1、Metabolism of Carbohydrates目的与要求目的与要求学时：学时：5 5掌握：掌握：糖的无氧酵解、有氧氧化、磷酸无糖途径的部位、原料、糖的无氧酵解、有氧氧化、磷酸无糖途径的部位、原料、限速酶、能量生成与消耗、终产物、生理意义及主要调节方式限速酶、能量生成与消耗、终产物、生理意义及主要调节方式理解：理解：糖原的分类及合成与分解糖原的分类及合成与分解掌握：掌握：糖异生的概念、部位、原料、限速酶及生理意义糖异生的概念、部位、原料、限速酶及生理意义掌握：掌握：血糖的来源与去路及主要调节方式血糖的来源与去路及主要调节方式物质代谢途径中的要点物质代谢途径中的要点l 部位部位l 初始反应
2、物（原料）初始反应物（原料）l 终产物终产物l 重要的中间产物重要的中间产物l 限速酶（关键酶）、限速步骤限速酶（关键酶）、限速步骤l 能量的生成、消耗能量的生成、消耗l 代谢途径的生理意义代谢途径的生理意义代谢途径中的重要步骤代谢途径中的重要步骤限速步骤限速步骤加氢、脱氢步骤加氢、脱氢步骤能量的生成和消耗步骤能量的生成和消耗步骤生成生成COCO2 2的步骤的步骤 概述概述一、糖的生理功能一、糖的生理功能1.氧化供能氧化供能为肿瘤，爱滋病，及其他疾病的治疗开辟为肿瘤，爱滋病，及其他疾病的治疗开辟了新的方向了新的方向.2.糖类具有结构功能糖类具有结构功能作为机体组织细作为机体组织细胞的组成成分胞
3、的组成成分这是糖的主要功能。这是糖的主要功能。3.糖具有复杂的多方面的生物活性与功能糖具有复杂的多方面的生物活性与功能如糖是糖蛋白、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。二、糖的分类及其结构二、糖的分类及其结构OHOHHHOHHOHOOHOOHHHHOHOHHOHHCH2OH葡萄糖葡萄糖(glucose)已醛糖已醛糖果糖果糖(fructose)已酮糖已酮糖 OHOHOHOHHHOHHOH1.单糖单糖 不能再水解的糖。不能再水解的糖。OOHOHHOH2CHHOHHCH2OHOOHHHOHHOHHOHHCH2OHOHHHHOHOHOHHOH2COHOHOHOHHOH
4、HHOH半乳糖半乳糖(galactose)已醛糖已醛糖 核糖核糖(ribose)戊醛糖戊醛糖 OHHOHHOHOHOH2.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 (maltose)葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖蔗蔗 糖糖(sucrose)葡萄糖葡萄糖 果糖果糖乳乳 糖糖(lactose)葡萄糖葡萄糖 半乳糖半乳糖各单糖之间借脱水缩合的糖苷键相连而成的各单糖之间借脱水缩合的糖苷键相连而成的短链结构，能水解生成几分子单糖的糖。短链结构，能水解生成几分子单糖的糖。3.多糖多糖 由许多单糖分子缩合而成的长链结构，由许多单糖分子缩合而成的长链结构，能水能水解生成多个分子单糖的糖。解生成多个分子
5、单糖的糖。常见的多糖有常见的多糖有淀淀 粉粉(starch)糖糖 原原(glycogen)纤维素纤维素 (cellulose)淀粉淀粉直链淀粉直链淀粉 由由a-1,4a-1,4糖苷键相连而成的直链结构。糖苷键相连而成的直链结构。支链淀粉支链淀粉 由多个较短的由多个较短的a-1a-1，4 4糖苷键直链结合而成。糖苷键直链结合而成。每两个短直链之间的连接为每两个短直链之间的连接为a-1,6a-1,6糖苷键。糖苷键。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 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 纤维素纤维素 作为植物的骨架作为植物的骨架-1,4
6、-糖苷键糖苷键 葡萄糖葡萄糖 酵解途径酵解途径 丙酮酸丙酮酸 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 ATP(adenosine triphosphate，腺嘌呤核苷三磷酸)腺苷三磷酸腺苷三磷酸AMPATPADP+Pi energyATPAMP+PPi energy Pi Pi+第第 二二 节节糖的无氧氧化糖的无氧氧化-糖酵解（糖酵解（Glycolysis）一、糖酵解一、糖酵解 第一阶
7、段第一阶段 第二阶段第二阶段*糖酵解糖酵解(glycolysis)的定义的定义*糖酵解分为两个阶段糖酵解分为两个阶段*糖酵解的反应部位：胞浆糖酵解的反应部位：胞浆在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸(lactate)的的过程称之为过程称之为糖酵解糖酵解。由葡萄糖分解成丙酮酸由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，称之，称之为为糖酵解途径糖酵解途径(glycolytic pathway)。丙酮酸在无氧条件下加氢还原为乳酸。丙酮酸在无氧条件下加氢还原为乳酸。1、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葡萄糖经糖酵解途径分解为两分子丙酮酸葡萄糖经糖酵解途径分解为两分
8、子丙酮酸 特点：消耗特点：消耗1分子分子ATP，反应不可逆。，反应不可逆。葡萄糖激酶（肝）葡萄糖激酶（肝）葡萄糖葡萄糖OHHHHOHOHHOHOHCH2OHMg2+A AT TP P 已糖激酶已糖激酶A AD DP POHHHHOHOHHOHOHCH2OPO3H2糖酵解过程的第一个糖酵解过程的第一个限速酶限速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。肝细胞中存在的型。肝细胞中存在的是是型型，称为葡萄糖激酶，称为葡萄糖激酶(glucokinase)。它的。它的特点是：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
9、调控 糖糖 原原 (GnGn)H3PO4磷酸化酶磷酸化酶OHOHOPOHOCH2OHOHOHO 糖糖 原原(Gn-1)1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖POOHOHOOCH2OHOHOHOH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 磷酸已糖异构酶磷酸已糖异构酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖OHHHHOHOHHOHOHCH2OPO3H2(G-6-P）(F-6-P）OHCH2CCCCCH2OOOHHHOHHOHPOOHOH6-6-磷酸果糖磷酸果糖CHOCCCCCH2OHHOHOHHHOHHOH123456葡萄糖葡萄糖1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 O-CH2CCCCCH2OOOHHHOHHOHPOO
10、HOH (F-6-P(F-6-P）OHCH2CCCCCH2OOOHHHOHHOHPOOHOHO-POOHOHA AD DP PA AT TP P 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1 （PFK1PFK1）Mg2+2，6-二磷酸果糖二磷酸果糖ADP,AMP（+）ATP、柠檬酸、柠檬酸()第二个限速酶，第二个限速酶，也是也是最重要的最重要的限速酶限速酶3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮OHCH2COCH2OPOOHOHOHHOCCHCH2OPOOHOH1 1，6-6-二磷酸果糖二磷酸果糖CCCCCH2OOOHHHOHHOHCH2OPOOHOHPOOHOH醛缩酶醛缩酶(5)(5)磷酸二
11、羟丙酮转变为磷酸二羟丙酮转变为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 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 CH2OHCOCH2POCH2P POOHO-OCCHCH2OPOOHOH1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸(1,3-BPG)(1,3-BPG)3-3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛OHHOCCHCH2OPOOHOHHPOHPO4 4 2 2-糖酵解糖酵解中唯一的中唯一的脱氢脱氢反应反应+NADNADH H+H H+NADNAD+OPOOPO3 32-2-6 6、3-3-磷酸甘油
12、醛氧化生成磷酸甘油醛氧化生成1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-3-磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶HOHOOCCHCH2OPOOHOH 3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸OHO-OCCHCH2OPOOHOH1,3-1,3-二磷酸甘油二磷酸甘油酸酸 (1,3-BPG)(1,3-BPG)OPOOPO3 32-2-ADPADPATPATP底物水平磷酸化底物水平磷酸化7 7、1,3-1,3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸的磷酸转移的磷酸转移底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation)3-3-磷酸甘油磷酸甘油HOHOOCCHCH2OPOOHOH磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶
13、2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸OHHO-OOCCHCH2O-POOHOH 磷酸烯醇式磷酸烯醇式 丙酮酸丙酮酸O-HOOCCCH2P+OOHOH2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸HOHHOOOCCCH2POOHOH烯醇化酶烯醇化酶(Mg2+/Mn2+)H2O9 9、2-2-磷酸甘油酸脱水成为磷酸甘油酸脱水成为磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸形成一个高能化合物形成一个高能化合物ADPADPA AT TP P丙酮酸激酶丙酮酸激酶(PKPK )磷酸烯醇式磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸O-HOOCCCH2P+OOHOH 烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸COOHOHCH2C糖酵解过程的第三个限速酶糖酵解过程的第三个限速酶也是第二次底
14、物水平磷酸化反应也是第二次底物水平磷酸化反应MgMg2+2+,K,K+丙酮酸丙酮酸OCH3COOHCNADH+H+乳酸乳酸HHOCH3COOHC乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶 NAD+2丙酮酸丙酮酸2烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸2ADP2ATP2乳酸乳酸6-磷酸果糖磷酸果糖1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖ADPATP21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛2Pi2NADH+2H+2NAD+2 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2ADP2ATP2 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸2H2O糖原糖原(Gn)6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄
15、糖PiGn-1ADPATP葡萄糖葡萄糖糖糖酵酵解解过过程程反应部位：胞液反应部位：胞液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 丙酮酸丙酮酸激酶激酶 关键酶关键酶 己糖激酶己糖激酶 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1（最主要的调节位点最主要的调节位点）丙酮酸激酶丙酮酸激酶 调节方式调节方式 别构调节别构调节（能量水平、底物产物（能量水平、底物产物 ）共价修饰调节共价修饰调节 （激素，（激素，磷酸化位点是丝氨酸残基的羟基）磷酸化位点是丝氨酸残基的羟基）*别构调节别构调节 别构激
16、活剂：别构激活剂：AMP;ADP;F-1,6-2P;F-2,6-2P别构抑制剂：别构抑制剂：柠檬酸柠檬酸;ATP（高浓度）（高浓度）F-2,6-2P 是该酶最强的变构激活剂是该酶最强的变构激活剂 F-6-P F-1,6-2P ATP ADP PFK-1磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 Pi PKA ATP ADP Pi 胰高血糖素胰高血糖素 ATP cAMP 活化活化 F-2,6-2P +/+AMP +柠檬酸柠檬酸 AMP+柠檬酸柠檬酸 PFK-2（有活性）（有活性）FBP-2（无活性）（无活性）6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2 PFK-2（无活性）（无活性）FBP-2（有活性）（有活性）PP果糖双磷
17、酸酶果糖双磷酸酶-2 2、丙酮酸激酶丙酮酸激酶1)别构调节别构调节别构抑制剂：别构抑制剂：ATP,丙氨酸丙氨酸别构激活剂：别构激活剂：1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖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素 PKA,CaM激酶激酶PPKA：蛋白激酶蛋白激酶A(protein kinase A)CaM：钙调蛋白钙调蛋白(三）糖酵解的生理意义三）糖酵解的生理意义1.1.迅速供能：是机体在缺氧情况下获取能量的有效迅速供能：是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。方式。2
18、.生理供能：生理供能：是某些细胞在氧供应正常情况下是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。的重要供能途径。无线粒体的细胞，如：红细胞无线粒体的细胞，如：红细胞 代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞3.病理供能：病理供能：严重贫血、呼吸功能障碍和循环功严重贫血、呼吸功能障碍和循环功 能障碍。能障碍。第三节第三节 糖的有氧氧化糖的有氧氧化 Aerobic Oxidation of Carbohydrate糖的有氧氧化糖的有氧氧化(aerobic oxidation)指在机体指在机体氧供充足时，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
19、放出并释放出能量能量的过程。是的过程。是机体主要供能方式机体主要供能方式。*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 （线粒体）（线粒体）第三阶段：三羧酸循环及第三阶段：三羧酸循环及 氧化磷酸化（线粒体）氧化磷酸化（线粒体）G（Gn）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 NAD+NADH+H+CH3COSCoAOCH3CCOOH丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA+CoA-SH辅酶辅酶ASCoA+C O2COO丙丙酮酮酸酸脱脱氢
20、氢酶酶复复合合体体ADP(+)ATP、乙酰、乙酰CoA(-)（一）丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰（一）丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰CoA CoA 限速酶限速酶丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体3 3 种种 酶酶：E E1 1:丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶(TPP(TPP、MgMg2+2+)E E2 2:二氢硫辛酰酰胺转乙酰酶二氢硫辛酰酰胺转乙酰酶(硫辛酸、辅酶硫辛酸、辅酶A)A)E E3 3:二氢硫辛酰酰胺脱氢酶二氢硫辛酰酰胺脱氢酶(FAD(FAD、NADNAD+)6 6种辅助因子种辅助因子：TPPTPP、MgMg2+2+、硫辛酸、辅酶、硫辛酸、辅酶A A、FADFAD、NADNAD+（含
21、（含B B1 1、硫辛酸、泛酸、硫辛酸、泛酸、B B2 2、PPPP五种维生素）五种维生素）HSCoANAD+CO2 CoASHNAD+NADH+H+5.NADH+H+的生成的生成1.-羟乙基羟乙基-TPP的生成的生成 2.乙酰硫辛酰乙酰硫辛酰胺的生成胺的生成 3.乙酰乙酰CoA的生成的生成4.硫辛酰胺的生成硫辛酰胺的生成 所有的反应均在线粒体中进行。所有的反应均在线粒体中进行。*概述概述*反应部位反应部位 1900-19811900-1981，德籍英国生物化学家，德籍英国生物化学家因发现三羧酸循环而获得因发现三羧酸循环而获得19531953年诺年诺贝尔生理和医学奖。贝尔生理和医学奖。1932
22、1932年发现尿素循环年发现尿素循环19371937年发现三羧酸循环年发现三羧酸循环柠檬酸合酶柠檬酸合酶草酰乙酸草酰乙酸OCOOHCCH2COOHCH3COSCoA乙酰辅酶乙酰辅酶ACOOHCH2OHCOOHCCH2COOH柠檬酸柠檬酸CoASH+H2OAMPATP长链脂酰长链脂酰CoA（）（+）三羧酸循环的第一个限速酶三羧酸循环的第一个限速酶异柠檬酸异柠檬酸HOHCOOHCOOHCH2CCOOHCHH2O柠檬酸柠檬酸HOHCOOHCOOHCH2CCOOHCH顺乌头酸顺乌头酸COOHCOOHCH2CCOOHCH乌头酸酶乌头酸酶CO2NAD+HHOCOOHCOOHCH2CHCOOHC异柠檬酸异柠
23、檬酸-酮戊二酸酮戊二酸OCOOHCH2CH2COOHC草酰琥珀酸草酰琥珀酸OCOOHCOOHCH2CHCOOHCNADH+H+异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶AMPADPATP（）（+）三羧酸循环中第二个限速酶三羧酸循环中第二个限速酶C O2-酮戊二酸酮戊二酸脱氢酶系脱氢酶系CoASHNAD+NADH+H+OCOOHCH2CH2COOHCOCOOHCH2CH2SCoAC琥珀酰琥珀酰CoA-酮戊二酸酮戊二酸4、-酮戊二酸酮戊二酸氧化脱羧生成氧化脱羧生成琥珀酰辅酶琥珀酰辅酶A三羧酸循环中第三羧酸循环中第三个限速酶三个限速酶琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶OCOOHCH2CH2SCoAC琥珀酰琥珀酰CoA
24、GDP+PiGTPATPADPCOOHCH2CH2COOH琥珀酸琥珀酸CoASH底物水平磷酸化底物水平磷酸化FADHHCOOHCHCH COOH琥珀酸琥珀酸琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶HOOC CHCHCOOH延胡索酸延胡索酸FADH2COOH COOH CH2 丙二酸丙二酸延胡索酸延胡索酸HOOCCHCHCOOH延胡索酸酶延胡索酸酶OHCOOHCH2CH COOH苹果酸苹果酸H2O8 8、苹果酸脱氢生成、苹果酸脱氢生成草酰乙酸草酰乙酸 苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶HOHCOOHCH2CCOOH 草酰乙酸草酰乙酸OCOOHCH2CCOOH苹果酸苹果酸NAD+NADH+H+O C COOHCH2COOH
25、草酰乙酸草酰乙酸CH2COSoA(乙酰辅酶乙酰辅酶A)OHCHCOOHCH2COOH苹果酸苹果酸CH2COOHCH2COOH琥珀酸琥珀酸CH2COOHCH2COSCoA琥珀酰琥珀酰CoACOOHCH2COOHCH2O=C-酮戊二酸酮戊二酸COOHCOOHCH2COOHCHHO-C异柠檬酸异柠檬酸COOHCOOHCH2COOHHO-CH2C柠檬酸柠檬酸CO22HCO22HGTPCHHOOCCHCOOH延胡索酸延胡索酸2HO C COOHCH2COOH2H三羧酸循环三羧酸循环（TCA）小小 结结 1 1、TACTAC过程的反应部位是过程的反应部位是线粒体线粒体。2 2、三羧酸循环是能量产生的主要环
26、节。、三羧酸循环是能量产生的主要环节。经过一次三羧酸循环，经一次底物水平磷酸化、二经过一次三羧酸循环，经一次底物水平磷酸化、二次脱羧、三个限速酶、四次脱氢。共产生次脱羧、三个限速酶、四次脱氢。共产生1010个个ATPATP3、整个循环反应为整个循环反应为不可逆反应不可逆反应4 4、关键酶有：、关键酶有：柠檬酸合酶柠檬酸合酶 -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。u三羧酸循环的生理意义 l 是糖、脂肪、氨基酸三大营养素的最终代谢通路是糖、脂肪、氨基酸三大营养素的最终代谢通路l 是糖、脂肪、氨基酸代谢联系的枢纽是糖、脂肪、氨基酸代谢联系的枢纽l 在提供生物合成的
27、前体中起重要作用在提供生物合成的前体中起重要作用l 为呼吸链提供为呼吸链提供H+e。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、糖有氧氧化的生理意义三、糖有氧氧化的生理意义 1.1.有氧氧化是机体获得有氧氧化是机体获得ATPATP的主要方式的主要方式 反反 应应辅辅 酶酶最终获得最终获得ATPATP第一阶段（胞浆）第一阶段（胞浆）葡糖糖葡糖糖6-磷酸葡糖糖磷酸葡糖糖-16-磷酸果糖磷酸果糖1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖-1 23-磷酸甘油醛磷酸甘
28、油醛21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸2NADH3或或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22磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸2丙酮酸丙酮酸2第二阶段（线粒体基质）第二阶段（线粒体基质）2丙酮酸丙酮酸2乙酰乙酰CoA2NADH5第三阶段（线粒体基质）第三阶段（线粒体基质）2异柠檬酸异柠檬酸2-酮戊二酸酮戊二酸2-酮戊二酸酮戊二酸2琥珀酰琥珀酰CoA2琥珀酰琥珀酰CoA2琥珀酸琥珀酸2琥珀酸琥珀酸2延胡索酸延胡索酸2苹果酸苹果酸2草酰乙酸草酰乙酸2NADH2NADH2FADH2 2NADH55235由一个葡糖糖总共获得由一个葡糖糖总共获得30或或32关键酶：关键酶：丙
29、酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 柠檬酸合酶柠檬酸合酶 异柠檬酸脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶、a-酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体 己糖激酶己糖激酶 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 四、糖有氧氧化的调节四、糖有氧氧化的调节1.丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 别构调节别构调节别构抑制剂：乙酰别构抑制剂：乙酰CoA;NADH;ATP 别构激活剂：别构激活剂：AMP;ADP;NAD+共价修饰调节共价修饰调节 2 2、TCATCA的调节的调节 第四节第四节 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径Pentose Phosphate Pathway*概念概念磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径是指
30、由葡萄糖生成是指由葡萄糖生成磷酸戊磷酸戊糖糖及及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。部位：部位：胞液胞液关键酶：关键酶：6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 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*反应过程可分为二个阶段反应过程可分为二个阶段 第二阶段则是非氧化反应第二阶段则是非氧化反应 包括一系列基团转移。包括一系列基团转移。NADP+NADPH+H+CCCCCCH2OPO3H2HOHHOHO
31、HHHHOHO6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖CCCCCCH2OPO3H2HOHHOHOHHHOO6-6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶(G6PD)(G6PD)限速酶限速酶，对，对NADP+有高有高度特异性度特异性CCCCCCH2OPO3H2HOHHOHOHHHOO 6-6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯OHOHCCCCCCH2OPO3H2HOHHOHOHHHO6-6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸H H2 2O O内酯酶内酯酶COCO2 2OHOHCCCCCCH2OPO3H2HOHHOHOHHHO6-6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸OHOHCCCCCCH2OPO
32、3H2HOHHOHOHHHOOHCH2OHCCCCH2OPO3H2OHOHHNADP+NADPH+H+OHCH2OHCCCCH2OPO3H2OHOHH5-5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖酸脱氢酶酸脱氢酶OHCH2OHCCCCH2OPO3H2OHOHH5-5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖HOHOHCHOCCCCH2OPO3H2HOHH5-5-磷酸核糖磷酸核糖 异构酶异构酶2 2、磷酸戊糖的相互转变、磷酸戊糖的相互转变糖酵解途径糖酵解途径3 36-6-磷磷酸葡萄糖酸葡萄糖5-5-磷酸磷酸木酮糖木酮糖5-5-磷酸磷酸核糖核糖5-5-磷酸磷酸木酮糖木酮糖7-7-磷酸磷酸景天糖景天糖3-3-
33、磷酸磷酸甘油醛甘油醛4-4-磷酸磷酸赤藓糖赤藓糖6-6-磷酸磷酸果糖果糖3-3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛6-6-磷酸磷酸果糖果糖3 36-6-磷酸葡磷酸葡萄糖酸内酯萄糖酸内酯3NADPH3NADPH3 36-6-磷酸磷酸葡萄糖酸葡萄糖酸3H3H2 2O O3 35-5-磷磷酸核酮糖酸核酮糖3NADPH3NADPH3CO3CO2 23 3、基团移换基团移换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
34、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 C53NADP+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 CO21.为核酸的生成提供为核酸的生成提供核糖核糖 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 (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
35、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的还原状态的还原状态 2G-SH G-S-S-GNADP+NADPH+H+A AH2 hemolysis溶血溶血hemolytic anemia溶血性贫血溶血性贫血 谷胱甘肽过氧化物酶谷胱甘肽过氧化物酶谷胱甘肽还原酶谷胱甘肽还原酶Favism(蚕豆病蚕豆病)Oxidative damage to lipids,protein,enzymes,intact of RBC membrane,Hb,DNAdefect海因茨小体（Heinz Body），是红细胞内变性珠蛋白的包涵体，由德国物理学家
36、Robert Heinz(1865-1924)于1890年发现并命名。第第 五五 节节 糖原的合成与分解糖原的合成与分解 Glycogenesis and Glycogenesis and GlycogenolysisGlycogenolysis是动物体内糖的储存形式之一，是机体能是动物体内糖的储存形式之一，是机体能迅速动用的能量储备。迅速动用的能量储备。肌肉：肌糖原，肌肉：肌糖原，180 300g，主要供肌肉收缩所需主要供肌肉收缩所需 肝脏：肝糖原，肝脏：肝糖原，70 100g，维持血糖水平维持血糖水平 糖糖 原原 (glycogen)(glycogen)l糖原储存的主要器官及其生理意义糖原
37、储存的主要器官及其生理意义 还原端还原端非还原端非还原端1.1.葡萄糖单元以葡萄糖单元以-1,4-1,4-糖苷糖苷 键键形成长链。形成长链。2.-1,6-1,6-糖苷键连接为分支结糖苷键连接为分支结构构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.非还原端增多，以利于非还原端增多，以利于其被酶分解。其被酶分解。l糖原的结构特点及其意义糖原的结构特点及其意义 一、糖原的合成作用一、糖原的合成作用 合成部位合成部位定义定义糖原的合成糖原的合成(glycogenesis)指由葡萄糖合指由葡萄糖合成糖原的过程。成糖原的过程。组织定位：组织定位：主要在肝脏、肌肉主要在肝脏、肌肉细胞定位：细胞
38、定位：胞浆胞浆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 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 ATP ADP 己糖激酶己糖激酶;葡萄糖激酶（肝）葡萄糖激酶（肝）OHOHOPOHOCH2OHOHOHO1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸葡萄磷酸葡萄糖变位酶糖变位酶POOHOHOOCH2OHOHOHOH6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖2、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 OHHHHOHOHHOHOCH2OHPOOHOH1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖UTPUTPOHHHHOHOHHOHOCH2OHPOOHO尿苷POOHO尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)PPiPP
39、iUDPGUDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶H2O2Pi3、尿苷二磷酸葡萄糖（、尿苷二磷酸葡萄糖（UDPG）的生成）的生成 *UDPG是是葡萄糖葡萄糖的活化形式的活化形式，在体内充作葡萄在体内充作葡萄糖供体糖供体。尿苷PPOHHHHOHOHHOHCH2OH尿苷二磷酸葡尿苷二磷酸葡萄糖萄糖(UDPG)ROHOOHHHHOHHOHCH2OHOOHHHHOHHOHCH2OH糖原引物糖原引物(Gn)ROOOHHHHOHHOHCH2OHOOHHHHOHHOHCH2OHOHHHHOHOHHOHCH2OH糖原合酶糖原合酶糖原糖原(Gn+1n+1)UDP4.4.-1,4-1,4-糖苷糖苷 键的形成键的形成5.5.糖
40、原分枝的形成糖原分枝的形成 分分 支支 酶酶 (branching enzyme)-1,6-糖苷键糖苷键 -1,4-糖苷键糖苷键 糖原引物糖原引物糖原合酶糖原合酶分枝酶分枝酶糖原合成的限速酶糖原合成的限速酶 二、糖原的分解代谢二、糖原的分解代谢 *定义定义*亚细胞定位：亚细胞定位：胞胞 浆浆 *肝糖元的分解肝糖元的分解 糖原糖原n n+1 +1 糖原糖原n+1-n+1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸化酶磷酸化酶 1.1.糖原的磷酸解糖原的磷酸解糖原分解糖原分解(glycogenolysis)习惯上指肝糖原习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。分解成为葡萄糖的过程。G GG-1-PG-1-PPiPi脱
41、枝酶脱枝酶脱枝酶脱枝酶2 2、脱枝酶的作用、脱枝酶的作用OHOHOPOHOCH2OHOHOHO1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖POOHOHOOCH2OHOHOHOH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葡萄糖葡萄糖OHHHHOHOHHOHOHCH2OHH H3 3POPO4 4H H2 2O O葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶（肝、肾）（肝、肾）POOHOHOOCH2OHOHOHOH6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖肌肉组织细肌肉组织细胞缺乏此酶，胞缺乏此酶，因此肌糖原因此肌糖原无法补充血无法补充血糖糖G（补充血糖）（补充血糖）G-6-P F-6-P（进入酵解和有氧氧（进入酵解和有氧氧化途径
42、）化途径）G-1-PGn（合成糖原）（合成糖原）UDPG 6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯（进入磷酸戊糖途径）（进入磷酸戊糖途径）小小 结结关键酶关键酶 糖原合成：糖原合成：糖原合酶糖原合酶 糖原分解：糖原分解：糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶 这两种关键酶的重要特点：这两种关键酶的重要特点：*它们的快速调节有它们的快速调节有共价修饰共价修饰和和变构调节变构调节二二种方式。种方式。*它们都以活性、无（低）活性二种形式存它们都以活性、无（低）活性二种形式存在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变。化而相互转变。腺苷环化酶腺苷环化酶 （无活性（无活性）腺苷环
43、化酶（有活性）腺苷环化酶（有活性）激素（胰高血糖素、肾上腺素等）激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+受体受体 ATP cAMP PKA(无活性无活性)磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶 糖原合酶糖原合酶(a)糖原合酶糖原合酶-P(b)PKA(有活性有活性)磷酸化酶磷酸化酶b 磷酸化酶磷酸化酶a-P 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶-P Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 Pi Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 第六节第六节 糖糖 异异 生生Gluconeogenesis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
44、萄糖或糖原的过程。*部位部位*原料原料*概念概念 主要在主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体肝、肾细胞的胞浆及线粒体 主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸糖异生作用的部位糖异生作用的部位生理条件下生理条件下饥饿期间饥饿期间空腹及长期饥饿时葡萄糖的异生作用空腹及长期饥饿时葡萄糖的异生作用空空 腹腹 100300 90%10%速率速率(g/day)肝肝 肾肾饥饿饥饿5-6天后天后 约约 100 55%45%一、糖异生途径一、糖异生途径 D 基本上是糖酵解的逆过程基本上是糖酵解的逆过程D 跨越三个能障跨越三个能障D 一个膜障（以一个膜障（以丙酮酸丙酮酸为代表的物质）为代表的物质）葡萄糖
45、葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖ATP ADP糖的分解代谢糖的分解代谢已糖激酶已糖激酶(肝肝)H3PO4 H2O糖的异生作用糖的异生作用葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶肝肝6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖ATP ADP糖的分解代谢糖的分解代谢磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1H3PO4 H2O糖的异生作用糖的异生作用果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶-1丙酮酸丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 葡萄糖葡萄糖ADPADPATPATP丙酮酸激酶丙酮酸激酶草酰乙酸草酰乙酸ATPATPADPADPCOCO2 2丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶生物素生物素COCO2 2GTPGTPGDPGDP磷酸磷醇式丙酮
46、酸磷酸磷醇式丙酮酸羧激酶羧激酶丙酮酸丙酮酸转变成转变成磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸-丙酮酸羧化支路丙酮酸羧化支路 葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶 果糖果糖-1-1，6-6-二磷酸酶二磷酸酶 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶胞浆胞浆胞浆胞浆线粒体线粒体胞浆、线粒体胞浆、线粒体糖异生作用的酶糖异生作用的酶存在部位存在部位 线粒体内膜不允许草酰乙酸自由透过线粒体内膜不允许草酰乙酸自由透过，故此草酰乙酸，故此草酰乙酸在线粒体与胞浆之间的交换受阻从而构成在线粒体与胞浆之间的交换受阻从而构成“膜障膜障”。丙酮酸丙酮酸 丙酮酸丙酮酸 草酰乙酸草酰乙酸 丙酮酸羧化
47、酶丙酮酸羧化酶 ATP+CO2ADP+Pi 苹果酸苹果酸 NADH+H+NAD+天冬氨酸天冬氨酸 谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸 天冬氨酸天冬氨酸 苹果酸苹果酸 草酰乙酸草酰乙酸 PEP 磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶 GTP GDP+CO2 线线粒粒体体胞胞液液1.1.维持血糖浓度恒定维持血糖浓度恒定 2.2.补充肝糖原补充肝糖原 3.3.调节酸碱平衡（乳酸异生为糖）调节酸碱平衡（乳酸异生为糖）第第 八八 节节 血糖及其调节血糖及其调节*血糖，血糖，指血液中的葡萄糖。指血液中的葡萄糖。*血糖水平，血糖水平，即血糖浓度。即血糖浓度。正常血糖浓度正常血糖浓度：3.896.11mm
48、ol/L 血糖及血糖水平的概念血糖及血糖水平的概念 血血糖糖食食 物物 糖糖 消化，消化，吸收吸收 肝糖原肝糖原 分解分解 非糖物质非糖物质 糖异生糖异生 氧化氧化分解分解 CO2+H2O 糖原合成糖原合成 肝（肌）糖原肝（肌）糖原 磷酸戊糖途径等磷酸戊糖途径等 其它糖其它糖 脂类、氨基酸合成代谢脂类、氨基酸合成代谢 脂肪、氨基酸脂肪、氨基酸 一、血糖来源和去路一、血糖来源和去路主要调主要调节激素节激素降低血糖：胰岛素降低血糖：胰岛素(insulin)升高血糖：胰高血糖素升高血糖：胰高血糖素(glucagon)、糖皮质激素、肾上腺素糖皮质激素、肾上腺素*主要依靠激素的调节主要依靠激素的调节 *
49、葡萄糖耐量葡萄糖耐量(glucose tolerence)正常人体内存在一套精细的调节糖代谢正常人体内存在一套精细的调节糖代谢的机制，在一次性食入大量葡萄糖后，血糖的机制，在一次性食入大量葡萄糖后，血糖水平不会出现大的波动和持续升高。水平不会出现大的波动和持续升高。指人体对摄入的葡萄糖具有很大的耐受能指人体对摄入的葡萄糖具有很大的耐受能力的现象。力的现象。糖耐量试验糖耐量试验(glucose tolerance test,GTT)目的：目的：临床上用来诊断病人有无糖代谢异常。临床上用来诊断病人有无糖代谢异常。口服糖耐量试验的方法口服糖耐量试验的方法被试者清晨空腹静脉采血测定血糖浓度，被试者清晨
50、空腹静脉采血测定血糖浓度，然后一次服用然后一次服用100g葡萄糖，服糖后的葡萄糖，服糖后的1/2、1、2h（必要时可在（必要时可在3h）各测血糖一次。以测定血糖各测血糖一次。以测定血糖的时间为横坐标（空腹时为的时间为横坐标（空腹时为0h），血糖浓度为，血糖浓度为纵坐标，绘制糖耐量曲线。纵坐标，绘制糖耐量曲线。糖耐量曲线糖耐量曲线 正常人：正常人：服糖后服糖后1/21h达到高峰，然后逐渐降低，达到高峰，然后逐渐降低，一般一般2h左右恢复正常值。左右恢复正常值。糖尿病患者：糖尿病患者：空腹血糖高于正常值，服糖后血糖浓空腹血糖高于正常值，服糖后血糖浓度急剧升高，度急剧升高，2h后仍可高于正常。后仍可
