1、生化糖代谢主题医学知识糖代谢的生物学功能：能量转换（能源）物质转换（碳源）：氨基酸、脂肪酸、核苷酸。糖的磷酸衍生物可以构成多种重要的生物活性物质：NAD、FAD、DNA、RNA、ATP。生化糖代谢主题医学知识2分解代谢：酵解（共同途径）、三羧酸循环（最后氧化途径）、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等。合成代谢：糖异生、糖原合成、结构多糖合成以及光合作用。糖代谢受神经、激素、别构物调节控制。生化糖代谢主题医学知识3第一节第一节 糖酵解糖酵解 glycolysis一、一、酵解与发酵酵解与发酵酵解酵解glycolysis 细胞质中的酵解酶系统将Glc降解成丙酮酸，并生成ATP的过程。发酵发酵fermenta
2、tion乳酸发酵：厌氧有机体把酵解产生的NADH上的氢，传递给丙酮酸，生成乳酸。酒精发酵：NAPH中的氢传递给丙酮酸脱羧生成的乙醛，生成乙醇。生化糖代谢主题医学知识4O2葡萄糖 酵解丙酮酸+NADH厌氧三羧酸循环乳酸发酵酒精发酵生化糖代谢主题医学知识5二、二、糖酵解过程（糖酵解过程（EMP）Embden-Meyerhof Pathway，1940在细胞质中进行1、反应步骤反应步骤P79 图 13-1 酵解途径三个不可逆步骤是调节位点。生化糖代谢主题医学知识6（1）、）、葡萄糖磷酸化形成葡萄糖磷酸化形成G-6-P此反应基本不可逆，调节位点。生化糖代谢主题医学知识7激酶：激酶：催化ATP分子的磷酸
3、基（r-磷酰基）转移到底物上的酶，一般需要Mg2+或Mn2+作为辅因子。已糖激酶：已糖激酶：专一性不强，可催化Glc、Fru、Man（甘露糖）磷酸化。己糖激酶是酵解途径中第一个调节酶，被产物G-6-P强烈地别构抑制。葡萄糖激酶：葡萄糖激酶：对Glc有专一活性，存在于肝脏中，不被G-6-P抑制。Glc激酶是一个诱导酶，由胰岛素促使合成，生化糖代谢主题医学知识8肌肉细胞中已糖激酶对Glc的Km为0.1mmol/L，而肝中Glc激酶对Glc的Km为10mmol/L平时细胞内Glc浓度为5mmol/L时，已糖激酶催化的酶促反应已经达最大速度，而肝中Glc激酶并不活跃。进食后，肝中Glc浓度增高，此时G
4、lc激酶将Glc转化成G-6-P，进一步转化成糖元，贮存于肝细胞中。生化糖代谢主题医学知识9（）、（）、G-6-P异构化为异构化为F-6-P反应可逆，反应方向由底物与产物的含量水平控制。磷酸Glc异构酶将葡萄糖的羰基C由C1移至C2生化糖代谢主题医学知识10（）、（）、F-6-P磷酸化，生成磷酸化，生成F-1,6-P不可逆，调节位点，由磷酸果糖激酶催化。磷酸果糖激酶既是酵解途径的限速酶，也是酵解途径的第二个调节酶生化糖代谢主题医学知识11（）、（）、F-1,6-P裂解成裂解成3-磷酸甘油醛和磷酸二磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮（羟丙酮（DHAP）在生理环境中，3-磷酸甘油醛不断转化成丙酮酸，驱动反应
5、向右进行。该反应由醛缩酶催化，反应机理 P 82生化糖代谢主题医学知识12（）、磷酸二羟丙酮（）、磷酸二羟丙酮（DHAP）异构化成）异构化成3-磷磷酸甘油醛酸甘油醛 由磷酸丙糖异构酶催化。生化糖代谢主题医学知识13C原子编号变化：F-1.6-P的C1-P、C6-P都变成了3-磷酸甘油醛的C3-P 图解：P83 F-1.6-P磷酸二羟丙酮+3-磷酸甘油醛生化糖代谢主题医学知识14（）、（）、3-磷酸甘油醛氧化成磷酸甘油醛氧化成1.3二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸由磷酸甘油醛脱氢酶催化。生化糖代谢主题医学知识15P84 图 13-4 3-磷酸甘油醛脱氢酶的催化机理 碘乙酸可与酶的-SH结合，抑制此酶活性
6、。砷酸能与磷酸底物竞争，使氧化作用与磷酸化作用解偶连（生成3-磷酸甘油酸）生化糖代谢主题医学知识16（）、（）、1，3二磷酸甘油酸转化成二磷酸甘油酸转化成3磷磷酸甘油酸和酸甘油酸和ATP由磷酸甘油酸激酶催化。酵解过程中的第一次底物水平磷酸化反应，也是酵解过程中第一次产生ATP的反应。生化糖代谢主题医学知识17（）、（）、3磷酸甘油酸转化成磷酸甘油酸转化成2磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶催化，磷酰基从C3移至C2。生化糖代谢主题医学知识18（）、（）、2磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸酮酸烯醇化酶2磷酸甘油酸中磷脂键是一个低能键（G=-17.6Kj/mol）
7、而磷酸烯醇式丙酮酸中的磷酰烯醇键是高能键（G=-62.1Kj/mol），因此，这一步反应显著提高了磷酰基的转移势能。生化糖代谢主题医学知识19（）、磷酸烯醇式丙酮酸生成（）、磷酸烯醇式丙酮酸生成ATP和丙酮酸。和丙酮酸。不可逆，调节位点。丙酮酸激酶，酵解途径的第三个调节酶，这是酵解途径中的第二次底物水平磷酸化反应。生化糖代谢主题医学知识20EMP总反应式：1葡萄糖+2Pi+2ADP+2NAD+2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H+2H2O生化糖代谢主题医学知识21三三、糖酵解的能量变化糖酵解的能量变化 P87 图 13-5 糖酵解途径中ATP的生成生化糖代谢主题医学知识22生化糖代谢主题医学知
8、识23无氧情况下：净产生2ATP有氧条件下：净产生7ATP（+(NADH)*2.5）但在肌肉系统组织和神经系统组织：净产生5ATP（+(FADH2)*1.5）。（黄素腺嘌呤 二核苷酸）生化糖代谢主题医学知识24甘油磷酸穿梭：甘油磷酸穿梭：NADH1.5ATPNADH将胞质中磷酸二羟丙酮被还原成3磷酸甘油，3-磷酸甘油进入线粒体，将2H交给FAD而生成FADH2，FADH2可传递给辅酶Q，进入呼吸链，产生2ATP。苹果酸穿梭机制：苹果酸穿梭机制：NADH2.5ATP胞液中的NADH可经苹果酸脱氢酶催化，使草酰乙酸还原成苹果酸，再通过苹果酸-酮戊二酸载休转运，进入线粒体内，由线粒体内的苹果酸脱氢酶
9、催化，生成NADH和草酰乙酸。生化糖代谢主题医学知识25四、四、糖酵解的调节糖酵解的调节参阅 P120 糖酵解的调节三步不可逆反应，分别由三个调节酶（别构酶）催化，调节主要就发生在这三个部位。生化糖代谢主题医学知识261、已糖激酶调节已糖激酶调节别构抑制剂：G6P和ATP别构激活剂：ADP2、磷酸果糖激酶调节（关键限速步骤）磷酸果糖激酶调节（关键限速步骤）抑制剂：ATP、柠檬酸、脂肪酸和H+激活剂：AMP、F2,62PATP：细胞内含有丰富的ATP时，此酶几乎无活性。柠檬酸：高含量的柠檬酸是碳骨架过剩的信号。H+：可防止肌肉中形成过量乳酸而使血液酸中毒。3、丙酮酸激酶调节丙酮酸激酶调节抑制剂：
10、乙酰CoA、长链脂肪酸、Ala、ATP激活剂：F-1,6-P、共价调节：；磷酸化抑制，去磷酸化激活生化糖代谢主题医学知识27五、五、丙酮酸的去路丙酮酸的去路1、进入三羧酸循环进入三羧酸循环2、生成乳酸生成乳酸在乳酸脱氢酶催化下，丙酮酸接受3磷酸甘油醛脱氢酶生成的NADH上的氢，生成乳酸。总反应：Glc+2ADP+2Pi 2乳酸+2ATP+2H2O生化糖代谢主题医学知识28动物体内的乳酸循环 Cori 循环：生化糖代谢主题医学知识293、乙醇的生成乙醇的生成总反应：Glc+2pi+2ADP+2H+2乙醇+2CO2+2ATP+2H20酵母或其它微生物中，丙酮酸脱羧酶，醇脱氢酶。在厌氧条件下能产生乙
11、醇的微生物，如果有氧存在时，则会通过乙醛的氧化生成乙酸，制醋。4、丙酮酸进行糖异生丙酮酸进行糖异生5、生成丙氨酸生成丙氨酸生化糖代谢主题医学知识30生化糖代谢主题医学知识31六、六、其它单糖进入糖酵解途径其它单糖进入糖酵解途径P 91 图 13-6 各种单糖进入糖酵解的途径1糖原降解产物G1P2D果糖 有两个途径3D半乳糖4D甘露糖 生化糖代谢主题医学知识32第二节第二节 三羧酸循环三羧酸循环葡萄糖的有氧氧化包括四个阶段:糖酵解产生丙酮酸（2丙酮酸、2ATP、2NADH）丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA三羧酸循环（CO2、H2O、ATP、NADH）呼吸链氧化磷酸化（NADHATP）三羧酸循环（柠檬
12、酸循环、Krebs循环）：乙酰CoA经一系列的氧化、脱羧，最终生成CO2、H2O、并释放能量的过程。生化糖代谢主题医学知识33一、一、丙酮酸脱羧生成乙酰丙酮酸脱羧生成乙酰CoA1、丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系多酶体系，位于线粒体膜上。E.coli：分子量：4.5106，直径45nm，比核糖体稍大。酶 辅酶 亚基数丙酮酸脱羧酶（E1）TPP 24二氢硫辛酸转乙酰酶（E2）硫辛酸 24二氢硫辛酸脱氢酶（E3）FAD、NAD+12此外，还需要CoA、Mg2+作为辅因子生化糖代谢主题医学知识34生化糖代谢主题医学知识35、反应过程P 93（1）丙酮酸脱羧形成羟乙基-TPP（2）二氢硫辛酸乙酰转移酶（E
13、2）使羟乙基氧化成乙酰基（3）E2将乙酰基转给CoA，生成乙酰-CoA（4）E3氧化E2上的还原型二氢硫辛酸（5）E3还原NAD+生成NADH生化糖代谢主题医学知识36、丙酮酸脱氢酶系的活性调节丙酮酸脱氢酶系的活性调节（1）共价调节：可逆磷酸化丙酮酸脱氢酶激酶（EA）丙酮酸脱氢酶磷酸酶（EB）磷酸化：无活性去磷酸化：有活性（2）别构调节ATP抑制E1CoA抑制E2NADH抑制E3生化糖代谢主题医学知识37二、二、三羧酸循环（三羧酸循环（TCA）的过程）的过程1、反应步骤反应步骤P95 图13-9生化糖代谢主题医学知识38生化糖代谢主题医学知识39（1）、乙酰乙酰CoA+草酰乙酸草酰乙酸柠檬酸柠
14、檬酸柠檬酸合酶TCA中第一个调节酶：抑制剂：ATP、NADH、琥珀酰CoA、和长链脂肪酰CoA。激活：乙酰CoA、草酸乙酸。氟乙酰CoA可与草酰乙酸生成氟柠檬酸，抑制下一步反应的酶，据此，可以合成杀虫剂、灭鼠药。生化糖代谢主题医学知识40（）、（）、柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸 生化糖代谢主题医学知识41P101图图1312顺乌头酸酶与柠檬酸的不对称结合顺乌头酸酶与柠檬酸的不对称结合 顺乌头酸酶只能以两种旋光异构方式中的一种与柠檬酸结合，结果，它催化的第一步脱水反应中的氢全来自草酰乙酸部分，第二步的水合反应中的OH也只加在草酰乙酸部分。TCA第一轮循环释放的CO2全来自草酰乙酸部分，乙酰CoA
15、羰基碳在第二轮循环中释放100%，甲基碳在第三轮循环中释放50%，以后每循环一轮释放余下的50%。生化糖代谢主题医学知识42（）、异柠檬酸氧化脱羧生成（）、异柠檬酸氧化脱羧生成-酮戊二酸和酮戊二酸和NADH 异柠檬酸脱氢酶TCA中第二个调节酶：激活剂：Mg2+（Mn2+）、NAD+、ADP。抑制剂：NADH、ATP。高能状态（高ATP/ADP、NADH/NAD+）抑制酶活性。线粒体内有二种异柠檬酸脱氢酶，一种以NAD+为电子受体，另一种以NADP+为受体。生化糖代谢主题医学知识43（4）、）、-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA和和NADH-酮戊二酸脱氢酶系，TCA循环
16、中的第三个调节酶：受NADH、琥珀酰CoA、Ca2+、ATP、GTP抑制生化糖代谢主题医学知识44（5）、）、琥珀酰琥珀酰CoA生成琥珀酸和生成琥珀酸和GTP琥珀酰CoA合成酶（琥珀酸硫激酶）这是TCA中唯一的底物水平磷酸化反应，直接生成GTP。生化糖代谢主题医学知识45（6）、）、琥珀酸脱氢生成延胡索酸（反丁烯琥珀酸脱氢生成延胡索酸（反丁烯二酸）和二酸）和FADH丙二酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂，可阻断三羧酸循环。生化糖代谢主题医学知识46（7）、）、延胡索酸水化生成延胡索酸水化生成L-苹果酸苹果酸延胡索酸酶具有立体异构特性，OH只加入延胡索酸双键的一侧，因此只形成L-型苹果酸。生化糖代谢
17、主题医学知识47（8）、）、L-苹果酸脱氢生成草酰乙酸和苹果酸脱氢生成草酰乙酸和NADHL-苹果酸脱氢酶生化糖代谢主题医学知识482、TCA循环小结循环小结（1）、）、三羧酸循环示意图（标出三羧酸循环示意图（标出C编号的变化）编号的变化）P95 图13-9生化糖代谢主题医学知识49（2）、）、总反应式：总反应式：丙酮酸+4NAD+FAD+GDP 4NADH+FADH2+GTP+3CO2+H2O乙酰CoA+3NAD+FAD+GDP 3NADH+FADH2+GTP+2CO2+H2O生化糖代谢主题医学知识50（3）、）、一次底物水平的磷酸化、二次脱羧一次底物水平的磷酸化、二次脱羧反应，三个调节位点，
18、四次脱氢反应。反应，三个调节位点，四次脱氢反应。生化糖代谢主题医学知识51（4）、）、三羧酸循环中碳骨架的不对称反应三羧酸循环中碳骨架的不对称反应乙酰CoA上的两个C原子在第一轮TCA上并没有被氧化。被标记的羰基碳在第二轮TCA中脱去。在第三轮TCA中，两次脱羧，可除去最初甲基碳的50%，以后每循环一次，脱去余下甲基碳的50%标记标记Glucose的第二位碳原子，跟踪的第二位碳原子，跟踪EMP、TCA途途径，径，C2的去向。的去向。生化糖代谢主题医学知识52、一分子一分子Glc彻底氧化产生的彻底氧化产生的ATP数量数量其它组织：32ATP（苹果酸穿梭）从乙酰CoA开始：10ATP/循环 从丙酮
19、酸开始：12.5ATP/循环 从葡萄塘开始：(2+2*2.5)+12.5*2=32ATP骨骼肌、脑细胞：30ATP（甘油磷酸穿梭）(2+2*1.5）+12.5(丙酮酸)*2生化糖代谢主题医学知识53 反应 酶 ATP消耗 产生ATP方式 ATP数量 合计 糖酵解 已糖激酶 -磷酸果糖激酶 -磷酸甘油醛脱氢酶 NADH *磷酸甘油酸激酶 底物水平磷酸化 *丙酮酸激酶 底物水平磷酸化 *TCA 丙酮酸脱氢酶复合物 NADH *异柠檬酸脱氢酶 NADH *-酮戊二酸脱氢酶复合物 NADH *琥珀酸脱氢酶 FADH2 *苹果酸脱氢酶 NADH *琥珀酰CoA合成酶 底物水平磷酸化 *生化糖代谢主题医学
20、知识54、三羧酸循环的代谢调节三羧酸循环的代谢调节参阅P122 图 13-26 三羧酸循环的调节（1）、）、柠檬酸合酶（限速酶）柠檬酸合酶（限速酶）抑制：ATP、NADH、琥珀酰CoA及脂酰CoA。激活：乙酰CoA、草酰乙酸（2）、）、异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶抑制：NADH、ATP活化：ADP，当缺乏ADP时就失去活性。（3）、）、-酮戊二酸脱氢酶酮戊二酸脱氢酶抑制：NADH、琥珀酰CoA。生化糖代谢主题医学知识55三、三、TCA的生物学意义的生物学意义1、提供能量提供能量（1）、）、磷酸甘油穿梭机制：磷酸甘油穿梭机制：3-磷酸甘油进入线粒体，将2H交给FAD而生成FADH2，FADH2可
21、传递给辅酶Q，进入呼吸链，产生2ATP。（2）、）、苹果酸穿梭机制：苹果酸穿梭机制：胞液中NADH使草酰乙酸还原成苹果酸，通过苹果酸-酮戊二酸载体转运，进入线粒体，由线粒体内苹果酸脱氢酶催化，生成NADH和草酰乙酸，NADH进入呼吸链氧化，生成3ATP生化糖代谢主题医学知识562、TCA是生物体内其它有机物氧化的主要是生物体内其它有机物氧化的主要途径，如脂肪、氨基酸、糖途径，如脂肪、氨基酸、糖3、TCA是物质代谢的枢纽是物质代谢的枢纽草酰乙酸、-酮戊二酸、柠檬酸、琥珀酰CoA和延胡索酸等又是合成糖、氨基酸、脂肪酸、卟啉等的原料，TCA是联系体内三大物质代谢的中心环节，为合成其它物质提供C架。生
22、化糖代谢主题医学知识57四、四、TCA的回补反应的回补反应草酰乙酸的回补途径有三个：（1）、）、丙酮酸羧化酶催化丙酮酸生成草酰乙酸丙酮酸羧化酶催化丙酮酸生成草酰乙酸 P102 反应式：乙酰CoA可以增加丙酮酸羧化酶活性。（2）、）、磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶催化磷酸烯醇式磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶催化磷酸烯醇式丙酮酸转化成草酰乙酸丙酮酸转化成草酰乙酸P102 反应式：（3）、）、Asp、Glu转氨可生成草酰乙酸和转氨可生成草酰乙酸和-酮戊二酸酮戊二酸Ile、Val、Thr、Met也会形成琥珀酰CoA，最后生成草酰乙酸。生化糖代谢主题医学知识58五、五、乙醛酸循环乙醛酸循环循环途径：P 103 图1
23、3-13乙醛酸循环是通过一分子乙酰CoA和草酰乙酸缩合成柠檬酸，经异柠檬酸，由异柠檬酸裂解酶裂解成乙醛酸和琥珀酸。琥珀酸经脱氢、水化、脱氢生成草酰乙酸，补偿开始消耗掉的草酰乙酸。乙醛酸缩与另一分子乙酰CoA合成苹果酸，脱氢生成草酰乙酸。过量的草酰乙酸可以糖异生成Glc，因此，乙醛酸循环可以使脂肪酸的降解产物乙酰CoA经草酰乙酸转化成Glc。2乙酰CoA+NAD+2H2O 琥珀酸+2CoA+NADH+2H+植物和微生物可以通过乙醛酸循环将脂肪转化为糖。生化糖代谢主题医学知识59生化糖代谢主题医学知识60第三节第三节磷酸已糖支路（磷酸已糖支路（HMS）也称磷酸戊糖途径，发生在胞质中。两个事实：用碘
24、乙酸和氟化物抑制糖酵解（磷酸甘油醛脱氢酶）发现Glc的消耗并不因此而受影响，证明葡萄糖还有其它的分解途径 用14C分别标记Glc的C1和C6，然后分别测定14CO2生成量，发现C1标记的Glc比C6标记的Glc更快、更多地生成14CO2。生化糖代谢主题医学知识61一、一、反应过程反应过程第一阶段：6-磷酸葡萄糖氧化脱羧生成5-磷酸核糖第二阶段：磷酸戊糖分子重排，产生不同碳链长度的磷酸单糖生化糖代谢主题医学知识621、6-磷酸葡萄糖脱氢脱羧生成磷酸葡萄糖脱氢脱羧生成5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖P104 反应式：6-磷酸葡萄糖脱氢酶是磷酸戊糖途径的调控酶，NADPH反馈抑制此酶活性。生化糖代谢主题医学
25、知识632、磷酸戊糖异构生成、磷酸戊糖异构生成5-磷酸核糖及磷酸核糖及5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖P105 反应式：5-磷酸木酮糖产率：2/35-磷酸核糖产率：1/3生化糖代谢主题医学知识643、磷酸戊糖通过转酮、转醛反应生成酵解途磷酸戊糖通过转酮、转醛反应生成酵解途径的中间产物（径的中间产物（F-6-P，3-磷酸甘油醛）磷酸甘油醛）（1）、）、转酮反应：转酮反应：P105反应式：5-磷酸木酮糖将自身的二碳单位（羟乙酰基）转到5-磷酸核糖的C1上，生成3-磷酸甘油醛和7-磷酸景天庚酮糖。生化糖代谢主题医学知识65（2）、）、转醛反应转醛反应P106 反应式：转醛酶将7-磷酸庚酮糖上的三碳单位（二羟
26、丙酮基）转到3-磷酸甘油醛的C1上，生成4-磷酸赤鲜糖和6-磷酸果糖。生化糖代谢主题医学知识66（3）、）、转酮反应（转酮酶）转酮反应（转酮酶）P107反应式：4-磷酸赤鲜糖接受另一分子5-磷酸木酮糖上的二碳单位（羟乙酰基），生成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛 磷酸戊糖分子重排的总结果是：2个5-磷酸木酮糖 +1个5-磷酸核糖 2个（F-6-P）+1个3磷酸甘油醛3个5-磷酸核糖 2个（F-6-P）+1个3磷酸甘油醛。生化糖代谢主题医学知识67二、二、磷酸戊糖途径小结磷酸戊糖途径小结1、通过此途径，可将通过此途径，可将G-6-P彻底氧化彻底氧化G-6-P+12NADP+6H2O 12NADPH+
27、12H+6CO2 相当于（36-1）个ATP 图 磷酸已糖支路 第一阶段：图 第二阶段 图生化糖代谢主题医学知识682、转酮酶（、转酮酶（TPP）、转醛酶催化的反应是可逆）、转醛酶催化的反应是可逆的的转移的是酮，受体是醛。转酮酶转移的是二碳单位（羟乙酰基）。转醛酶转移的是三碳单位（二羟丙酮基）。3、磷酸戊糖途径的中间产物，可进入糖酵解途、磷酸戊糖途径的中间产物，可进入糖酵解途径中，反之亦可。径中，反之亦可。主要是6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛。生化糖代谢主题医学知识694、碳的释放碳的释放磷酸戊糖途径释放14C1在TCA循环中：先释放：C3、C4（丙酮酸脱羧）第二轮后释放：C2、C5（乙酰CoA
28、的羰基碳：CH3C*=O-CoA，100%）第三轮后释放：C1、C6（乙酰CoA的甲基碳：*CH3C=O-CoA，每循环一轮释放50%）生化糖代谢主题医学知识70三、三、磷酸戊糖途径的调节磷酸戊糖途径的调节6-磷酸葡萄糖脱氢酶是磷酸戊糖途径的限速酶，催化不可逆反应。活性主要受NADP+/NADPH的调节。NADPH反馈抑制调节6-磷酸葡萄糖脱氢酶和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶的活性。非氧化阶段戊糖的转变主要受控于底物的浓度。5-磷酸核糖过多时可以转化为6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛进行酵解。生化糖代谢主题医学知识71四、四、磷酸戊糖途径与糖酵解途径的协调调节磷酸戊糖途径与糖酵解途径的协调调节 G-6-
29、P的流向取决于对NADPH、磷酸戊糖及ATP的 需要。生化糖代谢主题医学知识72（1）核糖-5-P的需要量比NADPH大得多：G-6-P+2NADP+H2O 核糖-5-P +2NADPH +2H+2 果糖-6-P +甘油醛-3-P 3 核糖-5-P（2）对5-磷酸核糖和NADPH的需要量平衡时，G-6-P+2NADP+H2O核糖-5-P+2NADP+2H+CO2 生化糖代谢主题医学知识73（3）NADPH的需要量比5-磷酸核糖多得多：6（G-6-P）+12NADP+6H2O6（5-磷酸核糖）+12NADPH+12H+6CO25-磷酸核糖通过重组及Glc异生作用，再合成G-P-6。G-6-P+1
30、2NADP+6H2O 12NADPH +12H+6CO2(4)NADPH和 ATP的需要量都更多：磷酸戊糖途径：3-磷酸甘油醛+6-磷酸果糖糖酵解 3(G-6-P)+6NADP+5NAD+5Pi+8ADP5丙酮酸+6NADPH+5NADH2+8ATP+2H2O+8H+3CO2生化糖代谢主题医学知识74五、五、磷酸戊糖途径的生理意义磷酸戊糖途径的生理意义1、产生大量的、产生大量的NADPH，为生物合成提供还原，为生物合成提供还原力。力。脂肪酸、固醇、四氢叶酸等的合成，非光合细胞中硝酸盐、亚硝酸盐的还原及氨的同化等。2、中间产物为许多化合物的合成提供碳骨架中间产物为许多化合物的合成提供碳骨架磷酸戊
31、糖合成核酸。4-磷酸赤藓糖与糖酵解中的磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）经莽草酸途径可合成芳香族a.a。生化糖代谢主题医学知识753、是植物光合作用中是植物光合作用中CO2合成合成Glc的部分途径的部分途径4、NADPH也可用于也可用于ATP合成。合成。跨线粒体穿梭转运，将氢转移至线粒体NAD+上：胞液内：-酮戊二酸+CO2+NADPH+H+=异柠檬酸+NADP+线粒体内：异柠檬酸+NAD+=-酮戊二酸+CO2+NADH+H+一分子Glc12分子NADPH，36-1=35ATP生化糖代谢主题医学知识76第四节第四节糖醛酸途径糖醛酸途径P109 从G-1-P或G-6-P开始，经UDP-葡萄糖醛酸生成糖醛
32、酸。生化糖代谢主题医学知识77一、一、糖醛酸途径：糖醛酸途径：P108图图13-15生化糖代谢主题医学知识78二、二、糖醛酸的生理意义糖醛酸的生理意义1.在肝中糖醛酸与毒素、药物等（含芳环的苯酚、苯甲酸）或含-OH、-COOH、-NH2、-SH基的异物结合成可溶于水的化合物，随尿、胆汁排出，起解毒作用。2.UDP糖醛酸是糖醛酸基的供体，用于合成粘多糖（硫酸软骨素、透明质酸、肝素等）。3.从糖醛酸可以转变成抗坏血酸（人及灵长动物不能，缺少L-古洛糖酸内酯氧化酶）4从糖醛酸可以生成5-磷酸木酮糖，可与磷酸戊糖途径连接。生化糖代谢主题医学知识79第五节第五节糖的合成代谢糖的合成代谢光合作用，糖异生，
33、单糖多糖，结构多糖的生物合成 生化糖代谢主题医学知识80一、一、光合作用：葡萄糖的生物合成光合作用：葡萄糖的生物合成卡尔文循环Calvin由CO2和H2O合成已糖。合成动力（能量）：叶绿素吸收的光能。第一阶段：原初反应，吸收光能，并将光能转化成电能。第二阶段：电子传递和光合磷酸化。将电能转化成化学能，推动ATP和NADPH的合成，后两者称为同化力。同时水被分解放出O2。第三阶段：CO2的固定和还原（CO2同化）。将固定在1、5二磷酸核酮糖（RuBP）上的CO2，通过一系列反应进行还原，最终产物F6P，再由此转化成果糖或Glc。生化糖代谢主题医学知识81二、二、糖的异生作用糖的异生作用植物利用光
34、、CO2和H2O合成糖。动物可以将丙酮酸、甘油、乳酸及某些氨基酸等非糖物质转化成糖。生化糖代谢主题医学知识821、糖异生的证据糖异生的证据证据：大鼠禁食24h，肝糖原由7%降至1%。再喂乳酸、丙酮酸或TCA中间产物，肝糖原会增加。糖异生主要在肝脏中进行，肾上腺皮质中也有，脑和肌肉细胞中很少。生化糖代谢主题医学知识832、异生途径异生途径 P112 图1316 糖异生及降解途径。从丙酮酸到葡萄糖的糖异生途径必须饶过3步：Glc到G-6-P F-6-P到F-1.6-PPEP到丙酮酸生化糖代谢主题医学知识84生化糖代谢主题医学知识85生化糖代谢主题医学知识86（1）、）、丙酮酸被羧化成草酰乙酸（线粒
35、体内）丙酮酸被羧化成草酰乙酸（线粒体内）丙酮酸 +CO2 +ATP 草酰乙酸 +ADP 人和哺乳动物的丙酮酸羧化酶主要存在于肝脏和肾的线粒体内。丙酮酸羧化酶还催化三羧酸循环的回补反应，所以，草酰乙酸既是糖异生的中间物，又是三羧酸循环的中间物，丙酮酸羧化酶联系着三羧酸循环和糖异生作用。若细胞内ATP含量高，则三羧酸循环的速度降低，糖异生作用加强。丙酮酸羧化酶是别构酶，受乙酰CoA和高比值ATP/ADP的激活。生化糖代谢主题医学知识87（4）、草酰乙酸生成磷酸烯醇式丙酮酸）、草酰乙酸生成磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶磷酸烯醇式丙酮酸+GDP +CO2草酰乙酸+GTP生化糖代谢主题医学知识
36、89（5）、磷酸烯醇式丙酮酸沿糖酵解的逆方向生成）、磷酸烯醇式丙酮酸沿糖酵解的逆方向生成1.6二磷酸果糖。二磷酸果糖。（6）、）、F-1.6-PF-6-P果糖二磷酸酶：AMP、2.6二磷酸果糖强烈抑制。ATP、柠檬酸和3磷酸甘油酸激活。（7）6-磷酸果糖异构化为磷酸果糖异构化为6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖生化糖代谢主题医学知识90（8）、）、6-磷酸葡萄糖生成葡萄糖磷酸葡萄糖生成葡萄糖葡萄糖6-磷酸酶G6P +H2OGlc +Pi糖异生总反应：2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H+4H20Glc+2NAD+4ADP+2GDP+6Pi.三个关键步骤：丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸1.6二磷酸果糖F
37、6P。G6PGlc生化糖代谢主题医学知识91 3、糖异生途径的前体糖异生途径的前体P113图1317糖异生途径的前体凡是能生成丙酮酸或成草酰乙酸的物质都可以变成葡萄糖，如TCA中全部的中间产物，生糖氨基酸：Ile、Leu、Tyr、Trp。植物微生物经过乙醛酸循环，可将乙酰CoA转化成草酰乙酸，因此可以将脂肪酸转变成糖。反刍动物胃、肠道细菌分解纤维素，产生乙酸、丙酸、丁酸等，其中奇数碳脂肪酸可转变成琥珀酰CoA，进入TCA，生糖。生化糖代谢主题医学知识92生化糖代谢主题医学知识934、糖异生和糖酵解的代谢协调调控、糖异生和糖酵解的代谢协调调控参阅 P123高浓度G6P抑制已糖激酶，活化G6P酶，
38、抑制酵解，促进异生。酵解和异生的控制点是F6P与F1,62P的转化。糖异生的关键调控酶是F1,62P酶，而糖酵解的关键调控酶是磷酸果糖激酶。ATP促进酵解，柠檬酸促进糖异生。F-2.6-P是强效应物，促进酵解，减弱异生。生化糖代谢主题医学知识94丙酮酸到PEP的转化在糖异生中是由丙酮酸羧化酶调节，在酵解中被丙酮酸激酶调节。乙酰CoA激活丙酮酸羧化酶的活性，抑制丙酮酸脱氢酶的活性，因此乙酰CoA过量时，可促进Glc 生成。酵解与异生途径，一个途径开放，另一途径就关。酵解和异生中有三个点可能产生无效循环：P124 这种无效循环只能产生热量供自身需要。激素对酵解和异生的调控肾上腺素、胰高血糖素和糖皮
39、质激素促进异生，胰岛素加强酵解。生化糖代谢主题医学知识95三、三、糖原的合成与分解糖原的合成与分解主要发生在肝脏、骨骼肌中。（一）（一）、糖原分解代谢糖原分解代谢1.糖原磷酸化酶 生化糖代谢主题医学知识962.转移酶与去分枝酶 P115 图13-20生化糖代谢主题医学知识97（二）（二）、糖原合成代谢糖原合成代谢（1）、）、UDP葡萄糖焦磷酸化酶葡萄糖焦磷酸化酶G1P+UTP UDP葡萄糖+ppi.（2）、）、糖原合成酶糖原合成酶a，有活性。B，少活性。新的Glc残基加在糖原引物的非还原端的Glc残基的羟基上，形成-.4糖苷键，被延长的糖原分子末端Glc残基上的羟基取代。（3）、）、分枝酶分枝酶糖原代谢的调节 P124 生化糖代谢主题医学知识98第六节第六节神经和激素对血糖代谢的控制神经和激素对血糖代谢的控制P127 生化糖代谢主题医学知识99生化糖代谢主题医学知识100肾上腺素抑制糖原合成：生化糖代谢主题医学知识101肾上腺素促进糖原分解：生化糖代谢主题医学知识102
