1、糖糖(carbohydrates)即碳即碳水化合物，其化学本水化合物，其化学本质为多羟醛或多羟酮质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚类及其衍生物或多聚物。物。大多数糖类物质只由C、H、O三种元素组成鼠李糖鼠李糖 C6H12O5 甲醛甲醛 CH2O 脱氧核糖脱氧核糖 C5H10O4 乳酸乳酸 C3H6O3 乙酸乙酸 C2H4O2 糖类糖类/ /碳水化合物碳水化合物CarbohydrateCarbohydratem糖类糖类寡糖寡糖多糖多糖同多糖同多糖杂多糖杂多糖结合糖结合糖单糖单糖（二）糖的分类（二）糖的分类及其结构及其结构OHOHHHOHHOHOOHOOHHHHOHOHHOHHCH2OH葡萄糖葡
2、萄糖(glucose) 己醛糖己醛糖果糖果糖(fructose) 己酮糖己酮糖 OHOHOHOHHHOHHOH1. 单糖单糖 不能被水解的糖不能被水解的糖OOHOHHOH2CHHOHHCH2OH目目 录录OOHHHOHHOHHOHHCH2OHOHHHHOHOHOHHOH2COHOHOHOHHOHHHOH半乳糖半乳糖(galactose) 己醛糖己醛糖 核糖核糖(ribose) 戊醛戊醛糖糖 OHHOHHOHOHOH目目 录录CHOOHHOHHOHHOHHHOCHOC OHCHHOCOHHCOHHCH2OHHOHOHHOHHOHHOHCH2HHO123456123456123456开链型环型开链
3、型葡萄糖（葡萄糖（glucose）结构）结构2. 寡糖寡糖常见的几种二糖有常见的几种二糖有麦芽糖麦芽糖 葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖蔗蔗 糖糖 葡萄糖葡萄糖 果糖果糖乳乳 糖糖 葡萄糖葡萄糖 半乳糖半乳糖由由220个单糖通过糖苷键连接而成的糖类个单糖通过糖苷键连接而成的糖类 OCH2OHHHOHHOHOHHHOCH2OHHHHOHOHHOHHO麦芽糖 OCH2OHHOHHHOHOHHHOOCH2OHHHHOHOHHOHH乳糖 OHOHHHOHCH2OHOOCH2OHHHOHHOHOHHHHOCH2蔗 糖3. 多糖多糖 由由20个以上的单糖通过糖苷键连接而成的糖类个以上的单糖通过糖苷键连接而成的糖
4、类常见的多糖有常见的多糖有淀淀 粉粉 糖糖 原原 纤维素纤维素 淀粉淀粉 是植物中养分的储存形式是植物中养分的储存形式淀粉颗粒淀粉颗粒目目 录录 糖原糖原 是动物体内葡萄糖的储存形式是动物体内葡萄糖的储存形式目目 录录 纤维素纤维素 作为植物的骨架作为植物的骨架-1,4-糖苷键糖苷键目目 录录4. 结合糖结合糖 糖与非糖物质的结合物。糖与非糖物质的结合物。糖脂糖脂 ：是糖与脂类的结合物。是糖与脂类的结合物。糖蛋白糖蛋白 ：是糖与蛋白质的结合物。是糖与蛋白质的结合物。 常见的结合糖有常见的结合糖有 1. 氧化供能氧化供能如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固
5、醇、核苷等物质的原料。核苷等物质的原料。3. 作为机体组织细胞的组成成分作为机体组织细胞的组成成分这是糖的主要功能。这是糖的主要功能。2. 其他物质的原料其他物质的原料如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。4. 作为细胞识别的信息分子作为细胞识别的信息分子三、糖的消化与吸收三、糖的消化与吸收（一）糖的消化（一）糖的消化人类食物中的糖主要人类食物中的糖主要有植物淀粉、动物糖原以有植物淀粉、动物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以葡萄糖等，其中以淀粉淀粉为为主。主。消化部位：消化部位： 主要在小肠，主要在小肠，少量在口腔少
6、量在口腔食物中含有的大量纤维素，因人体内无食物中含有的大量纤维素，因人体内无 - -糖苷酶糖苷酶而不能对其分解利用，但却具有刺激而不能对其分解利用，但却具有刺激肠蠕动等作用，也是维持健康所必需。肠蠕动等作用，也是维持健康所必需。-1,4-糖苷键糖苷键淀粉淀粉 麦芽糖麦芽糖+麦芽三糖麦芽三糖 （40%） （25%）-临界糊精临界糊精+异麦芽糖异麦芽糖 （30%） （5%）葡萄糖葡萄糖 唾液中的唾液中的- -淀粉酶淀粉酶 - -葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶 - -临界糊精酶临界糊精酶 消化过程消化过程 肠粘膜肠粘膜上皮细胞上皮细胞刷状缘刷状缘 胃胃 口腔口腔 肠腔肠腔 胰液中的胰液中的- -淀粉酶淀粉酶
7、（二）糖的吸收（二）糖的吸收1. 吸收部位吸收部位 小肠上段小肠上段 2. 吸收形式吸收形式 单单 糖糖 ADP+Pi ATP G Na+ K+ Na+泵泵小肠粘膜细胞小肠粘膜细胞 肠肠腔腔 门静脉门静脉 3. 吸收机制吸收机制Na+依赖型葡萄糖转运体依赖型葡萄糖转运体(Na+-dependent glucose transporter, SGLT)刷状缘刷状缘 细胞内膜细胞内膜 4. 吸收途径吸收途径 小肠肠腔小肠肠腔 肠粘膜上皮细胞肠粘膜上皮细胞 门静脉门静脉 肝脏肝脏 体循环体循环SGLT 各种组织细胞各种组织细胞 GLUT GLUT：葡萄糖转运体葡萄糖转运体(glucose trans
8、porter)，已，已发现有发现有5种葡萄糖转运体种葡萄糖转运体(GLUT 15)。葡萄糖吸收入血后，依赖葡萄糖吸收入血后，依赖葡萄糖转运体葡萄糖转运体（glucose transporter, GLUT）而进入细胞）而进入细胞内代谢内代谢。 四四、糖代谢的概况、糖代谢的概况 葡萄糖转运体葡萄糖转运体（Glucose transporters，GLUT） 有有GLUT15五种。五种。 GLUT1: 分布广泛，以分布广泛，以RBC中最丰富中最丰富 GLUT2: 肝细胞、胰脏肝细胞、胰脏-细胞细胞 GLUT4: 主要存在于脂肪组织和肌肉主要存在于脂肪组织和肌肉 葡萄糖葡萄糖 酵解途径酵解途径 丙酮
9、酸丙酮酸 有氧有氧 无氧无氧 H2O及及CO2 乳酸乳酸 糖异生途径糖异生途径 乳酸、氨基酸、甘油乳酸、氨基酸、甘油 糖原糖原 肝糖原分解肝糖原分解 糖原合成糖原合成 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 核糖核糖 + + NADPH+H+淀粉淀粉 消化与吸收消化与吸收 ATP * 糖酵解糖酵解(glycolysis)的定义的定义* 糖酵解的反应部位：糖酵解的反应部位：胞浆胞浆在无氧情况下，葡萄糖生成在无氧情况下，葡萄糖生成2分子丙酮酸的分子丙酮酸的过程称之为过程称之为糖酵解糖酵解，或称，或称EM途径途径。 第一部分第一部分 第二部分第二部分* 糖的无氧分解分为两部分糖的无氧分解分为两部分由葡萄糖分解成丙
10、酮酸，称之为由葡萄糖分解成丙酮酸，称之为糖酵解途径糖酵解途径。由丙酮酸转变成乳酸、乙醇等产物。由丙酮酸转变成乳酸、乙醇等产物。特点：中间产物磷酸化特点：中间产物磷酸化1.使产物具有极性，不易透过膜而失散使产物具有极性，不易透过膜而失散2.磷酸化起到信号基团作用，有利于酶的结合磷酸化起到信号基团作用，有利于酶的结合3.有利于能量以有利于能量以ATP形式储存形式储存糖酵解过程由葡萄糖转变成丙酮酸糖酵解过程由葡萄糖转变成丙酮酸反应式：反应式：葡萄糖葡萄糖+2Pi+2ADP+2NAD+ 2丙酮酸丙酮酸+2ATP+2NADH+2H +2H2O10步反应：准备阶段（步反应：准备阶段（5步）步）+产能阶段（
11、产能阶段（5步）步） 葡萄糖葡萄糖磷酸化为磷酸化为6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖ATP ADPMg2+ 己糖激酶己糖激酶Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 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2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖葡萄糖 O CH2HO H HOOHH OH H OH H H6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 (G-6-P)P P O CH2OH HOOHH OH H OH H H 激酶：能够在激酶：能
12、够在ATP和任何一种底物之间起和任何一种底物之间起催化作用，转移磷酸基团的酶。催化作用，转移磷酸基团的酶。哺乳类动物体内已发现有哺乳类动物体内已发现有4种己糖激酶同种己糖激酶同工酶，分别称为工酶，分别称为至至型。型。型只存在肝细型只存在肝细胞中，称为葡萄糖激酶。胞中，称为葡萄糖激酶。它的特点是：它的特点是：对葡萄糖的亲和力很低对葡萄糖的亲和力很低受激素调控受激素调控 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖转变为转变为 6-磷酸果糖磷酸果糖 己糖异构酶己糖异构酶 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二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
13、酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 P P O CH2OH HOOHH OH H OH H H6-磷酸果糖磷酸果糖 (F-6-P) 6-磷酸果糖磷酸果糖转变为转变为1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 ATP ADP Mg2+ 6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二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酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+
14、NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 ( F-1,6-2P)CH2OHOCCCCCH2OOHOHOHHHP PP P1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 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GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二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酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸二羟丙酮磷酸二
15、羟丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 +CHOCHOHCHOHOHCH2POCH2P POCH2OHCOCH2POCH2P PO 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 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二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酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 CHOCHOHCHOHOHCH2POCH2P PO磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 CH2OHCOCH
16、2POCH2P PO上述步反应为糖酵解途径的上述步反应为糖酵解途径的准备准备阶段，包括阶段，包括2步磷酸化、步磷酸化、1步裂解和步裂解和2步异构化；步异构化；1分子葡萄糖分子葡萄糖消耗了消耗了2分子分子ATP，产生了，产生了2分子分子3-磷酸甘油醛。磷酸甘油醛。能量的产生是由接下来的产能能量的产生是由接下来的产能 阶段完成的，包阶段完成的，包括氧化还原反应和磷酸化，将能量从括氧化还原反应和磷酸化，将能量从3-磷酸甘油磷酸甘油醛转移到醛转移到ATP中。中。 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛氧化为氧化为1,3-二磷酸甘油二磷酸甘油酸酸 Pi、NAD+ NADH+H+ 3-3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢
17、酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二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酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 CHOCHOHCHOHOHCH2POCH2P PO1,3-二磷酸二磷酸甘油酸甘油酸 O=CCOHCH2POP POP POADP ATP 磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油
18、酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸1,3-二磷酸二磷酸 甘油酸甘油酸O=CCOHCH2POP POP PO3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 COOHCOHCH2POP PO 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸转变为转变为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GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二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酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NA
19、D+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 COOHCOHCH2POP PO2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 COOHCCH2POP POOHOH 2-磷酸甘油酸转变为磷酸甘油酸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GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二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酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸2- 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 C
20、OOHCCH2POP POOHOH+ H2O磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 (PEP)COOHCCH2P POADP ATP K+ Mg2+丙酮酸激酶丙酮酸激酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二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酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸转变成转变成丙酮酸丙酮酸， 并通过底物水平磷酸化生成并通过底物水平磷酸化生成ATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 CO
21、OHCCH2P PO丙酮酸丙酮酸 COOHC=OCH3 这是酵解途径中的第二次底物水平磷酸化。这是酵解途径中的第二次底物水平磷酸化。Energy payoff phaseEnergy investment phase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=OCH3E1: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
22、的代谢途径糖酵解的代谢途径GluG-6-PF-6-PF-1, 6-2PATP 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 E2E1E3NADH+H+ G G-6-P ATP ADP 己糖激酶己糖激酶 ATP ADP F-6-P F-1,6-2P 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 糖酵解时，糖酵解时，1mol葡萄糖可经底物
23、水平磷酸化生成葡萄糖可经底物水平磷酸化生成4molATP，在葡萄糖和，在葡萄糖和6-磷酸果糖磷酸化时消耗磷酸果糖磷酸化时消耗2molATP，故净生成，故净生成2molATP。果糖果糖己糖激酶己糖激酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP丙酮酸丙酮酸半乳糖半乳糖1- 1-磷酸半乳糖磷酸半乳糖1- 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖半乳糖激酶半乳糖激酶变位酶变位酶甘露糖甘露糖6- 6-磷酸甘露糖磷酸甘露糖己糖激酶己糖激酶变位酶变位酶除葡萄糖外，其它己糖除葡萄糖外，其它己糖也可转变成也可转变成磷酸己糖磷酸己糖而进入而进入酵解途径。酵解途径。 关键酶关键酶 己糖激酶己糖激酶 6-磷酸
24、果糖激酶磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 调节方式调节方式 变构调节变构调节 共价修饰调节共价修饰调节 * * 变构调节变构调节 变构激活剂：变构激活剂：AMP; ADP; F-1,6-2P;F-2,6-2P变构抑制剂：变构抑制剂： 柠檬酸柠檬酸; ; ATP（高浓度）（高浓度） 此酶有二个结合此酶有二个结合ATP的部位：的部位： 活性中心底物结合部位（低浓度时）活性中心底物结合部位（低浓度时） 活性中心外变构调节部位（高浓度时活性中心外变构调节部位（高浓度时） F-1,6-2P 正反馈调节该酶正反馈调节该酶 F-2,6-2P 是是6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1最强的变构激活剂。最强的
25、变构激活剂。 6-6-磷酸果糖磷酸果糖F-2,6-2P6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2 果糖双磷酸酶果糖双磷酸酶-2 F-2,6-2P的作用是与的作用是与AMP一起取消一起取消ATP、柠檬酸对、柠檬酸对6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1的变构抑制作用。的变构抑制作用。 （二）丙酮酸激酶二）丙酮酸激酶1. 变构调节变构调节变构抑制剂：变构抑制剂：ATP, 丙氨酸丙氨酸变构激活剂：变构激活剂：1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖2. 共价修饰调节共价修饰调节丙酮酸激酶丙酮酸激酶 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 ATP ADP Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶（无活性）（无活性） （有活性）（有活性） 胰高血糖素胰高血糖
26、素 PKA, CaMPPKA：蛋白激酶蛋白激酶A (protein kinase A)CaM：钙调蛋白钙调蛋白* 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖可反馈抑制己糖激酶，但可反馈抑制己糖激酶，但肝葡萄糖激酶不受其抑制。肝葡萄糖激酶不受其抑制。* 长链脂肪酰长链脂肪酰CoA可变构抑制肝葡萄糖激酶。可变构抑制肝葡萄糖激酶。乳酸酵解最主要的生理意义在于乳酸酵解最主要的生理意义在于迅速提供能量迅速提供能量，这，这对对肌肉收缩肌肉收缩更为重要。更为重要。当机体当机体缺氧或剧烈运动缺氧或剧烈运动肌肉局部血流不足时，能量肌肉局部血流不足时，能量主要通过乳酸酵解获得。主要通过乳酸酵解获得。红细胞没有红细胞没有线粒体线粒体
27、，完全依赖乳酸酵解供应能量。，完全依赖乳酸酵解供应能量。神经、白细胞和骨髓等代谢极为活跃，即使不缺氧神经、白细胞和骨髓等代谢极为活跃，即使不缺氧也常由乳酸酵解提供部分能量。也常由乳酸酵解提供部分能量。糖的有氧氧化糖的有氧氧化(aerobic oxidation)指在指在机体氧供充足时，机体氧供充足时，葡萄糖彻底氧化成葡萄糖彻底氧化成H2O和和CO2，并释放出，并释放出能量能量的过程。是机体主的过程。是机体主要供能方式。要供能方式。* * 部位部位：胞液及线粒体胞液及线粒体 第一阶段：酵解途径第一阶段：酵解途径 第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧 第三阶段：三羧酸循环第三阶段：
28、三羧酸循环 G（Gn） 第四阶段：氧化磷酸化第四阶段：氧化磷酸化 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA CO2 NADH+H+ FADH2H2O O ATP ADP TAC循环循环 胞液胞液 线粒体线粒体 丙酮酸进入线粒体，丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧为乙酰氧化脱羧为乙酰CoA 。丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA NAD+ , HSCoA CO2 , NADH + H+ 丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 总反应式总反应式: 丙酮酸脱氢酶复合体的组成丙酮酸脱氢酶复合体的组成 酶酶E1：丙酮酸脱氢酶：丙酮酸脱氢酶E2：二氢硫辛酰胺转乙酰酶：二氢硫辛酰胺转乙酰酶E3：二氢硫辛酰胺脱氢酶：二氢硫辛酰胺脱氢酶HS
29、CoANAD+ 辅辅 酶或辅基酶或辅基 TPP 硫辛酸（硫辛酸（ ) HSCoA FAD, NAD+SSL焦磷酸硫胺素焦磷酸硫胺素硫辛酸硫辛酸：SH2CCH2CHS(CH2)4COOH泛酸泛酸丙酮酸脱氢酶复合体催化的反应过程：丙酮酸脱氢酶复合体催化的反应过程：1. 丙酮酸脱羧形成羟乙基丙酮酸脱羧形成羟乙基-TPP。 2. 由二氢硫辛酰胺转乙酰酶由二氢硫辛酰胺转乙酰酶(E2)催化形成乙酰硫辛催化形成乙酰硫辛酰胺酰胺-E2。3. 二氢硫辛酰胺转乙酰酶二氢硫辛酰胺转乙酰酶(E2)催化生成乙酰催化生成乙酰CoA, 同同时使硫辛酰胺上的二硫键还原为时使硫辛酰胺上的二硫键还原为2个巯基。个巯基。4. 二氢
30、硫辛酰胺脱氢酶二氢硫辛酰胺脱氢酶(E3)使还原的二氢硫辛酰胺使还原的二氢硫辛酰胺脱氢，同时将氢传递给脱氢，同时将氢传递给FAD。5. 在二氢硫辛酰胺脱氢酶在二氢硫辛酰胺脱氢酶(E3)催化下，将催化下，将FADH2上上的的H转移给转移给NAD+，形成，形成NADH+H+。CO2CoASHNAD+NADH+H+ NADH+HNADH+H+ +的生成的生成- -羟乙基羟乙基-TPP-TPP的生成的生成乙酰硫辛酰乙酰硫辛酰胺的生成胺的生成乙酰乙酰CoACoA的生的生成成硫辛酰胺的生成硫辛酰胺的生成2.丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 催化的反应过程：催化的反应过程：所有的反应均在所有的反应均在线粒
31、体线粒体中进行。中进行。 * * 概述概述* * 反应部位反应部位 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CoACoA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顺乌头酸酶顺乌头酸酶三羧酸循环流程三羧酸循环流程CoASHNADH+H+NAD+NAD+NADH+H+FADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASHH2O柠檬酸合酶柠檬酸合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
32、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GTPGDPATPADP核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶目目 录录三羧酸循环的第一步是乙酰三羧酸循环的第一步是乙酰CoA与草酰乙酸缩合与草酰乙酸缩合成成6个碳原子的柠檬酸，然后柠檬酸经过一系列反个碳原子的柠檬酸，然后柠檬酸经过一系列反应重新生成草酰乙酸，完成一轮循环。应重新生成草酰乙酸，完成一轮循环。经过一轮循环，乙酰经过一轮循环，乙酰CoA的的2个碳原子被氧化成个碳原子被氧化成CO2；在循环中有；在循环中有1次底物水平磷酸化，可生成次底物水平磷酸化，可生成1分子分子GTP；更为重要的是有；更为重要的是有4次脱氢反应，氢的接次脱
33、氢反应，氢的接受体分别为受体分别为NAD+或或FAD，生成，生成3分子分子NADH+H+和和1分子分子FADH2。三羧酸循环特点三羧酸循环特点异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶 -酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系柠檬酸合酶柠檬酸合酶在在H+/电子沿电子传递链传递过程中能量逐步释放，电子沿电子传递链传递过程中能量逐步释放，同时伴有同时伴有ADP磷酸化成磷酸化成ATP，吸收这些能量储存，吸收这些能量储存于于ATP中，即氧化与磷酸化反应是偶联在一起的，中，即氧化与磷酸化反应是偶联在一起的，称为氧化磷酸化。称为氧化磷酸化。三羧酸循环中脱下的氢进入呼吸链氧化磷酸化，三羧酸循环中脱下的氢进入呼吸链氧化磷酸化，生
34、成水和生成水和ATP。H+ + e 进入进入呼吸链呼吸链彻底氧化生成彻底氧化生成H2O 的同的同时时ADP偶联磷酸化生成偶联磷酸化生成ATP。NADH+H+ H2O、2.5ATP O H2O、1.5ATP FADH2 O 三羧酸循环一次最终共生成三羧酸循环一次最终共生成10个个ATP。 1mol葡萄糖彻底氧化生成葡萄糖彻底氧化生成CO2和和H2O，可净生，可净生成成30或或32molATP。*获得获得ATP的数量取决于还原当量进入线粒体的穿梭机制。的数量取决于还原当量进入线粒体的穿梭机制。葡萄糖有氧氧化生成的葡萄糖有氧氧化生成的ATP ATP 反反应应辅辅 酶酶ATP 第第一一阶阶段段葡萄糖葡
35、萄糖 6- 磷酸葡糖磷酸葡糖-1 6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖-1 23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸NAD+ 3 3或或5 5* *21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 23-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 1 2 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 2丙酮酸丙酮酸2 1 第二阶段第二阶段2 丙酮酸丙酮酸 2 乙酰乙酰CoA2 2.5 第第三三阶阶段段2异柠檬酸异柠檬酸 2 -酮戊二酸酮戊二酸2 2.5 2-酮戊二酸酮戊二酸 2 琥珀酰琥珀酰CoA2 2.5 2琥珀酰琥珀酰CoA 2 琥珀酸琥珀酸2 1 2琥珀酸琥珀酸 2 延胡索酸延胡索酸FAD 2 1
36、.5 2苹果酸苹果酸 2 草酰乙酸草酰乙酸NAD+ 2 2.5 净生成净生成30或或32NAD+ NAD+ NAD+ 整个循环反应为不可逆反应整个循环反应为不可逆反应表面上看来，三羧酸循环运转必不可少的表面上看来，三羧酸循环运转必不可少的草酰乙酸在三羧酸循环中是不会消耗的，它可草酰乙酸在三羧酸循环中是不会消耗的，它可被反复利用。但是，被反复利用。但是，例如：例如： 草酰乙酸草酰乙酸 天冬氨酸天冬氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸 柠檬酸柠檬酸 脂肪酸脂肪酸 琥珀酰琥珀酰CoA 卟啉卟啉 机体内各种物质代谢之间是彼此联系、相机体内各种物质代谢之间是彼此联系、相互配合的，互配合的，TCA中的某
37、些中间代谢物能够中的某些中间代谢物能够转变合成其他物质，借以沟通糖和其他物转变合成其他物质，借以沟通糖和其他物质代谢之间的联系。质代谢之间的联系。 机体糖供不足时，可能引起机体糖供不足时，可能引起TCA运转障碍，运转障碍，这时苹果酸、草酰乙酸可脱羧生成丙酮酸，这时苹果酸、草酰乙酸可脱羧生成丙酮酸，再进一步生成乙酰再进一步生成乙酰CoA进入进入TCA氧化分解。氧化分解。 草酰乙酸草酰乙酸 草酰乙酸脱羧酶草酰乙酸脱羧酶 丙酮酸丙酮酸 CO2 苹果酸苹果酸 苹果酸酶苹果酸酶 丙酮酸丙酮酸 CO2 NAD+ NADH + H+ 乙酰乙酰CoA CO2 NADH+H+ NAD+ - -酮戊二酸酮戊二酸
38、谷氨酸谷氨酸 其来源如下：其来源如下： 三大物质代谢枢纽三大物质代谢枢纽简言之，即“供能”关关键键酶酶 酵解途径：酵解途径：己糖激酶己糖激酶 丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 三羧酸循环：三羧酸循环：柠檬酸合酶柠檬酸合酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶6- 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 -1- -酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶- -基于能量的需求基于能量的需求1. 丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 变构调节变构调节变构抑制剂：乙酰变构抑制剂：乙酰CoA; NADH; ATP 变构激活剂：变构激活剂：AMP; ADP; N
39、AD+ * 乙酰乙酰CoA/HSCoA 或或 NADH/NAD+ 时，其活性也受到抑制。时，其活性也受到抑制。 共价修饰调节共价修饰调节 目目 录录乙酰乙酰CoA 柠檬酸柠檬酸 草酰乙酸草酰乙酸 琥珀酰琥珀酰CoA - -酮戊二酸酮戊二酸 异柠檬酸异柠檬酸 苹果酸苹果酸 NADH FADH2 GTP ATP 异柠檬酸异柠檬酸 脱氢酶脱氢酶柠檬酸合酶柠檬酸合酶 - -酮戊二酸酮戊二酸脱氢酶复合体脱氢酶复合体 ATP +ADP ADP +ATP 柠檬酸柠檬酸 琥珀酰琥珀酰CoA NADH 琥珀酰琥珀酰CoA NADH +Ca2+ Ca2+ ATP、ADP的影响的影响 产物堆积引起抑制产物堆积引起抑
40、制 循环中后续反应循环中后续反应中间产物别位反馈抑中间产物别位反馈抑制前面反应中的酶制前面反应中的酶 其他，如其他，如Ca2+可可激活许多酶激活许多酶2. 三羧酸循环的调节三羧酸循环的调节* 概念概念* 机制机制 有氧时，有氧时，NADH+H+进入进入线粒体线粒体内氧化，丙内氧化，丙酮酸进入酮酸进入线立体线立体进一步氧化而不生成乳酸进一步氧化而不生成乳酸; 缺氧时，酵解途径加强，缺氧时，酵解途径加强，NADH+H+在胞浆在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。巴斯德效应巴斯德效应(Pastuer effect)指有氧氧化抑指有氧氧化抑制糖酵解的现象。制
41、糖酵解的现象。* 概念概念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-磷酸磷酸甘油醛甘油醛和和6-磷酸果糖磷酸果糖的反应过程。的反应过程。 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径又称戊糖支路、己糖单又称戊糖支路、己糖单磷酸途径及磷酸循环等；这些名称强调的磷酸途径及磷酸循环等；这些名称强调的是是磷酸化磷酸化的六碳糖形成磷酸化的戊糖。的六碳糖形成磷酸化的戊糖。 第一阶段：氧化反应第一阶段：氧化反应 生成生成磷酸戊糖磷酸戊糖，NADPH+H+及及CO2一、磷酸戊糖途径的反应过程一、磷酸戊糖途径的反应过程* * 反应过程
42、可分为二个阶段反应过程可分为二个阶段 第二阶段：非氧化反应第二阶段：非氧化反应 包括一系列基团转移包括一系列基团转移 CCCCCOOCH2OHOHOHOHHHHOHP P6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸 CH2OHC=OCCCH2OOHOHHHP P5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖 NADPH+H+ NADP+ H2O NADP+ CO2 NADPH+H+ 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酸酸脱氢酶脱氢酶 CH2OH C O 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 CCCCCCH2OHOHOHOHHHHOHHOP P6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯 CCCCC=OCH2OHOHOHHH
43、HOHOP P1. 磷酸戊糖生成磷酸戊糖生成 5-磷酸核糖磷酸核糖 G-6-P 5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖 NADP+ NADPH+H+ NADP+ NADPH+H+ CO2 2. 基团转移反应基团转移反应 5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖(C5) 3 5-磷酸核糖磷酸核糖 C55-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 C55-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 C57-磷酸景天庚酮糖磷酸景天庚酮糖 C73-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 C34-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖 C46-磷酸果糖磷酸果糖 C66-磷酸果糖磷酸果糖 C63-磷酸磷酸甘油醛甘油醛 C33-磷酸甘油醛磷酸甘油醛和和6-磷酸果糖磷酸果糖，可进，可进入酵解途径。因此，磷酸戊糖途径
44、也入酵解途径。因此，磷酸戊糖途径也称称磷酸戊糖旁路磷酸戊糖旁路 (pentose phosphate shunt)。磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径第一阶段第一阶段 第第二二阶阶段段 5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 C55-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 C57-磷酸景天糖磷酸景天糖 C73-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 C34-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖 C46-磷酸果糖磷酸果糖 C66-磷酸果糖磷酸果糖 C63-磷酸磷酸甘油醛甘油醛 C36-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(C6)3 6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯(C6)3 6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸(C6)3 5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖(C5) 3 5-磷酸核糖磷酸核糖 C53N
45、ADP+ 3NADP+3H+ 6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 3NADP+ 3NADP+3H+ 6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶磷酸葡萄糖酸脱氢酶 CO2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+6H+3CO2 66-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 + 12 NADP+ 56-磷酸果糖磷酸果糖+12NADPH+12H+6CO2 * * 6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 此酶为磷酸戊糖途径的关键酶，其此酶为磷酸戊糖途径的关键酶，其活性的高低决定活性的高低决定6-磷酸葡萄糖进入磷酸磷酸葡萄糖进入磷酸戊糖途径的流量。戊糖途
46、径的流量。此酶活性主要受此酶活性主要受NADPH/NADP+比比值值的影响，比值升高则被抑制，降低则的影响，比值升高则被抑制，降低则被激活。另外被激活。另外NADPH对该酶有强烈抑制对该酶有强烈抑制作用。作用。（一）是细胞产生（一）是细胞产生还原力（还原力（NADPH）的主的主要途径要途径 （二）是细胞中不同结构糖分子的重要来源（二）是细胞中不同结构糖分子的重要来源1. 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 2. NADPH参与体内的羟化反应，与参与体内的羟化反应，与生物生物合成合成或或生物转化生物转化有关有关3. NADPH可维持可维持GSH的还原性的还原性 2G-
47、SH G-S-S-GNADP+ NADPH+H+A AH2 二、糖醛酸途径可生成活泼的葡糖醛酸二、糖醛酸途径可生成活泼的葡糖醛酸-磷酸葡糖磷酸葡糖1-磷酸葡糖磷酸葡糖UDPGUDPGA（尿苷二磷酸（尿苷二磷酸Glc醛酸）醛酸）1-磷酸葡糖醛酸磷酸葡糖醛酸葡糖醛酸葡糖醛酸L-古洛糖酸古洛糖酸L-木酮糖木酮糖木糖醇木糖醇D-木酮糖木酮糖5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径对人类而言，糖醛酸途径的主要生理意义在于生成对人类而言，糖醛酸途径的主要生理意义在于生成活化的葡糖醛酸，即活化的葡糖醛酸，即UDPGA。葡糖醛酸是组成蛋白聚糖的糖胺聚糖，如透明质酸、葡糖醛酸是组成蛋白聚糖的糖胺聚糖，如
48、透明质酸、硫酸软骨素、肝素等的组成成分；硫酸软骨素、肝素等的组成成分；葡糖醛酸在生物转化过程中参与很多结合反应。葡糖醛酸在生物转化过程中参与很多结合反应。三、多元醇途径可生成木糖醇、山梨醇等三、多元醇途径可生成木糖醇、山梨醇等葡萄糖代谢过程中可生成一些多元醇，如木糖醇葡萄糖代谢过程中可生成一些多元醇，如木糖醇（Xylitol）、山梨醇（）、山梨醇（Sorbitol）等，所以被称为）等，所以被称为多元醇途径多元醇途径（Polyol pathway）。）。 但这些代谢过程局限于某些组织，对整个葡萄糖但这些代谢过程局限于某些组织，对整个葡萄糖代谢所占比重极少，无重要性。代谢所占比重极少，无重要性。
49、糖异生糖异生(gluconeogenesis)是指从非糖是指从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程。化合物转变为葡萄糖或糖原的过程。* * 部位部位* * 原料原料* * 概念概念 主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体 主要有乳酸、丙酮酸、甘油、生糖氨基酸主要有乳酸、丙酮酸、甘油、生糖氨基酸* 定义定义* * 过程过程 酵解途径中有酵解途径中有3个由关键酶催化的不个由关键酶催化的不可逆反应可逆反应。在糖异生时，须由另外。在糖异生时，须由另外的反应和酶代替。的反应和酶代替。 糖异生途径与酵解途径大多数反应糖异生途径与酵解途径大多数反应是共有的、可逆的；是共有的、可逆的；Gl
50、uG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二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酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸糖异生途径糖异生途径(gluconeogenic pathway)指从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程。指从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程。糖酵解糖酵解糖异生糖异生迂回措施一：迂回措施一： 丙酮酸丙酮酸通过通过草酰乙酸草酰乙酸转变成转变成磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)迂回措施三：迂回措施三：葡萄糖葡萄糖
