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1、物质代谢与调节物质代谢与调节第第 二二 篇篇 物质代谢及其调节物质代谢及其调节主讲人：黄延红主讲人：黄延红email：本篇包括以下几章内容：本篇包括以下几章内容：第四章第四章 糖代谢糖代谢 第五章第五章 脂类代谢脂类代谢第六章第六章 生物氧化生物氧化 第七章第七章 氨基酸代谢氨基酸代谢第八章第八章 核苷酸代谢核苷酸代谢 第九章第九章 物质代谢的联系与调节物质代谢的联系与调节l重点掌握代谢过程的重点掌握代谢过程的关键环节、关键酶、关键环节、关键酶、 主要产物、主要调节环节、重要生理意义；主要产物、主要调节环节、重要生理意义；l注意理清各种物质代谢的相互关系；注意理清各种物质代谢的相互关系；l注意
2、物质代谢异常与疾病的关系。注意物质代谢异常与疾病的关系。本篇内容的学习方法建议：本篇内容的学习方法建议：糖糖 代代 谢谢Metabolism of Carbohydrates第第 四四 章章糖糖(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类及及其其衍衍生生物或多聚物。物或多聚物。糖的概念糖的概念第第 一一 节节 概概 述述IntroductionIntroduction 一、糖的生理功能一、糖的生理功能 1. 1.氧化供能氧化供能糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆
3、固醇、核苷酸等物质的原料。核苷酸等物质的原料。 3. 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糖的主要功能。人体糖的主要功能。人体50507070能量来自糖。能量来自糖。 2. 2.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糖是构成糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的成分。糖是构成糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的成分。二、糖的消化与吸收二、糖的消化与吸收（一）糖的消化（一）糖的消化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。
4、主要在小肠，少量在口腔。葡萄糖葡萄糖(glucose)(glucose) 已醛糖已醛糖果糖果糖(fructose)(fructose) 已酮糖已酮糖 淀粉淀粉 是植物中多糖的储存形式是植物中多糖的储存形式淀粉颗粒淀粉颗粒-1,4-糖苷键糖苷键-1,6-糖苷键糖苷键糖原糖原 是动物体内多糖的储存形式是动物体内多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
5、 消消 化化 过过 程程 肠粘膜肠粘膜上皮上皮细胞细胞口腔口腔 肠腔肠腔 胰液中的胰液中的-淀粉酶淀粉酶 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，也是维持健康所必需。也是维持健康所必需。（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（主要是葡萄糖）单糖（主要是葡萄糖）3.3.吸收机制吸收机制 ：通过通过NaNa+ +依赖型葡萄糖转依赖型葡萄糖转运体运体SGLTSGLT (Na(Na+ +-depen
6、dent glucose -dependent glucose transporter)transporter)主动耗能吸收。主动耗能吸收。ATP G Na+ K 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 葡萄糖吸收机制葡萄糖吸收机制NaNa+ +依赖型葡萄糖转运体依赖型葡萄糖转运体SGLTSGLT刷状缘刷状缘 细胞内膜细胞内膜 ADP+Pi 4.4.吸收转运途径吸收转运途径 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SGLTSGLTSGLTSGLT 各种组织细胞各种组织细胞 GLUTGLUT GLUTGLUT： 葡葡 萄萄
7、 糖糖 转转 运运 体体(glucose transporter)(glucose transporter) 三、糖代谢的概况三、糖代谢的概况 葡萄糖葡萄糖 有氧氧化有氧氧化丙酮酸丙酮酸 有氧有氧 无氧无氧 H H2 2O OCOCO2 2 乳酸乳酸 糖异生糖异生乳酸、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 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 核糖核糖 + + NADPH+H+淀粉等淀粉等 消化与吸收消化与吸收 糖原合成糖原合成糖酵解糖酵解第第 二二 节节糖的无氧氧化糖的无氧氧化 （糖酵解糖酵解GlycolysisGlycolysis） l 糖酵解糖酵解(glycolysis)(
8、glycolysis)的概念的概念l糖酵解的反应部位：糖酵解的反应部位：胞浆胞浆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，亦称糖的无氧氧化亦称糖的无氧氧化(anaerobic oxidation)(anaerobic oxidation)。第第一一阶阶段段：葡葡萄萄糖糖分分解解成成丙丙酮酮酸酸，称称之之为为糖酵解途径糖酵解途径(glycolytic pathway)(glycolytic pathway)。 此阶段此阶段1010步反应。步反应。第二阶段：丙酮酸还原生成乳酸。第二
9、阶段：丙酮酸还原生成乳酸。 此阶段此阶段1 1步反应。步反应。l 糖酵解分为两个阶段糖酵解分为两个阶段一、糖酵解的反应过程一、糖酵解的反应过程 1. 1. 1. 1. 葡萄糖磷酸化为葡萄糖磷酸化为葡萄糖磷酸化为葡萄糖磷酸化为6-6-6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖ATPATP ADP 己糖激酶己糖激酶己糖激酶己糖激酶 GG-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
10、烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 G G-6-P（一）糖酵解途径（一）糖酵解途径oo关键酶关键酶关键酶关键酶1 1：己糖激酶：己糖激酶：己糖激酶：己糖激酶(hexokinase)哺哺乳乳类类动动物物体体内内已已发发现现有有4 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)(glucokinase)。葡萄糖激酶的特点：葡萄糖激酶的特点：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 ？2. 6-2. 6-磷酸葡萄糖转变为磷酸葡萄糖转变为 6-6-磷酸果糖磷酸果糖 己糖异构酶己糖
11、异构酶 GG-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 G-6-PG-6-P F-6-P F-6-Po3. 6-3. 6-磷酸果糖转变为磷酸果糖转变为1,6-1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 ATP ATP ADP 6-6-6-6-磷酸果糖激磷酸果糖激磷酸果糖激磷酸果糖激 酶酶酶酶-1-1-1-1 GG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-
12、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关键酶关键酶关键酶关键酶2 2 2 2：6-6-6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1(6-phosphfructokinase-1(6-phosphfructokinase-1(6-phosphfructokinase-1(6-phosphfructokinase-1,6-PFK-1)1,6-PFK-1)1,6-PFK-1)1,6-PFK-1) F-6-P F-6
13、-PF-1,6-2PF-1,6-2PF-1,6-2PF-1,6-2P4. 4. 4. 4. 磷酸己糖裂解成磷酸己糖裂解成磷酸己糖裂解成磷酸己糖裂解成2 2 2 2分子磷酸丙糖分子磷酸丙糖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 3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 +5. 5. 5
14、. 5. 磷酸二羟丙酮转变为磷酸二羟丙酮转变为磷酸二羟丙酮转变为磷酸二羟丙酮转变为3-3-3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛磷酸甘油醛磷酸甘油醛磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶 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3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 6. 3-6. 3-6. 3-6. 3-磷酸甘油醛氧化为磷酸甘油醛氧化为磷酸甘油醛氧化为磷酸
15、甘油醛氧化为1,3-1,3-1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 PiPi、NAD+ NADH+HNADH+H+ + 3-3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶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3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 1,3-1,3-二磷酸二磷酸甘油酸甘油酸 H7. 1,3-7. 1,3-7. 1,3-7. 1,3-
16、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3-3-3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸 ADP ATPATP 磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶 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1,3-1,3-二磷酸二磷酸 甘油酸甘油酸3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 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
17、能能键键，使使ADPADP磷磷酸酸化化生生成成ATPATP的的过过程程，称称为为底底物物水水平平磷磷酸酸化化(substrate (substrate level level phosphorylation) phosphorylation) 。 8. 3-8. 3-8. 3-8. 3-磷酸甘油酸转变为磷酸甘油酸转变为磷酸甘油酸转变为磷酸甘油酸转变为2-2-2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸 磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶变位酶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
18、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3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 9. 2-9. 2-9. 2-9. 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 烯醇化酶烯醇化酶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+
19、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（PEP）ADP ATPATP 丙酮酸激酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶(pyruvate kinase)(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10.10.10.10.磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙
20、酮酸磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸转变成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 关键酶关键酶3 3：丙酮酸激酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶(pyruvate kinase)(pyruvate kinase) 葡萄糖葡萄糖+2Pi+2ADP+2NAD+2Pi+2ADP+2NAD+ + 2 2丙酮酸丙酮酸+2ATP+2NADH+2H+2ATP+2NADH+2H+ + +2H +2H2 2O O由葡萄糖分解为两分子丙酮酸的由葡萄糖分解为两分子丙酮酸的总反应式总反应式 ( (二二) ) 丙酮酸还原生成乳酸丙酮酸还原生成乳酸丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸
21、 反应中的反应中的NADH+HNADH+H+ + 来自于上述第来自于上述第6 6步反应中的步反应中的 3-3-磷酸甘油醛脱氢反应。磷酸甘油醛脱氢反应。乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶(LDH) (LDH) NADH + HNADH + H+ + NADNAD+ + 1. 1. 反应部位：胞浆反应部位：胞浆2. 2. 糖酵解为一个不需氧的产能过程糖酵解为一个不需氧的产能过程3. 3. 反应过程中有三步不可逆的反应反应过程中有三步不可逆的反应G GG-6-PG-6-PATPATPATPATPADPADP己糖激酶己糖激酶ATPATPATPATPADPADPF-6-PF-6-PF-1,6-PF-1,6-P磷酸果糖
22、激酶磷酸果糖激酶ADPADPATPATPATPATPPEPPEP丙酮酸丙酮酸丙酮酸激酶丙酮酸激酶4. 4. 产能方式和数量：产能方式和数量：底物水平磷酸化底物水平磷酸化底物水平磷酸化底物水平磷酸化 2 2 2 22-2=2ATP 2-2=2ATP 2-2=2ATP 2-2=2ATP 糖酵解小结糖酵解小结E E1 1: :己糖激酶己糖激酶 E E2 2: 6-: 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1 E E3 3: : 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 NADNAD+ + 乳乳 酸酸 糖糖酵酵解解的的代代谢谢途途径径GG-6-PF-6-PF-1, 6-2PATP ADP ATPADP1,3-1,3-二磷酸甘
23、油酸二磷酸甘油酸 3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-2-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 3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 NADNAD+ + NADH+HNADH+H+ + ADP ADP ATP ATP ADP ADP ATPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 E2E1E3NADH+HNADH+H+ + PiPi果糖果糖己糖激酶己糖激酶GluGluG-6-PG-6-PF-6-PF-6-PF-1,6-2PF-1,6-2PATPATPADPADPATPATPADPADP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
24、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其它己糖进入酵解途径其它己糖进入酵解途径二、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- 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 -1 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 调节方式调节方式 变构调节变构调节 化学修饰调节化学修饰调节 （一）（一）6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1(PFK-1)-1(PFK-1)活性调节活性调节 变构激活剂：变构激活剂：AMPAMP，ADPADP，F-1,6-2PF-1,6-2P，F-2,6-2PF-2,6-2P变构抑制剂：柠檬酸，变构抑制剂：柠檬酸，ATPATP（高浓度）（
25、高浓度）6-6-磷磷酸酸果果糖糖激激酶酶-1-1是是调调节节糖糖酵酵解解速速度度最最重重要要的的酶酶。其其活活性性可可受受变变构构调调节节与与化化学学修饰调节（间接）。修饰调节（间接）。此酶有二个结合此酶有二个结合ATPATP的部位：的部位： 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） 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）F-2,6-2PF-2,6-2PF-6-PF-6-P6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2 (PFK-2)-2 (PFK-2)果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶-2-2（FBP-2FBP-2）F-2,6-2PF-2,6-2P是是PFK
26、-1PFK-1最强的变构激活剂。最强的变构激活剂。 两种酶都受胰高血糖素、胰岛素通过两种酶都受胰高血糖素、胰岛素通过cAMPcAMP而进行化学修饰调节。而进行化学修饰调节。PFK-2PFK-2（有活性）（有活性）FBP-2FBP-2（无活性）（无活性）PFK-2PFK-2（无活性）（无活性）FBP-2FBP-2（有活性）（有活性）P PP PPFK-2 : 6-PFK-2 : 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2-2FBP-2 : FBP-2 : 果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶-2-2F-6-P F-6-P F-2,6-2PF-2,6-2PPi Pi PKAPKA ATPATP ADPADP Pi Pi
27、 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 cAMPcAMP 胰高血糖素胰高血糖素 ATPATP 胰岛素胰岛素 + + + +ATPATP +PFK-1PFK-1F-1,6-2P F-1,6-2P （二）丙酮酸激酶活性调节（二）丙酮酸激酶活性调节1.1.变构调节变构调节变构抑制剂：变构抑制剂： ATPATP，丙氨酸，丙氨酸变构激活剂：变构激活剂：1,6-1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖2.2.化学修饰调节化学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 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 CaCa2+2+-Ca
28、M-CaM激酶激酶P P（CaMCaMCaMCaM：钙调蛋白）：钙调蛋白）：钙调蛋白）：钙调蛋白）cAMPcAMPPKAPKA ( (三三) )己糖激酶或葡萄糖激酶活性调节己糖激酶或葡萄糖激酶活性调节l己糖激酶：己糖激酶： 受受6-6-磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖反反馈馈抑抑制制（变变构构抑抑制制）。（肝葡萄糖激酶不受其抑制）（肝葡萄糖激酶不受其抑制）l肝葡萄糖激酶：肝葡萄糖激酶： 受受长链脂肪酰长链脂肪酰CoACoA变构抑制；变构抑制； 胰岛素胰岛素可诱导该酶的合成。可诱导该酶的合成。总总之之，糖糖酵酵解解受受本本途途径径代代谢谢物物、细细胞胞内内能能量量状状况况、激激素素的的调调节节，通通过过调调
29、节节既既可可保保持持本本途途径径代代谢谢的的相相对对稳稳定定，又又可可适适应应细细胞胞和和机机体体的的能能量量需需求变化。求变化。 三、糖酵解的生理意义三、糖酵解的生理意义1.1.是机体在缺氧情况下获取能量的方式。是机体在缺氧情况下获取能量的方式。2.2.是某些细胞在氧供应正常情况下的重是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。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 第三节第三节 糖的有氧氧化糖的有氧氧化 Aerobic Oxidation of CarbohydrateAerobic Oxi
30、dation of Carbohydrate指指在在机机体体氧氧供供充充足足时时，葡葡萄萄糖糖彻彻底底氧氧化化成成H H2 2O O和和COCO2 2，并并释释放放出出能能量量的的过过程程。是机体主要供能方式。是机体主要供能方式。l细胞部位：细胞部位：胞液及线粒体胞液及线粒体 l概念：概念： 一、有氧氧化的反应过程一、有氧氧化的反应过程 第一阶段：糖酵解途径第一阶段：糖酵解途径 第二阶段：丙酮酸氧化脱羧第二阶段：丙酮酸氧化脱羧 第三阶段：三羧酸循环第三阶段：三羧酸循环 氧化磷酸化氧化磷酸化G（Gn） 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoACoA COCO2 2 NADH+HNADH+H+ + FADHF
31、ADH2 2H H2 2O O OO ATP ATP ADP ADP TACTAC循环循环 胞液胞液 线粒体线粒体 （一）糖酵解途径（一）糖酵解途径( (略略) ) 糖有氧氧化的糖酵解途径与糖酵解糖有氧氧化的糖酵解途径与糖酵解中所述相同，代谢过程共中所述相同，代谢过程共1010步反应，步反应，产物为丙酮酸。产物为丙酮酸。（二）丙酮酸氧化脱羧（二）丙酮酸氧化脱羧 丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧为丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧为乙酰乙酰CoACoA (acetyl 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
32、酮酸脱氢酶复合体 （此反应不可逆）（此反应不可逆） COOHC=OCH3CH3-C-SCOAOCH3-C-SCOA丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体HSCoANAD+n 酶酶 辅辅 酶酶nE1：丙酮酸脱氢酶：丙酮酸脱氢酶 TPP(VitB1)nE2：二氢硫辛酰胺转乙酰酶：二氢硫辛酰胺转乙酰酶 硫辛酸硫辛酸, HSCoAnE3：二氢硫辛酰胺脱氢酶：二氢硫辛酰胺脱氢酶 FAD(VitB2), NAD+(VitPP)（三）三羧酸循环与氧化磷酸化（三）三羧酸循环与氧化磷酸化三羧酸循环见下详述；三羧酸循环见下详述；氧化磷酸化见氧化磷酸化见第六章第六章 生物氧化生物氧化l概念：概念： 三三羧羧酸酸循循环
33、环(Tricarboxylic (Tricarboxylic acid acid Cycle, Cycle, TAC)TAC)又又称称柠柠檬檬酸酸循循环环。由由KrebsKrebs正正式式提提出出，又又称称KrebsKrebs循循环环。是是乙乙酰酰CoACoA和和草草酰酰乙乙酸酸缩缩合合生生成成柠柠檬檬酸酸，经经4 4次次脱脱氢氢、2 2次次脱脱羧羧，又又生生成成草草酰酰乙乙酸酸，再重复循环反应的过程。再重复循环反应的过程。二、二、 三羧酸循环三羧酸循环l细胞部位：细胞部位：线粒体线粒体Hans Krebs,1900-1981CoASH乙酰乙酰COA柠檬酸柠檬酸顺乌头酸顺乌头酸异柠檬酸异柠檬酸
34、-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰COA琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸缩合缩合脱水脱水水合水合氧氧化脱羧化脱羧水合水合脱氢脱氢底物水底物水平磷酸化平磷酸化氧化脱羧氧化脱羧脱氢脱氢COCO2 2+NAD+NADH HCOCO2 2+NAD+NADH HGTPGTPFADHFADH2 2NADHNADH1、三羧酸循环过程三羧酸循环过程要点总结要点总结草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰COA柠檬酸柠檬酸柠檬酸合酶柠檬酸合酶H H2 2O O1、柠檬酸的形成（缩合）、柠檬酸的形成（缩合）HSCOAHSCOA顺乌头酸顺乌头酸柠檬酸柠檬酸H2O2 2、异柠檬酸的形成（脱水，水合）、异柠檬酸的形
35、成（脱水，水合）异柠檬酸异柠檬酸H2O顺乌头顺乌头酸酶酸酶顺乌头顺乌头酸酶酸酶3 3、异柠檬酸氧化脱羧、异柠檬酸氧化脱羧异柠檬酸异柠檬酸NAD+异柠檬酸异柠檬酸脱氢酶脱氢酶NADH + H+CO2-酮戊二酸酮戊二酸4、 -酮戊二酮戊二酸氧化脱羧酸氧化脱羧琥珀酰琥珀酰COANAD+HSCOANADH + H+CO2-酮戊二酸酮戊二酸-酮戊二酸脱酮戊二酸脱氢酶复合体氢酶复合体5、 底物水平磷酸化底物水平磷酸化琥珀酰琥珀酰COAGDP+PiGTPHSCOA琥珀酸琥珀酸琥珀酰琥珀酰COA合成酶合成酶6、 琥珀酸脱氢生成延胡索酸琥珀酸脱氢生成延胡索酸FADFADH2琥珀酸琥珀酸琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶延
36、胡索酸延胡索酸7、 延胡索酸加水生成苹果酸延胡索酸加水生成苹果酸H H2 2O O延胡索酸酶延胡索酸酶延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸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苹果酸NAD+NADH + H+草酰乙酸草酰乙酸 一一次次三三羧羧酸酸循循环环，消消耗耗一一分分子子乙乙酰酰CoA，经经四四次次脱脱氢氢，二二次次脱脱羧羧，一一次次底底物物水水平平磷磷酸酸化化，生生成成1 1分分子子FADH2，3 3分分子子NADH+H+，2 2分分子子CO2， 1 1分分子子GTP。经经氧氧化化磷磷酸酸化化后后，总能量生成总能量生成1010分子分子ATP。 循循环环共
37、共8 8步步反反应应，有有三三步步不不可可逆逆反反应应，关关键键酶酶是是：柠柠檬檬酸酸合合酶酶，异异柠柠檬檬酸酸脱脱氢氢酶酶， -酮酮戊戊二二酸酸脱脱氢氢酶酶复复合合体体，整整个个循循环环反反应应为为不可逆。不可逆。三羧酸循环小结：三羧酸循环小结：2. 2. 三羧酸循环的生理意义三羧酸循环的生理意义 l是三大营养物质氧化分解的共同途径；是三大营养物质氧化分解的共同途径；l是三大营养物质代谢联系的枢纽；是三大营养物质代谢联系的枢纽；l为其它物质代谢提供小分子前体。为其它物质代谢提供小分子前体。糖糖有有氧氧氧氧化化过过程程中中生生成成的的2H进进入入呼呼吸吸链链氧氧化化磷磷酸酸化化生生成成ATP，
38、每每分分子子NADH+H+ 生生成成2.5分分子子ATP，每每分分子子FADH2生生成成1.5分分子子ATP，加加上上底底物物水水平平磷磷酸酸化化，1 1分分子子葡葡萄萄糖糖彻彻底底分分解解可可净净生生成成3030或或3232分分子子ATP. . 三、有氧氧化生成的三、有氧氧化生成的ATP 反反 应应辅辅 酶酶最终获得最终获得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-磷酸甘油酸磷酸
39、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由一个葡糖糖总共获得由一个葡糖糖总共获得30或或32葡萄糖有氧氧化生成的葡萄糖有氧氧化生成的ATPATP四、有氧氧化的调节四、有氧氧化的调节关关键键酶酶 酵解途径：酵解途径：己糖激酶
40、己糖激酶丙酮酸氧化脱羧：丙酮酸氧化脱羧：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：柠檬酸合酶柠檬酸合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1. 1. 丙酮酸脱氢酶复合体调节丙酮酸脱氢酶复合体调节 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; NAD+ 共价修饰共价修饰胰胰岛岛素素和和Ca2+ 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使使丙丙酮酮酸酸脱脱氢氢酶酶脱脱磷磷酸酸化化而而活活性性增增强强；乙乙酰酰COA和
41、和NADH通通过过激激活活丙丙酮酮酸酸脱脱氢氢酶酶激激酶酶使使丙丙酮酮酸酸脱脱氢氢酶酶磷磷酸酸化化而而失活，失活，NAD+、ADP则与之作用相反。则与之作用相反。丙酮酸脱氢酶复合体调节丙酮酸脱氢酶复合体调节 （略讲）（略讲）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 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,NADH +ADP ADP, +ATP 柠檬酸柠檬酸 琥珀酰琥珀酰CoA NADH ATP,琥珀酰琥珀酰CoA, NADH
42、 +ADP,Ca2+ Ca2+ ATP、ADP的影响的影响 产物引起抑制产物引起抑制其其他他，如如Ca2+可激活许多酶可激活许多酶2. 2. 三羧酸循环的调节三羧酸循环的调节五、巴斯德效应五、巴斯德效应l概念概念l机制机制 有有氧氧时时，酵酵解解途途径径第第6 6步步生生成成的的NADH+H+进进入入线线粒粒体体内内氧氧化化，丙丙酮酮酸酸进进入入线线粒粒体体进进一一步步氧氧化化而而不不生生成成乳乳酸酸，表表现现为为抑抑制制糖酵解。糖酵解。 巴巴斯斯德德效效应应(Pastuer effect)指指有有氧氧氧氧化化抑制糖酵解的现象。抑制糖酵解的现象。第第 四四 节节葡萄糖的其他代谢途径葡萄糖的其他
43、代谢途径Other Metabolism Pathways of Glucose一、磷酸戊糖途径一、磷酸戊糖途径l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核核糖糖及及NADPH+H+，过过剩剩的的前前者者再再进进一一步步转转变变成成3-磷磷酸酸甘甘油油醛和醛和6-磷酸果糖的反应过程。磷酸果糖的反应过程。l细胞定位：细胞定位：胞胞 液液第一阶段：氧化反应，生成第一阶段：氧化反应，生成 磷酸核磷酸核 糖、糖、NADPH+H+及及CO2 。(一一) 磷酸戊糖途径的反应过程磷酸戊糖途径的反应过程l反应过程可分为二
44、个阶段反应过程可分为二个阶段 第二阶段：非氧化反应，包括一系列基第二阶段：非氧化反应，包括一系列基 团转移反应，过剩的团转移反应，过剩的磷酸核糖磷酸核糖生成生成 3-磷酸甘油醛和磷酸甘油醛和6-磷酸果糖。磷酸果糖。 NADPH+H+ NADP+ H2O 6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 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 1.1.磷酸核糖生成磷酸核糖生成 ( (氧化反应氧化反应) )5-磷酸核糖磷酸核糖 P5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖 NADP+ NADPH+H+ 6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶磷酸葡萄糖酸脱氢酶 CO26-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸 当当磷磷酸酸核核糖糖过过
45、剩剩时时，每每3分分子子6-磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖参参与与反反应应，生生成成的的磷磷酸酸核核糖糖在在基基团团转转移移反反应应中中（2碳碳或或3碳碳基基团团转转移移），通通过过3C、4C、 5C 、6C、7C等等演演变变阶阶段段，最最终终生生成成1分分子子3-磷磷酸酸甘甘油油醛醛和和2分分子子6-磷磷酸酸果果糖糖。后后两两者者可可进入糖进入糖酵解途径代谢。酵解途径代谢。2. 基团转移反应（非氧化反应）基团转移反应（非氧化反应） 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
46、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磷磷酸酸戊戊糖糖途途径径第第二二阶阶段段 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 6-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+ 3N
47、ADP+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 3CO2第第一一阶阶段段 C3（二）磷酸戊糖途径的调节（二）磷酸戊糖途径的调节 l主要调节主要调节6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 该该酶酶为为磷磷酸酸戊戊糖糖途途径径的的关关键键酶酶，其其活活性性主主要要受受NADPH/NADP+比比值值的的调调节节，比值升高则被抑制，降低则被激活。比值升高则被抑制，降低则被激活。 （三）磷酸戊糖途径的生理意义（三）磷酸戊糖途径的生理意义（一）为核苷酸的生成提供（一）为核苷酸的生成提供5磷酸核糖磷酸核糖 （二）提供（二）提供N
48、ADPH作为供氢体参与多种代作为供氢体参与多种代谢反应谢反应 1. NADPH是体内许多合成代谢的是体内许多合成代谢的供氢体供氢体 2. NADPH参与体内的参与体内的羟化反应羟化反应，与生物合，与生物合成或生物转化有关成或生物转化有关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 A AH2 二、糖醛酸途径二、糖醛酸途径l反应过程：反应过程：6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖UDPGUDPGA1-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-古洛糖酸古洛糖酸L-木酮糖木酮糖木糖醇木糖醇D-木酮糖木酮糖5-磷酸木
49、酮糖磷酸木酮糖磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径UDPGA（尿苷二磷酸葡萄糖醛酸（尿苷二磷酸葡萄糖醛酸) )是葡萄是葡萄糖醛酸基的供体。糖醛酸基的供体。2NADH+ 2H+UDPG脱氢酶脱氢酶H2O1. 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糖糖胺胺聚聚糖糖（蛋蛋白白聚聚糖糖成成分分）的的组组成成成成分分，糖糖胺胺聚聚糖糖如如透透明明质质酸酸、硫硫酸酸软骨素、肝素等。软骨素、肝素等。2.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合反应。结合反应。l生理意义：生理意义：三
50、、多元醇途径三、多元醇途径l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，故称为多元醇途径故称为多元醇途径(polyol pathway)。 l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，对对整整个葡萄糖代谢所占比重极少。个葡萄糖代谢所占比重极少。第五节第五节 糖原的合成与分解糖原的合成与分解 Glycogenesis and Glycogenolysisl糖糖 原原 (glycogen) 是是动动物物体体内内糖糖的的储储存存形形式式，是是机机体体能能迅迅速动用的能量储备。速动用的能量储
51、备。l糖原储存的主要组织器官及其生理意义糖原储存的主要组织器官及其生理意义 肌肉：肌糖原，肌肉：肌糖原，180180300300g g，供肌肉收缩所需。，供肌肉收缩所需。 肝脏：肝糖原，肝脏：肝糖原，7070100g100g，维持血糖水平。，维持血糖水平。 1.1.葡葡萄萄糖糖单单元元以以-1,4-1,4-糖糖 苷苷 键键形成长链。形成长链。2. 2. 约约1010个葡萄糖单个葡萄糖单元处形成分枝，元处形成分枝，分枝处葡萄糖以分枝处葡萄糖以-1,6-1,6-糖苷键糖苷键连接。连接。l糖原的结构特点糖原的结构特点一、糖原的合成代谢一、糖原的合成代谢 l合成部位合成部位l 糖原的合成糖原的合成(g
52、lycogenesis) 指以葡萄糖为指以葡萄糖为 基本单位合成糖原的过程。基本单位合成糖原的过程。组织部位：组织部位： 主要在肝脏、肌肉主要在肝脏、肌肉细胞部位：细胞部位： 胞浆胞浆1.1.葡萄糖生成尿苷二磷酸葡萄糖葡萄糖生成尿苷二磷酸葡萄糖UDPG 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） 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸葡萄磷酸葡萄糖变位酶糖变位酶 PPi UDPG焦焦磷酸化酶磷酸化酶 尿苷二磷酸尿苷二磷酸葡萄糖葡萄糖UDPGUDPG UTP UDPG称称“活性葡萄糖活性葡萄糖”，作为作为葡萄糖供体。葡萄糖供体。PPi
53、UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 UTP 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UDPG 糖原糖原n + UDPG 糖原糖原n+1 + UDP 糖原合酶糖原合酶( glycogen synthase ) 2.2.糖原合酶催化形成糖原直链糖原合酶催化形成糖原直链 （-1,4- 糖苷键形成）糖苷键形成） l糖原糖原n n为原有的较小糖原分子，称为为原有的较小糖原分子，称为糖原糖原引物引物，作为，作为UDPG上葡萄糖基的接受体。上葡萄糖基的接受体。分分支支酶酶(branching enzyme)将将一一段段约约67个个葡葡萄萄糖糖基基的的糖糖链链转转移移到到临临近近的的糖糖链链上上
54、，以以-1,6-糖糖苷苷键键相相连连，形形成成糖糖原原分分支支。在在各各分分支末端，糖原合酶又可延长糖链。支末端，糖原合酶又可延长糖链。3.3.分支酶催化形成糖原分支分支酶催化形成糖原分支 （-1,6-糖苷键形成）糖苷键形成） l糖原分支的形成糖原分支的形成 分分 支支 酶酶 (branching enzyme) -1,6-糖苷键糖苷键 -1,4-糖苷键糖苷键 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glycogenin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UDPG的的葡葡萄萄糖糖基基结结合合到到其其酶酶分分
55、子子的的酪酪氨氨酸酸残残基基上上，使使其其糖糖基基化化。这这个个结结合合上上去去的的葡葡萄萄糖糖分分子子即即可可成成为为糖糖原原合合成时的引物。成时的引物。作为引物的第一个糖原分子从何而来？作为引物的第一个糖原分子从何而来？ 二、糖原的分解代谢二、糖原的分解代谢 l细胞部位：细胞部位：胞胞 浆浆 糖原糖原n+1 糖原糖原n + + 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸化酶磷酸化酶1.1.糖原磷酸化酶催化糖原磷酸解糖原磷酸化酶催化糖原磷酸解l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。Pi2 2、脱支酶的作用、脱支酶的作用
56、 脱脱支支酶酶具具有有两两种种酶酶活活性性：葡葡聚聚糖糖转转移移酶酶活活性性、-1,6葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶活性。活性。 磷磷酸酸化化酶酶只只能能分分解解-1,4糖糖苷苷键键，当当其其分分解解糖糖链链至至离糖链分支点离糖链分支点4 4个葡萄糖基时，不能再发挥作用。个葡萄糖基时，不能再发挥作用。 此此时时，脱脱支支酶酶发发挥挥葡葡聚聚糖糖转转移移酶酶活活性性，将将3 3个个葡葡萄萄糖糖基基转转移移到到临临近近的的糖糖链链末末端端，分分支支点点处处的的1 1个个葡葡萄萄糖糖基基由由脱脱支支酶酶发发挥挥-1,6葡葡萄萄糖糖苷苷酶酶活活性性将将其其水水解解生成生成游离葡萄糖游离葡萄糖。去分支后磷酸化酶可
57、继续作用。去分支后磷酸化酶可继续作用。脱支酶脱支酶 (debranching enzyme)脱支酶的作用脱支酶的作用 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 磷磷 酸酸 化化 酶酶 葡聚糖转葡聚糖转移酶活性移酶活性 -1,6-糖糖苷酶活性苷酶活性 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 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
58、于肝肝、肾肾中中，不不存存在在于于肌肌肉肉中中，故故肝肝、肾肾糖糖原原分分解解可可补补充充血血糖糖，肌肌糖糖原原只只能能生生成成6-磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖进进行行糖糖酵酵解或有氧氧化代谢。解或有氧氧化代谢。 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：磷酸化酶磷酸化酶 两两种种酶酶都都有有有有活活性性、无无（低低）活活性性二二种种形形式式，二二种种形形式式之之间间可可通通过过磷磷酸酸化化和和去去磷酸化而相互转变。磷酸化而相互转变。糖原合酶糖原合酶a（有活性，去磷酸化）（有活性，去磷酸化）糖原合酶糖原合酶b（无活性，磷酸
59、化）（无活性，磷酸化）磷酸化酶磷酸化酶a（有活性，磷酸化）（有活性，磷酸化）磷酸化酶磷酸化酶b（低活性，去磷酸化）（低活性，去磷酸化） 糖糖原原的的合合成成与与分分解解主主要要受受胰胰岛岛素素、胰胰高血糖素、肾上腺素高血糖素、肾上腺素等激素的调节。等激素的调节。 激激素素通通过过一一定定的的作作用用机机制制使使糖糖原原合合酶酶、磷磷酸酸化化酶酶发发生生磷磷酸酸化化或或去去磷磷酸酸化化修修饰饰，改变其活性，调节糖原的合成与分解。改变其活性，调节糖原的合成与分解。1.1.糖原合成与分解的激素调节糖原合成与分解的激素调节 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
60、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 ATP cAMP PKA( (无活性无活性) ) 磷酸化酶磷酸化酶b b激酶激酶 糖原合酶糖原合酶糖原合酶糖原合酶a a a a 糖原合酶糖原合酶b-Pb-P PKAPKA( ( ( (有活性有活性有活性有活性) ) ) ) 磷酸化酶磷酸化酶b b 磷酸化酶磷酸化酶磷酸化酶磷酸化酶a-Pa-Pa-Pa-P 磷酸化酶磷酸化酶磷酸化酶磷酸化酶b b b b激酶激酶激酶激酶-P-P-P-P Pi 磷蛋白磷磷蛋白磷酸酶酸酶-1 Pi Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶磷
61、蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶抑制剂磷蛋白磷酸酶抑制剂磷蛋白磷酸酶抑制剂磷蛋白磷酸酶抑制剂-P-P 磷蛋白磷酸酶抑制剂磷蛋白磷酸酶抑制剂 PKAPKA（有活性）（有活性）（有活性）（有活性） 胰岛素可通过胰岛素可通过激活激活磷酸二酯磷酸二酯酶酶加速加速cAMPcAMP的的分解参与调节分解参与调节2. 2. 变构调节变构调节疏疏松松型型(R)磷磷酸酸化化酶酶a受受葡葡萄萄糖糖变变构构后后形形成成的的紧紧密密型型(T) ，其其磷磷酸酸化化的的14位位丝丝氨氨酸暴露，便于去磷酸化转变为磷酸化酶酸暴露，便于去磷酸化转变为磷酸化酶b。l葡萄糖是磷酸化酶的变构抑制剂。葡萄糖是磷酸化酶的变构抑制剂。 磷酸化酶
62、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 四、糖原积累症四、糖原积累症糖原累积症糖原累积症(glycogen storage diseases)是一类遗传性代谢病，其特点为体内某是一类遗传性代谢病，其特点为体内某些器官组织中有大量糖原堆积。引起糖些器官组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累积症的原因是患者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类。原代谢有关的酶类。 （略讲）（略讲）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
63、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第六节第六节 糖糖 异异 生生 主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸等。主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸等。l概念概念 糖糖异异生生（Gluconeogenesis
64、）是是指指从从非非糖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。l部位部位主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体。主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体。l原料原料一、糖异生途径一、糖异生途径 糖糖异异生生途途径径与与酵酵解解途途径径大大多多数数反反应应是是共共有有的的、可可逆逆的的；酵酵解解途途径径中中有有3 3个个个个由由由由关关关关键键键键酶酶酶酶催催催催化化化化的的的的不不不不可可可可逆逆逆逆反反反反应应应应，在在糖糖异异生生时，须由另外的反应和酶代替。时，须由另外的反应和酶代替。GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3
65、-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糖异异生生途途径径( (gluconeogenic pathway) )指指从丙酮酸生成葡萄糖的反应过程。从丙酮酸生成葡萄糖的反应过程。1.1.丙酮酸羧化支路丙酮酸羧化支路丙酮酸丙酮酸 草酰乙酸草酰乙酸 PEP ATP ADP+Pi CO2 GTP GDPCO2 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase)， 辅酶为生物素（反应在线粒体）。辅酶为生物素（反应在线粒体）。 磷酸烯醇式
66、丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶 （反应在线粒体和胞液，主要在胞液）（反应在线粒体和胞液，主要在胞液）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 -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 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶 GTP GDP + CO2 线线粒粒体体胞胞液液2. 1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 转变为转变为 6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 6-磷酸果糖磷酸果糖 Pi 果糖二磷酸
67、酶果糖二磷酸酶-1 3. 3. 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-6-磷酸酶磷酸酶 二、糖异生的调节二、糖异生的调节 在在三三个个反反应应过过程程中中，作作用用物物的的互互变变分分别别由由不不同同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称称之之 为为 底底 物物 循循 环环(substratecycle)。6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶-1 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
68、糖激酶 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 磷酸烯醇式丙磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶酮酸羧激酶通过调节使糖异生途径与酵解途通过调节使糖异生途径与酵解途径相互协调，主要是对前述底物循环径相互协调，主要是对前述底物循环中的中的后后2 2个底物循环进行调节。个底物循环进行调节。6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 ATP ADP 6-磷酸果磷酸果糖激酶糖激酶-1 Pi 果糖二磷果糖二磷 酸酶酸酶-1 2,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 AMPAMP 1. 6-磷酸果糖与磷酸果糖与1,6-二磷酸果糖之间二磷酸果糖之间 + 胰高血糖素和胰岛素可影响胰高
69、血糖素和胰岛素可影响2,6-二磷酸果糖二磷酸果糖（前者降，后者升）来调节糖酵解和糖异生。（前者降，后者升）来调节糖酵解和糖异生。2.2.磷酸烯醇式丙酮酸与丙酮酸之间磷酸烯醇式丙酮酸与丙酮酸之间PEP 丙丙 酮酮 酸酸 ATP ADP 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 1,6-1,6-1,6-1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖二磷酸果糖二磷酸果糖 丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸 乙乙 酰酰 CoA 草酰乙酸草酰乙酸 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶 磷酸烯醇式磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶丙酮酸羧激酶 胰胰高高血血糖糖素素诱诱导导磷磷酸酸烯烯醇醇式式丙丙酮酮酸酸羧羧激激酶酶生生成成，降
70、降低低丙丙酮酮酸酸激激酶酶活活性性；胰胰岛岛素素可可降降低低磷磷酸酸烯烯醇醇式式丙酮酸羧激酶活性。丙酮酸羧激酶活性。 三、糖异生的生理意义三、糖异生的生理意义（一）维持血糖水平恒定（一）维持血糖水平恒定 （二）补充肝糖原（二）补充肝糖原 三碳途径三碳途径： 指进食后，大部分葡萄糖指进食后，大部分葡萄糖先在肝外细胞中分解为丙酮酸或乳酸先在肝外细胞中分解为丙酮酸或乳酸等三碳化合物，再进入肝细胞异生为等三碳化合物，再进入肝细胞异生为糖原的过程。糖原的过程。（三）调节酸碱平衡（三）调节酸碱平衡乳酸异生为糖，糖异生促进肾泌氨泌乳酸异生为糖，糖异生促进肾泌氨泌H+肝肝 肌肉肌肉 四、乳酸循环四、乳酸循环（
71、CoriCori 循环）循环）葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 酵酵酵酵解解解解途途途途径径径径 丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸 NADH NAD+ 乳酸乳酸 乳酸乳酸 NAD+ NADH 丙酮酸丙酮酸 异异异异生生生生途途途途径径径径 血液血液 l 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。 l 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。 第七节第七节 其他单糖的代谢其他单糖的代谢果糖、半乳糖果糖、半乳糖和和甘露糖甘露糖都是通过转都是通过转变为糖酵解途径的中间产物而进入变为糖酵解途径的中间产物而进入糖酵解途径代谢。糖酵解途径代谢。（略，自学）（略，自学）第八节第八节 血糖及其调节血糖及其调节l正常血糖浓度正常血糖浓度 ：3.896.11mmol/L l血糖：血糖：指血液中的葡萄糖。指血液中的葡萄糖。（自学）（自学）l血糖水平恒定有重要生理意义血糖水平恒定有重要生理意义
