第06章糖代谢-2016 (2)

1、Metabolism of saccharideMetabolism of saccharide 新陈代谢新陈代谢（metabolism）是生命最基本的特征之一，泛指生物与周）是生命最基本的特征之一，泛指生物与周围环境进行围环境进行物质交换和能量交换物质交换和能量交换的过程。生物一方面不断地从周围环境中的过程。生物一方面不断地从周围环境中摄取能量和物质，通过一系列生物反应转变成自身组织成分，即所谓摄取能量和物质，通过一系列生物反应转变成自身组织成分，即所谓同化同化作用（作用（assimilation）/合成代谢；合成代谢；另一方面，将原有的组成成份经过一系另一方面，将原有的组成成份经过一系列的

2、生化反应，分解为简单成分重新利用或排出体外，即所谓列的生化反应，分解为简单成分重新利用或排出体外，即所谓异化作用（异化作用（dissimilation ）/分解代谢，分解代谢，通过上述过程不断地进行自我更新。通过上述过程不断地进行自我更新。 特点：特异、有序、高度适应和灵敏调节、代谢途径逐步进行特点：特异、有序、高度适应和灵敏调节、代谢途径逐步进行糖是人类食物的主要成分，约占食物总量的糖是人类食物的主要成分，约占食物总量的50%以上以上人体所需能量的人体所需能量的50-70%来自糖。来自糖。1mol糖完全氧化释放糖完全氧化释放2840kJ能量，其中约能量，其中约34%转化为转化为ATP糖的功能

3、不止于供能，如参与物质间转化、构成糖蛋白、糖的功能不止于供能，如参与物质间转化、构成糖蛋白、参与结缔组织构成等参与结缔组织构成等糖分单糖（如：葡萄糖、果糖）、寡糖、多糖（淀粉、糖糖分单糖（如：葡萄糖、果糖）、寡糖、多糖（淀粉、糖原、纤维素等）原、纤维素等）糖的基本知识糖的基本知识主食中的糖类以淀粉（主食中的糖类以淀粉（starch）为主）为主糖类被消化成糖类被消化成单糖单糖才能在小肠吸收。由淀粉酶、糖苷酶等完成。才能在小肠吸收。由淀粉酶、糖苷酶等完成。SGLT（Na+依赖型葡萄糖转运蛋白）依赖型葡萄糖转运蛋白）:糖的消化、吸收糖的消化、吸收SGLT1: 存在于小肠，存在于小肠，负负责小肠对葡萄

4、糖的吸收责小肠对葡萄糖的吸收SGLT1,2: 存在于肾，负存在于肾，负责肾对葡萄糖的重吸收责肾对葡萄糖的重吸收 第一节第一节 糖的消化、吸收、转运糖的消化、吸收、转运吸收：吸收：肾单位肾单位一个是强生旗下的一个是强生旗下的Janssen药物公司的治疗型糖尿病新药，药物公司的治疗型糖尿病新药，该药是在美国批准的第一个该药是在美国批准的第一个SGLT2抑制剂。抑制剂。 InvokanaSGLT2是一种是一种钠依赖的葡萄糖转运蛋白钠依赖的葡萄糖转运蛋白，在肾脏中特异性的表达，在，在肾脏中特异性的表达，在近曲小管的肾脏血糖重吸收中发挥非常重要的作用。近曲小管的肾脏血糖重吸收中发挥非常重要的作用。选择性

5、地抑制选择性地抑制SGLT2，是一种创造性的治疗策略，即通过，是一种创造性的治疗策略，即通过增加尿糖增加尿糖的的排出来治疗排出来治疗2型糖尿病。型糖尿病。彭博通讯社预测该药彭博通讯社预测该药2018年可达年可达11亿美元的年销售亿美元的年销售依赖于依赖于GLUT（葡糖转运蛋白）（葡糖转运蛋白）GLUT 葡萄糖由血进入细胞葡萄糖由血进入细胞GLUT1,3: 存在于存在于各种各种组织细胞，是细胞摄糖的组织细胞，是细胞摄糖的基本转运体基本转运体GLUT5: 存在于小肠细胞，运输存在于小肠细胞，运输果糖果糖。GLUT2: 存在于肝细胞、胰腺存在于肝细胞、胰腺细胞，对葡萄糖细胞，对葡萄糖低亲和力低亲和力

6、，可，可使肝摄取血中使肝摄取血中过剩过剩的葡萄糖，并的葡萄糖，并调节胰岛素调节胰岛素分泌分泌GLUT4: 存在于脂肪、肌组织，以存在于脂肪、肌组织，以胰岛素依赖的方式胰岛素依赖的方式摄取葡摄取葡萄糖，肌肉耐力训练可增加肌组织细胞膜上萄糖，肌肉耐力训练可增加肌组织细胞膜上GLUT4的表达的表达（共（共12中，右中，右边边5种功能明确）种功能明确） 第二节第二节 糖的无氧氧化糖的无氧氧化【糖酵解】：【糖酵解】：一分子葡萄糖一分子葡萄糖在在胞质胞质中可裂解为中可裂解为两分子的丙酮酸两分子的丙酮酸，是，是葡萄糖无氧氧化和有氧氧化的共同起始途径，称为糖酵解葡萄糖无氧氧化和有氧氧化的共同起始途径，称为糖酵

7、解【葡萄糖的无氧氧化】：【葡萄糖的无氧氧化】：在不能利用氧或供氧不足时，生物体将葡在不能利用氧或供氧不足时，生物体将葡萄糖裂解为丙酮酸，并进一步转化为萄糖裂解为丙酮酸，并进一步转化为乳酸或乙醇乳酸或乙醇的过程。的过程。【葡萄糖的有氧氧化】：【葡萄糖的有氧氧化】：在氧供充足时，生物体将葡萄糖裂解为丙在氧供充足时，生物体将葡萄糖裂解为丙酮酸，并进入酮酸，并进入线粒体彻底氧化线粒体彻底氧化为为CO2和和H2O的过程。的过程。对于人体对于人体对于植物对于植物/微生物微生物葡萄糖的主要葡萄糖的主要分解代谢分解代谢途径途径葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸乙醇乙醇乙酰乙酰 CoA葡萄糖葡萄糖6-磷酸磷酸磷酸

8、戊糖磷酸戊糖途径途径糖酵解糖酵解（有氧）（有氧）（无氧）（无氧）三羧酸三羧酸循环循环（有氧或无氧）（有氧或无氧）细胞膜细胞膜细胞质细胞质线粒体线粒体 高尔基体高尔基体细胞核细胞核内质网内质网溶酶体溶酶体细胞壁细胞壁叶绿体叶绿体有色体有色体白色体白色体液体液体晶体晶体分泌物分泌物吞噬吞噬中心体中心体胞饮胞饮细胞膜细胞膜 丙酮酸氧化丙酮酸氧化 三羧酸循环三羧酸循环 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 糖酵解糖酵解十步反应十步反应一、一、 糖的无氧氧化分为糖酵解和乳酸生成两个阶段糖的无氧氧化分为糖酵解和乳酸生成两个阶段葡萄糖葡萄糖 （G）葡糖葡糖-6-磷酸（磷酸（G-6-P）果糖果糖-6-磷酸磷酸 (F-6-

9、P)果糖果糖-1，6-二磷酸二磷酸 (F-1,6-BP)2 3-磷酸磷酸甘油甘油醛醛 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮2 1，3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸2 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸2 丙酮酸丙酮酸第第一一阶阶段段第第二二阶阶段段第第三三阶阶段段葡萄糖的磷酸化葡萄糖的磷酸化磷酸己糖的裂解磷酸己糖的裂解丙酮酸和丙酮酸和ATP的生成的生成 指在分解代谢过程中，底物因脱氢、脱水等作用而使能量在分子内指在分解代谢过程中，底物因脱氢、脱水等作用而使能量在分子内部重新分布，形成高能磷酸化合物，然后将高能磷酸基团转移到部重新分布，形成高能磷酸化合物，然后将

10、高能磷酸基团转移到ADP形成形成ATP的过程。的过程。 底物水平磷酸化底物水平磷酸化（substrate level phosphorylation ）高能化合物的放能水解作用高能化合物的放能水解作用偶联偶联ATP合成合成定义：定义： ADP或其他核苷二磷酸的磷酸化作用与底物的脱氢作用直接相或其他核苷二磷酸的磷酸化作用与底物的脱氢作用直接相偶联的反应称为底物水平磷酸化。偶联的反应称为底物水平磷酸化。二、二、 糖酵解的调控糖酵解的调控 对三个对三个关键酶关键酶活性的调节活性的调节磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1（PFK-1）：）： 最重要！最重要！丙酮酸激酶丙酮酸激酶己糖激酶己糖激酶果糖果糖-6-磷

11、酸磷酸 (F-6-P)果糖果糖-1，6-二磷酸二磷酸 (F-1,6-BP)磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖 （G）葡糖葡糖-6-磷酸（磷酸（G-6-P）（不可逆！）（不可逆！）果糖果糖-6-磷酸磷酸 (F-6-P)的调控的调控F-2,6-BP 是是PFK-1最强的别最强的别构激活剂构激活剂F-1,6-BP也是也是PFK-1的别构的别构激活剂，属于正反馈调节激活剂，属于正反馈调节三、糖无氧氧化的生理意义三、糖无氧氧化的生理意义 迅速提供能量，这对肌肉收缩至关重要。迅速提供能量，这对肌肉收缩至关重要。 肌肉肌肉ATP含量很低，收缩几下即耗完，即使氧不缺，因为有氧氧化含量很低，收

12、缩几下即耗完，即使氧不缺，因为有氧氧化反应时间长，需要无氧氧化迅速获得反应时间长，需要无氧氧化迅速获得ATP 当机体缺氧或剧烈运动肌局部血流不足时，能量主要靠无氧氧化当机体缺氧或剧烈运动肌局部血流不足时，能量主要靠无氧氧化 成熟红细胞没有线粒体，只能依赖无氧氧化供能成熟红细胞没有线粒体，只能依赖无氧氧化供能 神经细胞、白细胞、骨髓细胞等代谢极为活跃，神经细胞、白细胞、骨髓细胞等代谢极为活跃，即使不缺氧也常由糖的无氧氧化提供能量。即使不缺氧也常由糖的无氧氧化提供能量。注意：注意：1个个 葡萄糖经无氧氧化葡萄糖经无氧氧化净生成净生成 2个个 ATPCairns RA等人研究发现，摄取的葡萄糖约为周

13、围正常细胞的等人研究发现，摄取的葡萄糖约为周围正常细胞的10倍；肿倍；肿瘤细胞糖酵解能力是正常细胞的瘤细胞糖酵解能力是正常细胞的20-30倍。倍。恶性肿瘤细胞的能量代谢特点表现为：有氧状态下的糖酵解为其主要获能方式，葡恶性肿瘤细胞的能量代谢特点表现为：有氧状态下的糖酵解为其主要获能方式，葡萄糖是其唯一能量底物。萄糖是其唯一能量底物。肿瘤高表达：葡萄糖转运体蛋白（肿瘤高表达：葡萄糖转运体蛋白（GLUT1和和/或或GLUT3）己糖激酶等糖酵解酶己糖激酶等糖酵解酶肿瘤为什么青睐用肿瘤为什么青睐用糖酵解途径来供能？糖酵解途径来供能？应用：应用：PET-CT; 药物设计药物设计Warburg早在早在20

14、世纪世纪20年代年就发现了在有氧条件下肿瘤细胞大量摄取葡萄糖并产生乳年代年就发现了在有氧条件下肿瘤细胞大量摄取葡萄糖并产生乳酸的现象，此即酸的现象，此即Warburg效应效应糖的无氧氧化与肿瘤糖的无氧氧化与肿瘤提供大量碳源、减少有氧氧化中的提供大量碳源、减少有氧氧化中的自由基损伤自由基损伤氟代脱氧葡萄糖氟代脱氧葡萄糖 (18FDG)PET-CT正电子发射断层扫描（PET） 3-溴丙酮酸（溴丙酮酸（3-BrPA）氯尼达明氯尼达明 （LND）：与化疗）：与化疗联合进行时治疗效果较好联合进行时治疗效果较好、2-脱氧脱氧-D-葡萄糖葡萄糖2-脱氧脱氧-D-葡萄糖葡萄糖 第二节第二节 糖的有氧氧化糖的有

15、氧氧化一、糖的有氧氧化分一、糖的有氧氧化分3个阶段个阶段Stage-1 葡萄糖经糖酵解生成丙酮酸葡萄糖经糖酵解生成丙酮酸Stage-2 丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰CoAStage-3 乙酰乙酰CoA进入柠檬酸循环及氧化磷酸化生成进入柠檬酸循环及氧化磷酸化生成ATP烟酰胺烟酰胺 NAD+/NADP+结构结构NAD+ ：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 （辅酶（辅酶I）NADP+ ：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（辅酶：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（辅酶II）作用：传递作用：传递H和电子和电子COOHC=OCH3丙酮酸丙酮酸CH3-C-SCoAO乙酰乙酰CoA

16、CoA NAD+ NADH+H+CO2CoASH 丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体硫辛酰胺硫辛酰胺TPPFAD、NAD+Stage-2 丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰CoAStage-3 乙酰乙酰CoA进入柠檬酸循环及氧化磷酸化生成进入柠檬酸循环及氧化磷酸化生成ATP柠檬酸循环柠檬酸循环TCA循环循环三羧酸循环三羧酸循环Kreb循环循环被称为：被称为： OCH3-C-SCoACoASHNADH +CO2FADH2H2ONADH+CO2NADHGTP柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸顺乌头酸顺乌头酸 酮戊二酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酸

17、琥珀酰琥珀酰CoA延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸NAD+NAD+FADNAD+柠檬酸合酶柠檬酸合酶顺乌头酸酶顺乌头酸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琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶-酮戊二酸脱酮戊二酸脱氢酶复合体氢酶复合体琥珀酰琥珀酰-CoA合成酶合成酶延胡索酸酶延胡索酸酶CoA-SH3个关键酶个关键酶4次脱氢次脱氢2次脱羧次脱羧1次底物水平磷酸化次底物水平磷酸化柠檬酸循环要点：柠檬酸循环要点：柠檬酸循环（柠檬酸循环（TCA）化学历程）化学历程Krebs：1900 年年 8 月月 25 日出生于德国希尔德海姆（日出生于德国希尔德海姆（Hildes

18、heim）犹太血统犹太血统。父亲父亲是一位是一位 耳鼻喉科医生，他在耳鼻喉科医生，他在 1919-1923 年曾先后就读于德国的格丁根、弗赖堡、年曾先后就读于德国的格丁根、弗赖堡、柏林大学，柏林大学，1925 年毕业于汉堡大学。而后年毕业于汉堡大学。而后作为作为 1931 年诺贝尔奖的获得者瓦尔堡年诺贝尔奖的获得者瓦尔堡（Otto Heinrich Warburg）的）的 助手助手直到直到 1930 年。在名师的指导下他渡过了充实、年。在名师的指导下他渡过了充实、有意义的有意义的 5 年时光，并为以后的研究打年时光，并为以后的研究打 下了坚实的基础。下了坚实的基础。 1933 年因其犹太血统年

19、因其犹太血统而受迫害逃亡至英国，而受迫害逃亡至英国， 并获并获剑桥大学硕士剑桥大学硕士。 1935-1945 年先后任谢菲尔德大学药年先后任谢菲尔德大学药理讲师及生物化学教授。理讲师及生物化学教授。1952 年起任年起任牛津大学的生化教授牛津大学的生化教授。1953年获得诺贝尔生年获得诺贝尔生理学或医学奖理学或医学奖。1981 年年 11 月月 22 日在英国牛津逝世。日在英国牛津逝世。Krebs的生平的生平Krebs是如何发现三羧酸循环的呢？是如何发现三羧酸循环的呢？他的成就就是继承了前人工作的结晶。他的成就就是继承了前人工作的结晶。早在早在 1910 年就有科学家利用组织的匀浆对某些有年就

20、有科学家利用组织的匀浆对某些有 机化合物的氧化进行了比较，发现机化合物的氧化进行了比较，发现乳酸、乳酸、琥珀酸、苹果酸、顺乌头酸、柠檬酸等都比较能够琥珀酸、苹果酸、顺乌头酸、柠檬酸等都比较能够 迅速的氧化。迅速的氧化。进而在进而在 1937 年有科学家发现由年有科学家发现由柠檬酸氧化可生成柠檬酸氧化可生成 -酮戊二酸，异柠檬酸、顺酮戊二酸，异柠檬酸、顺 乌头酸则是乌头酸则是其中间产物。其中间产物。在此基础上，在此基础上，Krebs 发现发现柠檬酸可经过顺乌头酸、异柠檬酸、柠檬酸可经过顺乌头酸、异柠檬酸、-酮酮 戊二酸而生成琥珀酸戊二酸而生成琥珀酸。因已知琥珀酸可经过延胡索酸、苹果酸可生成草酰乙

21、酸，这样就使从因已知琥珀酸可经过延胡索酸、苹果酸可生成草酰乙酸，这样就使从 柠檬酸柠檬酸到草酰到草酰乙酸间的关系已经清楚。乙酸间的关系已经清楚。之后，之后，Krebs 又发现了一个极关键的反应，就又发现了一个极关键的反应，就 是在是在肌肉中如果加入草酰乙酸便有柠檬酸的肌肉中如果加入草酰乙酸便有柠檬酸的产产 生生。由于这一发现使上述。由于这一发现使上述 8 个有机酸的代谢个有机酸的代谢 呈一个环状的关系。由于当时已知在无氧的呈一个环状的关系。由于当时已知在无氧的条件下从葡萄糖可生成丙酮酸，所以条件下从葡萄糖可生成丙酮酸，所以 Krebs 当时当时 认为，认为，丙酮酸在体内可与少量存在的草酰丙酮酸

22、在体内可与少量存在的草酰乙酸缩合成柠檬酸乙酸缩合成柠檬酸，之后柠檬酸在生成，之后柠檬酸在生成 CO2 不断不断 放出氢的同时经一系列变化生成草酰乙酸。放出氢的同时经一系列变化生成草酰乙酸。由此便可完全解释体内有机化合物的氧化机制。由此便可完全解释体内有机化合物的氧化机制。 在此同时，在此同时，Krebs 又证明了在体内，碳水化合物、脂肪及蛋白质等经氧化分解，在生成又证明了在体内，碳水化合物、脂肪及蛋白质等经氧化分解，在生成 CO2 及水的同时并释放出能量。至此，一个完整的三羧酸循环途径诞生，而至今尚无人能及水的同时并释放出能量。至此，一个完整的三羧酸循环途径诞生，而至今尚无人能推翻和推翻和 改

23、变这一代谢过程。改变这一代谢过程。二二 柠檬酸循环的生理意义柠檬酸循环的生理意义1 是三大营养物质是三大营养物质分解产分解产能能的共同通路的共同通路2 是糖、脂肪、氨基酸代谢联系的枢纽是糖、脂肪、氨基酸代谢联系的枢纽三大营养物质通过三大营养物质通过柠檬酸循环柠檬酸循环在一定程度上相互转变。在一定程度上相互转变。例例1：饱食时，糖可以转变为脂肪：饱食时，糖可以转变为脂肪胆固醇胆固醇例例2：绝大多数氨基酸可以转变成糖，糖也可以转化为部分非必需氨基酸：绝大多数氨基酸可以转变成糖，糖也可以转化为部分非必需氨基酸TCA酵解阶段：酵解阶段： 2 ATP 2 1 NADH兑换率兑换率 1：2.52 ATP2

24、 2.5 ATP三羧酸循环：三羧酸循环：2 1 GTP 2 3 NADH 2 1 FADH22 1 ATP2 7.5 ATP2 1.5 ATP兑换率兑换率 1：2.5兑换率兑换率 1：1.5丙酮酸氧化：丙酮酸氧化：2 1NADH兑换率兑换率 1：1.5/ 2.52 1.5或或2.5 ATP总计：总计：30 ATP或或32 ATP三、糖的有氧氧化的能量计算三、糖的有氧氧化的能量计算穿梭进入线粒体穿梭进入线粒体1分子葡萄糖分子葡萄糖2分子丙酮酸分子丙酮酸2分子乙酰分子乙酰CoATCA四、糖有氧氧化的调节（自学）四、糖有氧氧化的调节（自学）针对丙酮酸脱氢酶复合体的调节针对丙酮酸脱氢酶复合体的调节针对

25、柠檬酸循环的针对柠檬酸循环的3个关键酶的调节个关键酶的调节柠檬酸循环与上下游反应相协调柠檬酸循环与上下游反应相协调五、糖有氧氧化抑制无氧氧化五、糖有氧氧化抑制无氧氧化巴斯德效应（巴斯德效应（Pasteur effect） 酵母菌酵母菌在无氧时进行生醇发酵；将其转移至有氧环境，生醇发酵即被在无氧时进行生醇发酵；将其转移至有氧环境，生醇发酵即被抑制。抑制。这种有氧氧化抑制生醇发酵（或糖无氧氧化）这种有氧氧化抑制生醇发酵（或糖无氧氧化）的现象称为巴斯德的现象称为巴斯德效应。效应。 第四节第四节 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径【磷酸戊糖途径】：【磷酸戊糖途径】：是指从糖酵解的中间产物是指从糖酵解的中间产物葡

26、糖葡糖-6-磷酸磷酸开始形成开始形成旁路，通过旁路，通过氧化、基团转移两个阶段氧化、基团转移两个阶段生成生成果糖果糖-6-磷酸磷酸和和3-磷酸甘油磷酸甘油醛醛，从而返回糖酵解的代谢途径。通过该途径生成，从而返回糖酵解的代谢途径。通过该途径生成NADPH和磷酸和磷酸核糖核糖，用于核酸合成及体内多种代谢途径的原料。，用于核酸合成及体内多种代谢途径的原料。3 葡糖葡糖-6-磷酸磷酸 + 6 NADP+ 2 果糖果糖-6-磷酸磷酸 + 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 + 6 NADPH + 6H+ + 3 CO2总反应式：总反应式：反应分两个阶段反应分两个阶段氧化反应阶段氧化反应阶段基团转移阶段基团转移阶段

27、场所：场所： 胞质胞质 氧化反应阶段氧化反应阶段葡糖葡糖-6-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶 （关键酶）（关键酶）内酯酶内酯酶6-磷酸葡糖酸脱氢酶磷酸葡糖酸脱氢酶异构酶异构酶 磷酸戊糖途径的关键酶磷酸戊糖途径的关键酶 生成生成2个个NADPH基团转移阶段基团转移阶段为什么要进行基团转移：为什么要进行基团转移：细胞对细胞对NADPH的消耗量远大于磷酸戊糖，的消耗量远大于磷酸戊糖，多余的多余的戊糖戊糖通过此反应返回糖酵解途径再次利用通过此反应返回糖酵解途径再次利用3分子磷酸戊糖转变为分子磷酸戊糖转变为2分子果糖分子果糖-6-磷酸和磷酸和1分分子子3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 磷酸戊糖途径的调节磷酸戊糖途径的调节

28、 1. 主要受主要受NADPH/NADP+比值的调节比值的调节葡糖葡糖-6-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶 （关键酶）（关键酶）NADPH 2. 此外，还受进食方式的调节（对葡糖此外，还受进食方式的调节（对葡糖-6-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶酶含量酶含量的调节）的调节）例如饥饿后进食高碳水化合物，该酶在肝内大量表达，适应脂肪酸合成对例如饥饿后进食高碳水化合物，该酶在肝内大量表达，适应脂肪酸合成对NADPH的需要的需要 磷酸戊糖途径的生理意义磷酸戊糖途径的生理意义1 为核酸的生物合成提供核糖为核酸的生物合成提供核糖磷酸核糖的生成磷酸核糖的生成有两种方式：有两种方式：经糖酵解的中产物经糖酵解的中产物3-磷酸甘油醛

29、和果糖磷酸甘油醛和果糖-6-磷磷酸通过基团转移生成（磷酸戊糖途径逆反应）酸通过基团转移生成（磷酸戊糖途径逆反应）经葡糖经葡糖-6-磷酸氧化脱羧生成磷酸氧化脱羧生成 （人体的主要方式）（人体的主要方式）（肌肉组织的主要（肌肉组织的主要方式，方式，因为缺乏葡因为缺乏葡糖糖-6-磷酸脱氢酶）磷酸脱氢酶）2 生成的生成的NADPH作为供氢体参与多种代谢反应作为供氢体参与多种代谢反应NADPH是许多合成代谢的供氢体是许多合成代谢的供氢体如脂肪酸、胆固醇的合成，一些非必如脂肪酸、胆固醇的合成，一些非必需氨基酸的合成需氨基酸的合成NADPH参与羟化反应参与羟化反应NADPH可维持谷胱甘肽的还原状态可维持谷胱

30、甘肽的还原状态保护含巯基的蛋白或酶免受氧化剂、保护含巯基的蛋白或酶免受氧化剂、过氧化物的损害过氧化物的损害GSH过过氧化物酶氧化物酶H2O2 2GSH 2H2O GSSG GSH还原酶还原酶NADPH+H+ NADP+ nGSH与与GSSG间的转换间的转换 氧化型谷胱甘肽氧化型谷胱甘肽还原型谷胱甘肽还原型谷胱甘肽2G-SHG-SS-GA(如：失活的酶如：失活的酶)A (复活的酶复活的酶)NADPH+ H+NADP+对红细胞而言，还原性谷胱甘肽的保护尤为重要，可保护红对红细胞而言，还原性谷胱甘肽的保护尤为重要，可保护红细胞膜的完整性。细胞膜的完整性。蚕豆病：患者蚕豆病：患者葡糖葡糖-6-磷酸脱氢

31、酶磷酸脱氢酶缺陷，无法通过磷酸戊糖途径获得缺陷，无法通过磷酸戊糖途径获得足够的足够的NADPH，使谷胱甘肽难以保持还原状态，红细胞易破裂，导，使谷胱甘肽难以保持还原状态，红细胞易破裂，导致致溶血性贫血溶血性贫血/黄疸黄疸。蚕豆中含有强氧化物质，可诱发这种溶血。蚕豆中含有强氧化物质，可诱发这种溶血。SHSHSS -病国内多发于广东、云南、四川等地，其发病率分别为病国内多发于广东、云南、四川等地，其发病率分别为8.7、7.3和和4.6常见于常见于5岁以下小儿岁以下小儿肿瘤细胞内磷酸戊糖途径也异常活跃肿瘤细胞内磷酸戊糖途径也异常活跃为什么？为什么？治疗策略？治疗策略？肿瘤细胞需要保持很高的还原性谷胱

32、甘肽水平以便保护细胞免肿瘤细胞需要保持很高的还原性谷胱甘肽水平以便保护细胞免受活性氧自由基的毒性作用受活性氧自由基的毒性作用DNA合成的需要合成的需要葡糖葡糖-6-磷酸脱氢酶抑制剂的开发磷酸脱氢酶抑制剂的开发 第五节第五节 糖原的合成与分解糖原的合成与分解1. 葡萄糖单元以葡萄糖单元以-1,4-糖苷键糖苷键形成长链。形成长链。2. 约约10个葡萄糖单元处形成分支，分支处葡萄糖以个葡萄糖单元处形成分支，分支处葡萄糖以-1,6-糖苷键糖苷键连接，分支增加，溶连接，分支增加，溶解度增加。解度增加。3. 每条链都终止于一个每条链都终止于一个非还原端非还原端。非还原端增多，有利于其被酶快速分解利用非还原

33、端增多，有利于其被酶快速分解利用。非还原端：不具有游离的半缩醛羟基非还原端：不具有游离的半缩醛羟基还原端：具有游离的半缩醛羟基还原端：具有游离的半缩醛羟基糖链的合成是由还原端向非还原端延长糖链的合成是由还原端向非还原端延长肌肉：肌糖原，肌肉：肌糖原，180 300g，主要为肌肉收缩提供急需的能量主要为肌肉收缩提供急需的能量肝脏：肝糖原，肝脏：肝糖原，70 100g，维持血糖水平维持血糖水平n糖原储存的主要器官及其生理意义：糖原储存的主要器官及其生理意义： 一、一、 糖原的合成糖原的合成糖原代谢的场所：糖原代谢的场所：组织定位：组织定位：主要在主要在肝脏、肌肉肝脏、肌肉细胞定位：细胞定位：胞浆胞

34、浆1. 1. 葡萄糖磷酸化生成葡萄糖磷酸化生成6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖ATP ADP 己糖激酶己糖激酶 【合成步骤分解【合成步骤分解】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2. 6-2. 6-磷酸葡萄糖转变成磷酸葡萄糖转变成1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖此反应中磷酸基团转移的意义在于：由于延长形成此反应中磷酸基团转移的意义在于：由于延长形成-1,4-糖苷键，所以糖苷键，所以葡萄糖分子葡萄糖分子C1上的半缩醛羟基必须活化上的半缩醛羟基必须活化，才利于，才利于与原来的糖原分子末端葡萄糖的游离与原来的糖原分子末端葡萄糖的

35、游离C4羟基缩合。半缩醛羟基羟基缩合。半缩醛羟基与磷酸基之间形成的与磷酸基之间形成的O-P键具有较高的能量。键具有较高的能量。UDPG可看作可看作“活性葡萄糖活性葡萄糖”，在体内充，在体内充作葡萄糖供体。作葡萄糖供体。3. 1-3. 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+UTP尿苷尿苷 PPPPPiUDPG焦磷焦磷酸化酶酸化酶1- 磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 OHHOOHHOHHOHHOHCH2OHHP P P尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖 (UDPG)OHHOOHHOHHOHHOHCH2OHHP P P尿尿苷苷P尿尿苷苷P P+糖原糖原n + UDPG糖原糖原n+

36、1 + UDP 糖原合酶糖原合酶UDP UTP ADP ATP 核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶4. 4. 糖原直链的形成糖原直链的形成 UTP的再生：的再生：（通过（通过-1,4-糖苷键）糖苷键） 糖原合酶是糖原合成的关键酶糖原合酶是糖原合成的关键酶. .糖原分支的形成糖原分支的形成分支酶：将一段糖链转移到邻近的糖链上，以分支酶：将一段糖链转移到邻近的糖链上，以-1,6-糖苷键糖苷键相接，形成分支。相接，形成分支。分支不仅提高糖原的分支不仅提高糖原的水溶性水溶性，还可，还可增加非还原端数目增加非还原端数目，便于糖原磷酸化酶迅速分解糖原。，便于糖原磷酸化酶迅速分解糖原。近 来 人 们 在 糖 原

37、分 子 的 核 心 发 现 了 一 种 名 为近 来 人 们 在 糖 原 分 子 的 核 心 发 现 了 一 种 名 为glycogenin的蛋白质。的蛋白质。Glycogenin是一种自身糖基化酶，是一种自身糖基化酶，将将UDP-葡萄糖分子的葡萄糖基结合到其酶分子的酪氨酸葡萄糖分子的葡萄糖基结合到其酶分子的酪氨酸残基上，从而使它糖基化。这个结合上去的葡萄糖分子即残基上，从而使它糖基化。这个结合上去的葡萄糖分子即成为糖原合成时的引物。成为糖原合成时的引物。糖原合成过程中作为引物的第一个糖原分子从何而来？糖原合成过程中作为引物的第一个糖原分子从何而来？ 二、二、 糖原的分解糖原的分解1 糖原磷酸

38、化酶分解糖原磷酸化酶分解-1,4-糖苷键糖苷键糖原磷酸化酶分解糖原直链，形成糖原磷酸化酶分解糖原直链，形成葡糖葡糖-1-磷酸磷酸，反应不可逆，反应不可逆糖原磷酸化酶是糖原分解的糖原磷酸化酶是糖原分解的关键酶关键酶2 脱支酶分解脱支酶分解-1,6-糖苷键糖苷键 脱支酶脱支酶（2种酶活性）种酶活性）葡聚糖转移酶葡聚糖转移酶-1,6-葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶（形成形成葡萄糖葡萄糖） 85% 15%3. 葡糖葡糖-1-磷酸转变成葡糖磷酸转变成葡糖-6-磷酸磷酸葡糖葡糖-6-磷酸可水解成葡萄糖进入血液，补充血糖，也可直接磷酸可水解成葡萄糖进入血液，补充血糖，也可直接进入糖酵解。进入糖酵解。肌组织中没有葡糖肌

39、组织中没有葡糖-6-磷酸酶磷酸酶，所以肌糖原没法转变为葡萄糖，只能进入糖酵解，所以肌糖原没法转变为葡萄糖，只能进入糖酵解葡糖葡糖-6-磷酸磷酸磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶葡糖葡糖-1-磷酸磷酸4. 葡糖葡糖-6-磷酸转变为葡萄糖磷酸转变为葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡糖葡糖-6-磷酸酶磷酸酶葡糖葡糖6-磷酸磷酸 三、三、 糖原的调控糖原的调控糖原合酶与糖原磷酸化酶糖原合酶与糖原磷酸化酶分别是糖原合成与分解途分别是糖原合成与分解途径的径的关键酶关键酶，其酶活性都受到，其酶活性都受到化学修饰化学修饰（又间接依赖于激（又间接依赖于激素调节）和素调节）和别构调控别构调控两种方式的调节，从而决定糖原代谢两种方

40、式的调节，从而决定糖原代谢的方向。当糖原合酶活化时，糖原磷酸化酶被抑制，糖原的方向。当糖原合酶活化时，糖原磷酸化酶被抑制，糖原合成启动；当糖原磷酸化酶活化时，糖原合酶被抑制，糖合成启动；当糖原磷酸化酶活化时，糖原合酶被抑制，糖原分解启动。原分解启动。 四、四、 糖原累积症糖原累积症【糖原累积症】是体内【糖原累积症】是体内先天性缺乏糖原代谢的酶类先天性缺乏糖原代谢的酶类，导致某些组，导致某些组织器官中织器官中糖原大量积累糖原大量积累，属遗传性代谢病。，属遗传性代谢病。 缺乏肝糖原磷酸化酶：婴儿可生长，但肝糖原积累导致肝肿大缺乏肝糖原磷酸化酶：婴儿可生长，但肝糖原积累导致肝肿大 缺乏葡糖缺乏葡糖-

41、6-磷酸酶：不能利用肝糖原维持血糖磷酸酶：不能利用肝糖原维持血糖 缺乏溶酶体缺乏溶酶体-葡萄糖苷酶：患者所有组织受损，常因心肌受损而猝死葡萄糖苷酶：患者所有组织受损，常因心肌受损而猝死 第六节第六节 糖异生糖异生【糖异生】饥饿状态下由【糖异生】饥饿状态下由非糖化合物非糖化合物（乳酸、甘油、生糖氨基酸（乳酸、甘油、生糖氨基酸等）转变为葡萄糖的过程成为糖异生。等）转变为葡萄糖的过程成为糖异生。一一 糖异生不完全是糖酵解的逆反应糖异生不完全是糖酵解的逆反应不完全体现在不完全体现在糖酵解中糖酵解中3个限速步骤个限速步骤对应的酶需要由对应的酶需要由糖异生特糖异生特有的关键酶有的关键酶来催化：来催化：糖异

42、生糖异生4个关键酶个关键酶丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶-1葡糖葡糖-6-磷酸酶磷酸酶糖糖异异生生主主要要途途径径和和关关键键反反应应果糖果糖-6-磷酸磷酸果糖果糖-1，6-二磷酸二磷酸3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮2 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸2 丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖己糖激酶己糖激酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1果糖二磷酸果糖二磷酸酶酶-1丙酮酸丙酮酸激酶激酶丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶葡糖葡糖-6-磷酸酶磷酸酶葡糖葡糖-6-磷酸磷酸2 草酰乙酸草酰乙酸磷酸烯醇磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶式丙酮酸羧激酶糖异生途径关

43、键反应之一糖异生途径关键反应之一磷酸烯醇式丙磷酸烯醇式丙酮酸酮酸羧激酶羧激酶ATP+H2O ADP+Pi丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶P磷酸烯醇式丙酮磷酸烯醇式丙酮酸（酸（PEP）GTPGDP丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸CO2CO2糖异生途径关键反应之二糖异生途径关键反应之二+ H2O+ Pi果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸PPOH2COH2COHOOHHOHHHHH2COOH果糖果糖-6-磷酸磷酸POH2COHOOHHHH果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶-1糖异生途径关键反应之三糖异生途径关键反应之三+ H2O+Pi葡糖葡糖6-磷酸酶磷酸酶P葡糖葡糖-6-磷酸磷酸H葡萄糖葡萄糖线粒体线粒体胞液胞液丙酮酸羧化酶只丙酮酸羧化酶只存在于线粒体存在于线粒体丙酮酸进入线粒体又出来的原因和方式丙酮酸进入线粒体又出来的原因和方式丙酮酸羧化酶只丙酮酸羧化酶只存在于线粒体存在于线粒体二二 糖异生的调控糖异生的调控糖异生的调控主要是对糖异生的调控主要是对2个底物循环个底物循环的调节的调节（1）第一个底物循环在果糖）第一个底物循环在果糖-6-磷酸与果糖磷酸与果糖-1，6-二磷酸之间进行二磷酸之间进行（2）在磷酸烯醇式丙酮酸（）在磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）和丙酮酸之间进