1、糖代谢生化甲颜冬菁第二篇 内容第六章第六章 糖代谢糖代谢第七章第七章 脂类代谢脂类代谢第八章第八章 生物氧化生物氧化第九章第九章 氨基酸代谢氨基酸代谢第十章第十章 核苷酸代谢核苷酸代谢第十一章第十一章 非营养物质代谢非营养物质代谢第十二章第十二章 物质代谢的整合与调节物质代谢的整合与调节 亚细胞定位 基本代谢途径 关键酶、调节方式 能量产生 生理意义糖 代 谢Metabolism of Carbohydrates第 六 章糖代谢糖代谢1.1.糖的分解代谢糖的分解代谢（1 1）糖酵解的基本途径、关键酶和生）糖酵解的基本途径、关键酶和生理意义理意义（2 2）糖有氧氧化的基本途径及供能）糖有氧氧化的
2、基本途径及供能（3 3）三羧酸循环的生理意义）三羧酸循环的生理意义2.2.糖原的合成与分解糖原的合成与分解（1 1）肝糖原的合成）肝糖原的合成（2 2）肝糖原的分解）肝糖原的分解3.3.糖异生糖异生（1 1）糖异生的基本途径和关键酶）糖异生的基本途径和关键酶（2 2）糖异生的生理意义）糖异生的生理意义（3 3）乳酸循环）乳酸循环4.4.磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径（1 1）磷酸戊糖途径的关键酶和重要的）磷酸戊糖途径的关键酶和重要的产物产物（2 2）磷酸戊糖途径的生理意义）磷酸戊糖途径的生理意义5.5.血糖及其调节血糖及其调节（1 1）血糖浓度）血糖浓度（2 2）胰岛素的调节）胰岛素的调节（3 3）
3、胰高血糖素的调节）胰高血糖素的调节（4 4）糖皮质激素的调节）糖皮质激素的调节本章职业医师考试大纲本章职业医师考试大纲n糖的化学糖的化学糖糖(carbohydrates)(carbohydrates)即碳水化合物，即碳水化合物，其化学本质为其化学本质为多羟醛或多羟酮类及多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物其衍生物或多聚物。糖的概念糖的概念OOHHHHOHOHHOHHCH2OHOHOHOHOHHHOHHOH葡萄糖葡萄糖(glucose)（已醛糖）已醛糖）1.为生命活动提供能源和碳源为生命活动提供能源和碳源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、胆固醇、核苷等物质的原
4、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生理功能。这是糖的主要生理功能。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。糖代谢的概况糖代谢的概况分解、储存、合成分解、储存、合成 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 第一节
5、第一节糖的消化吸收与转运糖的消化吸收与转运Digestion,absorption and transportation of Carbohydrates 一、糖消化后以单体形式吸收一、糖消化后以单体形式吸收 n糖的消化糖的消化人类食物中的糖主要有植物淀粉、动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、葡萄糖物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以等，其中以淀粉淀粉为主。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。食物中含有的大量食物中含有的大量纤维素纤维素，不能消，不能消化，但具有刺激肠蠕动等作用。化，但具有刺激肠蠕动等作用。淀粉淀粉麦芽
6、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口腔口腔肠腔肠腔胰液中的胰液中的-淀粉酶淀粉酶乳糖乳糖蔗糖蔗糖葡萄糖葡萄糖 果糖果糖半乳糖半乳糖乳糖酶乳糖酶 蔗糖酶蔗糖酶ADP+Pi ATP G Na+K+Na+泵泵小肠粘膜细胞小肠粘膜细胞肠腔肠腔门静脉门静脉 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 tran
7、sporter,SGLT)刷状缘刷状缘细胞内膜细胞内膜 吸收部位：吸收部位：小肠上段小肠上段 ；以单糖形式吸收；以单糖形式吸收 n葡萄糖转运进入细胞葡萄糖转运进入细胞 这一过程依赖于葡萄糖转运体这一过程依赖于葡萄糖转运体(glucose transporter，GLUT)。二、细胞摄取葡萄糖需要转运体二、细胞摄取葡萄糖需要转运体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糖代谢的概况糖代谢的概况分解、储存、合成分解、储存、合成 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
8、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 第二节第二节糖的无氧氧化糖的无氧氧化Glycolysis一分子葡萄糖在胞液中可裂解为两分子一分子葡萄糖在胞液中可裂解为两分子丙酮酸丙酮酸，是葡萄糖是葡萄糖无氧氧化和有氧氧化无氧氧化和有氧氧化的共同起始途径，的共同起始途径，称为称为糖酵解（糖酵解（glycolysis）。在不能利用氧或氧供应不足时，人体将丙酮酸在在不能利用氧或氧供应不足时，人体将丙酮酸在胞液中还原生成乳酸，称为胞液中还原生成乳酸
9、，称为乳酸发酵（乳酸发酵（lactic acid fermentation）。在某些植物和微生物中，丙酮酸可转变为乙醇和在某些植物和微生物中，丙酮酸可转变为乙醇和二 氧 化 碳，称 为二 氧 化 碳，称 为 乙 醇 发 酵（乙 醇 发 酵（e t h a n o l fermentation）。一、糖无氧氧化反应过程分为糖酵一、糖无氧氧化反应过程分为糖酵解和乳酸生成两个阶段解和乳酸生成两个阶段 第一阶段：第一阶段：糖酵解糖酵解 第二阶段：第二阶段：乳酸生成乳酸生成 糖无氧氧化的反应部位：糖无氧氧化的反应部位：胞液。胞液。n葡萄糖不利用氧的分解过程分为两个阶段：葡萄糖不利用氧的分解过程分为两个阶
10、段：1.葡萄糖磷酸化为葡糖葡萄糖磷酸化为葡糖-6-磷酸磷酸 ATP ADPMg2+己糖激酶(hexokinase)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 H葡糖葡糖-6-磷酸磷酸(glucose-6-phosphate,G-6-P)P P O CH2OH HOOHH OH H
11、 OH H H 不可逆不可逆目录 哺乳类动物体内已发现有哺乳类动物体内已发现有4种己糖激酶同工种己糖激酶同工酶，分别称为酶，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，称为型，称为葡萄糖激酶葡萄糖激酶(glucokinase)。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，对葡糖对葡糖-6-磷酸的反馈抑制磷酸的反馈抑制并不敏感。并不敏感。它这些特性使葡萄糖激酶对于肝维持血糖它这些特性使葡萄糖激酶对于肝维持血糖稳定至关重要，只有当血糖显著升高时，稳定至关重要，只有当血糖显著升高时，肝才会加快对葡萄糖的利用，起到缓冲血肝才会加快对葡萄糖的利
12、用，起到缓冲血糖水平的调节作用。糖水平的调节作用。2.葡糖葡糖-6-磷酸转变为磷酸转变为 果糖果糖-6-磷酸磷酸己糖异构酶 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糖葡糖-6-磷酸磷酸 P P O CH2OH HOOHH OH H OH H H果糖果糖-6-磷酸磷酸 (fructose-6-phosphate,F-6-P)3.果糖果糖-6-磷酸转变为果
13、糖磷酸转变为果糖-1,6-二磷酸二磷酸 ATP ADP Mg2+磷酸果糖激酶-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+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸果糖果糖-6-磷酸磷酸 果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸(1,6-fructose-biphosphate,F-1,6-2P)不可逆不可逆CH2OHOCCCCCH2OOHOHOHHHP PP P果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸 4.果糖果糖
14、-1,6-二磷酸裂解成二磷酸裂解成2分子磷酸丙分子磷酸丙糖糖 醛缩酶醛缩酶(aldolase)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羟丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 +CHOCHOHCHOHOHCH2POCH2P POCH2OHCOCH2POCH2P PO5.磷酸二羟丙酮转变为磷酸二羟丙酮转变为3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛GluG-6-P
15、F-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丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶(phosphotriose isomerase)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 PO-磷酸甘油脂肪代谢6.3-磷酸甘油醛氧化为磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸Pi、NAD+NADH+
16、H+3-磷酸甘油醛脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)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 PONADH？NAD+？ADP ATP 磷酸甘油酸激酶(phos
17、phoglycerate kinase)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这种这种ADP或其他核苷二磷酸的磷酸化作用与或其他核苷二磷酸的磷酸化作用与底物的脱氢作用直接相偶联的反应过程，称底物的脱氢作用直接相偶联的反应过程，称为为 底 物 水 平 磷 酸 化底 物 水 平 磷 酸 化(s u b s t r a t e l e v e l phosp
18、horylation)。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 PO8.3-磷酸甘油酸转变为磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸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甘油酸变位酶(phosphoglycerate mutase)3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 COOH
19、COHCH2POP PO2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 COOHCCH2POP POOHOH9.2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸烯醇化酶(enolase)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COOHCCH2POP POOHOH+H2O磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 (phosphoeno
20、lpyruvate,PEP)COOHCCH2P POADP ATP K+Mg2+丙酮酸激酶(pyruvate kinase)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10.磷酸烯醇式丙酮酸将高能磷酸基转磷酸烯醇式丙酮酸将高能磷酸基转移给移给ADP生成生成ATP和丙酮酸和丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸COOHCCH2P PO丙酮酸丙酮酸COOHC=O
21、CH3不可逆不可逆累计生成多少分子累计生成多少分子ATP？方式？方式？（二）丙酮酸被还原为乳酸（二）丙酮酸被还原为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步反步反应中的应中的 3-磷酸甘油醛脱氢反应。磷酸甘油醛脱氢反应。丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸 乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶(Lactate dehydrogenase,LDH)NADH+H+NAD+COOHCHOHCH3COOHC=OCH3E1:己糖激酶己糖激酶 E2:磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1E3:丙酮酸激酶丙酮酸激酶 NAD+乳乳 酸酸 糖的无氧氧化糖的无氧氧化GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATP ADP ATPAD
22、P1,3-二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+n糖酵解小结糖酵解小结反应部位：反应部位：胞浆胞浆；糖酵解是一个糖酵解是一个不需氧的产能不需氧的产能过程；过程；反应全过程中有反应全过程中有三步不可逆三步不可逆的反应：的反应：G G-6-P ATP ADP 己糖激酶 ATP ADP F-6-P F-1,6-2P 磷酸果糖激酶-1 ADP ATP PEP 丙酮酸 丙酮酸激酶 产能的方式和
23、数量产能的方式和数量方式：方式：底物水平磷酸化底物水平磷酸化净生成净生成ATP数量：数量：从从G开始开始 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）二、糖酵解的调控是对二、糖酵解的调控是对3个关键酶个关键酶活性的调节活性的调节关键酶关键酶 己糖激酶己糖激酶 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：底物促进，产物抑制别构调节：底物促进，产物抑制 共价修饰调节：激素调控共价修饰调节：激素调控磷酸化与去磷酸化磷酸化与去磷酸化 （一）磷
24、酸果糖激酶（一）磷酸果糖激酶-1对调节糖酵解速率最对调节糖酵解速率最重要重要n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（最强）（最强）别构抑制剂别构抑制剂：柠檬酸柠檬酸;ATP（高浓度）（高浓度）ATP对磷酸果糖激酶对磷酸果糖激酶-1的调节：的调节：ATP结合位点结合位点调节效应调节效应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）激活激活活性中心外别构调节部位（高浓度时）活性中心外别构调节部位（高浓度时）抑制抑制一般底物促进，产物抑制；一般底物促进，产物抑制；这里例外！这里例外！胰高血糖素胰高血糖素通过通过cAMP和依赖和依赖
25、cAMP的蛋白激的蛋白激酶，使酶，使6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2磷酸化而失活，降低磷酸化而失活，降低肝细胞内肝细胞内 2，6-双磷酸果糖水平，抑制糖酵解；双磷酸果糖水平，抑制糖酵解；而胰岛素的作用则相反。而胰岛素的作用则相反。胰岛素胰岛素和胰高血糖素作用相反n激素调节激素调节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）磷酸果糖激酶磷酸果糖激
26、酶-2 PFK-2（无活性）（无活性）FBP-2（有活性）（有活性）PP果糖双磷酸酶果糖双磷酸酶-2 （二）丙酮酸激酶是糖酵解的第二个重要的（二）丙酮酸激酶是糖酵解的第二个重要的调节点调节点n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n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P（三）己糖激酶受到反馈抑制调节（三）己糖激酶受到反馈抑制调节 葡糖葡糖-6-磷酸磷酸可反馈抑制己糖激酶
27、，但肝葡萄可反馈抑制己糖激酶，但肝葡萄糖激酶不受其抑制。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。胰岛素胰岛素可诱导葡萄糖激酶基因的转录，促进可诱导葡萄糖激酶基因的转录，促进酶的合成。酶的合成。三、糖无氧氧化的主要生理意义是机三、糖无氧氧化的主要生理意义是机体不利用氧快速供能体不利用氧快速供能 糖无氧氧化最主要的生理意义在于迅速提供能量，糖无氧氧化最主要的生理意义在于迅速提供能量，这对肌收缩更为重要。这对肌收缩更为重要。是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。无线粒体的细胞，如：红细胞 代谢活跃的
28、细胞，如：白细胞、骨髓细胞四、其他单糖可转变成糖酵解的中间产物四、其他单糖可转变成糖酵解的中间产物 除葡萄糖外，其他己糖如果糖、半乳糖和甘除葡萄糖外，其他己糖如果糖、半乳糖和甘露糖也都是重要的能源物质，它们可转变成糖酵露糖也都是重要的能源物质，它们可转变成糖酵解的中间产物磷酸己糖而进入糖酵解提供能量。解的中间产物磷酸己糖而进入糖酵解提供能量。小结代谢途径代谢途径亚细胞亚细胞定位定位关键酶关键酶/调节调节能量产生能量产生/消耗消耗生理意义生理意义无氧氧化无氧氧化胞液胞液己糖激酶（别构）己糖激酶（别构）磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶1（别（别构、激素）构、激素）丙酮酸激酶（别构丙酮酸激酶（别构、激素）、
29、激素）2 ATP/mol Glu给肌肉收缩提给肌肉收缩提供能量，是某供能量，是某些细胞如红细些细胞如红细胞产生能量的胞产生能量的重要途径。重要途径。机体利用氧将葡萄糖彻底氧化成机体利用氧将葡萄糖彻底氧化成H2O和和CO2的反应过程，称为的反应过程，称为糖的有氧氧化糖的有氧氧化(aerobic oxidation)。是体内糖分解供能。是体内糖分解供能的主要方式。的主要方式。第三节第三节糖的有氧氧化糖的有氧氧化 Aerobic Oxidation of Carbohydrate葡萄糖有氧氧化概况葡萄糖有氧氧化概况1st：糖酵解：糖酵解 2nd：丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸的氧化脱羧3rd:TAC4th
30、:氧化磷酸化氧化磷酸化（第八章（第八章 生物氧化）生物氧化）1分子分子NADH2分子分子ATP（一）葡萄糖经糖酵解生成丙酮酸（一）葡萄糖经糖酵解生成丙酮酸丙酮酸 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 n 总反应式:（二）丙酮酸进入线粒体二）丙酮酸进入线粒体氧化脱羧氧化脱羧生成乙酰生成乙酰CoA 一、糖的有氧氧化分为三个阶段一、糖的有氧氧化分为三个阶段（三）乙酰（三）乙酰CoA进入柠檬酸循环以及氧化磷进入柠檬酸循环以及氧化磷酸化生成酸化生成ATPn 丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体的组成的组成E1：丙酮酸脱氢酶：丙酮酸脱氢酶E2：二氢硫
31、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+TPP 硫辛酸（硫辛酸（)HSCoAFAD,NAD+SSL酶酶辅酶辅酶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 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，这是因为循环反应中的第一个中间产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。由物是一
32、个含三个羧基的柠檬酸。由于于Krebs正式提出了三羧酸循环的正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为学说，故此循环又称为Krebs循环循环，它由一连串反应组成。，它由一连串反应组成。二、三羧酸循环是以形成柠檬酸为二、三羧酸循环是以形成柠檬酸为起始物的循环反应系统起始物的循环反应系统n概述概述n反应部位：反应部位：线粒体线粒体1.乙酰乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸与草酰乙酸缩合成柠檬酸 乙酰辅酶乙酰辅酶A（acetyl CoA）与草酰乙酸）与草酰乙酸（oxaloacetate）缩合成柠檬酸（）缩合成柠檬酸（citrate）反应由反应由柠檬酸合酶（柠檬酸合酶（citrate synthase）
33、催化催化（一）柠檬酸循环由八步反应组成（一）柠檬酸循环由八步反应组成柠檬酸循环中第一个限速步骤柠檬酸循环中第一个限速步骤不可逆反应不可逆反应2.柠檬酸经顺乌头酸转变为异柠檬酸柠檬酸经顺乌头酸转变为异柠檬酸 此反应是由顺乌头酸酶顺乌头酸酶催化的异构化反应由两步反应构成，（1）：脱水反应 （2）：水合反应3.异柠檬酸异柠檬酸氧化脱羧氧化脱羧转变为转变为-酮戊二酸酮戊二酸 异柠檬酸异柠檬酸在异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶（Isocitrate dehydrogenase）作用下，氧化脱羧而转变成 -酮戊二酸酮戊二酸（-Ketoglutarate）不可逆反应不可逆反应柠檬酸循环中第二个限速步骤柠檬酸循环
34、中第二个限速步骤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 在-酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体催化下-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA(succinyl-CoA)；该脱氢酶复合体的组成及催化过程与丙酮酸脱氢酶复合体类似。不可逆反应不可逆反应柠檬酸循环中第三个限速步骤柠檬酸循环中第三个限速步骤5.琥珀酰琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反应合成酶催化底物水平磷酸化反应 在琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶催化下，琥珀酰CoA的高能硫酯键水解与GDP磷酸化偶联，生成琥珀酸、GTP和辅酶A。这是三羧酸循环中唯一直接生成高能磷酸键的反应。6.琥珀酸脱氢生成延胡索酸琥珀酸脱
35、氢生成延胡索酸 此步反应由琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶催化，其辅酶是FAD，是三羧酸循环中唯一与内膜结合的酶。7.延胡索酸加水生成苹果酸延胡索酸加水生成苹果酸苹果酸酶催化此步反应。8.苹果酸脱氢生成草酰乙酸苹果酸脱氢生成草酰乙酸苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶催化此步反应，辅酶是NAD+。柠檬酸合酶柠檬酸合酶顺乌头酸梅顺乌头酸梅异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶琥珀酰琥珀酰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-酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体经过一次柠檬酸循环，经过一次柠檬酸循环，l消耗一分子乙酰消耗一分子乙酰CoA；l经四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平
36、磷酸化；经四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化；l生成生成1分子分子FADH2，3分子分子NADH+H+，2分子分子CO2，1分子分子GTP；l关键酶有：柠檬酸合酶，关键酶有：柠檬酸合酶，-酮戊二酸脱氢酶复合酮戊二酸脱氢酶复合体，体，异柠檬酸脱氢酶。异柠檬酸脱氢酶。整个循环反应为不可逆反应。整个循环反应为不可逆反应。柠檬酸循环的要点：柠檬酸循环的要点：循环的中间产物既不能通过此循环反应生成，循环的中间产物既不能通过此循环反应生成，也不被此循环反应所消耗。但是也不被此循环反应所消耗。但是机体内各种物质机体内各种物质代谢之间是彼此联系、相互配合的。代谢之间是彼此联系、相互配合的。三羧酸循环中三羧
37、酸循环中脱羧脱羧产生的产生的两个两个COCO2 2分子分子来自草来自草酰乙酸酰乙酸，而不是来自乙酰辅酶，而不是来自乙酰辅酶A A。体内凡是能转变为体内凡是能转变为乙酰乙酰CoACoA的物质，都能进入的物质，都能进入三羧酸循环而被彻底氧化。三羧酸循环而被彻底氧化。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 （三）柠檬酸循环在三大营养物质代谢中（三）柠檬酸循环在三大营养物质代谢中具有重要生理意义具有重要生理意义1.柠檬酸循环是三大营养物质分解产能的共柠檬酸循环是三大营养物质分解产能的共同通路同通路。2.柠檬酸循环是糖、脂肪、氨基酸代谢联系柠檬酸循环是糖、脂肪、
38、氨基酸代谢联系的枢纽的枢纽。联系三大代谢的枢纽性化合物是：联系三大代谢的枢纽性化合物是：乙酰乙酰CoAH+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 糖的有氧氧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。它不仅。它不仅产能产能效率高效率高，而且由于产生的能量逐步分次释放，相当一，而且由于产生的能量逐步分次释放，相当一部分形成部分形成ATP，所以，所以能量的利用率也高能量的利用率也高。1.5*葡萄糖有氧氧化的葡萄糖有氧氧化的ATP生成生成
39、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+22.5或或2 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
40、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+四、糖有氧氧化的调节四、糖有氧氧化的调节关关键键酶酶 酵解途径：酵解途径：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：己糖激酶己糖激酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1柠檬酸合酶柠檬酸合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（一）丙酮酸脱氢酶复合体的调节（一）丙酮酸脱氢酶复合体的调节 别构调节别构调节别构抑制剂：乙酰别构抑制剂：乙
41、酰CoA；NADH；ATP别构激活剂：别构激活剂：AMP；ADP；NAD+乙酰乙酰CoA/HSCoA 或或 NADH/NAD+时，时，其活性也受到抑制。这两种情况见于饥饿、大量其活性也受到抑制。这两种情况见于饥饿、大量脂酸被动员利用时，这时糖的有氧氧化被抑制，脂酸被动员利用时，这时糖的有氧氧化被抑制，大多数组织器官利用脂酸作为能量来源以确保脑大多数组织器官利用脂酸作为能量来源以确保脑等重要组织对葡萄糖的需要。等重要组织对葡萄糖的需要。共价修饰调节共价修饰调节乙酰乙酰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 FADH
42、2 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（二）柠檬酸循环的调节（二）柠檬酸循环的调节2柠檬酸循环与上游和下游反应协调柠檬酸循环与上游和下游反应协调在正常情况下，在正常情况下，（糖）酵解途径
43、（糖）酵解途径和柠檬酸循和柠檬酸循环的速度是相协调的。这种协调环的速度是相协调的。这种协调不仅通过高不仅通过高浓度的浓度的ATP、NADH的抑制作用，亦通过柠檬的抑制作用，亦通过柠檬酸对磷酸果糖激酶酸对磷酸果糖激酶-1的别构抑制作用而实现的别构抑制作用而实现。氧化磷酸化氧化磷酸化的速率对柠檬酸循环的运转也起的速率对柠檬酸循环的运转也起着非常重要的作用。着非常重要的作用。五、糖有氧氧化可抑制糖无氧氧化五、糖有氧氧化可抑制糖无氧氧化*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，丙酮酸进入线立体进一步氧化而不生成乳酸酮酸进入线立体进一步氧化而不生成乳酸;缺
44、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生醇发酵（或无氧氧化）的现象。制生醇发酵（或无氧氧化）的现象。小结代谢途径代谢途径亚细胞亚细胞定位定位关键酶关键酶/调节调节能量产生能量产生/消耗消耗生理意义生理意义糖酵解糖酵解胞液胞液己糖激酶（别构）己糖激酶（别构）磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶1（别构、（别构、激素）激素）丙酮酸激酶（别构、激素丙酮酸激酶（别构、激素）2 ATP/mol Glu给肌肉收缩提给肌肉收缩提供能量，是
45、某供能量，是某些细胞如红细些细胞如红细胞产生能量的胞产生能量的重要途径。重要途径。有氧氧化有氧氧化胞液、胞液、线粒体线粒体丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体（别（别构、激素）构、激素）柠檬酸合酶柠檬酸合酶（别构）（别构）异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶（别构）（别构）-酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体（别构）（别构）30 or32 ATP/mol Glu三大营养物质三大营养物质分解产能的共分解产能的共同通路同通路；是糖；是糖、脂肪、氨基、脂肪、氨基酸代谢联系的酸代谢联系的枢纽。枢纽。进展：肿瘤细胞代谢重组逆向Warburg效应Sotgia F,et al.Cell Cycle,2012,
46、11(7):1445-1454.糖代谢的概况糖代谢的概况分解、储存、合成分解、储存、合成 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 第第 四四 节节 磷酸戊糖途径pentose phosphate pathway磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径（pentose phosphate pathway）是指从糖酵解是指从糖酵解的中间产物的中间产物葡萄糖葡萄
47、糖-6-磷酸磷酸开始形成旁路，通过氧化、开始形成旁路，通过氧化、基团转移两个阶段生成基团转移两个阶段生成果果糖糖-6-磷酸和磷酸和3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛，从而返回糖酵解的代谢途从而返回糖酵解的代谢途径，亦称为径，亦称为磷酸戊糖旁路磷酸戊糖旁路（pentose phosphate shunt）。磷酸戊糖途径不能产磷酸戊糖途径不能产生生ATP，其主要意义是生，其主要意义是生成成NADPH和磷酸核糖。和磷酸核糖。n细胞定位：细胞定位：胞液胞液 第一阶段：氧化反应第一阶段：氧化反应一、磷酸戊糖途径的分为两个反应阶段一、磷酸戊糖途径的分为两个反应阶段n反应过程可分为二个阶段反应过程可分为二个阶段:第二
48、阶段：非氧化反应第二阶段：非氧化反应 生成生成磷酸戊糖，磷酸戊糖，NADPH+H+及及CO2。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 P核酮糖核酮糖-5-磷酸磷酸 NADPH+H+NADP+H2O NADP+CO2 NADPH+H+葡糖-6-磷酸脱氢酶脱氢酶 6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶磷酸葡萄糖酸脱氢酶 CH2OH C O 葡糖葡糖-6-磷酸磷酸 CCCCCCH2OHOHOHOHHHHOHHOP P葡糖葡糖-6-磷酸内酯磷酸内酯 CCCCC=OCH2OHOHOHHHHOHOP
49、 P（一）第一阶段是氧化反应（一）第一阶段是氧化反应5-磷酸核糖磷酸核糖 催化第一步脱氢反应的催化第一步脱氢反应的葡萄糖葡萄糖-6-磷酸脱氢磷酸脱氢酶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反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间产物。间产物。G-6-P5-磷酸核糖磷酸核糖NADP+NADPH+H+NADP+NADPH+H+CO2经过第二阶段的一系列基团转移反应，经过第二阶段的一系列基团转移反应，5-磷酸磷酸核糖最终转变为核糖最终转变为果果糖糖-6-磷酸和磷酸和3-磷酸甘
50、油醛磷酸甘油醛。这一阶段非常重要，这一阶段非常重要，因为细胞对因为细胞对NADPH的消的消耗量远大于磷酸戊糖耗量远大于磷酸戊糖，多余的戊糖需要通过，多余的戊糖需要通过此反应返回糖酵解的代谢途径再次利用。此反应返回糖酵解的代谢途径再次利用。（二）第二阶段是一系列基团转移反应（二）第二阶段是一系列基团转移反应二、磷酸戊糖途径主要受二、磷酸戊糖途径主要受NADPH/NADP+比值的调节比值的调节 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶为磷酸戊糖途径的关为磷酸戊糖途径的关键酶，其活性的高低决定葡糖键酶，其活性的高低决定葡糖-6-磷酸进入磷酸进入磷酸戊糖途径的流量。磷酸戊糖途径的流量。此酶活性主要受此酶
