1、糖代谢糖代谢 医学讲座医学讲座第第 一一 节节 概概 述述2糖代谢 医学讲座糖糖(carbohydrates)即碳水化合物，其化学本即碳水化合物，其化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。一、糖的分类与结构一、糖的分类与结构3糖代谢 医学讲座OOHHHHOHOHHOHHCH2OH葡萄糖葡萄糖(glucose)已醛糖已醛糖OHOHOHOHHHOHHOH1.单糖单糖 不能再水解的糖。不能再水解的糖。OOHHHOHHOHHOHHCH2OHOHOHOHOHHOHHHOH半乳糖半乳糖(galactose)已醛糖已醛糖 4糖代谢 医学讲座OHHHHOHOHOH
2、HOH2C核糖核糖(ribose)戊醛糖戊醛糖 OHHOHHOHOHOHOHOHHHOHHOHOOH果糖果糖(fructose)已酮糖已酮糖 OOHOHHOH2CHHOHHCH2OH5糖代谢 医学讲座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 (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 半乳糖半乳糖能水解生成几分子单糖的糖，各单糖之间借能水解生成几分子单糖的糖，各单糖之间借脱水缩合的糖苷键相连。脱水缩合的糖苷键相连。6糖代谢 医学讲座3.多糖多糖 能水解生成多个分子单糖的糖。能水解生成多个
3、分子单糖的糖。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)7糖代谢 医学讲座 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淀粉颗粒颗粒8糖代谢 医学讲座 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9糖代谢 医学讲座 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10糖代谢 医学讲座2.氧化供能氧化供能，糖类供给机体所需能量的，糖类供给机体所需能量的50-70%3.在生物体内转变成其他物质在生物体内转变成其他物质1.作为生物体的结构成分作为生物体的结构成分4.4.作为细胞识
4、别的信息分子作为细胞识别的信息分子11糖代谢 医学讲座第二节第二节糖代谢概况及糖代谢概况及血糖的来源与去路血糖的来源与去路12糖代谢 医学讲座 糖代谢主要细胞内进行。进入细胞内糖代谢主要细胞内进行。进入细胞内的过程是依赖一类的过程是依赖一类葡萄糖转运体葡萄糖转运体（glucose transporter，GLUT）而实现的。而实现的。13糖代谢 医学讲座*血糖，指血液中的葡萄糖血糖，指血液中的葡萄糖(单糖）。单糖）。*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 ：3.893.89-6.11mmol/L 6.11mmol/L 血糖及血糖水平的概念血糖及血糖水平的概念 1
5、4糖代谢 医学讲座血血糖糖食食 物物 糖糖 消化，吸消化，吸收收 肝糖原肝糖原 分解分解 非糖物质非糖物质 糖异生糖异生 氧化分氧化分解解 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 血糖来源和去路血糖来源和去路尿糖尿糖15糖代谢 医学讲座第三节第三节 糖的消化与吸收糖的消化与吸收16糖代谢 医学讲座（一）糖的消化（一）糖的消化人类食物中的糖主要有植物淀粉、动物糖原人类食物中的糖主要有植物淀粉、动物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖、果糖等，其以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、
6、葡萄糖、果糖等，其中以淀粉为主。中以淀粉为主。消化部位：消化部位：主要在小肠，少量在口腔主要在小肠，少量在口腔17糖代谢 医学讲座淀粉淀粉 麦芽糖麦芽糖+麦芽三糖麦芽三糖 （40%40%）（25%25%）-临界糊精临界糊精+异麦芽糖异麦芽糖 （30%30%）（5%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 18糖代谢 医学讲座二、糖的吸收二、糖的吸收1.1.吸收部位吸收部位 小肠上段小肠上段 2.2.吸收形式吸收形式 单糖
7、单糖 19糖代谢 医学讲座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 主动吸收主动吸收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 20糖代谢 医学讲座第第 四四 节节糖的分解产能过程糖的分解产能过程 21糖代谢 医学讲座 一、糖酵解的反应过程一、糖酵解的反应过程 第一阶段第一阶段 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
8、情况下，葡萄糖生成乳酸在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸(lactate)的的过程称之为糖酵解。过程称之为糖酵解。由葡萄糖分解成丙酮酸由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，称之，称之为糖酵解途径为糖酵解途径(glycolytic pathway)。由丙酮酸转变成乳酸。由丙酮酸转变成乳酸。22糖代谢 医学讲座1糖酵解途径两个阶段两个阶段 （1）1分子葡萄糖分解为分子葡萄糖分解为2分子磷酸丙糖分子磷酸丙糖 （2）磷酸丙糖转变成为丙酮酸）磷酸丙糖转变成为丙酮酸23糖代谢 医学讲座 葡萄糖葡萄糖磷酸化磷酸化 己糖激酶催化的反应不可逆，反应需要消耗能己糖激酶催化的反应不可逆，反应需要消耗能量量ATPATP
9、，Mg2+Mg2+是反应的激活剂，是反应的激活剂，是糖酵解的第一步是糖酵解的第一步限速反应。已糖激酶是限速酶，又称关键酶。限速反应。已糖激酶是限速酶，又称关键酶。已糖激酶已糖激酶(HK)(HK)24糖代谢 医学讲座反应意义：反应意义：(1)(1)糖磷酸化后容易参与代谢糖磷酸化后容易参与代谢 (2)(2)糖磷酸后带上负电荷基团，不易透过细胞糖磷酸后带上负电荷基团，不易透过细胞质膜质膜(保糖保糖)已糖激酶已糖激酶(HK)(HK)：四种同工酶四种同工酶型型 型又称为型又称为GKGK，仅存在于肝脏和胰腺，仅存在于肝脏和胰腺B B细胞中，细胞中，对对葡萄糖的亲和力较低葡萄糖的亲和力较低，在调节葡萄糖的磷
10、酸化及，在调节葡萄糖的磷酸化及维持血糖水平方面起着重要的生理作用。维持血糖水平方面起着重要的生理作用。25糖代谢 医学讲座 6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖的异构作用的异构作用磷酸己糖异构酶磷酸己糖异构酶26糖代谢 医学讲座 6-磷酸果糖磷磷酸果糖磷酸化为酸化为1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1(PFK-1)第二步限速反应，第二步限速反应，PFK-1PFK-1是第二个关键是第二个关键酶，反应需消耗酶，反应需消耗ATPATP27糖代谢 医学讲座F-6-PF-2,6-DPFPK-2 F-2,6-DP F-2,6-DP是是FPK-1FPK-1最强的最强的变构激活剂变构激活剂。
11、28糖代谢 医学讲座(4)(4)磷酸丙糖的生成磷酸丙糖的生成29糖代谢 医学讲座 磷酸丙糖磷酸丙糖的同分异构化的同分异构化96%96%4%4%继续反应继续反应30糖代谢 医学讲座第二阶段：磷酸丙糖转变为丙酮酸第二阶段：磷酸丙糖转变为丙酮酸 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛氧化脱氢氧化脱氢31糖代谢 医学讲座 第一步生成第一步生成ATPATP的反应的反应 底物水平磷酸化：底物水平磷酸化：ADPADP或其他核苷二磷酸或其他核苷二磷酸(NDP)(NDP)的磷酸化作用与底物的脱氢作用直接相的磷酸化作用与底物的脱氢作用直接相耦联生成耦联生成NTPNTP的反应过程。的反应过程。Mg2+32糖代谢 医学讲座 3-磷
12、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 Mg2+33糖代谢 医学讲座 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸脱水为脱水为磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 Mg2+34糖代谢 医学讲座丙酮酸生成和底物水平磷酸化丙酮酸生成和底物水平磷酸化第三个限速步骤第三个限速步骤Mg2+35糖代谢 医学讲座2.2.丙酮酸丙酮酸还原为还原为乳酸乳酸36糖代谢 医学讲座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GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATP ADP ATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸
13、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+37糖代谢 医学讲座38糖代谢 医学讲座糖酵解小结糖酵解小结 反应部位：胞浆反应部位：胞浆 糖酵解是一个不需氧的产能过程糖酵解是一个不需氧的产能过程 反应全过程中有三步不可逆的反应反应全过程中有三步不可逆的反应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-1-1 ADP ATP PEP 丙
14、酮酸丙酮酸 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 39糖代谢 医学讲座 产能的方式和数量产能的方式和数量方式：底物水平磷酸化方式：底物水平磷酸化净生成净生成ATP数量：数量：22-2=2ATP 终产物乳酸的去路终产物乳酸的去路释放入血，进入肝脏再进一步代谢。释放入血，进入肝脏再进一步代谢。分解利用分解利用 乳酸循环（糖异生）乳酸循环（糖异生）40糖代谢 医学讲座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
15、糖激酶变位酶变位酶除葡萄糖外，其它除葡萄糖外，其它己糖己糖也可转变成磷酸己糖而进入也可转变成磷酸己糖而进入酵解途径。酵解途径。6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-141糖代谢 医学讲座二、糖酵解的调节二、糖酵解的调节关键酶关键酶 己糖激酶己糖激酶 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 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 共价修饰调节共价修饰调节 42糖代谢 医学讲座（一）（一）6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1（PFK-1）*别构调节别构调节 别构激活剂：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）此酶
16、有二个结合此酶有二个结合ATP的部位：的部位：催化亚基与催化亚基与ATP的高亲和力（低浓度时）的高亲和力（低浓度时）调节亚基与抑制剂的结合（高浓度时）调节亚基与抑制剂的结合（高浓度时）F-1,6-2P 正反馈调节该酶正反馈调节该酶 最强激活剂最强激活剂43糖代谢 医学讲座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 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
17、性）（有活性）PP果糖双磷酸酶果糖双磷酸酶-2 44糖代谢 医学讲座（二）丙酮酸激酶二）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45糖代谢 医学讲座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46糖代谢 医学讲座 (三三)己糖激酶或葡萄糖激酶己糖激酶或葡萄糖激酶*6-
18、磷酸葡萄糖可反馈抑制己糖激酶，但磷酸葡萄糖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可别构抑制肝葡萄糖激酶。可别构抑制肝葡萄糖激酶。47糖代谢 医学讲座 三、糖酵解的生理意义三、糖酵解的生理意义1.是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。2.是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。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48糖代谢 医学讲座糖的有氧氧化糖的有氧氧化(aer
19、obic 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，并释放出能量的过程。是机体主，并释放出能量的过程。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 二、糖的有氧氧化二、糖的有氧氧化49糖代谢 医学讲座一、有氧氧化的反应过程一、有氧氧化的反应过程 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：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 A
20、TP ADP TAC循环循环 胞液胞液 线粒体线粒体 50糖代谢 医学讲座（一）丙酮酸的氧化脱羧（一）丙酮酸的氧化脱羧 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(acetyl 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:51糖代谢 医学讲座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3种种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HSCoANAD+辅酶辅酶6种种 TPP 硫辛酸（
21、硫辛酸（)HSCoA FAD,NAD+Mg2+SSL52糖代谢 医学讲座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 53糖代谢 医学讲座54糖代谢 医学讲座三羧酸循环三羧酸循环(Tricarboxylic acid Cycle,TAC)也称为也称为柠檬酸循环柠檬酸循环，这是因为循环反应中的第一，这是因为循环反应中的第一个中间产物是一个含三个羧基的柠檬酸。由于个中间产物是一个含三个羧基的柠檬酸。由于Krebs正式提出了三羧酸循
22、环的学说，故此循环又正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为称为Krebs循环，它由一连串反应组成。循环，它由一连串反应组成。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 55糖代谢 医学讲座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目目 录录56糖代谢
23、医学讲座（2 2）三羧酸循环（）三羧酸循环（TACTAC）的主要特点：）的主要特点：TACTAC是细胞是细胞线粒体线粒体内进行的的一系列连续酶促反应。内进行的的一系列连续酶促反应。TACTAC每运转一周净结果是氧化一分子乙酰每运转一周净结果是氧化一分子乙酰CoACoA。TACTAC的的1 1、2 2、3 3、4 4、经过一次三羧酸循环，经过一次三羧酸循环，1 1一次底物水平磷酸化（一次底物水平磷酸化（GTPGTP）2 2二次脱羧（二次脱羧（2 2分子分子CO2CO2）3 3三步不逆反应三步不逆反应（整个反应不可逆）（整个反应不可逆）4 4四次脱氢（四次脱氢（FADFAD2 2，3NADH3NA
24、DH）57糖代谢 医学讲座在第一次循环过程中，脱掉的羧基来自草酰乙酸，在第一次循环过程中，脱掉的羧基来自草酰乙酸，而不是新加入的乙酰基。而不是新加入的乙酰基。三羧酸循环的中间产物类似于催化剂的作用，本三羧酸循环的中间产物类似于催化剂的作用，本身并无量的变化。身并无量的变化。三羧酸循环是不可逆的，三羧酸循环是不可逆的，柠檬酸合酶、异柠檬酸柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和脱氢酶和酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体为该途径的限为该途径的限速酶，催化的反应是单向不可逆反应。速酶，催化的反应是单向不可逆反应。58糖代谢 医学讲座三羧酸循环的生理意义三羧酸循环的生理意义 三羧酸循环不仅是糖分解供能的最终
25、代谢通路，三羧酸循环不仅是糖分解供能的最终代谢通路，同时也是脂肪和氨基酸在体内进行生物氧化的最同时也是脂肪和氨基酸在体内进行生物氧化的最终代谢通路；终代谢通路；三羧酸循环又是糖、脂肪、氨基酸代谢互相联系三羧酸循环又是糖、脂肪、氨基酸代谢互相联系的枢纽；的枢纽；三羧酸循环在提供生物合成的前体中也起重要作三羧酸循环在提供生物合成的前体中也起重要作用。用。59糖代谢 医学讲座三、有氧氧化的调节三、有氧氧化的调节关关键键酶酶 酵解途径：己糖激酶酵解途径：己糖激酶 丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体 三羧酸循环：柠檬酸合酶三羧酸循环：柠檬酸合酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶6
26、-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-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60糖代谢 医学讲座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;NAD+*乙酰乙酰CoA/HSCoA 或或 NADH/NAD+时，其时，其活性也受到抑制。活性也受到抑制。61糖代谢 医学讲座 共价修饰调节共价修饰调节 62糖代谢 医学讲座乙酰乙酰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
27、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63糖代谢 医学讲座有氧氧化的调节特点有氧氧化的调节特点 有氧氧化的调节通过对其关键酶的调节实现。有氧氧化的调节通过对其关键
28、酶的调节实现。ATP/ADP或或ATP/AMP比值全程调节。该比值比值全程调节。该比值升高，所有关键酶均被抑制。升高，所有关键酶均被抑制。氧化磷酸化速率影响三羧酸循环。前者速率降氧化磷酸化速率影响三羧酸循环。前者速率降低，则后者速率也减慢。低，则后者速率也减慢。三羧酸循环与酵解途径互相协调。三羧酸循环三羧酸循环与酵解途径互相协调。三羧酸循环需要多少乙酰需要多少乙酰CoA，则酵解途径相应产生多少，则酵解途径相应产生多少丙酮酸以生成乙酰丙酮酸以生成乙酰CoA。64糖代谢 医学讲座（三）糖有氧氧化过程当中的能量代谢情况与（三）糖有氧氧化过程当中的能量代谢情况与 其生理意义其生理意义 （1）糖的有氧氧
29、化是机体）糖的有氧氧化是机体产能最主要的途径产能最主要的途径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 的同时的同时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 65糖代谢 医学讲座66糖代谢 医学讲座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萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖-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+21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 23
30、-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 1.5 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32(或或30)ATP NAD+NAD+NAD+2.5（或（或1.5）267糖代谢 医学讲座（2 2）糖的有氧氧化是体内三大营养物质代谢的总）糖的有氧
31、氧化是体内三大营养物质代谢的总枢纽，也是体内三大营养物质互相变的重要联络枢纽，也是体内三大营养物质互相变的重要联络机构。机构。（3 3）糖的有氧氧化途径与体内糖的其他代谢途）糖的有氧氧化途径与体内糖的其他代谢途径有着密切的联系。径有着密切的联系。68糖代谢 医学讲座有氧氧化的生理意义有氧氧化的生理意义 糖的有氧氧化是机体产能最主要的途径。它不糖的有氧氧化是机体产能最主要的途径。它不仅产能效率高，而且由于产生的能量逐步分次仅产能效率高，而且由于产生的能量逐步分次释放，相当一部分形成释放，相当一部分形成ATP，所以能量的利用，所以能量的利用率也高。率也高。简言之，即“供能”Q1:Q1:丙酮酸完全氧
32、化产生多少个丙酮酸完全氧化产生多少个 ATPATP？Q2Q2：乳酸完全氧化产生多少个：乳酸完全氧化产生多少个 ATPATP？69糖代谢 医学讲座四、巴斯德效应四、巴斯德效应*概念概念*机制机制 有氧时，有氧时，NADH+H+进入线粒体内氧化，丙进入线粒体内氧化，丙酮酸进入线粒体进一步氧化而不生成乳酸酮酸进入线粒体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。制糖酵解的现象。70糖代
33、谢 医学讲座第第 五五 节节 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径Pentose Phosphate Pathway71糖代谢 医学讲座*概念概念磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷酸戊磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及糖及NADPH+H+，前者再进一步转变成，前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛和磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反应过程。磷酸果糖的反应过程。72糖代谢 医学讲座*细胞定位：细胞定位：胞胞 液液 第一阶段：氧化反应第一阶段：氧化反应 生成磷酸戊糖，生成磷酸戊糖，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
34、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。73糖代谢 医学讲座6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 CCCCCCH2OHOHOHOHHHHOHHOP PCCCCCOOCH2OHOHOHOHHHHOHP 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-磷酸葡萄糖脱磷酸葡萄糖脱氢酶氢酶 6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶磷酸葡萄糖酸脱氢酶 CH2OH C O 6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯 CCCCC=OCH2OHOHOHHHHOHOP P第一阶段：氧化阶段第一
35、阶段：氧化阶段 74糖代谢 医学讲座 催化第一步脱氢反应的催化第一步脱氢反应的6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶是此代谢途径的关键酶。是此代谢途径的关键酶。两次脱氢脱下的氢均由两次脱氢脱下的氢均由NADP+接受生成接受生成NADPH+H+。反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间产物。产物。G-6-P 5-磷酸核糖磷酸核糖 NADP+NADPH+H+NADP+NADPH+H+CO2 75糖代谢 医学讲座 每每3分子分子6-磷酸葡萄糖同时参与反应，在一系列磷酸葡萄糖同时参与反应，在一系列反应中，通过反应中，通过3C、4C、6C、7C等演变阶段，最等演变阶段，
36、最终生成终生成3-磷酸甘油醛和磷酸甘油醛和6-磷酸果糖。磷酸果糖。3-磷酸甘油醛和磷酸甘油醛和6-磷酸果糖，可进入酵解途磷酸果糖，可进入酵解途径。因此，磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路径。因此，磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路(pentose phosphate shunt)。2.基团转移反应基团转移反应 76糖代谢 医学讲座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
37、醛甘油醛 C377糖代谢 医学讲座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 C53NADP+3NADP+3H+6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 3NADP+3NAD
38、P+3H+6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶磷酸葡萄糖酸脱氢酶 CO278糖代谢 医学讲座总反应式总反应式 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 79糖代谢 医学讲座磷酸戊糖途径的特点 脱氢反应以脱氢反应以NADPNADP+为受氢体，生成为受氢体，生成NADPH+HNADPH+H+。反应过程中进行了一系列酮基和醛基转移反应，经反应过程中进行了一系列酮基和醛基转移反应，经过了过了3 3、4 4、5 5、6 6、7 7碳糖碳糖的演变过程。的演变过程。反应中生成了重要的中间代谢物反应中生成了重要的中间代谢物5-5-磷酸核糖磷酸核糖
39、。一分子一分子G-6-PG-6-P经过反应，只能发生经过反应，只能发生一次脱羧一次脱羧和和二次二次脱氢脱氢反应，生成一分子反应，生成一分子COCO2 2和和2 2分子分子NADPH+HNADPH+H+。80糖代谢 医学讲座二、磷酸戊糖途径的调节二、磷酸戊糖途径的调节 *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，其活性此酶为磷酸戊糖途径的关键酶，其活性的高低决定的高低决定6-磷酸葡萄糖进入磷酸戊糖途径磷酸葡萄糖进入磷酸戊糖途径的流量。的流量。此酶活性主要受此酶活性主要受NADPH/NADP+比值的比值的影响，比值升高则被抑制，降低则被激活。影响，比值升高则被抑制，降低则被
40、激活。另外另外NADPH对该酶有强烈抑制作用。对该酶有强烈抑制作用。81糖代谢 医学讲座 三、三、磷酸戊糖途径的生理意义磷酸戊糖途径的生理意义 （重要）（重要）（一）为核苷酸的生成提供（一）为核苷酸的生成提供核糖核糖（二）提供（二）提供NADPH作为供氢体参与多种作为供氢体参与多种代谢反应代谢反应 82糖代谢 医学讲座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，参与肝参与体内的羟化反应，参与肝脏生物转化作用脏生物转化作用3.NADPH可维持可维持GSH的还原性的还原性 2G-SH G-S-S-GNADP+NADPH+H+A AH2 4.
41、NADPH参与中性粒细胞和巨噬细胞吞参与中性粒细胞和巨噬细胞吞噬细菌后产生超氧阴离子自由基。噬细菌后产生超氧阴离子自由基。83糖代谢 医学讲座第第 六六 节节 糖原的合成与分解糖原的合成与分解 Glycogenesis and Glycogenolysis84糖代谢 医学讲座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。葡萄糖直接主要以迅速动用的能量储备。葡萄糖直接主要以-1,4-1,4糖苷键链接。分子量糖苷键链接。分子量100W-1000W100W-1000W。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
42、脏：肝糖原，肝脏：肝糖原，70 150g，维持血糖水平维持血糖水平 糖糖 原原(glycogen)糖原储存的主要器官及其生理意义糖原储存的主要器官及其生理意义 85糖代谢 医学讲座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.约约1010个葡萄糖单元处形成分个葡萄糖单元处形成分枝，分枝处葡萄糖以枝，分枝处葡萄糖以-1,6-1,6-糖苷键糖苷键连接，分支增加，溶连接，分支增加，溶解度增加。解度增加。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.非还原端增多，以利于其非还原端增多，以利于其被酶分解。被酶分解。糖原的结构特点及其意义糖原的结构特点及其
43、意义 86糖代谢 医学讲座一、糖原的合成代谢一、糖原的合成代谢（二）合成部位（二）合成部位（一）定义（一）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：主要在肝脏、肌肉组织定位：主要在肝脏、肌肉细胞定位：胞浆细胞定位：胞浆87糖代谢 医学讲座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）88糖代谢 医学讲座1-1-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 6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 2.6-磷
44、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 这步反应中磷酸基团转移的意义在于：由这步反应中磷酸基团转移的意义在于：由于延长形成于延长形成-1,4-糖苷键，所以葡萄糖分子糖苷键，所以葡萄糖分子C1上的半缩醛羟基必须活化，才利于与原来的糖上的半缩醛羟基必须活化，才利于与原来的糖原分子末端葡萄糖的游离原分子末端葡萄糖的游离C4羟基缩合。羟基缩合。89糖代谢 医学讲座*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。糖供体。PPi UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 2Pi+能量能量 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 OHHOOHHOHHOHHOHCH2OHHP P
45、P 尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖(uridine diphosphate glucose,UDPG)OHHOOHHOHHOHHOHCH2OHHP P P尿苷尿苷P尿苷尿苷P PUTP 尿苷尿苷 PPP90糖代谢 医学讲座糖原糖原n+UDPG 糖原糖原n+1+UDP 糖原合酶糖原合酶(glycogen synthase)UDP UTP ADP ATP 核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶4.-1,4-糖苷键式结合糖苷键式结合 糖原糖原n 为原有的细胞内的较小为原有的细胞内的较小糖原分子，称为糖原引物糖原分子，称为糖原引物(primer)，作为作为UDPG 上葡萄上葡萄糖基的接受体。糖基的接受体。91
46、糖代谢 医学讲座（四）糖原分枝的形成（四）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 92糖代谢 医学讲座反应步骤反应步骤93糖代谢 医学讲座 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：胞亚细胞定位：胞 浆浆 *肝糖元的分解肝糖元的分解 糖原糖原n+1 n+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（不消耗能量）糖原的磷酸解（不消耗能量）限速反应限速反应糖原分解糖原分解(glycogenolysis)习惯上指肝糖原分解成习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过
47、程。为葡萄糖的过程。辅酶：磷酸吡哆醛辅酶：磷酸吡哆醛94糖代谢 医学讲座 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）（肝，肾）葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 肌肉组织中不存在葡萄糖肌肉组织中不存在葡萄糖-6-6-磷酸酶，所以生成的磷酸酶，所以生成的6-6-磷酸葡萄糖不能转变成葡萄糖释放入血。因此肌糖原不能磷酸葡萄糖不能转变成葡萄糖释放入血。因此肌糖原不能直接转变为葡萄糖。直接转变
48、为葡萄糖。95糖代谢 医学讲座脱枝酶脱枝酶 (debranching enzyme)(二二)糖原侧链水解糖原侧链水解转移葡萄糖残基转移葡萄糖残基水解水解-1,6-糖苷键糖苷键 磷磷 酸酸 化化 酶酶 转移酶活性转移酶活性 -1,6糖苷糖苷酶活性酶活性 96糖代谢 医学讲座 G-6-P G-6-P的代谢去路的代谢去路G（补充血糖）（补充血糖）G-6-P F-6-P（进入酵解途径）（进入酵解途径）G-1-PGn（合成糖原）（合成糖原）UDPG 6-磷酸葡萄糖内酯磷酸葡萄糖内酯（进入磷酸戊糖途径）（进入磷酸戊糖途径）小小 结结 反应部位：胞浆反应部位：胞浆 97糖代谢 医学讲座3.糖原的合成与分解总
49、图糖原的合成与分解总图UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 G-1-P UTP UDPG PPi 糖原糖原n+1 UDP G-6-P G 糖原合酶糖原合酶 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 己糖己糖(葡萄糖葡萄糖)激酶激酶 糖原糖原n Pi 磷酸化酶磷酸化酶 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶（肝）磷酸酶（肝）糖原糖原n 98糖代谢 医学讲座 三、糖原合成与分解的调节三、糖原合成与分解的调节 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
50、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。99糖代谢 医学讲座调节有调节有级联放大级联放大作用，效率高；作用，效率高；两种酶磷酸化或去磷酸化后活性变化相反；两种酶磷酸化或去磷酸化后活性变化相反；此调节为酶促反应，调节速度快；此调节为酶促反应，调节速度快；受激素调节。受激素调节。（一）糖原代谢的磷酸化调节（一）糖原代谢的磷酸化调节 100糖代谢 医学讲座腺苷环化酶腺苷环化酶 （无活性）（无活性）腺苷环化酶（有活性）腺苷环化酶（有活性）激素（胰高血糖素、
