[农学]《生化》第六章糖代谢

[农学]《生化》第六章糖代谢

生物化学第六章糖代谢MetabolismofCarbohydrates\n第六章糖代谢第一节糖在生物体内的生理功能第二节糖的代谢概况第三节糖的分解代谢第四节糖的合成代谢第五节血糖第六节糖代谢各途径之间的联系与调节\n第一节糖在生物体内的生理功能一、氧化供能二、供碳源三、糖与其它物质的复合物有重要功能四、核糖具特殊作用\n一、氧化供能是糖的主要生理功能，一般情况下，由糖类物质提供的能量占膳食总能量的50%以上，每克分子的糖在体内彻底氧化分解后，可释放出686千卡的热量。对身体最为适用的糖是葡萄糖和果糖，因为它们是糖在体内彻底氧化的直接底物。\n二、供碳源糖经一系列代谢转化后，可为体内蛋白质、核酸、脂肪等物质的合成提供碳链骨架。磷酸二羟丙酮葡萄糖丙酮酸磷酸甘油核糖丙氨酸脂肪核酸蛋白质脱氢转氨基\n三、糖与其它物质的复合物有重要功能糖与其它物质形成的复合物，如糖脂，是细胞膜及神经组织的组成部分；糖蛋白，其上的糖链有生物天线之称，具有信息传递、转换、识别的功能。\n四、核糖具特殊作用核糖是核酸的组成成分，核酸是生命的物质基础。\n第二节糖的代谢概况一、糖的化学简介二、糖的消化吸收三、糖的代谢概况\n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。一、糖的化学简介糖的概念\n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)\n葡萄糖(glucose)——已醛糖果糖(fructose)——已酮糖单糖不能再水解的糖\n半乳糖(galactose)——已醛糖核糖(ribose)——戊醛糖\n寡糖能水解生成几分子单糖的糖，各单糖之间借脱水缩合的糖苷键相连。常见的几种二糖有麦芽糖(maltose)葡萄糖—葡萄糖蔗糖(sucrose)葡萄糖—果糖乳糖(lactose)葡萄糖—半乳糖\n多糖能水解生成多个分子单糖的糖常见的多糖有淀粉(starch)糖原(glycogen)纤维素(cellulose)\n淀粉是植物中养分的储存形式淀粉颗粒\n糖原是动物体内葡萄糖的储存形式\n纤维素作为植物的骨架β-1,4-糖苷键\n4.结合糖糖与非糖物质的结合物。糖脂(glycolipid)：是糖与脂类的结合物。糖蛋白(glycoprotein)：是糖与蛋白质的结合物。常见的结合糖有\n二、糖的消化与吸收（一）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\n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胃口腔肠腔胰液中的α-淀粉酶\n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。纤维素\n（二）糖的吸收1.吸收部位小肠上段2.吸收形式单糖\nADP+PiATPGNa+K+Na+泵小肠粘膜细胞肠腔门静脉3.吸收机制Na+依赖型葡萄糖转运体(Na+-dependentglucosetransporter,SGLT)刷状缘细胞内膜\n4.吸收途径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GLUTGLUT：葡萄糖转运体(glucosetransporter)，已发现有5种葡萄糖转运体(GLUT1～5)。\n三、糖代谢的概况葡萄糖酵解途径丙酮酸有氧无氧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\n第三节糖的分解代谢一、多糖的降解二、单糖的氧化分解\n一、多糖的降解1.淀粉的降解淀粉是由很多葡萄糖经α-1.4糖苷键和α-1,6糖苷键连接而成的高分子，其降解为一系列酶促水解。淀粉糊精麦芽糖葡萄糖水解主要酶有：α-淀粉酶,α-1,6糖苷酶,脱枝酶\n2.纤维素的降解纤维素葡萄糖纤维素酶\n3.糖原的分解代谢*定义*亚细胞定位：胞浆糖原分解(glycogenolysis)习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。\n肝糖原的分解历程(1)糖原的磷酸解糖原n+1糖原n+1-磷酸葡萄糖磷酸化酶aG-1-P\n脱枝酶(debranchingenzyme)(2)脱枝酶的作用①转移葡萄糖残基②水解-1,6-糖苷键磷酸化酶转移酶活性α-1,6糖苷酶活性\n1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶（3）1-磷酸葡萄糖转变成6-磷酸葡萄糖（4）6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶（肝，肾）葡萄糖6-磷酸葡萄糖\n*肌糖原的分解肌糖原分解的前三步反应与肝糖原分解过程相同，但是生成6-磷酸葡萄糖之后，由于肌肉组织中不存在葡萄糖-6-磷酸酶，所以生成的6-磷酸葡萄糖不能转变成葡萄糖释放入血，提供血糖，而只能进入酵解途径进一步代谢。肌糖原的分解、合成与乳酸循环有关。\n在糖原的降解过程中，同时伴随着磷酸化作用，该作用是在磷酸化酶a的催化下进行的，不消耗能量，但生成的G-1-P是较G更为活化的分子，这就为G进一步分解节约了部分能量。磷酸化酶a是糖原分解的关键酶糖原n+1糖原n+1-磷酸葡萄糖磷酸化酶aG-1-P\n二、单糖的氧化分解主要指G，经多糖降解后生成的G，吸收进入细胞进行氧化分解，从而为机体提供能量。机体几乎所有的组织的细胞中，都能进行糖的分解以获能。G进行氧化分解供能的途径主要有三条糖的无氧分解（酵解）糖的有氧分解糖的磷酸戊糖支路分解\n1.糖酵解的反应过程（1）糖酵解(glycolysis)的定义糖酵解的反应部位：胞浆在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸(lactate)的过程称之为糖酵解。在糖的整个氧化分解过程中，没有氧分子的参加，即以代谢中间产物作为最终受氢体\n第一阶段第二阶段（2）糖酵解的代谢途径：分为两个阶段由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，称之为糖酵解途径(glycolyticpathway)。由丙酮酸转变成乳酸。\n⑴葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖ATPADPMg2+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6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate,G-6-P)（一）葡萄糖分解成丙酮酸分子活化阶段\n哺乳类动物体内已发现有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，称为葡萄糖激酶(glucokinase)。它的特点是：①对葡萄糖的亲和力很低②受激素调控分子活化阶段\n⑵6-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)分子活化阶段\n⑶6-磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖ATPADPMg2+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-双磷酸果糖(1,6-fructose-biphosphate,F-1,6-2P)分子活化阶段\n1,6-双磷酸果糖⑷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+分子裂解阶段\n⑸磷酸丙糖的同分异构化磷酸丙糖异构酶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磷酸烯醇式丙酮酸磷酸丙糖异构酶(phosphotrioseisomerase)3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮脱氢氧化及底物磷酸化阶段\n⑹3-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-磷酸甘油醛脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphatedehydrogenase)3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸脱氢氧化及底物磷酸化阶段\n⑺1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸ADPATP磷酸甘油酸激酶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※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-磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶(phosphoglyceratekinase)脱氢氧化及底物磷酸化阶段\n⑻3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶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磷酸烯醇式丙酮酸磷酸甘油酸变位酶(phosphoglyceratemutase)3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸脱氢氧化及底物磷酸化阶段\n⑼2-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)脱氢氧化及底物磷酸化阶段\nADPATPK+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⑽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脱氢氧化及底物磷酸化阶段\n(二)丙酮酸转变成乳酸丙酮酸乳酸反应中的NADH+H+来自于上述第6步反应中的3-磷酸甘油醛脱氢反应。乳酸脱氢酶(LDH)NADH+H+NAD+加氢还原阶段\nE1:己糖激酶E2:6-磷酸果糖激酶-1E3:丙酮酸激酶NAD+乳酸糖酵解的代谢途径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+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸E2E1E3NADH+H+\n（3）糖酵解小结①反应部位：胞浆②糖酵解是一个不需氧的产能过程③反应全过程中有三步不可逆的反应GG-6-PATPADP己糖激酶ATPADPF-6-PF-1,6-2P磷酸果糖激酶-1ADPATPPEP丙酮酸丙酮酸激酶\n④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=3ATP⑤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）\n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。\n综上，经过糖酵解，将葡萄糖氧化分解，产生2分子的乳酸，且在整个分解过程中，无O2的参与，以代谢中间产物丙酮酸作为其最终受氢体。\n（4）糖酵解的意义①供能产能情况：合计：+2ATP糖酵解产能不多，在氧气充足时，动物体主要靠有氧分解供能。但在一些特殊情况，如剧烈运动，循环障碍等，造成的缺氧条件下，只能依靠糖酵解为组织提供部分能量。分子活化阶段：-2ATP分子裂解阶段：0脱氢氧化及底物磷酸化阶段：2ATP×2，2(NADH+H+)加氢还原阶段：-2(NADH+H+)\n②为某些厌氧生物及组织细胞生命活动所必需一些厌氧微生生活在缺氧的环境中，其生活所需的能量完全依靠糖酵解提供。动物和人的某些组织即使在有氧的条件下，也依靠酵解用获取能量。如：在某些病理情况下，如癌细胞中，酵解作用强。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\n③利用酵解过程可生产许多食品，如酿酒，制备酸奶等。CH3C=OCOOHCH3CHOCH3CH2OH丙酮酸脱羧酶TPP,Mg2+醇脱氢酶NADH+H+NAD+CO2丙酮酸乙醛乙醇\n动物体在一般生理条件下，体内供氧充足，主要进行的是单糖的有氧氧化分解。（1）含义：葡萄糖在有氧的条件下，以氧作为最终受氢体，在细胞内被彻底氧化为CO2和H2O，并为机体提供大量可利用的能量。2.单糖的有氧氧化分解\n（2）有氧氧化的反应过程第一阶段：酵解途径第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧第三阶段：三羧酸循环G（Gn）第四阶段：氧化磷酸化丙酮酸乙酰CoACO2NADH+H+FADH2H2O[O]ATPADPTAC循环胞液线粒体\n（一）丙酮酸的氧化脱羧丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧为乙酰CoA(acetylCoA)。丙酮酸乙酰CoANAD+,HSCoACO2,NADH+H+丙酮酸脱氢酶复合体总反应式:\n丙酮酸脱氢酶复合体的组成酶E1：丙酮酸脱氢酶E2：二氢硫辛酸转乙酰基酶E3：二氢硫辛酸脱氢酶HSCoANAD+辅酶TPP硫辛酸（)HSCoAFAD,NAD+SSL\n丙酮酸脱氢酶复合体催化的反应过程1.丙酮酸脱羧形成羟乙基-TPP。2.由二氢硫辛酸转乙酰酶(E2)催化形成乙酰硫辛酰-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)使还原的二氢硫辛酸脱氢，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+。\nCO2CoASHNAD+NADH+H+5.NADH+H+的生成1.-羟乙基-TPP的生成2.乙酰硫辛酸的生成3.乙酰CoA的生成4.硫辛酸的生成\n三羧酸循环(TricarboxylicacidCycle,TAC)也称为柠檬酸循环，这是因为循环反应中的第一个中间产物是一个含三个羧基的柠檬酸。由于Krebs正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为Krebs循环，它由一连串反应组成。所有的反应均在线粒体中进行。（二）三羧酸循环*概述*反应部位\nCoASHNADH+H+NAD+CO2NAD+NADH+H+CO2GTPGDP+PiFADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASH⑧①②③④⑤⑥⑦②H2O①柠檬酸合酶②顺乌头酸梅③异柠檬酸脱氢酶④α-酮戊二酸脱氢酶复合体⑤琥珀酰CoA合成酶⑥琥珀酸脱氢酶⑦延胡索酸酶⑧苹果酸脱氢酶GTPGDPATPADP核苷二磷酸激酶\n小结①三羧酸循环的概念：指乙酰CoA和草酰乙酸缩合生成含三个羧基的柠檬酸，反复的进行脱氢脱羧，又生成草酰乙酸，再重复循环反应的过程。②TAC过程的反应部位是线粒体。\n③三羧酸循环的要点经过一次三羧酸循环，消耗一分子乙酰CoA，经四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化。生成1分子FADH2，3分子NADH+H+，2分子CO2，1分子GTP。关键酶有：柠檬酸合酶α-酮戊二酸脱氢酶复合体异柠檬酸脱氢酶④整个循环反应为不可逆反应\n⑤三羧酸循环的中间产物三羧酸循环中间产物起催化剂的作用，本身无量的变化，不可能通过三羧酸循环直接从乙酰CoA合成草酰乙酸或三羧酸循环中其他产物，同样中间产物也不能直接在三羧酸循环中被氧化为CO2及H2O。\n表面上看来，三羧酸循环运转必不可少的草酰乙酸在三羧酸循环中是不会消耗的，它可被反复利用。但是，例如：草酰乙酸天冬氨酸α-酮戊二酸谷氨酸柠檬酸脂肪酸琥珀酰CoA卟啉Ⅰ机体内各种物质代谢之间是彼此联系、相互配合的，TAC中的某些中间代谢物能够转变合成其他物质，借以沟通糖和其他物质代谢之间的联系。\nⅡ机体糖供不足时，可能引起TAC运转障碍，这时苹果酸、草酰乙酸可脱羧生成丙酮酸，再进一步生成乙酰CoA进入TAC氧化分解。草酰乙酸草酰乙酸脱羧酶丙酮酸CO2苹果酸苹果酸酶丙酮酸CO2NAD+NADH+H+\n*草酰乙酸必须不断被更新补充草酰乙酸柠檬酸柠檬酸裂解酶乙酰CoA丙酮酸丙酮酸羧化酶CO2苹果酸苹果酸脱氢酶NADH+H+NAD+天冬氨酸谷草转氨酶α-酮戊二酸谷氨酸其来源如下：\n三羧酸循环的生理意义是三大营养物质氧化分解的共同途径；是三大营养物质代谢联系的枢纽；为其它物质代谢提供小分子前体；为呼吸链提供H++e。\nH++e进入呼吸链彻底氧化生成H2O的同时ADP偶联磷酸化生成ATP。NADH+H+H2O、3ATP(2.5)[O]H2O、2ATP(1.5)FADH2[O]有氧氧化生成的ATP（3）单糖有氧氧化的生理意义A.糖的需氧代谢是机体获取能量的主要途径\n葡萄糖有氧氧化生成的ATP\n故：葡萄糖完全氧化分解的总反应式如下：30ATP相当于捕获了219千卡的能量G彻底分解总放能量为686千卡/克分子故其能量利用率为：219/686=31%C6H12O6+30(32)ADP+30(32)H3PO4→6CO2+6H2O+30(32)ATP\nB.糖的需氧代谢是物质代谢的总枢纽凡能转变为糖需氧分解途径中间物的物质都可参加三羧酸循环，被氧化为CO2和水，并放出能量．故，三羧酸循环不仅是糖分解代谢的重要途径，也是脂质、蛋白质分解代谢，完全氧化成CO2和水的重要途径。\n如：蛋白质中的丙氨酸，天门冬氨酸、谷氨酸可以转变为相应的丙酮酸，草酰乙酸、a一酮戊二酸插入三羧酸循环。脂肪酸氧化分解产生的乙酰CoA，也可通过三羧酸循环被彻底氧化。同时糖代谢产生的3一磷酸甘油醛和乙酰CoA也可作为合成脂肪的原料。因此三羧酸循环能使糖、脂和蛋白质代谢彼此有机地联系起来。\nC.三羧酸循环的中间产物也可作为合成细胞组织成分碳骨架的前身物质如：柠檬酸可合成脂肪酸，α-酮戊二酸可合成谷氨酸、脯氨酸，羟脯氨酸等，琥珀酰coA为卟啉合成的前体，草酰乙酸可合成门冬氨酸，色氨酸，嘧啶类等。故:虽然三羧酸循环是个环式代谢途径，也不能保证各中间物质的衡定。为保证循环的不断进行，必须使草酰乙酸的量不断补充，才能使乙酰CoA不断进入三羧酸循环被氧化。\n3.磷酸戊糖途径（HMS）当加入碘乙酸时，可抑制3-磷酸甘油醛脱氢酶，此酶被抑制后，酵解及有氧氧化均停止，但在一些动物组织中，如肝、骨髓、脂肪组织等，糖仍有一定量被彻底氧化为CO2和H2O，此时糖氧化的途径就是磷酸戊糖途径。磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反应过程。\n*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）磷酸戊糖途径的反应过程*反应过程可分为二个阶段第二阶段则是非氧化反应包括一系列基团转移。\n6-磷酸葡萄糖酸5-磷酸核酮糖NADPH+H+NADP+⑴H2ONADP+CO2NADPH+H+⑵6-磷酸葡萄糖脱氢酶6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶HCOHCH2OHCO6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸内酯（1）磷酸戊糖生成5-磷酸核糖\n催化第一步脱氢反应的6-磷酸葡萄糖脱氢酶是此代谢途径的关键酶。两次脱氢脱下的氢均由NADP+接受生成NADPH+H+。反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间产物。G-6-P5-磷酸核糖NADP+NADPH+H+NADP+NADPH+H+CO2\n每3分子6-磷酸葡萄糖同时参与反应，在一系列反应中，通过3C、4C、6C、7C等演变阶段，最终生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖。3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖，可进入酵解途径。因此，磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路(pentosephosphateshunt)。（2）基团转移反应\n5-磷酸核酮糖(C5)×35-磷酸核糖C55-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C3差向酶异构酶转醛基酶转酮基酶转酮基酶差向酶\n磷酸戊糖途径第一阶段第二阶段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)×36-磷酸葡萄糖酸内酯(C6)×36-磷酸葡萄糖酸(C6)×35-磷酸核酮糖(C5)×35-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CO2\n总反应式3×6-磷酸葡萄糖+6NADP+2×6-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛+6NADPH+H++3CO2\n总反应式6×6-磷酸葡萄糖+12NADP+4×6-磷酸果糖+2×3-磷酸甘油醛+12NADPH+H++6CO2或表达为\n(二）磷酸戊糖途径的特点⑴脱氢反应以NADP+为受氢体，生成NADPH+H+。⑵反应过程中进行了一系列酮基和醛基转移反应，经过了3、4、5、6、7碳糖的演变过程。⑶反应中生成了重要的中间代谢物——5-磷酸核糖。⑷一分子G-6-P经过反应，只能发生一次脱羧和二次脱氢反应，生成一分子CO2和2分子NADPH+H+。(5)G-6-P直接脱氢脱羧，不必经过酵解或三羧酸循环即可彻底氧化分解\n（三）生理意义与糖的主流代谢途径共存，是糖需氧代谢的有效补充。理论上可产生29(19)ATP。但HMS途径主要意义不是供能，而是为机体提供某些必需的特殊产物。产生了5－磷酸核糖和NADPH\nA.为核酸及其他物质合成提供材料HMS途径产生的5-P-核糖是合成核酸的材料，且核糖的分解代谢也是通过此途径。生成的4-P-赤藓糖可为芳香族氨基酸的合成提供材料，如色氨酸。\nB.提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应NADPH是体内许多合成代谢的供氢体，如脂肪酸。NADPH能维持谷胱甘肽的还原状态,后者能保护巯基酶的活性，并有助于维持红细胞膜的稳定性。2G－SHG－S－S－GAAH2NADP＋NADPH＋H＋\n第四节糖的合成代谢一、糖异生作用二、糖原的合成\n糖异生(gluconeogenesis)是指从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程。*部位*原料*概念主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸一、糖异生作用\n1.糖异生途径*定义*过程酵解途径中有3个由关键酶催化的不可逆反应。在糖异生时，须由另外的反应和酶代替。糖异生途径与酵解途径大多数反应是共有的、可逆的；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磷酸烯醇式丙酮酸糖异生途径(gluconeogenicpathway)指从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程。\n（1）丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)丙酮酸草酰乙酸PEPATPADP+PiCO2①GTPGDPCO2②①丙酮酸羧化酶(pyruvatecarboxylase)，辅酶为生物素（反应在线粒体）②磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反应在线粒体、胞液）\n\n※草酰乙酸转运出线粒体出线粒体苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸出线粒体天冬氨酸草酰乙酸\n丙酮酸丙酮酸草酰乙酸丙酮酸羧化酶ATP+CO2ADP+Pi苹果酸NADH+H+NAD+天冬氨酸谷氨酸α-酮戊二酸天冬氨酸苹果酸草酰乙酸PEP磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶GTPGDP+CO2线粒体胞液\n（2）1,6-双磷酸果糖转变为6-磷酸果糖1,6-双磷酸果糖6-磷酸果糖Pi果糖双磷酸酶（3）6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖6-磷酸葡萄糖葡萄糖Pi葡萄糖-6-磷酸酶\n非糖物质进入糖异生的途径⑴糖异生的原料转变成糖代谢的中间产物生糖氨基酸α-酮酸-NH2甘油α-磷酸甘油磷酸二羟丙酮乳酸丙酮酸2H⑵上述糖代谢中间代谢产物进入糖异生途径，异生为葡萄糖或糖原\n\n糖异生途径所需NADH+H+的来源糖异生途径中，1,3-二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油醛时，需要NADH+H+。①由乳酸为原料异生糖时，NADH+H+由下述反应提供。乳酸丙酮酸LDHNAD+NADH+H+\n②由氨基酸为原料进行糖异生时，NADH+H+则由线粒体内NADH+H+提供，它们来自于脂酸的β-氧化或三羧酸循环，NADH+H+转运则通过草酰乙酸与苹果酸相互转变而转运。苹果酸线粒体苹果酸草酰乙酸草酰乙酸NAD+NADH+H+NAD+NADH+H+胞浆\n2.糖异生的生理意义（1）草食动物体内糖的主要来源是糖异生（2）饥饿或摄入糖不足时，依靠糖异生维持血糖浓度的恒定。（3）可消除剧烈运动后，动物体内产生的乳酸，防止酸中毒。（见下图）\n糖异生活跃有葡萄糖-6磷酸酶【】肝肌肉乳酸循环(lactosecycle)———（Cori循环）⑴循环过程葡萄糖葡萄糖葡萄糖酵解途径丙酮酸乳酸NADHNAD+乳酸乳酸NAD+NADH丙酮酸糖异生途径血液糖异生低下没有葡萄糖-6磷酸酶【】\n⑶生理意义①乳酸再利用，避免了乳酸的损失。②防止乳酸的堆积引起酸中毒。⑵乳酸循环是一个耗能的过程2分子乳酸异生为1分子葡萄糖需6分子ATP。\n二、糖原的合成代谢（二）合成部位（一）定义糖原的合成(glycogenesis)指由葡萄糖合成糖原的过程。组织定位：主要在肝脏、肌肉细胞定位：胞浆\n1.葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖葡萄糖6-磷酸葡萄糖ATPADP己糖激酶;葡萄糖激酶（肝）（三）糖原合成途径\n1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶6-磷酸葡萄糖2.6-磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖这步反应中磷酸基团转移的意义在于：由于延长形成α-1,4-糖苷键，所以葡萄糖分子C1上的半缩醛羟基必须活化，才利于与原来的糖原分子末端葡萄糖的游离C4羟基缩合。半缩醛羟基与磷酸基之间形成的O-P键具有较高的能量。\n*UDPG可看作“活性葡萄糖”，在体内充作葡萄糖供体。+UTP尿苷PPPPPiUDPG焦磷酸化酶3.1-磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖2Pi+能量1-磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖(uridinediphosphateglucose,UDPG)\n糖原n+UDPG糖原n+1+UDP糖原合酶(glycogensynthase)UDPUTPADPATP核苷二磷酸激酶4.α-1,4-糖苷键式结合\n*糖原n为原有的细胞内的较小糖原分子，称为糖原引物(primer)，作为UDPG上葡萄糖基的接受体。糖原n+UDPG糖原n+1+UDP糖原合酶(glycogensynthase)\n5.糖原分支的形成\n（四）糖原合成的意义糖原合成主要是在肝脏中进行，在肌肉中也有存在，通过糖原合成，可将体内多余的葡萄糖储存起来，在需要时，再分解以供能。\n（六）糖原的合成与分解总图UDPG焦磷酸化酶G-1-PUTPUDPGPPi糖原n+1UDPG-6-PG糖原合酶磷酸葡萄糖变位酶己糖(葡萄糖)激酶糖原nPi磷酸化酶葡萄糖-6-磷酸酶（肝）糖原n\n第五节血糖一、血糖的概念二、血糖的来源及去路三、血糖浓度的调节\n一、血糖的概念血糖主要是指血液中所含的葡萄糖，其分布在红细胞和血浆中，含量保持恒定。血糖浓度：正常值3.9－6.1mmol/L\n血糖水平恒定的生理意义保证重要组织器官的能量供应，特别是某些依赖葡萄糖供能的组织器官。脑组织不能利用脂酸，正常情况下主要依赖葡萄糖供能；红细胞没有线粒体，完全通过糖酵解获能；骨髓及神经组织代谢活跃，经常利用葡萄糖供能。\n血糖食物糖消化，吸收肝糖原分解非糖物质糖异生氧化分解CO2+H2O糖原合成肝（肌）糖原磷酸戊糖途径等其它糖脂类、氨基酸合成代谢脂肪、氨基酸二、血糖来源和去路尿糖（不正常去路）\n三、血糖浓度的调节1.肝脏调节肝脏是维持血糖浓度的重要器官当血糖浓度升高时，肝糖原合成加强，降低了血糖浓度水平，同时储存了糖。当血糖浓度降低时，肝糖原分解加强，同时肝脏增强糖异生作用，以补充血糖浓度水平。肝脏的调节方式是受激素控制的。\n2.肾脏调节肾脏对血糖浓度的调节是一个物理机制，当血糖浓度低于160~180mg/100ml，肾小管能重吸收肾小球滤液中的葡萄糖使其回收到血液中去，所以正常动物尿中一般不含G，当血糖浓度高于肾的排糖阙值时，即高于160~180mg/100ml，则G溢出肾外，出现在尿中，称为糖尿。这是一种不正常的状态。\n主要调节激素降低血糖：胰岛素(insulin)升高血糖：胰高血糖素(glucagon)、糖皮质激素、肾上腺素3.激素调节\n（1）胰岛素①促进葡萄糖转运进入肝外细胞；②加速糖原合成，抑制糖原分解；③加快糖的有氧氧化；④抑制肝内糖异生；⑤减少脂肪动员。——体内唯一降低血糖水平的激素胰岛素的作用机制:\n（2）胰高血糖素①促进肝糖原分解，抑制糖原合成；②抑制酵解途径，促进糖异生；③促进脂肪动员。——体内升高血糖水平的主要激素*此外，糖皮质激素和肾上腺素也可升高血糖，肾上腺素主要在应急状态下发挥作用。胰高血糖素的作用机制：\n（3）糖皮质激素——引起血糖升高，肝糖原增加糖皮质激素的作用机制可能有两方面：①促进肌肉蛋白质分解，分解产生的氨基酸转移到肝进行糖异生。②抑制肝外组织摄取和利用葡萄糖，抑制点为丙酮酸的氧化脱羧。*此外，在糖皮质激素存在时，其他促进脂肪动员的激素才能发挥最大的效果，间接抑制周围组织摄取葡萄糖。\n（4）肾上腺素——强有力的升高血糖的激素肾上腺素的作用机制通过肝和肌肉的细胞膜受体、cAMP、蛋白激酶级联激活磷酸化酶，加速糖原分解。主要在应激状态下发挥调节作用。\n腺苷环化酶（无活性）腺苷环化酶（有活性）激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+受体ATPcAMPPKA(无活性)磷酸化酶b激酶糖原合酶糖原合酶-PPKA(有活性)磷酸化酶b磷酸化酶a-P磷酸化酶b激酶-PPi磷蛋白磷酸酶-1PiPi磷蛋白磷酸酶-1磷蛋白磷酸酶-1–––磷蛋白磷酸酶抑制剂-P磷蛋白磷酸酶抑制剂PKA（有活性）\n第六节糖代谢各途径之间的联系与调节一、糖代谢各途径之间的相互联系二、糖代谢的调节\n一、糖代谢各途径之间的相互联系1.G-6-P交汇点2.3-P-甘油醛交汇点3.丙酮酸交汇点\n\n二、糖代谢的调节1.代谢调节的含义：代谢调节是指细胞内代谢速度按照生物的需要而改变的一种作用，它保证了细胞内的代谢中间物既不过多，也不缺乏。代谢调节通常都是通过调节代谢途径中的关键酶的活性来调控代谢速度的。\n2.糖代谢中的关键酶：磷酸化酶a、己糖激酶、丙酮酸脱氢酶系、柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶系等。\n糖代谢的关键酶\n3.调节方式：（1）细胞内能量水平对糖代谢的调节细胞内能量水平：细胞内ATP和ADP之间的浓度关系，当[ATP]，[ADP]，此时能量水平高，反之，能量水平低。\n能量水平对糖代谢的调节：[ATP]，细胞内能量水平高，则糖的分解代谢[ADP]，细胞内能量水平低，则糖的分解代谢ATP是大多数糖分解代谢中关键酶的抑制剂ADP是大多数糖分解代谢中关键酶的激活剂\n（2）各代谢途径之间的相互调节酵解与有氧氧化之间的相互调节巴斯德效应：在供氧充足时，有氧氧化会抑制酵解作用。磷酸戊糖途径与酵解和有氧氧化之间的相互调节当磷酸戊糖途径增强时，酵解和有氧氧化途径受到抑制。\n竞争性抑制\n（3）激素调节肾上腺素和胰高血糖素：促进肝糖原分解，抑制糖原合成、促进糖异生。肾上腺素还可促进肌糖原的分解。胰高血糖素无此作用。总结果为：升高血糖\n糖皮质激素促进糖异生作用促进肝外组织蛋白的分解，提供较多的丙酮酸和草酰乙酸，作为糖异生的原料。诱导糖异生作用中的四个关键酶的合成，增加这些酶的含量。通过促进糖异生总结果：血糖浓度升高\n胰岛素：促进G进入肌细胞、脂肪细胞，使G利用↑促进肝Gn合成，抑制其分解促进糖有氧氧化抑制肝内糖异生抑制脂肪动员总结果：降低血糖