11糖与糖代谢

单糖衍生物
糖醇：甘露醇 氨基糖：D-氨基葡萄糖，氨基半乳糖 糖苷：单糖上的半缩醛羟基，与非糖物质的羟基形成
糖苷键，这样形成的物质称糖苷
糖蛋白与蛋白多糖
按糖与蛋白质的比例分 糖蛋白功能：
由于糖蛋白的高粘度特性，机体用它作为润滑剂 防护蛋白水解酶的水解作用 防止细菌、病毒侵袭。 在组织培养时对细胞粘着和细胞接触抑制作用。 对外来组织的细胞识别也有一定作用
葡萄糖、丙酮酸、ATP、氧含量是三者协调的基础 三者协调调整细胞的能荷状态
三羧酸循环的生理意义
糖、脂质、氨基酸的共同分解代谢途径 为氨基酸、核苷酸等的生物合成提供碳骨架 通过乙酰CoA实现合成代谢与分解代谢的联系 与呼吸链偶联，构成产能代谢的主要部分。
葡萄糖彻底氧化产能的计算
解途径
糖原：在磷酸化酶作用下，磷酸解生成G-1-P，再由磷酸葡萄 糖变位酶作用，转变为G-6-P
淀粉等分解产生葡萄糖，进入糖酵解
糖酵解的产能计算
无氧条件下：激活1分子葡萄糖需1ATP，生成F-1, 6-2P时消耗 1ATP，一分子葡萄糖可生成2分子3-P-甘油醛，1分子后者生成 丙酮酸一共生成2ATP，所以1分子葡萄糖通过酵解净生成2分 子ATP ，其中脱氢生成的NADH用于还原丙酮酸生成乳酸， 或还原乙醛到乙醇
细胞质的草酰乙酸在磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶催化形成磷酸烯 醇式丙酮酸，需GTP，酶含量受激素调节，胰岛素抑制该酶合 成，胰高血糖素促进。
激素对糖酵解的调节
己糖激酶的调控： G-6-P是别构抑制剂 葡萄糖是激活剂
丙酮酸激酶的调控 F-1, 6-2P激活 Ala抑制该酶活性 能荷高时ATP别构抑制L型丙酮酸激酶同工酶（肝内）活 性，肌肉、脑组织中则没有该功能
糖酵解的生理意义
无氧条件下产能代谢主要形式 联系无氧代谢与有氧代谢的纽带 微生物发酵的重要途径 糖类和某些氨基酸进入共同代谢途径的通路 产物作为合成代谢的中间体
三羧酸循环的产能计算
2次脱羧、4次脱氢
3对氢由NADH呼吸链传递到氧，33=9ATP
1对氢由FADH2呼吸链传递到氧， 2ATP
一个底物水平的磷酸化,
1GTP=1ATP
共计
12ATP
三羧酸循环的调控
柠檬酸合成酶
受ATP、NADH、琥珀酰CoA、脂肪酰CoA抑制
氟乙酰CoA，可生成氟柠檬酸，抑制后面的反应
异柠檬酸 -酮戊二酸，氧化脱羧反应，异柠檬酸脱氢酶催 化，以NAD+或NADP+作为氢受体，先生成草酰琥珀酸，再 脱羧，限速步骤
-酮戊二酸琥珀酰CoA，氧化脱羧反应，-酮戊二酸脱氢酶 系催化，该酶系与丙酮酸脱氢酶系相似，由-酮戊二酸脱氢酶、 琥珀酰转移酶、二氢硫辛酸脱氢酶组成, 限速步骤
产生NADPH, 为生物合成提供还原力 产生磷酸戊糖参与核酸代谢
NADPH可以还原谷胱甘肽，保护红细胞 部分途径是光合作用中CO2合成葡萄糖的途径
糖醛酸途径
定义
G-6-P或G-1-P，经UDP-葡萄糖醛酸生成糖醛酸的过程称为糖醛 酸途径
代谢过程
G-6-P与UTP反应转变为UDPG UDPG脱氢生成UDP-葡萄糖醛酸，以NAD作为辅酶
糖的其他分解代谢途径
磷酸戊糖途径
概述：
葡萄糖可以通过脱氢、脱羧生成戊糖来实现氧化分解，这样的 代谢过程称为磷酸戊糖途径
反应可分为氧化产能阶段和糖分子重排阶段
氧化产能阶段
6-磷酸葡萄糖脱氢生成6-磷酸葡萄糖酸内酯， 6-磷酸葡萄糖脱 氢酶催化，以NADP作为氢受体，限速步骤， NADPH是别构 抑制剂
3-磷酸
产能阶段（3C阶段）
甘油醛-3-磷酸甘油酸-1, 3-二磷酸，甘油醛-3-磷酸脱氢酶， 以NAD+为辅酶。产生一分子NADH+H+
甘油酸-1, 3-二磷酸甘油酸-3-磷酸。甘油酸磷酸激酶
甘油酸-3-磷酸甘油酸-2-磷酸，甘油酸磷酸变位酶 甘油酸-2-磷酸磷酸烯醇式丙酮酸，烯醇化酶 磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸，丙酮酸激酶，限速步骤，调节糖
与肿瘤特异性抗原活性的鉴定有关
糖脂与脂多糖
糖类的主要生理功能
体内最重要的能源物质和重要的能源贮备形式 生物有机分子碳骨架的主要提供者 重要的生物结构性和功能性物质 参与肌体代谢的调控物质的形成
糖酵解
糖的消化与吸收
食物中的糖 多糖的酶促分解
淀粉的水解 糖原的分解 纤维素的水解 双糖的分解
酵解与糖异生的平衡，也是其他中间代谢物进入糖代谢的枢纽
丙酮酸的去向
有氧条件下，进入TCA继续氧化 无氧条件下，还原成乳酸，或者在脱羧酶作用下生成乙醛在脱
氢生成乙醇
作为中间体转变为氨基酸等
不同糖类物质进入糖酵解的方式
果糖直接磷酸化，生成F-6-P，进入糖酵解 其他单糖：在异构化酶的作用下，转变为葡萄糖，在进入糖酵
琥珀酰CoA琥珀酸，产生GTP。由琥珀酰CoA合成酶催化， 底物水平的磷酸化
琥珀酸延胡索酸，琥珀酸脱氢酶催化，辅基是FAD，丙二 酸是该酶的竞争性抑制剂，含铁硫中心，参入线粒体内膜。
延胡索酸水化苹果酸，延胡索酸酶催化，由立体异构特异性
苹果酸脱氢生成草酰乙酸，苹果酸脱氢酶催化。
三羧酸循环
概述
葡萄糖的彻底氧化
丙酮酸在有氧条件下可以进一步氧化，直至生成二氧化碳和水， 这个过程主要通过三羧酸循环实现
彻底氧化通过脱氢、脱羧来实现
三羧酸循环
丙酮酸脱氢、脱羧生成的乙酰CoA，与草酰乙酸结合生成柠檬 酸，经过一系列的脱氢、脱羧反应最后重新生成草酰乙酸，同 时释放能量的过程，该过程形成一个闭合的循环，称三羧酸循 环，也叫柠檬酸循环、Krebs循环。
磷酸烯醇式丙酮酸在丙酮酸羧化激酶作用下生成草酰乙酸，心 脏、大脑中存在
Asp、Glu转氨基作用生成草酰乙酸和-酮戊二酸，Ile、Val、 Thr、Met可以形成琥珀酰CoA
乙醛酸循环
植物、微生物中特有的通路 由乙酰CoA与草酰乙酸合成柠檬酸，再转变为异柠檬酸，异柠
檬酸在异柠檬酸裂解酶的作用下生成乙醛酸和琥珀酸，乙醛酸 与乙酰CoA在苹果酸合成酶作用下生成苹果酸，在脱氢生成草 酰乙酸，称乙醛酸循环
5-磷酸核糖与5-磷酸木酮糖发生转酮反应生成3-磷酸甘油 醛和7-磷酸景天酮糖, 转酮酶催化，TPP、Mg2+作为辅酶
3-磷酸甘油醛与7-磷酸景天酮糖发生转醛反应生成4-磷酸 赤藓糖和6-磷酸果糖
4-磷酸赤藓糖与5-磷酸木酮糖发生转酮反应生成6-磷酸果 糖和3-磷酸甘油醛
磷酸戊糖途径的生理意义
糖与糖代谢
糖 类 概述
糖的定义与结构
糖类的定义
多羟基醛或多羟基酮 由于糖的碳原子数和不对称碳原子的构型不同，形成不同的糖
糖的结构
D-、L-构型 环状结构式 椅式、船式
糖的一般性质
旋光性 溶解度 甜度 化学反应
寡糖与多糖
寡糖
少数单糖(2~10)通过糖苷键缩合而形成的聚合物 糖苷键：糖的半缩醛羟基，与其他分子的羟基脱水缩合形成，
真核细胞的三羧酸循环，在线粒体进行。
丙酮酸的脱氢
参与反应的辅酶因子
TPP 硫辛酸 辅酶A FAD、NAD+、Mg2+
丙酮酸脱氢酶系
由3种酶、60个亚基构成的、分子量4, 600, 000的多酶体系 丙酮酸脱羧酶（E1） 硫辛酸乙酰转移酶（E2） 二氢硫辛酸脱氢酶（E3）
除三步反应外，糖异生过程与糖酵解途径互为逆过程，但不能 把糖异生看成糖酵解的逆转
反应过程
丙酮酸生成磷酸烯醇式丙酮酸
丙酮酸羧化生成草酰乙酸，丙酮酸羧化酶催化，需要ATP、二价 金属离子
草酰乙酸转变为苹果酸，从线粒体转运到细胞质，由苹果酸脱氢 酶催化
如果从糖原出发，可多生成一分子ATP 有氧条件下，NADH可以进入呼吸链，将H传递到氧，生成
3ATP，所以可净生成8ATP
糖酵解的调控
磷酸果糖激酶（PFK-1）的调控： ATP/AMP，ATP则抑制，AMP则激活 H+抑制该酶活性，防止过多酸堆积引起中毒 柠檬酸、脂肪酸增加ATP对该酶的抑制 -D-果糖-2, 6-二磷酸可解除ATP对该酶的抑制
糖的分解代谢
糖在生物体内的代谢途径
无氧分解：糖酵解 彻底氧化：TCA循环 其他代谢途径：磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等
糖酵解途径的代谢过程
定义：葡萄糖在无氧条件下分解产生丙酮酸，并产生 ATP的过程
准备阶段（6C阶段）
葡萄糖G-6-P，己糖激酶（HK, 肝内为葡萄糖激酶GK），糖 酵解的第一个限速步骤。
乙醛酸循环的意义 利用二碳化合物合成三羧酸循环的二羧酸、三羧酸，补充 三羧酸循环的中间物，增加可利用物质种类 通过乙酰CoA合成草酰乙酸，提高草酰乙酸的数量，有利 于脂肪向糖的转化，是植物、微生物特殊代谢所必需的
糖酵解、三羧酸循环、氧化磷酸化之间的协调
巴斯德效应：在厌氧条件下高速酵解的酵母，通入氧气后，葡 萄糖消耗减少，积累的乳酸消失，称为巴斯德效应
FADH2还原NAD+
脱羧过程的调控
不可逆过程、限速步骤
产物抑制、反应物激活
核苷酸调节
可逆磷酸化共价调节：磷酸化使活性降低
三羧酸循环
反应过程
草酰乙酸+乙酰CoA柠檬酸，柠檬酸合成酶催化，限速步骤， 酶由两个亚基构成
柠檬酸异柠檬酸：顺乌头酶催化，先脱水后加水。顺乌头酶 含铁硫中心（4个Fe，4个S，4个Cys）
6-磷酸葡萄糖酸内酯水解生成6-磷酸葡萄糖酸。 6-磷酸葡萄糖 酸内酯酶催化。
6-磷酸葡萄糖酸脱氢、脱羧生成5-磷酸核酮糖， 6-磷酸葡萄糖 酸脱氢酶催化，以NADP作为氢受体
分子重排阶段
5-磷酸核酮糖5-磷酸核糖，磷酸戊糖异构酶催化 5-磷酸核酮糖 5-磷酸木酮糖，磷酸戊糖差向酶 通过转酮和转醛反应生成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛
脱氢过程
丙酮酸脱羧羟乙基- TPP，丙酮酸脱羧酶催化 硫辛酸乙酰转移酶（E2）催化羟乙基乙酰基，同时转移给
硫辛酸与酶蛋白形成的硫辛酰胺基上，形成乙酰硫辛酰胺
硫辛酸乙酰转移酶（E2）催化乙酰硫辛酰胺的乙酰基转移给 CoA形成乙酰CoA
二氢硫辛酸脱氢酶（E3）以FAD为辅酶使二氢硫辛酸重新氧 化。
G-6-PF-6-P，磷酸葡萄糖同分异构酶催化。 F-6-PF-1,6-2P，磷酸果糖激酶（PFK-1），糖酵解的第二个
限速步骤，也是糖酵解途径进入共通途径的限速步骤 F-1,6-2P甘油醛-3-磷酸和磷酸二羟基丙酮，醛缩酶催化，以
逆反应命名 磷酸二羟基丙酮在磷酸丙糖异构酶的催化下可以变为甘油醛-
异柠檬酸脱氢酶
ADP是别构激活剂
NAD+、Mg 2+有协同作用
NADH、ATP可抑制该酶活性 -酮戊二酸脱氢酶系：
受NADH、琥珀酰CoA、Ca2+抑制 ATP、GTP高能荷时抑制 没有共价修饰调节
三羧酸循环的回补反应
丙酮酸在丙酮酸羧化酶作用下生成草酰乙酸，需要生物素
分-、-两种构型 常见双糖：
麦芽糖：葡萄糖-（14）-葡萄糖苷 蔗糖：葡萄糖- ,(12)-果糖苷 乳糖：葡萄糖- (14)-半乳糖苷 纤维二糖：葡萄糖- (14)-葡萄糖苷
多糖
均一多糖 淀粉 糖原 纤维素、几丁质
不均一多糖：透明质酸 、硫酸软骨素 、硫酸角质素 、肝素
UDP-葡萄糖醛酸的去向
合成抗坏血酸 生成UDP-艾杜糖醛酸 与某些药物、毒物的基团结合，生成水溶性化合物，通过尿排
出 转变为木酮糖进入磷酸戊糖途径
生理意义
合成抗坏血酸 糖醛酸基的供体：硫酸软骨素 解毒作用
糖的合成代谢
糖异生
概述
生物体利用非糖物质合成葡萄糖的过程，称为糖的异生