糖代谢医学知识讲座

1

☆

糖无氧分解

Anaerobiccatabolism☆

糖有氧氧化

Aerobiccatabolism☆

磷酸戊糖路径

PPP或HMS☆乙醛酸循环

Glyoxylatecycle☆糖原生物合成

Biosynthesisofpolysaccharide糖代谢医学知识讲座第1页2第一节概述

一、糖生理功效

★

提供能量。

★是机体主要碳源。

★组成人体组织结构主要成份,如糖蛋白、糖脂是细胞膜组成成份。

★特殊生理功效（激素、酶、血型物质、免疫球蛋白、血浆物质等）糖代谢医学知识讲座第2页3二、多糖和寡糖降解胞外：糖苷酶水解多糖（淀粉、糖原）胞内：磷酸化酶磷酸解糖苷酶

－淀粉酶β－淀粉酶

－淀粉酶纤维素酶无序水解，断裂－1，4糖苷键从非还原端依次切下2个葡萄糖单位，水解断裂－1，4糖苷键从非还原端依次切下1个葡萄糖单位，水解断裂－1，4糖苷键和－1，6糖苷键水解β－1，4糖苷键糖代谢医学知识讲座第3页4

淀粉消化部位：小肠（SmallIntestine）过程：口腔→胃→小肠（胰α－淀粉酶）肠粘膜细胞存在有双糖酶（乳糖酶Lactase，蔗糖酶Sucrase，麦芽糖酶Maltaseetc）。淀粉需经过消化道水解酶作用，变成小分子葡萄糖后才能被吸收。糖代谢医学知识讲座第4页5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α-淀粉酶

淀粉消化过程

肠粘膜上皮细胞刷状缘

胃

口腔

肠腔

胰液α-淀粉酶

α-葡萄糖苷酶（包含麦芽糖酶）α-临界糊精酶（包含异麦芽糖酶）Starch糖代谢医学知识讲座第5页6糖吸收和运转

吸收己糖(Glc)：主动运输（吸收），伴有Na+转运,称为Na+依赖型葡萄糖转运体。主要存在于小肠粘膜和肾小管上皮细胞。戊糖：被动扩散糖代谢医学知识讲座第6页7Na+GNa+GNa+Na+Na+GGK+K+Na+泵刷状缘

小肠粘膜细胞

细胞内膜

门静脉

肠腔

Na+推进Glc载体蛋白

吸收过程糖代谢医学知识讲座第7页8胞内糖原降解及植物细胞内淀粉降解磷酸化酶：降解－1，4糖苷键脱支酶：降解－1，6糖苷键（糖原）n＋Pi糖原磷酸化酶（糖原）n-1＋1－磷酸葡萄糖（淀粉）n＋Pi淀粉磷酸化酶（淀粉）n-1＋1－磷酸葡萄糖1－磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶6－磷酸葡萄糖糖代谢医学知识讲座第8页91、无O2情况下葡萄糖(G)→丙酮酸(Pyr)→乳酸(Lac)2、有O2情况下

G→CO2+H2O（经TCA循环）3、有O2情况下

G→CO2+H2O（经磷酸戊糖路径）生物体内葡萄糖（糖原）分解主要有三条路径：糖代谢医学知识讲座第9页10第二节、糖无氧分解

AnaerobiccatabolismofcarbohydrateGlc糖酵解路径2Pyruvate酵解Lactate乳酸发酵Ethanol

乙醇

糖酵解路径(EMP)：Glc→2Pyruvate丙酮酸

丙酮酸糖代谢医学知识讲座第10页11一、糖酵解路径（glycolyticpathway)

反应亚细胞定位：细胞液(胞浆)

反应过程：两个阶段磷酸丙糖丙酮酸Glc2分子磷酸丙糖磷酸二羟丙酮3－磷酸甘油醛糖代谢医学知识讲座第11页121、糖酵解，EMP（Embden—Mayerholf

pathway）

①G→6-P-GOCH2OHHOOHOHOH

ATPADP

OCH2OHHOOHOHOHP

GlcG-6-P

葡萄糖6-磷酸葡萄糖己糖激酶HexokinaseMg++活化形式FirstKeyEnzymeADP为己糖激酶变构抑制剂糖代谢医学知识讲座第12页13OCH2OHHOOHOHOHP

磷酸己糖异构酶GlucosephosphateisomeraseOCH2OHOCH2POHOH

G-6-P

F-6-P

6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖②

6-P-G

→F-6-P果糖在ATP参加下，由己糖激酶催化为6－磷酸果糖，进入分解路径。糖代谢医学知识讲座第13页14OCH2OHOCH2POHOHATPADPOCH2OHOCH2POHOHP1-磷酸果糖激酶1-PhosphofructokinaseF-6-P

F-1,6-2P6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖

③

F-6-P

→F-1,6-2PMg++SecondKeyEnzyme限速酶磷酸果糖激酶受高浓度ATP以及H+抑制糖代谢医学知识讲座第14页15CH2OC=OCH2OHP

DHAP磷酸二羟丙酮CHOCHOHCH2OP+

G-3-P3-磷酸甘油醛醛缩酶Aldolase④F-1,6-2P→G-3-P+DHAPF-1,6-2P1,6-二磷酸果糖

OCH2OHOCH2POHOHP糖代谢医学知识讲座第15页16DHAPG-3-P磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛

磷酸丙糖异构酶Triosephosphateisomerase⑤

DHAP→G-3-PCH2OC=OCH2OHPCHOCHOHCH2OP糖代谢医学知识讲座第16页17⑥G-3-P→G-1,3-2PCHOCHOHCH2OPNAD++PiNADH+H+CO~CHOHCH2OPPO

3-磷酸甘油醛脱氢酶Glyceraldehyde-phosphatedehydrogenase

G-3-PG-1,3-2P3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸第一次氧化脱氢此酶被碘乙酸强烈抑制酰基磷酸糖代谢医学知识讲座第17页18CO~CHOHCH2OPPOG-1,3-2P3-PG1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸ADPATPCOHCHOHCH2OPO磷酸甘油酸激酶

Phosphoglycerickinase⑦G-1,3-2P→3-PGMg++第１个产生ATP反应（底物水平磷酸化）糖代谢医学知识讲座第18页19COHCHOHCH2OPO⑧3-PG→2-PG

磷酸甘油酸变位酶

PhosphoglyceromutaseCOOHH—C—O—CH2—OHP

3-PG2-PG

3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸糖代谢医学知识讲座第19页20COOHH—C—O—CH2—OH烯醇化酶EnolasePCOOH

C—O~CH2P+H2O⑨2-PG→PEP

2-PG

PEP2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸Mg++，或Mn＋＋烯醇磷酸酯此酶被氟化物强烈抑制糖代谢医学知识讲座第20页21COOH

C—O~CH2PADPATPCOOH

C—OHCH2丙酮酸激酶Pyrkinase⑩PEP→PyruvateCOOH

C=OCH3PEPPyruvate磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸Mg++第２个产生ATP反应（底物水平磷酸化）ThirdKeyEnzyme长链脂肪酸、乙酰辅酶A、琥珀酰辅酶A等强烈抑制该酶活性。糖代谢医学知识讲座第21页22糖原1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶6-磷酸葡萄糖葡萄糖6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛磷酸化酶已糖激酶磷酸丙糖异构酶磷酸果糖激酶醛缩酶磷酸己糖异构酶糖代谢医学知识讲座第22页233-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶2-磷酸甘油酸烯醇化酶磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸乳酸磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油酸激酶丙酮酸激酶乳酸脱氢酶糖代谢医学知识讲座第23页242、糖酵解中反应类型：（1）磷酸转移：葡萄糖→6-磷酸葡萄糖

6－磷酸果糖→1，6－二磷酸果糖（2）磷酸移位：3-磷酸甘油酸←→2-磷酸甘油酸（3）异构化：6-磷酸葡萄糖←→6－磷酸果糖

磷酸二羟丙酮←→3－磷酸甘油醛（4）脱水：2-磷酸甘油酸←→磷酸烯醇式丙酮酸（5）醇醛断裂：1，6－二磷酸果糖→磷酸二羟丙酮

+3－磷酸甘油醛糖代谢医学知识讲座第24页25产能情况G→6-P-G消耗1个ATPF-6-P→F-1,6-2P消耗1个ATPG-1,3-2P→3-PG生成1个ATPPEP→Pyruvate生成1个ATP1分子葡萄糖酵解可净产生2分子ATP×2糖代谢医学知识讲座第25页26从葡萄糖（G）开始：

C6H12O6+2NAD++2Pi+2ADP→2CH3COCOOH+2NADH+2H++2H2O+2ATP从糖原（Glycogen）开始：[C6H12O6]+3ADP+3Pi→2CH3COCOOH+3ATP糖原→G-6-P不消耗能量糖代谢医学知识讲座第26页27果糖己糖激酶GlcG-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其它己糖也可进入酵解路径糖代谢医学知识讲座第27页28（1）、酵母在无氧条件下转化为乙醇和CO23、丙酮酸去路（Fateofpyruvate）COOH

C=OCH3

丙酮酸脱羧酶DecarboxylaseCHOCH3CO2

乙醇脱氢酶

AlcoholdehydrogenaseNADH+H+

NAD+CH2OHCH3Ethanol乙醇G-3-P→G-1,3-2PNADH+H+糖代谢医学知识讲座第28页29COOH

C=OCH3NADH

+H+

NAD+

乳酸脱氢酶

LDHCOOH

CHOHCH3丙酮酸

L-乳酸PyruvateL-Lactate（2）、丙酮酸生成乳酸动物在激烈运动时或因为呼吸、循环系统障碍而发生供氧不足时。生长在厌氧或相对厌氧条件下许多细菌。NADH+H+G-3-P→G-1,3-2P糖代谢医学知识讲座第29页30

（3）、有氧条件下，丙酮酸进入线粒体

生成乙酰CoA，参加TCA循环，被彻底氧化成CO2和H2O。（4)、转化为脂肪酸或酮体

当细胞ATP水平较高时，TCA循环速率下降，乙酰CoA开始积累，可用于脂肪合成或酮体合成。糖代谢医学知识讲座第30页31巴斯德效应（Pasteureffect)概念:

巴斯德效应(Pastuer）指有氧氧化抑制糖酵解现象。机制:

有氧时，NADH+H+穿梭进入线粒体内氧化，丙酮酸进入线粒体深入氧化而不生成乳酸;缺氧时，酵解路径加强，NADH+H+在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接收体生成乳酸。糖代谢医学知识讲座第31页324、糖酵解调控细胞对酵解速度调控是为了满足细胞对能量及碳骨架需求。在代谢路径中，催化不可逆反应酶所处部位是控制代谢反应有力部位。糖酵解中有3步反应不可逆，分别由己糖激酶(HK)、磷酸果糖激酶(PFK)、丙酮酸激酶(PK)催化，所以这3种酶对酵解速度起调整作用。糖代谢医学知识讲座第32页33

己糖激酶同工酶:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ专一性不一样

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ催化Man、Fru、Gal发生磷酸化，

6-P-G是该酶反馈抑制剂

Ⅳ又叫葡萄糖激酶，只催化Glc→Glc-6-P，不受6-P-G抑制，脂酰CoA、脂肪酸，胰高血糖素，胰岛素

己糖激酶（HK）OCH2OHHOOHOHOHOCH2OHHOOHOHOHP

ATPADPMg++糖代谢医学知识讲座第33页34OCH2OHOCH2POHOHATPADPOCH2OHOCH2POHOHPMg++磷酸果糖激酶-1

（PFK-1）ATP、柠檬酸AMP、ADP、F-1,6-P2、F-2,6-P2F-2,6-P2是磷酸果糖激酶-1最强变构激活剂。糖酵解路径中最主要调整酶，是经典变构酶。糖代谢医学知识讲座第34页35丙酮酸激酶（PK）COOH

C—O~CH2PCOOH

C—OHCH2COOH

C=OCH3ADPATPMg++F-6-Pi、F-1,6-P2

ATP、Ala、乙酰CoA、胰高血糖素PK

Active胰高血糖素

PK-Pi

InactiveATPADPPiH2O糖代谢医学知识讲座第35页365、生理意义

快速提供能量，使机体在无氧或缺氧情况下能进行生命活动；

红细胞没有线粒体，完全依赖糖酵解供能；

神经、白细胞、骨髓等代谢极为活跃，也常由糖酵解提供部分能量。糖代谢医学知识讲座第36页37本小节要求掌握糖酵解概念、反应亚细胞定位、反应过程、ATP生成、调整酶及其生理意义；熟悉糖酵解调整。糖代谢医学知识讲座第37页38胞液Cytosol线粒体MitochondriaGG-6-P丙酮酸乙酰

CoAO2H++eH2OCO2第三节、糖有氧氧化

（aerobicoxidation）反应过程：O2O2O2丙酮酸线粒体膜糖代谢医学知识讲座第38页39糖原或葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰CoA三羧酸循环CO2+H2O+ATP有氧氧化(胞液)(线粒体)糖酵解一、糖有氧氧化概况糖代谢医学知识讲座第39页40糖有氧氧化反应过程

分三个阶段：糖酵解路径(EMP)：葡萄糖(G)丙酮酸丙酮酸乙酰CoA(Ac-CoA)Ac-CoA

三羧酸循环(TCAcycle)

糖代谢医学知识讲座第40页41二、丙酮酸乙酰CoA

反应亚细胞部位：线粒体

总反应式：丙酮酸Pyruvate乙酰CoAAcetylCoACOOH

C=OCH3丙酮酸脱氢酶复合体NAD++HSCoA

NADH+H++CO2

CH3︱CO～SCoA糖代谢医学知识讲座第41页42（1）丙酮酸脱氢酶

(E1)（2）二氢硫辛酸乙酰转移酶(E2)（3）二氢硫辛酸脱氢酶(E3)（4）六种辅助因子：焦磷酸硫胺素(TPP)、硫辛酸，FAD,NAD+,CoA及Mg2+组装而成。丙酮酸脱氢酶复合体（丙酮酸脱氢酶系）糖代谢医学知识讲座第42页43

①

位于Mit膜上

②

此酶系是固化了整体

③

此酶系是关键酶（限速酶、调整酶）

◆别构调整别构激活剂－AMP,ADP,NAD+

别构抑制剂－乙酰CoA、NADH+H+、ATP

◆共价调整（下列图）糖代谢医学知识讲座第43页44共价修饰调整糖代谢医学知识讲座第44页45反应机理Pyruvate

O‖CH3C～SCoA4.氧化型硫辛酸丙酮酸脱氢酶硫辛酸乙酰转移酶二氢硫辛酸脱氢酶糖代谢医学知识讲座第45页46乙酰CoA主要起源和去路糖原三脂酰甘油蛋白质

GFA、甘油氨基酸胆固醇、FA三羧酸循环酮体乙酰CoA糖代谢医学知识讲座第46页47

反应过程特点生理意义调节CO2+H2O三、柠檬酸循环，三羧酸循环，

TCA循环，Krebs循环O‖CH3C～SCoA糖代谢医学知识讲座第47页481、分步反应①乙酰CoAAcetylCoA

柠檬酸合成酶Citratesynthase+＊＊＊

＊

草酰乙酸Oxaloacetate(OAA)柠檬酸CitrateTCA中限速酶糖代谢医学知识讲座第48页49氟乙酸氟乙酰—CoA草酰乙酸氟柠檬酸+柠檬酸合酶致死性合成反应有毒植物叶中抑制顺乌头酸酶常作为灭鼠药成份糖代谢医学知识讲座第49页50②异柠檬酸

Isocitrate＊

＊＊＊＊＊顺乌头酸酶Aconitase

柠檬酸Citrate顺乌头酸Cis-aconincacid糖代谢医学知识讲座第50页51③NAD+NADH+H+

CO2

-酮戊二酸

-ketoglutarate(

-KG)

异柠檬酸脱氢酶IsocitrateDHase＊＊＊＊FirstOxidativeDecarboxylation异柠檬酸

IsocitrateTCA中第二个调整酶糖代谢医学知识讲座第51页52④琥珀酰CoASuccinylCoANAD+NADH+H+HSCoACO2-KG脱氢酶复合体

-ketoglutaratecomplex＊＊＊＊SecondOxidativeDecarboxylation催化机理与丙酮酸脱氢酶复合体类似

-酮戊二酸

(

-KG)

TCA中第三个调整酶糖代谢医学知识讲座第52页53⑤

琥珀酸SuccinateGDPGTP

PiHSCoA琥珀酰CoA合成酶SuccinylCoAsynthetase＊＊

＊

＊GTP+ADPGDP+ATP唯一底物水平磷酸化琥珀酰CoASuccinylCoA二磷酸核苷激酶糖代谢医学知识讲座第53页54⑥延胡索酸Fumarate

琥珀酸脱氢酶SuccinateDHaseFADFADH2ThirdDehydrogen

琥珀酸Succinate糖代谢医学知识讲座第54页55⑦苹果酸MalateH2O

延胡索酸酶

Fumarase延胡索酸Fumarate糖代谢医学知识讲座第55页56⑧草酰乙酸OxaloacetateNAD+NADH+H+

苹果酸脱氢酶MalateDHaseFourthDehydrogen苹果酸Malate糖代谢医学知识讲座第56页57脱氢脱氢脱氢底物水平磷酸化经TCA循环：四次氧化，二次脱羧乙酰COA---2CO2异柠檬酸脱氢酶脱氢α-KG脱氢酶复合体琥珀酰CoA合成酶琥珀酸脱氢酶苹果酸脱氢酶糖代谢医学知识讲座第57页58三羧酸循环总反应式为：

O

‖CH3C～CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O

2CO2+3NADH+FADH2+GTP+CoA+2H+

△Go´=-40kJ/mol糖代谢医学知识讲座第58页592、三羧酸循环特点

在有O2条件下运转，是生成ATP主要路径；循环中有4次脱氢，生成3分子NADH，1分子FADH2，另有1次底物水平磷酸化。共生成10分子ATP。循环一周产生2分子CO2。糖代谢医学知识讲座第59页60糖有氧氧化生成ATP

一分子葡萄糖彻底氧化成CO2和H2O，可生成32或30分子ATP葡萄糖丙酮酸：2ATP+2NADH=7或5

ATP2丙酮酸2乙酰CoA:2NADH=5

ATP2乙酰CoA4CO2(TCA):10×2=20

ATP☆☆苹果酸穿梭:2.5ATP，磷酸甘油穿梭:1.5ATP糖代谢医学知识讲座第60页613、三羧酸循环调控

三羧酸循环速度主要取决于细胞对ATP需求量，另外也受细胞对于中间产物需求影响。有3个调控部位：

（1）、柠檬酸合成酶（限速酶）

☆变构抑制剂:ATP、NADH

☆高[ATP]和[NADH]抑制三羧酸循环进行

☆高[琥珀酰-CoA]抑制该酶活性糖代谢医学知识讲座第61页62

（2）、异柠檬酸脱氢酶

☆变构抑制剂:ATP和NADH

☆变构激活剂:ADP

☆

激活剂:Ca2+

（3）、α-酮戊二酸脱氢酶☆变构激活剂:AMP、Ca2+☆抑制剂:琥珀酰CoA和NADH

☆高能荷抑制TCA还受脂代谢影响，脂肪酸氧化分解加强时会抑制糖有氧氧化。糖代谢医学知识讲座第62页63草酰乙酸柠檬酸异柠檬酸a-酮戊二酸琥珀酰辅酶A琥珀酸延胡索酸苹果酸乙酰辅酶A三羧酸循环过程及其调控

1.ATP、NADH、琥珀酰-CoA抑制2.ATP、NADH抑制;NAD+、ADP,Ca2+激活。3.ATP、NADH、琥珀酰-CoA抑制；ADP、Ca2+激活糖代谢医学知识讲座第63页644、TCA循环生理意义（1）.与糖酵解组成糖有氧代谢路径，为机体提供大量能量，一分子葡萄糖经EMP、TCA循环和呼吸链氧化共可产生32或30个ATP。（2）.TCA循环是糖、脂类、蛋白质代谢联络枢纽。糖代谢医学知识讲座第64页65糖原脂肪蛋白质葡萄糖脂肪酸甘油氨基酸乙酰CoAⅠⅡⅢTCA营养物分解代谢三个阶段糖代谢医学知识讲座第65页66（3）.TCA循环既是物质分解代谢组成部分，亦是物质合成主要步骤，为其它生物合成提供小分子前体原料。（两用代谢路径）糖代谢医学知识讲座第66页67柠檬酸异柠檬酸α-酮戊二酸谷氨酸蛋白质奇数脂肪酸血红素葡萄糖蛋白质脂肪酸胆固醇草酰乙酸乙酰CoA乙酰CoA

丙酮酸脂肪酸草酰乙酸苹果酸延胡索酸琥珀酸琥珀酰CoAIleMetValThrAspPheTyrTyrPheLeuIleTrpAsp糖代谢医学知识讲座第67页68草酰乙酸

(OAA)

丙酮酸Pyruvate

(动、植和微)

苹果酸Malate

丙酮酸Pyruvate

(动、酵母)

(植、微)磷酸烯醇式丙酮酸

PEP

四、TCACycle

中OAA补充路径苹果酸酶苹果酸酶脱氢丙酮酸羧化酶磷酸丙酮酸羧化酶糖代谢医学知识讲座第68页691、丙酮酸羧化(动物体内主要回补反应)草酰乙酸或循环中任何一个中间产物不足TCA循环速度降低乙酰-CoA浓度增加

高水平乙酰CoA激活丙酮酸羧化酶产生更多草酰乙酸丙酮酸Pyruvate

草酰乙酸

OAACOOH

C=OCH3CO2+ATP+H2OADP+Pi丙酮酸羧化酶

Mg2+生物素在线粒体内进行COOH糖代谢医学知识讲座第69页702、PEP羧化

（在植物、细菌）

磷酸烯醇式丙酮酸草酰乙酸

PEPOAACOOH

C—O~CH2PCO2

+

H2O

Pi磷酸丙酮酸羧化酶PEPcarboxylaseCOOH糖代谢医学知识讲座第70页71

3、苹果酸脱氢丙酮酸苹果酸草酰乙酸PyruvateMalate

OAA

COOH

C=OCH3COOH|H-C-OH|CH2|COOHNADPH+NADP++H++CO2COOH|C=O|CH2|COOHNAD+NADH+

+H+苹果酸合酶苹果酸脱氢酶（动、植和微)糖代谢医学知识讲座第71页72

4、氨基酸转化

Aspα-ketoglutarateGlu

OAA

α-酮戊二酸COOH|H2N-C-H|CH2|COOHCOOH|C=O|(CH2)2

|COOHCOOH|H2N-C-H|(CH2)2|COOHCOOH|C=O|CH2|COOH++谷草转氨酶糖代谢医学知识讲座第72页73本小节要求掌握糖有氧氧化概念、掌握三羧酸循环反应亚细胞部位、反应过程、限速酶、特点及生理意义。了解三羧酸循环调整，了解糖有氧氧化调整。糖代谢医学知识讲座第73页74第四节、磷酸戊糖路径

(PPP，HMS)PentosePhosphatePathwayHexoseMonophosphateShunt

磷酸戊糖路径反应磷酸戊糖路径意义磷酸戊糖路径调控糖代谢医学知识讲座第74页75*概念磷酸戊糖路径是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再深入转变成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖反应过程。糖代谢医学知识讲座第75页76*细胞定位：胞液

第一阶段：氧化反应生成磷酸戊糖，NADPH+H+及CO2

一、磷酸戊糖路径反应过程*反应过程可分为二个阶段

第二阶段则是非氧化反应经过转酮和转醛作用进行一系列基团转移，终产物为3－磷酸甘油醛。

糖代谢医学知识讲座第76页77

H-C-OH|H-C-OH|HO-C-H

O|H-C-OH|H-C|CH2O－6-磷酸葡萄糖脱氢酶P

C=O|H-C-OH|HO-C-H

O|H-C-OH|H-C|CH2O－P6-磷酸葡萄糖酸内酯NADPNADPH+H+①

1、第一阶段：氧化反应

6-磷酸葡萄糖限速酶糖代谢医学知识讲座第77页78

COO-|H-C-OH|HO-C-H|H-C-OH|H-C-OH|CH2O－PP

6-磷酸葡萄糖酸

C=O|H-C-OH|HO-C-H

O|H-C-OH|H-C|CH2O－P6-P葡萄糖酸内酯水解酶H2O

6-磷酸葡萄糖酸内酯H糖代谢医学知识讲座第78页79②COO-|H-C-OH|HO-C-H|H-C-OH|H-C-OH|CH2O－P6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶

NADPNADPH+H+CO2CH2OH|C=O|H-C-OH|H-C-OH|CH2O－P5—磷酸核酮糖

6-磷酸葡萄糖酸糖代谢医学知识讲座第79页806—Pi—葡萄糖↓↓↓5—Pi—核酮糖+2NADPH+2H++CO2本阶段总反应：意义：产生作为生物合成反应还原剂NADPH和作为核酸合成前体分子5-磷酸-核糖糖代谢医学知识讲座第80页81C5C5C5C3C3C6C6C7C42C2C3C

3C5→2C6+C3

2、第二阶段则是非氧化反应包含一系列基团转移

糖代谢医学知识讲座第81页82非氧化反应阶段分步反应：①5-P-核酮糖5-P-木酮糖5-P-核糖糖代谢医学知识讲座第82页836-Pi-葡萄糖+2NADP++H2O

5-Pi-核糖+2NADPH+2H++CO2用于核苷酸合成作为还原剂参加生物合成糖代谢医学知识讲座第83页84②5-P-木酮糖5-P-核糖3-P-甘油醛7-P-景天糖糖代谢医学知识讲座第84页85③3-P-甘油醛7-P-景天糖转醛醇酶+4-P-赤癣糖6-P-果糖糖代谢医学知识讲座第85页86④+4-P-赤癣糖5-P-木酮糖转酮醇酶TPP+6-P-果糖3-P-甘油醛糖代谢医学知识讲座第86页87差向异构酶转酮醇酶转醛醇酶异构酶转酮醇酶G-6-p磷酸己糖异构酶最后产物5-磷酸核酮糖（C5）×35-磷酸核糖7-磷酸景天糖4-磷酸赤藓糖6-磷酸果糖3-磷酸甘油醛5-磷酸木酮糖5-磷酸木酮糖3-磷酸甘油醛6-磷酸果糖C5C5C7C3C4C6C6C5差向异构酶糖代谢医学知识讲座第87页88

3×5-P核酮糖

2×6-P-果糖+1×3-P-甘油醛

本阶段总反应：糖代谢医学知识讲座第88页89磷酸戊糖路径第二阶段

5-磷酸木酮糖C55-磷酸木酮糖C57-磷酸景天糖

C73-磷酸甘油醛

C34-磷酸赤藓糖

C46-磷酸果糖

C66-磷酸果糖

C63-磷酸甘油醛

C36-磷酸葡萄糖(C6)×3

6-磷酸葡萄糖酸内酯(C6)×3

6-磷酸葡萄糖酸(C6)×3

5-磷酸核酮糖(C5)×3

5-磷酸核糖C53NADP+

3NADP+3H+

6-磷酸葡萄糖脱氢酶

3NADP+3NADP+3H+

6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶

3CO2最终产物G-6-p第一阶段

G-6-p糖代谢医学知识讲座第89页90一个葡萄糖分子依次经过EMP、TCA后，六个碳原子能够完全氧化成CO2，但一个葡萄糖分子进入HMS路径只有一个碳被氧化为CO2

，其余碳原子依然以糖形式存在，只有六个葡萄糖分子同时进入HMS路径，最终相当于一个葡萄糖分子完全被氧化成CO2和H2O。糖代谢医学知识讲座第90页91总反应式6×G-6-p＋6H2O＋12NADP+

6CO2＋5×G-6-p＋12NADPH+＋12H+

12NADPH+

（经异柠檬酸穿梭）进入呼吸链生成12×2.5＝30个ATP糖代谢医学知识讲座第91页92

二、磷酸戊糖路径意义1、动物体内30％Glc进入PPP，产生大量NADPH，为细胞各种合成反应提供还原剂（力），如参加脂肪酸和固醇类物质合成等。糖代谢医学知识讲座第92页932G-SHG-S-S-G

还原型氧化型NADP+

NADPH+H+AAH22、NADPH为谷胱甘肽还原酶辅酶，在红细胞中确保谷胱甘肽还原状态，还原型谷胱甘肽可保护血红蛋白及一些含巯基酶不被氧化，维持红细胞完整性。

维持血红素中Fe2+;预防膜脂过氧化；糖代谢医学知识讲座第93页94线粒体呼吸作用、电离辐射、磺胺类药品、除草剂、抗疟疾药、香豌豆嘧啶.O2-H2O2.OH对脂质、蛋白质、DNA氧化损伤超氧自由基过氧化氢羟自由基2H2O谷胱甘肽过氧化物酶2GSHG-S-S-GNADP+NADPH+H+6-磷酸-葡萄糖葡萄糖酸--内酯-6-磷酸6-磷酸-葡萄糖脱氢酶X

谷胱甘肽还原酶糖代谢医学知识讲座第94页953、该路径中间产物为许多物质合成提供原料，如：

5-P-核糖核苷酸

4-P-赤藓糖芳香族氨基酸同时也可为细胞提供能量。糖代谢医学知识讲座第95页964、非氧化重排阶段一系列中间产物及酶类与光合作用中卡尔文循环大多数中间产物和酶相同，因而磷酸戊糖路径可与光合作用联络起来，并实现一些单糖间互变。糖代谢医学知识讲座第96页975、免疫功效巨噬细胞膜上存在一个NADPH氧化酶，催化NADPH上电子转移给O2，形成超氧阴离子以杀死入侵微生物。在巨噬细胞与微生物较量中，NADPH氧化酶要消耗大量NADPH，这严重依赖于HMS路径，所以HMS路径缺乏会造成机体轻易受到感染。糖代谢医学知识讲座第97页98三、磷酸戊糖路径调控磷酸戊糖路径速度主要受生物合成时NADPH需要所调整。

NADPH反馈抑制6-P-葡萄糖脱氢酶（限速酶）活性。糖代谢医学知识讲座第98页99PPP要求掌握ppp反应亚细胞部位、反应过程特点、生理意义；了解其调整。糖代谢医学知识讲座第99页100

EMP TCAcycle HMS（PPP）部位Cytosol MitCytosol 环境 Anaerobic(缺氧)Aerobic Aerobic

产物 Lactate CO2,H2OCO2

能量 2ATP 32/30ATP24ATP中间物 3C,6C 2,6,4,5C3,4,5,6,7C递氢体 NADH NADH,NADPH FADH2依赖ATP + + – 葡萄糖分解代谢比较糖代谢医学知识讲座第100页101在植物体(种子萌发时尤其主要)、一些微生物和无脊椎动物能够将乙酸作为一个能量丰富燃料分子起作用。在乙酰CoA合成酶催化下，将乙酸转变为乙酰CoA，利用乙醛酸循环酶催化乙酸到琥珀酸或者TCA其它四碳中间物转化。第五节、乙醛酸循环（胞液中）Glyoxylatecycle2AcCoA+NAD++2H2O琥珀酸+2CoA+NADH•H+糖代谢医学知识讲座第101页102

乙醛酸循环中有两个酶是TCA循环中没有异柠檬酸裂解酶（异脱氢酶）

苹果酸合成酶（延水合酶）

异柠檬酸 琥珀酸+乙醛酸乙醛酸 苹果酸异柠檬酸裂解酶苹果酸合成酶AcCoACoA+H2O糖代谢医学知识讲座第102页103CH3COOH+CoASH+NAD+

乙酰CoA乙酰CoA合成酶

草酰乙酸柠檬酸异柠檬酸琥珀酸OHC-COOH

乙醛酸苹果酸异柠檬酸裂解酶乙醛酸循环Glyoxylatecycle乙酰CoA苹果酸合成酶糖代谢医学知识讲座第103页104乙醛酸循环与三羧酸循环比较糖代谢医学知识讲座第104页105乙醛酸循环综合效果是乙酸转变为四碳二羧酸（琥珀酸、苹果酸等），他们又能够进入TCA循环，所以乙醛酸循环是TCA循环中间产物补充方式之一。糖代谢医学知识讲座第105页106乙醛酸循环与三羧酸循环关系糖代谢医学知识讲座第106页107异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶经过共价修饰调控：蛋白激酶使其磷酸化而失去活性，使得异柠檬酸分流到乙醛酸循环中，在那里走向葡萄糖合成；蛋白磷酸酶催化该酶脱磷酸基，被重新激活，从而将更多异柠檬酸送入产能TCA循环。异柠檬酸裂解酶糖代谢医学知识讲座第107页108乙醛酸循环作用要求掌握：乙醛酸循环概念、亚细胞部位（植物乙醛酸循环体）、反应过程特点糖代谢医学知识讲座第108页109第六节、Biosynthesisofglucose

动物体内Glc合成路径：糖原降解Degradationofglycogen糖异生Gluconeogenesisofsugar植物体内葡萄糖合成路径：淀粉降解Degradationofstarch糖异生Gluconeogenesisofsugar糖代谢医学知识讲座第109页110一、糖异生路径糖异生（葡萄糖异生作用Gluconeogenesis)：由甘油、乳酸、生糖氨基酸等非糖物质转变成Glc过程。（动物主要在肝脏中进行）糖异生作用是动物（包含植物）体内单糖合成中心路径，此路径大部分反应与糖酵解（EMP)逆反应相同，但有两方面需要注意：

糖代谢医学知识讲座第110页111葡萄糖

6-P-葡萄糖6-P-果糖1,6-二P果糖3-磷酸甘油醛P-二羟丙酮1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸PEP丙酮酸⑶⑵⑴糖代谢医学知识讲座第111页112

(一）克服糖酵解(EMP)中三步不可逆反应

GlcG-6-P

F-6-P FDPPEP Pruvate（二）糖酵解在Cytosol中进行，糖异生则分别在Mit和Cytosol中进行。HKPFKPK糖代谢医学知识讲座第112页113

HK和PFK催化2个反应逆过程：由对应磷酸化酶催化完成糖代谢医学知识讲座第113页114丙酮酸Pyruvate

草酰乙酸OAACOOH

C=OCH3CO2+ATP+H2OADP+Pi丙酮酸羧化酶

Mg2+生物素

丙酮酸生成PEP经过2步反应

Step1.Pyruvate羧化生成OAA

(在Mit中进行)COOH提问：这里CO2作用是什么？能量载体：合成草酰乙酸新－COOH中储存了ATP水解键能。糖代谢医学知识讲座第114页115

OAA出Mit到胞浆有2种机制：

◆第一个机理经过谷草转氨酶（氨基酸代谢）

◆

第二种机理

a.OAA+NADH•H+Malate+NAD+b.MalateMalate(二羧酸转运系统)

(线粒体Mit)

(细胞液Cyt)c.Malate+NAD+OAA+NADH•H+

(细胞液Cyt)(细胞液Cyt)

(可为糖异生提供NADH)糖代谢医学知识讲座第115页116

OAA+GTPPEP+GDP+CO2丙酮酸逆行生成Glc耗能：3

2=6个ATP，计算以下：

PyrOAA

1ATP

OAAPEP1GTP

3-P-甘油酸1,3-二P-甘油酸

1ATP

磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶Step2.(细胞液Cyt)

糖代谢医学知识讲座第116页117Pyruvate

Pyruvate

OAA

丙酮酸羧化酶

ATP+CO2ADP+Pi

Malate

NADH+H+

NAD+

Asp

Glu

α-KG

Asp

Malate

OAA

PEP

磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶

GTP

GDP+CO2

MitCytosol谷草转氨酶糖代谢医学知识讲座第117页118

Glc

6-p-G6-P-F1,6-2p-F2-p-GPEP丙酮酸丙氨酸等生糖氨基酸乳酸Cori循环TCA中间产物糖异生路径及其前体草酰乙酸反刍动物体内乙酸、丙酸,丁酸琥珀酰CoA生糖氨基酸糖代谢医学知识讲座第118页119二、乳酸循环概念：肌收缩（尤其是氧供给不足时）经过糖酵解产生乳酸，因为肌肉内糖异生活性低，所以乳酸经过细胞膜弥散进入血液后，再入肝，在肝内异生为葡萄糖，葡萄糖入血后又可被肌肉摄取，这就组成了一个循环，称为乳酸循环，也叫Cori循环。意义：防止损失乳酸以及预防乳酸堆积引发酸中毒。糖代谢医学知识讲座第119页120Cori循环(LactateCycle)糖异生活性低糖异生活性高糖代谢医学知识讲座第120页121三、糖异生作用意义糖异生作用是动物（包含植物）体内单糖合成中心路径，在植物果实成熟过程中，有机酸降低而糖增加，主要是经过这个路径。维持血糖浓度恒定调整酸碱平衡（乳酸异生为糖）

糖代谢医学知识讲座第121页122补充肝糖原

三碳路径：指进食后，大部分葡萄糖先在肝外细胞中分解为乳酸或丙酮酸等三碳化合物，再进入肝细胞异生为糖原过程。糖代谢医学知识讲座第122页123骨骼肌血液肝脏肌糖原6-磷酸葡萄糖肌乳酸糖酵解

葡萄糖

肝糖原

6-磷酸葡萄糖丙酮酸乳酸糖异生血糖血乳酸乳酸循环糖代谢医学知识讲座第123页124糖异生作用要求掌握糖异生作用和乳酸循环概念、亚细胞部位、反应过程、生理意义；糖代谢医学知识讲座第124页125一、糖核苷酸作用及形成定义：单糖与核苷酸经过磷酸酯键结合化合物。作用：糖核苷酸是高等动植物体内合成双糖和多糖时，Glc活化形式与供体。第七节、多糖生物合成糖代谢医学知识讲座第125页126

种类：二磷酸尿苷葡萄糖（UDPG）二磷酸腺苷葡萄糖（ADPG）形成：1-P-G+UTP

UDPG

+PPi

PPi

2PiUDPG焦磷酸化酶焦磷酸酶糖原合成底物糖代谢医学知识讲座第126页127

糖原(glycogen)：动物体内糖储存形式,是机体能快速动用能量贮备

种类：肝糖原：血糖主要起源肌糖原：肌肉收缩应急能源

二、糖原合成（糖原生成作用，Glycogenesis）糖代谢医学知识讲座第127页128糖原生成作用概念：以葡萄糖或其它单糖为原料合成糖原过程。合成原料：Glc，但Gal、Fru等须经G-1-P转化才行。部位：细胞浆糖代谢医学知识讲座第128页129糖代谢医学知识讲座第129页130

G+ATP+Mg2+ G-6-P

G-1-PG-1-P+UTP

UDPG+PPiUDPG+糖原（n-1个Glc）糖原（nGlc）糖原

分支糖原分支约12～18残基,增加代谢速度,增溶糖原合成酶Glc激酶异构酶UDPG焦磷酸化酶Branchingenzyme+UDP三、糖原生成作用反应过程：糖代谢医学知识讲座第130页131糖代谢医学知识讲座第131页132糖代谢医学知识讲座第132页133糖原n+1磷酸化酶糖原nPi糖原合酶糖原nUDPGUDPUTPUDPG焦磷酸化酶PPiG-1-PG-6-P葡萄糖-6-磷酸酶(Liver)G己糖(葡萄糖)激酶磷酸葡萄糖变位酶糖代谢医学知识讲座第133页134①需要活化葡萄糖单位：UTP活化G-1-P成为UDPG活化形式，为糖原合成直接供体②糖原合成需要一个（

-1，4）多聚葡萄糖链或最少含8个葡萄糖残基一个分支作为起始引物，经常是未降解糖原分子FeaturesofGlycogenesis糖代谢医学知识讲座第134页135

③活化原料活化端1′为“头”，4′为“尾”，糖原合成中，糖链生长方向为1′

4′，“尾向生长”，即合成方向是从还原端到非还原端；

每加一个Glc单位消耗1个UTP，

G磷酸化消耗1个ATP

糖代谢医学知识讲座第135页136糖代谢医学知识讲座第136页137④分支需要分支酶：能够将一个七糖单位从一段长于11个葡萄糖残基糖链非还原端转移到邻近糖链上并以

-1，6-糖苷键相连⑤调整酶是糖原合成酶糖代谢医学知识讲座第137页138胰高血糖素或肾上腺素腺苷酸环化酶ATPcAMP

(Secondmessenger)无活性蛋白激酶A有活性蛋白激酶A

糖原合酶a（有活性）糖原合酶b（无活性）p磷蛋白磷酸酶-1糖原合成↓糖原合成酶调节—糖代谢医学知识讲座第138页139Glycogen合成要求掌握：糖原生成作用概念、糖原合成过程和特点。了解糖原合成调整。糖代谢医学知识讲座第139页140四、蔗糖生物合成

三条路径：蔗糖磷酸化酶路径（微生物）蔗糖合酶(植物）蔗糖磷酸合酶路径（植物光合组织）糖代谢医学知识讲座第140页1411-P-葡萄糖+果糖蔗糖+Pi

UDPG+果糖UDP+蔗糖蔗糖磷酸化酶蔗糖合酶

蔗糖磷酸化酶路径（微生物）蔗糖合酶(植物）糖代谢医学知识讲座第141页142

UDPG+6-P果糖磷酸蔗糖+UDP

磷酸蔗糖+H2O蔗糖+Pi蔗糖磷酸合酶蔗糖磷酸酯酶

蔗糖磷酸合成酶路径（植物光合组织）糖代谢医学知识讲座第142页143五、淀粉生物合成

BiosynthesisofAmylose

直链淀粉合成BiosynthesisofAmylopectin

支链淀粉合成糖代谢医学知识讲座第143页144

ADPG+引子