《生物化学》糖代谢

糖代谢MetabolismofCarbohydrates第五

章1《生物化学》糖代谢5/9/2024内容提要：第一节单糖、寡糖、多糖第二节糖的无氧分解第三节糖的有氧氧化第四节磷酸戊糖途径第五节 糖异生第六节多糖和寡糖的合成与分解第七节血糖及其调节（自学）单糖的分解与合成2《生物化学》糖代谢5/9/2024第一节

单糖、寡糖、多糖Monosaccharide、oligosaccharide&polysaccharide3《生物化学》糖代谢5/9/2024糖的概念

糖(carbohydrates)即碳水化合物，其化学本质为多羟醛（葡萄糖）或多羟酮类（果糖）及其衍生物或多聚物。4《生物化学》糖代谢5/9/2024人类食物中的糖主要有植物淀粉、动物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以淀粉为主。生物体内糖类5《生物化学》糖代谢5/9/2024单糖、寡糖、多糖

单糖(Monosaccharide)是最简单的糖，不再被水解成更小的糖单位。根据其所含碳原子数目分为丙糖、丁糖、戊糖和己糖。根据其结构特点又分为醛糖和酮糖。

寡糖(Oligosaccharide)是少数单糖（2-10个）的缩合产物，低聚糖通常指20个以下的单糖的缩合产物。

多糖(Polysaccharide)是多个单糖以糖苷键连接而形成的高聚物。常见的多糖有淀粉、糖原、纤维素等。6《生物化学》糖代谢5/9/2024单糖葡萄糖果糖蔗糖7《生物化学》糖代谢5/9/2024棉籽糖麦芽糖寡糖乳糖蔗糖8《生物化学》糖代谢5/9/2024多糖纤维素淀粉9《生物化学》糖代谢5/9/2024糖的生理功能提供能源

人体内70%能量来源于糖的分解代谢，1克葡萄糖在体内彻底氧化，可释放16.7KJ能量。提供碳源

糖代谢的某些中间产物，可用来合成脂肪、氨基酸、胆固醇、核苷酸等。10《生物化学》糖代谢5/9/2024构成细胞的成分糖脂：神经组织和生物膜的主要成分。糖蛋白：可作为抗体、酶、激素等。构成某些生物活性物质糖的磷酸衍生物可以形成体内许多重要的活性物质，如：NAD、FAD等。11《生物化学》糖代谢5/9/2024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-临界糊精酶消化吸收过程

肠粘膜上皮细胞刷状缘

胃

口腔

肠腔

胰液中的α-淀粉酶主动吸收血液或易化扩散12《生物化学》糖代谢5/9/2024第二节

糖的无氧分解Glycolysis13《生物化学》糖代谢5/9/2024糖代谢的概况糖代谢主要涉及单糖和多聚糖在生物体内如何被利用和储存的过程，即糖的分解和糖原的合成。

14《生物化学》糖代谢5/9/2024糖代谢的概况葡萄糖酵解途径有氧/无氧丙酮酸有氧无氧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H2O＋CO2ATP15《生物化学》糖代谢5/9/2024动物细胞植物细胞细胞膜细胞质线粒体

高尔基体细胞核内质网溶酶体细胞壁叶绿体有色体白色体液体晶体分泌物吞噬中心体胞饮细胞膜

丙酮酸氧化

三羧酸循环

磷酸戊糖途径

糖酵解16《生物化学》糖代谢5/9/2024葡萄糖（glucose）结构17《生物化学》糖代谢5/9/202418《生物化学》糖代谢5/9/2024一、糖酵解(glycolysis)的定义糖酵解是将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随着ATP生成的一系列反应，是生物体内普遍存在的葡萄糖降解的途径。该途径也称作Embden-Meyethof-Parnas途径，简称EMP途径。葡萄糖丙酮酸＋ATP19《生物化学》糖代谢5/9/2024二、糖酵解的反应过程反应部位：胞液/细胞质己糖磷酸化（3步）第一阶段第二阶段磷酸己糖裂解（2步）第三阶段ATP和丙酮酸生成（5步）大体过程：3-磷酸甘油醛葡萄糖1,6-二磷酸果糖丙酮酸20《生物化学》糖代谢5/9/2024（一）己糖磷酸化（3步反应）1.

葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖（glucose-6-phosphate,G-6-P)磷酸化使葡萄糖分子增大，不能自由逸出细胞；己糖激酶(hexokinase,HK)分四型，肝中为葡萄糖激酶(glucokinase,GK)；消耗1分子ATP，反应不可逆。21《生物化学》糖代谢5/9/20242.6-磷酸葡萄糖异构为6-磷酸果糖

(fructose-6-phosphate,F-6-P)22《生物化学》糖代谢5/9/20243.6-磷酸果糖转变成1,6-二磷酸果糖(1,6-fructose-biphosphate,F-1,6-二P)是第二个磷酸化反应，消耗1分子ATP，反应不可逆。磷酸果糖激酶(phosphofructo-kinase,PFK)是糖酵解的限速酶。23《生物化学》糖代谢5/9/20244.

磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖反应可逆,由醛缩酶(aldolase)催化6C3C3C（二）磷酸己糖裂解（2步反应）24《生物化学》糖代谢5/9/20245.

磷酸丙糖同分异构化磷酸丙糖异构酶（triosephosphateisomerase)G→2分子3-磷酸甘油醛，消耗2分子ATP。25《生物化学》糖代谢5/9/20246.3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸

醛基脱氢氧化成羧基，并加入一分子磷酸，形成混合酸酐。脱下的氢由NAD+接受。此步为糖酵解中唯一一步脱氢反应。（三）丙酮酸的生成（5步反应）26《生物化学》糖代谢5/9/20247.1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸此步为底物水平磷酸化底物水平磷酸化（substratelevelphosphorlation）：物质在生物氧化过程中，常生成一些含有高能键的化合物，而这些化合物可直接偶联ATP或GTP的合成，这种产生ATP等高能分子的方式称为底物水平磷酸化。反应可逆27《生物化学》糖代谢5/9/20248.3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸28《生物化学》糖代谢5/9/20249.2-磷酸甘油酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)反应引起分子内能量重新分布，形成高能磷酸键。29《生物化学》糖代谢5/9/202410.PEP转变成丙酮酸（pyruvate)第二个底物水平磷酸化，反应不可逆。烯醇式立即自发转变为酮式。30《生物化学》糖代谢5/9/2024此为还原反应，是一步加氢反应，其NADH+H+来自于3-磷酸甘油醛脱氢。（四）丙酮酸转变成乳酸(lactate)反应条件：无氧31《生物化学》糖代谢5/9/2024糖酵解的全过程1.三步不可逆反应：己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶2.两步耗能反应：G—G-6-P;F-6-P—F-1,6-二P3.两步产能反应：1,3-二磷酸甘油酸—3-磷酸甘油酸；PEP—丙酮酸4.一步脱氢反应：3-磷酸甘油醛—1,3-二磷酸甘油酸；

一步加氢反应：丙酮酸—乳酸5.净生成能量2分子ATP32《生物化学》糖代谢5/9/2024关键酶（keyenzyme）:在一条代谢途径的多酶系统中，通常存在一种或少数几种催化不可逆反应的酶，这些酶决定代谢途径反应方向。如己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶。限速酶（rate-limitingenzyme）:一条代谢途径中，催化活力最低，米氏常数最大，也就是催化反应速度最慢的酶，它决定整个代谢途径的速度。如磷酸果糖激酶。调节酶（regulatoryenzyme）:酶的活性受到细胞内各种信号的调节，是代谢调节的作用点。33《生物化学》糖代谢5/9/2024总反应：

葡萄糖

+2ADP+2Pi+2NAD+

→2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H++2H2OATP的生成：

糖酵解时，1分子葡萄糖共生成4分子ATP，净生成2分子ATP和2分子NADH+H+。能量支票≈4或6分子ATP34《生物化学》糖代谢5/9/2024其它单糖的酵解35《生物化学》糖代谢5/9/2024二、糖酵解的调节（一）6-磷酸果糖激酶-1（PFK-1）最重要36《生物化学》糖代谢5/9/2024（二）丙酮酸激酶变构调节：F-1,6-二P和PEP是丙酮酸激酶的变构激活剂；

ATP、柠檬酸和长链脂肪酸是丙酮酸激酶的变构抑制剂。共价修饰调节：胰高血糖素通过cAMP和PKA使其磷酸化而抑制其活性。37《生物化学》糖代谢5/9/2024（三）葡萄糖激酶与己糖激酶己糖激酶是别构酶，有四种同工酶，存在于不同组织中，可催化多种己糖磷酸化，G-6-P可反馈抑制己糖激酶；葡萄糖激酶不是别构酶，为己糖激酶同工酶IV型，存在与肝细胞内，只催化葡萄糖磷酸化，胰岛素可诱导葡萄糖激酶的合成。38《生物化学》糖代谢5/9/2024己糖激酶葡萄糖激酶存在部位肝外组织肝Km

值0.1mmol/L

10mmol/L底物G,果糖,甘露糖G调节G-6-P反馈抑制胰岛素诱导己糖激酶和葡萄糖激酶的比较39《生物化学》糖代谢5/9/2024三、丙酮酸的去路有氧条件下，进入线粒体变成乙酰CoA参加三羧酸循环，彻底氧化产生CO2和H2O。无氧条件下，加氢还原生成乳酸。在酵母等微生物中，丙酮酸脱羧生成乙醛，再加氢还原生成乙醇。CO2+H2OCH2OHCH3乙醇

NADH+H+

NAD+CO2乙醛CHOCH3COOHC==OCH3丙酮酸40《生物化学》糖代谢5/9/2024机体缺氧时的主要供能方式。机体供氧充足情况下少数组织的能量来源。如成熟红细胞、神经、骨髓、皮肤、视网膜等。糖无氧分解不仅提供能量，还能提供碳源物质，参与Pr、脂肪酸的生物合成，如丙酮酸。四、糖酵解的生理意义41《生物化学》糖代谢5/9/2024AerobicOxidationofGlucose第三节糖的有氧氧化42《生物化学》糖代谢5/9/2024葡萄糖在有氧条件下，彻底氧化成水和CO2的反应过程称为有氧氧化。这是糖氧化的主要方式。43《生物化学》糖代谢5/9/2024一、有氧氧化的反应过程分为三个阶段：乳酸无氧有氧44《生物化学》糖代谢5/9/2024（一）丙酮酸的氧化脱羧经脱氢、脱羧、酰化生成乙酰CoA，这是不可逆反应。在线粒体内进行。45《生物化学》糖代谢5/9/2024丙酮酸脱氢酶复合体硫辛酸乙酰转移酶（E2）※由三种酶组成丙酮酸脱羧酶（E1）二氢硫辛酸脱氢酶（E3）※六种辅助因子：TPP（VB1）、NAD+（Vpp）、硫辛酸、FAD（VB2）、HSCoA（泛酸）、Mg2+46《生物化学》糖代谢5/9/2024丙酮酸脱氢酶复合体HSCoANAD+硫辛酸47《生物化学》糖代谢5/9/2024焦磷酸硫胺素（TPP）是糖代谢中羰基碳（醛和酮）合成与裂解的辅酶。48《生物化学》糖代谢5/9/202449《生物化学》糖代谢5/9/2024焦磷酸辅酶A（CoA）是许多酰基转移酶类的辅酶，参与糖、脂类、氨基酸的代谢，主要起传递酰基的作用。辅酶A结构50《生物化学》糖代谢5/9/2024黄素腺嘌呤二核苷酸黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）在生物体内氧化还原反应中其传递氢和电子作用，对糖、脂肪、蛋白代谢有影响。51《生物化学》糖代谢5/9/2024烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（辅酶I）在反应中起到传递电子和氢的作用。52《生物化学》糖代谢5/9/2024硫辛酸①TPP使羰基碳的裂解②硫辛酸作为氢载体和酰基载体③CoA作为酰基载体接受酰基④FAD作为氢载体接受H⑤NAD作为氢载体传递H丙酮酸脱氢酶系53《生物化学》糖代谢5/9/2024由乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸开始，经反复脱氢、脱羧再生成草酰乙酸的循环反应过程。又称柠檬酸循环和Krebs循环。动植物、微生物普遍存在，糖代谢主要途径，脂肪、蛋白质分解最终途径。1953年获诺贝尔奖。部位：线粒体基质（二）三羧酸循环（TCA）

(tricarboxylicacidcycle)54《生物化学》糖代谢5/9/2024乙酰CoA草酰乙酸柠檬酸合酶柠檬酸1.三羧酸循环的反应过程（1）柠檬酸的生成该步反应不可逆。

柠檬酸合酶是TCA循环的限速酶。其活性受ATP、NADH、琥珀酰CoA、脂酰CoA等抑制。2C4C6C55《生物化学》糖代谢5/9/2024柠檬酸异柠檬酸顺乌头酸酶顺乌头酸酶顺乌头酸（2）柠檬酸生成异柠檬酸6C6C6C56《生物化学》糖代谢5/9/2024异柠檬酸异柠檬酸脱氢酶α-酮戊二酸（3）异柠檬酸生成α-酮戊二酸该步反应不可逆。异柠檬酸脱氢酶是一种变构调节酶，活性受NADH和ATP抑制，但被NAD+、ADP和AMP激活。6C5C57《生物化学》糖代谢5/9/2024α-酮戊二酸α-酮戊二酸脱氢酶系琥珀酰CoA~（4）α-酮戊二酸生成琥珀酰CoA琥珀酰CoA含有高能硫酯键，反应不可逆。α-酮戊二酸脱氢酶系与丙酮酸脱氢酶系类似，由3种酶和6种辅助因子组成。α-酮戊二酸脱氢酶系是TCA循环的调节点，反应受产物NADH、琥珀酰CoA、ATP、GTP的反馈抑制。5C4C58《生物化学》糖代谢5/9/2024（5）琥珀酰CoA生成琥珀酸琥珀酰CoA琥珀酰CoA合成酶琥珀酸~琥珀酰CoA的高能硫酯键断裂，释放能量生成GTP。GTP可以将高能磷酸键转给ADP，生成ATP。此步反应为TCA中唯一一步底物水平磷酸化反应。4C4C59《生物化学》糖代谢5/9/2024琥珀酸琥珀酸脱氢酶延胡索酸（6）琥珀酸生成延胡索酸4C4C60《生物化学》糖代谢5/9/2024延胡索酸延胡索酸酶苹果酸（7）延胡索酸生成苹果酸4C4C61《生物化学》糖代谢5/9/2024苹果酸苹果酸脱氢酶草酰乙酸（8）苹果酸生成草酰乙酸4C4C62《生物化学》糖代谢5/9/2024TCA草酰乙酸4C乙酰CoA2C柠檬酸6C顺乌头酸6C柠檬酸合成酶顺乌头酸酶顺乌头酸酶异柠檬酸6C异柠檬酸脱氢酶α-酮戊二酸5Cα-酮戊二酸脱氢酶系琥珀酰CoA4C琥珀酰CoA合成酶琥珀酸4C琥珀酸脱氢酶延胡索酸4C延胡索酸酶苹果酸4C苹果酸脱氢酶63《生物化学》糖代谢5/9/202464《生物化学》糖代谢5/9/2024乙酰CoA柠檬酸异柠檬酸α-酮戊二酸琥珀酰CoA琥珀酸延胡索酸苹果酸草酰乙酸三羧酸循环小结：①1分子乙酰CoA经两次脱羧生成2分子CO2。②共发生4次脱氢，3次以NAD+为受体，1次以FAD为受体。③发生一次底物水平磷酸化，生成1分子ATP。④TCA中三个关键酶（催化不可逆反应）：柠檬酸合酶（限速酶）、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶系。⑤有氧氧化的4个调节点：除上述三个酶，外加丙酮酸脱氢酶系。65《生物化学》糖代谢5/9/2024总反应式：乙酰CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+3NADH+3H++FADH2+GTP+HSCoA66《生物化学》糖代谢5/9/2024三羧酸循环的特点①在有氧条件下进行，产生的还原当量（NADH和FADH2）经氧化磷酸化可产生ATP，是产生ATP的主要途径。②不可逆。③草酰乙酸的回补反应：TCA循环主要依靠草酰乙酸接受乙酰CoA，中间产物不会因参与循环而被消耗，但可以参加其他代谢而被消耗。需要通过其他途径对草酰乙酸进行补充。67《生物化学》糖代谢5/9/2024

1.丙酮酸羧化成草酰乙酸(动物体主要回补反应)；

2.丙酮酸羧化成苹果酸,再脱氢生成草酰乙酸；

3.PEP在磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶作用下生成草酰乙酸；

4.天冬氨酸和α-酮戊二酸转氨基作用生成草酰乙酸和谷氨酸。草酰乙酸回补反应：丙酮酸苹果酸草酰乙酸α-酮戊二酸天冬氨酸谷氨酸草酰乙酸68《生物化学》糖代谢5/9/20242.三羧酸循环的生理意义①是动物生理活动所需能源的主要来源。②三大营养物质的共同氧化途径。

69《生物化学》糖代谢5/9/2024③物质代谢联系的枢纽70《生物化学》糖代谢5/9/2024二、有氧氧化生成的ATP71《生物化学》糖代谢5/9/2024葡萄糖在氧化过程中，除了直接产生ATP或GTP外，还伴随着H+的传递，可以将H+传递给NAD+或者FAD+，从而产生NADH+H+或FADH2。生成的NADH及FADH2在以后被电子传递链氧化，当电子或H通过电子传递体传给O2时偶联生成ATP，每个NADH生成2.5（3）个ATP，每个FADH2生成1.5（2）个ATP。72《生物化学》糖代谢5/9/2024G→2丙酮酸：净产生2分子ATP和2分子NADH。丙酮酸→乙酰CoA：产生1分子NADH。TCA:一分子乙酰CoA经TCA产生3分子NADH和1分子FADH2，加上底物水平磷酸化生成1分子GTP（能量转移生成ATP）。结论：1分子葡萄糖彻底氧化成CO2和H2O，可生成2分子ATP，10分子NADH，2分子FADH2和2分子GTP；经电子传递链氧化最终净生成30或32（36或38）分子ATP。

73《生物化学》糖代谢5/9/2024糖酵解中，从3-磷酸甘油醛—1,3-二磷酸甘油酸的过程在胞液中产生1分子NADH，胞液中的NADH+H+必须进入线粒体才能转化成ATP。但NADH不能通过线粒体内膜，需要有个电子载体进行线粒体内外的穿梭搬运。在肌肉和神经组织细胞中，存在α-磷酸甘油穿梭系统，在这一系统的细胞质中，NADH+H+传给线粒体内的FAD+→FADH2系统，最终经氧化磷酸化产生1.5分子ATP。在肝脏和心肌组织细胞中，存在苹果酸穿梭系统，在这一系统的细胞质中，NADH+H+传给线粒体内的NADH+H+系统，最终经氧化磷酸化产生2.5分子ATP。

74《生物化学》糖代谢5/9/2024三、有氧氧化的调节

除对酵解途径三个关键酶的调节外，还对丙酮酸脱氢酶复合体、柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和

-酮戊二酸脱氢酶复合体四个关键酶存在调节。

75《生物化学》糖代谢5/9/20241.丙酮酸脱氢酶复合体变构调节：共价修饰调节：磷酸化失活；胰岛素和Ca2+促进其去磷酸化，使其活性增加。76《生物化学》糖代谢5/9/20242.柠檬酸合酶（限速酶）变构激活剂：ADP变构抑制剂：NADH、琥珀酰CoA、柠檬酸、ATP3.异柠檬酸脱氢酶变构激活剂：ADP、AMP、NAD+、Ca2+变构抑制剂：ATP、NADH77《生物化学》糖代谢5/9/20244.

–酮戊二酸脱氢酶复合体与丙酮酸脱氢酶复合体相似。产物产生反馈抑制，受NADH、琥珀酰CoA、ATP抑制。总体说，氧化磷酸化促进TCA。ATP/ADP↑，抑制TCA，氧化磷酸化↓；ATP/ADP↓，促进TCA，氧化磷酸化↑。

78《生物化学》糖代谢5/9/2024第四节

磷酸戊糖途径pentosephosphatepathway79《生物化学》糖代谢5/9/2024磷酸戊糖途径(pentosephosphatepathwayorphosphogluconatepqthway)，又叫做PPP，是由于该途径中有许多中间物是磷酸戊糖。该途径又叫做磷酸己糖支路途径(hexosemonophosphateshuntpathwayHMP)，是由于从磷酸己糖开始该途径与EMP途径分支。概念80《生物化学》糖代谢5/9/2024一、戊糖磷酸途径的反应过程由一个循环的反应体系构成。该反应体系的起始物为葡萄糖-6-磷酸，经过氧化分解后产生五碳糖，CO2，无机磷酸，NADPH。总反应式：6G-6-P+12NADP++7H2O5

G-6-P+6CO2+12NADPH+12H+81《生物化学》糖代谢5/9/2024磷酸戊糖途径的两个阶段

2、非氧化分子重排阶段

6核酮糖-5-P5果糖-6-P5葡萄糖-6-P1、氧化脱羧阶段

6G-6-P6

葡萄糖酸-6-P6

核酮糖-５-P

6NADP+6

NADPH+6H+6NADP+6

NADPH+6H+6CO26H2O发生部位：细胞液不可逆可逆82《生物化学》糖代谢5/9/2024磷酸戊糖途径的氧化脱羧阶段NADP+

NADPH+H+

H2O

NADPH+H+NADP+5-磷酸核酮糖5C6-磷酸葡萄糖6C6-磷酸葡萄糖酸内酯6C6-磷酸葡萄糖酸6CCO26-磷酸葡萄糖脱氢酶内酯酶6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶6-磷酸葡萄糖脱氢酶是PPP途径的限速酶，反应不可逆。反应速率受NADP+/NADPH的调节。83《生物化学》糖代谢5/9/2024磷酸戊糖途径的非氧化分子重排阶段H2OPi6

5-磷酸核酮糖5C25-磷酸核糖5C25-磷酸木酮糖5C2

3-磷酸甘油醛3C2

7-磷酸景天庚酮糖7C2

4-磷酸赤藓丁糖4C26-磷酸果糖6C2

5-磷酸木酮糖5C23-磷酸甘油醛3C26-磷酸果糖6C1,6-二磷酸果糖6C16-磷酸果糖6C转醛酶异构酶转酮酶转酮酶醛缩酶阶段之一阶段之二阶段之三5

6-磷酸果糖

6C84《生物化学》糖代谢5/9/2024磷酸戊糖途径的非氧化阶段之一

（5-磷酸核酮糖异构化）差向异构酶异构酶5-磷酸木酮糖5C5-磷酸核糖5C5-磷酸核酮糖5C85《生物化学》糖代谢5/9/2024磷酸戊糖途径的非氧化阶段之二

（基团转移）+24-磷酸赤藓糖4C+25-磷酸核糖5C23-磷酸甘油醛3C转酮酶转醛酶26-磷酸果糖6C+7-磷酸景天庚酮糖7C2H25-磷酸木酮糖5C86《生物化学》糖代谢5/9/2024基团转移（续前）+24-磷酸赤藓糖4C+23-磷酸甘油醛3C26-磷酸果糖6C转酮酶25-磷酸木酮糖5C87《生物化学》糖代谢5/9/2024H2OPi1,6-二磷酸果糖6C23-磷酸甘油醛3C6-磷酸果糖6C醛缩酶二磷酸果糖酯酶磷酸戊糖途径的非氧化阶段之三

（3-磷酸甘油醛异构、缩合与水解）异构酶88《生物化学》糖代谢5/9/202456-磷酸果糖6C6-磷酸葡萄糖6C5磷酸葡萄糖异构酶6-磷酸葡萄糖的重新生成89《生物化学》糖代谢5/9/20246C6C6C5C5C5C7C3C6C4C6C6C6C6C6C3C90《生物化学》糖代谢5/9/2024二、磷酸戊糖途径的调节6-磷酸葡萄糖脱氢酶为限速酶。NADPH/NADP+↑，此途径抑制；

NADPH/NADP+↓，此途径激活。91《生物化学》糖代谢5/9/2024三、磷酸戊糖途径的生理意义1．为核酸的生物合成提供核糖。2．提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应。NADPH是体内许多合成代谢的供氢体，如参与脂肪、胆固醇的生物合成；NADPH参与体内羟化反应，如在肝脏中对药物、毒物、激素进行生物转化；NADPH用于维持谷胱甘肽的还原状态。

G-SH+NADP+G-S-S-G+NADPH+H+

还原型谷胱甘肽可以保护某些巯基酶或巯基蛋白不被氧化剂损坏。92《生物化学》糖代谢5/9/2024第五

节

糖异生gluconeogenesis93《生物化学》糖代谢5/9/2024概念：由非糖物质作为前体转变为葡萄糖的过程称为糖异生作用。原料：乳酸、甘油、丙酮酸和生糖氨基酸等。部位：哺乳动物主要在肝脏，其次是肾脏；高等植物在种子。94《生物化学》糖代谢5/9/2024一、糖异生途径从丙酮酸生成G的具体反应过程称为糖异生途径。基本上是糖酵解的逆过程，但是糖酵解途径的三个关键酶催化的反应是放能的不可逆反应，又叫能障。需要另外的酶催化绕过这三个能障。95《生物化学》糖代谢5/9/2024回顾：糖酵解及其三步不可逆反应96《生物化学》糖代谢5/9/2024回顾：糖酵解的三步不可逆反应97《生物化学》糖代谢5/9/20241.

丙酮酸羧化支路→消耗2分子ATP98《生物化学》糖代谢5/9/2024草酰乙酸出线粒体进入胞液的方式：苹果酸穿梭作用：

草酰乙酸→苹果酸→胞液→草酰乙酸谷草转氨基作用：草酰乙酸+Glu→Asp+

-酮戊二酸

→草酰乙酸+Glu

线粒体中从线粒体进入胞液胞液中99《生物化学》糖代谢5/9/20242.F-1,6-二P→F-6-P磷酸果糖激酶-1二磷酸果糖酯酶100《生物化学》糖代谢5/9/20243.

G-6-P→G己糖激酶6-磷酸葡萄糖酯酶101《生物化学》糖代谢5/9/2024糖酵解和葡萄糖异生的关系ABC1C2AG-6-P酶B果糖二磷酸酶C1丙酮酸羧化酶C2PEP羧激酶（胞液）（线粒体）葡萄糖丙酮酸草酰乙酸天冬氨酸磷酸二羟丙酮3-P-甘油醛

-酮戊二酸乳酸谷氨酸丙氨酸TCA循环乙酰CoAPEPG-6-PF-6-PF-1.6-P丙酮酸草酰乙酸谷氨酸

-酮戊二酸天冬氨酸3-P-甘油甘油102《生物化学》糖代谢5/9/2024糖异生的反应特点：

糖异生途径有4个关键酶：6-磷酸葡萄糖酯酶、二磷酸果糖酯酶、丙酮酸羧化酶、PEP羧激酶。PEP、丙酮酸、草酰乙酸三者之间的反应构成了丙酮酸羧化支路，该支路需要消耗2分子ATP。此途径克服了两大障碍，即能量的障碍和膜的障碍。使糖酵解逆转，非糖物质转变成糖。103《生物化学》糖代谢5/9/2024二、糖异生的调节104《生物化学》糖代谢5/9/2024胰高血糖素促进糖异生，抑制糖分解。胰岛素则作用相反。105《生物化学》糖代谢5/9/2024三、糖异生的生理意义

（一）维持血糖浓度恒定葡萄糖异生对人类以及其他动物是绝对需要的途径：人脑对葡萄糖有高度依赖性。红细胞也需要葡萄糖。尤其在饥饿状态下葡萄糖异生尤为重要；在机体处在剧烈运动时，也需要非糖物质及时提供葡萄糖，以维持血糖水平。（二）调节酸碱平衡——乳酸的再利用106《生物化学》糖代谢5/9/2024各种物质的糖异生乳酸→丙酮酸；Ala→丙酮酸；生糖氨基酸→TCA中的各种羧酸→草酰乙酸；甘油→-磷酸甘油→磷酸二羟丙酮。107《生物化学》糖代谢5/9/2024四、乳酸循环

当肌肉在缺氧或剧烈运动时，肌糖原经酵解产生大量乳酸，通过血液循环运到肝脏，在肝内异生为葡萄糖，葡萄糖可再经血液返回肌肉利用，这个循环称为乳酸循环，也叫Cori循环。意义：防止酸中毒；利于乳酸再利用。108《生物化学》糖代谢5/9/2024乳酸循环109《生物化学》糖代谢5/9/2024植物中的糖异生—乙醛酸循环

植物细胞内脂肪酸氧化分解为乙酰CoA之后，在乙醛酸体(glyoxysome)内生成琥珀酸、乙醛酸和苹果酸；此琥珀酸可用于糖的合成，该过程称为乙醛酸循环(glyoxylicacidcycle,GAC)。

动物和人类细胞中没有乙醛酸体，无法将脂肪酸转变为糖。植物和微生物有乙醛酸体。油料植物种子萌发时能够将脂肪转化为糖作为其生长的能源和碳源。

110《生物化学》糖代谢5/9/2024111《生物化学》糖代谢5/9/2024第六节

多糖和寡糖的合成与分解Synthesisandcatabolismofpolysaccharideandoligosaccharide112《生物化学》糖代谢5/9/2024糖原(glycogen)是葡萄糖的贮存形式。当细胞中能量充足时，进行糖原合成而储存能量；当能量供应不足时，糖原分解提供生命活动所需的能量。淀粉是植物界普遍存在的多糖，豆类、谷类、薯类等粮食作物中含有大量淀粉。糖原分子只有一个还原端。糖原的合成分解都是在非还原端上进行的。糖原分子中葡萄糖以α-1,4-糖苷键相连形成直链，分支间以α-1,6-糖苷键相连构成支链。

一、多糖的合成与分解113《生物化学》糖代谢5/9/2024还原端：葡萄糖分子第1位的C原子没有形成糖苷键非还原端：葡萄糖分子第4位的C原子没有形成糖苷键114《生物化学》糖代谢5/9/2024（一）

糖原的合成代谢(glycogenesis)UDPG（UDP-葡萄糖）是G的活化形式，是G活性供体。糖原合酶是限速酶，但只能催化形成α-1,4-糖苷键，形成的产物只能是直链的形式。

部位：肌肉和肝脏组织的胞液中变位酶115《生物化学》糖代谢5/9/2024葡萄糖PPi尿苷UDPUDPGUDPG的结构116《生物化学》糖代谢5/9/2024糖原的合成糖原合酶只能催化α-1,4-糖苷键的形成，形成直链形式，那糖原支链如何形成？117《生物化学》糖代谢5/9/2024糖原分支的形成：分支酶作用：断开α-1,4-糖苷键和形成α-1,6-糖苷键。118《生物化学》糖代谢5/9/2024糖原分支形成的要求：断裂位点距直链末端约7个葡萄糖残基；能够由分支酶催化断裂的α-1,4-糖苷键的直链至少有11个葡萄糖残基；新分支点距离已存在的分支点至少有4个葡萄糖残基。119《生物化学》糖代谢5/9/2024糖原合成的反应特点：糖原的合成需要在原来的引物上，糖基的非还原端进行合成的（并非从头合成）。糖原的合成是消耗能量的过程，糖原分子中每增加一个G单位，需消耗2分子ATP（G→G-6-P，G-1-P→UDPG）。120《生物化学》糖代谢5/9/2024糖原分解（glycogenolysis）指糖原分解为葡萄糖的过程。磷酸化酶是糖原分解的限速酶。只作用于糖原的α-1,4-糖苷键。变位酶（二）糖原的分解代谢121《生物化学》糖代谢5/9/2024糖原磷酸化酶只作用于α-1,4-糖苷键，那么糖原支链如何分解代谢？122《生物化学》糖代谢5/9/2024脱支酶的作用：非还原端-1,6-糖苷键糖原磷酸化酶Glucose脱支酶的转移酶活性脱支酶的-1,6-糖苷酶活性糖基转移酶活性；葡萄糖α-1,6-糖苷键水解酶活性。123《生物化学》糖代谢5/9/2024糖原合成与分解的调节糖原合成与分解不是简单的可逆反应过程，而是分别通过两条途径进行的。124《生物化学》糖代谢5/9/2024Gn+1125《生物化学》糖代谢5/9/2024调节的特点：糖原合成中的糖原合酶和糖原分解中的磷酸化酶都是催化的不可逆反应，均属于各自途径的限速酶。它们受到双重调节：别构调节和共价修饰的调节。126《生物化学》糖代谢5/9/2024它们都有a，b两种形式，即疏松型和紧密型。通过磷酸化和去磷酸化来调节它们的活性。磷酸化酶受AMP的激活；受G和ATP的抑制。糖原合酶受G激活；受磷蛋白磷酸酶的抑制。它们受激素的调节，存在级联效应。如动物肾上腺素和胰高血糖素抑制糖原的生成、促进糖原的分解；而胰岛素可以促进糖原的合成。糖原合酶与磷酸化酶的调节127《生物化学》糖代谢5/9/2024128《生物化学》糖代谢5/9/2024（三）淀粉的生物合成糖原是动物体内糖的贮存形式，摄入的糖类大部分转变成甘油三酯贮存在脂肪组织中，只有小部分以糖原形式贮存。其意义在于当机体需要葡萄糖时它可以迅速被动用以供急需。淀粉是植物经光合作用而形成的碳水化合物。它是由单一类型的糖单元组成的多糖，依靠植物体天然合成。淀粉大量存在于植物的种子、块茎及根里。129《生物化学》糖代谢5/9/2024淀粉的分枝结构开始分枝的残基非还原端残基两个葡萄糖单位之间的1，6-糖苷键两个葡萄糖单位之间的1，4-糖苷键淀粉的生物合成130《生物化学》糖代谢5/9/2024直链淀粉的合成AADPG引物（Gn）++直链淀粉(Gn+1)AADP由淀粉合成酶催化，需引物（Gn）,ADPG供糖基，形成α－1.4糖苷键。131《生物化学》糖代谢5/9/2024在Q酶作用下的支链淀粉的合成+Q酶（1）Q酶（2）BAAABBnmmmnnQ酶（分支酶）:既能催化α-1.4糖苷键的断裂，又能催化α-1、6糖苷键的形成132《生物化学》糖代谢5/9/2024（四）淀粉的分解代谢淀粉磷酸化酶淀粉+nH3PO4nG-1-P

淀粉的磷酸解

淀粉的酶促水解

α－淀粉酶：在淀粉分子内部任意水解α-1.4糖苷键。（内切酶）

β－淀粉酶:从非还原端开始，水解α－１.4糖苷键，依次水解下一个β－麦芽糖单位（外切酶）

脱支酶（R酶）:水解α－淀粉酶和β－淀粉酶作用后留下的极限糊精中的1.6－糖苷键。α－淀粉酶β－淀粉酶133《生物化学》糖代谢5/9/2024二、寡糖的分解与合成蔗糖+H2O葡萄糖+果糖蔗糖酶麦芽糖+H2O