生物有机化学第6章 糖代谢

1、糖，即碳水化合物，糖，即碳水化合物，其化学本质其化学本质 为为多羟醛多羟醛或或多羟酮多羟酮类及其衍生物或多类及其衍生物或多 聚物。聚物。 -1,4-糖苷键糖苷键 -1,4-糖苷键糖苷键 食物中的纤维素纤维素，因人体内无-糖苷酶而不能对其分 解利用，却具有刺激肠蠕动等作用，也是维持健康所必需。 磷酸戊糖磷酸戊糖 NADPH 葡萄糖葡萄糖 丙丙 酮酮 酸酸 有氧氧化有氧氧化 无氧氧化无氧氧化 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 食物食物 消化吸收消化吸收 大量大量ATP 少量少量ATP 乙酰乙酰CoAH2O及及CO2 糖酵解糖酵解 TCA循环循环 Catabol

2、ism 葡萄糖葡萄糖 丙丙 酮酮 酸酸 乳酸乳酸 大量大量ATP 少量少量ATP 乙酰乙酰CoAH2O及及CO2 糖酵解糖酵解 TCA循环循环 在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸(lactate)的过程称的过程称 之为糖的无氧氧化，之为糖的无氧氧化，其反应部位在其反应部位在胞浆胞浆。 在有氧情况下，葡萄彻底氧化成水和二氧化碳的在有氧情况下，葡萄彻底氧化成水和二氧化碳的 过程称之为糖的有氧氧化，过程称之为糖的有氧氧化，其反应部位在其反应部位在胞浆胞浆和和线粒体线粒体。 缺氧情况下，缺氧情况下，葡萄糖葡萄糖转化为转化为乳酸乳酸的过程称的过程称 之为糖的无氧氧化，之为糖的无氧氧

3、化，其反应部位在其反应部位在胞浆胞浆。 可分为二个阶段：可分为二个阶段： 第二阶段第二阶段: : 由由丙酮酸丙酮酸转变成转变成乳酸乳酸。 第一阶段第一阶段: : 由由葡萄糖葡萄糖转化为转化为丙酮酸丙酮酸（糖酵解糖酵解）。）。 1.葡萄糖葡萄糖磷酸化为磷酸化为6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P ATP 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+ ADP ATP ADP ATP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸

4、烯醇式丙酮酸 ATP ADP Mg2+ 己糖激酶己糖激酶 (hexokinase) 葡萄糖葡萄糖 CH2 HO H HO OH H OH H OH H H 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 (glucose-6-phosphate, G-6-P) O CH2 O H HO OH H OH H OH H H P O Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P ATP 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+ ADP ATP ADP AT

5、P 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 2. 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖转变为转变为 6-磷酸果糖磷酸果糖 己糖异构酶己糖异构酶 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 O CH 2 O H HO OH H OH H OH H H P 6-磷酸果糖磷酸果糖 (fructose-6-phosphate, F-6-P) O CH2O HO H OH H OH H P CH2OH Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P ATP 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 N

6、AD+ NADH+H+ ADP ATP ADP ATP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 3. 6-磷酸果糖转变为磷酸果糖转变为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(6-phosphfructokinase-1) 糖酵解途径中最重要的限速酶糖酵解途径中最重要的限速酶 1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖6-磷酸果糖磷酸果糖 ATP ADP Mg2+ 6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1 O CH2 O HO H OH H OH H P CH2OH O CH2 O HO H OH H OH H P CH2 O P Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P ATP A

7、DP 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+ ADP ATP ADP ATP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 4. 磷酸己糖磷酸己糖裂解成裂解成2分子分子磷酸丙糖磷酸丙糖 醛缩酶醛缩酶 (aldolase) 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 + PCH2O CH2O OH CO C C C HO O H H H H CH2O CO CH2OH CH2O OH CHO CHP P P Glu

8、 G-6-P F-6-P F-1,6-2P ATP 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+ ADP ATP ADP ATP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 5. 磷酸丙糖磷酸丙糖的同分异构化的同分异构化 磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶 磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶 (phosphotriose isomerase) 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 PCH2O CO CH2OH 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 PCH2O OH CHO CH P

9、 P Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P ATP 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+ ADP ATP ADP ATP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 6. 3-磷酸甘油醛氧磷酸甘油醛氧化为化为1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 Pi、NAD+ NADH+H+ 3-3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 PCH2O OH CHO CH 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 PCH2O OH C

10、CH P OO PP P NAD+：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（氧化型）；：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（氧化型）； NADH：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（还原型）；：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（还原型）； 常作为常作为脱氢酶脱氢酶的辅酶，用于接收或提供的辅酶，用于接收或提供H +。 Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P ATP 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+ ADP ATP ADP ATP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 磷酸甘油酸

11、激酶磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinase) ADP ATP 磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶 Mg2+ 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 PCH2O OH C CH P OO PCH2O OH COOH CH 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 P P P Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P ATP 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+ ADP ATP ADP ATP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸

12、8. 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸转变为转变为2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶 (phosphoglycerate mutase) 2-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 Mg2+ 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 PCH2O OH COOH CHP CH2OH COOH CHO P P Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P ATP 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+ ADP A

13、TP ADP ATP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 9. 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸转变为转变为磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 烯醇化酶烯醇化酶 (enolase) 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 (phosphoenolpyruvate, PEP) 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 P CH2OH COOH CHOP CH2 COOH CHO PP PEPPEP的烯醇磷酸酯具有高基团势能。的烯醇磷酸酯具有高基团势能。 Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P ATP 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

14、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+ ADP ATP ADP ATP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 ADP ATP K+ Mg2+ 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 (pyruvate kinase) 10. 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸转变成转变成丙酮酸丙酮酸， 并通过底物水平磷酸化生成并通过底物水平磷酸化生成ATP 这是糖酵解途径中的第二次这是糖酵解途径中的第二次底物水平磷酸化底物水平磷酸化。 P CH2 COOH CHO 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸丙酮酸 COOH C=O CH 3 丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸 反应中的反应中的NADH

15、+H+ 来自于上述第来自于上述第6 6步反应中步反应中 的的 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) NADH + H+ NAD+ COOH CHOH CH3 COOH C=O CH3 GluG-6-PF-6-PF-1, 6-BP ATP ADP ATPADP 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 丙丙 酮酮 酸酸 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADP ATP ADP ATP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 E1: 己糖激酶己糖激酶 E2: 6-磷酸果糖激

16、酶磷酸果糖激酶-1 E3: 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 NAD+ 乳乳 酸酸 糖的无氧代谢糖的无氧代谢 E2 E1 E3 NADH+H+ H2O 2 2 G G-6-P ATP ADP 己糖激酶己糖激酶 ATP ADP F-6-P F-1,6-BP 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 ADP ATP PEP 丙酮酸丙酮酸 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 主要是通过对主要是通过对己糖激酶、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三个关键酶的活性的调节，分为激素三个关键酶的活性的调节，分为激素 调节和代谢物的变构调节及共价修饰调节。调节和代谢物的变构调节及共价修饰调节。 (1)变构

17、激活剂：变构激活剂：AMP; ADP; F-1,6-BP; F-2,6-BP。 (2)变构抑制剂：变构抑制剂： 柠檬酸柠檬酸; ; ATP(高浓度高浓度)。 (3)F-1,6-BP 正反馈调节该酶。正反馈调节该酶。 (2)变构抑制剂：变构抑制剂：ATP, 丙氨酸丙氨酸 (1)变构激活剂：变构激活剂：1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 (1)反馈反馈抑制剂：抑制剂： 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 氧供应充足时，葡萄糖彻底氧化成氧供应充足时，葡萄糖彻底氧化成H H2 2O O和和COCO2 2， 并释放出并释放出大量能量大量能量的过程。是机体主要供能方式。的过程。是机体主要供能方式。 在在胞浆胞浆及及线粒体

18、线粒体中进行。中进行。 包括以下几个环节包括以下几个环节 1. 1. 糖酵解；糖酵解； 2. 2. 丙酮酸氧化脱羧；丙酮酸氧化脱羧； 3. 3. 三羧酸循环（三羧酸循环（TCATCA循环）循环） 4. 4. 氧化磷酸化；氧化磷酸化； 第一阶段：糖酵解生成丙酮酸第一阶段：糖酵解生成丙酮酸 第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧 第三阶段：三羧酸循环第三阶段：三羧酸循环 葡萄糖葡萄糖 第四阶段：氧化磷酸化第四阶段：氧化磷酸化 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA CO2 NADH+H+ FADH2 H2O O ATP ADP TCA循环循环 胞浆胞浆 线粒体线粒体 丙酮酸进入丙酮酸进入线粒体

19、线粒体，氧化脱羧为乙酰，氧化脱羧为乙酰CoA 。 丙酮酸氧化脱氢酶系丙酮酸氧化脱氢酶系 (1) 反应式反应式: 辅辅 酶酶 TPP 硫辛酸，硫辛酸， HSCoA FAD, NAD+ (2)丙酮酸氧化脱氢酶系的组成丙酮酸氧化脱氢酶系的组成 酶酶 E2：二氢硫辛酰胺转乙酰酶：二氢硫辛酰胺转乙酰酶 E3：二氢硫辛酰胺脱氢酶：二氢硫辛酰胺脱氢酶 TPP E1E2E3 FAD NAD+ HSCoA S S NAD+ TPP E1E3 FADH2 S S E2 CO2 CoASH NADH+H+ TPP E1E3 FAD S S E2 TPP E1E3 FAD S S E2 CH3-C-COOH O CH

20、3-C-H OH TPP E1E3 FAD HS S E2 CH3-C O CH3-C- SCoA O TPP E1E3 FAD HS HS E2 (3)丙酮酸氧化脱氢酶系催化的反应过程丙酮酸氧化脱氢酶系催化的反应过程 TCA循环在循环在线粒体线粒体中进行。中进行。 CoASH NADH+H+ NAD+ NAD+ NADH+H+ FAD FADH2 NADH+H+ NAD+ H2O H2O H2O CoASHCoASH H2O 柠檬酸合酶柠檬酸合酶 顺乌头酸酶顺乌头酸酶 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 琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶 琥珀酸脱氢酶琥珀酸

21、脱氢酶 延胡索酸酶延胡索酸酶 苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶 CH3-C-SCoA O O COOH C CH2 COOH 草酰乙酸草酰乙酸 COOH HO-C-COOH CH2 COOH 柠檬酸柠檬酸 CH2 COOH C-COOH CH COOH 顺乌头酸顺乌头酸 CH2 COOH H-C-COOH CH COOH 异柠檬酸异柠檬酸 CH2 HO- COOH CH2 C COOH 酮戊二酸酮戊二酸 CH2 O 琥珀酰琥珀酰CoA O -SCoA CH2 CH2 COOH C 琥珀酸琥珀酸 CH2 CH2 COOH COOH 延胡索酸延胡索酸 CH HC COOH COOH HO-C-H CH2

22、COOH COOH 苹果酸苹果酸 (3)三羧酸循环的要点三羧酸循环的要点 草酰乙酸草酰乙酸(转变天冬氨酸，参与转变天冬氨酸，参与 蛋白质代谢蛋白质代谢)，-酮戊二酸（转变为谷氨酸）酮戊二酸（转变为谷氨酸）看似在循环中看似在循环中 不消耗，其实不然，可转变成其他物质，故需不断补充。不消耗，其实不然，可转变成其他物质，故需不断补充。 1.5* 4.葡萄糖有氧氧化的葡萄糖有氧氧化的ATP生成生成 反反应应辅辅 酶酶 ATP 第第 一一 阶阶 段段 葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖-1 6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖-1 23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 21,3-二磷酸甘油酸二磷

23、酸甘油酸 NAD+ 2 2.5 或或2 21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 2 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2 1 2 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 2丙酮酸丙酮酸 2 1 第二阶段第二阶段2 丙酮酸丙酮酸 2 乙酰乙酰CoA2 2.5 第第 三三 阶阶 段段 2异柠檬酸异柠檬酸 2 -酮戊二酸酮戊二酸 2 2.5 2 -酮戊二酸酮戊二酸 2 琥珀酰琥珀酰CoA2 2.5 2琥珀酰琥珀酰CoA 2 琥珀酸琥珀酸 2 1 2琥珀酸琥珀酸 2 延胡索酸延胡索酸 FAD 2 1.5 2苹果酸苹果酸 2 草酰乙酸草酰乙酸 NAD+ 2 2.5 净生成净生成32(或或30)ATP NAD+ NAD+

24、NAD+ 主要是通过对七个关键酶活性的调节，主要是通过对七个关键酶活性的调节， 分为分为别构调节别构调节和和共价修饰调节。共价修饰调节。 关关 键键 酶酶 酵解途径：酵解途径：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 丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸的氧化脱羧：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、异柠檬酸脱柠檬酸合酶、异柠檬酸脱 氢酶、氢酶、- -酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体 1. 丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体的调节的调节 变构调节变构调节 变构抑制剂：乙酰变构抑制剂：乙酰CoA; NADH; AT

25、P 变构激活剂：变构激活剂：AMP; ADP; NAD+ 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 FADH2 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 +ADP ADP + ATP 柠檬酸柠檬酸 琥珀酰琥珀酰CoA NADH 琥珀酰琥珀酰CoA NADH +Ca2+ Ca2+ ATP、ADP的影响的影响 产物堆积引起抑制产物堆积引起抑制 循环中后续反应循环中后续反应 中间产物别位反馈抑中间产物别位反馈抑 制前面反应中

26、的酶制前面反应中的酶 其他，如其他，如Ca2+可可 激活许多酶激活许多酶 2. 三羧酸循环的调节三羧酸循环的调节 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径是指由糖酵解中间产物葡萄是指由糖酵解中间产物葡萄 糖糖-6-磷酸开始形成旁路，并返回糖酵解的一个磷酸开始形成旁路，并返回糖酵解的一个 代谢支路代谢支路，该支路，该支路不产生不产生ATP，其意义在于生，其意义在于生 产产NADPH 和和磷酸核糖。磷酸核糖。 果糖果糖 己糖激酶己糖激酶 Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P ATP ADP ATP ADP 丙酮酸丙酮酸 半乳糖半乳糖 1-磷酸半乳糖磷酸半乳糖 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 半乳糖激酶半乳糖

27、激酶 变位酶变位酶 甘露糖甘露糖 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 五、其他单糖的分解代谢五、其他单糖的分解代谢 果糖、甘露糖、半果糖、甘露糖、半 乳糖等单糖都是转变乳糖等单糖都是转变 为葡萄糖代谢的中间为葡萄糖代谢的中间 产物而进行代谢。产物而进行代谢。 肌糖原，肌糖原，250 400g，氧化供能。氧化供能。 肝糖原，肝糖原，70 100g，维持血糖。维持血糖。 是体内糖的储存形式是体内糖的储存形式 之一，是机体能迅速动用的能量储备。之一，是机体能迅速动用的能量储备。 1. 葡萄糖残基以葡萄糖残基以-1,4-糖苷键糖苷键形形 成长链成长链。 2. 约约10个葡萄糖残基

28、处形成分个葡萄糖残基处形成分 枝，分枝处葡萄糖以枝，分枝处葡萄糖以-1,6-糖糖 苷键苷键连接，分支增加，溶解连接，分支增加，溶解 度增加。度增加。 3. 每条链都终止于一个非还原每条链都终止于一个非还原 端。非还原端增多，以利于端。非还原端增多，以利于 其被酶分解。其被酶分解。 (一一)合成部位合成部位 1. 组织定位组织定位 主要在肝、肌肉主要在肝、肌肉 2. 细胞定位细胞定位 胞浆胞浆 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 1. 葡萄糖磷酸化生成葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 ATP ADP 己糖激酶己糖激酶; 葡萄糖激酶葡萄糖激酶(肝肝) O H HO OH HOHHOH

29、H H CH2 OH H PO O H HO OH HOHHOH H H CH2 OH H OH 2. 6-磷酸葡萄糖转变成磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 O H HO OH HOHHOH H H CH 2 OH H P O O H HO OH HOHHOH H O H CH 2OH H P UDPG可看作可看作“活性葡萄糖活性葡萄糖”，在体内充作葡萄在体内充作葡萄 糖供体。糖供体。 3. 1- 磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖 PPi UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶

30、尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖 ( uridine diphosphate glucose , UDPG ) （UTP） 1- 磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 O H HO OH HOHHOH H O H CH2OH H P 尿苷尿苷 PPP PPP O H HO OH HOHHOH H O H CH2OH H P 尿苷尿苷 P P 糖原糖原n + UDPG 糖原糖原n+1 + UDP 糖原合酶糖原合酶 4. 糖原分子的延长糖原分子的延长 1. 糖原糖原n 为原有的细胞内的较小糖原分子，称为为原有的细胞内的较小糖原分子，称为糖原引物糖原引物 (primer)， 作为作为UDPG 上葡萄糖基的接受体。上

31、葡萄糖基的接受体。 2. 糖原合酶糖原合酶 (glycogen synthase) 是糖原合成过程的关键酶。是糖原合成过程的关键酶。 3.糖原合成是消耗能量的过程糖原合成是消耗能量的过程 ，需要，需要消消耗耗2个个高能磷酸键高能磷酸键 的能量。的能量。 (三三)糖原合成反应的特点糖原合成反应的特点 OO O O O O O OO OOOO OOO OOOO O OO O O O O O OOO O OO O O O O O OOO OOOO O O O O O O O O O O 4.糖原分枝的形成糖原分枝的形成 分分 支支 酶酶 (branching enzyme) -1,4-糖苷键糖苷键

32、-1,6-糖苷键糖苷键 (一一) 反应过程反应过程 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. 糖原分解为糖原分解为1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 2. 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 3. 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 （肝，肾）（肝，肾） 葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 4. 脱枝酶的作用脱枝酶的作用 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 转移酶活性转移酶

33、活性 -1,6糖苷糖苷 酶活性酶活性 O O O O O OO O O OO O OO O O OO OO O O OO 磷酸化酶磷酸化酶 脱枝酶脱枝酶 (dabranching enzyme) 在几个酶的共同作用下，最终产物中的在几个酶的共同作用下，最终产物中的85为为 1-磷酸葡萄糖，磷酸葡萄糖，15为游离葡萄糖。为游离葡萄糖。 UDPGUDPG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 糖原合酶糖原合酶 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 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

34、（肝）磷酸酶（肝） 糖原糖原n 三、糖原合成与分解的意义三、糖原合成与分解的意义 (一一) 糖原是葡萄糖的一种储存形式：葡萄糖充足时储存，糖原是葡萄糖的一种储存形式：葡萄糖充足时储存， 不足时分解提供能量；不足时分解提供能量； (二二) 因肝、肾因肝、肾有有葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶，故肝糖原可分解为葡，故肝糖原可分解为葡 萄糖，释放入血，维持血糖浓度。萄糖，释放入血，维持血糖浓度。 (三三) 肌肉组织肌肉组织无无葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶，所生成的，所生成的6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 不能转变成葡萄糖释放入血，只能氧化供能。不能转变成葡萄糖释放入血，只能氧化供能。 糖原合成：糖原合成：

35、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 对关键酶调节对关键酶调节 (一一) 共价修饰调节共价修饰调节 3.调节有级联放大作用，效率高；调节有级联放大作用，效率高； 1.两种酶磷酸化或去磷酸化后活性变化相反；两种酶磷酸化或去磷酸化后活性变化相反； 2.此调节为酶促反应，调节速度快；此调节为酶促反应，调节速度快； 4.受激素调节。受激素调节。 1. 糖原合酶与糖原磷酸化酶都是变构酶，可受代谢物的糖原合酶与糖原磷酸化酶都是变构酶，可受代谢物的 变构调节。变构调节。 2. 6-磷酸葡萄糖可激活糖原合酶磷酸葡萄糖可激活糖原合酶b，使之转变为活性的，使之转变为活性的 糖原合酶糖原合

36、酶a，加速糖原合成。，加速糖原合成。 3. AMP浓度升高时，可使糖原磷酸化酶浓度升高时，可使糖原磷酸化酶b变构而易形成变构而易形成 有活性的糖原磷酸化酶有活性的糖原磷酸化酶a，加速糖原分解。，加速糖原分解。 4. ATP是糖原磷酸化酶是糖原磷酸化酶a的变构抑制剂，抑制糖原分解。的变构抑制剂，抑制糖原分解。 (二二) 变构调节变构调节 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激酶激酶 糖原合酶糖原合酶 糖原合酶糖原

37、合酶-P PKA (有活性有活性) 磷酸化酶磷酸化酶b 磷酸化酶磷酸化酶a-P 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶-P Pi PKA：蛋白激酶：蛋白激酶A 抑制糖原合成抑制糖原合成增强糖原分解增强糖原分解 (二二)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。 (三三)原料原料 主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸。主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸。 一、什么是糖异生一、什么是糖异生 (一一)糖异生糖异生 是指从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原是指从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原 的过程。的过程。 生糖氨基酸生糖氨基酸 -酮酸酮酸 甘油甘油 -磷酸甘油磷酸甘油 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 乳酸

38、乳酸 丙酮酸丙酮酸 Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P ATP 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+ ADP ATP ADP ATP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 (一一)反应过程反应过程 糖异生与糖酵解途径共有可逆糖异生与糖酵解途径共有可逆 反应，反应，3个由关键酶催化的个由关键酶催化的不可逆反不可逆反 应，应，由另外的反应和酶代替。由另外的反应和酶代替。 Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P A

39、TP 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+ ADP ATP ADP ATP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 1. 6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖磷酸葡萄糖水解为葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 G-6-P Pi 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶 果糖双磷酸酶果糖双磷酸酶 2. 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 转变为转变为 6-磷酸果糖磷酸果糖 F-1,6-BP F-6-P Pi 丙丙酮酸羧化酶酮酸羧化酶(辅酶为生物素辅酶为生物素) 丙酮酸丙酮酸

40、丙酮酸丙酮酸 草酰乙酸草酰乙酸 ATP + CO2 ADP + Pi 苹果酸苹果酸 天冬氨酸天冬氨酸 天冬氨酸天冬氨酸 苹果酸苹果酸 草酰乙酸草酰乙酸 PEP PEP羧激酶羧激酶 GTP GDP + CO2 线线 粒粒 体体 胞胞 液液 丙酮酸羧化为草酰乙酸，再脱羧生丙酮酸羧化为草酰乙酸，再脱羧生成成PEP的过的过 程称程称丙酮酸羧化支路丙酮酸羧化支路。 3. 丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP) (一一)维持血糖浓度恒定维持血糖浓度恒定 (二二)调节酸碱平衡调节酸碱平衡 1.饥饿早期肝每天可异生葡萄糖饥饿早期肝每天可异生葡萄糖1015g。 2.长期饥饿时肾糖异生

41、的能力增强，可占糖异生总长期饥饿时肾糖异生的能力增强，可占糖异生总 量的量的45%。 长期饥饿长期饥饿，组织蛋白分解增强，血中氨基酸含，组织蛋白分解增强，血中氨基酸含 量升高，为糖异生提供原料。量升高，为糖异生提供原料。 肾中肾中-酮戊二酸消耗，促进谷氨酰胺脱氨生成酮戊二酸消耗，促进谷氨酰胺脱氨生成-酮酮 戊二酸，肾小管上皮细胞氨钠交换增强。戊二酸，肾小管上皮细胞氨钠交换增强。 (三三)协助氨基酸代谢协助氨基酸代谢 肝肝 肌肉肌肉 葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 酵解途径酵解途径 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 糖异生

42、途径糖异生途径 血液血液 1. 肌肉中乳酸经血循环进入肝异生为葡萄糖，再经肌肉中乳酸经血循环进入肝异生为葡萄糖，再经 血循环到达肌肉中氧化的过程，成为血循环到达肌肉中氧化的过程，成为乳酸循环乳酸循环。 2. 乳酸的再利用可防止代谢性酸中毒。乳酸的再利用可防止代谢性酸中毒。 (一一)代谢代谢物的调节物的调节 1细胞内细胞内ATP含量较高时，促进糖异生而抑制含量较高时，促进糖异生而抑制 糖的氧化。糖的氧化。AMP、ADP可抑制糖异生作用，促进可抑制糖异生作用，促进 糖的氧化分解。糖的氧化分解。 2乙酰辅酶乙酰辅酶A一方面可抑制丙酮酸脱氢酶系的一方面可抑制丙酮酸脱氢酶系的 活性，使丙酮酸大量堆积，为

43、糖异生提供原料；活性，使丙酮酸大量堆积，为糖异生提供原料； 另一方面又可激活丙酮酸羧化酶，加速丙酮酸生另一方面又可激活丙酮酸羧化酶，加速丙酮酸生 成草酰乙酸，促进糖异生。成草酰乙酸，促进糖异生。 (二二)激素的调节激素的调节 升高血糖的激素促进糖异生（胰高血糖素、肾上升高血糖的激素促进糖异生（胰高血糖素、肾上 腺素；降低血糖的激素抑制糖异生（胰岛素）。腺素；降低血糖的激素抑制糖异生（胰岛素）。 血糖血糖是血液中单糖的总称，临床称血中葡是血液中单糖的总称，临床称血中葡 萄糖为血糖。萄糖为血糖。 正常成人血糖浓度为正常成人血糖浓度为3.896.11mmol/L 血糖水平恒定可血糖水平恒定可保证依赖

44、葡萄糖供能的保证依赖葡萄糖供能的脑脑 组织、红细胞、骨髓及神经组织等组织、红细胞、骨髓及神经组织等重要组织器重要组织器 官的能量供应。官的能量供应。 血血 糖糖 食食 物物 糖糖 消化，消化， 吸收吸收 肝糖原肝糖原 分解分解 非糖物质非糖物质 糖异生糖异生 氧化氧化 分解分解 CO2 + H2O 糖原合成糖原合成 肝肝(肌肌)糖原糖原 转变为其他物质转变为其他物质 一、血糖来源和去路一、血糖来源和去路 尿糖尿糖 (8.8910.00mmol/L) 肾糖阈肾糖阈 主要调节激素主要调节激素 降低血糖：胰岛素降低血糖：胰岛素(insulin) 升高血糖升高血糖 胰高血糖素胰高血糖素 糖皮质激素糖皮质激