1、 第六章第六章 糖糖 代代 谢谢 (Carbohydrates Metabolism) 第二军医大学生物化学教研室第二军医大学生物化学教研室 冯伟华冯伟华 张建鹏张建鹏 蒋蕾蒋蕾 目录目录 第一节第一节 糖的消化吸收和转运糖的消化吸收和转运 一、糖的消化吸收一、糖的消化吸收 二、糖向细胞内转运二、糖向细胞内转运 第二节第二节 糖的供能和储能反应途径糖的供能和储能反应途径 一、葡萄糖的分解代谢一、葡萄糖的分解代谢 （一）葡萄糖的有氧氧化（一）葡萄糖的有氧氧化 （二）葡萄糖的无氧分解（二）葡萄糖的无氧分解 （三）葡萄糖分解代谢的生理意义（三）葡萄糖分解代谢的生理意义 二、糖原的合成和分解二、糖原的
2、合成和分解 （一）糖原合成（一）糖原合成 （二）糖原分解（二）糖原分解 （三）糖原储积病（三）糖原储积病 三、葡糖异生作用三、葡糖异生作用 （一）葡糖异生的基本途径（一）葡糖异生的基本途径 （二）葡糖异生的生理意义（二）葡糖异生的生理意义 四、糖代谢的调节四、糖代谢的调节 （一）葡萄糖分解和葡糖异生的调节（一）葡萄糖分解和葡糖异生的调节 （二）糖原合成和分解的调节（二）糖原合成和分解的调节第三节第三节 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 一、反应过程一、反应过程 二、生理意义二、生理意义第四节第四节 果糖和半乳糖的代谢果糖和半乳糖的代谢 一、果糖代谢一、果糖代谢 二、半乳糖代谢二、半乳糖代谢第五节第五节
3、 血糖及其调节血糖及其调节 一、血糖的来源和去路一、血糖的来源和去路 二、血糖浓度的调节二、血糖浓度的调节 三、血糖浓度异常三、血糖浓度异常 1 1、 葡萄糖有氧氧化与无氧分解的关键酶、基本途径及葡萄糖有氧氧化与无氧分解的关键酶、基本途径及其生理意义其生理意义2 2、葡糖异生的关键酶、基本途径和生理意义葡糖异生的关键酶、基本途径和生理意义 3 3 、葡萄糖有氧氧化与葡糖异生关键酶的变构调节、共葡萄糖有氧氧化与葡糖异生关键酶的变构调节、共价修饰调节价修饰调节4 4、糖原生成与糖原分解的基本过程及其调节糖原生成与糖原分解的基本过程及其调节5 5、磷酸戊糖途径的主要产物及其生理意义磷酸戊糖途径的主要
4、产物及其生理意义6 6、血糖来源与去路，血糖的激素调节血糖来源与去路，血糖的激素调节掌握内容掌握内容 重点介绍重点介绍 葡萄糖的代谢及其与供能储能的关系葡萄糖的代谢及其与供能储能的关系 第一节 糖的消化吸收和转运一、糖的消化吸收一、糖的消化吸收 淀粉的主要消化部位在淀粉的主要消化部位在小肠小肠。 肠液中含有胰腺分泌的肠液中含有胰腺分泌的 淀粉酶，催化淀粉淀粉酶，催化淀粉中中 1 1，4 4糖苷键水解。在小肠黏膜刷状缘进行，最糖苷键水解。在小肠黏膜刷状缘进行，最终生成葡萄糖。终生成葡萄糖。 小肠粘膜刷状缘存在的蔗糖酶和乳糖酶等分小肠粘膜刷状缘存在的蔗糖酶和乳糖酶等分别水解蔗糖和乳糖。别水解蔗糖和
5、乳糖。 乳糖不耐症乳糖不耐症 一些成年人由于缺乏一些成年人由于缺乏乳糖酶乳糖酶导致在饮用牛奶导致在饮用牛奶后，牛奶中的乳糖不能被水解而在肠中积聚，经细后，牛奶中的乳糖不能被水解而在肠中积聚，经细菌作用后产生菌作用后产生H H2 2、CHCH4 4和乳酸等，引起腹胀、腹泻等和乳酸等，引起腹胀、腹泻等症状症状, ,此时可饮用酸奶防止其发生。此时可饮用酸奶防止其发生。 人体内因无人体内因无 糖苷酶故不能消化食物中的纤维糖苷酶故不能消化食物中的纤维素。纤维素能促进肠蠕动，起通便排毒作用。素。纤维素能促进肠蠕动，起通便排毒作用。 消化：消化：淀淀粉粉 -淀粉酶淀粉酶（唾液和（唾液和胰液）胰液）麦芽糖和麦
6、芽三糖麦芽糖和麦芽三糖（65%）异麦芽糖异麦芽糖 -临界糊精临界糊精（49个个Glu） -葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶 -临界糊精酶临界糊精酶葡萄糖葡萄糖吸收吸收(以葡萄糖吸收为例以葡萄糖吸收为例)：NaNa+ +依赖型葡萄糖转运体依赖型葡萄糖转运体葡萄糖主动吸收示意图葡萄糖主动吸收示意图 小肠上皮细胞刷状缘侧细胞膜上存在小肠上皮细胞刷状缘侧细胞膜上存在NaNa+ +依赖依赖性葡萄糖转运蛋白（性葡萄糖转运蛋白（NaNa+ +dependent glucose dependent glucose transportertransporter，SGLTSGLT）。该转运蛋白上存在）。该转运蛋白上存在NaN
7、a+ +和和葡萄糖的结合部位，可与葡萄糖的结合部位，可与NaNa+ +和葡萄糖结合。葡萄和葡萄糖结合。葡萄糖则顺浓度梯度进入血液经门静脉入肝。此种葡糖则顺浓度梯度进入血液经门静脉入肝。此种葡萄糖的主动吸收过程是一种间接耗能的过程。萄糖的主动吸收过程是一种间接耗能的过程。 二、糖向细胞内转运二、糖向细胞内转运 细胞膜上存在葡萄糖转运蛋白细胞膜上存在葡萄糖转运蛋白（glucose transporter,GLUTglucose transporter,GLUT）, ,血液中的血液中的葡萄糖通过葡萄糖通过GLUTGLUT转运进入细胞内。目前已转运进入细胞内。目前已发现发现5 5种葡萄糖转运蛋白种葡萄
8、糖转运蛋白GLUT1-5GLUT1-5。 哈登哈登（Arthur Harden,1865.10.121940.6.17）生于英国）生于英国曼彻斯特。曼彻斯特。1882 年在欧文斯学院年在欧文斯学院（现为曼彻斯特大学）学习。（现为曼彻斯特大学）学习。1885 年获学士学位。年获学士学位。1886年进入德国的埃朗根大学学习。年进入德国的埃朗根大学学习。1888年获博士学位。同年在欧文斯学院任化学讲师兼实验室主任。年获博士学位。同年在欧文斯学院任化学讲师兼实验室主任。不久任化学实验教授。不久任化学实验教授。1897 年任英国防治医学协会化学部负责年任英国防治医学协会化学部负责人。人。1905年化学部
9、和生物化学部年化学部和生物化学部合并，由哈登负责领导。1929 年年 哈登、奥伊勒哈登、奥伊勒-凯尔平凯尔平因研究糖的发酵和发酵酶而获奖因研究糖的发酵和发酵酶而获奖第二节 糖的供能和储能反应途径一、葡萄糖的分解代谢一、葡萄糖的分解代谢（一）葡萄糖的有氧氧化（一）葡萄糖的有氧氧化 葡萄糖在分解代谢过程中消耗氧，彻底氧化生葡萄糖在分解代谢过程中消耗氧，彻底氧化生成成成成COCO2 2和水，并将其分子中的化学能转变形成能直和水，并将其分子中的化学能转变形成能直接被机体利用的高能磷酸化合物（接被机体利用的高能磷酸化合物（ATPATP）的过程。）的过程。 细胞浆内和线粒体。细胞浆内和线粒体。 1. 1.
10、 胞质内反应阶段胞质内反应阶段: : 葡萄糖分解成丙酮酸的过程葡萄糖分解成丙酮酸的过程2.2.线粒体内反应阶段线粒体内反应阶段: : （1 1）丙酮酸氧化脱羧）丙酮酸氧化脱羧 丙酮酸由胞液进入线粒体，氧化脱羧成乙酰辅酶丙酮酸由胞液进入线粒体，氧化脱羧成乙酰辅酶A； （2 2）三羧酸循环）三羧酸循环 O O2 2O O2 2O O2 2H H2 2O OH H+ +e+eCOCO2 2线线 粒粒 体体胞胞 液液1. 1. 胞质内反应阶段胞质内反应阶段 ( (葡萄糖分解成丙酮酸的过程葡萄糖分解成丙酮酸的过程) ) （1 1）已糖磷酸化）已糖磷酸化 葡萄糖磷酸化成为葡糖葡萄糖磷酸化成为葡糖6 6磷酸
11、。磷酸。 特点：特点： 分子不稳定，易参与进一步的代谢反应。分子不稳定，易参与进一步的代谢反应。 带负电，不能自由通过细胞膜逸出细胞被保带负电，不能自由通过细胞膜逸出细胞被保留在细胞内，利于参与代谢反应。留在细胞内，利于参与代谢反应。 HO-CHHO-CH2 2O OO OOHOH H HHOHOOHOHH HH HOHOHP P -O-CH-O-CH2 2O OO OOHOHH HHOHOOHOHH H H HOHOHATP ADPATP ADPMgMg2+2+P P（1 1）1.1.葡萄糖生成葡糖葡萄糖生成葡糖-6-6-磷酸磷酸 （注：（注：ATPATP的磷酸基团转移各接受体的反应都由激酶
12、催化，并需的磷酸基团转移各接受体的反应都由激酶催化，并需MgMg2+2+）ATP 已糖激酶（已糖激酶（hexokinasehexokinase，HKHK）, ,需需MgMg2+2+参与，并消耗参与，并消耗ATPATP。不可逆反应。哺乳类动。不可逆反应。哺乳类动物体内已发现物体内已发现4 4种已糖激酶同工酶种已糖激酶同工酶(- (- 型型) ) 。 肝细胞中肝细胞中,型酶，对葡萄糖有高度的专一性。型酶，对葡萄糖有高度的专一性。 葡糖激酶催化葡萄糖的葡糖激酶催化葡萄糖的KmKm值（值（10mmol/L10mmol/L）比其他已糖激酶高）比其他已糖激酶高约数百倍，且受激素调控。约数百倍，且受激素调控
13、。 当餐后血中葡萄糖糖浓度升高时，当餐后血中葡萄糖糖浓度升高时，HKHK活性已达到最高值，活性已达到最高值， GKGK活性可随血糖浓度增高而增高，利于葡萄糖进入肝细胞内活性可随血糖浓度增高而增高，利于葡萄糖进入肝细胞内利用，维持血糖浓度；利用，维持血糖浓度； 当血中葡萄糖糖浓度正常或偏低时，当血中葡萄糖糖浓度正常或偏低时，GKGK活性低，葡萄糖活性低，葡萄糖进入肝细胞利用减少，此时，进入肝细胞利用减少，此时，HKHK活性仍较高，利于肝外组织活性仍较高，利于肝外组织利用葡萄糖供能利用葡萄糖供能。 葡糖激酶（葡糖激酶（glucokinaseglucokinase，GKGK）特点：特点： 只存在肝和
14、胰腺只存在肝和胰腺 细胞；细胞； 对葡萄糖的亲和力低；对葡萄糖的亲和力低； 受激素调控；受激素调控； 维持血糖水平和糖代谢中起重要作用。维持血糖水平和糖代谢中起重要作用。 葡糖葡糖6 6磷酸转变为果糖磷酸转变为果糖-6-6-磷酸磷酸（fructose-6-phosphatefructose-6-phosphate）。）。 磷酸已糖异构酶催化。这是醛糖和酮糖之间磷酸已糖异构酶催化。这是醛糖和酮糖之间的异构反应。的异构反应。 果糖果糖6 6磷酸生成果糖磷酸生成果糖-1-1，6 6二磷酸二磷酸（fructose-1,6-bisphosphatefructose-1,6-bisphosphate）。）
15、。 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶1 1（phosphofructokinasephosphofructokinase 1 1，PFK-1PFK-1）催化。这是第二次磷酸化反应，需）催化。这是第二次磷酸化反应，需ATPATP和和Mg Mg 2+2+ 参与，反应不可逆。参与，反应不可逆。P P -O-CH -O-CH2 2O OH HOHOH HOHOOHOHH H H HOHOH CHCH2 2-OH-OH C O C OHO-C-HHO-C-H H-C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH CH CH2 2O- O- P P（2 2） CHCH2 2-OH-OH C=O C=OHO-C-
16、HHO-C-H H-C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH CHCH2 2O- O- P P CHCH2 2-O- -O- P P C=O C=OHO-C-HHO-C-H H-C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH CH CH2 2O- O- P PATP ADPATP ADP （3 3）MgMg2+ 2+ ATP（2 2）磷酸已糖裂解为磷酸丙糖）磷酸已糖裂解为磷酸丙糖 1 1分子果糖分子果糖-1-1，6 6二磷酸裂解为二磷酸裂解为1 1分子分子3 3磷酸磷酸甘油醛和甘油醛和1 1分子磷酸二羟丙酮。醛缩酶催化。分子磷酸二羟丙酮。醛缩酶催化。 两者互为异构体。两者互为异构
17、体。1 1分子果糖分子果糖1 1，6 6二磷酸二磷酸相当于生成相当于生成2 2分子分子3 3磷酸甘油醛。磷酸甘油醛。 CHCH2 2O-O- C=O C=OHO-C-HHO-C-H H-C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH CH CH2 2O- O- P P CHCH2 2-O- -O- P P C O C O CH CH2 2OHOH H-C H-CO O H-C-OH H-C-OH CH CH2 2O-O- P P醛缩酶醛缩酶磷酸丙糖磷酸丙糖异构酶异构酶（4 4）（5 5）（6 6）P P（3 3）磷酸丙糖氧化为丙酮酸）磷酸丙糖氧化为丙酮酸 3 3磷酸甘油醛生成磷酸甘油醛生成
18、1 1，3 3二磷酸甘油酸（高能磷二磷酸甘油酸（高能磷酸化合物）。酸化合物）。3 3磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶（glyceraldehydeglyceraldehyde3 3phosphate dehydrophosphate dehydroenaseenase）催化下，脱下的氢由催化下，脱下的氢由NADNAD+ +接受，生成接受，生成NADH+HNADH+H+ +。 （砷酸盐可抑制砷酸盐可抑制 3 3磷酸甘油醛脱氢酶活性）磷酸甘油醛脱氢酶活性） 1 1，3-3-二磷酸甘油酸生成二磷酸甘油酸生成3 3磷酸甘油酸，磷酸甘磷酸甘油酸，磷酸甘油酸激酶催化其分子内混合酸酐上的磷酸基转移到油酸激酶
19、催化其分子内混合酸酐上的磷酸基转移到ADPADP，生成生成ATPATP。 将底物分子中的能量直接转移给将底物分子中的能量直接转移给ADPADP生成生成ATPATP的过程，称之为的过程，称之为底物水平磷酸化底物水平磷酸化（substrate level phosphorylationsubstrate level phosphorylation）。）。 3 3磷酸甘油酸生成磷酸甘油酸生成2 2磷酸甘油酸。磷酸甘油酸。 脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸（高能磷酸化合物）脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸（高能磷酸化合物）(phosphoenolpyruvate(phosphoenolpyruvate，PEP)PEP
20、)。经分子内部的电。经分子内部的电子重排和能量重新分布，形成一个高能磷酸键。子重排和能量重新分布，形成一个高能磷酸键。 磷酸烯醇式丙酮酸生成烯醇式丙酮酸。丙酮酸激磷酸烯醇式丙酮酸生成烯醇式丙酮酸。丙酮酸激酶的催化，酶的催化，生成生成ATPATP，反应不可逆。，反应不可逆。 CHO CHO H-C-OH H-C-OH CH CH2 2O-O- P P O O C-O C-O P P CHOH CHOH CH CH2 2O-O- P P COOCOO- - CHOH CHOH CH CH2 2O-O- P PNADNADNADH+HNADH+H+ +PiPiADP ADP ATPATP G G0
21、0=-61.9kJ/mol=-61.9kJ/mol（7 7）（8 8）高能磷酸键高能磷酸键ATPCOOCOO- -CHOHCHOHCHCH2 2O-O- P PCOOCOO- -CHO- CHO- P PCHCH2 2OHOHCOOCOO- -C-OC-O P P CHCH2 2COOCOO- -C=OC=OCHCH2 2ADPADPATPATPH H2 2O O（9 9）（1010）（1111） G G0 0=-=-52.6kJ/mol52.6kJ/mol 第二个第二个ATPATP的生成的生成Mg+高能磷酸键ATP2.2.线粒体内反应阶段线粒体内反应阶段 胞质中生成的丙酮酸经线粒体内膜上丙酮
22、酸胞质中生成的丙酮酸经线粒体内膜上丙酮酸转运蛋白转运进入线粒体。在线粒体内丙酮酸首转运蛋白转运进入线粒体。在线粒体内丙酮酸首先被氧化脱羧生成先被氧化脱羧生成 乙酰乙酰CoACoA。乙酰。乙酰CoACoA经三羧酸循经三羧酸循环（环（tricarboxylictricarboxylic acid cycle acid cycle）被彻底氧化。）被彻底氧化。（1 1）丙酮酸氧化脱羧）丙酮酸氧化脱羧 丙酮酸在丙酮酸脱氢酶复合体（丙酮酸在丙酮酸脱氢酶复合体（pyruvate pyruvate dehydrogenasedehydrogenase complex complex）的催化下进行氧化脱羧）的催
23、化下进行氧化脱羧反应，此反应不可逆。总反应式为：反应，此反应不可逆。总反应式为： 丙酮酸丙酮酸 + HSCoA + HSCoA 乙酰乙酰CoACoA + CO + CO2 2 NAD NAD+ + NADH + HNADH + H+ + 丙酮酸脱氢酶复合体：丙酮酸脱氢酶复合体：组成：组成： 丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 二氢硫辛酸脱氢酶二氢硫辛酸脱氢酶 二氢硫辛酸转乙酰酶二氢硫辛酸转乙酰酶 辅酶辅酶（辅基）（辅基） ： 硫胺素焦磷酸（硫胺素焦磷酸（TPPTPP） 硫辛酸硫辛酸 FAD FAD NAD NAD+ + HSCoA HSCoA 大多数砷化物均有毒性，其中三价的亚砷酸大多数砷化
24、物均有毒性，其中三价的亚砷酸盐（盐（AsO2AsO2- -）毒性最强，它能与硫辛酸分子中的两）毒性最强，它能与硫辛酸分子中的两个个-SH-SH结合形成稳定的化合物，使以硫辛酸为辅酶结合形成稳定的化合物，使以硫辛酸为辅酶的酶不能发挥催化作用。的酶不能发挥催化作用。（2 2）三羧酸循环）三羧酸循环 循环以乙酰辅酶循环以乙酰辅酶A A与草酰乙酸缩合成含有三与草酰乙酸缩合成含有三个羧基的柠檬酸开始，因而被称之为三羧酸循环个羧基的柠檬酸开始，因而被称之为三羧酸循环(tricarboxylic(tricarboxylic acid cycle, TCAC) acid cycle, TCAC)。 亦称亦称柠
25、檬酸循环柠檬酸循环或或 krebskrebs循环。循环。 该循环是该循环是Hans Krebs Hans Krebs 于于19371937年发现的，又称年发现的，又称KrebsKrebs循环。循环。 。19531953 年年 汉斯汉斯克雷布斯克雷布斯 因发现柠檬酸循环而获奖因发现柠檬酸循环而获奖 汉 斯汉 斯 克 雷 布 斯 （ 克 雷 布 斯 （ H Hans Adolf ans Adolf Krebs,1900.8.25Krebs,1900.8.2519811981. .11.2211.22） 生于德） 生于德国希尔德斯海姆，国希尔德斯海姆，1918191819231923 年在德国年在德
26、国多所大学学医，多所大学学医， 1926192619301930 年间在谢菲尔德大学主持年间在谢菲尔德大学主持生物化学研究所。生物化学研究所。19451945 年任该校生化学教授。年任该校生化学教授。 19531953年年 汉斯汉斯克雷布斯，李普曼克雷布斯，李普曼因发现柠檬酸循环而获奖因发现柠檬酸循环而获奖 汉斯汉斯克雷布斯（克雷布斯（Hans AdolfHans Adolf K r e b s , 1 9 0 0 . 8 . 2 5K r e b s , 1 9 0 0 . 8 . 2 5 1981.11.221981.11.22）生于德国希尔德）生于德国希尔德斯海姆，斯海姆，1918191
27、819231923年在德年在德国多所大学学医，国多所大学学医，1926 1926 19301930年间成为瓦尔堡的助手，年间成为瓦尔堡的助手，因纳粹上台而移居英国，在谢因纳粹上台而移居英国，在谢菲尔德大学主持生物化学研究菲尔德大学主持生物化学研究所。所。19451945年任该校生化学教授，年任该校生化学教授，19541954年去牛津执教年去牛津执教 反应过程：反应过程： 1 1、缩合反应、缩合反应 2 2、第一次氧化脱羧反应、第一次氧化脱羧反应 3 3、第二次氧化脱羧反应、第二次氧化脱羧反应 4 4、底物水平磷酸化反应、底物水平磷酸化反应 5 5、琥珀酸脱氢、琥珀酸脱氢 6 6、苹果酸脱氢、苹
28、果酸脱氢 O COOH C CH2 COOH OCH2 - C COOH CH2 HO-C-COOH CH2 COOH+HSCoA + H+柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶缩合反应（缩合反应（1 1）草酰乙酸草酰乙酸（氟乙酸中毒）（氟乙酸中毒）乙酰乙酰CoACoA柠檬酸柠檬酸辅酶辅酶A ASCoA高能硫酯键高能硫酯键Km COOH H-C-H HO-C-COOH CH2 COOH柠檬酸柠檬酸 COO- C-H -OOC-C CH2 COO- 酶酶- -顺乌头酸顺乌头酸 复合物复合物H2OH2O顺乌头酸酶顺乌头酸酶顺乌头酸酶顺乌头酸酶异构反应异构反应(2)(2) COO- H-C-OH-OOC-C-H
29、CH2 COO-异柠檬酸异柠檬酸 COO- H-C-OH-OOC-C-H CH2 COO-异柠檬酸异柠檬酸 COO- C=O CH2 CH2 COO- - -酮戊二酸酮戊二酸NAD+ NADH+H+Mg2+ CO2异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶第一次氧化脱羧反应（第一次氧化脱羧反应（3 3） COO- C=O CH2 CH2 COO- - -酮戊二酸酮戊二酸 CSCoA CH2 CH2 COO-O琥珀酰琥珀酰CoACoANAD+ NADH+H+HSCoA CO2 -酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体第二次氧化脱羧反应（第二次氧化脱羧反应（4 4）（TPP、硫锌酸、硫锌酸、FAD） CSCo
30、A CH2 CH2 COO-O COO- CH2 CH2 COO-琥珀酰琥珀酰CoACoA琥珀酸琥珀酸+ HSCoAGDP GTP 琥珀酰琥珀酰CoACoA 合成酶合成酶底物水平磷酸化反应（底物水平磷酸化反应（5 5）Pi+ COO- CH CH COO-琥珀酸琥珀酸 COO- C-HH- C COO- COO-HO-C-H H-C-H COO- COO- C=O CH2 COO-延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸FAD FAD2H琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶H2O延胡索酸酶延胡索酸酶 NAD+NADH+H+苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶琥珀酸氧化成草酰乙酸的反应（琥珀酸氧化成草酰乙酸的反应（
31、6 6）HHC2C6C4C4C5NADH+H+CO2NADH+H+CO2GTPFADH2NADH+H+三羧酸循环的概况三羧酸循环的概况 表表61 葡萄糖有氧氧化时葡萄糖有氧氧化时ATP的生成的生成 生成生成ATP数数反应过程：反应过程： （供线粒体外利用）胞浆内反应阶段（供线粒体外利用）胞浆内反应阶段葡萄糖葡萄糖 葡糖葡糖6磷酸磷酸 1果糖果糖6磷酸磷酸 果糖果糖1，6二磷酸二磷酸 1甘油醛甘油醛3磷酸磷酸 1，3二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 22.5或或21.5 *1，3二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3磷酸甘油酸磷酸甘油酸 21磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸 21线粒体内
32、反应阶段线粒体内反应阶段丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA 22.5异柠檬酸异柠檬酸 酮成二酸酮成二酸 22.5 酮成二酸酮成二酸 琥珀酰琥珀酰CoA 22.5琥珀酰琥珀酰CoA 琥珀酸琥珀酸 21琥珀酸琥珀酸 延胡索酸延胡索酸 21.5苹果酸苹果酸 草酰乙酸草酰乙酸 22.5 净生成净生成32或或30 ATP * 胞浆内生成的胞浆内生成的NADH+HNADH+H+ +，如果经苹果酸，如果经苹果酸- -天冬氨酸穿梭进入线粒体，天冬氨酸穿梭进入线粒体，1 1分子分子NADH+HNADH+H+ +可生成可生成2.52.5分子分子ATPATP；如经；如经 磷酸甘油穿梭，则可生成磷酸甘油穿梭，则可生成1.5
33、1.5分子分子ATPATP（参见第七章（参见第七章 生物氧化）。生物氧化）。 63 葡萄糖的分解代谢途径葡萄糖的分解代谢途径 几个要点：几个要点： 2 2次脱羧反应次脱羧反应 异柠檬酸脱氢酶和异柠檬酸脱氢酶和 酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体催化。催化。 酮戊二酸脱氢酶复合体的组成和催化反酮戊二酸脱氢酶复合体的组成和催化反应过程与前述的丙酮酸脱氢酶复合体类似。应过程与前述的丙酮酸脱氢酶复合体类似。 4 4次脱氢反应次脱氢反应 异柠檬酸、异柠檬酸、 酮戊二酸和苹果酸脱下的氢均酮戊二酸和苹果酸脱下的氢均被被NADNAD+ +接受生成接受生成NADH+HNADH+H+ +每对氢原子氧化后可生
34、成每对氢原子氧化后可生成2.52.5分子分子ATPATP供线粒体外利用；供线粒体外利用； 琥珀酸脱氢酶的辅基为琥珀酸脱氢酶的辅基为FADFAD，接受，接受2H2H后，生成后，生成FADH2FADH2。通过。通过FADFAD递氢，每对氢原子氧化后可生成递氢，每对氢原子氧化后可生成1.51.5分子分子ATPATP供线粒体外利用。供线粒体外利用。 1 1次底物水平磷酸化次底物水平磷酸化: : 琥珀酰琥珀酰CoACoA转变成琥珀酸时发生的底物水平磷转变成琥珀酸时发生的底物水平磷酸化生成酸化生成1 1分子分子GTPGTP。GTPGTP可将分子未端的高能磷酸可将分子未端的高能磷酸键转移给键转移给ADPAD
35、P生成生成ATPATP。 因此：因此：1 1分子乙酰分子乙酰CoACoA经过三羧酸循环氧化经过三羧酸循环氧化分解约可生成分解约可生成1010分子分子ATPATP供线粒体外利用。供线粒体外利用。 三步不可逆反应三步不可逆反应 即草酰乙酸与乙酰即草酰乙酸与乙酰CoACoA缩合生成柠檬酸、异缩合生成柠檬酸、异柠檬酸转变成柠檬酸转变成 酮戊二酸和酮戊二酸和 酮戊二酸氧化脱羧酮戊二酸氧化脱羧反应，保证三羟羧酸循环向一个方向进行。反应，保证三羟羧酸循环向一个方向进行。 三羧酸循环不仅是糖、脂肪和氨基酸在体内氧化三羧酸循环不仅是糖、脂肪和氨基酸在体内氧化的的共同途径共同途径，也是糖、脂肪、氨基酸代谢联系的，
36、也是糖、脂肪、氨基酸代谢联系的枢纽。枢纽。 IIIII（二）葡萄糖的无氧分解（二）葡萄糖的无氧分解 葡萄糖分解生成乳酸的过程不消耗氧，称之葡萄糖分解生成乳酸的过程不消耗氧，称之为葡萄糖的无氧分解。因该过程与酵母使糖转变为葡萄糖的无氧分解。因该过程与酵母使糖转变成乙醇的发酵过程相似，故又称成乙醇的发酵过程相似，故又称糖酵解糖酵解（glycolysisglycolysis）。）。 葡萄糖无氧分解过程中，葡萄糖无氧分解过程中，1 1分子葡萄糖生成分子葡萄糖生成2 2分子分子3 3磷酸甘油醛，后者脱氢使磷酸甘油醛，后者脱氢使2 2分子分子NADNAD+ + 还原还原生成生成2 2分子分子NADH+HN
37、ADH+H+ +；而；而1 1分子葡萄糖生成的分子葡萄糖生成的2 2分子分子丙酮酸转变成丙酮酸转变成2 2分子乳酸的过程中正好使分子乳酸的过程中正好使2 2分子分子NADH+HNADH+H+ +转变成转变成2 2分子分子NADNAD+ +。NADNAD+ +在葡萄糖无氧分解在葡萄糖无氧分解过程中可重复利用。过程中可重复利用。 (1)(1)(2)(2)(3)(3)(4)(4)(5)(5)(6)(6)(7)(7)(8)(8)(12)(12)(9)(9)(10)(10)(11)(11)-ATP-ATP-ATP-ATPCHCH2 2C OC OCOOHCOOHCHCH2 2CHOHCHOHCOOHCO
38、OH NADH+HNADH+H+ + NADNAD+ +（7 7）（1212）（三）葡萄糖分解代谢的生理意义（三）葡萄糖分解代谢的生理意义 人体内大多数组织细胞主要利用葡萄糖有人体内大多数组织细胞主要利用葡萄糖有氧氧化生成的氧氧化生成的ATPATP提供其生命活动能量的需要。提供其生命活动能量的需要。 糖酵解糖酵解：1 1、缺氧情况下，如机体缺氧、剧烈运动肌、缺氧情况下，如机体缺氧、剧烈运动肌 肉局部缺血等，能迅速获得能量。肉局部缺血等，能迅速获得能量。2 2、红细胞、白细胞、神经和骨髓等代谢极、红细胞、白细胞、神经和骨髓等代谢极 为活跃，即使不缺氧也常由糖酵解提供为活跃，即使不缺氧也常由糖酵解
39、提供 部分能量。部分能量。 3 3 、肿瘤细胞主要靠葡萄糖无氧分解供能。肿瘤细胞主要靠葡萄糖无氧分解供能。 临床上呼吸衰竭、循环衰竭、急性大失临床上呼吸衰竭、循环衰竭、急性大失血等情况下，由于机体不能得到充分的氧气血等情况下，由于机体不能得到充分的氧气供应，糖酵解增强，可引起血液乳酸浓度升供应，糖酵解增强，可引起血液乳酸浓度升高，出现乳酸性酸中毒高，出现乳酸性酸中毒。 二、糖原的合成和分解二、糖原的合成和分解 糖原是人体内糖的储存形式，主要存在于肝和糖原是人体内糖的储存形式，主要存在于肝和肌肉中。肌肉中。 糖原是以葡萄糖为基本单位聚合而成的多糖。糖原是以葡萄糖为基本单位聚合而成的多糖。在糖原分
40、子中，葡萄糖之间以在糖原分子中，葡萄糖之间以 1 1，4 4糖苷键相连糖苷键相连形成形成12121414个葡糖单位组成的直链，两直链间以个葡糖单位组成的直链，两直链间以 1.61.6糖苷键相连形成分支糖苷键相连形成分支 。 糖原图6 4 糖原分子的部分结构糖原分子的部分结构65 糖原分子的结构糖原分子的结构G, 糖原生产蛋白；糖原生产蛋白； 葡萄糖残基葡萄糖残基（一）糖原合成（一）糖原合成 由葡萄糖合成糖原的过程称为糖原合成由葡萄糖合成糖原的过程称为糖原合成（glycogenesisglycogenesis）。）。 葡萄糖首先在已糖激酶（肝内为葡糖激酶）葡萄糖首先在已糖激酶（肝内为葡糖激酶）的
41、作用下磷酸化成为葡糖的作用下磷酸化成为葡糖6 6磷酸磷酸 葡糖磷酸变位酶的作用下转变为葡糖葡糖磷酸变位酶的作用下转变为葡糖1 1磷磷酸。葡糖酸。葡糖1 1磷酸与尿苷三磷酸（磷酸与尿苷三磷酸（UTPUTP）反应生成）反应生成尿苷二磷酸葡糖（尿苷二磷酸葡糖（uridine diphosphateuridine diphosphate glucose,UDPGglucose,UDPG）。）。 UDPGUDPG是葡萄糖的活化形式，葡萄糖的供体。是葡萄糖的活化形式，葡萄糖的供体。 O OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO
42、OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO O分分支支酶酶分支酶的作用分支酶的作用（1 1，4 41 1，6 6转转 葡萄糖基酶）葡萄糖基酶）（12-1812-18）（6-76-7） 在糖原合酶（在糖原合酶（glycogen synthaseglycogen synthase）的）的催化下，催化下，UDPGUDPG上葡萄糖上葡萄糖C1C1与糖原分子或糖与糖原分子或糖原引物未端葡萄糖残基上的原引物未端葡萄糖残基上的C4C4形成糖苷键，形成糖苷键，释放出释放出UDPUDP。 关键酶：糖原合酶关
43、键酶：糖原合酶 只能催化糖链延长，不能形成分支。当糖链只能催化糖链延长，不能形成分支。当糖链延长到延长到1111个葡萄糖残基以上时，个葡萄糖残基以上时，分支酶分支酶将含将含6 6个以个以上葡萄糖残基的糖链转移到邻近的糖链上，两者上葡萄糖残基的糖链转移到邻近的糖链上，两者以以 1 1，6 6糖苷键相连，形成分支（图糖苷键相连，形成分支（图6 66 6）。）。 66 糖原合酶和分支酶的交替作用糖原合酶和分支酶的交替作用 1，4糖苷键；糖苷键； 1，6糖苷键糖苷键/67 糖原磷酸化酶和脱支酶的交替作用糖原磷酸化酶和脱支酶的交替作用 1，4糖苷键；糖苷键； 1，6糖苷键糖苷键/68 糖原的合成和分解糖
44、原的合成和分解G，葡萄糖；，葡萄糖；n,n个葡萄糖残基个葡萄糖残基 （二）糖原分解（二）糖原分解 糖原分解（糖原分解（glycogenolysisglycogenolysis）习惯上是指肝糖）习惯上是指肝糖原分解成葡萄糖。原分解成葡萄糖。 关键酶：糖原磷酸化酶关键酶：糖原磷酸化酶（glycogen glycogen phosphorylasephosphorylase） 糖原糖原n+1 + Pi 糖原糖原n + 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖链葡萄糖链 非还原端的非还原端的 -1,4糖苷键而形成的糖苷键而形成的磷酸酯磷酸酯磷酸化酶磷酸化酶O OO OO OO OO OO OO OO OO OO
45、 OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO O的作用的作用（1 1，4 41 1，6 6转转 葡萄糖基酶）葡萄糖基酶）（12-1812-18）（6-76-7） 脱支酶将此分支未端的三糖单位转移到附近脱支酶将此分支未端的三糖单位转移到附近糖链的未端，两者以糖链的未端，两者以 1 1，4 4糖苷键相连。糖原磷糖苷键相连。糖原磷酸化酶可继续发挥催化作用，逐个解离该链末端酸化酶可继续发挥催化作用，逐个解离该链末端的葡萄糖残基。的葡
46、萄糖残基。 脱支酶具有寡脱支酶具有寡 -1-1，4 4 -1-1，4-4-葡聚糖转移葡聚糖转移酶和酶和 -1-1，6-6-葡糖苷酶的双重作用。葡糖苷酶的双重作用。 经糖原磷酸化酶磷酸解生成的葡糖经糖原磷酸化酶磷酸解生成的葡糖1 1磷酸磷酸 转变为葡糖转变为葡糖6 6磷酸。由葡糖磷酸。由葡糖6 6磷酸酶磷酸酶（glucose-6-phosphataseglucose-6-phosphatase）催化葡糖）催化葡糖6 6磷酸水磷酸水解成葡萄糖释放入血。葡糖解成葡萄糖释放入血。葡糖6 6磷酸酶只存在于磷酸酶只存在于肝（肾）中，所以只有肝（肾）中的糖原可直接肝（肾）中，所以只有肝（肾）中的糖原可直接补
47、充血糖。补充血糖。 肝糖原合成与分解的调节肝糖原合成与分解的调节1. 磷酸化酶磷酸化酶 磷酸化酶磷酸化酶a a、b b二种，二种，a a是有活性的磷酸型，是有活性的磷酸型，b b是无活性的去磷酸型。是无活性的去磷酸型。2. 糖原合酶糖原合酶 糖原合酶糖原合酶a a、b b二种，糖原合酶二种，糖原合酶a a有活性，有活性，磷酸化为糖原合酶磷酸化为糖原合酶b b后即失去活性。后即失去活性。级联放大系统：级联放大系统： 概念：概念：依赖依赖cAMPcAMP的蛋白激酶（亦称蛋白激酶的蛋白激酶（亦称蛋白激酶A A）也有）也有活性及无活性两种形式，其活性受活性及无活性两种形式，其活性受cAMPcAMP调节
48、。调节。ATPATP在在腺苷酸环化酶作用下生成腺苷酸环化酶作用下生成cAMPcAMP，而腺苷酸环化酶的活，而腺苷酸环化酶的活性受激素的调节。性受激素的调节。 cAMPcAMP在体内很快被磷酸二酯酶水在体内很快被磷酸二酯酶水解成解成AMPAMP，蛋白激酶随即转变为无活性型，这种通过，蛋白激酶随即转变为无活性型，这种通过一系列酶促反应将激素信号放大的连锁反应称为级联一系列酶促反应将激素信号放大的连锁反应称为级联放大系统放大系统。 意义：意义：一、放大效应一、放大效应 二、各级反应都存在可被调节的方式二、各级反应都存在可被调节的方式 （三）糖原储积病（三）糖原储积病 糖原储积病（糖原储积病（glyc
49、ogen storage diseaseglycogen storage disease）是一类遗传性代谢病，其特点是体内某些组织器是一类遗传性代谢病，其特点是体内某些组织器官中蓄积了大量结构正常或异常的糖原。此病是官中蓄积了大量结构正常或异常的糖原。此病是由于某些催化糖原合成和分解的酶缺陷所致。主由于某些催化糖原合成和分解的酶缺陷所致。主要累及肝，其次是心和肌肉。要累及肝，其次是心和肌肉。 三、葡糖异生作用三、葡糖异生作用 葡糖异生作用葡糖异生作用（gluconeogenesisgluconeogenesis）是指）是指非糖物质（乳酸、甘油、生糖氨基酸等）非糖物质（乳酸、甘油、生糖氨基酸等）
50、转变为葡萄糖或糖原的过程。转变为葡萄糖或糖原的过程。 肝是葡糖异生的主要器官。肝是葡糖异生的主要器官。 （一）葡糖异生的基本途径（一）葡糖异生的基本途径 葡糖异生途径基本上是葡萄糖酵解途径葡糖异生途径基本上是葡萄糖酵解途径的逆反应。但在糖酵解途径中，由于已糖的逆反应。但在糖酵解途径中，由于已糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶催化的激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶催化的三步反应不可逆，三步反应不可逆， 葡糖异生途径中，此反葡糖异生途径中，此反应由另外四个关键酶催化完成应由另外四个关键酶催化完成 。1 1、丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸羧化酶（丙酮酸羧化酶（pyru
