糖代謝完整版本

第七章糖代謝MetabolismofCarbohydrates一、概述二、糖的分解代謝三、糖原的代謝四、糖異生五、血糖目錄重點(diǎn)重難點(diǎn)糖酵解：細(xì)胞定位，代謝過(guò)程，關(guān)鍵酶三羧酸循環(huán)：細(xì)胞定位，生理意義，關(guān)鍵酶.難點(diǎn)糖酵解、三羧酸循環(huán)的代謝過(guò)程第一節(jié)概述Introduction5

糖(carbohydrates)

是含多羥基的醛或酮類(lèi)化合物，由碳?xì)溲跞N元素組成的，其分子式通常以Cn(H2O)n

表示。由于一些糖分子中氫和氧原子數(shù)之比往往是2:1，與水相同，過(guò)去誤認(rèn)為此類(lèi)物質(zhì)是碳與水的化合物，所以稱(chēng)為“碳水化合物”(Carbohydrate)。一、糖的基本概念（一）什么是糖？6（二）糖的分類(lèi)根據(jù)其水解產(chǎn)物的情況，糖主要可分為以下四大類(lèi)：?jiǎn)翁?monosacchride)寡糖(oligosacchride)多糖(polysacchride)結(jié)合糖(glycoconjugate)71、單糖——不能再水解的糖。葡萄糖(glucose)——己醛糖果糖(fructose)——己酮糖半乳糖(galactose)——己醛糖核糖(ribose)——戊醛糖-D-吡喃葡萄糖-D-吡喃半乳糖-D-吡喃甘露糖-D-呋喃果糖82、寡糖

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。

OCH2OHOCH2OHOHO14123麥芽糖α（1→4）糖苷鍵9常見(jiàn)的幾種二糖有

麥芽糖(maltose)

葡萄糖——葡萄糖 蔗糖(sucrose)

葡萄糖——果糖 乳糖(lactose)

葡萄糖——半乳糖103、多糖

能水解生成多個(gè)分子單糖的糖。 常見(jiàn)的多糖有： 淀粉(starch)

糖原(glycogen)

纖維素(cellulose)淀粉顆粒糖原纖維素114、結(jié)合糖

糖與非糖物質(zhì)的結(jié)合物。常見(jiàn)的結(jié)合糖有： 糖脂(glycolipid)：糖與脂類(lèi)的結(jié)合物。 糖蛋白(glycoprotein)：蛋白聚糖（proteoglycan）：

糖與蛋白質(zhì)的結(jié)合物。12二、糖的生理功能 1、氧化供能

這是糖的主要功能。70%的能量來(lái)源于糖的分解。2、碳源糖分解過(guò)程中形成的中間產(chǎn)物可以提供合成脂類(lèi)和蛋白質(zhì)等物質(zhì)所需要的碳架。

3、機(jī)體組織細(xì)胞的重要組成部分

糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的組成部分

4、具有一些特殊的生理功能的糖蛋白和糖衍生物如：激素、免疫球蛋白、DNA、NAD+13三、糖的消化與吸收（一）糖的消化

人類(lèi)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1415消化過(guò)程口腔胃腸腔腸粘膜上皮細(xì)胞刷狀緣淀粉唾液中的α-淀粉酶胰液中的α-淀粉酶麥芽糖+麥芽三糖

(40%)(25%)α-臨界糊精+異麥芽糖

(30%)(5%)葡萄糖α-葡萄糖苷酶α-臨界糊精酶16

食物中含有的大量纖維素，因人體內(nèi)無(wú)β-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。β-1,4-糖苷鍵17（二）糖的吸收

1、吸收部位

小腸上段

2、吸收形式

單糖18ADP+PiATPGNa+K+Na+泵小腸粘膜細(xì)胞腸腔門(mén)靜脈刷狀緣細(xì)胞內(nèi)膜3、吸收機(jī)制Na+依賴(lài)型葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體(Na+-dependentglucosetransporter,SGLT)19小腸腸腔腸粘膜上皮細(xì)胞門(mén)靜脈肝臟體循環(huán)SGLT

各種組織細(xì)胞GLUT

GLUT：葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體(glucosetransporter)，已發(fā)現(xiàn)有5種葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體(GLUT1~5)4、吸收途徑磷酸戊糖途徑20四、糖代謝的概況

葡萄糖（血糖）

酵解途徑丙酮酸有氧

無(wú)氧H2O及CO2乳酸乳酸、氨基酸、甘油糖原（肝糖原、肌糖原）肝糖原分解糖原合成

核糖

+NADPH+H+淀粉消化與吸收ATP

血糖3來(lái)源，4路徑糖異生途徑尿糖

第一糖的分解代謝Glycolysis22一、糖酵解的反應(yīng)過(guò)程糖酵解(glycolysis)的定義（6C→3C） 在缺氧情況下，葡萄糖生成乳酸(lactate)的過(guò)程稱(chēng)之為糖酵解。糖酵解的反應(yīng)部位：胞漿糖酵解分為兩個(gè)階段第一階段 由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，稱(chēng)之為糖酵解途徑(glycolyticpathway)第二階段 由丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗?3⑴葡萄糖磷酸化為6-磷酸葡萄糖哺乳類(lèi)動(dòng)物體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)有4種己糖激酶同工酶，分別稱(chēng)為Ⅰ至Ⅳ型。肝細(xì)胞中存在的是Ⅳ型，稱(chēng)為葡萄糖激酶(glucokinase)。己糖激酶葡萄糖6-磷酸葡萄糖Step1已糖激酶：肝外，活性強(qiáng)，反應(yīng)快葡萄糖激酶：肝內(nèi)，活性弱，反應(yīng)慢24Step26-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸己糖異構(gòu)酶⑵6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸果糖25Step36-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖6-磷酸果糖激酶-1⑶6-磷酸果糖轉(zhuǎn)變?yōu)?,6-雙磷酸果糖

26Step41,6-二磷酸果糖醛縮酶磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛⑷磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖（C6→2C3）27Step5磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛磷酸丙糖異構(gòu)酶⑸磷酸丙糖的同分異構(gòu)化28Step6⑹3-磷酸甘油醛氧化為1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油醛脫氫酶29Step7⑺1,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油酸

※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(guò)程，稱(chēng)為底物水平磷酸化(substratelevelphosphorylation)

。1,3-二磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶3-磷酸甘油酸30Step8⑻3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸變位酶31Step9⑼2-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖?-磷酸甘油酸烯醇化酶磷酸烯醇式丙酮酸32Step10⑽磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變成丙酮酸，并通過(guò)底物水平磷酸化生成ATP磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸

丙酮酸激酶33三、糖酵解的生理意義迅速提供能量；是機(jī)體在缺氧情況下獲得能量的有效方式；是某些細(xì)胞在氧供應(yīng)正常情況下的重要供能途徑：無(wú)線(xiàn)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34糖酵解小結(jié)定義：反應(yīng)部位：糖酵解分為個(gè)階段第一階段：第二階段：產(chǎn)能：糖酵解調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)酶：調(diào)節(jié)方式：

生理意義：在缺氧情況下，葡萄糖生成乳酸的過(guò)程。胞漿兩由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)由丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗?lactate)2次底物水平磷酸化（2ATP）不需氧的迅速產(chǎn)能過(guò)程己糖激酶、6-磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶反饋抑制、別構(gòu)調(diào)節(jié)、共價(jià)修飾調(diào)節(jié)第二糖的有氧氧化AerobicOxidationofCarbohydrate36糖的有氧氧化(aerobicoxidation)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(guò)程。是機(jī)體主要供能方式。*部位：胞液及線(xiàn)粒體

*概念糖的有氧氧化(aerobicoxidation)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(guò)程。是機(jī)體主要供能方式。37一、有氧氧化的反應(yīng)過(guò)程

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CoA

CO2NADH+H+FADH2H2O[O]ATPADPTCA循環(huán)胞液線(xiàn)粒體38（一）丙酮酸的氧化脫羧

丙酮酸進(jìn)入線(xiàn)粒體，氧化脫羧為乙酰CoA(acetylCoA)。丙酮酸乙酰CoA

NAD+,HSCoACO2,NADH+H+

丙酮酸脫氫酶系復(fù)合體

總反應(yīng)式:39丙酮酸脫氫酶系復(fù)合體協(xié)同催化40三羧酸循環(huán)(TricarboxylicacidCycle,TAC)也稱(chēng)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(shuō)，故此循環(huán)又稱(chēng)為Krebs循環(huán)，它由一連串反應(yīng)組成。所有的反應(yīng)均在線(xiàn)粒體中進(jìn)行。（二）三羧酸循環(huán)*概述*反應(yīng)部位41CoASHNADH+H+NAD+CO2NAD+NADH+H+CO2GTPGDP+PiFADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASH⑧①②③④⑤⑥⑦②H2O①檸檬酸合酶②順烏頭酸酶③異檸檬酸脫氫酶④α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體⑤琥珀酰CoA合成酶⑥琥珀酸脫氫酶⑦延胡索酸酶⑧蘋(píng)果酸脫氫酶草酰乙酸乙酰CoA檸檬酸異檸檬酸順烏頭酸α-酮戊二酸琥珀酰CoA琥珀酸延胡索酸蘋(píng)果酸123一次底物磷酸化兩次脫羧三個(gè)關(guān)鍵酶★三羧酸循環(huán)特點(diǎn)4四次脫氫發(fā)生在3、4步生成α-酮戊二酸和琥珀酸COA共生產(chǎn)2CO2發(fā)生在5步生成琥珀酸生產(chǎn)GTP，循環(huán)一次生產(chǎn)10個(gè)ATP發(fā)生在1、3、4步。檸檬酸合成酶一檸檬酸脫氫酶α-酮戊二酸脫氫酶發(fā)生在3、4、6、8步。生產(chǎn)3分子NADH+H+生產(chǎn)1分子FAD+H+43思考：三羧酸循環(huán)中，草酰乙酸可被反復(fù)利用，不會(huì)減少也不會(huì)增加？例如：草酰乙酸天冬氨酸α-酮戊二酸谷氨酸檸檬酸脂肪酸琥珀酰CoA卟啉答：錯(cuò)，因?yàn)檫€可能參與三羧酸之外的化學(xué)反應(yīng)！44*所以，草酰乙酸必須不斷被補(bǔ)充

——最為重要！

草酰乙酸

檸檬酸檸檬酸裂解酶乙酰CoA

丙酮酸丙酮酸羧化酶CO2蘋(píng)果酸蘋(píng)果酸脫氫酶NADH+H+NAD+天冬氨酸谷草轉(zhuǎn)氨酶α-酮戊二酸谷氨酸其來(lái)源如下：45三羧酸循環(huán)的生理意義是三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（糖、脂肪、蛋白質(zhì)）氧化分解的共同途徑；是三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝聯(lián)系的樞紐；

為其它物質(zhì)代謝提供小分子前體；為呼吸鏈提供H+和e。乙酰CoA脂肪酸草酰乙酸天冬氨酸乙酰CoA膽固醇46糖酵解糖的有氧氧化條件無(wú)氧有氧場(chǎng)所胞液胞液及線(xiàn)粒體關(guān)鍵酶己糖激酶；磷酸果糖激酶1；丙酮酸激酶同左丙酮酸脫氫酶系檸檬酸合酶；異檸檬酸脫氫酶；α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體產(chǎn)物乳酸；ATPCO2，H2O；ATP能量2molATP/mol葡萄糖36/38molATP/mol葡萄糖作用不需氧的迅速產(chǎn)能過(guò)程①②③是機(jī)體獲取能量的主要方式相同點(diǎn)：①底物；②氧化功能；③糖酵解途徑。糖酵解與糖的有氧氧化有什么異同？47二、葡萄糖有氧氧化生成的ATP

*磷酸甘油穿梭生成2個(gè)ATP；蘋(píng)果酸穿梭生成3個(gè)ATP。第三磷酸戊糖途徑AerobicOxidationofCarbohydrate49概念

磷酸戊糖途徑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(guò)程。50一、磷酸戊糖途徑的反應(yīng)過(guò)程細(xì)胞定位：胞漿反應(yīng)過(guò)程可分為二個(gè)階段第一階段：氧化反應(yīng) 生成磷酸戊糖，NADPH+H+及CO2第二階段：非氧化反應(yīng) 包括一系列基團(tuán)轉(zhuǎn)移 轉(zhuǎn)酮醇酶反應(yīng)轉(zhuǎn)醛酮酶反應(yīng)511、磷酸戊糖生成G-6-P5-磷酸核糖NADP+NADPH+H+NADP+NADPH+H+CO2G-6-PD6-磷酸葡萄糖OC—OHC—OHHO-CHC—OHC———C—HHHHH2POC＝

OC—OHHO-CHC—OHC———C—HHHHH2PCOO-C—OHHO-CHC—OHC—OHC—HHHH2PPC—OHC＝

OC—OHC—OHCH2O—HHHHPC＝

OC—OHC—OHC—OHCH2O—HHHNADP+NADPH+H+NADP+NADPH+H+CO2H2O6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯6-磷酸葡萄糖酸5-磷酸核酮糖5-磷酸核糖6-磷酸葡萄糖脫氫酶G-6-PD53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)非常重要的中間產(chǎn)物。G-6-P5-磷酸核糖NADP+NADPH+H+NADP+NADPH+H+CO2G-6-PD6-磷酸葡萄糖542、基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)

每3分子6-磷酸葡萄糖同時(shí)參與反應(yīng)，在一系列反應(yīng)中，通過(guò)3C、4C、6C、7C等演變階段，最終生成1分子3-磷酸甘油醛和2分子6-磷酸果糖。

3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖，可進(jìn)入酵解途徑。因此，磷酸戊糖途徑也稱(chēng)磷酸戊糖旁路(pentosephosphateshunt)。55C5C3C5C3C6C4C6C7C53-磷酸甘油醛6-磷酸果糖56反應(yīng)過(guò)程5-磷酸核糖5-磷酸木酮糖6-磷酸葡萄糖糖酵解6-磷酸葡萄糖酸NADP+NADPH+H+5-磷酸核酮糖NADP+NADPH+H+CO27-磷酸景天糖3-磷酸甘油醛6-磷酸果糖4-磷酸赤蘚糖

氧化反應(yīng)(脫氫脫碳)非氧化反應(yīng)(基團(tuán)轉(zhuǎn)移)3×(G-6-P)+6NADP+2×(F-6-P)+3-磷酸甘油醛+

6NADPH+6H++3CO23-磷酸甘油醛6-磷酸果糖5-磷酸木酮糖57磷酸戊糖途徑的特點(diǎn)

⑴脫氫反應(yīng)以NADP+為受氫體，生成NADPH+H+。⑵1分子6-磷酸葡萄糖經(jīng)過(guò)反應(yīng)，只能發(fā)生一次脫羧和二次脫氫反應(yīng)，生成1分子CO2和2分子NADPH+H+。⑶反應(yīng)中生成了重要的中間代謝物——5-磷酸核糖。⑷反應(yīng)過(guò)程中進(jìn)行了一系列酮基和醛基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，經(jīng)過(guò)了3、4、5、6、7碳糖的演變過(guò)程。58二、磷酸戊糖途徑的調(diào)節(jié)限速酶：6-磷酸葡萄糖脫氫酶（G-6-PD）

此酶活性受NADPH/NADP+比值的影響，比值生高則被抑制，降低則被激活；另外NADPH對(duì)該酶有強(qiáng)烈的抑制作用。59(一)為核酸的生物合成提供核糖