原磷酸化酶相同。糖代谢医学宣教专家讲座第85页四、光合作用（photosynthesis）

糖代谢医学宣教专家讲座第86页光反应阶段：

光能→化学能

H2O→O2H+，e-；ATP，NADPH

暗反应阶段：

还原能量CO2糖

糖代谢医学宣教专家讲座第87页Photosynthesis:turningsunlightintoreducedcarbon糖代谢医学宣教专家讲座第88页H2OCO2O2C6H12O6LightReactionDarkReactionLightisAdsorbedByChlorophyllWhichsplitswaterChloroplastATPandNADPH2ADPNADPCalvinCycleEnergyUsedEnergyandisrecycled.++Photosynthesis糖代谢医学宣教专家讲座第89页（一）光反应（Thelightreactions）

光能化学能

光合色素1．光合色素和光（合）系统

糖代谢医学宣教专家讲座第90页糖代谢医学宣教专家讲座第91页糖代谢医学宣教专家讲座第92页光合色素：chlorophyll(chl.),carotenoid

糖代谢医学宣教专家讲座第93页糖代谢医学宣教专家讲座第94页Thevisiblespectrum糖代谢医学宣教专家讲座第95页糖代谢医学宣教专家讲座第96页chla 430 660

chlb 453 640

糖代谢医学宣教专家讲座第97页chlared(longwavelength):670,680,690,700(nm)

chlbred(longwavelength):650(nm)

chla680(P680),chla700(P700)

糖代谢医学宣教专家讲座第98页2.光反应电子传递链（光合链）

糖代谢医学宣教专家讲座第99页糖代谢医学宣教专家讲座第100页3．光合磷酸化（photophosphorylation）

电子由光系统II传递到光系统I过程中发生了磷酸化，这磷酸化是由光能推进，称光合磷酸化。糖代谢医学宣教专家讲座第101页noncyclicphotophosphorylation

糖代谢医学宣教专家讲座第102页lightreactions:H2O+NADP++Pi+ADPO2+NADPH+H++ATP

chloroplastslight18ATP:12NADPH=1.5:1

darkreactions:In1954D.Arnon提出了Cyclicphotophosphorylation:ADP+PiATP

chloroplastslight糖代谢医学宣教专家讲座第103页（二）暗反应（Thedarkreacti