上次課回顧第五節

糖原的合成與分解GlycogenesisandGlycogenolysis糖原(glycogen)是動物體內糖的儲存形式之一，是機體能迅速動用的能量儲備。肌肉：肌糖原，180~300g，主要供肌肉收縮所需肝臟：肝糖原，70~100g，維持血糖水平糖原的定義：糖原儲存的主要器官及其生理意義：1.葡萄糖單元以α-1,4-糖苷鍵形成長鏈。2.約12-18個葡萄糖單元處形成分枝，分枝處葡萄糖以α-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非還原端，非還原端增多，以利于被酶分解。糖原的結構特點及其意義：一、糖原的合成代謝主要在肝和肌組織中進行合成部位：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ATPADP己糖激酶;葡萄糖激酶（肝）糖原合成途徑：(一)葡萄糖活化為尿苷二磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖變位酶6-磷酸葡萄糖2.6-磷酸葡萄糖轉變成1-磷酸葡萄糖UDPG可看作“活性葡萄糖”，在體內充作葡萄糖供體。3.1-磷酸葡萄糖轉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(uridinediphosphateglucose,UDPG)糖原n+UDPG糖原n+1+UDP

糖原合酶α-1,4-糖苷鍵式結合(二)尿苷二磷酸葡萄糖連接形成直連或支鏈糖原n為原有的細胞內的較小糖原分子，稱為糖原引物(primer)，作為UDPG上葡萄糖基的接受體。在糖原合酶作用下，UDPG的葡萄糖基轉移到糖原引物的非還原性末端形成α-1,4-糖苷鍵，此反應不可逆。糖原合酶是糖原合成過程中的關鍵酶，它只能使糖鏈不斷延長，但不能形成分支。分支酶形成α-1,6-糖苷鍵，從而形成分支。分支不僅可提高糖原的水溶性，更重要的是可增加非還原端數目，以便磷酸化酶迅速分解糖原。５.糖原分枝的形成

分支酶(branchingenzyme)α-1,6-糖苷鍵α-1,4-糖苷鍵糖原分解是指糖原分解為葡糖-6-磷酸或葡萄糖的過程，它不是糖原合成的逆反應。肝糖原和肌糖原分解的起始階段一樣，從生成葡糖-6-磷酸開始不同。在肝內，葡糖-6-磷酸生成游離葡萄糖，以補充血糖；在骨骼肌，葡糖-6-磷酸進入糖酵解途徑，為收縮供能。二、肝糖原分解產物——葡萄糖可補充血糖亞細胞定位：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1.糖原的分解糖原分解的第一步，由糖原磷酸化酶

催化分解1個葡萄糖基，生成葡糖-1-磷酸，此反應不可逆。糖原磷酸化酶是糖原分解過程中的關鍵酶，它只能作用于α-1,4-糖苷鍵而非α-1,6-糖苷鍵，因此只能分解糖原的直鏈。當α-1,4-糖苷鍵裂解至距分支點約4個葡萄糖基時，由于空間位阻，糖原磷酸化酶不能再發揮作用。這時由葡聚糖轉移酶催化，將3個葡萄糖基轉移到鄰近糖鏈的末端，仍以α-1,4-糖苷鍵連接。分支處僅剩下1個葡萄糖基以α-1,6-糖苷鍵連接，在α-1,6-葡萄糖苷酶作用下水解成游離葡萄糖。目前認為葡聚糖轉移酶和α-1,6-葡萄糖苷酶是同一酶的兩種活性，合稱脫支酶。除去分支后，糖原磷酸化酶即可繼續發揮作用。2.脫枝酶的作用脫枝酶(debranchingenzyme)磷酸化酶轉移酶活性α-1,6糖苷酶活性1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖變位酶3.1-磷酸葡萄糖轉變成6-磷酸葡萄糖4.6-磷酸葡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充血糖；而肌糖原不能分解成葡萄糖，只能進行糖酵解或有氧氧化。關鍵酶①糖原合成：糖原合酶②糖原分解：糖原磷酸化酶它們的快速調節有共價修飾和變構調節二種方式。它們都以活性、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變。這兩種關鍵酶的重要特點：三、糖原合成與分解受到彼此相反的調節第六節

糖異生Gluconeogenesis糖異生(gluconeogenesis)是指從非糖化合物轉變為葡萄糖或糖原的過程。概念：一、糖異生途徑不完全是糖酵解的逆反應過程：酵解途徑中有3個由關鍵酶催化的不可逆反應。在糖異生時，須由另外的反應和酶代替。糖異生途徑與酵解途徑大多數反應是共有的、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指從丙酮酸生成葡萄糖的具體反應過程。（一）丙酮酸經丙酮酸羧化支路變為磷酸烯醇式丙酮酸

丙酮酸草酰乙酸PEPATPADP+PiCO2①GTPGDPCO2②①丙酮酸羧化酶(pyruvatecarboxylase)，輔酶為生物素（反應在線粒體）②磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反應在線粒體、胞液）（二）1,6-雙磷酸果糖轉變為6-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-1ADPATPPi6-磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶己糖激酶ATPADPPiPEP

丙酮酸草酰乙酸丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶ADPATPCO2+ATPADP+PiGTP磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶GDP+Pi+CO2糖酵解與糖異生對比二、糖異生的調節通過對2個底物循環的調節與糖酵解調節彼此協調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。這種協調主要依賴于對這兩條途徑中的兩個底物循環進行調節。（一）第一個底物循環在6-磷酸果糖與1，6-雙磷酸果糖之間進行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-12,6-雙磷酸果糖AMP（二）在磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸之間進行第二個底物循環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、糖異生的生理意義主要在于維持血糖水平恒定1、維持血糖水平的恒定是糖異生最主要的生理作用2、糖異生是補充或恢復肝糖原儲備的重要途徑3、腎糖異生增強有利于維持酸堿平衡第6章生物氧化BiologicalOxidation生物氧化中物質的氧化方式有加氧、脫氫、失電子，遵循氧化還原反應的一般規律。營養物質經檸檬酸循環或其他代謝途徑進行脫氫反應，產生的成對氫原子以NADH+H+和FADH2+H+的形式存在；因此生物體將NADH+H+和FADH2+H+徹底氧化生成水和ATP的過程，稱為生物氧化。生物氧化的概念生物氧化發生部位第一節

氧化呼吸鏈是由具有電子傳遞功能的復合體組成生物體將NADH+H+和FADH2+H+徹底氧化生成水和ATP的過程與細胞的呼吸有關，需要消耗氧，參與氧化還原反應的組分由含輔助因子的多種蛋白酶復合體組成，形成一個連續的傳遞鏈，因此稱為氧化呼吸鏈。由于遞氫過程也需傳遞電子(2H++2e-)，所以氧化呼吸鏈也稱電子傳遞鏈

。一、呼吸鏈定義電子供體和電子傳遞體（2H2H++2e）組成酶復合體是線粒體內膜氧化呼吸鏈的天然存在形式，所含各組分具體完成電子傳遞過程。電子傳遞過程釋放的能量驅動H+移出線粒體內膜，轉變為跨內膜H+梯度的能量，再用于ATP的生物合成。

（一）氧化呼吸鏈由4種具有傳遞電子能力的復合體組成1、氧化呼吸鏈是由位于線粒體內膜上的4種蛋白酶復合體組成，分別稱之為復合體I、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ。2、復合體I、Ⅲ和Ⅳ鑲嵌于線粒體內膜的雙層脂質膜，而復合體Ⅱ僅鑲嵌在雙層脂質膜的內側。3、復合體由蛋白質和金屬離子、輔酶或輔基組成，并共同完成電子傳遞過程，4、電子傳遞主要通過金屬離子價鍵的變化、氫原子（2H++2e-）轉移的方式進行。5、電子的傳遞過程本質上是由電勢能轉變為化學能的過程，電子傳遞過程所釋放的能量驅動H+從線粒體基質移至膜間腔，形成跨線粒體內膜的H+濃度梯度差，用于驅動ATP的合成。氧化呼吸鏈特點：1、復合體Ⅰ將NADH+H+中的電子傳遞給泛醌復合體I又稱NADH-泛醌還原酶或NADH脫氫酶，接受來自NADH+H+的電子并轉移給泛醌復合體Ⅰ電子傳遞：NADH→FMN→Fe-S→CoQ(QH2)泛醌能在線粒體內膜中自由移動，同時傳遞氫和電子，可在各復合體間募集并穿梭傳遞還原當量

每傳遞2個電子可將4個H+從內膜基質側泵到胞漿側，復合體Ⅰ有質子泵功能。復合體Ⅱ是三羧酸循環中的琥珀酸脫氫酶，又稱琥珀酸-泛醌還原酶。電子傳遞：琥珀酸→FAD→幾種Fe-S→CoQ復合體Ⅱ沒有H+泵的功能。2、復合體Ⅱ功能是將電子從琥珀酸傳遞到泛醌。3、復合體Ⅲ將電子從還原型泛醌傳遞給細胞色素C泛醌從復合體Ⅰ、Ⅱ募集還原當量和電子并穿梭傳遞到復合體Ⅲ，后者再將電子傳遞給細胞色素c，因此復合體Ⅲ又稱泛醌·細胞色素C還原酶。電子傳遞過程：CoQH2→(CytbL→CytbH)→Fe-S→Cytc1→Cytc復合體Ⅲ每傳遞2個電子向內膜胞漿側釋放4個H+，復合體Ⅲ也有質子泵作用。Cytc是呼吸鏈唯一水溶性球狀蛋白，不包含在復合體中。將獲得的電子傳遞到復合體Ⅳ。復合體Ⅳ又稱細胞色素C氧化酶電子傳遞：Cytc→CuA→Cyta→Cyta3–CuB→O2Cyta3–CuB形成活性雙核中心，將電子傳遞給O2。每2個電子傳遞過程使2個H+跨內膜向胞漿側轉移。4、復合體Ⅳ將電子從細胞色素C傳遞給氧1、NADH氧化呼吸鏈NADH→復合體Ⅰ→Q→復合體Ⅲ→Cytc→復合體Ⅳ→O22、琥珀酸氧化呼吸鏈琥珀酸→復合體Ⅱ→Q→復合體Ⅲ→Cytc→復合體Ⅳ→O2NADH和FADH2是氧化呼吸鏈的電子供體，根據電子供體及其傳遞過程，目前認為氧化呼吸鏈有兩條途徑：（二）NADH和FADH2是呼吸鏈的電子供體二、氧化磷酸化將呼吸鏈釋能與ATP生成偶聯氧化磷酸化:由代謝物脫下的氫，經線粒體氧化呼吸鏈電子傳遞釋放能量，此釋能過程與驅動ADP磷酸化生成ATP相偶聯，又稱為偶聯磷酸化。是ATP生成的主要方式與脫氫反應偶聯，生成底物分子的高能鍵，使ADP(GDP)磷酸化生成ATP(GTP)的過程。稱為底物水平磷酸化ATP生成方式1、化學滲透假說電子經呼吸鏈傳遞時，可將質子(H+)從線粒體內膜的基質側泵到內膜胞漿側，產生膜內外質子電化學梯度儲存能量。當質子順濃度梯度回流時驅動ADP與Pi生成ATP。偶聯部位：復合體Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ內氧化磷酸化偶聯機制是產生跨線粒體內膜的質子梯度（一）氧化磷酸化機制ProteincomplexofelectroncarriersH+H+H+CytcQVFADH2FADNAD+NADH(carryingelectronsfromfood)Electrontransportchain2H++1/2O2H2OADP+PiChemiosmosisOxidativephosphorylationH+H+ATPsynthaseATP214H+4H+2H+基質側膜間隙側（二）質子順梯度回流釋放能量被ATP合酶利用催化ATP合成

F1：親水部分，線粒體內膜的基質側顆粒狀突起，催化ATP合成。

F0：疏水部分，鑲嵌在線粒體內膜中，形成跨內膜質子通道。ATP合酶結構組成目前認為，ATP合酶由F0和F1組裝成可旋轉的發動機樣結構，完成質子回流并驅動ATP合成第5章脂類代謝MetabolismofLipid第一節

脂類的構成和功能脂肪和類脂總稱為脂質。三脂酰甘油，也稱為甘油三酯

膽固醇

磷脂糖脂鞘脂

定義:分類:脂類概述類脂脂肪甘油三酯FAFAFA

甘油（一）甘油三酯甘油三酯為甘油的三個羥基分別被相同或不同的脂肪酸酯化形成的酯，其脂酰鏈組成復雜，長度和飽和度多種多樣。體內還存在少量甘油一酯和甘油二酯。（二）脂肪酸簡稱脂酸，脂肪烴的羧酸，結構通式CH3(CH2)nCOOH，包括飽和脂酸和不飽和脂酸。高等動植物脂肪酸碳鏈長度一般在14~20之間，為偶數碳。其中多不飽和脂酸，機體自身不能合成，必須由食物提供，是動物不可缺少的營養素，故稱為營養必需脂酸，包括亞油酸、亞麻酸和花生四烯酸。它們是前列腺素、血栓烷及白三烯等生理活性物質的前體。（三）磷脂磷脂由甘油或鞘氨醇、脂肪酸、磷酸和含氮化合物組成。含甘油的磷脂稱為甘油磷脂含鞘氨醇的磷脂稱為鞘磷脂甘油磷脂FAFAPiX

甘油X=膽堿、水、乙醇胺、絲氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等。脂類的生物功能1.甘油三酯是生物體重要的能量物質2.脂肪酸具有重要的生理功能提供人體必須脂肪酸合成不飽和脂肪酸衍生物，如前列腺素、白三烯等3.磷脂是重要的結構分子和信號分子磷脂是構成生物膜的重要成分磷脂酰肌醇是第二信使DAG和IP3的受體4.膽固醇是生物膜的重要組成部分，也是體內固醇類物質的前體。脂類的消化與吸收第二節部位主要在小腸上段一、膽汁酸鹽協助脂質消化脂質不溶于水，不能與消化酶充分接觸。膽汁酸鹽有較強乳化作用，能降低脂-水相間的界面張力，將脂質乳化成細小微團，使脂質消化酶吸附在乳化微團的脂-水界面，極大地增加消化酶與脂質接觸面積，促進脂質消化。膽汁酸乳化脂類消化酶甘油三酯食物中的脂類2-甘油一酯+2FFA磷脂溶血磷脂+FFA磷脂酶A2膽固醇酯膽固醇酯酶膽固醇+FFA

胰脂酶

輔脂酶微團(micelles)消化脂類的酶甘油三酯的代謝第三節一、甘油三酯的合成但肝細胞不能儲存甘油三酯，需與載脂蛋白B100、載脂蛋白C等載脂蛋白及磷脂、膽固醇組裝成極低密度脂蛋白分泌入血，運輸至肝外組織。（一）合成部位體內甘油三酯合成在細胞質中完成，以肝合成能力最強。來自于葡萄糖代謝的3-磷酸甘油和乙酰輔酶A來自食物脂肪中的脂肪酸（二）合成原料（三）合成基本過程脂肪酸活化成脂酰CoA脂肪酸作為甘油三酯合成的基本原料，必須活化成脂酰CoA才能參與甘油三酯合成甘油一酯途徑小腸黏膜細胞以甘油一酯途徑合成甘油三酯由脂酰CoA轉移酶催化、ATP供能，將脂酰CoA的脂酰基轉移至2-甘油一酯羥基上合成甘油三酯。甘油二酯途徑肝和脂肪組織細胞以甘油二酯途徑合成甘油三酯以葡萄糖酵解途徑生成的3-磷酸甘油為起始物，先合成1,2-甘油二酯，最后通過酯化甘油二酯羥基生成甘油三酯二、內源性脂肪酸的合成組織：肝（主要）、腎、腦、肺、乳腺及脂肪等組織亞細胞：胞液：主要合成16碳的軟脂酸（棕櫚酸）肝線粒體、內質網：碳鏈延長1.合成部位（一）軟脂酸需要先合成軟脂肪酸再加工延長NADPH的來源:

磷酸戊糖途徑（主要來源）

胞液中異檸檬酸脫氫酶及蘋果酸酶催化的反應乙酰CoA、ATP、HCO3-、NADPH、Mn2+2.合成原料乙酰CoA的主要來源:乙酰CoA全部在線粒體內產生，通過檸檬酸-丙酮酸循環出線粒體。乙酰CoA氨基酸Glc（主要）線粒體膜胞液線粒體基質丙酮酸丙酮酸蘋果酸草酰乙酸檸檬酸檸檬酸乙酰CoACoA乙酰CoAATPAMPPPiATP檸檬酸裂解酶CoA草酰乙酸H2O檸檬酸合酶NADPH+H+NADP+蘋果酸酶CO2CO2檸檬酸-丙酮酸循環丙二酸單酰CoA的生成是脂肪酸合成的第一步，由乙酰CoA羧化酶催化；它也是脂酸合成的限速酶，存在于胞液中，其輔基是生物素，Mn2+是其激活劑。3.脂酸合成反應過程1分子乙酰CoA與7分子丙二酸單酰CoA縮合而成各種生物合成脂酸的過程基本相似。1.以丙二酸單酰CoA為基本原料基本過程：經縮合、還原、脫水、再還原一個反應循環，每次延長2個碳原子。（1）丙二酸單酰CoA的合成酶-生物素-CO2+乙酰CoA

酶-生物素+丙二酰CoA總反應式:

丙二酰CoA+ADP+PiATP+HCO3-+乙酰CoA酶-生物素+HCO3ˉ酶-生物素-CO2ADP+PiATP軟脂酸合成的總反應:

乙酰輔酶A

+7丙二酸單酰CoA

+

14NADPH+H+CH3(CH2)14COOH+7CO2

+6H2O+8HSCoA+14NADP+軟脂酸的合成過程軟脂酸合成酶高等動物的軟脂酸合成酶是一個多功能酶，7種酶活性都在一條多肽鏈上軟脂酸的合成總圖內源性脂肪酸的合成需先合成軟脂酸再加工延長.以丙二酰CoA為二碳單位供體，由NADPH+H+

供氫經縮合、加氫、脫水、再加氫等一輪反應增加2個碳原子，合成過程類似軟脂酸合成，但脂酰基不是以ACP為載體的，而是在CoASH上進行反應，可延長至24碳，以18碳硬脂酸為最多。1.脂酸碳鏈在內質網中的延長（二）脂酸碳鏈的延長以乙酰CoA為二碳單位供體，由NADPH+H+供氫，過程與β-氧化的逆反應基本相似，需α-β烯酰還原酶，一輪反應增加2個碳原子，可延長至24碳或26碳，以硬脂酸最多。2.脂酸碳鏈在線粒體中的延長1.代謝物的調節作用乙酰CoA羧化酶的別構調節物抑制劑：軟脂酰CoA及其他長鏈脂酰CoA激活劑：檸檬酸、異檸檬酸進食糖類而糖代謝加強，NADPH及乙酰CoA供應增多，異檸檬酸及檸檬酸堆積，有利于脂酸的合成。（四）脂酸合成的調節2.激素調節

胰高血糖素腎上腺素生長素脂酸合成﹣﹣TG合成胰高血糖素：激活PKA，使之磷酸化而失活胰島素：通過磷蛋白磷酸酶，使之去磷酸化而復活+

脂酸合成

胰島素乙酰CoA羧化酶、脂酸合成酶、ATP-檸檬酸裂解酶、脂蛋白脂酶+TG合成乙酰CoA羧化酶的共價調節：消化吸收和內源性合成的脂酸，以游離的形式存在較少，大多數以酯化的形式存在于甘油三酯之中而存在于體內。甘油三酯的主要作用是為機體提供能量甘油三酯是脂酸的主要儲存形式1.甘油三酯是機體重要的能量來源2.甘油三酯是機體的主要能量儲存形式男性：21%，女性：26％1gTG=38kJ三、甘油三酯氧化分解產生大量ATP

定義脂肪動員是指儲存在脂肪細胞中的脂肪，被肪脂酶逐步水解為FFA及甘油，并釋放入血以供其他組織氧化利用的過程。（一）脂肪動員是甘油三酯分解的起始步驟脂肪動員過程：脂解激素-受體G蛋白ACATPcAMPPKA+++HSLa(無活性)HSLb(有活性)TG

甘油二酯（DG）FFA甘油一酯FFA

甘油二酯脂肪酶甘油FFA甘油一酯脂肪酶脂肪動員關鍵酶：甘油三酯脂肪酶（HSL）（二）甘油經糖代謝途徑代謝肝、腎、腸等組織組織：除腦組織外,大多數組織均可進行，其中肝、肌肉最活躍。亞細胞：胞液、線粒體部位（三）β-氧化是脂肪酸分解的核心過程1.脂酸的活化形式為脂酰CoA（胞液）脂酰CoA合成酶ATP

AMPPPi脂酰CoA合成酶存在于內質網及線粒體外膜上。+CoA-SH主要過程2.脂酰CoA經肉堿轉運進入線粒體，是脂酸β-氧化的主要限速步驟

肉堿脂酰轉移酶Ⅰ是脂酸β-氧化的限速酶。胞液側線粒體基質脂酰CoA+肉堿脂酰肉堿脂酰CoA+肉堿肉堿脂酰轉移酶Ⅰ肉堿脂酰轉移酶II肉堿-脂酰肉堿移位酶脫氫加水再脫氫硫解脂酰CoAL(+)-β羥脂酰CoAβ酮脂酰CoA脂酰CoA+乙酰CoA

脂酰CoA

脫氫酶反⊿2-烯酰CoAL(+)-β羥脂酰CoA脫氫酶NAD+NADH+H+⊿2--烯脂酰CoA

水化酶H2OFADFADH2β酮脂酰CoA

硫解酶CoA-SH3.脂酸的β-氧化的最終產物主要是乙酰CoA乙酰CoA徹底氧化三羧酸循環生成酮體肝外組織氧化利用經過上述四步反應，脂酰CoA的碳鏈被