《生物化学(第2版)》教学课件09糖代谢

第九章糖代谢第一节多糖的酶促降解一、淀粉水解酶类1.α－淀粉酶2.β－淀粉酶3.γ－淀粉酶（糖化酶）

4.异淀粉酶1234表9-1淀粉酶的主要类别及对淀粉的水解作用淀粉酶种类水解特点主要产物及表观现象α-淀粉酶内切；分子内部随机切割α-1，4键，不切α-1，6键.α-极限糊精，二糖，单糖。液化：粘度下降快，还原糖增加慢。β-淀粉酶外切；从非还原末端依次切割麦芽糖单位，不切也不逾越α-1，6键。β-极限糊精和麦芽糖。还原糖增加快，粘度降低不明显。γ-淀粉酶外切；从非还原末端依次切割葡萄糖单位，α-1，4，α-1，6等糖苷键都能水解。葡萄糖。还原糖增加快，粘度降低慢。异淀粉酶内切；水解支链淀粉或糖原中的α-1，6键。直链糊精。二、果胶质降解酶类：D-半乳糖醛酸或其甲酯D-聚半乳糖醛酸甲酯碎片溶液粘度降低快还原糖增加快第二节葡萄糖的酵解（EMP途径）无氧条件下，葡萄糖或糖原经酵解生成乳酸有氧条件下，葡萄糖或糖原经TCA彻底氧化为H2O、CO2、ATP葡萄糖或糖原在无氧或有氧条件下经磷酸戊糖途径（HMP）被氧化为NADPH、CO2植物和微生物的分解代谢除了上述三条途径外还有生醇发酵及乙醛酸循环葡萄糖在动物体内的分解途径主要有三条：酵解是生物体内普遍存在的葡萄糖降解途径。是生物体内普遍存在的葡萄糖降解的途径，无氧及有氧条件下都能进行。是将葡萄糖经1,6-二磷酸果糖及3-磷酸甘油醛降解为丙酮酸并伴随着ATP生成的代谢过程。

有氧酵解与无氧酵解的不同仅在于丙酮酸去路不同，还原性辅酶（NADH）的电子受体不同，从而产能也不一样。

该途径产生1,6-二磷酸己糖，又称二磷酸己糖途径（HDP）。

又称EMP途径（Embden-Meyerhof-Parnaspathway）-恩布登-迈耶霍夫-帕纳斯途径一、酵解与发酵科技史点滴：1918年起，德国生物化学家恩布登、迈尔霍夫和波兰生物化学家帕尔纳斯等研究了葡萄糖酵解为乳酸的过程，于1935年阐明了整个过程中的化学反应步骤、涉及的酶和相关产物。1.酵解2.发酵工业发酵：在工业领域泛指培养微生物的过程，以积累发酵产品。包括无氧发酵和有氧发酵。有氧发酵：如柠檬酸发酵，谷氨酸发酵等。这些发酵过程在生成丙酮酸之前的反应步骤完全一样，统称糖酵解，丙酮酸之后的代谢产生差异。动物细胞在无氧条件下，葡萄糖转变成丙酮酸，进而继续还原成乳酸的过程——糖酵解（肌肉细胞内的乳酸发酵）某些植物细胞和微生物在无氧条件下，葡萄糖转变成丙酮酸，进而继续产生乙醇和CO2的过程——乙醇发酵。无氧发酵过程中，NADH转变为NAD+，并产生少量ATP。二、酵解途径的反应历程①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛G6-P-G

6-P-F1，6-2P-F

∧1，3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸ATPADPATPADP

NAD+NADH+H+ADPATPATPADP1.葡萄糖活化阶段2.降解阶段3.氧化产能阶段（一）活化阶段：从G1，6-2P-F共三步反应ATPADPATPADP己糖激酶磷酸果糖激酶1异构酶活化阶段小结：1、两次磷酸化的意义：（1）活化，并为底物磷酸化储备高能磷酸基团；（2）增加分子极性2、此阶段的能量变化：-2ATP3、两个重要的调节酶：HK、PFK1己糖激酶（HK）变构酶变构激活剂：pi，ADP变构抑制剂：ATP，6-P-G己糖激酶催化不可逆反应，要沿逆反应生糖必须换酶，即6-P-G酯酶

专一性不强，可有多个底物（如果糖，半乳糖，甘露糖等），但最适底物是G（Km=10-4mol/L）。磷酸果糖激酶1（PFK1）变构酶变构激活剂：pi，ADP，2，6-2P-F变构抑制剂：ATP，NADH,柠檬酸等PFK1是EMP途径的限速酶,催化的反应不可逆，沿逆反应生糖需要换酶，即果糖二磷酸酯酶。葡萄糖激酶：诱导酶，由胰岛素促进生成，对G的Km=10-2mol/L,比己糖激酶的Km大得多，只有当葡萄糖浓度相当高时，它才起作用，催化G生成G-6-P。不受产物6-P-G的反馈抑制。磷酸果糖激酶1与磷酸果糖激酶2(一)磷酸果糖激酶1（PFK1）：变构酶，由4个亚基组成。

2,6-二磷酸果糖（F-2,6-BP）是其最强烈的激活剂。（二）磷酸果糖激酶2：是双功能酶，只含有一条多肽链。（1）具有磷酸果糖激酶活性：糖供应充足时，F-6-P作为激活剂，使激酶活性加强，催

化F-6-P磷酸化，产生大量2,6-二磷酸果糖（F-2，6-BP）（2）具有2,6-二磷酸果糖酶（磷酸酯酶）活性：在葡萄糖供应不足的情况下，2,6-二磷酸果糖酶活性激活，

减少F-2,6-BP产生。糖酵解过程减慢。由此可见，在高浓度葡萄糖的情况下，2,6-二磷酸果糖浓度提高，可激活PFK1，促进糖酵解过程进行。为什么ATP既是反应物又是抑制剂？思考：要点：（1）己糖激酶是变构酶，有活性中心与调节中心。（2）细胞内己糖激酶为固有酶，浓度很低。（3）底物与酶活性中心结合，抑制剂与调节中心结合。（4）当[ATP]低时，与活性中心结合，充当反应物，[ATP]高时还可与调节中心结合，使酶构象改变，抑制酶活性。（二）降解阶段：一个6碳糖生成2个三碳糖，两步反应。123456(1)(2)(3)醛缩酶磷酸二羟丙酮3-磷酸–甘油醛456123（三）氧化产能阶段NAD+

NADH+H+

PiADP

ATPH2OMg或MnATP丙酮酸PEP丙酮酸激酶3-磷酸甘油醛脱氢酶-SH磷酸甘油酸激酶变位酶烯醇化酶~~123123碘乙酸X氟化物XADP思考：1.为什么砷酸是糖酵解作用的毒物？2.氟化物，碘乙酸对糖酵解有什么作用？H3AsO4甘油醛-3-磷酸脱氢酶作用机理~~~3、丙酮酸激酶（PK）变构抑制剂：ATP、丙氨酸、柠檬酸、乙酰辅酶A、脂肪酸等。1、发生底物水平磷酸化2次，产生4个ATP2、脱氢一次，产生2NADH+H+氧化产能阶段小结：变构激活剂：1，6-2P-F（前馈激活）变构酶EMP途径小结进行部位：胞浆，有氧、无氧条件下都能进行。物质变化：1葡萄糖2丙酮酸能量变化：底物水平磷酸化净产生2ATP还原性辅酶的产生：脱氢过程产生2（NADH+H+）三个调节酶：HK、

PFK1、

PK总反应式：C6H12O6+2Pi+2ADP+2NAD+

2CH3COCOOH+2ATP+2H2O+2（NADH+H+）无氧条件下产生ATP数量：？有氧条件下产生ATP数量：？酵解途径产生的丙酮酸和NADH都不是最终产物，它们的去路在有氧和无氧条件下是不同的。1葡萄糖乙酰CoA三羧酸循环2丙酮酸乳酸乙醇EMP（有氧或无氧）无氧有氧2ATP2NADH+H+无氧条件下NAD+再生成有氧条件下NAD+再生成甘油2丙酮酸胞浆线粒体基质三、无氧条件下丙酮酸及NADH的去路2

+2CO2

+2ATP+2H2O（一）酵母菌的酒精发酵+NAD+

2222C6H12O6EMP途径2222NADH（二）乳酸菌的同型乳酸发酵：无氧条件下NAD+的再生：NADH用于还原氧化态中间产物，实现NAD+的再生。乳酸发酵的总反应式：

+2H2O+2ATP2乳酸脱氢酶GEMP途径2NADH2NADH2NAD+（三）酵母菌的甘油发酵关键是除去发酵过程中的受氢体乙醛，使还原性辅酶（NADH）只能还原磷酸二羟丙酮，生成磷酸甘油，进而水解成甘油。除去乙醛的方法-P255：1、加入亚硫酸盐，生成难溶物质除去乙醛2、碱性条件下乙醛发生歧化反应亚硫酸盐法：①1分子葡萄糖理论上只可生成一分子甘油。②甘油发酵时，菌体得不到ATP，不能维持生长繁殖，所以，加成反应法甘油发酵时，必须控制亚硫酸的量，保留部分乙醛还原成乙醇的过程，使酵母获得一些能量，维持生长和发酵。也可利用足够数量的回收酵母进行非生长性发酵。OH碱法甘油发酵：同样，碱法甘油发酵也不能为细胞提供ATP。因此只能用大量酵母在非生长情况下进行甘油发酵。糖酵解与生醇发酵、乳酸发酵过程糖原磷酸化酶+H3PO4葡萄糖-1-磷酸磷酸葡萄糖变位酶葡萄糖-6-磷酸葡萄糖淀粉糖原异构酶ATPADP葡萄糖激酶关键性交叉点果糖-6-磷酸果糖-1，6-二磷酸ATPADP磷酸果糖激酶1限速酶醛缩酶∧3-磷酸-甘油醛异构酶磷酸二羟丙酮NAD+NADH+H+磷酸甘油醛脱氢酶甘油酸-1，3-二磷酸磷酸甘油酸激酶3-磷酸-甘油酸ADPATP甘油酸磷酸变位酶2-磷酸甘油酸丙酮酸ATPADP丙酮酸激酶磷酸烯醇式丙酮酸烯醇化酶NAD+NADH+H+乳酸脱氢酶乳酸丙酮酸脱羧酶乙醛乙醇NAD+NADH+H+乙醇脱氢酶四、糖酵解的生物学意义

EMP途径生物界普遍存在，有氧、无氧条件下都能进行细胞在恶劣条件下（缺氧或无氧），通过此途径获得有限能量，维持代谢。1molp葡萄糖产生2molATP。有氧氧化的准备阶段为物质合成提供碳骨架。思考：2、用14C标记G的C3，作为酵母底物，经发酵产生CO2和乙醇，试问14C在何处发现？1231、酒精发酵过程中，如果磷酸消耗殆尽，会有怎样的后果?第三节葡萄糖的有氧分解代谢

EMP-TCA途径1、EMP途径（胞浆内）2、丙酮酸氧化脱羧（线粒体基质）3、TCA循环（线粒体基质）4、电子传递水平磷酸化（线粒体内膜）？G

EMP2丙酮酸2ATP2NADH线粒体基质胞浆内一、胞浆内NADH的再氧化1、α-磷酸甘油穿梭：骨骼肌和大脑中这个穿梭系统不涉及任何膜运输系统；进入FADH2呼吸链，产生2ATP或1.5ATP2、苹果酸-天冬氨酸穿梭：肝脏、肾脏、心脏中通过苹果酸穿梭，进入NADH呼吸链，产生3ATP或2.5ATP。NADHNADH二、丙酮酸氧化脱羧1、丙酮酸脱氢酶系及反应机理COOHC=OCH3COCH3~SCoA+HSCoA+CO2FADMg2+NAD+NADH三个酶：丙酮酸脱羧酶、二氢硫辛酸转乙酰基酶、

二氢硫辛酸脱氢酶六个辅因子：TPP，Mg2+,硫辛酸，HSCoA，FAD，NAD+TPP

SLS丙酮酸脱羧酶E1E2二氢硫辛酸转乙酰基酶E2

乙酰硫辛酸二氢硫辛酸二氢硫辛酸脱氢酶E3

E3羟乙基-TPP-酶复合物总结：有几种维生素参与了此反应？VB1、VB2、

VB3、VB5、硫辛酸2、丙酮酸脱氢酶系的调控-266页E1共价修饰调节:ATP/ADP（磷酸化活力降低,脱磷酸活力增高）E2变构调节：CH3CO~SCoA/HSCoAE3变构调节:NADH/NAD+ATP可以变构激活蛋白激酶，使E1磷酸化活力降低。E1-OHE1-O-℗（活性降低）蛋白激酶ATPADPATP+例题：下列能促进丙酮酸脱氢酶系活性的是（）（1）丙酮酸脱氢酶E1的磷酸化（2）Ca2+激活特异的磷酸酶（3）减少NADH/NAD+的比值（4）减少胰岛素的水平（5）高浓度ATP激活特异的蛋白激酶三、三羧酸循环（tricarboxylicacidcycle-TCA循环又称Krebs循环，柠檬酸循环（一）TCA的概貌（二）TCA反应历程例题：画出柠檬酸循环概貌图，包括起催化作用的酶和辅助因子。（三）TCA循环小结1）柠檬酸合成酶：1、TCA有关的酶2）顺乌头酸酶TCA第一个调控酶，也是限速酶（抑制剂-ATP，NADH，脂酰辅酶A等），TCA的特征酶，催化的反应不可逆。注意总结此酶两底物的来源（乙酰辅酶A及草酰乙酸的来源？）不仅具有立体异构专一性，而且在脱水、加水时具有选择性（方向性）：脱水时它可以识别新旧碳原子，加水时-OH加在含氢多的碳原子上，所以形成异柠檬酸。

Fe2+

对此酶具有激活作用。3）异柠檬酸脱氢酶此酶既催化脱氢又催化脱羧。变构抑制剂：ATP、NADH此酶为变构调节酶变构激活剂：ADP、NAD+等催化反应为不可逆反应，是TCA循环的第二个限速反应步骤。此酶有两种同功酶：一种以NAD+为辅酶，只存在于线粒体，产生NADH，进入呼吸链产能；另一种以NADP+为辅酶，既存在于线粒体，也存在于胞浆，产生NADPH为合成代谢提供还原力。4）－酮戊二酸脱氢酶复合体：

——三种酶，六种辅因子α-酮戊二酸脱羧酶：TPP，Mg2+二氢硫辛酸转琥珀酰基酶：二氢硫辛酸脱氢酶：FAD、NAD+S

L,HSCoAS此酶是变构调节酶，是TCA的第三个限速步骤。变构抑制剂：ATP、NADH、琥珀酰辅酶A

变构激活剂：辅酶A、ADP、NAD+、Ca2+等6）琥珀酸脱氢酶位于线粒体内膜上，辅基FAD。具有严格的立体异构专一性，产物是反丁烯二酸丙二酸等是其强抑制剂，起竞争性抑制作用。5）琥珀酰硫激酶此反应的要点是产生一个高能磷酸键7）延胡索酸酶具有立体异构专一性8）苹果酸脱氢酶辅酶NAD+三羧酸循环的调控位点及相应调节物

调控位点激活剂抑制剂a柠檬酸合成酶NAD+ATP

（限速酶）ADPNADH

琥珀酰CoA

脂酰CoAb异柠檬酸ADPATP

脱氢酶NAD+NADHcα-酮戊二酸ADPNADH

脱氢酶NAD+

琥珀酰CoA

关键因素：[NADH]/[NAD+]

[ATP]/[ADP]2.乙酰-CoA碳原子在柠檬酸循环中的命运结论：1.乙酰基是能够被TCA完全分解的唯一底物，其他中间产物维持循环量。2.来自葡萄糖的C3、4优先以CO2的形式放出，其次C2，5，最后是C1，63、循环一周，经过4次脱氢，产生3分子NADH，

1分子FADH2……通过呼吸链将H传递给氧，产生水，

同时伴随ATP的产生。6、总反应式:CH3C～SCoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O

2CO2+CoASH+3NADH+3H++FADH2+GTPO7、三羧酸循环的能量计算4、通过有机酸脱羧作用产生CO25、TCA循环中的中间产物可以移走用于物质合成，也可以通过其他途径补充进来，维持循环。能量“现金”:1GTP

能量“支票”:3NADH

1FADH2兑换率1：39ATP兑换率1：22ATP1ATP12ATP（1）1mol乙酰基：进入TCA完全氧化（2）1mol丙酮酸：完全氧化3+12=15ATP（3）1mol葡萄糖：完全氧化1mol葡萄糖通过苹果酸穿梭完全氧化共产生38molATP如果通过α-磷酸甘油穿梭，产生36molATP从糖原的葡萄糖残基开始氧化，则为39（或37）。酵解阶段：2ATP2

1NADH兑换率1：2.5(或1.5)2ATP2

(2.5ATP或1.5ATP)三羧酸循环：21GTP2

3NADH21FADH221ATP2

7.5ATP2

1.5ATP兑换率1：2.5兑换率1：1.5丙酮酸氧化：2

1NADH兑换率1：2.52

2.5ATP总计：32ATP或30ATP葡萄糖完全氧化产生的ATP思考：4、硫胺素的缺乏导致患脚气病的人其血液中丙酮酸和

α-酮戊二酸升高，尤其是摄取了富含葡萄糖的膳食之后。分析这些影响是怎样与硫胺素缺乏联系在一起的？1、整个TCA阶段表面看不到氧气的直接参与，但是为什么说TCA只能在有氧条件下进行？2、有氧条件下胞浆NAD+如何实现再生？3、TCA能否逆行合成乙酰基？（四）TCA的生理意义1、是有机体获得生命活动所需能量的主要途径2、三羧酸循环是糖、脂、蛋白质等物质完全氧化分解的公共终末途径，生物界普遍存在。3、三羧酸循环是物质转化的中心枢纽，即三羧酸循环形成的多种重要中间产物为生物合成提供碳骨架。TCA具有物质分解与合成双重功能。1、是有机体获得生命活动所需能量的主要途径2、三羧酸循环是糖、脂、蛋白质等物质完全氧化分解的公共终末途径，生物界普遍存在。如：如肌肉细胞中1mol葡萄糖无氧条件下和有氧条件下氧化产生ATP数量不同：糖脂肪酸乙酰辅酶A氨基酸TCA乙酰基是能够被TCA完全分解的唯一底物，其他中间产物必须先出环，转变成乙酰基，重新进入TCA注意例如：α-酮戊二酸的彻底氧化需经历的途径1、α-酮戊二酸进入TCA进行氧化脱羧，变成

4C的草酰乙酸。3、丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A，然后进入TCA

彻底氧化。2、草酰乙酸通过丙酮酸羧化支路出环。COOHC=OCH3COOHC=OCH2COOHATP+H2OADP+PiCO2丙酮酸羧化酶，生物素CO2计算1molα-酮戊二酸完全氧化降解产生ATP数目（按照P/O2.5或1.5计）。α-酮戊二酸琥珀酸辅酶A琥珀酸延胡索酸苹果酸草酰乙酸丙酮酸乙酰辅酶ATCA（20ATP）GDPGTPFADFADH2NADH+H+NAD+NAD+NADH+H+NAD+NADH+H+1FADH23(NADH+H+)1GTP3、三羧酸循环是物质转化的中心枢纽，即三羧酸循环形成的多种重要中间产物为生物合成提供碳骨架。PEP羧化酶四、回补途径（一）丙酮酸羧化支路:丙酮酸羧化酶苹果酸酶1、丙酮酸羧化酶催化的反应丙酮酸羧化酶在哺乳动物肝和肾中分布广，是重要的调节酶，它的活性直接控制着草酰乙酸的浓度，并最终影响TCA途径的速度。乙酰辅酶A是其激活剂，缺乏乙酰辅酶A时，该酶几乎没有活性。丙酮酸羧化酶-生物素COOHC=OCH3COOHC=OCH2COOHATP+H2OADP+PiCO2CO2丙酮酸草酰乙酸COOHC=OCH3COOHHO-C-HCH2COOHNAD+NADH+H+NAD（P）H+H+NAD（P）+苹果酸酶CO2CO22、苹果酸酶催化的反应：生物体内广泛分布3、磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶催化的反应：（细菌，酵母，高等植物体内，动物心脏、肌肉等都有分布）GDPGTPCOOHC-O~PCH2PEP羧激酶GTPGDPCO2CO2COOHC=OCH2COOH（二）乙醛酸循环支路（植物、细菌、酵母等微生物内）植物种子萌发时脂肪变糖途径：1、乙醛酸循环反应历程2、乙醛酸循环总反应式2乙酰CoA+2H2O+NAD+

琥珀酸+2CoASH+NADH+H+（2）通过琥珀酸与TCA联系起来：琥珀酸在线粒体转化为苹果酸、草酰乙酸，可为TCA补充移走的C4化合物。3、乙醛酸循环小结（1）2分子乙酰辅酶A通过乙醛酸循环可以净合成1分子草酰乙酸。但是，2分子乙酰辅酶A进入TCA，只能以CO2形式放出，不能净合成草酰乙酸。（TCA为二碳单位的分解途径，乙醛酸循环为四碳单位的合成途径。）（3）苹果酸可通过线粒体膜转移到胞浆，在胞浆内脱氢氧化成草酰乙酸，然后通过丙酮酸羧化支路转变成丙酮酸，进而通过糖异生途径生糖。中间产物也可用于其他物质的合成。3、乙醛酸循环的意义（2）植物和微生物体内有乙醛酸循环，所以，脂肪酸变糖容易。它们可以利用脂肪酸和乙酸作为唯一碳源和能源。（植物种子萌发过程中变甜生化机理：脂肪转变成糖）脊椎动物体内没有乙醛酸循环的特异酶，不能完成从脂质到葡萄糖的净合成。脂肪甘油

糖逆EMP脂肪酸乙酰辅酶Ａ琥珀酸

β－氧化乙醛酸循环TCA草酰乙酸丙酮酸生糖逆EMP(1)乙醛酸循环利用乙酰辅酶A净产生的4C琥珀酸可为TCA循环补充中间产物。建立在EMP-TCA基础上的发酵：葡萄糖（糖原或淀粉）丙酮酸乙酰辅酶ATCA乳酸丙氨酸乙醛乙醇乙酸乙酰乙酸丙酮丁酸丁醇柠谷琥延苹自然发酵与代谢控制发酵：1.积累代谢途径中间产物的基本条件：（1）具备产生该中间产物的生化途径（2）要积累的中间产物后面的酶活性降低或不能合成（3）回补途径补充移走的中间产物，维持正常循环。３、利用EMP-TCA途径积累柠檬酸的措施草酰乙酸柠檬酸苹果酸顺乌头酸葡萄糖丙酮酸乙酰辅酶Ａ琥珀酸异柠檬酸α-酮戊二酸第四节单磷酸己糖途径（HMP途径）HMP途径的阐明：于1953年被研究清楚实验材料：组织匀浆或细胞匀浆14Ｃ分别标记葡萄糖的Ｃ1，Ｃ6＊ＣＨＯＣＨＯＨＨＯＣＨ（ＣＨＯＨ）２ＣＨ２ＯＨＣ1－标记的葡萄糖ＣＨＯＣＨＯＨＨＯＣＨ（ＣＨＯＨ）２＊ＣＨ２ＯＨＣ6－标记的葡萄糖1、如果体系中只有EMP-TCA途径，则降解*C1和*C6葡萄糖生成*CO2的速度是否一样？结果发现*C1-G比*C6-G更容易生成标记的*CO2（EMP-TCA途径中生成CO2的顺序是源自葡萄糖的

C3、4

C2、5

C1、6

）2、如果反应体系中加入EMP-TCA抑制剂（如碘乙酸、氟化物），结果会怎样？一、HMP途径的特点1、生物界普遍存在，有氧、无氧条件下都可进行2、酶系分布于胞浆中3、此途径是从6-P-G开始的，产生大量NADPH，

5-磷酸核酮糖4、凡是生物合成旺盛的组织细胞内此途径都很活跃如脂肪组织，肝细胞，乳腺细胞等二、HMP途径的生化历程1、氧化脱羧阶段

6G-6-P6

葡萄糖酸-6-P6

核酮糖-５-P

6NADP+6NADPH6NADP+6NADPH6CO26H2O2、非氧化分子重排阶段

6

核酮糖-5-P

5

果糖-6-P5

葡萄糖-6-P磷酸戊糖途径的氧化脱羧阶段:6-磷酸葡萄糖酸内酯5-磷酸核酮糖内酯酶H2O6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶NADP+NADPH+H+6-磷酸葡萄糖H-C-OH6-磷酸葡萄糖脱氢酶CO2NADPH+H+NADP+6-磷酸葡萄糖酸磷酸戊糖途径的非氧化分子重排阶段H2OPi6

5-磷酸核酮糖2

5-磷酸核糖2

5-磷酸木酮糖2

3-磷酸甘油醛2

7-磷酸景天庚酮糖2

4-磷酸赤藓糖2

6-磷酸果糖2

5-磷酸木酮糖2

3-磷酸甘油醛2

6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖1

6-磷酸果糖转醛酶异构酶转酮酶转酮酶醛缩酶阶段之一阶段之二阶段之三56-磷酸葡萄糖转醛酶与转酮酶的相似之处是以酮糖作为供体，以醛糖作为受体。三、磷酸戊糖途径的总反应式１.６分子6-P-G经HMP途径降解的结果，相当于净消耗１分子6-P-G，产生12分子NADPH和６分子CO2

２.６CO2并非来自同一个G分子，而是6个6-P-G分子的第一位碳原子。这就印证了EMP-TCA被抑制后，C1-标记的葡萄糖和C6-标记的葡萄糖经HMP途径放出带标记的

CO2的几率不同。6G-6-P+12NADP++7H2O5G-6-P+6CO2

+12NADPH+12H+＋Pi四、磷酸戊糖途径的生理意义1、细胞产生还原力（NADPH）的主要途径（1）为生物合成反应提供还原力（脂肪酸与胆固醇的合成，脱氧核苷酸的合成等）；（3）使血红素处于Fe2+状态；（4）抵抗氧自由基对器官、组织的侵害等。（2）维持谷胱甘肽（GSH）、巯基酶的还原态；还原性的GSH能去除红细胞中的H2O2,维护红细胞的完整。2、HMP途径中产生的5-磷酸核糖是核苷酸合成的必需前体，并进而合成ATP、RNA、DNA以及多种核苷酸类辅酶（辅酶A、NAD+、NADP+、FAD）等。5、在特殊情况下，HMP也可为细胞提供能量。例题：HMP途径在有氧和无氧条件下都能进行，假若1mol葡萄糖经HMP途径完全分解，在无氧条件下最多生成----ATP，在有氧条件下最多生成----ATP。（不计葡萄糖活化消耗的ATP）4、HMP途径有氧、无氧条件下都能进行，与EMP,TCA循环相互补充，相互配合。（通过3-磷酸甘油醛，6-P-G等）3、HMP途径中生成C3、C4、C5、C6、C7不同链长的中间产物，可作为生物合成的前体。HMP途径中5-磷酸核酮糖可与植物光合作用联系起来。葡萄糖分解代谢途径的相互联系EMP-TCA羧化支路乙醛酸循环HMP等乙醛酸6-磷酸葡萄糖HMP丙酮酸第五节糖原的分解与合成代谢糖原的结构及其连接方式：肌糖原：肌肉细胞糖酵解的主要糖来源肝糖原：可以维持血糖浓度相对恒定糖原一、糖原的分解代谢（一）与糖原降解有关的酶1.糖原磷酸化酶（限速酶）从非还原端依次磷酸解，断裂α-1,4糖苷键，产生1-P-G，直到分支点前剩4个葡萄糖残基为止。磷酸解不消耗ATP,只需要无机磷酸参与即可。是糖原降解的限速酶。（1）糖原磷酸化酶（2）糖原脱支酶（3）磷酸葡萄糖变位酶（4）6-磷酸葡萄糖酶（肝）2.糖原脱支酶3.磷酸葡萄糖变位酶1-P-G6-P-G（肌肉细胞内，无氧条件下进一步产生乳酸；有氧条件下，完全分解产能。）糖基转移酶功能水解α-1.6-糖苷键的作用双重功能酶4.6-磷酸葡萄糖（水解）酶（肝、肾细胞内）6-P-GG（补充血糖）糖原降解的产物不全是1-P-G，还有少量G的形成。（二）糖原磷酸解的生物学意义1.磷酸解的主要产物是1-P-G，由1-P-G转变成6-P-G

不需要消耗ATP2.1-P-G不易出细胞膜，在肌肉细胞内氧化供能二、糖原的合成糖原生物合成中,糖基的供体是UDPG.糖原的生物合成和分解走的是完全不同的途径UDP-G催化糖原合成的酶有三种1、UDPG焦磷酸化酶催化葡萄糖-1-磷酸与UTP的反应，生成UDPG。2、糖原合酶（限速酶）将UDPG上的葡萄糖分子转移到已存在的糖原分子的某个分支的非还原性末端上。即催化合成α-1，4葡萄糖苷键。糖原合酶只能起延长糖原链的作用；糖原起始合成需要一种引物（糖原引物蛋白）。3、糖原分支酶（或称糖基46-转移酶）

断开α-1，4糖苷键并形成α-1,6糖苷键。UDP-葡萄糖焦磷酸化酶催化的反应糖原合酶催化的反应UDP-GR引物非还原端糖原分支酶：

将α－１，４糖苷键转换为α－１，６糖苷键，形成分支的糖原。糖原分支酶三、糖原合成与糖原分解的调节（一）糖原磷酸化酶活性调节糖原磷酸化酶-OH（b无活性）磷酸化酶-OP（a有活性）蛋白激酶ATPADP磷酸酯酶-OHH2OP1.糖原磷酸化酶的共价修饰调节机制（1）肌肉剧烈运动时，糖原磷酸化酶的活性是受到肾上腺素的调节，cAMP浓度提高……（2）在肝脏中，糖原磷酸化酶的活性调节主要受胰高血糖素的调节，cAMP浓度提高……共价修饰调节的级联放大效应1、腺苷酸环化酶（无活性）肌肉酵解或完全氧化肝6-2.糖原磷酸化酶的别构调节机制a\Ca2+的别构调节：Ca2+结合并别构激活糖原磷酸化酶激酶b，促进无活性的糖原磷酸化酶b转变为有活性的糖原磷酸化酶a。b\AMP和ATP的别构调节：AMP在剧烈运动的肌肉中积聚，别构激活糖原磷酸化酶；当ATP足够时，ATP和别构位点结合，使糖原磷酸化酶失活。（1）在肌肉中糖原磷酸化酶的别构调节机制（2）在肝脏中糖原磷酸化酶的别构调节机制

当血糖浓度恢复正常，葡萄糖进入肝细胞并和糖原磷酸化酶a的别构位点结合，使糖原磷酸化酶a上磷酸化的丝氨酸残基暴露给糖原磷酸化酶a磷酸酶，糖原磷酸化酶a脱磷酸成无活性的糖原磷酸化酶b，此时葡萄糖是别构抑制剂。糖原磷酸化酶-O-Pa（有活性）葡萄糖糖原磷酸化酶-O-Hb（无活性）磷酸(水解)酶Pi肝中结合糖原分解调节（糖原磷酸化酶）共价修饰调节

肾上腺素，胰高血糖素诱导cAMP产生，进而诱发一系列酶促反应，激活糖原磷酸化酶，肌糖原动员氧化供能，肝糖原动员补充血糖。变构调节肌肉中糖原的变构调节肝脏中肝糖原的变构调节（血液G浓度高时，进入肝脏，实际起变构抑制剂作用）Ca2+,AMP激活剂ATP抑制（二）糖原合成酶活性的调节-共价修饰调节

糖原合酶也分为a、b两种形式。糖原合酶a具有活性，糖原合酶b无活性。糖原合酶a被磷酸化转变成无活性的糖原合酶b。在磷蛋白磷酸酶的作用下，无活性的糖原酶b脱磷酸转变为有活性的糖原合酶a。糖原合酶-OH（a有活性）糖原合酶-OP（b无活性）蛋白激酶ATPADP磷酸酯酶-OHH2OP

糖原磷酸化酶和糖原合酶的活性在磷酸化与去磷酸化作用下相互调节，一个酶被激活，另一个酶活性被抑制，二个酶不会同时被激活或同时抑制。（三）糖原代谢中激素的调节哺乳动物的糖原代谢主要受到三种激素的调节：1.胰岛素：促进糖原合成的主要激素，使糖原合酶去磷酸化有活性；同时使糖原磷酸化酶去磷酸化失活，以利于糖原合成。2.肾上腺素：应激状态下肾上腺素大量分泌促进肝糖原降解和糖异生作用，升高血糖；同时，促进肌糖原的降解和肌细胞中的糖酵解，为肌肉收缩提供能量。3.胰高血糖素：作用于肝脏的糖原磷酸化酶，促进肝糖元降解，同时，抑制糖酵解，促进糖异生作用，升高血糖。第六节糖异生1、糖异生的概念：非糖物质（乳酸、生糖氨基酸、甘油等）在肝、肾脏中，转化成糖代谢的中间产物后，在相应的酶催化下,沿EMP的逆途径，绕过EMP途径的三个不可逆反应,生成葡萄糖的过程称为糖异生。所以，糖