第四章 糖代謝

1、第二篇第二篇物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)糖糖 代代 謝謝Metabolism of Carbohydrates第第 四四 章章糖的概念糖的概念糖糖(carbohydrates)即碳水化合物，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。生物或多聚物。OHOHHHOHHOHOOH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單糖單糖不能再水解的糖。不能再水解的糖。CHOOHHOHHOHHOHHHOCHOCOHCHHOCOHHCOHHCH2OHHOHOHHOHHOHHOHCH2HHO12345

2、6123456123456開 鏈 型環(huán) 型開 鏈 型OHOHHOHHOHHOHCH2HHOOHCH2OHHCH2OHHHOHOHO葡萄糖（glucose ）果糖（fructose）123456123456醛糖酮糖互變異構(gòu)醛糖酮糖互變異構(gòu)醛糖CHOC OHCHHOCOHHCOHHCH2OH酮糖CH2OHC OCHHOCOHHCOHHCH2OHH異構(gòu)酶CC OHHOHOOHHHOHHOHHOHHCH2OHOHHHHOHOHOHHOH2COHOHOHOHHOHHHOH半乳糖半乳糖(galactose)（已醛糖）（已醛糖）核糖核糖(ribose) （戊醛糖）（戊醛糖）OHHOHHOHOHOHl寡糖寡糖

3、常見的二糖：常見的二糖：麥芽糖麥芽糖 (maltose)： 葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖能水解生成幾分子單糖的糖，各單糖之間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。借脫水縮合的糖苷鍵相連。蔗糖蔗糖 (sucrose)： 葡萄糖葡萄糖 果糖果糖乳糖乳糖 (lactose)：葡萄糖葡萄糖 半乳糖半乳糖l多糖多糖能水解生成多個(gè)分子單糖能水解生成多個(gè)分子單糖的糖。的糖。常見的多糖：常見的多糖：淀粉淀粉 (starch)糖原糖原 (glycogen)纖維素纖維素(cellulose) -1,4-糖苷鍵糖苷鍵 -1,6-糖苷鍵糖苷鍵淀粉顆粒淀粉顆粒 淀粉淀粉是植物中養(yǎng)分的儲存形式。是植物

4、中養(yǎng)分的儲存形式。 糖原糖原是動(dòng)物體內(nèi)葡萄糖的儲存形式。是動(dòng)物體內(nèi)葡萄糖的儲存形式。 -1,4-糖苷鍵糖苷鍵 -1,6-糖苷鍵糖苷鍵 糖原貯存的主要器官是糖原貯存的主要器官是肝臟肝臟和和肌肉肌肉組織組織。 肝糖原肝糖原：含量可達(dá)肝重的含量可達(dá)肝重的5%（總量為總量為90-100g） 肌糖原肌糖原：含量為肌肉重量的含量為肌肉重量的1-2%（總量為（總量為200-400g） 人體內(nèi)糖原的貯存量有限，一般不超過人體內(nèi)糖原的貯存量有限，一般不超過500g。 肝細(xì)胞中的糖原顆粒肝細(xì)胞中的糖原顆粒纖維素纖維素作為植物的骨架。作為植物的骨架。-1,4-糖苷鍵糖苷鍵l結(jié)合糖結(jié)合糖糖與非糖物質(zhì)的結(jié)合物。糖與非糖

5、物質(zhì)的結(jié)合物。 糖脂糖脂 (glycolipid)：是糖與脂類的結(jié)合是糖與脂類的結(jié)合物。物。 糖蛋白糖蛋白 (glycoprotein)：是糖與蛋白質(zhì)是糖與蛋白質(zhì)的結(jié)合物。的結(jié)合物。 常見的結(jié)合糖：常見的結(jié)合糖：第第 一一 節(jié)節(jié) 概概 述述Introduction一、糖的生理功能一、糖的生理功能1. 提供能源提供能源3. 構(gòu)成細(xì)胞的成分構(gòu)成細(xì)胞的成分2. 4. 構(gòu)成某些生物活性物質(zhì)構(gòu)成某些生物活性物質(zhì)二、糖的消化吸收主要在小腸進(jìn)行二、糖的消化吸收主要在小腸進(jìn)行n糖的消化糖的消化人類食物中的糖主要有植物淀粉、動(dòng)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、葡萄物糖原以及麥芽糖、蔗

6、糖、乳糖、葡萄糖等，其中以糖等，其中以淀粉淀粉為主。為主。消化部位：消化部位： 主要在小腸，少量在口腔。主要在小腸，少量在口腔。淀粉淀粉 麥芽糖麥芽糖+麥芽三糖麥芽三糖 （40%） （25%）-臨界糊精臨界糊精+異麥芽糖異麥芽糖 （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 -臨界糊精酶臨界糊精酶 消化過程：消化過程：小腸粘膜小腸粘膜上皮細(xì)胞上皮細(xì)胞刷狀緣刷狀緣 口腔口腔 腸腔腸腔 胰液中的胰液中的-淀粉酶淀粉酶 食物中含有的大量纖維素，因食物中含有的大量纖維素，因人體內(nèi)人體內(nèi)無無 -糖苷酶糖苷酶而不能對其分而不能對其分解利用，但卻具有刺激腸蠕動(dòng)等解

7、利用，但卻具有刺激腸蠕動(dòng)等作用，也是維持健康所必需。作用，也是維持健康所必需。n糖的吸收糖的吸收吸收部位：吸收部位：小腸上段小腸上段 吸收形式：吸收形式：單糖單糖 ADP+Pi ATP G Na+ K+ Na+泵泵小腸粘膜細(xì)胞小腸粘膜細(xì)胞腸腔腸腔門靜脈門靜脈吸收機(jī)制：吸收機(jī)制：Na+依賴型葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體依賴型葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體(Na+-dependent glucose transporter, SGLT)刷狀緣刷狀緣細(xì)胞內(nèi)膜細(xì)胞內(nèi)膜n葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入細(xì)胞葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入細(xì)胞 這一過程依賴于這一過程依賴于葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體(glucose transporter, GLUT)。三、糖代謝的概況三、糖

8、代謝的概況小腸腸腔小腸腸腔腸粘膜上皮細(xì)胞腸粘膜上皮細(xì)胞門靜脈門靜脈肝臟肝臟體循環(huán)體循環(huán)SGLT各種組織細(xì)胞各種組織細(xì)胞GLUT糖代謝的概況糖代謝的概況 葡萄糖葡萄糖 酵解途徑酵解途徑 丙酮酸丙酮酸 有氧有氧 無氧無氧 乳酸乳酸 糖異生途徑糖異生途徑 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 磷酸戊糖磷酸戊糖途徑途徑磷酸核糖磷酸核糖 + NADPH+H+淀粉淀粉消化與吸收消化與吸收 H2OCO2 ATP 第第 二二 節(jié)節(jié) 糖的無氧分解糖的無氧分解Glycolysis * 糖酵解糖酵解(glycolysis)的定義的定義在缺氧情況下，葡萄糖生成乳酸在缺

9、氧情況下，葡萄糖生成乳酸(lactate)的過程稱之為的過程稱之為糖酵解糖酵解。 葡萄糖葡萄糖乳酸乳酸無氧無氧一、糖酵解的反應(yīng)過程一、糖酵解的反應(yīng)過程葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸酵解途徑酵解途徑反應(yīng)部位：胞漿反應(yīng)部位：胞漿第一階段第一階段第二階段第二階段大體過程：大體過程：（一）葡萄糖分解成兩分子丙酮酸（一）葡萄糖分解成兩分子丙酮酸1. 葡萄糖葡萄糖磷酸化為磷酸化為6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖（glucose-6-phosphate, G-6-P)OHOHHOHHOHHOHCH2HHOOHOHHOHHOHHOHCH2HOPATP ADP己糖激酶Mg2+GG-6-P磷酸化使葡萄糖不能自由逸出細(xì)胞

10、；磷酸化使葡萄糖不能自由逸出細(xì)胞；激酶激酶：能夠在：能夠在ATP和任何一種底物和任何一種底物之間起催化作用，轉(zhuǎn)移磷酸基團(tuán)的之間起催化作用，轉(zhuǎn)移磷酸基團(tuán)的一類酶。一類酶。已糖激酶已糖激酶(hexokinase) ：是催化從：是催化從ATP轉(zhuǎn)移磷酸基團(tuán)至各種六碳糖（轉(zhuǎn)移磷酸基團(tuán)至各種六碳糖（G、F）上去的酶。）上去的酶。哺乳類動(dòng)物體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)有哺乳類動(dòng)物體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)有4種己糖激種己糖激酶同工酶，分別稱為酶同工酶，分別稱為至至型。肝細(xì)型。肝細(xì)胞中存在的是胞中存在的是型，稱為型，稱為葡萄糖激酶葡萄糖激酶(glucokinase)。特點(diǎn)特點(diǎn)：對葡萄糖的親和力很低；對葡萄糖的親和力很低；受激素調(diào)控。受激素調(diào)控

11、。 己糖激酶己糖激酶 葡萄糖激酶葡萄糖激酶存在部位存在部位 肝外組織肝外組織 肝肝Km 值值 0.1mmol/L 10mmol/L底物底物 G, 果糖果糖, 甘露糖甘露糖 G調(diào)節(jié)調(diào)節(jié) G-6-P反饋抑制反饋抑制 胰島素誘導(dǎo)胰島素誘導(dǎo)己糖激酶和葡萄糖激酶的比較己糖激酶和葡萄糖激酶的比較 特點(diǎn)：特點(diǎn)：1、催化不可逆反應(yīng)。、催化不可逆反應(yīng)。2、催化效率低。、催化效率低。3、受激素或代謝物的調(diào)節(jié)。、受激素或代謝物的調(diào)節(jié)。4、常是在整條途徑中催化初始反應(yīng)的酶。、常是在整條途徑中催化初始反應(yīng)的酶。5、活性的改變可影響整個(gè)反應(yīng)體系的速度、活性的改變可影響整個(gè)反應(yīng)體系的速度和方向。和方向。限速酶限速酶 / 關(guān)

12、鍵酶關(guān)鍵酶2. 6-磷酸葡萄糖異構(gòu)為磷酸葡萄糖異構(gòu)為6-磷酸果糖磷酸果糖 (fructose-6-phosphate, F-6-P)OHOHHOHHOHHOHCH2HOPG-6-PF-6-P磷酸己糖 異構(gòu)酶OHCH2OHHCH2OHHHOHOOPMg 2+3. 6-磷酸果糖轉(zhuǎn)變成磷酸果糖轉(zhuǎn)變成1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 (1,6-fructose-biphosphate, F-1,6-BP) 是第二個(gè)磷酸化反應(yīng)，反應(yīng)不可逆。是第二個(gè)磷酸化反應(yīng)，反應(yīng)不可逆。 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 (phosphofructo-kinase-1, PFK-1)是糖酵解的是糖酵解的F-6-POHCH2OH

13、HCH2OHHHOHOOPF-1,6-BPOHCH2HCH2OHHHOHOOPOPATP ADPMg2+磷酸果糖激酶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 反應(yīng)可逆反應(yīng)可逆, 由醛縮酶由醛縮酶(aldolase)催化催化F-1,6-BPCH2C OCHHOCOHHCOHHCH2OPOPCH2C OOPCHOCHOHCH2OPCH2OH+醛縮酶磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛5. 磷酸丙糖同分異構(gòu)化磷酸丙糖同分異構(gòu)化 磷酸丙糖異構(gòu)酶（磷酸丙糖異構(gòu)酶（triose phosphate isomerase) G2分子分子3-磷酸甘油醛，消耗磷酸甘油醛，消耗2分子分子ATP。CH2C

14、OOPCHOCHOHCH2OPCH2OH磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛磷酸丙糖異構(gòu)酶6. 3-磷酸甘油醛氧化為磷酸甘油醛氧化為1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸CHOCHOHCH2OP3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H +Pi3-磷酸甘油醛 脫氫酶CCHOHCH2OPOOP1，3-二磷酸甘油酸醛基氧化成羧基，并加入一分子磷酸，醛基氧化成羧基，并加入一分子磷酸，形成混合酸酐。形成混合酸酐。脫下的氫由脫下的氫由NAD+（傳遞（傳遞質(zhì)子）質(zhì)子）接受。接受。7. 1,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 此步為此步為底物水平磷酸化，糖酵解中第一次產(chǎn)底物水平磷酸化，糖酵解中第一次產(chǎn)

15、生生ATP 反應(yīng)可逆反應(yīng)可逆COO- -CHOHCH2OP3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 激酶CCHOHCH2OPOOP1，3-二磷酸甘油酸ADP ATP 在分解代謝過程中，底物因脫氫、脫水等在分解代謝過程中，底物因脫氫、脫水等作用而使能量在分子內(nèi)部重新分布，形成作用而使能量在分子內(nèi)部重新分布，形成高能磷酸化合物，然后將高能磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)高能磷酸化合物，然后將高能磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到移到ADP (GDP) 形成形成ATP (GTP) 的過程，的過程，稱為稱為底物水平磷酸化。底物水平磷酸化。底物水平磷酸化底物水平磷酸化 (substrate-level phosphorylation) 。8. 3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)

16、變?yōu)榱姿岣视退徂D(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸磷酸甘油酸COO- -CHOHCH2OP3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 變位酶COO- -CHCH2OHOP2-磷酸甘油酸9. 2-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成磷酸烯醇式丙酮酸磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)反應(yīng)引起分子內(nèi)能量重新分布，形成反應(yīng)引起分子內(nèi)能量重新分布，形成高能高能磷酸鍵。磷酸鍵。COO- -CHCH2OHOP2-磷酸甘油酸COO- -CCH2O磷酸烯醇式 丙酮酸P+ H2O烯醇化酶（PEP）10. PEP轉(zhuǎn)變成丙酮酸（轉(zhuǎn)變成丙酮酸（pyruvate) 第二個(gè)第二個(gè)底物水平磷酸化底物水平磷酸化，反應(yīng)不可逆。，反應(yīng)不可逆。 烯醇式立即自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)橥健Ｏ┐际?/p>

17、立即自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)橥健OO- -CCH3ADP ATPCOO- -CCH2OPEPP丙酮酸激酶O丙酮酸 （二）丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸（二）丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸(lactate)COO- -CCH3NAD+NADH+H +O丙酮酸COO- -CHOHCH3乳酸脫氫酶乳酸此為還原反應(yīng)，此為還原反應(yīng)，NADH+H+來自于上述第來自于上述第6步步反應(yīng)中的反應(yīng)中的 3-磷酸甘油醛脫氫。磷酸甘油醛脫氫。 乳酸是糖酵解的終產(chǎn)物。乳酸是糖酵解的終產(chǎn)物。NAD+ 乳乳 酸酸 F-6-PGluG-6-PATP ADP F-1, 6-2PATPADP2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛

18、 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 ADP ATP 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 NAD+ NADH+H+ 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸ADP ATPE1:己糖激酶己糖激酶 E1NADH+H+ E2E2：磷酸果糖異構(gòu)酶：磷酸果糖異構(gòu)酶E10E10:丙酮酸激酶丙酮酸激酶E3: 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 E3E4:醛縮酶醛縮酶E4E5:磷酸丙糖異構(gòu)酶磷酸丙糖異構(gòu)酶E5E6:3-磷酸甘油醛脫氫酶磷酸甘油醛脫氫酶E6E7:磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶E7E8:磷酸甘油酸變位酶磷酸甘油酸變位酶E8E9:烯醇化酶烯醇化酶E9E11:丙酮酸激酶丙酮酸激酶E11糖酵解全過程兩分子兩分子三碳

19、化三碳化合物合物產(chǎn)能的方式和數(shù)量產(chǎn)能的方式和數(shù)量方式：方式：底物水平磷酸化底物水平磷酸化凈生成凈生成ATP數(shù)量：數(shù)量：從從G開始開始 22-2= 2 ATP 總反應(yīng)總反應(yīng) C6H12O6 + 2ADP + 2Pi 2CH3CHOHCOOH + 2ATP + 2H2O終產(chǎn)物乳酸的去路終產(chǎn)物乳酸的去路釋放入血，進(jìn)入肝臟再進(jìn)一步代謝：釋放入血，進(jìn)入肝臟再進(jìn)一步代謝：分解利用、分解利用、乳酸循環(huán)（糖異生）乳酸循環(huán)（糖異生）二、糖酵解的調(diào)控是對二、糖酵解的調(diào)控是對3個(gè)關(guān)鍵酶活個(gè)關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)性的調(diào)節(jié)關(guān)鍵酶關(guān)鍵酶 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 調(diào)節(jié)方式調(diào)節(jié)方式

20、 別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)調(diào)節(jié) 共價(jià)修飾調(diào)節(jié)共價(jià)修飾調(diào)節(jié) （一）（一）6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1（PFK-1）最重要）最重要F-6-PF-1,6-BPPFK-1AMP、ADP、F-2,6-BP（強(qiáng)）ATP、檸檬酸別構(gòu)激活劑：別構(gòu)激活劑：AMP; ADP; F-1,6-2P; F-2,6-2P別構(gòu)抑制劑：別構(gòu)抑制劑：檸檬酸檸檬酸; ATP（高濃度）（高濃度）ATP對對6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1的調(diào)節(jié)：的調(diào)節(jié)：ATP結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合位點(diǎn)調(diào)節(jié)效應(yīng)調(diào)節(jié)效應(yīng)活性中心底物結(jié)合部位（低濃度時(shí)）活性中心底物結(jié)合部位（低濃度時(shí)）激活激活活性中心外別構(gòu)調(diào)節(jié)部位（高濃度時(shí)）活性中心外別構(gòu)調(diào)節(jié)部位（高濃度時(shí)）抑制抑制l2

21、,6-雙磷酸果糖是雙磷酸果糖是6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1最強(qiáng)的變最強(qiáng)的變構(gòu)激活劑；構(gòu)激活劑；l其作用是與其作用是與AMP一起取消一起取消ATP、檸檬酸對、檸檬酸對6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1的變構(gòu)抑制作用。的變構(gòu)抑制作用。2,6-雙磷酸果糖對雙磷酸果糖對6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1的調(diào)節(jié)：的調(diào)節(jié)：F-2,6-BP的生成的生成PiF-6-PF-2,6-BPATPADPH2OPFK-2果糖二磷酸酶-2AMP檸檬酸PFK-2是一種雙功能酶，磷酸化后激酶活性是一種雙功能酶，磷酸化后激酶活性下降，磷酸酶活性升高。下降，磷酸酶活性升高。F-6-P F-1,6-2P ATP ADP PFK-1

22、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 +檸檬酸檸檬酸 AMP +檸檬酸檸檬酸 PFK-2（有活性）（有活性）FBP-2（無活性）（無活性）6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2 PFK-2（無活性）（無活性）FBP-2（有活性）（有活性）PP果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶-2 （二）（二）丙酮酸激酶丙酮酸激酶是糖酵解的第二個(gè)重是糖酵解的第二個(gè)重要的調(diào)節(jié)點(diǎn)要的調(diào)節(jié)點(diǎn)n變構(gòu)調(diào)節(jié)變構(gòu)調(diào)節(jié)變構(gòu)抑制劑：變構(gòu)抑制劑：ATP、肝內(nèi)丙氨酸、肝內(nèi)丙氨酸變構(gòu)激活劑：變構(gòu)激活劑：1, 6-二磷酸果糖二磷酸果糖n共價(jià)修飾調(diào)節(jié)

23、共價(jià)修飾調(diào)節(jié)ATP ADP Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶（有活性）（有活性）胰高血糖素胰高血糖素 PKA（無活性）（無活性） 丙酮酸激酶丙酮酸激酶P（三）（三）己糖激酶己糖激酶受到反饋抑制調(diào)節(jié)受到反饋抑制調(diào)節(jié)6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖可反饋抑制己糖激酶，但可反饋抑制己糖激酶，但葡萄糖激酶不受其抑制。葡萄糖激酶不受其抑制。長鏈脂酰長鏈脂酰CoA可變構(gòu)抑制葡萄糖激酶?？勺儤?gòu)抑制葡萄糖激酶。胰島素胰島素可誘導(dǎo)葡萄糖激酶基因的轉(zhuǎn)錄，可誘導(dǎo)葡萄糖激酶基因的轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)酶的合成。促進(jìn)酶的合成。 （一）機(jī)體缺氧時(shí)的主要供能方式。（一）機(jī)體缺氧時(shí)的主要供能方式。（二）機(jī)體供氧充足情況下少數(shù)組

24、織的能量來源。（二）機(jī)體供氧充足情況下少數(shù)組織的能量來源。 無線粒體的細(xì)胞，如：紅細(xì)胞無線粒體的細(xì)胞，如：紅細(xì)胞 代謝活躍的細(xì)胞，如：白細(xì)胞、骨髓細(xì)胞代謝活躍的細(xì)胞，如：白細(xì)胞、骨髓細(xì)胞 另外，肝臟酵解途徑的主要功能是為另外，肝臟酵解途徑的主要功能是為其他代謝提供合成原料。其他代謝提供合成原料。三、糖酵解的生理意義三、糖酵解的生理意義Aerobic Oxidation of Glucose第三節(jié)第三節(jié)糖的有氧氧化糖的有氧氧化糖的有氧氧化糖的有氧氧化(aerobic oxidation)指在指在機(jī)體氧供充足時(shí)，葡萄糖徹底氧化成機(jī)體氧供充足時(shí)，葡萄糖徹底氧化成H2O和和CO2，并釋放出，并釋放出能

25、量能量的過程。是機(jī)體主的過程。是機(jī)體主要供能方式。要供能方式。一、有氧氧化的反應(yīng)過程一、有氧氧化的反應(yīng)過程第一階段：酵解途徑第一階段：酵解途徑 第二階段：丙酮酸的氧化脫羧第二階段：丙酮酸的氧化脫羧第三階段：三羧酸循環(huán)第三階段：三羧酸循環(huán) 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 ADPTCA循環(huán)循環(huán) 胞液胞液線粒體線粒體分為三個(gè)階段：分為三個(gè)階段：糖酵解途徑、丙酮酸氧化脫羧、糖酵解途徑、丙酮酸氧化脫羧、三羧酸循環(huán)及氧化磷酸化三羧酸循環(huán)及氧化磷酸化（一）（一） 丙酮酸的氧化脫羧丙酮酸的氧化脫羧 經(jīng)脫氫、脫羧、酰化生成乙酰經(jīng)脫氫、

26、脫羧、酰化生成乙酰CoA，這，這是不可逆反應(yīng)。在線粒體內(nèi)進(jìn)行。是不可逆反應(yīng)。在線粒體內(nèi)進(jìn)行。COO- -CCH3NAD+NADH+H +O丙酮酸CH3C丙酮酸脫氫酶 復(fù)合體乙酰OSCoACoA+ HSCoA+ CO2n 丙酮酸脫氫酶復(fù)合體丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的組成的組成E1：丙酮酸脫氫酶：丙酮酸脫氫酶E2：二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶：二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶E3：二氫硫辛酰胺脫氫酶：二氫硫辛酰胺脫氫酶HSCoANAD+TPP 硫辛酸（硫辛酸（ )HSCoAFAD, NAD+SSL酶酶輔酶輔酶n 丙酮酸脫氫酶復(fù)合體催化的反應(yīng)過程：丙酮酸脫氫酶復(fù)合體催化的反應(yīng)過程：1. 丙酮酸脫羧形成羥乙基丙酮酸脫羧形成羥乙

27、基-TPP，由，由丙酮酸脫氫酶丙酮酸脫氫酶催化催化(E1)。 2. 由由二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶(E2)催化形成乙酰硫辛催化形成乙酰硫辛酰胺酰胺-E2。3. 二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶(E2)催化生成乙酰催化生成乙酰CoA, 同同時(shí)使硫辛酰胺上的二硫鍵還原為時(shí)使硫辛酰胺上的二硫鍵還原為2個(gè)巰基。個(gè)巰基。4. 二氫硫辛酰胺脫氫酶二氫硫辛酰胺脫氫酶(E3)使還原的二氫硫辛酰胺使還原的二氫硫辛酰胺脫氫，同時(shí)將氫傳遞給脫氫，同時(shí)將氫傳遞給FAD。5. 在二氫硫辛酰胺脫氫酶在二氫硫辛酰胺脫氫酶(E3)催化下，將催化下，將FADH2上上的的H轉(zhuǎn)移給轉(zhuǎn)移給NAD+，形成，形成N

28、ADH+H+。CO2 CoASHNAD+NADH+H+5. NADH+H+的生成的生成1. -羥乙基羥乙基-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 由乙酰由乙酰CoA與草酰乙酸縮合成檸檬酸開始，與草酰乙酸縮合成檸檬酸開始，經(jīng)反復(fù)脫氫、脫羧再生成草酰乙酸的循環(huán)反經(jīng)反復(fù)脫氫、脫羧再生成草酰乙酸的循環(huán)反應(yīng)過程。又稱檸檬酸循環(huán)和應(yīng)過程。又稱檸檬酸循環(huán)和Krebs循環(huán)。循環(huán)。 部位：線粒體基質(zhì)部位：線粒體基質(zhì)（二）（二） 三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)(tricarboxylic acid cycle)1.乙酰乙酰CoA與草酰

29、乙酸縮合成檸檬酸與草酰乙酸縮合成檸檬酸 2.檸檬酸經(jīng)順烏頭酸轉(zhuǎn)變?yōu)楫悪幟仕釞幟仕峤?jīng)順烏頭酸轉(zhuǎn)變?yōu)楫悪幟仕?3.異檸檬酸異檸檬酸氧化氧化脫羧脫羧轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)?酮戊二酸酮戊二酸 4.-酮戊二酸酮戊二酸氧化氧化脫羧脫羧生成琥珀酰生成琥珀酰CoA 5.琥珀酰琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反應(yīng)合成酶催化底物水平磷酸化反應(yīng) 6.琥珀酸琥珀酸脫氫脫氫生成延胡索酸生成延胡索酸 7.延胡索酸加水生成蘋果酸延胡索酸加水生成蘋果酸 8.蘋果酸蘋果酸脫氫脫氫生成草酰乙酸生成草酰乙酸 TCA循環(huán)由循環(huán)由8步代謝反應(yīng)組成步代謝反應(yīng)組成三羧酸循環(huán)的反應(yīng)過程三羧酸循環(huán)的反應(yīng)過程1.乙酰乙酰CoA與草酰乙酸縮合成檸檬酸與

30、草酰乙酸縮合成檸檬酸 三羧酸循環(huán)的反應(yīng)過程三羧酸循環(huán)的反應(yīng)過程2、檸檬酸經(jīng)順烏頭酸轉(zhuǎn)變?yōu)楫悪幟仕?、檸檬酸?jīng)順烏頭酸轉(zhuǎn)變?yōu)楫悪幟仕?、異檸檬酸、異檸檬酸氧化氧化脫羧脫羧轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)?酮戊二酸酮戊二酸4、-酮戊二酸酮戊二酸氧化氧化脫羧脫羧生成琥珀酰生成琥珀酰CoA5、琥珀酰、琥珀酰CoA合成酶催化合成酶催化底物水平磷酸化反應(yīng)底物水平磷酸化反應(yīng)6、琥珀酸脫氫生成延胡索酸、琥珀酸脫氫生成延胡索酸 7、延胡索酸加水生成蘋果酸、延胡索酸加水生成蘋果酸 8、蘋果酸脫氫生成草酰乙酸、蘋果酸脫氫生成草酰乙酸CoASHNADH+H+NAD+NAD+NADH+H+FADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH

31、2OCoASHCoASHH2O檸檬酸合酶檸檬酸合酶順烏頭酸梅順烏頭酸梅異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶琥珀酸脫氫酶琥珀酸脫氫酶延胡索酸酶延胡索酸酶蘋果酸脫氫酶蘋果酸脫氫酶GTPGDPATPADP核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶三羧酸循環(huán)小結(jié)：三羧酸循環(huán)小結(jié)：Reducing equivalents經(jīng)過一次三羧酸循環(huán)，經(jīng)過一次三羧酸循環(huán)， 消耗一分子乙酰消耗一分子乙酰CoA； 經(jīng)四次脫氫，二次脫羧，一次底物水平磷酸化；經(jīng)四次脫氫，二次脫羧，一次底物水平磷酸化； 生成生成1分子分子FADH2，3分子分子NADH+H+，2分子分子CO2

32、， 1分子分子GTP； 關(guān)鍵酶有：關(guān)鍵酶有：檸檬酸合酶，檸檬酸合酶，-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體，體， 異檸檬酸脫氫酶。異檸檬酸脫氫酶。 整個(gè)循環(huán)反應(yīng)為不可逆反應(yīng)。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)的要點(diǎn)： 三羧酸循環(huán)總反應(yīng)式：三羧酸循環(huán)總反應(yīng)式：乙酰乙酰CoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+3NADH+3H+FADH2+GTP+ HSCoA 表面上看來，三羧酸循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)必不可少的草酰表面上看來，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：用。實(shí)際上：例如：例

33、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 檸檬酸檸檬酸 脂肪酸脂肪酸 琥珀酰琥珀酰CoA 卟啉卟啉 .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，的，TAC中的某些中間代謝物能夠轉(zhuǎn)變合成其他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。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)，可能引起機(jī)體糖供不足時(shí)，可能引起TAC運(yùn)轉(zhuǎn)障礙，這運(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)時(shí)蘋果酸、草酰乙酸可脫羧生成丙酮酸，再進(jìn)一步生成乙酰一步生成乙酰CoA進(jìn)入進(jìn)入TAC氧化分解

34、。氧化分解。 草酰乙酸草酰乙酸 草酰乙酸脫羧酶草酰乙酸脫羧酶 丙酮酸丙酮酸 CO2 蘋果酸蘋果酸 蘋果酸酶蘋果酸酶 丙酮酸丙酮酸 CO2 NAD+ NADH + H+ 所以，草酰乙酸必須不斷被更新補(bǔ)充。所以，草酰乙酸必須不斷被更新補(bǔ)充。草酰乙酸草酰乙酸 乙酰乙酰CoA CO2 NADH+H+ NAD+ -酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸 草酰乙酸的來源如下：草酰乙酸的來源如下：（二）（二）TCA循環(huán)受底物、產(chǎn)物和關(guān)鍵酶活性循環(huán)受底物、產(chǎn)物和關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)TCA循環(huán)的速率和流量主要受循環(huán)的速率和流量主要受3種因素種因素的調(diào)控：底物的供應(yīng)量，催化循環(huán)最的調(diào)控：底物的供應(yīng)量，催化循環(huán)最初幾步反

35、應(yīng)酶的反饋別構(gòu)抑制，產(chǎn)物初幾步反應(yīng)酶的反饋別構(gòu)抑制，產(chǎn)物堆積的抑制作用。堆積的抑制作用。1TCA循環(huán)中有循環(huán)中有3個(gè)關(guān)鍵酶個(gè)關(guān)鍵酶檸檬酸合酶檸檬酸合酶異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶-酮戊二酸脫氫酶酮戊二酸脫氫酶 乙酰乙酰CoA 檸檬酸檸檬酸 草酰乙酸草酰乙酸 琥珀酰琥珀酰CoA -酮戊二酸酮戊二酸 異檸檬酸異檸檬酸 蘋果酸蘋果酸 NADH FADH2 GTP ATP 異檸檬酸異檸檬酸 脫氫酶脫氫酶檸檬酸合酶檸檬酸合酶-酮戊二酸脫酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體氫酶復(fù)合體 +ADP +ATP 檸檬酸檸檬酸 琥珀酰琥珀酰CoA NADH 琥珀酰琥珀酰CoA NADH +Ca2+ Ca2+ ATP、ADP的影響的

36、影響 產(chǎn)物堆積引起抑制產(chǎn)物堆積引起抑制循環(huán)中后續(xù)反應(yīng)循環(huán)中后續(xù)反應(yīng)中間產(chǎn)物別構(gòu)反中間產(chǎn)物別構(gòu)反饋抑制前面反應(yīng)饋抑制前面反應(yīng)中的酶中的酶其他，如其他，如Ca2+可可激活許多酶激活許多酶2TCA循環(huán)與上游和下游反應(yīng)協(xié)調(diào)循環(huán)與上游和下游反應(yīng)協(xié)調(diào)在正常情況下，（糖）酵解途徑和在正常情況下，（糖）酵解途徑和TCA循環(huán)循環(huán)的速度是相協(xié)調(diào)的。這種協(xié)調(diào)不僅通過高濃的速度是相協(xié)調(diào)的。這種協(xié)調(diào)不僅通過高濃度的度的ATP、NADH的抑制作用，亦通過檸檬酸的抑制作用，亦通過檸檬酸對磷酸果糖激酶對磷酸果糖激酶-1的別構(gòu)抑制作用而實(shí)現(xiàn)。的別構(gòu)抑制作用而實(shí)現(xiàn)。 氧化磷酸化的速率對氧化磷酸化的速率對TCA循環(huán)的運(yùn)轉(zhuǎn)也起著循環(huán)

37、的運(yùn)轉(zhuǎn)也起著非常重要的作用。非常重要的作用。 （三）（三） 三羧酸循環(huán)的生理意義三羧酸循環(huán)的生理意義三大營養(yǎng)物質(zhì)的三大營養(yǎng)物質(zhì)的共同氧化途徑。共同氧化途徑。 三大物質(zhì)代謝聯(lián)系的樞紐。三大物質(zhì)代謝聯(lián)系的樞紐。二、二、 糖有氧氧化生成糖有氧氧化生成的的ATPG酵解途徑2NADH+H+2ATP2丙酮酸2乳酸入線粒體 氧化無氧有氧糖有氧氧化生成的ATPG2 ATP2X2 ATP 丙酮酸丙酮酸2 NADH2 CH3COSCOA2 NADHTAC氧化磷酸化氧化磷酸化H2O2.5 ATPH2O1.5 ATP+9 ATP X 23 NADHFADH21GTPX2(ATP)NADH蘋果酸穿梭蘋果酸穿梭2.5 A

38、TPFADH2Or磷酸甘油穿梭磷酸甘油穿梭1.5 ATPX25肝心肌肝心肌/3 ATP腦骨骼肌腦骨骼肌 H2O 2.5 ATP30Or32 ATP5ATP2ATP反反 應(yīng)應(yīng)輔輔 酶酶最終獲得最終獲得ATPATP第一階段（胞漿）第一階段（胞漿）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第二階段（線粒體基質(zhì)）第二階段（線粒體基質(zhì)）2丙酮酸丙酮酸2乙酰乙酰Co

39、A2NADH5第三階段（線粒體基質(zhì)）第三階段（線粒體基質(zhì)）2異檸檬酸異檸檬酸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蘋果酸蘋果酸2草酰乙酸草酰乙酸2NADH2NADH2FADH2 2NADH55235由一個(gè)葡糖糖總共獲得由一個(gè)葡糖糖總共獲得30或或32三、糖有氧氧化的調(diào)節(jié)是基于三、糖有氧氧化的調(diào)節(jié)是基于能量的需求能量的需求關(guān)關(guān)鍵鍵酶酶 酵解途徑：酵解途徑： 丙酮酸的氧化脫羧：丙酮酸的氧化脫羧：丙酮酸脫氫酶復(fù)合體丙酮酸脫氫酶復(fù)合體 三羧酸循環(huán)：三羧酸循環(huán)：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

40、酸果糖激酶-1檸檬酸合酶檸檬酸合酶-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶丙酮酸脫氫酶復(fù)合體丙酮酸脫氫酶復(fù)合體變構(gòu)調(diào)節(jié)：變構(gòu)調(diào)節(jié)：共價(jià)修飾調(diào)節(jié)：共價(jià)修飾調(diào)節(jié)：磷酸化失活；胰島素和磷酸化失活；胰島素和Ca2+促進(jìn)其去磷酸化，促進(jìn)其去磷酸化，使其活性增加。使其活性增加。丙酮酸丙酮酸脫氫酶復(fù)合體乙酰CoAAMP、NAD+、CoA、Ca2+ATP、NADH、脂肪酸共價(jià)修飾調(diào)節(jié)共價(jià)修飾調(diào)節(jié)乙酰乙酰CoA 檸檬酸檸檬酸 草酰乙酸草酰乙酸 琥珀酰琥珀酰CoA -酮戊二酸酮戊二酸 異檸檬酸異檸檬酸 蘋果酸蘋果酸 NADH FADH2 GTP ATP 異檸檬酸異檸檬酸 脫氫酶脫氫酶

41、檸檬酸合酶檸檬酸合酶-酮戊二酸脫酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體氫酶復(fù)合體ATP +ADP ADP +ATP 檸檬酸檸檬酸 琥珀酰琥珀酰CoA NADH 琥珀酰琥珀酰CoA NADH +Ca2+ Ca2+ ATP、ADP的影響的影響 產(chǎn)物堆積引起抑制產(chǎn)物堆積引起抑制循環(huán)中后續(xù)反應(yīng)循環(huán)中后續(xù)反應(yīng)中間產(chǎn)物別構(gòu)反中間產(chǎn)物別構(gòu)反饋抑制前面反應(yīng)饋抑制前面反應(yīng)中的酶中的酶其他，如其他，如Ca2+可可激活許多酶激活許多酶TCA循環(huán)調(diào)節(jié)循環(huán)調(diào)節(jié)四、巴斯德效應(yīng)是指糖有氧氧化四、巴斯德效應(yīng)是指糖有氧氧化抑制糖酵解的現(xiàn)象抑制糖酵解的現(xiàn)象 n概念概念n機(jī)制機(jī)制有氧時(shí)，有氧時(shí)，NADH+H+進(jìn)入線粒體內(nèi)氧化，丙酮進(jìn)入線粒體內(nèi)氧化，

42、丙酮酸進(jìn)入線粒體進(jìn)一步氧化而不生成乳酸酸進(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)，缺氧時(shí)，酵解途徑加強(qiáng)，NADH+H+在胞漿濃在胞漿濃度升高，丙酮酸作為氫接受體生成乳酸。度升高，丙酮酸作為氫接受體生成乳酸。巴斯德效應(yīng)巴斯德效應(yīng)(Pastuer effect) 指有氧氧化抑指有氧氧化抑制糖酵解的現(xiàn)象。制糖酵解的現(xiàn)象。第第 四四 節(jié)節(jié) 葡萄糖的其他代謝途徑葡萄糖的其他代謝途徑Other Metabolism Pathways of Glucose一、磷酸戊糖途徑的反應(yīng)過程一、磷酸戊糖途徑的反應(yīng)過程 在在胞漿胞漿中進(jìn)行。中進(jìn)行。 TPP是轉(zhuǎn)酮醇酶的輔酶。是轉(zhuǎn)酮醇酶的輔酶。 第一階段：氧

43、化反應(yīng)第一階段：氧化反應(yīng) 生成生成磷酸戊糖，磷酸戊糖，NADPH+H+及及CO2。 第二階段：非氧化反應(yīng)第二階段：非氧化反應(yīng) 包括一系列基團(tuán)轉(zhuǎn)移。包括一系列基團(tuán)轉(zhuǎn)移。 磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑第一階段第一階段第第二二階階段段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-磷酸赤蘚糖磷酸赤蘚糖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-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯(C6)36-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸(C6)35-磷酸核酮糖磷酸核酮糖(C5) 35-磷

44、酸核糖磷酸核糖C53NADP+ 3NADP+3H+ 6-磷酸葡萄糖脫氫酶磷酸葡萄糖脫氫酶3NADP+ 3NADP+3H+ 6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶磷酸葡萄糖酸脫氫酶3CO2n總反應(yīng)式總反應(yīng)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磷酸戊糖途徑的調(diào)節(jié)磷酸戊糖途徑的調(diào)節(jié) 6-6-磷酸葡萄糖脫氫酶磷酸葡萄糖脫氫酶為為限速酶限速酶。NADPH/NADP+，此途徑抑制；，此途徑抑制；NADPH/NADP+，此途徑激活。，此途徑激活。磷酸戊糖途徑的生理意義磷酸戊糖途徑的生理意義1為核酸的生物合成提供核糖。為核酸的生物合成提供

45、核糖。 2提供提供NADPH作為供氫體參與多種代謝反作為供氫體參與多種代謝反應(yīng)。應(yīng)。 NADPH是體內(nèi)許多合成代謝的供氫體；是體內(nèi)許多合成代謝的供氫體； NADPH參與體內(nèi)羥化反應(yīng)；參與體內(nèi)羥化反應(yīng)； NADPH用于維持谷胱甘肽的還原狀態(tài)。用于維持谷胱甘肽的還原狀態(tài)。2G-SH G-S-S-GN N A A D D P P+ + N N A A D D P P H H + +H H+ +A AH2 氧化型谷胱甘肽氧化型谷胱甘肽還原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)一些含以保護(hù)一些含-SH基的蛋白質(zhì)或酶免受氧化基的蛋白質(zhì)或酶

46、免受氧化劑尤其是過氧化物的損害。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。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。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二、糖醛酸途徑可生成葡萄糖醛酸n反應(yīng)過程：反應(yīng)過程：6- 6-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徑磷酸戊糖途徑對人類而言，生成活化的葡萄糖醛酸

47、，即對人類而言，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。葡萄糖醛酸是組成蛋白聚糖的糖胺聚糖，如透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、肝素等胺聚糖，如透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、肝素等的組成成分。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)合葡萄糖醛酸在生物轉(zhuǎn)化過程中參與很多結(jié)合反應(yīng)。反應(yīng)。n生理意義：生理意義：三、多元醇途徑可生成木糖醇、山梨醇等三、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，如木葡萄糖代謝過程中可生成一些多元醇，如木糖醇糖醇(xylitol)、山梨醇、山梨醇(sorbitol)等，所以被稱等，所以被稱為多元醇途徑為多元醇途徑(polyol pat

48、hway)。 但這些代謝過程局限于某些組織，對整個(gè)葡但這些代謝過程局限于某些組織，對整個(gè)葡萄糖代謝所占比重極少。萄糖代謝所占比重極少。第五節(jié)第五節(jié)糖原的合成與分解糖原的合成與分解Glycogen synthesis and catabolism糖糖 原原 (glycogen)是動(dòng)物體內(nèi)糖的儲存形式是動(dòng)物體內(nèi)糖的儲存形式之一，是機(jī)體能迅速動(dòng)用的能量儲備。之一，是機(jī)體能迅速動(dòng)用的能量儲備。肌肉：肌糖原，肌肉：肌糖原，180 300g，主要供肌肉收縮所需主要供肌肉收縮所需肝臟：肝糖原，肝臟：肝糖原，70 100g，維持血糖水平維持血糖水平n糖原的定義：糖原的定義：n糖原儲存的主要器官及其生理意義：糖

49、原儲存的主要器官及其生理意義：1. 葡萄糖單元以葡萄糖單元以-1,4-糖苷鍵糖苷鍵形成長鏈。形成長鏈。2. 約約10個(gè)葡萄糖單元處形成分個(gè)葡萄糖單元處形成分枝，枝，分枝分枝處葡萄糖以處葡萄糖以-1,6-糖苷鍵糖苷鍵連接，分支增加，溶連接，分支增加，溶解度增加。解度增加。3. 每條鏈都終止于一個(gè)每條鏈都終止于一個(gè)非還原非還原端端。糖原的合成分解都是在糖原的合成分解都是在非還原端上非還原端上進(jìn)行的進(jìn)行的。非還原。非還原端增多，以利于其被酶分解。端增多，以利于其被酶分解。n糖原的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其意義：糖原的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其意義：HOOHHOHHOHCH2OHHHOHHOHHOHCH2OHHOHOHOHHOH

50、CH2OHHOHOHOHHOHCH2OHHOHOHHOHHOHCH2OHHOHOHHOHCH2OHHOOHOHOHHOHHOHCH2OHHO -1,4-糖苷鍵糖苷鍵還原端還原端 -1,6-糖苷鍵糖苷鍵非還原端非還原端一、一、 糖原的合成代謝糖原的合成代謝 (glycogenesis) UDPG是是G的活化形式，是的活化形式，是G活性供體。活性供體。 糖原合成中，每增加一個(gè)糖原合成中，每增加一個(gè)G單位消耗單位消耗2個(gè)個(gè)P。 糖原合酶是關(guān)鍵酶糖原合酶是關(guān)鍵酶。 GHK或GKG-6-PATP ADPG-1-P UDPG焦磷酸化酶UDPGUTP PPiGn UDPGn+1糖原酶OOOHOHHHHCH2

51、HHNNOOOPOO POO HOOHHOHHOHCH2OHHOHUDPG糖原分枝的形成糖原分枝的形成 分支酶分支酶(branching enzyme) -1,6-糖苷鍵糖苷鍵 -1,4-糖苷鍵糖苷鍵二、糖原的分解代謝二、糖原的分解代謝 糖原分解（糖原分解（glycogenolysis）習(xí)慣上指肝）習(xí)慣上指肝糖原分解成糖原分解成G。 磷酸化酶是糖原分解的關(guān)鍵酶磷酸化酶是糖原分解的關(guān)鍵酶。 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶只存在于肝、腎中，肌肉磷酸酶只存在于肝、腎中，肌肉中無，所以只有肝和腎可補(bǔ)充血糖，肌糖中無，所以只有肝和腎可補(bǔ)充血糖，肌糖原只能進(jìn)行酵解或有氧氧化原只能進(jìn)行酵解或有氧氧化。GnPi G

52、n-1G-1-PG-6-P G-6-P酶H2O PiG磷酸化酶HOHOHOHHOHCH2OHHHOHHOHHOHCH2OHHOHOHOHHOHCH2OHHOHOHOHOHOHHOHCH2OHHHOHHOHHOHCH2OHHOHOHOHHOHCH2OHHOOPO+1-磷酸葡萄糖糖原分子(Gn)少1個(gè)殘基的糖原分子(Gn-1)糖原磷酸化酶Pi非還原性末端非還原性末端脫枝酶的作用脫枝酶的作用轉(zhuǎn)移葡萄糖殘基轉(zhuǎn)移葡萄糖殘基水解水解 -1,6-糖苷鍵糖苷鍵脫枝酶脫枝酶 (debranching enzyme)磷酸化酶磷酸化酶轉(zhuǎn)移酶活性轉(zhuǎn)移酶活性 -1,6糖糖苷酶活性苷酶活性在幾個(gè)酶的共同作用下，最終產(chǎn)物中

53、約在幾個(gè)酶的共同作用下，最終產(chǎn)物中約85%為為1-磷酸葡萄糖，磷酸葡萄糖，15%為游離葡萄糖。為游離葡萄糖。nG-6-P的代謝去路：的代謝去路：G（補(bǔ)充血糖）（補(bǔ)充血糖）G-6-PF-6-P（進(jìn)入酵解途徑）（進(jìn)入酵解途徑）G-1-PGn（合成糖原）（合成糖原）UDPG 6-磷酸葡萄糖內(nèi)酯磷酸葡萄糖內(nèi)酯（進(jìn)入磷酸戊糖途徑）（進(jìn)入磷酸戊糖途徑）葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸（進(jìn)入葡萄糖醛酸途徑）（進(jìn)入葡萄糖醛酸途徑）小結(jié)小結(jié)n反應(yīng)部位：反應(yīng)部位：胞漿胞漿 n糖原的合成與分解總圖糖原的合成與分解總圖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

54、合酶糖原合酶 磷酸葡萄糖變位酶磷酸葡萄糖變位酶 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 關(guān)鍵酶關(guān)鍵酶 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們的快速調(diào)節(jié)有它們的快速調(diào)節(jié)有共價(jià)修飾共價(jià)修飾和和變構(gòu)調(diào)節(jié)變構(gòu)調(diào)節(jié)二二種方式。種方式。它們都以活性、無（低）活性二種形式存它們都以活性、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在，二種形式之間可通過磷酸化和去磷酸化而相互轉(zhuǎn)變。化而相互轉(zhuǎn)變。n這兩種關(guān)鍵酶的重要特點(diǎn)：這兩種關(guān)鍵酶的重要特點(diǎn)：三、糖原合成與分解的

55、調(diào)節(jié)三、糖原合成與分解的調(diào)節(jié)（一）糖原磷酸化酶是糖原分解的關(guān)鍵酶（一）糖原磷酸化酶是糖原分解的關(guān)鍵酶n糖原磷酸化酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)糖原磷酸化酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)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）磷酸化酶二種構(gòu)像磷酸化酶二種構(gòu)像緊密型緊密型(T)和和疏松疏松型型(R)，其中，其中T型型的的14位位Ser暴露，使其去磷酸暴露，使其去磷酸化而失活。化而失活。 葡萄糖是磷酸化酶的別構(gòu)抑制劑。葡萄糖是磷酸化酶的別構(gòu)抑制劑。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) 緊密型緊密型葡萄糖葡

56、萄糖n糖原磷酸化酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)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（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糖原合酶-n糖原合酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)糖原合酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)（有活性）（有活性）（無活性）（無活性）兩種酶磷酸化或去磷酸化后活性變化相反；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；此調(diào)節(jié)為酶促反應(yīng)，調(diào)節(jié)速度快；調(diào)節(jié)有調(diào)節(jié)有級聯(lián)放大級聯(lián)放大作用，效率高；作用，效率高；受激素調(diào)節(jié)。受激素調(diào)節(jié)。n糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶和和糖原合酶糖原合酶的共價(jià)修飾的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)特點(diǎn)調(diào)節(jié)特點(diǎn)腺苷環(huán)化酶腺苷環(huán)化酶（無活性）（無活性）腺苷環(huán)化酶（有活性）腺苷環(huán)化

57、酶（有活性）激素（胰高血糖素、腎上腺素等）激素（胰高血糖素、腎上腺素等）+ 受體受體ATPcAMP PKA(無活性無活性) 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶(無活性無活性) 糖原合酶糖原合酶 a 糖原合酶糖原合酶b-P (無活性無活性) PKA(有活性有活性) 磷酸化酶磷酸化酶b (無活性無活性) 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 磷蛋白磷酸酶抑制劑磷蛋白磷酸酶抑制劑-P磷蛋白磷酸酶抑制劑磷蛋白磷酸酶抑制劑(無活性無活性) PKA（有活性）（有活性） cAMP依賴的依賴的蛋白激酶蛋

58、白激酶+n肌肉內(nèi)糖原代謝的二個(gè)關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)與肝肌肉內(nèi)糖原代謝的二個(gè)關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)與肝糖原不同：糖原不同： 在糖原分解代謝時(shí)，肝主要受在糖原分解代謝時(shí)，肝主要受胰高血糖素胰高血糖素的調(diào)的調(diào)節(jié)，而肌肉主要受節(jié)，而肌肉主要受腎上腺素腎上腺素調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)。 肌肉內(nèi)糖原合酶和磷酸化酶的變構(gòu)效應(yīng)物主要肌肉內(nèi)糖原合酶和磷酸化酶的變構(gòu)效應(yīng)物主要是是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 n調(diào)節(jié)小結(jié)調(diào)節(jié)小結(jié): : 關(guān)鍵酶都以關(guān)鍵酶都以活性、無（低）活性二種形式活性、無（低）活性二種形式存存在，二種形式之間可通過

59、在，二種形式之間可通過磷酸化和去磷酸化磷酸化和去磷酸化而而相互轉(zhuǎn)變。相互轉(zhuǎn)變。 雙向調(diào)控：雙向調(diào)控：對合成酶系與分解酶系分別進(jìn)行對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。調(diào)節(jié)，如加強(qiáng)合成則減弱分解，或反之。 雙重調(diào)節(jié)：雙重調(diào)節(jié)：變構(gòu)調(diào)節(jié)和共價(jià)修飾調(diào)節(jié)。變構(gòu)調(diào)節(jié)和共價(jià)修飾調(diào)節(jié)。 關(guān)鍵酶調(diào)節(jié)上存在關(guān)鍵酶調(diào)節(jié)上存在級聯(lián)效應(yīng)級聯(lián)效應(yīng)。 肝糖原和肌糖原代謝調(diào)節(jié)各有特點(diǎn)。肝糖原和肌糖原代謝調(diào)節(jié)各有特點(diǎn)。四、糖原累積癥四、糖原累積癥 糖原累積癥糖原累積癥(glycogen storage diseases)是是一類遺傳性代謝病，其特點(diǎn)為體內(nèi)某些器官組織一類遺傳性代謝病，其特點(diǎn)為體內(nèi)某些

60、器官組織中有大量糖原堆積。引起糖原累積癥的原因是患中有大量糖原堆積。引起糖原累積癥的原因是患者先天性缺乏與糖原代謝有關(guān)的酶類。者先天性缺乏與糖原代謝有關(guān)的酶類。 型別型別缺陷的酶缺陷的酶受害器官受害器官糖原結(jié)構(gòu)糖原結(jié)構(gòu)葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶缺陷磷酸酶缺陷肝、腎肝、腎正常正常溶酶體溶酶體14和和16葡葡萄糖苷酶萄糖苷酶所有組織所有組織正常正常脫支酶缺失脫支酶缺失肝、肌肉肝、肌肉分支多，外周分支多，外周糖鏈短糖鏈短分支酶缺失分支酶缺失所有組織所有組織分支少，外周分支少，外周糖鏈特別長糖鏈特別長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紅細(xì)胞磷酸果糖