糖代谢-1(临床1,2班)

第二篇物质代谢及其调节生物化学与分子生物学教研室江渝Tel:752942(O);E-mail:

yujiang0207@163.com2015-09-21细胞内的酶有多种存在形式:

单体酶寡聚酶多酶体系多功能酶酶的分子组成:蛋白质部分：酶蛋白(apoenzyme)辅助因子(cofactor)

金属离子小分子有机化合物全酶(holoenzyme)辅基辅酶（coenzyme）（结合酶）Review酶的概念（一）高效性酶促反应的特点（二）高度的特异性（三）可调节性（变构调节、共价修饰）同工酶米氏方程和Km酶的竞争性抑制作用酶原与酶原激活Review（一）高效性

第二篇物质代谢及其调节新陈代谢：物质代谢和能量代谢。物质代谢：合成代谢和分解代谢。能量代谢：主要介绍ATP产生（生物氧化）物质代谢：糖代谢、脂代谢、氨基酸代谢、核苷酸代谢、生物氧化、非营养物质代谢（血液生化和肝脏生化）和物质代谢的整合与调节。第六

章糖代谢（1）MetabolismofCarbohydrates本章的重点和难点内容重点内容

1.

糖酵解：细胞定位，主要代谢过程，关键酶。

2.三羧酸循环：细胞定位，生理意义，关键酶。

3.糖异生的反应过程、限速酶、生理意义。

4.

肝糖原的合成与分解：关键酶、生理意义。

5.血糖的来源、去路、调节及意义。

难点内容糖酵解代谢过程三羧酸循环代谢过程各糖代谢途径的调节第一节

概述

Introduction一、糖的概念糖（carbohydrates）即碳水化合物，其化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。糖的分类及其结构根据其水解产物的情况，糖主要可分为以下四大类:单糖（monosacchride）寡糖（oligosacchride）多糖（polysacchride）结合糖（glycoconjugate）葡萄糖（glucose）（已醛糖）果糖（fructose）（已酮糖）单糖——不能再水解的糖半乳糖（galactose）（已醛糖）核糖（ribose）（戊醛糖）寡糖常见的二糖：麦芽糖（maltose）：葡萄糖—葡萄糖蔗糖（sucrose）：葡萄糖—果糖乳糖（lactose）：葡萄糖—半乳糖能水解生成几分子单糖的糖，各单糖之间借糖苷键相连。多糖——能水解生成多个分子单糖的糖。常见的多糖：淀粉（starch）糖原（glycogen）纤维素（cellulose）淀粉——植物中养分的储存形式。淀粉颗粒糖原——动物体内葡萄糖的储存形式。纤维素——植物的骨架。β-1,4-糖苷键结合糖——糖与非糖物质的结合物。糖脂（glycolipid）：糖与脂类的结合物。糖蛋白（glycoprotein）：糖与蛋白质的结合物。常见的结合糖有：二、糖的生理功能——氧化供能1.糖在生命活动中的主要作用是提供碳源和能源。如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、核苷等物质的原料。3.作为机体组织细胞的组成成分。2.提供体内其他物质的合成原料。如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。三、糖的消化与吸收糖的消化人类食物中的糖主要有植物淀粉、动物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以淀粉为主。消化部位：主要在小肠，少量在口腔。淀粉麦芽糖+麦芽三糖（40%）（25%）α-临界糊精+异麦芽糖（30%）（5%）葡萄糖唾液中的α-淀粉酶

α-葡萄糖苷酶α-临界糊精酶消化过程：

肠粘膜上皮细胞刷状缘口腔肠腔胰液中的α-淀粉酶食物中含有的大量纤维素，因人体内无-糖苷酶而不能对其分解利用，但却具有刺激肠蠕动等作用，也是维持健康所必需。糖的吸收吸收部位：小肠上段吸收形式：单糖ADP+PiATPGNa+K+Na+泵小肠粘膜细胞肠腔门静脉吸收机制：Na+依赖型葡萄糖转运体(Na+-dependentglucosetransporter,SGLT)刷状缘细胞内膜葡萄糖转运进入细胞这一过程依赖于葡萄糖转运体（glucosetransporter，GLUT）。四、糖代谢概况小肠肠腔肠粘膜上皮细胞门静脉肝脏体循环SGLT各种组织细胞GLUT葡萄糖糖酵解丙酮酸有氧无氧H2O及CO2乳酸糖异生途径乳酸、氨基酸、甘油糖原肝糖原分解糖原合成磷酸戊糖途径

核糖+NADPH+H+淀粉消化与吸收ATP糖代谢概况其他物质（脂肪酸、胆固醇等）（乳酸发酵）第二节

糖的无氧氧化

Glycolysis在机体缺氧条件下，葡萄糖经一系列酶促反应生成丙酮酸进而还原生成乳酸的过程称为糖的无氧氧化（anaerobicoxidation）或乳酸发酵（lacticacidfermentation）。糖无氧氧化的反应部位：胞浆。一、糖的无氧氧化过程第一阶段：葡萄糖----丙酮酸（pyruvate）又称糖酵解（glycolysis）第二阶段：丙酮酸----乳酸分为两个阶段：葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖

ATP

ADPMg2+

己糖激酶(hexokinase)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羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖（G）6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate,G-6-P)（一）葡萄糖----丙酮酸（糖酵解）哺乳动物体内已发现4种己糖激酶同工酶，分别称为Ⅰ至Ⅳ型。肝细胞中存在的是Ⅳ型，特称为葡萄糖激酶（glucokinase）。葡萄糖激酶的特点是：①对葡萄糖的亲和力很低；②受激素调控。这些特性使葡萄糖激酶在维持血糖水平和糖代谢中起着重要的生理作用。

6-磷酸葡萄糖转变为6-磷酸果糖己糖异构酶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羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖(fructose-6-phosphate,F-6-P)6-磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖

ATP

ADP

Mg2+6-磷酸果糖激酶-1GluG-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羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸6-磷酸果糖激酶-1(6-phosphfructokinase-1)6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖(1,6-fructose-biphosphate,F-1,6-2P)1,6-二磷酸果糖磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖

醛缩酶(aldolase)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羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛+磷酸丙糖的同分异构化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羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸丙糖异构酶(phosphotrioseisomerase)3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸Pi、NAD+NADH+H+

3-磷酸甘油醛脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphatedehydrogenase)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羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸ADPATP

磷酸甘油酸激酶(phosphoglyceratekinase)

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羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸在以上反应中，底物分子内部能量重新分布，生成高能键，使ADP磷酸化生成ATP的过程，称为底物水平磷酸化（substratelevelphosphorylation）。1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸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羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸甘油酸变位酶(phosphoglyceratemutase)3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸烯醇化酶(enolase)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羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸2-磷酸甘油酸+

H2O磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate,PEP)ADPATP

K+Mg2+丙酮酸激酶(pyruvatekinase)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羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸，并通过底物水平磷酸化生成ATP磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸（二）丙酮酸转变成乳酸反应中的NADH+H+

来自于上述第6步反应中的

3-磷酸甘油醛脱氢反应。丙酮酸乳酸乳酸脱氢酶(Lactatedehydrogenase,LDH)NADH+H+

NAD+E1:己糖激酶E2:6-磷酸果糖激酶-1E3:丙酮酸激酶NAD+乳酸糖无氧氧化途径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羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATP

ADPATP磷酸烯醇式丙酮酸E2E1E3NADH+H+糖酵解小结反应部位：胞浆；糖酵解是一个不需氧的产能过程；反应全过程中有三步不可逆的反应：GG-6-PATP

ADP己糖激酶ATP

ADPF-6-PF-1,6-2P磷酸果糖激酶-1ADPATP

PEP丙酮酸丙酮酸激酶产能的方式和数量方式：底物水平磷酸化净生成ATP数量：从G开始2×2-2=2ATP从Gn开始2×2-1=3ATP终产物乳酸的去路释放入血，进入肝脏再进一步代谢：分解利用

乳酸循环（糖异生）果糖己糖激酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP丙酮酸半乳糖1-磷酸半乳糖1-磷酸葡萄糖半乳糖激酶变位酶甘露糖6-磷酸甘露糖己糖激酶变位酶除葡萄糖外，其它己糖也可转变成磷酸己糖而进入酵解途径。二、糖酵解的调控关键酶①

己糖激酶②

6-磷酸果糖激酶-1③

丙酮酸激酶调节方式①别构调节②共价修饰调节

（一）6-磷酸果糖激酶-1对调节酵解途径的流量最重要变构调节别构激活剂：AMP、ADP、F-1,6-2P、F-2,6-2P别构抑制剂：柠檬酸、ATP（高浓度）ATP对6-磷酸果糖激酶-1的调节：ATP结合位点调节效应活性中心底物结合部位（低浓度时）激活活性中心外别构调节部位（高浓度时）抑制（二）丙酮酸激酶是糖酵解的第二个重要的调节点别构调节别构抑制剂：ATP,丙氨酸别构激活剂：1,6-二磷酸果糖共价修饰调节丙酮酸激酶丙酮酸激酶ATPADPPi磷蛋白磷酸酶（无活性）（有活性）胰高血糖素PKA,CaM激酶PPKA：蛋白激酶A(proteinkinaseA)，CaM：钙调蛋白（三）己糖激酶受到反馈抑制调节6-磷酸葡萄糖可反馈抑制己糖激酶，但肝葡萄糖激酶不受其抑制。长链脂肪酰CoA可别构抑制肝葡萄糖激酶。胰岛素可诱导葡萄糖激酶基因的转录，促进酶的合成。

三、糖酵解的生理意义是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。①无线粒体的细胞，如：红细胞②代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞第三节

糖的有氧氧化

AerobicOxidationofCarbohydrate糖的有氧氧化（aerobicoxidation）指在机体氧供充足时，葡萄糖彻底氧化成H2O和CO2，并释放出能量的过程。是机体主要供能方式。部位：胞液及线粒体概念一、糖有氧氧化的反应过程第一阶段：糖酵解第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧第三阶段：三羧酸循环G（Gn）第四阶段：氧化磷酸化（生物氧化）丙酮酸乙酰CoACO2NADH+H+FADH2H2O[O]ATPADPTAC循环胞液线粒体（一）葡萄糖经糖酵解分解为丙酮酸丙酮酸乙酰CoANAD+,HSCoACO2,NADH+H+

丙酮酸脱氢酶复合体总反应式:（二）丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰CoA丙酮酸脱氢酶复合体：1.丙酮酸脱氢酶(E1)氧化脱羧。2.二氢硫辛酸转乙酰酶(E2)催化形成乙酰硫辛酰胺-E2。3.二氢硫辛酸转乙酰酶(E2)催化生成乙酰CoA,同时使硫辛酸上的二硫键还原为2个巯基。4.二氢硫辛酸脱氢酶(E3)使还原的二氢硫辛酰胺脱氢，同时将氢传递给FAD。5.在二氢硫辛酸脱氢酶(E3)催化下，将FADH2上的H转移给NAD+，形成NADH+H+。CO2CoASHNAD+NADH+H+5.

NADH+H+的生成1.-羟乙基-TPP的生成2.乙酰硫辛酰胺的生成3.乙酰CoA的生成4.硫辛酰胺的生成丙酮酸脱氢酶复合体的组成：E1：丙酮酸脱氢