浙大生物化学课件第四章.糖代谢.ppt.ppt

1、第一节第一节 概述概述(introduction)(introduction) 一、糖的生理功能一、糖的生理功能 二、糖的消化吸收二、糖的消化吸收 三、糖代谢概况三、糖代谢概况l 糖类是指多羟基醛或酮及其衍生物。糖糖类是指多羟基醛或酮及其衍生物。糖类在生物体的生理功能主要有：类在生物体的生理功能主要有： 氧化供能氧化供能：糖类占人体全部供能量的：糖类占人体全部供能量的70%70%。 作为结构成分作为结构成分：作为生物膜、神经组：作为生物膜、神经组织等的组分。织等的组分。 作为核酸类化合物的成分作为核酸类化合物的成分：构成核苷：构成核苷酸，酸，DNADNA，RNARNA等。等。 转变为其他物质转

2、变为其他物质：转变为脂肪或氨基：转变为脂肪或氨基酸等化合物。酸等化合物。 食物中糖以淀粉为主,淀粉的消化主要在小肠中进行.被消化成单糖后,在小肠中吸收.小肠粘膜细胞对葡萄糖的摄取是一个依赖钠离子的主动的吸收过程.糖糖 的的 分分 解解 代代 谢谢糖的无氧分解糖的有氧氧化磷酸戊糖途径l糖酵解糖酵解（glycolysisglycolysis) )是指葡萄是指葡萄糖在无氧条件下分解生成乳酸并糖在无氧条件下分解生成乳酸并释放出能量的过程。释放出能量的过程。 糖酵解的代谢反应过程分为糖酵解的代谢反应过程分为两个阶段两个阶段：第一阶段是由葡萄糖分解成丙酮酸（第一阶段是由葡萄糖分解成丙酮酸（pyruvate

3、pyruvate）的过程，）的过程，称之为称之为糖酵解途径糖酵解途径（glycolyticglycolytic pathway pathway）；可）；可分为分为活活化、裂解、放能化、裂解、放能三个过程。三个过程。第二阶段为丙酮酸转变成乳酸的过程。第二阶段为丙酮酸转变成乳酸的过程。 l1 1、活化活化己糖磷酸酯的生成：己糖磷酸酯的生成：l活化阶段是指葡萄糖经磷酸化和异构反应活化阶段是指葡萄糖经磷酸化和异构反应生成生成1,6-1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖(FBP(FBP，FDP)FDP)的反应过的反应过程。该过程共由三步化学反应组成。程。该过程共由三步化学反应组成。 葡萄糖葡萄糖(glucose

4、)(glucose)磷酸化磷酸化生成生成6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate,G-6-P)(glucose-6-phosphate,G-6-P)； G-6-P G-6-P异构异构为为6-6-磷酸果糖（磷酸果糖（fructose-6-fructose-6-phosphate,phosphate,F-6-PF-6-P）；）； F-6-P F-6-P再磷酸化再磷酸化为为 1,6-1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖（fructose-1,6-biphosphate,fructose-1,6-biphosphate,F-1,6-BPF-1,6-BP）。）。己糖激酶己糖激酶/葡萄

5、糖激酶葡萄糖激酶磷酸己糖异构酶磷酸己糖异构酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1ATPADPATPADP*(1)(2)(3)l 一分子一分子F-1,6-BPF-1,6-BP裂解为裂解为两分子两分子可以互可以互变的磷酸丙糖（变的磷酸丙糖（triosetriose phosphate) phosphate)，包括两步反应：包括两步反应： F-1,6-BP F-1,6-BP 裂解裂解为为3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛(glyceraldehyde-3-phosphate)(glyceraldehyde-3-phosphate)和磷和磷酸二羟丙酮酸二羟丙酮(dihydroxyacetone(dihydroxya

6、cetone phosphate)phosphate)； 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮异构异构为为3-3-磷酸甘油醛。磷酸甘油醛。磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶醛缩酶醛缩酶(4)(5)l 3-3-磷酸甘油醛经脱氢、磷酸化、脱水及放磷酸甘油醛经脱氢、磷酸化、脱水及放能等反应生成丙酮酸，包括六步反应。能等反应生成丙酮酸，包括六步反应。 3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛脱氢并磷酸化脱氢并磷酸化生成生成1,3-1,3-二磷二磷酸甘油酸酸甘油酸; ; 1,3- 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸脱磷酸后转变为脱磷酸后转变为3-3-磷酸磷酸甘油酸甘油酸, ,将磷酸交给将磷酸交给ADPADP生成生成ATPATP ； 3

7、- 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸异构异构为为2-2-磷酸甘油酸；磷酸甘油酸； (6)(7)(8)ATPADP磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛脱氢酶脱氢酶磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶激酶NAD+PiNADH+H+ 2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸(glycerate-2-(glycerate-2-phosphate)phosphate)脱水脱水生成磷酸烯醇式丙酮生成磷酸烯醇式丙酮酸酸(phosphoenolpyruvate,PEP(phosphoenolpyruvate,PEP) )； 磷酸烯醇式丙酮酸（磷酸烯醇式丙酮酸（PEPPEP）将高能磷）将高能磷酸基交给酸基交给ADPADP生

8、成生成ATPATP； 烯醇式丙酮酸自发烯醇式丙酮酸自发转变转变为丙酮酸为丙酮酸(pyruvate(pyruvate) ) 。 烯醇化酶烯醇化酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶*ATPADP自发自发H2Ol利用丙酮酸接受酵解代谢过程中产生的利用丙酮酸接受酵解代谢过程中产生的NADHNADH，使，使NADHNADH重新氧化重新氧化为为NADNAD+ +，以确保，以确保反应的继续进行。反应的继续进行。 乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶NAD+NADH+H+l糖酵解可将一分子葡萄糖分解为糖酵解可将一分子葡萄糖分解为两两分子乳酸，净生成两分子分子乳酸，净生成两分子ATPATP。l糖酵解的全部反应在糖酵解的全部反应在胞浆胞浆中进

9、行中进行。l糖酵解代谢途径有糖酵解代谢途径有三个关键酶，即三个关键酶，即己糖激酶（葡萄糖激酶）、磷酸果己糖激酶（葡萄糖激酶）、磷酸果糖激酶糖激酶-1-1、丙酮酸激酶、丙酮酸激酶。 l糖酵解代谢途径的调节主要是通过各糖酵解代谢途径的调节主要是通过各种变构剂对三个关键酶进行种变构剂对三个关键酶进行变构调节变构调节。 1. 6-1. 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1： 6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1是调节糖酵解代谢是调节糖酵解代谢途径途径流量流量的主要因素。的主要因素。 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-16-phosphofructokinase-1ATP柠檬酸柠檬酸ADP、AMP1,6

10、-1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖2,6-2,6-双磷酸果糖双磷酸果糖-+2. 2. 丙酮酸激酶：丙酮酸激酶：丙酮酸激酶丙酮酸激酶pyruvate kinaseATP丙氨酸丙氨酸( (肝肝) )1,6-1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖-+己糖激酶己糖激酶hexokinase葡萄糖激酶葡萄糖激酶glucokinaseG-6-P长链脂酰长链脂酰CoA-主要生理意义在于迅速提供能量主要生理意义在于迅速提供能量1. 1. 在无氧和缺氧条件下，作为糖分解供能在无氧和缺氧条件下，作为糖分解供能的补充途径。的补充途径。2. 2. 在有氧条件下，作为某些组织细胞主要在有氧条件下，作为某些组织细胞主要的供能途径。神经、

11、白细胞等代谢活跃的供能途径。神经、白细胞等代谢活跃, ,即使有氧也常由糖即使有氧也常由糖酵解部分提供能量酵解部分提供能量.l葡萄糖在有氧条件下彻底氧化分葡萄糖在有氧条件下彻底氧化分解生成解生成COCO2 2和和H H2 2O O，并释放出大量，并释放出大量能量的过程称为能量的过程称为糖的有氧氧化糖的有氧氧化（aerobic oxidation)aerobic oxidation)。l绝大多数组织细胞通过糖的有氧氧绝大多数组织细胞通过糖的有氧氧化途径获得能量。此代谢过程在细化途径获得能量。此代谢过程在细胞胞胞液和线粒体胞液和线粒体(cytoplasm and (cytoplasm and mit

12、ochondrion)mitochondrion)内进行。内进行。l一分子葡萄糖一分子葡萄糖(glucose)(glucose)彻底氧化分彻底氧化分解可产生解可产生36/3836/38分子分子ATPATP。 l 糖的有氧氧化代谢途径可分为：糖的有氧氧化代谢途径可分为：葡葡萄糖酵解、丙酮酸氧化脱羧和三羧萄糖酵解、丙酮酸氧化脱羧和三羧酸循环及氧化磷酸化酸循环及氧化磷酸化三个阶段三个阶段 。l此阶段在细胞此阶段在细胞胞液胞液(cytoplasm)(cytoplasm)中进中进行，一分子葡萄糖行，一分子葡萄糖(glucose)(glucose)分解后分解后净生成净生成2 2分子丙酮酸分子丙酮酸(pyr

13、uvate(pyruvate) )，2 2分分子子ATPATP，和，和2 2分子（分子（NADH + HNADH + H+ +）。）。l两分子（两分子（NADH + HNADH + H+ +）在有氧条件下）在有氧条件下可进入线粒体可进入线粒体(mitochondrion)(mitochondrion)产能，产能，共可得到共可得到2 22 2或者或者2 23 3分子分子ATPATP。故。故第一阶段可第一阶段可净生成净生成6 6或或8 8分子分子ATPATP。 l丙酮酸进入丙酮酸进入线粒体线粒体(mitochondrion)(mitochondrion)，在，在丙丙酮酸脱氢酶系酮酸脱氢酶系(pyr

14、uvate dehydrogenase(pyruvate dehydrogenase complex)complex)的催化下氧化脱羧生成的催化下氧化脱羧生成乙酰乙酰CoACoA(acetyl CoA(acetyl CoA) )。 丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系NADNAD+ + +HSCoA+HSCoANADH+HNADH+H+ + +CO+CO2 2*l由一分子葡萄糖氧化分解产生两分子由一分子葡萄糖氧化分解产生两分子丙酮酸丙酮酸(pyruvate(pyruvate) )，故可生成，故可生成两分子两分子乙酰乙酰CoACoA(acetyl CoA(acetyl CoA) )，两分子，两分子COC

15、O2 2和和两分子（两分子（NADH+HNADH+H+ +），可生成，可生成2 23 3分分子子ATPATP 。l反应为不可逆；反应为不可逆；丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系(pyruvate dehydrogenase(pyruvate dehydrogenase complex) complex)是糖有氧氧化途径的关键酶之一。是糖有氧氧化途径的关键酶之一。 l丙酮酸脱氢酶系由三种酶单体构成：丙酮酸脱氢酶系由三种酶单体构成：l丙酮酸脱氢酶（丙酮酸脱氢酶（E E1 1），），l二氢硫辛酰胺转乙酰酶（二氢硫辛酰胺转乙酰酶（E E2 2），），l二氢硫辛酰胺脱氢酶（二氢硫辛酰胺脱氢酶（E E3 3）。

16、）。l该多酶复合体有六种辅助因子：该多酶复合体有六种辅助因子：l TPPTPP，硫辛酸，硫辛酸，NAD+NAD+，FADFAD，HSCoAHSCoA和和MgMg2+2+。 l三羧酸循环三羧酸循环（柠檬酸循环或柠檬酸循环或KrebsKrebs循环）循环）是指在线粒体中，乙酰是指在线粒体中，乙酰CoACoA首先与草酰乙首先与草酰乙酸缩合生成柠檬酸，然后经过一系列的酸缩合生成柠檬酸，然后经过一系列的代谢反应，乙酰基被氧化分解，而草酰代谢反应，乙酰基被氧化分解，而草酰乙酸再生的循环反应过程。乙酸再生的循环反应过程。l 三羧酸循环在三羧酸循环在线粒体线粒体中进行。一分子乙中进行。一分子乙酰酰CoACoA

17、氧化分解后共可生成氧化分解后共可生成1212分子分子ATPATP，故此阶段可生成故此阶段可生成2 212=2412=24分子分子ATPATP。柠檬酸合酶柠檬酸合酶+ +*H H2 2O OHSCoAHSCoA顺乌头酸酶顺乌头酸酶异柠檬酸异柠檬酸脱氢酶脱氢酶NADNAD+ +NADH+HNADH+H+ +CO+CO2 2*-酮戊二酸脱酮戊二酸脱氢酶系氢酶系NADH+HNADH+H+ +CO+CO2 2*NADNAD+ +HSCoA+HSCoA琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶GTPGTPGDP+PiGDP+PiFADFADFADHFADH2 2琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶H H2 2O ONADNAD+

18、 +NADH+HNADH+H+ +延胡索酸酶延胡索酸酶苹果酸苹果酸脱氢酶脱氢酶l三羧酸循环的特点：三羧酸循环的特点：循环反应在循环反应在线粒体线粒体(mitochondrion)(mitochondrion)中进行，为中进行，为不可逆反应不可逆反应。 每完成一次循环，氧化分解掉一分每完成一次循环，氧化分解掉一分子子乙酰基乙酰基，可生成，可生成1212分子分子ATPATP。循环的中间产物既不能通过此循环循环的中间产物既不能通过此循环反应生成，也不被此循环反应所消反应生成，也不被此循环反应所消耗。耗。 三羧酸循环中有三羧酸循环中有两次脱羧反应两次脱羧反应，生，生成两分子成两分子COCO2 2。 循

19、环中有循环中有四次脱氢反应四次脱氢反应，生成三分，生成三分子子NADHNADH和一分子和一分子FADHFADH2 2。循环中有循环中有一次底物水平磷酸化一次底物水平磷酸化，生，生成一分子成一分子GTPGTP。三羧酸循环的关键酶是三羧酸循环的关键酶是柠檬酸合酶、柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶和和- -酮戊二酸脱氢酮戊二酸脱氢酶系酶系。 l三羧酸循环的生理意义三羧酸循环的生理意义：是糖、脂、蛋白质三大物质分是糖、脂、蛋白质三大物质分解供能的共同通路。解供能的共同通路。是糖、脂、蛋白质三大物质互是糖、脂、蛋白质三大物质互变的共同途径。变的共同途径。 反反 应应ATP第一阶段第一阶段两次耗能

20、反应两次耗能反应-2两次生成两次生成ATP的反应的反应22一次脱氢一次脱氢(NADH+H+)22 或或23 第二阶段第二阶段一次脱氢一次脱氢(NADH+H+)23第三阶段第三阶段三次脱氢三次脱氢(NADH+H+)233一次脱氢一次脱氢(FADH2)22一次生成一次生成ATP的反应的反应21净生成净生成36或或38l第一阶段：前述。第一阶段：前述。l第二阶段：第二阶段：丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系Pyruvate dehydrogenase complex乙酰乙酰CoA、ATPNADH+H+-+AMP、ADPNAD+l第三阶段：第三阶段： 调节有氧氧化第三阶段代谢流量调节有氧氧化第三阶段代谢流量

21、的关键酶主要是的关键酶主要是异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶。AMPAMP、ADPADP是其变构激活剂，是其变构激活剂，ATPATP是其是其变构抑制剂。变构抑制剂。 其次是其次是- -酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系 柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶( (柠檬酸进入胞液柠檬酸进入胞液, ,裂解成裂解成乙酰乙酰CoACoA, ,合成脂肪酸合成脂肪酸) )l巴斯德效应巴斯德效应是指糖的有氧氧化可以是指糖的有氧氧化可以抑制糖的无氧酵解的现象。抑制糖的无氧酵解的现象。l有氧时，由于酵解产生的有氧时，由于酵解产生的NADHNADH和和丙丙酮酸酮酸进入线粒体而产能，故糖的无进入线粒体而产能，故糖的无氧酵解代谢受抑制。

22、氧酵解代谢受抑制。 l磷 酸 戊 糖 途 径磷 酸 戊 糖 途 径 ( p e n t o s e ( p e n t o s e phosphate pathway)phosphate pathway)是指从是指从G-6-PG-6-P脱氢反应开始，经一系列代谢反应脱氢反应开始，经一系列代谢反应生成磷酸戊糖等中间代谢物，然后生成磷酸戊糖等中间代谢物，然后再重新进入糖氧化分解代谢途径的再重新进入糖氧化分解代谢途径的一条旁路代谢途径。一条旁路代谢途径。l该旁路途径的起始物是该旁路途径的起始物是G-6-PG-6-P，返回的代，返回的代谢 产 物 是谢 产 物 是 3 -3 - 磷 酸 甘 油 醛磷

23、酸 甘 油 醛(glyceraldehyde-3-phosphate)(glyceraldehyde-3-phosphate)和和6-6-磷磷酸果糖酸果糖(fructose-6-phosphate)(fructose-6-phosphate)，其重，其重要的中间代谢产物是要的中间代谢产物是5-5-磷酸核糖和磷酸核糖和NADPHNADPH。l整个代谢途径在整个代谢途径在胞液胞液(cytoplasm)(cytoplasm)中进行。中进行。关键酶是关键酶是6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶(glucose-(glucose-6-phosphate dehydro-genase6-phospha

24、te dehydro-genase) )。l磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径(pentose phosphate (pentose phosphate pathway)pathway)的总反应式：的总反应式： G-6-P + 12NADPG-6-P + 12NADP+ + + 7H + 7H2 2O O 6CO 6CO2 2 + 12NADPH + 12H + 12NADPH + 12H+ + + H + H3 3POPO4 4 l即六分子即六分子G-6-PG-6-P可生成可生成6 6分子分子COCO2 2，4 4分子分子F-6-F-6-P P，2 2分子分子3-3-磷酸甘油醛和磷酸甘油醛和1212分

25、子分子NADPHNADPH。 l全部代谢过程可分为两个阶段：全部代谢过程可分为两个阶段：1. G-6-P1. G-6-P氧化分解生成氧化分解生成5-5-磷酸核酮糖：磷酸核酮糖： G-6-P G-6-P脱氢氧化生成脱氢氧化生成6-6-磷酸葡萄糖酸内磷酸葡萄糖酸内酯：酯： 6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 G-6-P + NADPG-6-P + NADP+ + 6- 6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯 + NADPH + H+ NADPH + H+ + * * 6- 6-磷酸葡萄糖酸内酯水解生成磷酸葡萄糖酸内酯水解生成6-6-磷酸葡萄糖酸：磷酸葡萄糖酸： 内酯酶内酯酶 6-6-磷酸葡萄糖

26、酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯 + H+ H2 2O O 6- 6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸 6- 6-磷酸葡萄糖酸再脱氢脱羧生成磷酸葡萄糖酸再脱氢脱羧生成5-5-磷酸核酮糖：磷酸核酮糖： 6-6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶磷酸葡萄糖酸脱氢酶 6-6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸+NADP+NADP+ + 5- 5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖+ NADPH + H+ NADPH + H+ + 2. 5-2. 5-磷酸核酮糖的基团转移反应过程：磷酸核酮糖的基团转移反应过程：l5-5-磷酸核酮糖经一系列基团转移反应生磷酸核酮糖经一系列基团转移反应生成成3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛和和6-6-磷酸果糖磷酸果糖, ,进入糖代进

27、入糖代谢谢. .在此阶段中，经由在此阶段中，经由5-5-磷酸核酮糖异构磷酸核酮糖异构可生成可生成5-5-磷酸核糖磷酸核糖。l 5-5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖 - - 5-5-磷酸核糖磷酸核糖l体内合成核苷酸和核酸所需的核糖或体内合成核苷酸和核酸所需的核糖或脱氧核糖均以脱氧核糖均以5-5-磷酸核糖的形式提供，磷酸核糖的形式提供，这是体内这是体内唯一唯一的一条能生成的一条能生成5-5-磷酸核磷酸核糖糖的代谢途径。的代谢途径。l磷酸戊糖途径是体内糖代谢与核苷酸磷酸戊糖途径是体内糖代谢与核苷酸及核酸代谢的交汇途径。及核酸代谢的交汇途径。 2. 2. 是体内生成是体内生成NADPHNADPH的主要代谢途径

28、的主要代谢途径：NADPHNADPH在体内可用于：在体内可用于： 作为供氢体，参与体内的合成代谢作为供氢体，参与体内的合成代谢：如参与合成脂肪酸、胆固醇，一些氨如参与合成脂肪酸、胆固醇，一些氨基酸。基酸。 参与羟化反应参与羟化反应：作为加单氧酶的辅：作为加单氧酶的辅酶，参与对代谢物的羟化。酶，参与对代谢物的羟化。 使氧化型谷胱甘肽还原使氧化型谷胱甘肽还原。 维持巯基酶的活性维持巯基酶的活性。 维持红细胞膜的完整性维持红细胞膜的完整性：由于：由于6-6-磷磷酸葡萄糖脱氢酶酸葡萄糖脱氢酶遗传性缺陷可导致遗传性缺陷可导致蚕豆病蚕豆病，表现为溶血性贫血。，表现为溶血性贫血。l糖原糖原（glycogen

29、)glycogen)是由许多葡萄糖分是由许多葡萄糖分子聚合而成的带有分支的高分子多子聚合而成的带有分支的高分子多糖类化合物。糖类化合物。l糖原分子的直链部分借糖原分子的直链部分借-1,4-1,4-糖苷糖苷键键而将葡萄糖残基连接起来，其支而将葡萄糖残基连接起来，其支链部分则是借链部分则是借-1,6-1,6-糖苷键糖苷键而形成而形成分支。分支。 l糖原分子中的葡萄糖有糖原分子中的葡萄糖有93通过通过-1,4-糖苷糖苷键键相连，余下的相连，余下的7位于分支点上以位于分支点上以-1,6-糖糖苷键苷键相连。相连。l糖原的糖原的分枝多，溶解度大分枝多，溶解度大。每个糖原分子中。每个糖原分子中心还存在一个还

30、原端，外周是多个非还原端，心还存在一个还原端，外周是多个非还原端，糖原的合成与分解均从糖原的合成与分解均从非还原端非还原端开始开始。 -1,4- -糖苷键糖苷键-1,6- -糖苷键糖苷键l糖原是一种糖原是一种无还原性的多糖无还原性的多糖。l糖原的合成与分解代谢主要发生在糖原的合成与分解代谢主要发生在肝、肝、肾和肌肉组织细胞的胞液肾和肌肉组织细胞的胞液中。中。 （一）反应过程：（一）反应过程： 糖原合成的反应过程可分为三个阶段：糖原合成的反应过程可分为三个阶段：1 1活化：活化：由葡萄糖生成由葡萄糖生成UDPG(uridine UDPG(uridine diphosphatediphosphat

31、e glucose) glucose)，是一耗能过程。，是一耗能过程。 磷酸化：磷酸化： G + ATP G-6-P + ADP 己糖激酶己糖激酶(葡萄糖激酶葡萄糖激酶) 异构：异构：G-6-PG-6-P转变为转变为G-1-PG-1-P： G-6-P G-1-P 转形：转形：G-1-PG-1-P转变为转变为尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖（UDPGUDPG）： G-1-P + UTP UDPG + PPiUDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶2 2缩合：缩合：UDPG + (G)n (G)n+1 + UDP3 3分支：分支：l糖原合酶只能延长糖链糖原合酶只能延长糖链, ,

32、不能形成分支不能形成分支. .当当直链长度达直链长度达1212个葡萄糖残基以上时，在个葡萄糖残基以上时，在分分支酶支酶(branching enzyme)(branching enzyme)的催化下，将距的催化下，将距末端末端6 67 7个葡萄糖残基组成的寡糖链转移个葡萄糖残基组成的寡糖链转移到邻近的糖链上到邻近的糖链上, ,由由-1,4-1,4-糖苷键转变为糖苷键转变为-1,6-1,6-糖苷键糖苷键，使糖原出现分支。，使糖原出现分支。 糖原合酶糖原合酶* *-1,4-1,4-1,6-1,61 1必须以必须以原有糖原分子作为引物原有糖原分子作为引物；2 2合成反应在糖原的合成反应在糖原的非还原

33、端进行非还原端进行；3 3合成为一耗能过程，每增加一个葡萄糖合成为一耗能过程，每增加一个葡萄糖残基，需残基，需消耗消耗2 2个高能磷酸键个高能磷酸键（2 2分子分子ATPATP）；）；4 4其其关键酶是糖原合酶关键酶是糖原合酶(glycogen (glycogen synthasesynthase) )，为一，为一共价修饰共价修饰酶；酶；5 5需需UTPUTP参与（以参与（以UDPUDP为载体）。为载体）。 （一）反应过程：（一）反应过程：糖原的分解代谢可分为三个阶段：糖原的分解代谢可分为三个阶段：1 1糖基的降解：糖基的降解：包括三步反应，循环交替包括三步反应，循环交替进行。进行。 磷酸解：

34、由磷酸解：由糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶(glycogen (glycogen phosphorylasephosphorylase) )催化对催化对-1,4-1,4-糖苷键磷糖苷键磷酸解，生成酸解，生成G-1-PG-1-P。 (G)n + Pi (G)n-1 + G-1-P糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶* * 转寡糖链：当糖原被水解到离分支点四转寡糖链：当糖原被水解到离分支点四个葡萄糖残基时，由个葡萄糖残基时，由葡聚糖转移酶葡聚糖转移酶催化，催化，将分支链上的三个葡萄糖残基转移到直链将分支链上的三个葡萄糖残基转移到直链的非还原端，使分支点暴露。的非还原端，使分支点暴露。 脱支：由脱支：由-1,6-1,

35、6-葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶催化。将催化。将-1,6-1,6-糖苷键水解，生成一分子自由葡糖苷键水解，生成一分子自由葡萄糖。萄糖。 (G)n + H2O (G)n-1 + G -1,6-葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶l 葡聚糖转移酶葡聚糖转移酶和和-1,6-1,6-葡萄糖葡萄糖苷酶是同一种酶的两种活性苷酶是同一种酶的两种活性, ,合称为合称为脱支酶脱支酶2 2异构：异构： G-1-P G-6-P3 3脱磷酸：脱磷酸： 由由葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶(glucose-6-(glucose-6-phosphatase)phosphatase)催化，生成自由葡萄糖。该催化，生成自由葡萄糖。该酶只存在于酶只

36、存在于肝及肾肝及肾中。中。 G-6-P + H2O G + Pi 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶 1 1水解反应在水解反应在糖原的非还原端糖原的非还原端进行；进行；2 2是一是一非耗能非耗能过程；过程；3 3关键酶是关键酶是糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶(glycogen (glycogen phosphorylasephosphorylase) )，为一，为一共价修饰共价修饰酶，酶，其其辅酶是磷酸吡哆醛。辅酶是磷酸吡哆醛。 三三 糖糖 原原 合合 成成 和和 糖糖 原原 分分 解解 的的 调调 节节一)、共价修饰调节糖原磷酸化酶：糖原合成酶：糖原合成酶 a（有活性）

37、糖原合成酶 b（无活性）磷酸化失活去磷酸化活化磷酸化酶 a（有活性）磷酸化酶 b（无活性）去磷酸化失活磷酸化活化二)、别构调节糖原磷酸化酶： 别构激活剂：AMP 别构抑制剂：ATP糖原合成酶： 别构激活剂：ATP、6-磷酸葡萄糖 别构抑制剂：AMP l由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程称为程称为糖异生糖异生(gluconeogenesis(gluconeogenesis) )。l糖异生代谢途径主要存在于糖异生代谢途径主要存在于肝及肾肝及肾中。中。 l糖异生主要沿酵解途径逆行，仅有三步反糖异生主要沿酵解途径逆行，仅有三步反应为不可逆反应，故需经其他的代谢反应应为不

38、可逆反应，故需经其他的代谢反应绕行。绕行。 1 1G-6-P G G-6-P G ：l由由葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶催化进行水解。该酶催化进行水解。该酶不存在于肌肉组织中，故不存在于肌肉组织中，故肌肉组织不能生肌肉组织不能生成自由葡萄糖成自由葡萄糖。 G-6-P + H2O G + Pi 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶* *2F-1,6-BP F-6-P： F-1,6-BP + H2O F-6-P + Pi 3 3丙酮酸丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸：磷酸烯醇式丙酮酸： 经由经由丙酮酸羧化支路丙酮酸羧化支路完成。完成。 果糖双磷酸酶果糖双磷酸酶-1* * 丙酮酸丙酮酸草酰乙酸：草酰乙酸：丙酮

39、酸丙酮酸 + ATP + CO+ ATP + CO2 2 草酰乙酸草酰乙酸 + ADP + Pi+ ADP + Pi草酰乙酸草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)(PEP)： 草酰乙酸草酰乙酸 + GTP+ GTP PEP + GDP + COPEP + GDP + CO2 2 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶(生物素生物素)磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶丙酮酸丙酮酸磷酸烯醇磷酸烯醇式丙酮酸式丙酮酸丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸胞液胞液线粒体线粒体乙酰乙酰CoAG磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸第一个底物循环：第一个底物循环：6-磷酸果糖

40、和磷酸果糖和1,6-二磷酸果糖之间二磷酸果糖之间6-磷酸果糖磷酸果糖2,6-二磷酸果糖二磷酸果糖AMP1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖PFKIFBPaseATPADPPi2,6-二磷酸果糖二磷酸果糖的水平是肝内的水平是肝内调节糖酵解和调节糖酵解和糖异生反应方糖异生反应方向的主要信号，向的主要信号，受到激素的调受到激素的调节。节。_+糖异生糖异生糖酵解糖酵解AMPF-2,6-BPATP-+果糖双磷酸酶果糖双磷酸酶-1fructose biphosphatase-1第二个底物循环：磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸之间第二个底物循环：磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸之间丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙磷酸烯醇式丙酮

41、酸羧激酶酮酸羧激酶丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶乙酰乙酰CoA+丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶pyruvate carboxylase1 1生糖氨基酸生糖氨基酸：Ala, Cys, Gly, Ser, Thr, TrpAla, Cys, Gly, Ser, Thr, Trp 丙酮酸丙酮酸ProPro，HisHis，GlnGln，Arg GluArg Glu - -酮戊二酸酮戊二酸IleIle，MetMet，SerSer，ThrThr，Val Val 琥珀酰琥珀酰CoACoAPhePhe，TyrTyr 延胡索酸延胡索酸AsnAsn，Asp Asp 草酰乙酸草酰乙酸2 2甘油甘油： 甘油三酯甘油三酯甘油甘油-

42、磷酸甘油磷酸甘油磷酸二磷酸二羟丙酮。羟丙酮。3 3乳酸乳酸：乳酸乳酸丙酮酸。丙酮酸。1 1在饥饿情况下维持血糖浓度的相对恒定。在饥饿情况下维持血糖浓度的相对恒定。2 2补充肝糖原补充肝糖原： 葡萄糖在肌肉组织中经糖的无氧酵解葡萄糖在肌肉组织中经糖的无氧酵解产生的乳酸，可经血循环转运至肝脏，再产生的乳酸，可经血循环转运至肝脏，再经糖的异生作用生成糖原经糖的异生作用生成糖原. .糖原合成的三糖原合成的三碳途径碳途径. .3 3维持酸碱平衡维持酸碱平衡。 长期禁食长期禁食, ,肾的糖异生作用增强肾的糖异生作用增强, ,有利于维有利于维持酸碱平衡持酸碱平衡. . 五五 乳乳 酸酸 循循 环环 （Cor

43、i循环）循环） 激烈运动时，肌肉收缩通过糖酵解生成大量乳酸。肌肉内糖异生活性低，所以乳酸通过细胞膜弥散进入血液后，再进入肝，先氧化成丙酮酸，然后经过糖异生作用转变为葡萄糖或糖原。葡萄糖释入血液后又可被肌肉摄取，构成一个循环，成为乳酸循环乳酸循环。 乳酸循环是耗能的过程，2分子乳酸异生成葡萄糖需要消耗6分子ATP。 生理意义在于避免损失乳酸以及防止乳酸堆积引起酸中毒，既回收了乳酸中的能量，又重新积累了储存的糖原，对身体能量的利用很有意义。l血液中的葡萄糖含量称为血液中的葡萄糖含量称为血糖血糖。按真糖法测定，正常空腹血糖按真糖法测定，正常空腹血糖浓度为浓度为3.893.896.11mmol/L6.

44、11mmol/L（7070100mg%100mg%）。 血糖血糖消化吸收消化吸收肝糖异生肝糖异生肝糖原分解肝糖原分解氧化供能氧化供能合成糖原合成糖原转变为脂肪转变为脂肪或氨基酸或氨基酸转变为其他转变为其他糖类物质糖类物质（一）组织器官：（一）组织器官： 1 1肝脏肝脏。 2 2肌肉等外周组织肌肉等外周组织。（二）激素：（二）激素： 1 1降低血糖浓度的激素降低血糖浓度的激素胰岛素胰岛素。 2 2升高血糖浓度的激素升高血糖浓度的激素胰高血糖胰高血糖素、肾上腺素、糖皮质激素、生长激素、素、肾上腺素、糖皮质激素、生长激素、甲状腺激素甲状腺激素。（三）神经系统。（三）神经系统。血血 糖糖 水水 平平 的的 调调 节节一、胰岛素 体内唯一的降低血糖的激素，也是唯一同时促进糖原、脂肪、蛋白质合成的激素。二、胰高血糖素 体内主要升高血糖的激素。三、糖皮质激素 引起血糖升高、肝糖原增加。四、肾上腺素 强有力的升高血糖的激素。