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1、目录生物化学与分子生物学生物化学与分子生物学 授授授授 课课课课 教教教教 师师师师 周俊周俊周俊周俊宜宜宜宜目录糖 代 谢Metabolism of Carbohydrates第 六 章目录n糖的化学糖的化学糖糖(carbohydrates)(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及其衍生物或多聚物。类及其衍生物或多聚物。糖的概念糖的概念目录 糖的主要生理功能糖的主要生理功能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、核苷等物质的原料
2、。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. 提供合成体内提供合成体内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。目录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
3、消化与吸收消化与吸收 ATP 目录第一节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 目录一、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。主要在小肠，少量在口腔。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
4、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 蔗糖酶蔗糖酶目录n糖的吸收糖的吸收吸收部位：吸收部位：小肠上
5、段小肠上段 吸收形式：吸收形式：单糖单糖 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葡葡萄萄糖糖被被小小肠肠黏黏膜膜细细胞胞吸吸收收后后经经门门静静脉脉进进入血循环，供身体各组织利用。入血循环，供身体各组织利用。肝肝对对于于维维持持血血糖糖稳稳定定发发挥挥关关键键作作用用。当当血血糖糖较较高高时时，肝肝通通过过糖糖原原合合成成和和分分解解葡葡萄萄糖糖来来降降低低血血
6、糖糖；当当血血糖糖较较低低时时，肝肝通通过过糖糖原原分分解解和和糖糖异生来升高血糖。异生来升高血糖。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)。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目录第二节第二节糖的无氧分解糖的无氧分解Glycolysis目录一一分分子子葡葡萄萄糖糖在在胞胞液液中中可可裂裂解解为为两两分分子子丙丙酮酮酸酸，是是葡葡萄萄糖糖无无氧氧氧氧化
7、化和和有有氧氧氧氧化化的的共共同同起起始始途途径径，称为称为糖酵解（糖酵解（glycolysis）。 在在不不能能利利用用氧氧或或氧氧供供应应不不足足时时，人人体体将将丙丙酮酮酸酸在在胞胞液液中中还还原原生生成成乳乳酸酸，称称为为乳乳酸酸发发酵酵（lactic acid fermentation）。在在某某些些植植物物和和微微生生物物中中，丙丙酮酮酸酸可可转转变变为为乙乙醇醇和和二二 氧氧 化化 碳碳 ， 称称 为为 乙乙 醇醇 发发 酵酵 （ ethanol fermentation）。 目录一、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
8、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段：目录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
9、磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖葡萄糖 葡糖葡糖-6-磷酸磷酸 (glucose-6-phosphate, G-6-P)（一）葡萄糖经糖酵解分解为两（一）葡萄糖经糖酵解分解为两分子丙酮酸分子丙酮酸 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，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；受受激激素素调调控控，对对葡葡糖糖-6-磷磷酸酸的的反反馈馈抑抑制制并不敏感。并不敏感。它它这这些些特特性性使使葡葡萄萄糖糖激激酶酶对对于于肝
10、肝维维持持血血糖糖稳稳定定至至关关重重要要，只只有有当当血血糖糖显显著著升升高高时时，肝肝才才会会加加快快对对葡葡萄萄糖糖的的利利用用，起起到到缓缓冲冲血血糖水平的调节作用。糖水平的调节作用。目录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 果糖果糖-6-磷酸磷酸
11、 (fructose-6-phosphate, F-6-P)目录3.果糖果糖-6-磷酸转变为果糖磷酸转变为果糖-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l磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1(phosphfructokinase-1)果糖果糖-6-磷酸磷酸 果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸(1, 6-
12、fructose-biphosphate, F-1,6-2P)目录果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸 4.果糖果糖-1,6-二磷酸裂解成二磷酸裂解成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+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 +目录5.磷酸二羟丙酮转变为磷酸二羟丙酮转变为3-磷酸甘油醛
13、磷酸甘油醛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+H+ 3-磷酸甘油醛脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosp
14、hate 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 kin
15、ase) 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这种种ADP或或其其他他核核苷苷二二磷磷酸酸的的磷磷酸酸化化作作用用与与底底物物的的脱脱氢氢作作用用直直接接相相偶偶联联的的反反应应过过程程，称称为为 底底 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
16、酸甘油酸磷酸甘油酸目录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-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 目录9.2-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)Glu
17、G-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ADP 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
18、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和和丙酮酸丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸目录在在糖糖酵酵解解产产能能阶阶段段的的5 5步步反反应应中中，2 2分分子子磷磷酸酸丙丙糖糖经经两两次次底底物物水水平平磷磷酸酸化化转转变变成成2 2分子丙酮酸，总共生成分子丙酮酸，总共生成4 4分子分子ATPATP。目录（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
19、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+ 目录E1: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 糖糖的的无无氧氧氧氧化化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
20、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+ 图图6-1 6-1 糖的无氧氧化糖的无氧氧化目录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 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 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
21、量：从从G开始开始 22-2= 2ATP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 果糖果糖-6-磷酸激酶磷酸激酶-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 （一）磷酸果糖激酶（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;
22、 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）抑制抑制目录l果糖果糖-2,6-二磷酸是磷酸果糖激酶二磷酸是磷酸果糖激酶-1最强的别最强的别构激活剂；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、柠檬酸对磷、柠檬酸对磷酸果糖激酶酸果糖激酶-1的变构抑制作用。的变构抑制作用。果糖果糖-
23、2,6-二磷酸对磷酸果糖激酶二磷酸对磷酸果糖激酶-1的调节的调节：目录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（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
24、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PPKA：蛋白激酶蛋白激酶A (protein kinase A)CaM：钙调蛋白钙调蛋白目录（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葡葡糖糖-6-磷磷酸酸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
25、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 代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞目录乳酸酵解时，乳酸酵解时，1mol葡萄糖可经底物水平磷酸化生葡萄糖可经底物水平
26、磷酸化生成成4molATP，在葡萄糖和果糖，在葡萄糖和果糖-6-磷酸磷酸化时消磷酸磷酸化时消耗耗2molATP，故净生成，故净生成2molATP。目录四、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目录果糖果糖( (肌肉肌肉) )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
27、糖* *1-1-磷酸半乳糖磷酸半乳糖葡糖葡糖-1-1-磷酸磷酸半乳糖激酶半乳糖激酶变位酶变位酶甘露糖甘露糖甘露糖甘露糖-6-6-磷磷酸酸己糖激酶己糖激酶变位酶变位酶除葡萄糖外，其它己糖也可除葡萄糖外，其它己糖也可转变成转变成磷酸己糖磷酸己糖而进入酵解途径。而进入酵解途径。 半乳糖血症半乳糖血症果糖果糖( (肝肝) ) *果糖激酶果糖激酶目录（一）果糖被磷酸化后进入糖酵解（一）果糖被磷酸化后进入糖酵解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
28、取。但这两部分代谢的途径不同。的途径不同。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果糖果糖-6-磷酸磷酸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果糖不耐症（果糖不耐症（fructose intolerance）是一种遗传）是一种遗传病。其病因为缺乏病。其病因为缺乏B型醛缩酶，进食果糖会引起型醛
29、缩酶，进食果糖会引起1-磷酸果糖堆积，大量消耗肝中磷酸的储备，进而磷酸果糖堆积，大量消耗肝中磷酸的储备，进而使使ATP浓度下降，从而加速糖无氧氧化，导致乳浓度下降，从而加速糖无氧氧化，导致乳酸酸中毒和餐后低血糖。这种病症常表现为自我酸酸中毒和餐后低血糖。这种病症常表现为自我限制，强烈地厌恶甜食限制，强烈地厌恶甜食。目录（二）半乳糖转变为葡萄（二）半乳糖转变为葡萄-1-磷酸进入糖酵解磷酸进入糖酵解图图6-3 6-3 半乳糖的代谢半乳糖的代谢目录半乳糖血症（半乳糖血症（galactosemia）是一种遗传性疾病，）是一种遗传性疾病，表现为半乳糖不能转变成葡萄糖。其原因是缺乏表现为半乳糖不能转变成葡
30、萄糖。其原因是缺乏半乳糖半乳糖-1-磷酸尿苷酰转移酶，使磷酸尿苷酰转移酶，使1-磷酸半乳糖生磷酸半乳糖生成成UDP-半乳糖的过程受阻，导致有毒副产物的积半乳糖的过程受阻，导致有毒副产物的积累。例如，血液中高浓度的半乳糖使眼睛晶状体累。例如，血液中高浓度的半乳糖使眼睛晶状体中半乳糖含量增加，并还原为半乳糖醇，晶状体中半乳糖含量增加，并还原为半乳糖醇，晶状体中这种糖醇的存在最终导致白内障的形成（晶状中这种糖醇的存在最终导致白内障的形成（晶状体混浊）。体混浊）。目录（三）甘露糖转变为果糖（三）甘露糖转变为果糖-6-磷酸进入糖酵解磷酸进入糖酵解图图6-4 6-4 甘露糖的代谢甘露糖的代谢目录第三节第三
31、节糖的有氧氧化糖的有氧氧化 Aerobic Oxidation of Carbohydrate目录机机体体利利用用氧氧将将葡葡萄萄糖糖彻彻底底氧氧化化成成H2O和和CO2的的反反应应过过程程，称称为为糖糖的的有有氧氧氧氧化化(aerobic oxidation) 。是是体体内内糖糖分分解解供供能能的的主要方式。主要方式。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葡萄糖有氧氧化概况葡萄糖有氧氧化概况目录一、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第一阶段：糖酵解第一阶段：糖酵解 第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧第二阶段：丙酮酸的
32、氧化脱羧第三阶段：柠檬酸循环第三阶段：柠檬酸循环 G（Gn）氧化磷酸化氧化磷酸化丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoACO2NADH+H+ FADH2H2O O ATP ADPTAC循环循环 胞液胞液线粒体线粒体目录（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
33、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酶酶辅酶辅酶目录在哺乳类动物细胞中，丙酮酸脱氢酶复合体由在哺乳类动物细胞中，丙酮酸脱氢酶复合体由60个转乙酰酶组成核心，周围排列着个转乙酰酶组成核心，周围排列着12个丙酮酸脱个丙酮酸脱氢酶和氢酶和6个二氢硫辛酰胺脱氢酶。个二氢硫辛酰胺脱氢酶。参与反应的辅酶有硫胺素焦磷酸酯（参与反应的辅酶有硫胺素焦磷酸酯（TPP）、硫）、硫辛酸、辛酸、FAD、NAD+ 和和CoA。其中硫辛酸是带有二硫键的八碳羧酸，通过与转其中硫辛酸是带有二硫键的八碳羧酸，通过与转乙酰酶的赖氨酸
34、残基的乙酰酶的赖氨酸残基的-氨基相连，形成与酶结氨基相连，形成与酶结合的硫辛酰胺而成为酶的柔性长臂，可将乙酰基合的硫辛酰胺而成为酶的柔性长臂，可将乙酰基从酶复合体的一个活性部位转到另一个活性部位。从酶复合体的一个活性部位转到另一个活性部位。 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
35、酰酰CoA, 同同时使硫辛酰胺上的二硫键还原为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（三
36、）乙酰（三）乙酰CoA进入柠檬酸循环以及氧化磷酸进入柠檬酸循环以及氧化磷酸化生成化生成ATP柠柠檬檬酸酸循循环环的的第第一一步步是是乙乙酰酰CoA与与草草酰酰乙乙酸酸缩缩合合成成6个个碳碳原原子子的的柠柠檬檬酸酸，然然后后柠柠檬檬酸酸经经过过一一系系列列反反应重新生成草酰乙酸，完成一轮循环。应重新生成草酰乙酸，完成一轮循环。经经过过一一轮轮循循环环，乙乙酰酰CoA的的2个个碳碳原原子子被被氧氧化化成成CO2；在在循循环环中中有有1次次底底物物水水平平磷磷酸酸化化，可可生生成成1分分子子ATP；有有4次次脱脱氢氢反反应应，氢氢的的接接受受体体分分别别为为NAD+或或FAD，生成，生成3分子分子N
37、ADH+H+和和1分子分子FADH2。目录它它们们既既是是柠柠檬檬酸酸循循环环中中的的脱脱氢氢酶酶的的辅辅酶酶，又又是是电电子传递链的第一个环节。子传递链的第一个环节。电电子子传传递递链链是是由由一一系系列列氧氧化化还还原原体体系系组组成成，它它们们的功能是将的功能是将H+或电子依次传递至氧，生成水。或电子依次传递至氧，生成水。在在H+/电电子子沿沿电电子子传传递递链链传传递递过过程程中中能能量量逐逐步步释释放放，同同时时伴伴有有ADP磷磷酸酸化化成成ATP，即即氧氧化化与与磷磷酸酸化化反反应是偶联在一起的，称为氧化磷酸化。应是偶联在一起的，称为氧化磷酸化。目录柠柠檬檬酸酸循循环环也也称称为为
38、三三羧羧酸酸循循环环(Tricarboxylic acid Cycle, TCA cycle) ，是是由由线线粒粒体体内内一一系系列列酶酶促促反反应应构构成成的的循循环环反反应应系系统统。因因为为该该学学说说由由Krebs正式提出，亦称为正式提出，亦称为Krebs循环循环。二、柠檬酸循环是以形成柠檬酸为二、柠檬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（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
39、为异柠檬酸 3.异柠檬酸氧化脱羧转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 目录CoASHNADH+H+NAD+COCO2 2NAD+NADH+H+COCO2 2GTPGTPGDP+PiGDP+PiFADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASHH2O柠檬酸合酶柠檬酸合酶
40、顺乌头酸梅顺乌头酸梅异柠檬酸脱氢酶-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（柠檬酸合酶（柠檬酸合酶（citrate synthasecitrate synthase）催化催化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
41、变为异柠檬酸 此反应是由顺乌头酸酶顺乌头酸酶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.异柠檬酸氧化脱羧转变为异柠檬酸氧化脱羧转变为-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异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶（Isocitrate dehydrogenaseIsocitrate dehydrogenase）作用下，氧化脱羧而转变成 - -酮戊二酸酮戊二酸（ - Ketoglutarate）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酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊
42、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。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 在琥珀酰琥珀酰琥珀酰琥珀酰CoACoA合成酶合成酶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氢生成延胡索酸 此步反应由琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶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
43、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苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶催化此步反应，辅酶是NAD+。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-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核苷二磷酸激酶目录经过一次柠檬酸
44、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。柠檬酸循环的要点：柠檬酸循环的要点：目录柠柠檬檬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柠柠檬檬酸酸循循环环
45、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柠柠檬檬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柠柠檬檬酸循环中被氧化为酸循环中被氧化为CO2及及H2O。柠檬酸循环的中间产物柠檬酸循环的中间产物：目录表面上看来，柠檬酸循环运转必不可少的草酰表面上看来，柠檬酸循环运转必不可少的草酰乙酸在柠檬酸循环中是不会消耗的，它可被反复利乙酸在柠檬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
46、种种物物质质代代谢谢之之间间是是彼彼此此联联系系、相相互互配配合合的的，TCA循循环环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质，借以沟通糖和其他物质代谢之间的联系。物质，借以沟通糖和其他物质代谢之间的联系。 目录.机机体体糖糖供供不不足足时时，可可能能引引起起TCA循循环环运运转转障障碍碍，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，再再进一步生成乙酰进一步生成乙酰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
47、+ NADH + H+ 所以，草酰乙酸必须不断被更新补充。所以，草酰乙酸必须不断被更新补充。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（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
48、中具有重要生理意义具有重要生理意义1.柠柠檬檬酸酸循循环环是是三三大大营营养养物物质质分分解解产产能能的的共共同同通通路路 。 2.柠檬酸循环是糖、脂肪、氨基酸代谢联系的柠檬酸循环是糖、脂肪、氨基酸代谢联系的枢纽枢纽。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、2.5ATP O H2O、1.5ATP FADH2 O 三、糖有氧氧化是糖分解生成三、糖有氧氧化是糖分解生成ATP的主要方式的主要方式目录反反 应辅 酶酶最最终获得得ATPATP第一阶段（胞浆）第一阶段（胞浆）葡萄糖葡萄糖葡糖葡糖-6
49、-磷酸磷酸-1果糖果糖-6-磷酸磷酸果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸-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-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2NADH2NADH2FADH
50、2 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-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（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：乙酰CoA；NADH；ATP别构激活剂：别构激活剂：AMP；ADP；NAD+乙酰乙酰Co
51、A / HSCoA 或或 NADH / NAD+ 时，其活性也受到抑时，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，大多数组织器官利用脂酸作为能量来源以确保脑等重氧化被抑制，大多数组织器官利用脂酸作为能量来源以确保脑等重要组织对葡萄糖的需要。要组织对葡萄糖的需要。 目录共价修饰调节共价修饰调节目录乙酰乙酰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 脱氢酶脱氢酶柠檬酸合酶柠檬酸
52、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（二）柠檬酸循环的调节（二）柠檬酸循环的调节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
53、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柠檬酸循环。前者速率降氧化磷酸化速率影响柠檬酸循环。前者速率降低，则后者速率也减慢。低，则后者速率也减慢。 柠檬酸循环与酵解途径互相协调。柠檬酸循环柠檬酸循环与酵解途径互相协调。柠檬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
54、乳酸酮酸进入线立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。目录第第 四四 节节 磷酸戊糖途径pentose phosphate pathway目录磷磷 酸酸 戊戊 糖糖 途途 径径 （ pentose phosphate pathway）是是指指从从糖糖酵酵解解的的中中间间产产物物6-磷磷酸酸-葡葡萄萄糖糖开开始始形形成成旁旁
55、路路，通通过过氧氧化化、基基团团转转移移两两个个阶阶段段生生成成果果糖糖-6-磷磷酸酸和和3-磷磷酸酸甘甘油油醛醛，从从而而返返回回糖糖酵酵解解的的代代谢谢途途径径，亦亦称称为为磷磷酸酸戊戊糖糖旁旁路路（pentose phosphate shunt）。磷磷酸酸戊戊糖糖途途径径不不能能产产生生ATP，其其主主要要意意义义是是生成生成NADPH和磷酸核糖，和磷酸核糖， 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、磷酸戊糖途径的分为两个反阶段一、磷酸戊糖途径的分为两个反阶段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
56、 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。目录葡糖葡糖-6-磷酸磷酸核酮糖核酮糖 -5-磷酸磷酸 NADPH+H+ NADP+ H2O NADP+ CO2 NADPH+H+ 葡糖-6-磷酸脱氢酶脱氢酶 葡糖葡糖-6-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶 H HCOCOH HCH2OH C O 葡糖葡糖-6-磷酸磷酸 葡糖葡糖-6-磷酸内酯磷酸内酯 （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 目录催催化化第第一一步步脱脱氢氢反反应应的的葡葡糖糖-6-磷磷酸酸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
57、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。产物。G-6-P5-磷酸核糖磷酸核糖NADP+NADPH+H+NADP+NADPH+H+CO2目录经经过过第第二二阶阶段段的的一一系系列列基基团团转转移移反反应应，5-磷磷酸酸核糖最终转变为果糖核糖最终转变为果糖-6-磷酸和磷酸和3-磷酸甘油醛。磷酸甘油醛。这这一一阶阶段段非非常常重重要要，因因为为细细胞胞对对NADPH的的消消耗耗量量远远大大于于磷磷酸酸戊戊糖糖，多多余余的的戊戊糖糖需需要要通通过过此反应返回糖酵解的代谢途径再次利用。此反应返
58、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目录核酮糖核酮糖-5-磷酸磷酸 (C5) 35-磷酸核糖磷酸核糖C5木酮糖木酮糖-5-磷磷酸酸C5木酮糖木酮糖-5-磷酸磷酸C5景天糖景天糖-7-磷酸磷酸C73-磷酸甘油醛磷酸甘油醛C3赤藓糖赤藓糖-4-磷酸磷酸C4果糖果糖-6-磷酸磷酸C6果糖果糖-6-磷酸磷酸C63-磷酸磷酸甘油醛甘油醛C3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木酮糖木酮糖-5-磷磷酸酸C5木酮糖木酮糖-5-磷酸磷酸C5景天糖景天糖-7-磷酸磷酸C73-磷酸甘油醛磷酸甘油醛C3赤藓糖赤藓糖-4-磷酸磷酸C4
59、果糖果糖-6-磷酸磷酸C6果糖果糖-6-磷酸磷酸C63-磷酸甘油醛磷酸甘油醛C3葡糖葡糖-6-磷酸磷酸(C6)3葡糖葡糖-6-磷酸内酯磷酸内酯(C6)3葡糖葡糖-6-磷酸磷酸(C6)3核酮糖核酮糖-5-磷酸磷酸 (C5) 35-磷酸核糖磷酸核糖C53NADP+ 3NADP+3H+ 葡糖-6-磷酸脱氢酶3NADP+ 3NADP+3H+ 葡糖葡糖-6-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶CO2目录n总反应式总反应式:3葡糖葡糖-6-磷酸磷酸 + 6 NADP+2果糖果糖-6-磷酸磷酸+3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛+6NADPH+H+3CO2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
60、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。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葡糖糖-6-磷磷酸酸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
61、键键酶酶，其其活活性性的的高高低低决决定定葡葡糖糖-6-磷磷酸酸进进入入磷酸戊糖途径的流量。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 三、磷酸戊糖途径的生理意义是生成三、磷酸戊糖途径的生理意义是生成NADPH和磷酸戊糖和磷酸戊糖（二）提供（二）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（一）为核酸的生物合成提供
62、核糖（一）为核酸的生物合成提供核糖1. NADPH是许多合成代谢的供氢体；是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. NADPH可维持谷胱甘肽可维持谷胱甘肽(GSH)的还原状态。的还原状态。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
63、以保护红细胞膜蛋白的完整性。 目录葡葡糖糖-6-磷磷酸酸脱脱氢氢酶酶缺缺陷陷者者，其其红红细细胞胞不不能能经经磷磷酸酸戊戊糖糖途途径径获获得得充充足足的的NADPH，难难以以使使谷谷胱胱甘甘肽肽保保持持还还原原状状态态，因因而而表表现现出出红红细细胞胞（尤尤其其是是较较老老的的红红细细胞胞）易易于于破破裂裂，发发生生溶溶血血性性黄黄疸疸。这这种种溶溶血血现现象象常常在在食食用用蚕蚕豆豆（是是强强氧氧化化剂剂）后后出出现现，故故称称为为蚕豆病蚕豆病。 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 Glycogenolysis目录糖糖 原原 (glycog
64、en)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，分支增加，溶解苷键连接，分支增加，溶解度增加。度增
65、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：目录一、糖原合成是由葡萄糖连接成多聚体一、糖原合成是由葡萄糖连接成多聚体n合成部位：合成部位：糖糖原原的的合合成成(glycogenesis) 指指由由葡葡萄萄糖糖合合成成糖糖原原的的过过程程。糖糖原原合合成成时时，葡葡萄萄糖糖先先活活化化，再再连接形成直链和支链。连接形成直链和支链。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n糖原的合成与分解总图糖原的合成与分解总图UDPG焦
66、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1.葡萄糖磷酸化生成葡糖葡萄糖磷酸化生成葡糖-6-6-磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖葡糖葡糖-6-磷酸磷酸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：（一）葡萄糖活化为尿苷二磷酸葡萄糖（一）葡萄糖活化为尿苷二磷酸葡萄糖目录葡萄糖葡萄糖-1-磷酸磷酸磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶葡
67、糖葡糖-6-磷酸磷酸2.2.葡糖葡糖-6-6-磷酸转变成葡萄糖磷酸转变成葡萄糖-1-1-磷酸磷酸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的能量。高的能量。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。3.3.葡糖葡糖-1-1
68、-磷酸转变成尿苷二磷酸葡萄糖磷酸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（二）尿苷二磷酸葡萄糖连接形成直链和支链（二）尿苷二磷酸葡萄糖连接形成直链和支链目录糖原糖原n 为原有的细胞内的较小糖原分子，为原有
69、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 上葡萄糖上葡萄糖基的接受体。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. .糖原分枝酶的作用及分枝的形成糖原分枝酶的作用及分枝的形成 分支酶分支酶(branching enzyme) -1,6-糖苷键糖苷键 -1,4-糖苷键糖苷键目录二、糖原分解从非还原末端进行磷酸解二、糖原分解从非还原末端进行磷酸解亚细胞定位：胞亚细胞定位：胞 浆浆肝糖原的分解过程肝糖原的分解过程: : 糖原分解糖原分解 (glycogenolysis )习
70、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。目录（一）糖原磷酸化酶分解（一）糖原磷酸化酶分解-1,4-糖苷键糖苷键1. 1. 糖原的磷酸解糖原的磷酸解糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶(Glycogen phosphorylase)糖原糖原n+1n+1糖原糖原n n + +葡糖葡糖-1-1-磷酸磷酸目录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8
71、5%为葡糖为葡糖-1-磷酸，磷酸，15%为游离葡萄糖。为游离葡萄糖。目录葡糖葡糖-1-磷酸磷酸葡糖葡糖-6-磷酸磷酸磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶变位酶3. 葡糖葡糖-1-磷酸转变成葡糖磷酸转变成葡糖-6-磷酸磷酸4. 葡糖葡糖-6-磷酸水解生成葡萄糖磷酸水解生成葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶（肝，磷酸酶（肝，肾）肾）葡萄糖葡萄糖葡糖葡糖-6-磷酸磷酸葡葡萄萄糖糖-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
72、录n肌糖原的分解肌糖原的分解肌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，但是生成葡糖同，但是生成葡糖-6-磷酸之后，由于肌肉组织磷酸之后，由于肌肉组织中中不存在葡萄糖不存在葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶，所以生成的葡糖，所以生成的葡糖-6-磷酸不能转变成葡萄糖释放入血，提供血糖，磷酸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。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-
73、1-PGn（合成糖原）（合成糖原）UDPG 葡糖葡糖-6-磷酸内酯磷酸内酯（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
74、糖原；反之亦然。三、糖原合成与分解受到三、糖原合成与分解受到严格调控严格调控目录关键酶关键酶 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别构调节别构调节二二种方式。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在，二种形式之间可通过磷酸化磷酸化和和去磷酸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（一）糖原磷酸化酶受化学修饰和别构调节（一）糖原磷酸化酶受化学修饰和别构调节n糖原磷酸化酶的共价修饰调节糖原磷
75、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）1. 磷酸化的糖原磷酸化酶是活性形式磷酸化的糖原磷酸化酶是活性形式 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Ser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2. 糖原磷酸化酶受别构调节糖原磷酸化酶受别构调
76、节目录（二）糖原合酶受化学修饰和别构调节（二）糖原合酶受化学修饰和别构调节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1. 去磷酸化的糖原合酶是活性形式去磷酸化的糖原合酶是活性形式 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 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 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
77、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。受激素调节。n糖原磷酸化酶，糖原合酶的共价修饰调节特点：糖原磷酸化酶，糖原合酶的共价修饰调节特点：目录2. 糖原合酶受别构调节糖原合酶受别构调节在糖原分解代谢时肝主要受在糖原分解代谢时肝主要受胰高血糖素胰高血糖素的调
78、节，而肌肉的调节，而肌肉主要受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及葡糖及葡糖-6-磷酸。磷酸。 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及葡糖及葡糖-6-磷酸磷酸目录 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糖原原累累积积症症(glycogen storage diseases)是是一一类类遗遗传传性性代代谢谢病病，其其特特点点为为体体内内某某些些器器官官组组织织中中有有大大量量糖糖原原堆堆积积。引引起起糖糖原原累累积积症症的的原原因因是
79、是患者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类。患者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类。 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
80、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第第 六六 节节 糖糖 异异 生生Gluconeogenesis目录糖异生糖异生(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。目录一、糖异生不完全是糖酵解的逆一、糖异生不完全是糖酵解的逆反应反应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
81、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。糖异生途径与酵解途径大多数反应是糖异生途径与酵解途径大多数反应是共有的、可逆的；共有的、可逆的；GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二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目录（一）丙酮酸经丙酮酸羧化支路生成磷酸烯醇（一）丙酮酸经丙酮酸羧化支路生成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+P
82、iCO2 GTPGDPCO2 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase)，辅酶，辅酶为生物素（反应在线粒体）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 +
83、 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目录n糖异生途径所需糖异生途径所需NADH+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（二）果糖（二）果糖-1,6-二磷酸转变为果糖二磷酸转
84、变为果糖-6-磷酸磷酸果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸果糖果糖-6-磷酸磷酸Pi果糖双磷酸酶果糖双磷酸酶（三）葡糖（三）葡糖-6-磷酸水解为葡萄糖磷酸水解为葡萄糖葡糖葡糖-6-磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖Pi葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶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环被称为循环被称为底物循环底物循环(substrate cycle)。目录果糖果糖-6-磷酸磷酸 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 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 葡糖葡糖-6-磷
85、酸磷酸 葡萄糖葡萄糖 葡糖葡糖-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 - -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目录（一）第一个底物循环在果糖（一）第一个底物循环在果
86、糖-6-磷酸与果糖磷酸与果糖-1,6-二二磷酸之间进行磷酸之间进行果糖果糖-6-磷酸磷酸果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸ATPADP磷酸果糖磷酸果糖激酶激酶-1Pi果糖双磷果糖双磷 酸酶酸酶-1果糖果糖-2,6-二二磷酸磷酸AMP二、糖异生的调控主要是对二、糖异生的调控主要是对2个底物循环的调节个底物循环的调节目录（二）第二个底物循环在磷酸烯醇式丙酮酸和（二）第二个底物循环在磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸之间进行丙酮酸之间进行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草酰乙酸草酰乙酸目录三、糖异生的主要生理意义是维持血糖恒定三、糖异生的
87、主要生理意义是维持血糖恒定（一）维持血糖恒定是糖异生最重要的生理作用（一）维持血糖恒定是糖异生最重要的生理作用空腹或饥饿时，依赖氨基酸、甘油等异生成葡萄糖，以维持血糖水平恒定。正常成人的脑组织不能利用脂酸，主要依赖葡萄糖供给能量；红细胞没有线粒体，完全通过糖酵解获得能量；骨髓、神经等组织由于代谢活跃，经常进行糖酵解。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。乳酸乳酸来自肌糖原分解。这部分糖异生主要与来自肌糖原分解。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而在饥饿时，糖异生的原料主要为氨基酸氨基酸和和甘油甘油。目录（二）
88、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碳途径： 指进食后，大部分葡萄糖先在肝外细胞中分解为乳酸或丙酮酸等三碳化合物，再进入肝细胞异生为糖原的过程。目录长期饥饿或禁食时，肾糖异生增强，有利于维持酸碱平衡。饥饿造成的代谢性酸中毒。 体液pH降低，促进肾小管中磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成，从而使糖异生作用增强。 当肾中-酮戊二酸因异生成糖而减少时，可促进谷氨酰胺脱氨生成谷氨酸以及谷氨酸的脱氨反应，肾小管细胞将NH3分泌入管腔中，与原尿中H+结合，降低原尿H+的浓度，有利于排氢保钠作用的进行，对于防止酸中毒有重要作用。 （三）肾糖异生增强有利于维持酸碱平衡
89、（三）肾糖异生增强有利于维持酸碱平衡目录四、骨骼肌中的乳酸在肝中糖异生形成四、骨骼肌中的乳酸在肝中糖异生形成乳酸循环乳酸循环肌收缩（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。葡萄糖释入血液后又可被肌摄取，这就构成了一个循环，此循环称为乳酸循环，也称Cori循环。乳酸循环的形成是由于肝和肌组织中酶的特点所致。 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NADH NAD+ 乳酸乳酸乳酸乳酸NAD+ NA
90、DH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。目录第第 七七 节节 葡萄糖的其他代谢产物葡萄糖的其他代谢产物Other Metabolites of Glucose目录一、糖醛酸途径生成葡萄糖醛酸一、糖醛酸途径生成葡萄糖醛酸n反应过程：反应过程：葡糖葡糖-6-6-磷酸磷酸葡糖葡
91、糖-1-1-磷酸磷酸UDPGUDPGUDPGAUDPGA葡糖葡糖-1-1-磷酸醛酸磷酸醛酸葡糖醛酸葡糖醛酸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-木酮糖木酮糖木酮糖木酮糖-5-5-磷酸磷酸磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径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转化化过过程程中中参参与与很很多多结
92、结合合反应。反应。n生理意义：生理意义：目录二、多元醇途径可生成木糖醇、山梨醇等二、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，所所以以被被称称为为多元醇途径多元醇途径(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。目录三、三、2,3-二磷酸甘油酸旁路调节血红蛋白运氧二磷酸甘油酸旁路调节血红蛋白运氧 此支路仅占糖酵解的15%50%，但是由于2,3-BPG磷酸酶的活
93、性较低，2,3-BPG的生成大于分解，导致红细胞内2,3-BPG升高。目录2,3-BPG旁路调节血红蛋白（旁路调节血红蛋白（Hb）运氧）运氧2,3-BPG是一个负电性较高的分子，可与血红蛋白结合，结合部位在Hb分子4个亚基的对称中心孔穴内。2,3-BPG的负电荷基团与组成孔穴侧壁的2个亚基的带正电荷基团形成盐键，从而使Hb分子的T构象更趋稳定，降低与O2的亲和力。当血液通过氧分压较高的肺部时，2,3-BPG的影响不大；而当血液流过氧分压较低的组织时，2,3-BPG则显著增加O2释放，以供组织需要。目录 2,3-二磷酸甘油酸与血红蛋白的结合二磷酸甘油酸与血红蛋白的结合目录第第 八八 节节 血糖及
94、其调节血糖及其调节The Definition, Level and Regulation of Blood Glucose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。 正常血糖浓度正常血糖浓度 ：3.896.11mmol/L 血糖及血糖水平的概念血糖及血糖水平的概念 目录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，特别是某些依保证重要组织器官的能量供应，特别是某些依赖葡萄糖供能的组织器官。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葡萄糖不能利用脂酸，正常情况下主要依赖葡萄糖供能；供能；
95、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，经常利用葡萄糖供能。代谢活跃，经常利用葡萄糖供能。目录血血糖糖食食 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 二、血糖水平的平衡主要受到激素调节二、血糖水平的平衡主要受到激素
96、调节 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，酶水平的调节是最基本的调主要依靠激素的调节，酶水平的调节是最基本的调节方式和基础。节方式和基础。 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
97、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激素目录（二）体内有多种升高血糖的激素（二）体内有多种升高血糖的激素1胰高血糖素胰高血糖素(glucagon)是升高血糖的主要激素是升高血糖的主要激素 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。 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
98、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
99、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、糖代谢障碍导致血糖水平异常三、糖代谢障碍导致血糖水平异常目录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（一）低血糖是指血糖浓度低于（一）低血糖是指血糖浓度低于2.8mmol/L低血糖影响脑的正常功能，因为脑细胞所需要的能量主要来自葡萄糖的氧化。当血糖水平
100、过低时，就会影响脑细胞的功能，从而出现头晕、倦怠无力、心悸等，严重时出现昏迷，称为低血糖休克。如不及时给病人静脉补充葡萄糖，可导致死亡。 n低血糖的危害：低血糖的危害：目录胰性(胰岛-细胞机能亢进、胰岛-细胞机能低下等)；肝性（肝癌、糖原累积病等）；内分泌异常（垂体机能低下、肾上腺皮质机能低下等）；肿瘤（胃癌等）；饥饿或不能进食者等。 n低血糖的原因：低血糖的原因：目录（二）高血糖是指空腹血糖高于（二）高血糖是指空腹血糖高于7.1mol/L空空腹腹血血糖糖浓浓度度高高于于7.1 mmol/L时时称称为为高高血血糖糖（hyperglycemia）。）。当当血血糖糖浓浓度度超超过过了了肾肾小小管管
101、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（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尿病是一种因部分或完全胰岛素缺失、或细糖尿病是一种因部分或完全胰岛素缺失、或细胞胰岛素受体减少、或受体敏感性降低导致的胞胰岛素受体减少、或受体敏感性降低导致的疾病，它是除了肥胖症之外人类最常见的内分疾病，它是除了肥胖症之外人类最常见的内分泌紊乱性疾病。泌紊乱性疾病。
102、糖尿病的特征即为高血糖和糖尿。糖尿病的特征即为高血糖和糖尿。 目录临床上将糖尿病分为二型临床上将糖尿病分为二型: :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）多发生于青少年，主要与遗多发生于青少年，主要与遗传有关，传有关，定位于人类组织相定位于人类组织相容性复合体上的单个基因或容性复合体上的单个基因或基因群，基因群，是自身免疫病。是自身免疫病。 和肥胖关系密切，可能是和肥胖关系密切，可能是由细胞膜上胰岛素受体丢由细胞膜上胰岛素受体丢失所致。失所致。 目录四、高糖刺激产生损伤细胞的生物学效应四、高糖刺激产生损伤细胞的生物学效应引引起起糖糖尿尿病病并并发发症症的的
103、生生化化机机制制仍仍不不太太清清楚楚，目目前前认认为为血血中中持持 续续 的的 高高 糖糖 刺刺 激激 能能 够够 使使 细细 胞胞 生生 成成 晚晚 期期 糖糖 化化 终终 产产 物物（advanced glycation end products， AGEs），同同时时发发生生氧化应激。氧化应激。AGEs还还能能被被其其受受体体（AGER）识识别别，激激活活多多条条信信号号通通路路，产产生生活活性性氧氧而而诱诱发发氧氧化化应应激激，使使细细胞胞内内多多种种酶酶类类、脂脂质质等等发发生生氧氧化化，从从而而丧丧失失正正常常的的生生理理功功能能。氧氧化化应应激激又又可可进进一一步步促促进进AGEs的的形形成成及及交交联联，二二者者交交互互作作用用，共共同同参参与与糖糖尿尿病并发症的发生与发展。病并发症的发生与发展。
