cha9 糖代谢

F-1,6 -P 3-P-甘 油 醛 丙 酮 酸
3、 3-P-甘油醛
4、
丙 酮 酸
乳 酸
图9-4 糖酵解反应总图
能量产生及关键酶
ATP的生成
（一）氧化磷酸化
—— ATP生成的主要方式 —— ATP生成的Biblioteka 要方式（二）底物水平磷酸化
1、概念：通过代谢，在底物分子上形成一个高能键， 然 后 再 直 接 转 交 给 其 它 二 磷 酸 核 苷 (ADP) ， 生成相应的三磷酸核苷(ATP)的过程。 A 2、实例（三个） 3-磷酸甘油醛 → 1,3-二磷酸甘油酸 → 3-二磷酸甘油酸 B～P ADP C ATP
合成糖原 转变为非糖物质
尿 糖
图9-3 血糖的来源与去路
（2）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。
内分泌异常（垂体功能低下、肾上腺皮质功能 低下等）
肿瘤（胃癌等） 饥饿或不能进食
d. e.
第二节 糖的分解代谢
Catabolism of Glucose
一、糖酵解（EMP）——糖的无氧分解 （Glycolysis）
（一）基本概念（四要素） （二）基本反应阶段
G
无
O2
2 乳 酸
胞 液
1、 2、
G F-1,6-P
消耗 2ATP
第二阶段
6C
第三阶段
2×3C
2×3C
第四阶段
2×3C
丙酮酸激酶
一次脱氢、二次产能
丙 酮 酸
（ 2*3C ）
2H
2*3C
2*C
乳 酸
（ 2*3C ）
丙酮酸还原生成乳酸
净生成2ATP
图9-5 糖酵解的阶段
（三）糖酵解生理意义
迅速供能，对肌收缩尤为重要
为某些组织细胞提供能量(RBC)
ATP
ADP+Pi CO2
图9-10 三大物质分解的三个阶段
TCA 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。 ② 反应部位：线粒体。
③ 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。
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） • F-1,6-2P 正反馈调节该酶 • 此酶有二个结合ATP的部位：
① 活性中心底物结合部位（低浓度时）
② 活性中心外别构调节部位（高浓度时）
2. 丙酮酸激酶 别构调节 共价修饰调节
a. 持续性高血糖和糖尿，主要见于糖尿病(diabetes
mellitus, DM)。 Ⅰ型（胰岛素依赖型） Ⅱ型（非胰岛素依赖型） b. 血糖正常而出现糖尿，见于慢性肾炎、肾病综合 征等引起肾对糖的吸收障碍。 c. 生理性高血糖和糖尿可因情绪激动而出现。
②低血糖 A 低血糖(hypoglycemia)的定义
一、多糖及寡糖的降解
2. 胞内降解——糖原的磷酸解 脱支酶： （1→6）糖苷键。 糖原磷酸化酶：
糖原n+1
Pi
糖原磷酸化酶
1-磷酸葡萄糖+糖原n
二、糖的吸收与转运
1 糖的消化与吸收
口腔 胃 肠腔
淀粉
唾液中的α-淀粉酶 胰液中的α-淀粉酶 麦芽糖+麦芽三糖 α-临界糊精+异麦芽糖 （40%） （25%） （30%） （5%）
3、乙酰CoA的氧化 —— 三羧酸循环
丙酮酸脱氢酶复合体
丙酮酸 + NAD+ + HSCoA → 乙酰CoA + NADH + H+ + CO2
丙酮酸脱氢酶 返回
二氢硫辛酰胺 转乙酰酶
二氢硫辛酰胺 脱氢酶
辅酶：TPP
硫辛酸
CoA 图9-8丙酮酸脱氢酶作用机制 FAD NAD+
三羧酸循环(Tricarboxylic acid cycle,TCA)
第九章 糖代谢 Metabolism of Carbohydrates
化学化工学院 冉秀芝 2008年8月
教学目的要求（掌握）
糖无氧酵解基本反应过程(反应式)及特点、 关键酶、生理意义及调节。 “有氧氧化”基本过程及特点、关键酶、 生理意义及调节。 磷酸戊糖途径的关键酶及生理意义。
糖异生概念、关键酶生理意义及调节。
图9-6 丙酮酸的去向——3种代谢途径
二、三羧酸循环（TCA）——糖的有氧氧化 (Aerobic Oxidation)
(一) 基本概念（四要素） （二）基本反应阶段 1、葡萄糖(G) 2*丙酮酸（无氧酵解/胞液） 2*
G
O2
线粒体
CO2 + H2O + ATP
2、 丙酮酸
乙酰 CoA （线粒体）
2-二磷酸甘油酸 → 磷酸烯醇式丙酮酸 → 丙酮酸
α -酮戊二酸 → 琥珀酰CoA → 琥珀酸
无 氧 酵 解基本反应途径
G（6C）
E1
E2
第一阶段
-1 ATP
-1 ATP
6C
6C 己糖激酶
6-磷酸果糖激酶-1
G-6-P F-1,6-P（6C）
3-P-甘油醛 （2*3C）
2ATP E3 2H（NADH）
无氧酵解 分解代谢 有氧氧化 磷酸戊糖途经 糖原合成和分解 糖异生 血糖 — 糖在体内的利用、运输形式。
体内糖代谢概况
2. 糖的转运——血糖的来源与去路
※血糖——血中的G，是糖在体内的运输和利用形式。
（1）血糖的来源和去路：
食物中糖
肝糖原 甘油、乳酸 氧化产能
血糖
4.4 ~ 6.7 mmol / L 8.9 mmol / L
肠粘膜 上皮细胞 刷状缘
α-葡萄糖苷酶
α-临界糊精酶
葡萄糖 图9-1 糖的消化过程
吸收
小肠粘膜细胞 肠 腔
ATP
门静脉
K+
ADP+Pi
Na+泵
Na+
G
图9-2 Na+依赖型葡萄糖转运体
(Na+-dependent glucose transporter, SGLT)
糖的主要生理功能 -- 氧化产能（第一能源物质） 生物膜组分（糖脂/糖蛋白） 组成活性物质（抗体/凝血因子）
E3 NADH CO2
第三阶段产能计算： (9+2+1)× 2=24
琥珀酰CoA
1分子葡萄糖彻底氧化可产生36—38个ATP
反 第 一 阶 段
应
辅 酶
ATP
葡萄糖 → 6-磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖 → 1,6-双磷酸果糖 2×3-磷酸甘油醛→ 2×1,3-二磷酸甘油酸 2×1,3-二磷酸甘油酸→ 2×3-磷酸甘油酸 2 ×磷酸烯醇式丙酮酸 → 2×丙酮酸 2 ×丙酮酸→ 2 × 乙酰CoA 2×异柠檬酸 → 2 × α-酮戊二酸 2×α-酮戊二酸 → 2 × 琥珀酰CoA 2×琥珀酰CoA → 2 × 琥珀酸 2×琥珀酸 → 2 × 延胡索酸 2×苹果酸 → 2 × 草酰乙酸
2×3ATP= 6ATP
乙酰CoA（2*2C） 草酰乙酸
NADH FADH2
第三阶段
一次TAC彻底氧化1分子乙酰CoA 二次脱羧：2 CO2 3NADH 四次脱氢：4 (2H) 3× 3ATP
1FADH 2ATP 一次底物水平产能：1ATP
柠檬酸（6C）
NADH E2 CO 2
琥珀酸
1ATP
-酮戊二酸（5C）
Pi 丙酮酸激酶
（有活性） ATP
别构激活剂：1,6-双磷酸果糖 别构抑制剂：ATP, 丙氨酸
磷蛋白磷酸酶
丙酮酸激酶
（无活性） ADP PKA, CaM激酶
P
胰高血糖素
图9-7 丙酮酸激酶的共价修饰调节
3. 己糖激酶或葡萄糖激酶
哺乳类动物己糖激酶同工酶有4种（Ⅰ至Ⅳ型）。 肝细胞中存在的是Ⅳ型：葡萄糖激酶。 ①对葡萄糖的亲和力很低 ②受激素调控
⑸ 终产物乳酸的去路
2×2-2= 2ATP
从Gn开始 2×2-1= 3ATP 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）
（四）糖酵解的调节
① 己糖激酶 关键酶 ② 6-磷酸果糖激酶-1 ③ 丙酮酸激酶 ① 别构调节
调节方式 ② 共价修饰调节
1. 6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1) * 别构调节
-1 -1
NAD+ 2× 3或2 × 2* 2×1 2×1 NAD+ NAD+ NAD+ 2×3 2×3 2×3 2×1 FAD NAD+ 2×2 2×3 38(或36)ATP
H2O
H2O
①
NADH+H+ NAD+ CoASH
②
H2O
②
⑧
图9-9 三羧酸循环
⑦
FADH2 NAD+
①柠檬酸合酶 ②顺乌头酸酶 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
GDP+Pi GTP
NAD+
NADH+H+
③ CO2
⑥
FAD
NADH+H+
④
⑤ CoASH CO2 CoASH
ÌÌÌ Ì°³ÌÌÌÌÌÌ ÌÌ Ì° ² ³
Ì Ì ÌÌÌ ÌÌ³Ì Ì Ì Ì ² ÌÌ ÌÌá ²Ì ° ³ Ì Ì ° ±Ìá °ù Ì
ÌÌ³Ì Ì
ÌÌ C oA
C oA ÌÌ³Ì Ì O2 H2O
ÑÑÑÑ· á Ñ
2H
ÑÑ×á Ñ ÑÑ
为代谢活跃的神经、白细胞、骨髓等提供
部分能量
糖酵解小结：
⑴ 反应部位：胞浆 ⑵ 不需氧 ⑶ 有三步不可逆反应
ATP ADP
G
F-6-P
己糖激酶 ATP ADP 磷酸果糖激酶-1 ADP ATP
G-6-P
F-1,6-2P 丙酮酸
PEP
丙酮酸激酶
⑷ 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
血糖的来源和去路。
教学目的要求（熟悉+了解）
熟悉：
（1）糖原合成和分解的基本过程、关键酶。 （2）血糖的调节 了解： （1）磷酸戊糖的基本反应过程。 （2）糖原积累 （3）血糖水平异常
本章教学内容
第一节 第二节 第三节 第四节 概 述 糖的分解代谢 糖原合成和分解 糖代谢在工业上的应用
第一节
概 述
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。与呼吸链偶联共产生12分子ATP。 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 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， 但TAC要顺利进行，中间 代谢物需要及时补充。 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。 中间产物也不能直接在三羧酸循环中被 氧化为CO2及H2O。
空腹血糖浓度低于3.33~3.89mmol/L时称为低 血糖。
B 低血糖的影响
血糖水平过低，会影响脑细胞的功能，从 而出现 头晕、倦怠无力、心悸等症状，严重时 出现昏迷，称为低血糖休克。
C 低血糖的病因
a.
胰性（胰岛β-细胞功能亢进、胰岛α-细胞功能 低下等） 肝性（肝癌、糖原积累病等）
b. c.
一、多糖及寡糖的降解
1. 胞外降解——糖苷酶的水解方式 淀粉酶：
α-淀粉酶，（1→4）糖苷键，麦芽糖、麦芽三糖和-糊精； β-淀粉酶， （1→4）糖苷键，麦芽糖、核心糊精； γ-淀粉酶， （1→4）糖苷键和（1→6）糖苷键，葡萄糖。
R酶： （1→6）糖苷键，分支。 纤维素酶： （1→4）糖苷键，纤维二糖和葡萄 糖。
（三） 有氧氧化生理意义
为生命活动提供大量的能量；
其中三羧酸循环是三大物质代谢的枢纽。
有氧氧化和无氧酵解的比较
无氧酵解 起 始 物 终 产 物 G或 Gn 有氧氧化 G或 Gn
对O2 的需求
细胞部位 产能数量 产能方式
乳酸 无O2
胞液 少 (2 )
底物磷酸化
CO2 H2 O 有O2
胞 液、线 粒 体 多 (36—38 )
（3）血糖水平异常
①高血糖及糖尿症 A 高血糖(hyperglycemia)的定义
临床上将空腹血糖浓度高于7.22~7.78mmol/L称 为高血糖。
B 肾糖阈的定义
当血糖浓度高于8.89~10.00mmol/L时，超过了 肾小管的重吸收能力，则可出现糖尿。这一血糖水 平称为肾糖阈。
C 高血糖及糖尿的病理和生理原因
概 念 2C + 4C 6C（柠檬酸 - 三羧酸） （二） 途 径 两次脱羧 —— 2 CO2 四次脱氢 —— 3(2H)/ 3NADH 包括 2H / FADH2 ATP：3*3+1*2 一次底物磷酸化产能 —— 1 GTP （1 ATP）
（一）
一次三羧酸循环彻底氧化一分子乙酰辅酶A，产生12个ATP。 （三） 生理意义 是三大营养物质氧化分解的共同途径，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。
氧化磷酸化、底物磷酸化
葡萄糖有氧氧化能量计算
第一阶段
6C 2*3C 产能 2ATP
2NADH 6—8ATP
G（6C） F-1,6-P
-2 ATP
3-P-甘油醛 （2*3C）
2ATP NADH
G-6-P
丙酮酸
NADH CO2 E1
乳酸（ CoA
2*3C ）
第二阶段
2*3C 2*2C（-2CO2 ) 脱氢产能：2NADH