1、糖 代 謝Metabolism of Carbohydrates第 4 章糖的化學(xué)糖(carbohydrates)即碳水化合物，其化學(xué)本質(zhì)為多羥醛或多羥酮類及其衍生物或多聚物。糖的概念糖的分類及其結(jié)構(gòu)根據(jù)其水解產(chǎn)物的情況，糖主要可分為以下四大類:單糖 (monosacchride)寡糖 (oligosacchride)多糖 (polysacchride)結(jié)合糖 (glycoconjugate)葡萄糖(glucose)（已醛糖）果糖(fructose)（已酮糖）單糖不能再水解的糖。半乳糖(galactose)（已醛糖）核糖(ribose) （戊醛糖）寡糖常見的幾種二糖有：麥芽糖 (maltose

2、)：葡萄糖 葡萄糖蔗 糖 (sucrose)：葡萄糖 果糖乳 糖 (lactose)：葡萄糖 半乳糖能水解生成幾分子單糖的糖，各單糖之間借脫水縮合的糖苷鍵相連。多糖能水解生成多個(gè)分子單糖的糖。常見的多糖有：淀粉 (starch)糖原 (glycogen)纖維素 (cellulose)淀粉是植物中養(yǎng)分的儲(chǔ)存形式。淀粉顆粒糖原是動(dòng)物體內(nèi)葡萄糖的儲(chǔ)存形式。纖維素作為植物的骨架。-1,4-糖苷鍵結(jié)合糖糖與非糖物質(zhì)的結(jié)合物。糖脂 (glycolipid)：是糖與脂類的結(jié)合物。糖蛋白 (glycoprotein)：是糖與蛋白質(zhì)的結(jié)合物。 常見的結(jié)合糖有：第一節(jié) 概述Introduction一、糖的主要生理

3、功能是氧化供能糖在生命活動(dòng)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酸、脂肪、膽固醇、核苷等物質(zhì)的原料。作為機(jī)體組織細(xì)胞的組成成分。提供合成體內(nèi)其他物質(zhì)的原料。如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的組成成分。二、糖的消化吸收主要是在小腸進(jìn)行糖的消化人類食物中的糖主要有植物淀粉、動(dòng)物糖原以及麥芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以淀粉為主。消化部位： 主要在小腸，少量在口腔。淀粉 麥芽糖+麥芽三糖 （40%） （25%）-臨界糊精+異麥芽糖 （30%） （5%）葡萄糖 唾液中的-淀粉酶 -葡萄糖苷酶 -臨界糊精酶 消化過程： 腸粘膜上皮細(xì)胞刷狀緣 口腔 腸腔 胰液中的-淀粉酶 食物中含有的大量

4、纖維素，因人體內(nèi)無-糖苷酶而不能對(duì)其分解利用，但卻具有刺激腸蠕動(dòng)等作用，也是維持健康所必需。糖的吸收吸收部位：小腸上段 吸收形式：?jiǎn)翁?ADP+Pi ATP G Na+ K+ Na+泵小腸粘膜細(xì)胞腸腔門靜脈吸收機(jī)制：Na+依賴型葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體(Na+-dependent glucose transporter, SGLT)刷狀緣細(xì)胞內(nèi)膜葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入細(xì)胞 這一過程依賴于葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體(glucose transporter，GLUT)。三、糖代謝的概況小腸腸腔腸粘膜上皮細(xì)胞門靜脈肝臟體循環(huán)SGLT各種組織細(xì)胞GLUT葡萄糖酵解途徑丙酮酸有氧無氧 H2O及CO2乳酸糖異生途徑 乳酸、氨基酸、甘油糖原

5、肝糖原分解 糖原合成 磷酸戊糖途徑 核糖+NADPH+H+淀粉消化與吸收 ATP第二節(jié)糖的無氧分解Glycolysis在機(jī)體缺氧條件下，葡萄糖經(jīng)一系列酶促反應(yīng)生成丙酮酸進(jìn)而還原生成乳酸的過程稱為糖酵解(glycolysis)，亦稱糖的無氧氧化(anaerobic oxidation)。 糖酵解的反應(yīng)部位：胞漿。一、糖無氧氧化反應(yīng)過程分為酵解途徑和乳酸生成兩個(gè)階段第一階段：由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，稱之為糖酵解途徑(glycolytic pathway)。第二階段：由丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸。糖酵解分為兩個(gè)階段：葡萄糖磷酸化為6-磷酸葡萄糖 ATP ADPMg2+ 己糖激酶(hexoki

6、nase)Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 (glucose-6-phosphate, G-6-P)（一）葡萄糖經(jīng)酵解途徑分解為兩分子丙酮酸 哺乳類動(dòng)物體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)有4種己糖激酶同工酶，分別稱為至型。肝細(xì)胞中存在的是型，稱為葡萄糖激酶(glucokinase)。它的特點(diǎn)是：對(duì)葡萄糖的親和力很低；受激素調(diào)控。這些特性使葡萄糖激酶在維持血糖水平和糖代謝中起著重要的生理作用。 6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)

7、變?yōu)?6-磷酸果糖己糖異構(gòu)酶 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸6-磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖 (fructose-6-phosphate, F-6-P)6-磷酸果糖轉(zhuǎn)變?yōu)?,6-雙磷酸果糖 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3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPAT

8、P磷酸烯醇式丙酮酸6-磷酸果糖激酶-1(6-phosphfructokinase-1)6-磷酸果糖 1,6-雙磷酸果糖(1, 6-fructose-biphosphate, F-1,6-2P)1,6-雙磷酸果糖 磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖 醛縮酶(aldolase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸二羥丙酮 3-磷酸甘油醛 +磷酸丙糖的同分異構(gòu)化GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3

9、-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸丙糖異構(gòu)酶 (phosphotriose isomerase)3-磷酸甘油醛 磷酸二羥丙酮 3-磷酸甘油醛氧化為1,3-二磷酸甘油酸Pi、NAD+ NADH+H+ 3-磷酸甘油醛脫氫酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP

10、磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油醛 1,3-二磷酸甘油酸 1,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成3-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3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸在以上反應(yīng)中，底物分子內(nèi)部能量重新分布，生成高能鍵，使ADP磷酸化生成ATP的過程，稱為底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation) 。1,3-二磷酸 甘油酸3-磷酸甘油酸3-磷

11、酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸甘油酸變位酶(phosphoglycerate mutase)3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖嵯┐蓟?enolase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙

12、酮酸2-磷酸甘油酸+ H2O磷酸烯醇式丙酮酸 (phosphoenolpyruvate, PEP)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3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變成丙酮酸， 并通過底物水平磷酸化生成ATP磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸（二）丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸反應(yīng)中的NADH+H+ 來自于上述第6步反應(yīng)中的 3-磷酸甘油醛脫氫反應(yīng)。丙酮酸 乳酸 乳酸脫氫酶(Lactate

13、 dehydrogenase, LDH) NADH + H+ NAD+ E1:己糖激酶 E2: 6-磷酸果糖激酶-1 E3: 丙酮酸激酶 NAD+ 乳 酸 糖酵解的代謝途徑GluG-6-PF-6-PF-1, 6-2PATP ADP ATPADP1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 丙酮酸磷酸二羥丙酮 3-磷酸甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADP ATP ADP ATP磷酸烯醇式丙酮酸E2E1E3NADH+H+ 糖酵解小結(jié)反應(yīng)部位：胞漿；糖酵解是一個(gè)不需氧的產(chǎn)能過程；反應(yīng)全過程中有三步不可逆的反應(yīng)：G G-6-P ATP ADP 己糖激酶 ATP ADP F-6-P F-1,

14、6-2P 磷酸果糖激酶-1 ADP ATP PEP 丙酮酸 丙酮酸激酶 產(chǎn)能的方式和數(shù)量方式：底物水平磷酸化凈生成ATP數(shù)量：從G開始 22-2= 2ATP從Gn開始 22-1= 3ATP終產(chǎn)物乳酸的去路釋放入血，進(jìn)入肝臟再進(jìn)一步代謝：分解利用 乳酸循環(huán)（糖異生）果糖己糖激酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP丙酮酸半乳糖1-磷酸半乳糖1-磷酸葡萄糖半乳糖激酶變位酶甘露糖6-磷酸甘露糖己糖激酶變位酶除葡萄糖外，其它己糖也可轉(zhuǎn)變成磷酸己糖而進(jìn)入酵解途徑。 二、糖酵解的調(diào)控是對(duì)3個(gè)關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)關(guān)鍵酶 己糖激酶 6-磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶 調(diào)節(jié)方式 別構(gòu)調(diào)節(jié)

15、共價(jià)修飾調(diào)節(jié) （一）6-磷酸果糖激酶-1對(duì)調(diào)節(jié)酵解途徑的流量最重要變構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)激活劑：AMP; ADP; F-1,6-2P; F-2,6-2P別構(gòu)抑制劑：檸檬酸; ATP（高濃度）ATP對(duì)6-磷酸果糖激酶-1的調(diào)節(jié)：ATP結(jié)合位點(diǎn)調(diào)節(jié)效應(yīng)活性中心底物結(jié)合部位（低濃度時(shí)）激活活性中心外別構(gòu)調(diào)節(jié)部位（高濃度時(shí)）抑制2,6-雙磷酸果糖是6-磷酸果糖激酶-1最強(qiáng)的變構(gòu)激活劑；其作用是與AMP一起取消ATP、檸檬酸對(duì)6-磷酸果糖激酶-1的變構(gòu)抑制作用。2,6-雙磷酸果糖對(duì)6-磷酸果糖激酶-1的調(diào)節(jié)：F-6-P F-1,6-2P ATP ADP PFK-1磷蛋白磷酸酶 Pi PKA ATP ADP Pi

16、胰高血糖素 ATP cAMP 活化 F-2,6-2P +/+AMP +檸檬酸 AMP +檸檬酸 PFK-2（有活性）FBP-2（無活性）6-磷酸果糖激酶-2 PFK-2（無活性）FBP-2（有活性）PP果糖雙磷酸酶-2 （二）丙酮酸激酶是糖酵解的第二個(gè)重要的調(diào)節(jié)點(diǎn)別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)抑制劑：ATP, 丙氨酸別構(gòu)激活劑：1,6-雙磷酸果糖共價(jià)修飾調(diào)節(jié)丙酮酸激酶丙酮酸激酶ATP ADP Pi 磷蛋白磷酸酶（無活性） （有活性）胰高血糖素 PKA, CaM激酶PPKA：蛋白激酶A (protein kinase A)CaM：鈣調(diào)蛋白（三）己糖激酶受到反饋抑制調(diào)節(jié)6-磷酸葡萄糖可反饋抑制己糖激酶，但肝葡萄糖激

17、酶不受其抑制。長(zhǎng)鏈脂肪酰CoA可別構(gòu)抑制肝葡萄糖激酶。胰島素可誘導(dǎo)葡萄糖激酶基因的轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)酶的合成。 三、糖酵解的主要生理意義是在機(jī)體缺氧的情況下快速供能是機(jī)體在缺氧情況下獲取能量的有效方式。是某些細(xì)胞在氧供應(yīng)正常情況下的重要供能途徑。 無線粒體的細(xì)胞，如：紅細(xì)胞 代謝活躍的細(xì)胞，如：白細(xì)胞、骨髓細(xì)胞第三節(jié)糖的有氧氧化 Aerobic Oxidation of Carbohydrate糖的有氧氧化(aerobic oxidation)指在機(jī)體氧供充足時(shí)，葡萄糖徹底氧化成H2O和CO2，并釋放出能量的過程。是機(jī)體主要供能方式。部位：胞液及線粒體概念一、糖有氧氧化的反應(yīng)過程包括糖酵解途徑、丙酮酸

18、氧化脫羧、三羧酸循環(huán)及氧化磷酸化第一階段：酵解途徑 第二階段：丙酮酸的氧化脫羧第三階段：三羧酸循環(huán) G（Gn）第四階段：氧化磷酸化丙酮酸 乙酰CoACO2NADH+H+ FADH2H2O O ATP ADPTAC循環(huán) 胞液線粒體（一）葡萄糖循糖酵解途徑分解為丙酮酸丙酮酸 乙酰CoA NAD+ , HSCoA CO2 , NADH + H+ 丙酮酸脫氫酶復(fù)合體 總反應(yīng)式: （二）丙酮酸進(jìn)入線粒體氧化脫羧生成乙酰CoA 丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的組成E1：丙酮酸脫氫酶E2：二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶E3：二氫硫辛酰胺脫氫酶HSCoANAD+TPP 硫辛酸（ )HSCoAFAD, NAD+SSL酶輔酶丙酮酸脫氫

19、酶復(fù)合體催化的反應(yīng)過程：1. 丙酮酸脫羧形成羥乙基-TPP，由丙酮酸脫氫酶催化(E1)。 2. 由二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶(E2)催化形成乙酰硫辛酰胺-E2。3. 二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶(E2)催化生成乙酰CoA, 同時(shí)使硫辛酰胺上的二硫鍵還原為2個(gè)巰基。4. 二氫硫辛酰胺脫氫酶(E3)使還原的二氫硫辛酰胺脫氫，同時(shí)將氫傳遞給FAD。5. 在二氫硫辛酰胺脫氫酶(E3)催化下，將FADH2上的H轉(zhuǎn)移給NAD+，形成NADH+H+。CO2 CoASHNAD+NADH+H+5. NADH+H+的生成1. -羥乙基-TPP的生成 2.乙酰硫辛酰胺的生成 3.乙酰CoA的生成4. 硫辛酰胺的生成 三羧酸循環(huán)(

20、Tricarboxylic Acid Cycle, TAC)也稱為檸檬酸循環(huán)，這是因?yàn)檠h(huán)反應(yīng)中的第一個(gè)中間產(chǎn)物是一個(gè)含三個(gè)羧基的檸檬酸。由于Krebs正式提出了三羧酸循環(huán)的學(xué)說，故此循環(huán)又稱為Krebs循環(huán)，它由一連串反應(yīng)組成。二、三羧酸循環(huán)是以形成檸檬酸為起始物的循環(huán)反應(yīng)系統(tǒng)概述反應(yīng)部位：線粒體一、TCA循環(huán)是以形成檸檬酸為起始物的循環(huán)反應(yīng)系統(tǒng)TCA循環(huán)是一個(gè)由一系列酶促反應(yīng)構(gòu)成的循環(huán)反應(yīng)系統(tǒng)，在該反應(yīng)過程中，首先由乙酰CoA（主要來自于三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分解代謝）與草酰乙酸縮合生成含3個(gè)羧基的檸檬酸（citric acid），再經(jīng)過4次脫氫、2次脫羧，生成4分子還原當(dāng)量（reducing e

21、quivalent）和2分子CO2，重新生成草酰乙酸的這一循環(huán)反應(yīng)過程稱為三羧酸循環(huán)。 還原當(dāng)量（reducing equivalent ）一般是指以氫原子或氫離子形式存在的一個(gè)電子或一個(gè)電子當(dāng)量。 三羧酸循環(huán)也稱為檸檬酸循環(huán)（citric acid cycle），這是因?yàn)檠h(huán)反應(yīng)中的第一個(gè)中間產(chǎn)物是一個(gè)含三個(gè)羧基的檸檬酸。由于Krebs正式提出了三羧酸循環(huán)的學(xué)說，故此循環(huán)又稱為Krebs循環(huán)。二、Hans Krebs創(chuàng)立了“TCA循環(huán)”學(xué)說1937年，Hans Krebs利用鴿子胸肌（這塊肌肉在飛行中有相當(dāng)高的呼吸頻率，因此特別適合于氧化過程的研究）的組織懸液，測(cè)定了在不同的有機(jī)酸作用下，丙

22、酮酸氧化過程中的耗氧率，首次提出在動(dòng)物組織中丙酮酸氧化途徑的假說。 Albert Szent-Gyorgyi等已經(jīng)發(fā)現(xiàn)動(dòng)物肌肉組織中某些4碳二羧酸（琥珀酸、延胡索酸、蘋果酸和草酰乙酸）能刺激氧的消耗。Krebs證實(shí)了這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)，并且發(fā)現(xiàn)它們也可刺激丙酮酸的氧化過程。而且他還發(fā)現(xiàn)肌肉中丙酮酸的氧化還可被6碳三羧酸，如檸檬酸、順烏頭酸和異檸檬酸及5碳的-酮戊二酸激活。上述有機(jī)酸的激活效應(yīng)是顯著的，任何一種這些有機(jī)酸的增加，甚至是很少量的增加都能大大激活丙酮酸的氧化過程。 Krebs的第二項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)是觀察到丙二酸對(duì)丙酮酸有氧氧化的抑制作用。丙二酸是琥珀酸的類似物，是琥珀酸脫氫酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，在肌肉懸

23、浮液中，無論加入上述哪一種有機(jī)酸，只要丙二酸存在，丙酮酸的有氧氧化過程就會(huì)被抑制。這表明在涉及丙酮酸氧化的酶促反應(yīng)中，琥珀酸和琥珀酸脫氫酶必定是很關(guān)鍵的成分。Krebs進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用丙二酸去抑制肌肉組織懸液中的丙酮酸的有氧氧化時(shí)，在這個(gè)懸液介質(zhì)中就會(huì)有檸檬酸、-酮戊二酸和琥珀酸的積累，這表明檸檬酸和-酮戊二酸通常為琥珀酸的前體。 根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)觀察和一些其它的證據(jù)，Krebs得出一個(gè)結(jié)論：上述有機(jī)三羧酸和二羧酸可以以一個(gè)符合化學(xué)邏輯的序列排列。因?yàn)橛帽岷筒蒗Ｒ宜崤c肌組織共同孵育，即可導(dǎo)致溶液介質(zhì)中檸檬酸的堆積，所以Krebs推理這一系列反應(yīng)是以循環(huán)的方式而不是以線性的方式存在，即它的開始和

24、結(jié)尾是連在一起的。 （一）TCA循環(huán)由8步代謝反應(yīng)組成乙酰CoA與草酰乙酸縮合成檸檬酸 檸檬酸經(jīng)順烏頭酸轉(zhuǎn)變?yōu)楫悪幟仕?異檸檬酸氧化脫羧轉(zhuǎn)變?yōu)?酮戊二酸 -酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰CoA 琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反應(yīng) 琥珀酸脫氫生成延胡索酸 延胡索酸加水生成蘋果酸 蘋果酸脫氫生成草酰乙酸 1. 乙酰CoA與草酰乙酸縮合成檸檬酸的合成 乙酰輔酶A（acetyl CoA）與草酰乙酸（oxaloacetate）縮合成檸檬酸（citrate）； 反應(yīng)由檸檬酸合酶（citrate synthase）催化。2. 檸檬酸經(jīng)順烏頭酸轉(zhuǎn)變?yōu)楫悪幟仕岽朔磻?yīng)是由順烏頭酸酶催化的異構(gòu)化反應(yīng)；由兩步反應(yīng)構(gòu)

25、成，(1)：脫水反應(yīng)；(2)：水合反應(yīng)。3. 異檸檬酸氧化脫羧轉(zhuǎn)變?yōu)?酮戊二酸羧異檸檬酸在異檸檬酸脫氫酶（Isocitrate dehydrogenase）作用下，氧化脫羧而轉(zhuǎn)變成 -酮戊二酸（ - Ketoglutarate）。4. -酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰 CoA在-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體催化下-酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰CoA(succinyl-CoA)；該脫氫酶復(fù)合體的組成及催化機(jī)理與丙酮酸脫氫酶復(fù)合體類似。5. 琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反應(yīng) 在琥珀酰CoA合成酶催化下，琥珀酰CoA的高能硫酯鍵水解與GDP磷酸化偶聯(lián)，生成琥珀酸、GTP和輔酶A。這是三羧酸循環(huán)中唯一直接生

26、成高能磷酸鍵的反應(yīng)。6. 琥珀酸脫氫生成延胡索酸 此步反應(yīng)由琥珀酸脫氫酶催化，其輔酶是FAD，是三羧酸循環(huán)中唯一與內(nèi)膜結(jié)合的酶。7. 延胡索酸加水生成蘋果酸蘋果酸酶催化此步反應(yīng)。8. 蘋果酸脫氫生成草酰乙酸蘋果酸脫氫酶催化此步反應(yīng)，輔酶是NAD+。CoASHNADH+H+NAD+CO2NAD+NADH+H+CO2GTPGDP+PiFADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASHH2O檸檬酸合酶順烏頭酸梅異檸檬酸脫氫酶-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體琥珀酰CoA合成酶琥珀酸脫氫酶延胡索酸酶蘋果酸脫氫酶GTPGDPATPADP核苷二磷酸激酶小結(jié)：三羧酸循環(huán)的概念：指乙酰CoA和草

27、酰乙酸縮合生成含三個(gè)羧基的檸檬酸，反復(fù)的進(jìn)行脫氫脫羧，又生成草酰乙酸，再重復(fù)循環(huán)反應(yīng)的過程。TAC過程的反應(yīng)部位是線粒體。經(jīng)過一次三羧酸循環(huán)，消耗一分子乙酰CoA；經(jīng)四次脫氫，二次脫羧，一次底物水平磷酸化；生成1分子FADH2，3分子NADH+H+，2分子CO2， 1分子GTP；關(guān)鍵酶有：檸檬酸合酶，-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體， 異檸檬酸脫氫酶。整個(gè)循環(huán)反應(yīng)為不可逆反應(yīng)。三羧酸循環(huán)的要點(diǎn)：三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物起催化劑的作用，本身無量的變化，不可能通過三羧酸循環(huán)直接從乙酰CoA合成草酰乙酸或三羧酸循環(huán)中其他產(chǎn)物，同樣中間產(chǎn)物也不能直接在三羧酸循環(huán)中被氧化為CO2及H2O。三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物：表面上看

28、來，三羧酸循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)必不可少的草酰乙酸在三羧酸循環(huán)中是不會(huì)消耗的，它可被反復(fù)利用。實(shí)際上：例如： 草酰乙酸 天冬氨酸 -酮戊二酸 谷氨酸 檸檬酸 脂肪酸 琥珀酰CoA 卟啉 .機(jī)體內(nèi)各種物質(zhì)代謝之間是彼此聯(lián)系、相互配合的，TAC中的某些中間代謝物能夠轉(zhuǎn)變合成其他物質(zhì)，借以溝通糖和其他物質(zhì)代謝之間的聯(lián)系。 .機(jī)體糖供不足時(shí)，可能引起TAC運(yùn)轉(zhuǎn)障礙，這時(shí)蘋果酸、草酰乙酸可脫羧生成丙酮酸，再進(jìn)一步生成乙酰CoA進(jìn)入TAC氧化分解。 草酰乙酸 草酰乙酸脫羧酶 丙酮酸 CO2 蘋果酸 蘋果酸酶 丙酮酸 CO2 NAD+ NADH + H+ 所以，草酰乙酸必須不斷被更新補(bǔ)充。草酰乙酸 檸檬酸檸檬酸裂解酶乙酰

29、CoA 丙酮酸丙酮酸羧化酶CO2 蘋果酸蘋果酸脫氫酶NADH+H+ NAD+ 天冬氨酸谷草轉(zhuǎn)氨酶-酮戊二酸 谷氨酸 草酰乙酸的來源如下：（二）TCA循環(huán)受底物、產(chǎn)物和關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)TCA循環(huán)主要受其底物、產(chǎn)物、關(guān)鍵酶活性3種因素的調(diào)控。TCA循環(huán)的速率和流量主要受3種因素的調(diào)控：底物的供應(yīng)量，催化循環(huán)最初幾步反應(yīng)酶的反饋別構(gòu)抑制，產(chǎn)物堆積的抑制作用。1TCA循環(huán)中有3個(gè)關(guān)鍵酶檸檬酸合酶異檸檬酸脫氫酶-酮戊二酸脫氫酶 乙酰CoA 檸檬酸 草酰乙酸 琥珀酰CoA -酮戊二酸 異檸檬酸 蘋果酸 NADH FADH2 GTP ATP 異檸檬酸 脫氫酶檸檬酸合酶-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體ATP +ADP

30、ADP +ATP 檸檬酸 琥珀酰CoA NADH 琥珀酰CoA NADH +Ca2+ Ca2+ ATP、ADP的影響 產(chǎn)物堆積引起抑制循環(huán)中后續(xù)反應(yīng)中間產(chǎn)物別位反饋抑制前面反應(yīng)中的酶其他，如Ca2+可激活許多酶2TCA循環(huán)與上游和下游反應(yīng)協(xié)調(diào)在正常情況下，（糖）酵解途徑和TCA循環(huán)的速度是相協(xié)調(diào)的。這種協(xié)調(diào)不僅通過高濃度的ATP、NADH的抑制作用，亦通過檸檬酸對(duì)磷酸果糖激酶-1的別構(gòu)抑制作用而實(shí)現(xiàn)。 氧化磷酸化的速率對(duì)TCA循環(huán)的運(yùn)轉(zhuǎn)也起著非常重要的作用。 （三）TCA循環(huán)在3大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝中具有重要生理意義TCA循環(huán)是3大營(yíng)養(yǎng)素的最終代謝通路,其作用在于通過4次脫氫，為氧化磷酸化反應(yīng)生成A

31、TP提供還原當(dāng)量。 TCA循環(huán)是糖、脂肪、氨基酸代謝聯(lián)系的樞紐。H+ + e 進(jìn)入呼吸鏈徹底氧化生成H2O 的同時(shí)ADP偶聯(lián)磷酸化生成ATP。NADH+H+ H2O、2.5ATP O H2O、1.5ATP FADH2 O 三、糖有氧氧化是機(jī)體獲得ATP的主要方式反 應(yīng)輔 酶最終獲得ATP第一階段（胞漿）葡糖糖6-磷酸葡糖糖-16-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖-1 23-磷酸甘油醛21,3-二磷酸甘油酸2NADH3或5*21,3-二磷酸甘油酸23-磷酸甘油酸22磷酸烯醇式丙酮酸2丙酮酸2第二階段（線粒體基質(zhì)）2丙酮酸2乙酰CoA2NADH5第三階段（線粒體基質(zhì)）2異檸檬酸2-酮戊二酸2-酮戊二酸2

32、琥珀酰CoA2琥珀酰CoA2琥珀酸2琥珀酸2延胡索酸2蘋果酸2草酰乙酸2NADH2NADH2FADH2 2NADH55235由一個(gè)葡糖糖總共獲得30或32糖的有氧氧化是機(jī)體產(chǎn)能最主要的途徑。它不僅產(chǎn)能效率高，而且由于產(chǎn)生的能量逐步分次釋放，相當(dāng)一部分形成ATP，所以能量的利用率也高。四、糖有氧氧化的調(diào)節(jié)是基于能量的需求關(guān)鍵酶 酵解途徑： 丙酮酸的氧化脫羧：丙酮酸脫氫酶復(fù)合體 三羧酸循環(huán)：己糖激酶丙酮酸激酶6-磷酸果糖激酶-1檸檬酸合酶-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體異檸檬酸脫氫酶丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的調(diào)節(jié)別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)抑制劑：乙酰CoA；NADH；ATP別構(gòu)激活劑：AMP；ADP；NAD+乙酰CoA / H

33、SCoA或 NADH / NAD+時(shí)，其活性也受到抑制。這兩種情況見于饑餓、大量脂酸被動(dòng)員利用時(shí)，這時(shí)糖的有氧氧化被抑制，大多數(shù)組織器官利用脂酸作為能量來源以確保腦等重要組織對(duì)葡萄糖的需要。 共價(jià)修飾調(diào)節(jié)乙酰CoA 檸檬酸 草酰乙酸 琥珀酰CoA -酮戊二酸 異檸檬酸 蘋果酸 NADH FADH2 GTP ATP 異檸檬酸 脫氫酶檸檬酸合酶 -酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體 ATP +ADP ADP +ATP 檸檬酸 琥珀酰CoA NADH 琥珀酰CoA NADH +Ca2+ Ca2+ ATP、ADP的影響 產(chǎn)物堆積引起抑制 循環(huán)中后續(xù)反應(yīng)中間產(chǎn)物別位反饋抑制前面反應(yīng)中的酶 其他，如Ca2+可激活許多酶

34、三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié)有氧氧化的調(diào)節(jié)特點(diǎn) 有氧氧化的調(diào)節(jié)通過對(duì)其關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)。 ATP/ADP或ATP/AMP比值全程調(diào)節(jié)。該比值升高，所有關(guān)鍵酶均被抑制。 氧化磷酸化速率影響三羧酸循環(huán)。前者速率降低，則后者速率也減慢。 三羧酸循環(huán)與酵解途徑互相協(xié)調(diào)。三羧酸循環(huán)需要多少乙酰CoA，則酵解途徑相應(yīng)產(chǎn)生多少丙酮酸以生成乙酰CoA。2ADPATP+AMP腺苷酸激酶體內(nèi)ATP濃度是AMP的50倍，經(jīng)上述反應(yīng)后，ATP/AMP變動(dòng)比ATP變動(dòng)大，有信號(hào)放大作用，從而發(fā)揮有效的調(diào)節(jié)作用。有氧氧化全過程中許多酶的活性都受細(xì)胞內(nèi)ATP/ADP或ATP/AMP比率的影響，因而能得以協(xié)調(diào)。五、巴斯德效應(yīng)是指糖有氧氧

35、化抑制糖酵解的現(xiàn)象 概念機(jī)制有氧時(shí)，NADH+H+進(jìn)入線粒體內(nèi)氧化，丙酮酸進(jìn)入線粒體進(jìn)一步氧化而不生成乳酸;缺氧時(shí)，酵解途徑加強(qiáng)，NADH+H+在胞漿濃度升高，丙酮酸作為氫接受體生成乳酸。巴斯德效應(yīng)(Pastuer effect) 指有氧氧化抑制糖酵解的現(xiàn)象。第 四 節(jié) 葡萄糖的其他代謝途徑Other Metabolism Pathways of Glucose概念磷酸戊糖途徑(pentose phosphate pathway)是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反應(yīng)過程。一、磷酸戊糖途徑生成NADPH和磷酸戊糖細(xì)胞定位：胞液 第一階段

36、：氧化反應(yīng)（一）磷酸戊糖途徑的反應(yīng)過程分為兩個(gè)階段反應(yīng)過程可分為二個(gè)階段: 第二階段：非氧化反應(yīng) 生成磷酸戊糖，NADPH+H+及CO2。包括一系列基團(tuán)轉(zhuǎn)移。6-磷酸葡萄糖酸 5-磷酸核酮糖 NADPH+H+ NADP+ H2O NADP+ CO2 NADPH+H+ 6-磷酸葡萄糖脫氫酶 6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶 HCOHCH2OH CO 6-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯 16-磷酸葡萄糖在氧化階段生成磷酸戊糖和NADPH5-磷酸核糖 催化第一步脫氫反應(yīng)的6-磷酸葡萄糖脫氫酶是此代謝途徑的關(guān)鍵酶。兩次脫氫脫下的氫均由NADP+接受生成NADPH + H+。反應(yīng)生成的磷酸核糖是一個(gè)非常重要的中

37、間產(chǎn)物。G-6-P5-磷酸核糖NADP+NADPH+H+NADP+NADPH+H+CO2第二階段反應(yīng)的意義就在于通過一系列基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)，將核糖轉(zhuǎn)變成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛而進(jìn)入酵解途徑。因此磷酸戊糖途徑也稱磷酸戊糖旁路（pentose phosphate shunt）。2經(jīng)過基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)進(jìn)入糖酵解途徑5-磷酸核酮糖(C5) 35-磷酸核糖C55-磷酸木酮糖C55-磷酸木酮糖C57-磷酸景天糖C73-磷酸甘油醛C34-磷酸赤蘚糖C46-磷酸果糖C66-磷酸果糖C63-磷酸甘油醛C3磷酸戊糖途徑第一階段第二階段5-磷酸木酮糖C55-磷酸木酮糖C57-磷酸景天糖C73-磷酸甘油醛C34-磷酸赤

38、蘚糖C46-磷酸果糖C66-磷酸果糖C63-磷酸甘油醛C36-磷酸葡萄糖(C6)36-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯(C6)36-磷酸葡萄糖酸(C6)35-磷酸核酮糖(C5) 35-磷酸核糖C53NADP+ 3NADP+3H+ 6-磷酸葡萄糖脫氫酶3NADP+ 3NADP+3H+ 6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶CO2總反應(yīng)式:36-磷酸葡萄糖 + 6 NADP+26-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛+6NADPH+H+3CO2磷酸戊糖途徑的特點(diǎn):脫氫反應(yīng)以NADP+為受氫體，生成NADPH+H+。 反應(yīng)過程中進(jìn)行了一系列酮基和醛基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，經(jīng)過了3、4、5、6、7碳糖的演變過程。反應(yīng)中生成了重要的中間代謝物5-磷酸核糖。一

39、分子G-6-P經(jīng)過反應(yīng)，只能發(fā)生一次脫羧和二次脫氫反應(yīng)，生成一分子CO2和2分子NADPH+H+。（二）磷酸戊糖途徑主要受NADPH/NADP+比值的調(diào)節(jié)6-磷酸葡萄糖脫氫酶此酶為磷酸戊糖途徑的關(guān)鍵酶，其活性的高低決定6-磷酸葡萄糖進(jìn)入磷酸戊糖途徑的流量。此酶活性主要受NADPH/NADP+比值的影響，比值升高則被抑制，降低則被激活。另外NADPH對(duì)該酶有強(qiáng)烈抑制作用。因此，磷酸戊糖途徑的流量取決于NADPH的需求。 （三）磷酸戊糖途徑的生理意義在于生成NADPH和5-磷酸核糖2提供NADPH作為供氫體參與多種代謝反應(yīng)1為核酸的生物合成提供核糖（1）NADPH是體內(nèi)許多合成代謝的供氫體；（2）

40、NADPH參與體內(nèi)羥化反應(yīng)；（3）NADPH還用于維持谷胱甘肽(glutathione，GSH)的還原狀態(tài)。氧化型谷胱甘肽還原型谷胱甘肽 還原型谷胱甘肽是體內(nèi)重要的抗氧化劑，可以保護(hù)一些含-SH基的蛋白質(zhì)或酶免受氧化劑尤其是過氧化物的損害。在紅細(xì)胞中還原型谷胱甘肽更具有重要作用。它可以保護(hù)紅細(xì)胞膜蛋白的完整性。 二、糖醛酸途徑可生成葡萄糖醛酸反應(yīng)過程：6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖UDPGUDPGA1-磷酸葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸L-古洛糖酸L-木酮糖木糖醇D-木酮糖5-磷酸木酮糖磷酸戊糖途徑對(duì)人類而言，糖醛酸途徑的主要生理意義在于生成活化的葡萄糖醛酸，即UDPGA。葡萄糖醛酸是組成蛋白聚糖的糖胺聚

41、糖，如透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、肝素等的組成成分。葡萄糖醛酸在生物轉(zhuǎn)化過程中參與很多結(jié)合反應(yīng)。生理意義：三、多元醇途徑可生成木糖醇、山梨醇等葡萄糖代謝過程中可生成一些多元醇，如木糖醇(xylitol)、山梨醇(sorbitol)等，所以被稱為多元醇途徑(polyol pathway)。 但這些代謝過程局限于某些組織，對(duì)整個(gè)葡萄糖代謝所占比重極少。第 五 節(jié) 糖原的合成與分解Glycogenesis and Glycogenolysis糖 原 (glycogen)是動(dòng)物體內(nèi)糖的儲(chǔ)存形式之一，是機(jī)體能迅速動(dòng)用的能量?jī)?chǔ)備。肌肉：肌糖原，180 300g，主要供肌肉收縮所需肝臟：肝糖原，70 100g，維

42、持血糖水平糖原的定義：糖原儲(chǔ)存的主要器官及其生理意義：1. 葡萄糖單元以-1,4-糖苷鍵形成長(zhǎng)鏈。2. 約10個(gè)葡萄糖單元處形成分枝，分枝處葡萄糖以-1,6-糖苷鍵連接，分支增加，溶解度增加。3. 每條鏈都終止于一個(gè)非還原端.非還原端增多，以利于其被酶分解。糖原的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其意義：一、糖原的合成代謝主要在肝和肌組織中進(jìn)行合成部位：糖原的合成(glycogenesis) 指由葡萄糖合成糖原的過程。組織定位：主要在肝臟、肌肉細(xì)胞定位：胞漿1.葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖葡萄糖6-磷酸葡萄糖ATP ADP己糖激酶;葡萄糖激酶（肝）糖原合成途徑：1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖變位酶6-磷酸葡萄糖2.6-磷

43、酸葡萄糖轉(zhuǎn)變成1-磷酸葡萄糖此反應(yīng)中磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移的意義在于：由于延長(zhǎng)形成-1,4-糖苷鍵，所以葡萄糖分子C1上的半縮醛羥基必須活化，才利于與原來的糖原分子末端葡萄糖的游離C4羥基縮合。半縮醛羥基與磷酸基之間形成的O-P鍵具有較高的能量。UDPG可看作“活性葡萄糖”，在體內(nèi)充作葡萄糖供體。3.1-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變成尿苷二磷酸葡萄糖+UTP尿苷 PPPPPiUDPG焦磷酸化酶2Pi+能量1- 磷酸葡萄糖 尿苷二磷酸葡萄糖 (uridine diphosphate glucose, UDPG)糖原n + UDPG糖原n+1 + UDP 糖原合酶(glycogen synthase)UDP UTP AD

44、P ATP 核苷二磷酸激酶4.-1,4-糖苷鍵式結(jié)合糖原n 為原有的細(xì)胞內(nèi)的較小糖原分子，稱為糖原引物(primer)， 作為UDPG 上葡萄糖基的接受體。 糖原n + UDPG糖原n+1 + UDP 糖原合酶(glycogen synthase) .糖原分枝的形成 分支酶(branching enzyme) -1,6-糖苷鍵 -1,4-糖苷鍵近來人們?cè)谔窃肿拥暮诵陌l(fā)現(xiàn)了一種名為glycogenin的蛋白質(zhì)。Glycogenin可對(duì)其自身進(jìn)行共價(jià)修飾，將UDP-葡萄糖分子的C1結(jié)合到其酶分子的酪氨酸殘基上，從而使它糖基化。這個(gè)結(jié)合上去的葡萄糖分子即成為糖原合成時(shí)的引物。糖原合成過程中作為引物

45、的第一個(gè)糖原分子從何而來？二、肝糖原分解產(chǎn)物葡萄糖可補(bǔ)充血糖亞細(xì)胞定位：胞漿肝糖元的分解過程：糖原n+1糖原n + 1-磷酸葡萄糖糖原磷酸化酶(Glycogen phosphorylase)1.糖原的磷酸解糖原分解 (glycogenolysis )習(xí)慣上指肝糖原分解成為葡萄糖的過程。2.脫枝酶的作用轉(zhuǎn)移葡萄糖殘基水解-1,6-糖苷鍵脫枝酶 (debranching enzyme)磷酸化酶轉(zhuǎn)移酶活性 -1,6糖苷酶活性在幾個(gè)酶的共同作用下，最終產(chǎn)物中約85%為1-磷酸葡萄糖，15%為游離葡萄糖。1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖變位酶3. 1-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變成6-磷酸葡萄糖4. 6-磷酸葡

46、萄糖水解生成葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶（肝，腎）葡萄糖6-磷酸葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶只存在于肝、腎中，而不存在于肌中。所以只有肝和腎可補(bǔ)充血糖；而肌糖原不能分解成葡萄糖，只能進(jìn)行糖酵解或有氧氧化。 肌糖原的分解肌糖原分解的前三步反應(yīng)與肝糖原分解過程相同，但是生成6-磷酸葡萄糖之后，由于肌肉組織中不存在葡萄糖-6-磷酸酶，所以生成的6-磷酸葡萄糖不能轉(zhuǎn)變成葡萄糖釋放入血，提供血糖，而只能進(jìn)入酵解途徑進(jìn)一步代謝。肌糖原的分解與合成與乳酸循環(huán)有關(guān)。G-6-P的代謝去路：G（補(bǔ)充血糖）G-6-PF-6-P（進(jìn)入酵解途徑）G-1-PGn（合成糖原）UDPG 6-磷酸葡萄糖內(nèi)酯（進(jìn)入磷酸戊糖途徑）葡萄糖醛

47、酸（進(jìn)入葡萄糖醛酸途徑）小結(jié)反應(yīng)部位：胞漿 糖原的合成與分解總圖UDPG焦磷酸化酶 G-1-P UTP UDPG PPi 糖原n+1 UDP G-6-P G 糖原合酶 磷酸葡萄糖變位酶 己糖(葡萄糖)激酶 糖原n Pi 磷酸化酶 葡萄糖-6-磷酸酶（肝） 糖原n 糖原的合成與分解是分別通過兩條不同途徑進(jìn)行的。這種合成與分解循兩條不同途徑進(jìn)行的現(xiàn)象，是生物體內(nèi)的普遍規(guī)律。這樣才能進(jìn)行精細(xì)的調(diào)節(jié)。當(dāng)糖原合成途徑活躍時(shí)，分解途徑則被抑制，才能有效地合成糖原；反之亦然。三、糖原合成與分解受到彼此相反的調(diào)節(jié)關(guān)鍵酶 糖原合成：糖原合酶 糖原分解：糖原磷酸化酶它們的快速調(diào)節(jié)有共價(jià)修飾和變構(gòu)調(diào)節(jié)二種方式。它們

48、都以活性、無（低）活性二種形式存在，二種形式之間可通過磷酸化和去磷酸化而相互轉(zhuǎn)變。這兩種關(guān)鍵酶的重要特點(diǎn)：（一）糖原磷酸化酶是糖原分解的關(guān)鍵酶糖原磷酸化酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)磷酸化酶b激酶磷酸化酶b（活性低）磷酸化酶b激酶-磷酸化酶a-（活性高）磷酸化酶二種構(gòu)像緊密型(T)和疏松型(R)，其中T型的14位磷酸化Ser暴露，便于接受前述的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)。葡萄糖是磷酸化酶的別構(gòu)抑制劑。磷酸化酶 a (R) 疏松型磷酸化酶 a (T) 緊密型葡萄糖糖原磷酸化酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)（二）糖原合酶是糖原合成的關(guān)鍵酶糖原合酶糖原合酶-糖原合酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)腺苷環(huán)化酶（無活性）腺苷環(huán)化酶（有活性）激素（胰高血糖素、腎上腺素等

49、）+ 受體ATPcAMP PKA(無活性) 磷酸化酶b激酶糖原合酶 糖原合酶-P PKA(有活性) 磷酸化酶b磷酸化酶a-P磷酸化酶b激酶-PPi 磷蛋白磷酸酶-1PiPi 磷蛋白磷酸酶-1磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶抑制劑-P磷蛋白磷酸酶抑制劑PKA（有活性） 兩種酶磷酸化或去磷酸化后活性變化相反；此調(diào)節(jié)為酶促反應(yīng)，調(diào)節(jié)速度快；調(diào)節(jié)有級(jí)聯(lián)放大作用，效率高；受激素調(diào)節(jié)。糖原磷酸化酶合糖原合酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)特點(diǎn)：肌肉內(nèi)糖原代謝的二個(gè)關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)與肝糖原不同：在糖原分解代謝時(shí)肝主要受胰高血糖素的調(diào)節(jié)，而肌肉主要受腎上腺素調(diào)節(jié)。 肌肉內(nèi)糖原合酶及磷酸化酶的變構(gòu)效應(yīng)物主要為AMP、ATP及6-磷酸葡

50、萄糖。 糖原合酶磷酸化酶a-P磷酸化酶bAMPATP及6-磷酸葡萄糖調(diào)節(jié)小結(jié):雙向調(diào)控：對(duì)合成酶系與分解酶系分別進(jìn)行調(diào)節(jié)，如加強(qiáng)合成則減弱分解，或反之。雙重調(diào)節(jié)：別構(gòu)調(diào)節(jié)和共價(jià)修飾調(diào)節(jié)。 肝糖原和肌糖原代謝調(diào)節(jié)各有特點(diǎn)：如分解肝糖原的激素主要為胰高血糖素，分解肌糖原的激素主要為腎上腺素。關(guān)鍵酶調(diào)節(jié)上存在級(jí)聯(lián)效應(yīng)。 關(guān)鍵酶都以活性、無（低）活性二種形式存在，二種形式之間可通過磷酸化和去磷酸化而相互轉(zhuǎn)變。 四、糖原積累癥是由先天性酶缺陷所致糖原累積癥(glycogen storage diseases)是一類遺傳性代謝病，其特點(diǎn)為體內(nèi)某些器官組織中有大量糖原堆積。引起糖原累積癥的原因是患者先天性缺

51、乏與糖原代謝有關(guān)的酶類。 型別缺陷的酶受害器官糖原結(jié)構(gòu)葡萄糖-6-磷酸酶缺陷肝、腎正常溶酶體14和16葡萄糖苷酶所有組織正常脫支酶缺失肝、肌肉分支多，外周糖鏈短分支酶缺失所有組織分支少，外周糖鏈特別長(zhǎng)肌磷酸化酶缺失肌肉正常肝磷酸化酶缺陷肝正常肌肉和紅細(xì)胞磷酸果糖激酶缺陷肌肉、紅細(xì)胞正常肝臟磷酸化酶激酶缺陷腦、肝正常糖原積累癥分型第 六 節(jié) 糖 異 生Gluconeogenesis糖異生(gluconeogenesis)是指從非糖化合物轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^程。部位：原料：概念： 主要在肝、腎細(xì)胞的胞漿及線粒體。主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸。一、糖異生途徑不完全是糖酵解的逆反應(yīng)過程：酵解途徑中有

52、3個(gè)由關(guān)鍵酶催化的不可逆反應(yīng)。在糖異生時(shí)，須由另外的反應(yīng)和酶代替。糖異生途徑與酵解途徑大多數(shù)反應(yīng)是共有的、可逆的；GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸糖異生途徑(gluconeogenic pathway)指從丙酮酸生成葡萄糖的具體反應(yīng)過程。（一）丙酮酸經(jīng)丙酮酸羧化支路變?yōu)榱姿嵯┐际奖?丙酮酸草酰乙酸PEPATPADP+PiCO2 GTPGDPCO2 丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase)，輔酶為

53、生物素（反應(yīng)在線粒體） 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反應(yīng)在線粒體、胞液）草酰乙酸轉(zhuǎn)運(yùn)出線粒體：出線粒體 蘋果酸 蘋果酸 草酰乙酸 草酰乙酸 草酰乙酸 天冬氨酸 出線粒體 天冬氨酸 草酰乙酸 丙酮酸丙酮酸草酰乙酸 丙酮酸羧化酶ATP + CO2ADP + Pi 蘋果酸NADH + H+ NAD+ 天冬氨酸谷氨酸 -酮戊二酸 天冬氨酸蘋果酸草酰乙酸 PEP磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶GTP GDP + CO2 線粒體胞液糖異生途徑所需NADH+H+的來源：糖異生途徑中，1,3-二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油醛時(shí)，需要NADH+H+。由乳酸為原料異生糖時(shí)， NADH+H+由下述反應(yīng)提供。乳酸丙酮酸LDHNAD+

54、 NADH+H+由氨基酸為原料進(jìn)行糖異生時(shí)， NADH+H+則由線粒體內(nèi)NADH+H+提供，它們來自于脂酸的-氧化或三羧酸循環(huán)，NADH+H+轉(zhuǎn)運(yùn)則通過草酰乙酸與蘋果酸相互轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)運(yùn)。蘋果酸線粒體蘋果酸草酰乙酸草酰乙酸NAD+NADH+H+NAD+NADH+H+胞漿（二）1,6-雙磷酸果糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸果糖1,6-雙磷酸果糖6-磷酸果糖Pi果糖雙磷酸酶（三）6-磷酸葡萄糖水解為葡萄糖6-磷酸葡萄糖葡萄糖Pi葡萄糖-6-磷酸酶在以上反應(yīng)過程中，作用物的互變反應(yīng)分別由不同的酶催化其單向反應(yīng)，這種互變循環(huán)被稱為底物循環(huán)(substrate cycle)。當(dāng)兩種酶活性相等時(shí)，就不能將代謝向前推進(jìn)，結(jié)果

55、僅是ATP分解釋放出能量，因而又稱為無效循環(huán)(futile cycle)。而在細(xì)胞內(nèi)兩酶活性不完全相等，使代謝反應(yīng)僅向一個(gè)方向進(jìn)行。6-磷酸果糖 1,6-雙磷酸果糖 6-磷酸果糖激酶-1 果糖雙磷酸酶-1 ADP ATP Pi 6-磷酸葡萄糖 葡萄糖 葡萄糖-6-磷酸酶 己糖激酶 ATP ADP Pi PEP 丙酮酸草酰乙酸 丙酮酸激酶 丙酮酸羧化酶 ADP ATP CO2+ATP ADP+Pi GTP 磷酸烯醇式丙酮酸 羧激酶GDP+Pi +CO2 非糖物質(zhì)進(jìn)入糖異生的途徑糖異生的原料轉(zhuǎn)變成糖代謝的中間產(chǎn)物生糖氨基酸-酮酸-NH2 甘油 -磷酸甘油磷酸二羥丙酮乳酸丙酮酸2H上述糖代謝中間代謝

56、產(chǎn)物進(jìn)入糖異生途徑，異生為葡萄糖或糖原二、糖異生的調(diào)節(jié)通過對(duì)2個(gè)底物循環(huán)的調(diào)節(jié)與糖酵解調(diào)節(jié)彼此協(xié)調(diào)酵解途徑與糖異生途徑是方向相反的兩條代謝途徑。如從丙酮酸進(jìn)行有效的糖異生，就必須抑制酵解途徑，以防止葡萄糖又重新分解成丙酮酸；反之亦然。這種協(xié)調(diào)主要依賴于對(duì)這兩條途徑中的兩個(gè)底物循環(huán)進(jìn)行調(diào)節(jié)。 （一）第一個(gè)底物循環(huán)在6-磷酸果糖與1，6-雙磷酸果糖之間進(jìn)行6-磷酸果糖1,6-雙磷酸果糖ATPADP6-磷酸果糖激酶-1Pi果糖雙磷 酸酶-1 2,6-雙磷酸果糖AMP（二）在磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸之間進(jìn)行第二個(gè)底物循環(huán)PEP丙酮酸ATPADP丙酮酸激酶1,6-雙磷酸果糖丙氨酸乙 酰 CoA草酰乙酸三

57、、糖異生的生理意義主要在于維持血糖水平恒定（一）維持血糖水平的恒定是糖異生最主要的生理作用空腹或饑餓時(shí)，依賴氨基酸、甘油等異生成葡萄糖，以維持血糖水平恒定。正常成人的腦組織不能利用脂酸，主要依賴葡萄糖供給能量；紅細(xì)胞沒有線粒體，完全通過糖酵解獲得能量；骨髓、神經(jīng)等組織由于代謝活躍，經(jīng)常進(jìn)行糖酵解。這樣，即使在非饑餓狀況下，機(jī)體也需消耗一定量的糖，以維持生命活動(dòng)。此時(shí)這些糖全部依賴糖異生生成。糖異生的主要原料為乳酸、氨基酸及甘油。乳酸來自肌糖原分解。這部分糖異生主要與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度有關(guān)。而在饑餓時(shí)，糖異生的原料主要為氨基酸和甘油。（二）糖異生是補(bǔ)充或恢復(fù)肝糖原儲(chǔ)備的重要途徑三碳途徑： 指進(jìn)食后，大部分

58、葡萄糖先在肝外細(xì)胞中分解為乳酸或丙酮酸等三碳化合物，再進(jìn)入肝細(xì)胞異生為糖原的過程。長(zhǎng)期饑餓或禁食時(shí)，腎糖異生增強(qiáng)，有利于維持酸堿平衡。發(fā)生這一變化的原因可能是饑餓造成的代謝性酸中毒造成的。此時(shí)體液pH降低，促進(jìn)腎小管中磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成，從而使糖異生作用增強(qiáng)。另外，當(dāng)腎中-酮戊二酸因異生成糖而減少時(shí)，可促進(jìn)谷氨酰胺脫氨生成谷氨酸以及谷氨酸的脫氨反應(yīng)，腎小管細(xì)胞將NH3分泌入管腔中，與原尿中H+結(jié)合，降低原尿H+的濃度，有利于排氫保鈉作用的進(jìn)行，對(duì)于防止酸中毒有重要作用。 （三）腎糖異生增強(qiáng)有利于維持酸堿平衡四、肌中產(chǎn)生的乳酸運(yùn)輸至肝進(jìn)行糖異生形成乳酸循環(huán)肌收縮（尤其是供氧不足時(shí)）通過

59、糖酵解生成乳酸。肌內(nèi)糖異生活性低，所以乳酸通過細(xì)胞膜彌散進(jìn)入血液后，再入肝，在肝內(nèi)異生為葡萄糖。葡萄糖釋入血液后又可被肌攝取，這就構(gòu)成了一個(gè)循環(huán)，此循環(huán)稱為乳酸循環(huán)，也稱Cori循環(huán)。乳酸循環(huán)的形成是由于肝和肌組織中酶的特點(diǎn)所致。 糖異生活躍有葡萄糖-6磷酸酶【】循環(huán)過程肝肌肉葡萄糖葡萄糖葡萄糖酵解途徑 丙酮酸乳酸NADH NAD+ 乳酸乳酸NAD+ NADH丙酮酸糖異生途徑 血液糖異生低下沒有葡萄糖-6磷酸酶【】生理意義乳酸再利用，避免了乳酸的損失。 防止乳酸的堆積引起酸中毒。 乳酸循環(huán)是一個(gè)耗能的過程2分子乳酸異生為1分子葡萄糖需6分子ATP。第 七 節(jié)其它單糖的代謝Metabolism

60、of Other Monose果糖、半乳糖和甘露糖都是通過轉(zhuǎn)變?yōu)樘墙徒馔緩降闹虚g產(chǎn)物而進(jìn)入糖酵解途徑代謝。 一、果糖被磷酸化后進(jìn)入糖酵解途徑果糖是膳食中一個(gè)重要的燃料來源。果糖的代謝一部分在肝，一部分被周圍組織主要為肌和脂肪組織攝取。但這兩部分代謝的途徑不同。果糖在肌和脂肪組織中的代謝果糖6-磷酸果糖己糖激酶循糖酵解途徑分解合成糖原（?。┕窃诟沃械拇x果糖1-磷酸果糖果糖激酶1-磷酸果糖醛縮酶 磷酸二羥丙酮甘油醛丙糖激酶3-磷酸甘油醛循糖酵解途徑分解或合成糖原果糖不耐受性(fructose intolerance)是一種遺傳病，這種病因?yàn)槿狈型醛縮酶，吃果糖也會(huì)造成1-磷酸果糖堆積，大量消