1、第第5 5章章 糖代谢糖代谢 俗话说：俗话说：“人是铁，饭是钢，一顿不吃饿得慌人是铁，饭是钢，一顿不吃饿得慌”。平衡膳食每餐食物中平衡膳食每餐食物中50%50%以上是糖，吸收进入血液中以上是糖，吸收进入血液中的葡萄糖，是生命活动的主要能量来源，即的葡萄糖，是生命活动的主要能量来源，即“燃料燃料”，就像汽车奔跑需要汽油一样。葡萄糖只有变成供机，就像汽车奔跑需要汽油一样。葡萄糖只有变成供机体所需的能体所需的能量量，人才有钢铁般的力量，那么，葡萄糖，人才有钢铁般的力量，那么，葡萄糖是如何供给我们机体能量的呢？本章糖代谢将主要介是如何供给我们机体能量的呢？本章糖代谢将主要介绍葡萄糖在体内的一系列化学变
2、化和能量转变的过程。绍葡萄糖在体内的一系列化学变化和能量转变的过程。导言导言糖糖是一大类有机化合物，其化学本是一大类有机化合物，其化学本质为多羟醛或多羟酮类和它们的脱水缩质为多羟醛或多羟酮类和它们的脱水缩合物，也称为碳水化合物。结构式合物，也称为碳水化合物。结构式（CH2O）n 葡萄糖葡萄糖(glucose)(glucose) 果糖果糖(fructose)(fructose) 半乳糖半乳糖(galactose)(galactose) 核糖核糖(ribose)(ribose) 麦芽糖麦芽糖 (maltose)(maltose) 乳乳 糖糖 (lactose)(lactose)蔗蔗 糖糖 (suc
3、rose)(sucrose)淀淀 粉粉 (starch)糖糖 原原 (glycogen)纤维素纤维素 (cellulose)糖脂糖脂 (glycolipid)(glycolipid)糖蛋白糖蛋白 (glycoprotein)(glycoprotein)糖类最重要的生理功能： 糖是动物体内的重要能源物质，是人体糖是动物体内的重要能源物质，是人体能量的主要来源。能量的主要来源。 糖是动物体内的重要结构物质，是组织糖是动物体内的重要结构物质，是组织细胞的重要结构成分。细胞的重要结构成分。 糖是机体重要的碳源。糖是机体重要的碳源。 糖是动物体内的重要功能物质，形成许糖是动物体内的重要功能物质，形成许多
4、重要的生物活性物质。多重要的生物活性物质。 (Catabolism of Carbohydrates)糖在体内的分解代谢主要有三条途径：糖在体内的分解代谢主要有三条途径：无氧分解无氧分解有氧氧化有氧氧化磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 在氧供应不足情况下，葡萄糖或糖原分解在氧供应不足情况下，葡萄糖或糖原分解生成乳酸的过程称为糖的无氧分解，又称生成乳酸的过程称为糖的无氧分解，又称为为糖酵解糖酵解。其反应部位在。其反应部位在细胞质细胞质。 可分为三个阶段：可分为三个阶段：一、糖的无氧分解 第二阶段第二阶段:氧化产能阶段氧化产能阶段 第三阶段第三阶段: 无氧还原阶段无氧还原阶段第一阶段第一阶段:活化裂解阶段
5、活化裂解阶段反应反应1：葡萄糖葡萄糖磷酸化为磷酸化为6-磷酸葡磷酸葡萄糖萄糖ATP ADPMg2+ 己糖激酶己糖激酶(hexokinase)葡萄糖葡萄糖 CH2HO H HOOHH OH H OH H H 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 (glucose-6-phosphate, G-6-P)O CH2O H HOOHH OH H OH H HP (一一)糖酵解反应过程糖酵解反应过程 O 己糖激酶有己糖激酶有至至型同工酶，肝中为型同工酶，肝中为型，称葡萄糖激酶型，称葡萄糖激酶(glucokinase)。1.活化裂解阶段活化裂解阶段反应反应2：6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖异构为异构为 6-磷酸果糖磷酸果糖
6、己糖异构酶己糖异构酶 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 O CH 2O H HOOHH OH H OH H HP 6-磷酸果糖磷酸果糖 (fructose-6-phosphate, F-6-P)O CH2O HOH OH H OH H P CH2OH反应反应3： 6-磷酸果糖转变为磷酸果糖转变为1,6-二磷酸二磷酸果糖果糖6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1(6-phosphfructokinase-1)糖酵解途径中最重要的限速酶糖酵解途径中最重要的限速酶1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖6-磷酸果糖磷酸果糖 ATP ADP Mg2+ 6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1O CH2O HOH OH H OH
7、 H P CH2OHO CH2O HOH OH H OH H P CH2O P 1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖反应反应4：磷酸己糖磷酸己糖裂解成裂解成2分子分子磷酸丙糖磷酸丙糖 醛缩酶醛缩酶(aldolase)磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 +PCH2OCH2OOHCOCCCHOO HHHHCH2OCOCH2OHCH2OOHCHOCHPPP反应反应5：磷酸丙糖磷酸丙糖的同分异构化的同分异构化磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶 磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶 (phosphotriose isomerase)磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 PCH2OCOCH2OH3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 P
8、CH2OOHCHOCHPP反应反应6： 3-磷酸甘油醛氧磷酸甘油醛氧化为化为1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 Pi、NAD+ NADH+H+ 3-3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 PCH2OOHCHOCH1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 PCH2OOHCCHPOOPPP2.氧化产能阶段氧化产能阶段氧化氧化反应反应7： 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-磷酸甘磷酸甘油酸油酸 在这个反应中，底物分子内部能量重新在这个反应中，底物分子内部能量重新分布
9、，生成高能键，使分布，生成高能键，使ADP磷酸化生成磷酸化生成ATP的过程，称为的过程，称为底物水平磷酸化底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation) 。 磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinase) ADP ATP 磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶 Mg2+ 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 PCH2OOHCCHPOOPCH2OOHCOOHCH3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 PPP产能产能反应反应8： 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸转变为转变为2-磷酸甘磷酸甘油酸油酸 磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶 (phosphoglycerate
10、mutase)2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶变位酶Mg2+ 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 PCH2OOHCOOHCHPCH2OHCOOHCHOPP变位变位反应反应9： 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸转变为转变为磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 烯醇化酶烯醇化酶(enolase) 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 (phosphoenolpyruvate, PEP)2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 PCH2OHCOOHCHOPCH2COOHCOPP脱水脱水ADP ATP K+ Mg2+丙酮酸激酶丙酮酸激酶(pyruvate kinase)反应反应10：磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸转变成转
11、变成丙酮酸丙酮酸， 并通过并通过 底物水平磷酸化生成底物水平磷酸化生成ATP这是糖酵解途径中的第二次这是糖酵解途径中的第二次底物水平磷酸化底物水平磷酸化。PCH2COOHCHO磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸 COOHC=OCH3再产能再产能丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸 反应中的反应中的NADH+H+ 来自于上述第来自于上述第6 6步反步反应中的应中的 3-3-磷酸甘油醛脱氢反应。磷酸甘油醛脱氢反应。乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶(LDH) NADH + H+ NAD+ COOHCHOHCH3COOHC=OCH3还原还原3.无氧还原阶段无氧还原阶段GluG-6-PF-6-PF-1, 6-BPATP
12、 ADP ATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 丙丙 酮酮 酸酸 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADP ATP ADP ATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 E1: 己糖激酶己糖激酶 E2: 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 E3: 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 NAD+ 乳乳 酸酸 糖酵解的代谢途径糖酵解的代谢途径E2E1E3NADH+H+ H2O 1. 不需要氧参加不需要氧参加净生成净生成ATP数量：数量：从从G开始开始 22-2= 2AT从从Gn开始开始 22-1= 3ATP(二)糖酵解
13、反应特点3、三步单向反应。、三步单向反应。 其中磷酸果糖激酶活性最低。其中磷酸果糖激酶活性最低。G G-6-P ATP ADP 己糖激酶己糖激酶 ATP ADP F-6-P F-1,6-BP 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 ADP ATP PEP 丙酮酸丙酮酸 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 1成熟红细胞的糖酵解 成熟红细胞没有线粒体，3-磷酸甘油醛脱氢生成的NADH不能继续进行氧化，因此，在红细胞内的葡萄糖约有90%进行糖酵解，产生的ATP可用于维持红细胞膜离子泵的正常功能，从而保持红细胞内外离子平衡和膜的可塑性。糖酵解生成的NADH可作为高铁血红蛋白还原酶的辅助因子，该酶可催化高铁血红蛋白还原为有载氧
14、功能的正常血红蛋白。成熟红细胞的代谢特点ADP ATP 磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶 Mg2+ 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 PCH2OOHCCHPOOPCH2OOHCOOHCH3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 PPPCH2OOCOOHCHPP2,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 变位酶变位酶磷酸酶磷酸酶H2OPi 红细胞中红细胞中存在存在2,3-BPG支路。支路。2,3-BPG与与Hb结结合，可降低合，可降低Hb与氧的亲与氧的亲和力，和力，促进促进氧的释放，氧的释放，以满足组织以满足组织细胞对氧的细胞对氧的需要。需要。 22,3-二磷酸甘油酸（二磷酸甘油酸（2,3-DPG）支路）支路 （四）糖酵解的
15、生理意义 1在无氧或缺氧条件下为机体迅速提供能在无氧或缺氧条件下为机体迅速提供能量。量。 2成熟红细胞没有线粒体，完全依赖糖酵成熟红细胞没有线粒体，完全依赖糖酵解供应能量。解供应能量。 3神经、白细胞、骨髓等组织细胞代谢极神经、白细胞、骨髓等组织细胞代谢极为活跃，在有氧情况下也常由糖酵解提供为活跃，在有氧情况下也常由糖酵解提供部分能量。部分能量。 第一阶段：第一阶段：葡萄糖经糖酵葡萄糖经糖酵解途径分解成丙酮酸。解途径分解成丙酮酸。第二阶段：第二阶段：丙酮酸进入线粒体，氧化丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧生成乙酰脱羧生成乙酰CoA。第三阶段：第三阶段：三羧酸循环及氧化三羧酸循环及氧化磷酸化。磷酸化。
16、G(Gn) 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA CO2 NADH+H+ FADH2H2O O ATP ADP TCA循环循环 胞液胞液 线粒体线粒体 糖的有氧氧化糖的有氧氧化指葡萄糖在有氧条件下彻底氧化分指葡萄糖在有氧条件下彻底氧化分解成解成H2O和和CO2，并释放出，并释放出能量能量的过程。是机体主要的过程。是机体主要供能方式。供能方式。在胞液及线粒体分三在胞液及线粒体分三个阶段进行个阶段进行。 2.丙酮酸氧化脱羧生成丙酮酸氧化脱羧生成乙酰乙酰CoA 丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧为乙酰丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧为乙酰CoA 。丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA NAD+ , HSCoA CO2 , NAD
17、H + H+ 丙酮酸氧化脱氢酶系丙酮酸氧化脱氢酶系(1)总反应式总反应式: (一一) 反应过程反应过程 1.丙酮酸的生成丙酮酸的生成 (同无氧氧化同无氧氧化) 辅辅 酶酶 TPP 硫辛酸硫辛酸( ) HSCoA FAD, NAD+(2)丙酮酸氧化脱氢酶系的组成丙酮酸氧化脱氢酶系的组成 酶酶E2：二氢硫辛酸乙酰转移酶：二氢硫辛酸乙酰转移酶E3：二氢硫辛酸脱氢酶：二氢硫辛酸脱氢酶SSL 3.三羧酸循环(Tricarboxylic acid Cycle, TCA cycle) 所有的反应均在所有的反应均在线粒体线粒体中进行。中进行。CoASHNADH+H+NAD+NAD+NADH+H+FADFADH
18、2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASHH2O柠檬酸合酶柠檬酸合酶顺乌头酸酶顺乌头酸酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶延胡索酸酶延胡索酸酶苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶CH3-C-SCoAOOCOOHCCH2COOH草酰乙酸草酰乙酸COOHHO-C-COOHCH2COOH柠檬酸柠檬酸CH2COOHC-COOHCHCOOH顺乌头酸顺乌头酸CH2COOHH-C-COOHCHCOOH异柠檬酸异柠檬酸CH2HO-COOHCH2CCOOH酮戊二酸酮戊二酸CH2O琥珀酰琥珀酰CoAOSCoACH2C
19、H2COOHC琥珀酸琥珀酸CH2CH2COOHCOOH延胡索酸延胡索酸CHHCCOOHCOOHHO-C-HCH2COOHCOOH苹果酸苹果酸 （二）三羧酸循环的特点（二）三羧酸循环的特点（三）三羧酸循环的生理意义 1糖的有氧氧化是机体利用糖氧化供能的主要方式。 2三羧酸循环是三大营养素的最终代谢通路。 3三羧酸循环是糖、脂肪、氨基酸代谢联系的枢纽。磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成是指由葡萄糖生成磷酸戊糖磷酸戊糖及及NADPH+H+，前者再进一步转变成，前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛和和6-磷酸果糖磷酸果糖的反应过程。的反应过程。磷酸戊糖途径又称磷酸戊糖途径又称磷酸戊糖旁路磷
20、酸戊糖旁路代谢。代谢。(一一) 反应过程反应过程1.细胞定位：细胞定位：胞液胞液 第一阶段：第一阶段：不可逆的氧化阶段不可逆的氧化阶段第二阶段：第二阶段：可逆的非氧化阶段可逆的非氧化阶段总反应式总反应式36-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 + 6 NADP+ 26-磷酸果糖磷酸果糖+3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛+6NADPH+H+3CO2 G-6-P 5-磷酸核糖磷酸核糖 NADP+ NADPH+H+ NADP+ NADPH+H+ CO2 生成生成磷酸戊糖磷酸戊糖，NADPH+H+及及CO2。关键酶：关键酶：6-磷酸葡萄糖脱氢酶。磷酸葡萄糖脱氢酶。(1)氧化反应阶段氧化反应阶段6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸
21、5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖 NADP+ CO2 NADPH+H+ 6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶磷酸葡萄糖酸脱氢酶 NADPH+H+ NADP+ H2O 6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯 5-磷酸核糖磷酸核糖 CCCCCCH2OHOHOHOHHHHOHHOP PCCCCCCH2OHOHOHOHHHOHOP PCCCCCOOHCH2OHOHOHHHHOHP POH 每每3分子分子6-磷酸葡萄糖同时参与反应，在一系磷酸葡萄糖同时参与反应，在一系列反应中，通过列反应中，通过3C、4C、6C、7C等演变阶段，等演变阶段，最终生成最终生成3-
22、磷酸甘油醛磷酸甘油醛和和6-磷酸果糖磷酸果糖。3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛和和6-磷酸果糖磷酸果糖，可进入酵解途，可进入酵解途径。因此，磷酸戊糖途径也称径。因此，磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路磷酸戊糖旁路(pentose phosphate shunt)。(2)非氧化反应阶段非氧化反应阶段CH2OHC=OHCOHHCOHCH2O-PCH2OHC=O CHHCOHCH 2 O-PHOCHOCOHHCOHHCOHCH2O-PHCH2OHC=OHOCHHCOHHCOHHCOHCH2O-PCHOHCOHCH2O-PCHOHCOHHCOHCH2O-PCH2OHC=OHOCHHCOHHCOHCH2O-P5-磷酸
23、木酮糖磷酸木酮糖7-磷酸景天糖磷酸景天糖4-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛5-5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖5-磷酸核糖磷酸核糖6-磷酸果糖磷酸果糖5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛糖酵解磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径(二)磷酸戊糖途径的生理意义 15-磷酸核糖的生成磷酸核糖的生成 此途径是葡萄糖在体内生此途径是葡萄糖在体内生成成5-磷酸核糖的唯一途径，故命名为磷酸戊糖通磷酸核糖的唯一途径，故命名为磷酸戊糖通路。路。2提供提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应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。是体内许多合成代谢的供氢体。NADPH参与体内羟化反应
24、。参与体内羟化反应。NADPH还用于维持谷胱甘肽还用于维持谷胱甘肽(glutathione)的还的还原状态。原状态。肌糖原，肌糖原，250 400g，氧化供能。氧化供能。 肝糖原，肝糖原，70 100g，维持血糖。维持血糖。 糖原糖原 (glycogen)是体内糖的储存形式，肝和肌是体内糖的储存形式，肝和肌肉是储存糖原的主要器官。肉是储存糖原的主要器官。糖原储存糖原储存第二节第二节 糖原的合成与分解糖原的合成与分解1. 葡萄糖残基以葡萄糖残基以-1,4-糖苷键糖苷键形形成长链成长链。2. 约约10个葡萄糖残基处形成分个葡萄糖残基处形成分枝，分枝处葡萄糖以枝，分枝处葡萄糖以-1,6-糖糖苷键苷键
25、连接，分支增加，溶解连接，分支增加，溶解度增加。度增加。3. 每条链都终止于一个非还原每条链都终止于一个非还原端。端。非还原端非还原端增多，以利于增多，以利于其被酶分解。其被酶分解。糖原的结构特点及其意义糖原的结构特点及其意义 一、糖原的合成代谢一、糖原的合成代谢由单糖合成糖原的过程叫糖原的合成。由单糖合成糖原的过程叫糖原的合成。(一一)合成部位合成部位主要在肝、肌肉的细胞液中主要在肝、肌肉的细胞液中6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 1. 葡萄糖磷酸化生成葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖 ATP ADP 己糖激酶己糖激酶;葡萄糖激酶葡萄糖激酶(肝肝) OHHOOHHOHHOHHHC
26、H2OHHPOOHHOOHHOHHOHHHCH2OHHOH2. 6-磷酸葡萄糖转变成磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 由于糖原分子延长需形成由于糖原分子延长需形成-1,4-糖苷键，故糖苷键，故葡萄糖分子葡萄糖分子C1上的羟基须活化上的羟基须活化，有利于与糖原，有利于与糖原末端葡萄糖残基的游离末端葡萄糖残基的游离C4羟基缩合。羟基缩合。1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 OHHOOHHOHHOHHHCH2OHHPOOHHOOHHOHHOHHOHCH2OHHP UDPG可看作可看作“活性葡萄糖活性葡萄糖”，在体内充作葡萄在体内充作葡萄糖供体
27、。糖供体。3. 1- 磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖 PPi UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖 ( uridine diphosphate glucose , UDPG ) （UTP） 1- 磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 OHHOOHHOHHOHHOHCH2OHHP尿苷尿苷 PPPPPPOHHOOHHOHHOHHOHCH2OHHP尿苷尿苷 PP糖原糖原n + UDPG 糖原糖原n+1 + UDP 糖原合酶糖原合酶 4. 糖原分子的延长糖原分子的延长二、糖原的分解代谢二、糖原的分解代谢(一一) 反应过程反应过程 糖原糖原n+1 糖原糖原n
28、+ 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸化酶（磷酸化酶（1.41.4糖苷键）糖苷键） 1. 糖原分解为糖原分解为1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 2. 1-磷酸葡萄糖转变成磷酸葡萄糖转变成6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 3. 6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶 （肝，肾有）（肌细胞无）（肝，肾有）（肌细胞无）葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 （磷酸化（磷酸化 加磷酸）加磷酸）第三节 糖异生作用(Gluconeogenesis) 糖异生糖异生 作用部位作用部位 主要在肝、肾细
29、胞的胞浆及线粒主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体。体。 糖异生糖异生 作用原料作用原料 主要有乳酸、丙酮酸、甘油、主要有乳酸、丙酮酸、甘油、生糖氨基酸。生糖氨基酸。 糖异生糖异生 作用作用 是指由非糖物质转变为葡萄糖或糖是指由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程。原的过程。 糖异生糖异生 作用过程作用过程基本是糖酵解的逆过程，但是基本是糖酵解的逆过程，但是需要跨越需要跨越“能障能障”。一、糖异生途径(一一)反应过程反应过程 糖异生与糖酵解途径共有可逆糖异生与糖酵解途径共有可逆反应，反应，3个由关键酶催化的个由关键酶催化的不可逆反不可逆反应，应，由另外的反应和酶代替。由另外的反应和酶代替。1. 6-磷酸
30、葡萄糖水解为葡萄糖磷酸葡萄糖水解为葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 G-6-P Pi 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶 果糖双磷酸酶果糖双磷酸酶 2. 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 转变为转变为 6-磷酸果糖磷酸果糖 F-1,6-BP F-6-PPi 葡萄糖葡萄糖 G-6-P Pi 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶 葡萄糖葡萄糖 G-6-P Pi 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶 丙丙酮酸羧化酶酮酸羧化酶(辅酶为生物素辅酶为生物素) 丙酮酸丙酮酸 草酰乙酸草酰乙酸 ATP + CO2ADP + Pi 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸PEP羧激酶羧激酶 GTP GDP + CO2 丙酮酸羧化为草酰乙酸，再脱羧生丙
31、酮酸羧化为草酰乙酸，再脱羧生成成PEP的过的过程程丙酮酸羧化支路丙酮酸羧化支路。3. 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(PEP)二、糖异生的生理意义二、糖异生的生理意义 （一）（一） 维持血糖浓度恒定维持血糖浓度恒定 （二）（二） 补充肝糖原补充肝糖原 （四）（四） 有利于乳酸的再利用有利于乳酸的再利用（三（三调节酸碱平衡调节酸碱平衡 血糖血糖是血液中单糖的总称，临床称血中葡是血液中单糖的总称，临床称血中葡萄糖为血糖。萄糖为血糖。 正常成人血糖浓度正常成人血糖浓度 为为3.896.11mmol/L 。 血糖水平恒定可血糖水平恒定可保证依赖葡萄糖供能的保证依赖葡萄糖供能的
32、脑脑组织、红细胞、骨髓及神经组织等组织、红细胞、骨髓及神经组织等重要组织器重要组织器官的能量供应。官的能量供应。 血糖含量是反应体内糖代谢状况的指血糖含量是反应体内糖代谢状况的指标标 血糖浓度的相对恒定靠血糖来源和去血糖浓度的相对恒定靠血糖来源和去路动态平衡路动态平衡 另外，葡萄糖代谢与血糖浓度有关。血糖另外，葡萄糖代谢与血糖浓度有关。血糖充足时肝和肌肉等组织将葡萄糖合成糖原充足时肝和肌肉等组织将葡萄糖合成糖原储存；当血糖水平降低时，肝糖原分解为储存；当血糖水平降低时，肝糖原分解为葡萄糖，非糖物质经糖异生作用补充血糖葡萄糖，非糖物质经糖异生作用补充血糖。在器官（主要是肝脏）、激素、神经系。在器
33、官（主要是肝脏）、激素、神经系统的共同调节下，血糖的来源与去路保持统的共同调节下，血糖的来源与去路保持动态平衡。动态平衡。一、血糖来源和去路 二、血糖水平的调节二、血糖水平的调节主要调节激素主要调节激素降低血糖：胰岛素降低血糖：胰岛素(insulin) 升高血糖升高血糖胰高血糖素胰高血糖素糖皮质激素糖皮质激素肾上腺素肾上腺素(一一)胰岛素胰岛素 来源去路来源去路1.促进葡萄糖转运进入肌肉、脂肪等细胞。促进葡萄糖转运进入肌肉、脂肪等细胞。 2.加速糖原合成，抑制糖原分解。加速糖原合成，抑制糖原分解。 3.加快糖的有氧氧化。加快糖的有氧氧化。 4.抑制肝内糖异生。抑制肝内糖异生。 5.促进糖转化为
34、脂肪。促进糖转化为脂肪。 (二二)胰高血糖素胰高血糖素 1.促进肝糖原分解，抑制糖原合成；促进肝糖原分解，抑制糖原合成； 2.抑制酵解途径，促进糖异生；抑制酵解途径，促进糖异生； 3.促进脂肪动员，转化成糖促进脂肪动员，转化成糖; ( (三三) )肾上腺素肾上腺素 1. 加速糖原分解。主要在应激状态下发挥调加速糖原分解。主要在应激状态下发挥调节作用。节作用。2.抑制酵解途径，促进糖异生；抑制酵解途径，促进糖异生； (四四)糖皮质激素糖皮质激素1.促进肌肉蛋白质分解，分解产生的氨基酸转促进肌肉蛋白质分解，分解产生的氨基酸转移到肝进行糖异生。移到肝进行糖异生。2.抑制肝外组织摄取和利用葡萄糖。抑制
35、肝外组织摄取和利用葡萄糖。3.在糖皮质激素存在时，其他促进脂肪动员的激在糖皮质激素存在时，其他促进脂肪动员的激素才能发挥最大的效果，间接抑制周围组织摄素才能发挥最大的效果，间接抑制周围组织摄取葡萄糖。取葡萄糖。 三、高血糖与低血糖三、高血糖与低血糖(一一)高血糖高血糖临床上将空腹血糖浓度高于临床上将空腹血糖浓度高于7.2mmol/L称为称为高血糖高血糖。 1生理性高血糖生理性高血糖 在生理情况下也会出现高血糖和在生理情况下也会出现高血糖和糖尿，见于饭后糖尿，见于饭后12小时；摄入高糖食物；也可由运动、情小时；摄入高糖食物；也可由运动、情绪紧张等因素引起。绪紧张等因素引起。 2病理性高血糖病理性
36、高血糖 病理性病理性高血糖高血糖发生于：糖尿病发生于：糖尿病是造成高血糖最常见的原因之一。颅内压升高，如颅内是造成高血糖最常见的原因之一。颅内压升高，如颅内出血，颅外伤等。由于脱水引起的高血糖，如呕吐、腹出血，颅外伤等。由于脱水引起的高血糖，如呕吐、腹泻和高热等也可使血糖升高。胰岛泻和高热等也可使血糖升高。胰岛 细胞瘤。细胞瘤。 (二二) 低血糖低血糖 (hypoglycemia)空腹血糖浓度低于空腹血糖浓度低于3.3mmol/L时称为时称为低血糖低血糖。 1生理性低血糖生理性低血糖 引起低血糖的因素很多，例如引起低血糖的因素很多，例如饥饿时间过长、持续地剧烈活动、使用胰岛素过饥饿时间过长、持
37、续地剧烈活动、使用胰岛素过量等都可引起低血糖。量等都可引起低血糖。 2病理性低血糖病理性低血糖 病理性低血糖发生于：病理性低血糖发生于： 胰岛胰岛细胞增生或癌瘤等，使胰岛素分泌过多细胞增生或癌瘤等，使胰岛素分泌过多 对抗胰岛素的激素不足，如垂体前叶功能减退、对抗胰岛素的激素不足，如垂体前叶功能减退、肾上腺皮质功能减退、甲状腺功能减退等。肾上腺皮质功能减退、甲状腺功能减退等。 严重肝病患者，肝脏不能有效地调节血糖。严重肝病患者，肝脏不能有效地调节血糖。 糖原累积症。糖原累积症。小小 结结 食物中的糖主要是淀粉，还有少量是蔗糖、麦芽食物中的糖主要是淀粉，还有少量是蔗糖、麦芽糖、乳糖等双糖。多糖和双
38、糖均需要在酶的作用糖、乳糖等双糖。多糖和双糖均需要在酶的作用下，水解为单糖才能被吸收进入血液循环运送到下，水解为单糖才能被吸收进入血液循环运送到全身各组织进行代谢。葡萄糖是体内糖利用和代全身各组织进行代谢。葡萄糖是体内糖利用和代谢最重要的功能形式，其主要作用是为机体提供谢最重要的功能形式，其主要作用是为机体提供生命活动所需的能量。生命活动所需的能量。 葡萄糖的分解代谢与机体供氧状况有关。在无氧葡萄糖的分解代谢与机体供氧状况有关。在无氧、缺氧条件下进行糖酵解生成乳酸；供氧充足时、缺氧条件下进行糖酵解生成乳酸；供氧充足时，葡萄糖进行有氧氧化，生成水和二氧化碳；在，葡萄糖进行有氧氧化，生成水和二氧化碳；在一些代谢旺盛的组织葡萄糖可进入磷酸戊糖途径一些代谢旺盛的组织葡萄糖可进入磷酸戊糖途径为机体提供为机体提供5-5-磷酸核糖和磷酸核糖和NADPHNADPH。
