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1、目录目录糖 代 谢Metabolism of Carbohydrates第第 4 4 章章目录目录n糖的化学糖的化学糖糖(carbohydrates)即即碳碳水水化化合合物物，其其化化学学本本质质为为多多羟羟醛醛或或多多羟羟酮酮类类及及其其衍衍生物或多聚物。生物或多聚物。糖的糖的糖的糖的概念概念概念概念目录目录糖的分类及其结构糖的分类及其结构糖的分类及其结构糖的分类及其结构根据其水解产物的情况，糖主要可分为根据其水解产物的情况，糖主要可分为根据其水解产物的情况，糖主要可分为根据其水解产物的情况，糖主要可分为以下四大类以下四大类以下四大类以下四大类: : : :l l单糖单糖单糖单糖 (mono
2、sacchride)(monosacchride)l l寡糖寡糖寡糖寡糖 (oligosacchride)(oligosacchride)l l多糖多糖多糖多糖 ( (polysacchridepolysacchride) )l l结合糖结合糖结合糖结合糖 ( (glycoconjugateglycoconjugate) )葡萄糖葡萄糖(glucose)（已醛糖）已醛糖）果糖果糖(fructose)（已酮糖）（已酮糖）l单糖单糖不能再水解的糖。不能再水解的糖。半乳糖半乳糖(galactose)（已醛糖）（已醛糖）核糖核糖(ribose) （戊醛糖）（戊醛糖）目录目录l寡糖寡糖常见的几种二糖有：
3、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。借脱水缩合的糖苷键相连。目录目录l多糖多糖能水解生成多个分子单糖的糖。能水解生成多个分子单糖的糖。常见的多糖有：常见的多糖有：淀粉淀粉 (starch)糖原糖原 (glycogen)纤维素纤维素 (cellulose)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。淀粉淀粉颗粒颗粒糖原糖原是动物体内葡萄糖
4、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-糖苷键糖苷键目录目录l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 (glycolipid)：是糖与脂类的结合物。是糖与脂类的结合物。糖蛋白糖蛋白 (glycoprotein)：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：目录目录第一节第一节 概述概述Introduction目录目录一、糖的主要生理功能是氧化供能一、糖的主要生理功能是氧化供能糖在生命活动中的主要作用是提供碳源和能源。糖在生命活动中的主要作用是提供碳源和能源。 如糖可提供合成某些氨基
5、酸、脂肪、如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、核苷等物质的原料。胆固醇、核苷等物质的原料。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。提供合成体内其他物质的原料。提供合成体内其他物质的原料。如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。组成成分。目录目录二、糖的消化吸收主要是在小肠进行二、糖的消化吸收主要是在小肠进行n糖的消化糖的消化人人类类食食物物中中的的糖糖主主要要有有植植物物淀淀粉粉、动动物物糖糖原原以以及及麦麦芽芽糖糖、蔗蔗糖糖、乳乳糖糖、葡葡萄萄糖糖等，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
6、小肠，少量在口腔。目录目录淀粉淀粉 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 口腔口腔 肠腔肠腔 胰液中的胰液中的-淀粉酶淀粉酶 目录目录食食物物中中含含有有的的大大量量纤纤维维素素，因因人人体体内内无无 - -糖糖苷苷酶酶而而不不能能对对其其分分解解利利用用，但但却却具具有有刺刺激激肠肠蠕蠕动动等等作作用用，也也是是维维持持健健康康所必需。所必需。目录目录n糖的吸收糖
7、的吸收吸收部位：吸收部位：小肠上段小肠上段 吸收形式：吸收形式：单糖单糖 目录目录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 transporter, SGLT)刷状缘刷状缘细胞内膜细胞内膜目录目录n葡萄糖转运进入细胞葡萄糖转运进入细胞 这这一一过过程程依依赖赖于于葡葡萄萄糖糖转转运运体体(glucose transporter，GLUT)。三、糖代谢的概况三、糖代谢的概况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
8、循环体循环SGLT各种组织细胞各种组织细胞GLUT目录目录葡萄糖葡萄糖酵解酵解途径途径丙丙酮酮酸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 磷酸戊磷酸戊糖途径糖途径 核糖核糖+ +NADPH+H+淀粉淀粉消化与吸收消化与吸收 ATP目录目录第二节第二节糖的无氧分解糖的无氧分解Glycolysis目录目录在在机机体体缺缺氧氧条条件件下下，葡葡萄萄糖糖经经一一系系列列酶酶促促反反应应生生成成丙丙酮酮酸酸进进而而还还原原生生成成乳乳酸酸的的过过程程称称为为糖糖酵酵解解 (glycolysis)，
9、 亦亦 称称 糖糖 的的 无无 氧氧 氧氧 化化(anaerobic oxidation)。 糖酵解的反应部位：糖酵解的反应部位：胞浆。胞浆。目录目录一、糖无氧氧化反应过程分为酵解一、糖无氧氧化反应过程分为酵解途径和乳酸生成两个阶段途径和乳酸生成两个阶段第一阶段：第一阶段：由葡萄糖分解成丙酮酸由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，称之为，称之为糖酵解途径糖酵解途径(glycolytic pathway)。第二阶段：第二阶段：由丙酮酸转变成乳酸。由丙酮酸转变成乳酸。n糖酵解分为两个阶段：糖酵解分为两个阶段：目录目录1.葡萄糖磷酸化为葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 ATP ADPMg2
10、+ 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 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 (glucose-6-phosphate, G-6-P)（一）葡萄糖经酵解途径分解为（一）葡萄糖经酵解途径分解为两分子丙酮酸两分子丙酮酸 目录目录哺哺乳乳类类动动物物体体内内已已发发现现有有4种种己己糖糖激激酶酶同同工工酶酶，
11、分分别别称称为为至至型型。肝肝细细胞胞中中存存在在的的是是型，称为型，称为葡萄糖激酶葡萄糖激酶(glucokinase)。它它的的特特点点是是：对对葡葡萄萄糖糖的的亲亲和和力力很很低低；受激素调控。受激素调控。这这些些特特性性使使葡葡萄萄糖糖激激酶酶在在维维持持血血糖糖水水平平和和糖代谢中起着重要的生理作用。糖代谢中起着重要的生理作用。 目录目录2.6-磷酸葡萄糖转变为磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖磷酸果糖己糖异构酶 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
12、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 6-磷酸果糖磷酸果糖 (fructose-6-phosphate, F-6-P)目录目录3.6-磷酸果糖转变为磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 ATP ADP Mg2+ 6-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
13、磷酸烯醇式丙酮酸l6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1(6-phosphfructokinase-1)6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖(1, 6-fructose-biphosphate, F-1,6-2P)目录目录1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 4.磷酸己糖裂解成磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖分子磷酸丙糖 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+ADPATPADPA
14、TP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 +目录目录5.磷酸丙糖的同分异构化磷酸丙糖的同分异构化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 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 目录目录6.3-磷酸甘油醛氧化为磷酸甘油醛
15、氧化为1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸Pi、NAD+ NADH+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 1,3-二磷酸二磷酸甘油酸甘油酸 目录目录7.1,3-1,3-二磷酸甘油酸转变成二磷酸甘油酸转变成二磷酸甘油酸转变成
16、二磷酸甘油酸转变成3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸ADP ATP 磷酸甘油酸激酶 (phosphoglycerate 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在在以以上上反反应应中中，底底物物分分子子内内部部能能量量重重新新分分布布，生生成成高高能能键键，使使ADP磷磷酸酸化化生生成成ATP的的过过程程，称称 为为 底底
17、物物 水水 平平 磷磷 酸酸 化化 (substrate level phosphorylation) 。1,3-二磷酸二磷酸 甘油酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸目录目录8.3-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
18、磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 目录目录9.2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸烯醇化酶(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+ H2O磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 (phosphoenolpyruvate,PEP)目录目录ADP ATP K+ Mg2+丙酮酸激酶(
19、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丙酮酸丙酮酸目录目录（二）丙酮酸转变成乳酸（二）丙酮酸转变成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
20、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+ 目录目录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 糖糖酵酵解解的的代代谢谢途途径径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
21、 ATP ADP ATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸E2E1E3NADH+H+ 目录目录n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 ADP ATP PEP 丙酮酸丙酮酸 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 目录目录产能的方式和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= 2AT
22、P从从Gn开始开始 22-1= 3ATP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）目录目录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，其它己糖也可转除葡萄糖外，其它己糖也可转变成变成磷酸己糖磷酸己糖而进入酵解途径。而进入酵解途径。 目录目录二、糖酵解的调
23、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 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 目录目录 （一）（一）6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1对调节酵解途径的对调节酵解途径的流量最重要流量最重要n变构调节变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）目录目录ATP对对6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-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
24、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）抑制抑制目录目录l2,6-双磷酸果糖是双磷酸果糖是6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1最强的最强的变构激活剂；变构激活剂；l其作用是与其作用是与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。2,6-双磷酸果糖对双磷酸果糖对6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1的调节：的调节：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 AT
25、P 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果糖双磷酸酶果糖双磷酸酶-2 目录目录（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目录目录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 ATP ADP ADP
26、 Pi 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 PPKA：蛋白激酶蛋白激酶A (protein kinase A)CaM：钙调蛋白钙调蛋白目录目录（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6-磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖可可反反馈馈抑抑制制己己糖糖激激酶酶，但但肝肝葡葡萄糖激酶不受其抑制。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。胰胰岛岛素素可可诱诱导导葡葡萄萄糖糖激激酶酶基基因因的的转转录录，促促进进酶的合成。酶的合成。 目录目录三、糖酵解的主要生理意
27、义是在机体三、糖酵解的主要生理意义是在机体缺氧的情况下快速供能缺氧的情况下快速供能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。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、骨髓细胞目录目录第三节第三节糖的有氧氧化糖的有氧氧化 Aerobic Oxidation of Carbohydrate目录目录糖糖的的有有氧氧氧氧化化(aerobic oxidation)指指在在机机体体氧氧供供充充足足时时，葡葡萄
28、萄糖糖彻彻底底氧氧化化成成H2O和和CO2，并并释释放放出出能能量量的的过过程程。是是机机体主要供能方式。体主要供能方式。n n部位：部位：部位：部位：胞液及线粒体胞液及线粒体胞液及线粒体胞液及线粒体n n概念概念概念概念目录目录一、糖有氧氧化的反应过程包括糖酵解一、糖有氧氧化的反应过程包括糖酵解途径、丙酮酸氧化脱羧、三羧酸循环及途径、丙酮酸氧化脱羧、三羧酸循环及氧化磷酸化氧化磷酸化第一阶段：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CoACO
29、2NADH+H+ FADH2H2O O ATP ADPTAC循环循环 胞液胞液线粒体线粒体目录目录（一）葡萄糖循糖酵解途径分解为丙酮酸（一）葡萄糖循糖酵解途径分解为丙酮酸丙酮酸丙酮酸 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 n总反应式总反应式: : （二）丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰（二）丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰CoA 目录目录n丙酮酸脱氢酶复合体的丙酮酸脱氢酶复合体的组成组成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HSCoAN
30、AD+TPP 硫辛酸（硫辛酸（ )HSCoAFAD, NAD+SSL酶酶辅酶辅酶目录目录n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. 丙丙酮酮酸酸脱脱羧羧形形成成羟羟乙乙基基-TPP，由由丙丙酮酮酸酸脱脱氢氢酶酶催化催化(E1)。 2. 由由二二氢氢硫硫辛辛酰酰胺胺转转乙乙酰酰酶酶(E2)催催化化形形成成乙乙酰酰硫硫辛辛酰胺酰胺-E2。3. 二二氢氢硫硫辛辛酰酰胺胺转转乙乙酰酰酶酶(E2)催催化化生生成成乙乙酰酰CoA, 同时使硫辛酰胺上的二硫键还原为同时使硫辛酰胺上的二硫键还原为2个巯基。个巯基。4. 二二氢氢硫硫辛辛酰酰胺胺脱脱氢氢酶酶(E3)使使还还原原的的
31、二二氢氢硫硫辛辛酰酰胺胺脱氢，同时将氢传递给脱氢，同时将氢传递给FAD。5. 在在二二氢氢硫硫辛辛酰酰胺胺脱脱氢氢酶酶(E3)催催化化下下，将将FADH2上上的的H转移给转移给NAD+，形成，形成NADH+H+。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 目录目录三三羧羧酸酸循循环环(Tricarboxylic Acid Cycle, TAC)也也称称为为柠柠檬檬酸酸循循环环，这这是是因因为为循循环环反反应应中中的的第
32、第一一个个中中间间产产物物是是一一个个含含三三个个羧羧基基的的柠柠檬檬酸酸。由由于于Krebs正正式式提提出出了了三三羧羧酸酸循循环环的的学学说说，故故此此循循环环又又称为称为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：线粒体线粒体目录目录（一）（一）TCA循环由循环由8步代谢反应组成步代谢反应组成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 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 3.异柠檬酸氧化脱羧转
33、变为异柠檬酸氧化脱羧转变为-酮戊二酸酮戊二酸 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 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 6.琥珀酸脱氢生成延胡索酸琥珀酸脱氢生成延胡索酸 7.延胡索酸加水生成苹果酸延胡索酸加水生成苹果酸 8.苹果酸脱氢生成草酰乙酸苹果酸脱氢生成草酰乙酸 CoASHNADH+H+NAD+COCO2 2NAD+NADH+H+COCO2 2GTPGTPGDP+PiGDP+PiFADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASHH2O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
34、檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱戊二酸脱氢酶酶复合体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GTPGDPATPADP核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶目录目录n小结：小结：三三羧羧酸酸循循环环的的概概念念：指指乙乙酰酰CoA和和草草酰酰乙乙酸酸缩缩合合生生成成含含三三个个羧羧基基的的柠柠檬檬酸酸，反反复复的的进进行行脱脱氢氢脱脱羧羧，又又生生成成草草酰酰乙乙酸酸，再再重重复复循循环环反反应的过程。应的过程。TAC过程的反应部位过程的反应部位是线粒体。是线粒体。目录目录经过一次三羧酸循环，经过一次三羧酸循环，l消耗一分子乙酰消耗一分子乙酰CoA；l
35、经四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化；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：关键酶有：柠檬酸合酶，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。三羧酸循环的要点：三羧酸循环的要点：目录目录三三羧羧酸酸循循环环中中间间产产物物起起催催化化剂剂的的作作用用，本本身身无无量量的的变变化化，不不可可能能通通过过三三羧羧酸酸循循环环直直接接从从乙乙酰酰CoA合合成成草草酰酰乙乙酸酸或或三三羧羧
36、酸酸循循环环中中其其他他产产物物，同同样样中中间间产产物物也也不不能能直直接接在在三三羧羧酸循环中被氧化为酸循环中被氧化为CO2及及H2O。三羧酸循环的中间产物：三羧酸循环的中间产物：目录目录表面上看来，三羧酸循环运转必不可少的草酰表面上看来，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，它可被反复利乙酸在三羧酸循环中是不会消耗的，它可被反复利用。实际上：用。实际上：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 .机机体体内内各各种种物物质质代代谢谢之之间间是是彼彼此此联联系系、相相互
37、互配配合合的的，TAC中中的的某某些些中中间间代代谢谢物物能能够够转转变变合合成成其其他他物物质质，借以沟通糖和其他物质代谢之间的联系。借以沟通糖和其他物质代谢之间的联系。 目录目录.机机体体糖糖供供不不足足时时，可可能能引引起起TAC运运转转障障碍碍，这这时时苹苹果果酸酸、草草酰酰乙乙酸酸可可脱脱羧羧生生成成丙丙酮酮酸酸，再再进进一步生成乙酰一步生成乙酰CoA进入进入TAC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+ 所以，草酰乙酸必须不断被更新补充。所以，草酰乙
38、酸必须不断被更新补充。目录目录草草酰酰乙乙酸酸 柠檬酸柠檬酸柠檬酸柠檬酸柠檬酸柠檬酸柠檬酸柠檬酸裂解酶裂解酶裂解酶裂解酶乙酰乙酰CoA 丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸羧化酶羧化酶羧化酶羧化酶CO2 苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸脱氢酶脱氢酶脱氢酶脱氢酶NADH+H+ NAD+ 天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷草转氨酶谷草转氨酶谷草转氨酶谷草转氨酶-酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸 草酰乙酸的来源如下：草酰乙酸的来源如下：目录目录（二）（二）TCA循环受底物、产物和关键酶活性循环受底物、产物和关键酶活性的调节的调节TCA循循环环主主要要受受其其底底物物、产产物
39、物、关关键键酶酶活活性性3种因素的调控。种因素的调控。TCA循循环环的的速速率率和和流流量量主主要要受受3种种因因素素的的调调控控：底底物物的的供供应应量量，催催化化循循环环最最初初几几步步反反应应酶的反馈别构抑制，产物堆积的抑制作用。酶的反馈别构抑制，产物堆积的抑制作用。目录目录1TCA循环中有循环中有3个关键酶个关键酶柠檬酸合酶柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶酮戊二酸脱氢酶 目录目录乙酰乙酰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
40、柠檬酸合酶柠檬酸合酶-酮戊二酸脱酮戊二酸脱氢酶复合体氢酶复合体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循环环中中后后续续反反应应中中间间产产物物别别位位反反馈馈抑抑制制前前面面反反应应中的酶中的酶其他，如其他，如Ca2+可可激活许多酶激活许多酶目录目录2TCA循环与上游和下游反应协调循环与上游和下游反应协调在在正正常常情情况况下下，（糖糖）酵酵解解途途径径和和TCA循循环环的的速速度度是是相相协协调调的的。这这种种协协调调不不仅仅通通过过高高
41、浓浓度度的的ATP、NADH的的抑抑制制作作用用，亦亦通通过过柠柠檬檬酸酸对磷酸果糖激酶对磷酸果糖激酶-1的别构抑制作用而实现。的别构抑制作用而实现。 氧氧化化磷磷酸酸化化的的速速率率对对TCA循循环环的的运运转转也也起起着着非常重要的作用。非常重要的作用。 目录目录（三）（三）TCA循环在循环在3大营养物质代谢中具有大营养物质代谢中具有重要生理意义重要生理意义1.TCA循循环环是是3大大营营养养素素的的最最终终代代谢谢通通路路,其其作作用用在在于于通通过过4次次脱脱氢氢，为为氧氧化化磷磷酸酸化化反反应生成应生成ATP提供还原当量。提供还原当量。 2.TCA循循环环是是糖糖、脂脂肪肪、氨氨基基
42、酸酸代代谢谢联联系系的的枢纽枢纽。目录目录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、3ATP O H2O、2ATP FADH2 O 三、糖有氧氧化是机体获得三、糖有氧氧化是机体获得ATP的的主要方式主要方式目录目录反反 应辅 酶酶最最终获得得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
43、-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由一个葡糖糖由一个葡糖糖总共共获得得30或或32目录目录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。它不仅仅产能效率高产能效率高，而且
44、由于产生的能量逐步分次，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，所以所以能量的利用能量的利用率也高率也高。目录目录四、糖有氧氧化的调节是基于四、糖有氧氧化的调节是基于能量的需求能量的需求关关键键酶酶 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6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1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目录目录n丙酮酸脱氢酶复合体的调节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
45、酰别构抑制剂：乙酰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。 目录目录共价修饰调节共价修饰调节目录目录乙酰乙酰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
46、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制 循循环环中中后后续续反反应应中中间间产产物物别别位位反反馈馈抑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n三羧酸循环的调节三羧酸循环的调节目录目录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
47、其有氧氧化的调节通过对其关键酶关键酶的调节实现。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。目录目录2ADPATP+AMP腺苷酸激酶腺苷酸激酶体体内内ATP浓浓度度是是AMP的的50
48、倍倍，经经上上述述反反应应后后，ATP/AMP变变动动比比ATP变变动动大大，有有信信号号放放大大作用，从而发挥有效的调节作用。作用，从而发挥有效的调节作用。有氧氧化全过程中许多酶的活性都受细胞内有氧氧化全过程中许多酶的活性都受细胞内ATP/ADP或或ATP/AMP比率的影响，因而能得以比率的影响，因而能得以协调。协调。目录目录五、巴斯德效应是指糖有氧氧化五、巴斯德效应是指糖有氧氧化抑制糖酵解的现象抑制糖酵解的现象 n概念概念n机制机制有氧时，有氧时，NADH+H+进入线粒体内氧化，丙酮进入线粒体内氧化，丙酮酸进入线粒体进一步氧化而不生成乳酸酸进入线粒体进一步氧化而不生成乳酸;缺氧时，酵解途径
49、加强，缺氧时，酵解途径加强，NADH+H+在胞浆浓在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。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) 指有氧氧化指有氧氧化抑制糖酵解的现象。抑制糖酵解的现象。目录目录第第 四四 节节 葡萄糖的其他代谢途径葡萄糖的其他代谢途径Other Metabolism Pathways of Glucose目录目录n概念概念磷磷酸酸戊戊糖糖途途径径(pentose phosphate pathway)是是指指由由葡葡萄萄糖糖生生成成磷磷酸酸戊戊糖糖及及NADPH+H+，前前者者再再进进一一步步转转变变成成3-磷磷酸酸甘甘油油
50、醛醛和和6-磷磷酸酸果果糖糖的的反应过程。反应过程。一、磷酸戊糖途径生成一、磷酸戊糖途径生成NADPH和和磷酸戊糖磷酸戊糖目录目录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）磷酸戊糖途径的反应过程分为两个阶段（一）磷酸戊糖途径的反应过程分为两个阶段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。目录目录6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸 5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖 NADPH+H+ NADP+ H2O NADP+ CO2 NADP
51、H+H+ 6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶磷酸葡萄糖酸脱氢酶 H HCOCOH HCH2OH C O 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯 16-磷酸葡萄糖在氧化阶段生成磷酸戊糖和磷酸葡萄糖在氧化阶段生成磷酸戊糖和NADPH5-磷酸核糖磷酸核糖 目录目录催催化化第第一一步步脱脱氢氢反反应应的的6-磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖脱脱氢氢酶酶是此代谢途径的关键酶。是此代谢途径的关键酶。两两次次脱脱氢氢脱脱下下的的氢氢均均由由NADP+接接受受生生成成NADPH + H+。反反应应生生成成的的磷磷酸酸核核糖糖是是一一个个非非常常重重要要的的中中间间产物。产
52、物。G-6-P5-磷酸核糖磷酸核糖NADP+NADPH+H+NADP+NADPH+H+CO2目录目录第第二二阶阶段段反反应应的的意意义义就就在在于于通通过过一一系系列列基基团团转转移移反反应应，将将核核糖糖转转变变成成6-磷磷酸酸果果糖糖和和3-磷磷酸酸甘甘油油醛醛而而进进入入酵酵解解途途径径。因因此此磷磷酸酸戊戊糖糖 途途 径径 也也 称称 磷磷 酸酸 戊戊 糖糖 旁旁 路路 （ pentose phosphate shunt）。2经过基团转移反应进入糖酵解途径经过基团转移反应进入糖酵解途径目录目录5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖(C5) 35-磷酸核糖磷酸核糖C55-磷酸木酮糖磷酸木酮糖C55-磷
53、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C3目录目录磷磷酸酸戊戊糖糖途途径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-磷酸甘油醛磷酸甘油醛C36-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(C6)36-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯(C6)36-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸(C6)35-磷酸核酮糖磷酸核
54、酮糖(C5) 35-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CO2目录目录n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目录目录n磷酸戊糖途径的特点磷酸戊糖途径的特点:脱氢反应以脱氢反应以NADP+为受氢体，生成为受氢体，生成NADPH+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、4、5、6、7碳糖碳糖的演变过程。
55、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-磷酸核糖磷酸核糖。一分子一分子G-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CO2和和2分子分子NADPH+H+。目录目录（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6-磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖脱脱氢氢酶酶此此酶酶为为磷磷酸酸戊戊糖糖途途径径的的关关键键酶酶，其其活活性性的的高高低低决决定定6-磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖进进入磷酸戊糖途径的流量。入磷酸戊糖途径的流量。此此酶酶活活性性主主要要受受NADPH/NADP+比比
56、值值的的影影响响，比比值值升升高高则则被被抑抑制制，降降低低则则被被激激活活。另另外外NADPH对该酶有强烈抑制作用。对该酶有强烈抑制作用。因因此此，磷磷酸酸戊戊糖糖途途径径的的流流量量取取决决于于NADPH的需求。的需求。 目录目录（三）磷酸戊糖途径的生理意义在于生成（三）磷酸戊糖途径的生理意义在于生成NADPH和和5-磷酸核糖磷酸核糖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为核酸的生物合成提供核糖为核酸的生物合成提供核糖（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参与体内羟化反应；参与体内羟化反应；（3）NADP
57、H还用于维持谷胱甘肽还用于维持谷胱甘肽(glutathione，GSH)的还原状态。的还原状态。目录目录氧化型谷胱甘肽氧化型谷胱甘肽还原型谷胱甘肽还原型谷胱甘肽 还还原原型型谷谷胱胱甘甘肽肽是是体体内内重重要要的的抗抗氧氧化化剂剂，可可以以保保护护一一些些含含-SH基基的的蛋蛋白白质质或或酶酶免免受受氧氧化化剂尤其是过氧化物的损害。剂尤其是过氧化物的损害。在在红红细细胞胞中中还还原原型型谷谷胱胱甘甘肽肽更更具具有有重重要要作作用用。它可以保护红细胞膜蛋白的完整性。它可以保护红细胞膜蛋白的完整性。 目录目录二、糖醛酸途径可生成葡萄糖醛酸二、糖醛酸途径可生成葡萄糖醛酸n反应过程：反应过程：6-6-
58、磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖UDPGUDPGUDPGAUDPGA1-1-磷酸葡萄糖醛酸磷酸葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸L-L-古洛糖酸古洛糖酸L-L-木酮糖木酮糖木糖醇木糖醇D-D-木酮糖木酮糖5-5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径目录目录对对人人类类而而言言，糖糖醛醛酸酸途途径径的的主主要要生生理理意意义义在在于于生生成成活活化化的的葡葡萄萄糖糖醛醛酸酸，即即UDPGA。葡葡萄萄糖糖醛醛酸酸是是组组成成蛋蛋白白聚聚糖糖的的糖糖胺胺聚聚糖糖，如如透透明质酸、硫酸软骨素、肝素等的组成成分。明质酸、硫酸软骨素、肝素等的组成成分。葡葡萄萄糖糖醛醛酸酸在在生生物物转
59、转化化过过程程中中参参与与很很多多结结合合反应。反应。n生理意义：生理意义：目录目录三、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、山梨醇等葡葡萄萄糖糖代代谢谢过过程程中中可可生生成成一一些些多多元元醇醇，如如木木糖糖醇醇(xylitol)、山山梨梨醇醇(sorbitol)等等，所所以以被被称为多元醇途径称为多元醇途径(polyol pathway)。 但但这这些些代代谢谢过过程程局局限限于于某某些些组组织织，对对整整个个葡葡萄萄糖代谢所占比重极少。糖代谢所占比重极少。目录目录第第 五五 节节 糖原的合成与分解糖原的合成与分解Glycogenesis and Glycogeno
60、lysis目录目录糖糖 原原 (glycogen)是动物体内糖的储存形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。式之一，是机体能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n糖原的定义：糖原的定义：n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：目录目录1. 葡萄糖单元以葡萄糖单元以-1,4-糖苷键糖苷键形成长链。形成长链。2. 约约10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-糖糖苷键连接，分
61、支增加，溶解苷键连接，分支增加，溶解度增加。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。n糖原的结构特点及其意义：糖原的结构特点及其意义：目录目录一、糖原的合成代谢主要在一、糖原的合成代谢主要在肝和肌组织中进行肝和肌组织中进行n合成部位：合成部位：糖原的合成糖原的合成(glycogenesis) 指由葡萄糖指由葡萄糖合成糖原的过程。合成糖原的过程。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：胞浆目录目录1.1.葡萄糖磷酸化生成葡萄糖磷酸化生成6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖
62、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）n糖原合成途径：糖原合成途径：目录目录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-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖2.6-2.6-磷酸葡萄糖转变成磷酸葡萄糖转变成1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖此此反反应应中中磷磷酸酸基基团团转转移移的的意意义义在在于于：由由于于延延长长形形成成-1,4-糖糖苷苷键键，所所以以葡葡萄萄糖糖分分子子C1上上的的半半缩缩醛醛羟羟基基必必须须活活化化，才才利利于于与与原原来来的的糖糖原原分分子子末末端端葡葡萄萄糖糖的的游游离离C4羟羟基基缩缩合合。半半缩缩醛醛羟羟基基与与磷
63、磷酸酸基基之之间间形形成成的的O-P键键具具有有较较高高的能量。的能量。目录目录UDPG可看作可看作“活性葡萄糖活性葡萄糖”，在体内充，在体内充作葡萄糖供体。作葡萄糖供体。3.1-3.1-磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖+UTP尿苷尿苷 PPPPPiUDPG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 尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖 (uridine diphosphate glucose, UDPG)目录目录糖原糖原n + UDPG糖原糖原n+1 + UDP 糖原合酶糖原合酶(glycogen synthase)UDP UTP ADP AT
64、P 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目录目录糖原糖原n 为原有的细胞内的较小糖原分子，为原有的细胞内的较小糖原分子，称为称为糖原引物糖原引物(primer)， 作为作为UDPG 上葡萄上葡萄糖基的接受体。糖基的接受体。 糖原糖原n + UDPG糖原糖原n+1 + UDP 糖原合酶糖原合酶(glycogen synthase) 目录目录. .糖原分枝的形成糖原分枝的形成 分支酶分支酶(branching enzyme) -1,6-糖苷键糖苷键 -1,4-糖苷键糖苷键目录目录近近来来人人们们在在糖糖原原分分子子的的核核心心发发现现了了一一种种名名为为glycoge
65、nin的的蛋蛋白白质质。Glycogenin可可对对其其自自身身进进行行共共价价修修饰饰，将将UDP-葡葡萄萄糖糖分分子子的的C1结结合合到到其其酶酶分分子子的的酪酪氨氨酸酸残残基基上上，从从而而使使它它糖糖基基化化。这这个个结结合合上去的葡萄糖分子即成为糖原合成时的引物。上去的葡萄糖分子即成为糖原合成时的引物。糖原合成过程中作为引物的第一个糖原分子糖原合成过程中作为引物的第一个糖原分子从何而来？从何而来？目录目录二、肝糖原分解产物二、肝糖原分解产物葡萄糖葡萄糖可补充血糖可补充血糖n亚细胞定位：亚细胞定位：胞浆胞浆n肝糖元的分解过程：肝糖元的分解过程：糖原糖原n+1n+1糖原糖原n n + 1
66、- + 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶(Glycogen phosphorylase)1.1.糖原的磷酸解糖原的磷酸解糖原分解糖原分解 (glycogenolysis )习惯上指肝糖习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。原分解成为葡萄糖的过程。目录目录2.2.脱枝酶的作用脱枝酶的作用转移葡萄糖残基转移葡萄糖残基水解水解 -1,6-糖苷键糖苷键脱枝酶脱枝酶 (debranching enzyme)磷酸化酶磷酸化酶转移酶活性转移酶活性 -1,6糖糖苷酶活性苷酶活性在在几几个个酶酶的的共共同同作作用用下下，最最终终产产物物中中约约85%为为1-磷酸葡萄糖，磷酸葡萄糖，15%为游离葡萄
67、糖。为游离葡萄糖。目录目录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磷酸葡萄糖变位酶变位酶3. 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4. 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葡葡萄萄糖糖-6-磷磷酸酸酶酶只只存存在在于于肝肝、肾肾中中，而而不不存存在在于于肌肌中中。所所以以只只有有肝肝和和肾肾可可补补充充血血糖糖；而而肌肌糖糖原原不不能分解成葡萄糖，只能进行糖酵解或有氧氧化。能分解成葡萄糖，只能进行糖酵解或有氧氧化。 目录目录n肌糖原的分解肌糖原的分解肌
68、糖原分解的前三步反应与肝糖原分解过程相肌糖原分解的前三步反应与肝糖原分解过程相同，但是生成同，但是生成6-磷酸葡萄糖之后，由于肌肉组磷酸葡萄糖之后，由于肌肉组织中织中不存在葡萄糖不存在葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶，所以生成的，所以生成的6-磷磷酸葡萄糖不能转变成葡萄糖释放入血，提供血酸葡萄糖不能转变成葡萄糖释放入血，提供血糖，而只能进入酵解途径进一步代谢。糖，而只能进入酵解途径进一步代谢。肌糖原的分解与合成与肌糖原的分解与合成与乳酸循环乳酸循环有关。有关。目录目录nG-6-P的代谢去路：的代谢去路：G（补充血糖）补充血糖）G-6-PF-6-P（进入酵解途径）（进入酵解途径）G-1-PGn（合成糖原
69、）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）葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸（进入葡萄糖醛酸途径）（进入葡萄糖醛酸途径）小结小结n反应部位：反应部位：胞浆胞浆 目录目录n糖原的合成与分解总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 目录目录糖糖原原的的合合成成与与分分解解是是分分别别通通过过两两条
70、条不不同同途途径径进进行行的的。这这种种合合成成与与分分解解循循两两条条不不同同途途径径进进行行的的现现象象，是是生生物物体体内内的的普普遍遍规规律律。这这样样才才能进行精细的调节。能进行精细的调节。当当糖糖原原合合成成途途径径活活跃跃时时，分分解解途途径径则则被被抑抑制制，才能有效地合成糖原；反之亦然。才能有效地合成糖原；反之亦然。三、糖原合成与分解受到彼此相反的调节三、糖原合成与分解受到彼此相反的调节目录目录关键酶关键酶 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。
71、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。n这两种关键酶的重要特点：这两种关键酶的重要特点：目录目录（一）糖原磷酸化酶是糖原分解的关键酶（一）糖原磷酸化酶是糖原分解的关键酶n糖原磷酸化酶的共价修饰调节糖原磷酸化酶的共价修饰调节磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶磷酸化酶磷酸化酶b（活性低）（活性低）磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶-磷酸化酶磷酸化酶a-（活性高）（活性高）目录目录磷磷酸酸化化酶酶二二种种构构像像紧紧密密型型(T)和和疏疏松松型型(R)，其其中中T型型的的14位位Se
72、r暴暴露露，便便于于接接受受前前述的共价修饰调节。述的共价修饰调节。葡萄糖是磷酸化酶的别构抑制剂。葡萄糖是磷酸化酶的别构抑制剂。磷酸化酶磷酸化酶 a (R) 疏松型疏松型磷酸化酶磷酸化酶 a (T) 紧密型紧密型葡萄糖葡萄糖n糖原磷酸化酶的变构调节糖原磷酸化酶的变构调节目录目录（二）糖原合酶是糖原合成的关键酶（二）糖原合酶是糖原合成的关键酶糖原合酶糖原合酶糖原合酶糖原合酶-n糖原合酶的共价修饰调节糖原合酶的共价修饰调节目录目录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、肾上腺素等）激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+ 受体受体ATPcAMP P
73、KA(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 糖原合酶糖原合酶-P 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-PPi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1PiPi 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 磷蛋白磷酸酶抑制剂磷蛋白磷酸酶抑制剂-P磷蛋白磷酸酶抑制剂磷蛋白磷酸酶抑制剂PKA（有活性）（有活性） 目录目录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；调节有调节有级联放大级联放大作用，效率高；作用，效率高；受激素调节。
74、受激素调节。n糖原磷酸化酶合糖原合酶的共价修饰调节特点：糖原磷酸化酶合糖原合酶的共价修饰调节特点：目录目录n肌肉内糖原代谢的二个关键酶的调节与肝糖原不同：肌肉内糖原代谢的二个关键酶的调节与肝糖原不同：在在糖原分解代谢时肝主要受糖原分解代谢时肝主要受胰高血糖素胰高血糖素的调节，的调节，而肌肉主要受而肌肉主要受肾上腺素肾上腺素调节。调节。 肌肉内糖原合酶及磷酸化酶的变构效应物主要为肌肉内糖原合酶及磷酸化酶的变构效应物主要为AMP、ATP及及6-磷酸葡萄糖。磷酸葡萄糖。 糖原合酶糖原合酶磷酸化酶磷酸化酶a-P磷酸化酶磷酸化酶bAMPATP及及6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖目录目录n调节小结调节小结: :双
75、向调控：双向调控：对合成酶系与分解酶系分别进行对合成酶系与分解酶系分别进行调节，如加强合成则减弱分解，或反之。调节，如加强合成则减弱分解，或反之。双重调节：双重调节：别构调节和共价修饰调节。别构调节和共价修饰调节。 肝糖原和肌糖原代谢调节各有特点：如分解肝糖原和肌糖原代谢调节各有特点：如分解肝糖原的激素主要为胰高血糖素，分解肌糖肝糖原的激素主要为胰高血糖素，分解肌糖原的激素主要为肾上腺素。原的激素主要为肾上腺素。关键酶调节上存在关键酶调节上存在级联效应级联效应。 关键酶都以关键酶都以活性、无（低）活性二种形式活性、无（低）活性二种形式存存在，二种形式之间可通过在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷
76、酸化磷酸化和去磷酸化而相互转变。而相互转变。目录目录 四、糖原积累症四、糖原积累症是由先天性酶缺陷所致是由先天性酶缺陷所致糖原累积症糖原累积症(glycogen storage diseases)是是一类遗传性代谢病，其特点为体内某些器官组一类遗传性代谢病，其特点为体内某些器官组织中有大量糖原堆积。引起糖原累积症的原因织中有大量糖原堆积。引起糖原累积症的原因是患者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类。是患者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类。 目录目录型别型别缺陷的酶缺陷的酶受害器官受害器官糖原结构糖原结构葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶缺陷磷酸酶缺陷肝、肾肝、肾正常正常溶酶体溶酶体14和和16葡葡萄糖苷酶萄糖
77、苷酶所有组织所有组织正常正常脱支酶缺失脱支酶缺失肝、肌肉肝、肌肉分支多，外周分支多，外周糖链短糖链短分支酶缺失分支酶缺失所有组织所有组织分支少，外周分支少，外周糖链特别长糖链特别长肌磷酸化酶缺失肌磷酸化酶缺失肌肉肌肉正常正常肝磷酸化酶缺陷肝磷酸化酶缺陷肝肝正常正常肌肉和红细胞磷酸果糖肌肉和红细胞磷酸果糖激酶缺陷激酶缺陷肌肉、红肌肉、红细胞细胞正常正常肝脏磷酸化酶激酶缺陷肝脏磷酸化酶激酶缺陷 脑、肝脑、肝正常正常糖原积累症分型糖原积累症分型目录目录第第 六六 节节 糖糖 异异 生生Gluconeogenesis目录目录糖异生糖异生(gluconeogenesis)是指从非是指从非糖化合物转变为葡
78、萄糖或糖原的过程。糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程。n部位：部位：n原料：原料：n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、甘油、生糖氨基酸。主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸。目录目录一、糖异生途径不完全是糖酵解一、糖异生途径不完全是糖酵解的逆反应的逆反应n过程：过程：酵酵解解途途径径中中有有3个个由由关关键键酶酶催催化化的的不不可可逆逆反反应应。在在糖糖异异生生时时，须须由由另另外外的的反应和酶代替。反应和酶代替。糖异生途径与糖异生途径与酵解途径酵解途径大多数反应是大多数反应是共有的、可逆的；共有的、可逆的；GluG-6-PF-6-PF-1,6-2P
79、ATPADPATPADP1,3-二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指从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程。应过程。目录目录（一）丙酮酸经丙酮酸羧化支路变为磷酸烯醇（一）丙酮酸经丙酮酸羧化支路变为磷酸烯醇式丙酮酸式丙酮酸 丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸PEPATPADP+PiCO2 GTPGDPCO2 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶(p
80、yruvate carboxylase)，辅，辅酶为生物素（反应在线粒体）酶为生物素（反应在线粒体） 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反应在线粒体、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反应在线粒体、胞液）胞液）目录目录n草酰乙酸转运出线粒体：草酰乙酸转运出线粒体：出线粒体出线粒体 苹果酸苹果酸 苹果酸苹果酸 草酰乙酸草酰乙酸 草酰乙酸草酰乙酸 草酰乙酸草酰乙酸 天冬氨酸天冬氨酸 出线粒体出线粒体 天冬氨酸天冬氨酸 草酰乙酸草酰乙酸 目录目录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 -
81、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目录目录n糖异生途径所需糖异生途径所需NADH+HNADH+H+ +的来源：的来源：糖异生途径中，糖异生途径中，1,3-二磷酸甘油酸生成二磷酸甘油酸生成3-磷磷酸甘油醛时，需要酸甘油醛时，需要NADH+H+。由乳酸为原料异生糖时，由乳酸为原料异生糖时， NADH+H+由下述由下述反应提供。反应提供。乳酸乳酸丙酮酸丙酮酸LDHNAD+ NADH+H+目录目录由氨基酸为原料进行糖异生时，由氨基酸为原料进行糖异生时， NADH+H+则由则由
82、线粒体内线粒体内NADH+H+提供，它们来自于脂酸的提供，它们来自于脂酸的-氧化或三羧酸循环，氧化或三羧酸循环，NADH+H+转运则通过草酰转运则通过草酰乙酸与苹果酸相互转变而转运。乙酸与苹果酸相互转变而转运。苹果酸苹果酸线粒体线粒体苹果酸苹果酸草酰草酰乙酸乙酸草酰草酰乙酸乙酸NAD+NADH+H+NAD+NADH+H+胞浆胞浆目录目录（二）（二）1,6-双磷酸果糖转变为双磷酸果糖转变为6-磷酸果糖磷酸果糖1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖6-磷酸果糖磷酸果糖Pi果糖双磷酸酶果糖双磷酸酶（三）（三）6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖磷酸葡萄糖水解为葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖Pi葡萄糖葡萄糖-
83、6-磷酸酶磷酸酶目录目录在在以以上上反反应应过过程程中中，作作用用物物的的互互变变反反应应分分别别由由不不同同的的酶酶催催化化其其单单向向反反应应，这这种种互互变变循循环环被被称称为为底底物物循循环环(substrate cycle)。当当两两种种酶酶活活性性相相等等时时，就就不不能能将将代代谢谢向向前前推推进进，结结果果仅仅是是ATP分分解解释释放放出出能能量量，因因而而又又称称为为无无效效循循环环(futile cycle)。而而在在细细胞胞内内两两酶酶活活性性不不完完全全相相等等，使使代代谢谢反反应应仅仅向一个方向进行。向一个方向进行。目录目录6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖双磷
84、酸果糖 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 果糖双磷酸酶果糖双磷酸酶-1 ADP ATP Pi 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶 己糖激酶己糖激酶 ATP ADP Pi PEP 丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 ADP ATP CO2+ATP ADP+Pi GTP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 羧激酶羧激酶GDP+Pi +CO2 目录目录n非糖物质进入糖异生的途径非糖物质进入糖异生的途径糖异生的原料转变成糖代谢的中间产物糖异生的原料转变成糖代谢的中间产物生糖氨基酸生糖氨基酸- -酮酸酮酸-NH2 甘油甘油 -
85、-磷酸甘磷酸甘油油磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮乳酸乳酸丙酮酸丙酮酸2H上述糖代谢中间代谢产物进入糖异生途径，上述糖代谢中间代谢产物进入糖异生途径，异生为葡萄糖或糖原异生为葡萄糖或糖原目录目录二、糖异生的调节通过对二、糖异生的调节通过对2个底物循环的个底物循环的调节与糖酵解调节彼此协调调节与糖酵解调节彼此协调酵酵解解途途径径与与糖糖异异生生途途径径是是方方向向相相反反的的两两条条代代谢谢途途径径。如如从从丙丙酮酮酸酸进进行行有有效效的的糖糖异异生生，就就必必须须抑抑制制酵酵解解途途径径，以以防防止止葡葡萄萄糖糖又又重重新新分分解成丙酮酸；反之亦然。解成丙酮酸；反之亦然。这这种种协协调调主主要要依依赖
86、赖于于对对这这两两条条途途径径中中的的两两个个底物循环进行调节。底物循环进行调节。 目录目录（一）第一个底物循环在（一）第一个底物循环在6-磷酸果糖与磷酸果糖与1，6-双磷酸果糖之间进行双磷酸果糖之间进行6-磷酸果糖磷酸果糖1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖ATPADP6-磷酸果磷酸果糖激酶糖激酶-1Pi果糖双磷果糖双磷 酸酶酸酶-1 2,6-双磷酸双磷酸果糖果糖AMP目录目录（二）在磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸之间进行（二）在磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸之间进行第二个底物循环第二个底物循环PEP丙酮酸丙酮酸ATPADP丙酮酸激酶丙酮酸激酶1,6-双磷酸双磷酸果糖果糖丙氨酸丙氨酸乙乙 酰酰 CoA草酰乙酸草
87、酰乙酸目录目录三、糖异生的生理意义主要在于三、糖异生的生理意义主要在于维持血糖水平恒定维持血糖水平恒定（一）维持血糖水平的恒定是糖异生最主要（一）维持血糖水平的恒定是糖异生最主要的生理作用的生理作用空空腹腹或或饥饥饿饿时时，依依赖赖氨氨基基酸酸、甘甘油油等等异异生生成成葡葡萄糖，以维持血糖水平恒定。萄糖，以维持血糖水平恒定。正正常常成成人人的的脑脑组组织织不不能能利利用用脂脂酸酸，主主要要依依赖赖葡葡萄萄糖糖供供给给能能量量；红红细细胞胞没没有有线线粒粒体体，完完全全通通过过糖糖酵酵解解获获得得能能量量；骨骨髓髓、神神经经等等组组织织由由于于代代谢谢活活跃跃，经经常常进进行行糖糖酵酵解解。这这
88、样样，即即使使在在非非饥饥饿饿状状况况下下，机机体体也也需需消消耗耗一一定定量量的的糖糖，以以维维持持生生命活动。此时这些糖全部依赖糖异生生成。命活动。此时这些糖全部依赖糖异生生成。目录目录n糖异生的主要原料为乳酸、氨基酸及甘油。糖异生的主要原料为乳酸、氨基酸及甘油。乳酸来自肌糖原分解。这部分糖异生主要与乳酸来自肌糖原分解。这部分糖异生主要与运动强度有关。运动强度有关。而在饥饿时，糖异生的原料主要为氨基酸和而在饥饿时，糖异生的原料主要为氨基酸和甘油。甘油。目录目录（二）糖异生是补充或恢复肝糖原储备的（二）糖异生是补充或恢复肝糖原储备的重要途径重要途径三三碳碳途途径径： 指指进进食食后后，大大部
89、部分分葡葡萄萄糖糖先先在在肝肝外外细细胞胞中中分分解解为为乳乳酸酸或或丙丙酮酮酸酸等等三三碳碳化化合物，再进入肝细胞异生为糖原的过程。合物，再进入肝细胞异生为糖原的过程。目录目录长长期期饥饥饿饿或或禁禁食食时时，肾肾糖糖异异生生增增强强，有有利利于于维维持持酸碱平衡。酸碱平衡。发发生生这这一一变变化化的的原原因因可可能能是是饥饥饿饿造造成成的的代代谢谢性性酸酸中中毒毒造造成成的的。此此时时体体液液pH降降低低，促促进进肾肾小小管管中中磷磷酸酸烯烯醇醇式式丙丙酮酮酸酸羧羧激激酶酶的的合合成成，从从而而使使糖糖异异生生作作用用增增强强。另另外外，当当肾肾中中-酮酮戊戊二二酸酸因因异异生生成成糖糖而
90、而减减少少时时，可可促促进进谷谷氨氨酰酰胺胺脱脱氨氨生生成成谷谷氨氨酸酸以以及及谷谷氨氨酸酸的的脱脱氨氨反反应应，肾肾小小管管细细胞胞将将NH3分分泌泌入入管管腔腔中中，与与原原尿尿中中H+结结合合，降降低低原原尿尿H+的的浓浓度度，有有利利于于排排氢氢保保钠钠作作用用的的进进行行，对对于于防防止止酸酸中中毒毒有有重重要要作用。作用。 （三）肾糖异生增强有利于维持酸碱平衡（三）肾糖异生增强有利于维持酸碱平衡目录目录四、肌中产生的乳酸运输至肝进行四、肌中产生的乳酸运输至肝进行糖异生形成乳酸循环糖异生形成乳酸循环肌收缩（尤其是供氧不足时）通过糖酵解生成乳酸。肌收缩（尤其是供氧不足时）通过糖酵解生成
91、乳酸。肌内糖异生活性低，所以乳酸通过细胞膜弥散进入肌内糖异生活性低，所以乳酸通过细胞膜弥散进入血液后，再入肝，在肝内异生为葡萄糖。葡萄糖释血液后，再入肝，在肝内异生为葡萄糖。葡萄糖释入血液后又可被肌摄取，这就构成了一个循环，此入血液后又可被肌摄取，这就构成了一个循环，此循环称为循环称为乳酸循环乳酸循环，也称，也称Cori循环循环。乳酸循环的形成是由于肝和肌组织中酶的特点所致。乳酸循环的形成是由于肝和肌组织中酶的特点所致。 目录目录糖异生活跃糖异生活跃有葡萄糖有葡萄糖-6磷酸酶磷酸酶【】n循环过程循环过程肝肝肌肉肌肉葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖酵酵解解途途径径 丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸NAD
92、H NAD+ 乳酸乳酸乳酸乳酸NAD+ NADH丙酮酸丙酮酸糖糖异异生生途途径径 血液血液糖异生低下糖异生低下没有葡萄糖没有葡萄糖-6磷酸酶磷酸酶【】目录目录n生理意义生理意义乳酸再利用，避免了乳酸的损失。乳酸再利用，避免了乳酸的损失。 防止乳酸的堆积引起酸中毒。防止乳酸的堆积引起酸中毒。 n乳酸循环是一个耗能的过程乳酸循环是一个耗能的过程2分子乳酸异生为分子乳酸异生为1分子葡萄糖需分子葡萄糖需6分子分子ATP。目录目录第第 七七 节节其它单糖的代谢其它单糖的代谢Metabolism of Other Monose目录目录果糖果糖、半乳糖半乳糖和和甘露糖甘露糖都是通过转变为糖酵都是通过转变为糖
93、酵解途径的中间产物而进入糖酵解途径代谢。解途径的中间产物而进入糖酵解途径代谢。 目录目录一、果糖被磷酸化后进入糖酵解途径一、果糖被磷酸化后进入糖酵解途径果糖是膳食中一个重要的燃料来源。果糖是膳食中一个重要的燃料来源。果糖的代谢一部分在肝，一部分被周围组织果糖的代谢一部分在肝，一部分被周围组织主要为肌和脂肪组织摄取。但这两部分代谢主要为肌和脂肪组织摄取。但这两部分代谢的途径不同。的途径不同。目录目录n果糖在肌和脂肪组织中的代谢果糖在肌和脂肪组织中的代谢果糖果糖6-磷酸果糖磷酸果糖己糖激酶己糖激酶循糖酵解循糖酵解途径分解途径分解合成糖原合成糖原（肌）（肌）n果糖在肝中的代谢果糖在肝中的代谢果糖果糖
94、1-磷酸果糖磷酸果糖果糖果糖激酶激酶1-磷酸果糖醛缩酶磷酸果糖醛缩酶 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮甘油醛甘油醛丙糖激酶丙糖激酶3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛循糖酵解途径分循糖酵解途径分解或合成糖原解或合成糖原目录目录果果糖糖不不耐耐受受性性(fructose intolerance)是是一一种种遗遗传传病病，这这种种病病因因为为缺缺乏乏B型型醛醛缩缩酶酶，吃吃果果糖糖也也会会造造成成1-磷磷酸酸果果糖糖堆堆积积，大大量量消消耗耗肝肝中中磷磷酸酸的的储储备备，进进而而使使ATP浓浓度度下下降降，从从而而加加速速乳乳酸酸酵酵解解，造成乳酸酸中毒和餐后低血糖。造成乳酸酸中毒和餐后低血糖。这这种种病病症症常常表
95、表现现为为自自我我限限制制，即即果果糖糖不不耐耐受受的人很快发展成强烈的对任何甜食的厌恶感。的人很快发展成强烈的对任何甜食的厌恶感。目录目录第第 八八 节节 血糖及其调节血糖及其调节The Definition, Level and Regulation of Blood Glucose目录目录血糖，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。n血糖及血糖水平的概念：血糖及血糖水平的概念：正常血糖浓度正常血糖浓度 ：3.896.11mmol/L目录目录n血糖水平恒定的生理意义：血糖水平恒定的生理意义：保证重要组织器官的能量供应，特别是某保证重要组织器官
96、的能量供应，特别是某些依赖葡萄糖供能的组织器官。些依赖葡萄糖供能的组织器官。脑组织脑组织不能利用脂酸，正常情况下主要依赖不能利用脂酸，正常情况下主要依赖葡萄糖供能；葡萄糖供能；红细胞红细胞没有线粒体，完全通过糖酵解获能；没有线粒体，完全通过糖酵解获能；骨髓及神经组织骨髓及神经组织代谢活跃，经常利用葡萄糖代谢活跃，经常利用葡萄糖供能。供能。目录目录血血糖糖食物糖食物糖消化，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
97、基酸脂肪、氨基酸一、血糖的来源和去路是相对平衡的一、血糖的来源和去路是相对平衡的目录目录二、血糖水平的平衡主要是受到激素调节二、血糖水平的平衡主要是受到激素调节血糖水平保持恒定是糖、脂肪、氨基酸代谢血糖水平保持恒定是糖、脂肪、氨基酸代谢协调的结果，也是肝、肌、脂肪组织等各器协调的结果，也是肝、肌、脂肪组织等各器官组织代谢协调的结果。官组织代谢协调的结果。机体的各种代谢以及各器官之间能这样精确机体的各种代谢以及各器官之间能这样精确协调，以适应能量、燃料供求的变化，主要协调，以适应能量、燃料供求的变化，主要依靠激素的调节。依靠激素的调节。酶水平的调节是最基本的调节方式和基础。酶水平的调节是最基本的
98、调节方式和基础。目录目录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：升高血糖： 胰高血糖素胰高血糖素(glucagon)糖皮质激素糖皮质激素肾上腺素肾上腺素目录目录胰岛素胰岛素(Insulin)是体内唯一的降低血糖的激素，是体内唯一的降低血糖的激素，也是唯一同时促进糖原、脂肪、蛋白质合成的也是唯一同时促进糖原、脂肪、蛋白质合成的激素。激素。胰岛素的分泌受血糖控制，血糖升高立即引起胰岛素的分泌受血糖控制，血糖升高立即引起胰岛素分泌；血糖降低，分泌即减少。胰岛素分泌；血糖降低，分泌即减少。 （一）胰岛素是体内唯一降低血糖的激素（一）胰岛素是体内唯一降低血糖的
99、激素目录目录促促进进肌肌、脂脂肪肪组组织织等等的的细细胞胞膜膜葡葡萄萄糖糖载载体体将将葡葡萄糖转运入细胞。萄糖转运入细胞。通通过过增增强强磷磷酸酸二二酯酯酶酶活活性性，降降低低cAMP水水平平，从从而而使使糖糖原原合合酶酶活活性性增增强强、磷磷酸酸化化酶酶活活性性降降低低，加速糖原合成、抑制糖原分解。加速糖原合成、抑制糖原分解。通通过过激激活活丙丙酮酮酸酸脱脱氢氢酶酶磷磷酸酸酶酶而而使使丙丙酮酮酸酸脱脱氢氢酶酶激激活活，加加速速丙丙酮酮酸酸氧氧化化为为乙乙酰酰CoA，从从而而加加快糖的有氧氧化。快糖的有氧氧化。抑抑制制肝肝内内糖糖异异生生。这这是是通通过过抑抑制制磷磷酸酸烯烯醇醇式式丙丙酮酮酸
100、酸羧羧激激酶酶的的合合成成以以及及促促进进氨氨基基酸酸进进入入肌肌组组织织并合成蛋白质，减少肝糖异生的原料。并合成蛋白质，减少肝糖异生的原料。通通过过抑抑制制脂脂肪肪组组织织内内的的激激素素敏敏感感性性脂脂肪肪酶酶，可可减缓脂肪动员的速率。减缓脂肪动员的速率。n胰岛素的作用机制胰岛素的作用机制: :目录目录（二）机体在不同状态下有相应的升高血糖（二）机体在不同状态下有相应的升高血糖的激素的激素1胰高血糖素胰高血糖素(glucagon)是体内主要升高血糖的激是体内主要升高血糖的激素素 血糖降低或血内氨基酸升高刺激胰高血糖素血糖降低或血内氨基酸升高刺激胰高血糖素的分泌。的分泌。 目录目录n胰高血糖
101、素的作用机制：胰高血糖素的作用机制：经经肝肝细细胞胞膜膜受受体体激激活活依依赖赖cAMP的的蛋蛋白白激激酶酶，从从而而抑抑制制糖糖原原合合酶酶和和激激活活磷磷酸酸化化酶酶，迅迅速速使使肝肝糖糖原原分分解解，血糖升高。血糖升高。通通过过抑抑制制6-磷磷酸酸果果糖糖激激酶酶-2，激激活活果果糖糖双双磷磷酸酸酶酶-2，从从而而减减少少2,6-双双磷磷酸酸果果糖糖的的合合成成，后后者者是是6-磷磷酸酸果果糖糖激激酶酶-1的的最最强强的的变变构构激激活活剂剂以以及及果果糖糖双双磷磷酸酸酶酶-1的抑制剂。于是糖酵解被抑制，糖异生则加速。的抑制剂。于是糖酵解被抑制，糖异生则加速。促促进进磷磷酸酸烯烯醇醇式式
102、丙丙酮酮酸酸羧羧激激酶酶的的合合成成；抑抑制制肝肝L型型丙丙酮酮酸酸激激酶酶；加加速速肝肝摄摄取取血血中中的的氨氨基基酸酸，从从而而增增强强糖异生。糖异生。通通过过激激活活脂脂肪肪组组织织内内激激素素敏敏感感性性脂脂肪肪酶酶，加加速速脂脂肪肪动员，从而间接升高血糖水平。动员，从而间接升高血糖水平。 目录目录胰胰岛岛素素和和胰胰高高血血糖糖素素是是调调节节血血糖糖，实实际际上上也是调节三大营养物代谢最主要的两种激素。也是调节三大营养物代谢最主要的两种激素。机机体体内内糖糖、脂脂肪肪、氨氨基基酸酸代代谢谢的的变变化化主主要要取决于这两种激素的比例。取决于这两种激素的比例。不不同同情情况况下下这这两
103、两种种激激素素的的分分泌泌是是相相反反的的。引引起起胰胰岛岛素素分分泌泌的的信信号号（如如血血糖糖升升高高）可可抑抑制制胰胰高高血血糖糖素素分分泌泌。反反之之，使使胰胰岛岛素素分分泌泌减减少少的的信号可促进胰高血糖素分泌。信号可促进胰高血糖素分泌。目录目录2糖皮质激素可引起血糖升高糖皮质激素可引起血糖升高 促进肌肉蛋白质分解，分解产生的氨基酸转促进肌肉蛋白质分解，分解产生的氨基酸转移到肝进行糖异生。移到肝进行糖异生。 抑制肝外组织摄取和利用葡萄糖，抑制点为抑制肝外组织摄取和利用葡萄糖，抑制点为丙酮酸的氧化脱羧。丙酮酸的氧化脱羧。此此外外，在在糖糖皮皮质质激激素素存存在在时时，其其他他促促进进脂
104、脂肪肪动动员员的的激激素素才才能能发发挥挥最最大大的的效效果果，间间接接抑抑制制周周围围组织摄取葡萄糖。组织摄取葡萄糖。n糖皮质激素的作用机制可能有两方面：糖皮质激素的作用机制可能有两方面：目录目录3肾上腺素是强有力的升高血糖的激素肾上腺素是强有力的升高血糖的激素n肾上腺素的作用机制：肾上腺素的作用机制：通通过过肝肝和和肌肌肉肉的的细细胞胞膜膜受受体体、cAMP、蛋蛋白白激激酶酶级级联联激激活活磷磷酸酸化化酶酶，加加速速糖糖原原分分解解。主主要在应激状态下发挥调节作用。要在应激状态下发挥调节作用。 目录目录正常人体内存在一套精细的调节糖代谢的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
105、入大量葡萄糖后，血糖水平机制，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。不会出现大的波动和持续升高。人体对摄入的葡萄糖具有很大的耐受能力人体对摄入的葡萄糖具有很大的耐受能力的现象称为的现象称为葡萄糖耐量葡萄糖耐量(glucose tolerence)。三、血糖水平异常及糖尿病是最常见的三、血糖水平异常及糖尿病是最常见的糖代谢紊乱糖代谢紊乱目录目录n临床上因糖代谢障碍可发生血糖水平紊乱，临床上因糖代谢障碍可发生血糖水平紊乱，常见有以下两种类型：常见有以下两种类型：低血糖低血糖 (hypoglycemia) 高血糖高血糖 (hyperglycemia) 目录目录（一）低血糖是指
106、血糖浓度低于（一）低血糖是指血糖浓度低于3.0mmol/L低低血血糖糖影影响响脑脑的的正正常常功功能能，因因为为脑脑细细胞胞所所需需要要的的能能量量主主要要来来自自葡葡萄萄糖糖的的氧氧化化。当当血血糖糖水水平平过过低低时时，就就会会影影响响脑脑细细胞胞的的功功能能，从从而而出出现现头头晕晕、倦倦怠怠无无力力、心心悸悸等等，严严重重时时出出现现昏昏迷迷，称称为为低低血血糖糖休休克克。如如不不及及时时给给病病人人静静脉脉补补充充葡葡萄糖，可导致死亡。萄糖，可导致死亡。 n低血糖的危害：低血糖的危害：目录目录胰胰性性(胰胰岛岛-细细胞胞机机能能亢亢进进、胰胰岛岛-细细胞胞机能低下等机能低下等)；肝性
107、（肝癌、糖原累积病等）；肝性（肝癌、糖原累积病等）；内内分分泌泌异异常常（垂垂体体机机能能低低下下、肾肾上上腺腺皮皮质质机能低下等）；机能低下等）；肿瘤（胃癌等）；肿瘤（胃癌等）；饥饿或不能进食者等。饥饿或不能进食者等。 n低血糖的原因：低血糖的原因：目录目录（二）高血糖是指空腹血糖高于（二）高血糖是指空腹血糖高于6.9mmol/L临临床床上上将将空空腹腹血血糖糖浓浓度度高高于于5.66.9mmol/L 称为高血糖称为高血糖(hyperglycemia)。当当血血糖糖浓浓度度超超过过了了肾肾小小管管的的重重吸吸收收能能力力(肾肾糖糖阈阈)，则可出现糖尿。，则可出现糖尿。持持续续性性高高血血糖糖
108、和和糖糖尿尿，特特别别是是空空腹腹血血糖糖和和糖糖耐耐量量曲曲线线高高于于正正常常范范围围，主主要要见见于于糖糖尿尿病病(diabetes mellitus)。目录目录糖尿病；糖尿病；遗传性胰岛素受体缺陷遗传性胰岛素受体缺陷某些慢性肾炎、肾病综合症等；某些慢性肾炎、肾病综合症等；生理性高血糖和糖尿。生理性高血糖和糖尿。n高血糖的原因：高血糖的原因：目录目录（三）糖尿病是最常见的糖代谢紊乱疾病（三）糖尿病是最常见的糖代谢紊乱疾病糖糖尿尿病病是是一一种种因因部部分分或或完完全全胰胰岛岛素素缺缺失失、或或细细胞胞胰胰岛岛素素受受体体减减少少、或或受受体体敏敏感感性性降降低低导导致致的的疾疾病病，它它是是除除了了肥肥胖胖症症之之外外人人类类最最常常见见的的内分泌紊乱性疾病。内分泌紊乱性疾病。 目录目录型（胰岛素依赖型）型（胰岛素依赖型）型（非胰岛素依赖型）型（非胰岛素依赖型）n糖尿病可分为二型糖尿病可分为二型:
