糖的化学：分解与合成代谢

目录
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
目录
消化过程
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%）
2-磷酸甘油酸
ATP
3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸
磷酸甘油酸变位酶 (phosphoglycerate mutase)
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
丙酮酸
ATP
目录
Glu
ATP ADP
G-6-P F-6-P
⑼ 2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸
ATP ADP
F-1,6-2P 磷酸二 羟丙酮
NAD+ NADH+H+
G（Gn） 第一阶段：酵解途径 丙酮酸 第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧 第三阶段：三羧酸循环 第四阶段：氧化磷酸化 H2O 胞液
乙酰CoA
线粒体 TAC循环
第
四
章
糖 代 谢
Metabolism of Carbohydrates
目录
第 一 节 概 述
Introduction
目录
一、糖的生理功能
1. 氧化供能
这是糖的主要功能。
2. 提供合成体内其他物质的原料
如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、 核苷等物质的原料。
3. 作为机体组织细胞的组成成分
如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。
目录
Glu
E1
G-6-P
F-6-P
ATP ADP E1:己糖激酶
E2 F-1, 6-2P ATP ADP
磷酸二羟丙酮
3-磷酸甘油醛
E2: 6-磷酸果糖激酶-1
NAD+ NADH+H+
糖 酵 解 的 代 谢 途 径
E3: 丙酮酸激酶
1,3-二磷酸甘油酸
ADP ATP
乳酸
NAD+
NADH+H+ ATP ADP E3
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）
目录
胰高血糖素
AMP
柠檬酸
+
–
PFK-2
（有活性） （无活性）
FBP-2
ATP
cAMP
6-磷酸果糖激酶-2
ATP
活化
F-6-P
ATP
PKA
磷蛋白磷酸酶
果糖双磷酸酶-2
F-2,6-2P
Pi
ADP
–/+
P
P
PFK-2
（无活性）
FBP-2
3-磷酸甘油酸
2-磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸
目录
丙酮酸
糖酵解小结
⑴ 反应部位：胞浆 ⑵ 糖酵解是一个不需氧的产能过程 ⑶ 反应全过程中有三步不可逆的反应
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
目录
PEP
丙酮酸激酶
⑷ 产能的方式和数量
目录
丙酮酸
ATP
Glu
ATP ADP
G-6-P F-6-P
⑻ 3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸
ATP ADP
F-1,6-2P 磷酸二 羟丙酮
NAD+ NADH+H+
COOH C OH O
COOH C O
3-磷酸 甘油醛
CH2
P
磷酸甘油酸 变位酶
P
OH
CH2
1,3-二磷酸甘油酸
ADP
3-磷酸甘油酸
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
丙酮酸
ATP
目录
Glu
ATP ADP
G-6-P F-6-P
⑺ 1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸
O =C O OH
P
ATP ADP
ADP
ATP
COOH C OH O
C CH2
F-1,6-2P
O
磷酸甘油酸激酶
P
CH2
P
磷酸二 羟丙酮
NAD+ NADH+H+
3-磷酸 甘油醛
NAD+ NADH+H+
HO H
CH2 O H OH H OH H OH H
P
O H
CH2 O H OH H OH H OH H
3-磷酸 甘油醛
ATP
ADP
Mg2+
己糖激酶 (hexokinase)
HO
HO
1,3-二磷酸甘油酸
ADP
ATP
葡萄糖
3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸
6-磷酸葡萄糖 (glucose-6-phosphate, G-6-P)
（有活性）
+
ADP
PFK-1 + +
AMP
+
–
柠檬酸
Pi
F-1,6-2P
目录
（二）丙酮酸激酶
1. 别构调节
别构激活剂：1,6-双磷酸果糖 别构抑制剂：ATP, 丙氨酸
目录
2. 共价修饰调节
Pi
丙酮酸激酶
（有活性）
磷蛋白磷酸酶
丙酮酸激酶
（无活性）
P
ATP 胰高血糖素 PKA, CaM激酶
ADP
PKA：蛋白激酶A (protein kinase A) CaM：钙调蛋白
目录
第 三 节
糖的有氧氧化
Aerobic Oxidation of Carbohydrate
目录
* 概念
糖的有氧氧化(aerobic oxidation)指在
机体氧供充足时，葡萄糖彻底氧化成H2O
和CO2 ，并释放出能量的过程。是机体主
要供能方式。
* 部位：胞液及线粒体
目录
一、有氧氧化的反应过程
目录
(三) 己糖激酶或葡萄糖激酶
* 6-磷酸葡萄糖可反馈抑制己糖激酶，但 肝葡萄糖激酶不受其抑制。
* 长链脂肪酰CoA可别构抑制肝葡萄糖激酶。
目录
三、糖酵解的生理意义
1. 是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。 2. 是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能 途径。 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
P
F-1,6-2P 磷酸二 羟丙酮
NAD+ NADH+H+
C H 2O C HO H H C C C O H OH OH
P
C H 2O H
磷酸二羟丙酮
3-磷酸 甘油醛
1,3-二磷酸甘油酸
ADP
Baidu Nhomakorabea
醛缩酶 (aldolase) C H O
P
CH CH2 OH O
+
ATP
C H 2O
3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸
3-磷酸甘油醛
P
1,6-双磷酸果糖
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
丙酮酸
ATP
目录
Glu
ATP ADP
G-6-P F-6-P
⑸ 磷酸丙糖的同分异构化
ATP ADP
F-1,6-2P 磷酸二 羟丙酮
NAD+ NADH+H+
CH2 C
O O
P
CHO CH CH2 OH O
3-磷酸 甘油醛
磷酸丙糖异构酶
C H 2O H
小肠粘膜细胞
细胞内膜 门静脉
K+
Na+
G
Na+依赖型葡萄糖转运体
(Na+-dependent glucose transporter, SGLT)
目录
4. 吸收途径 小肠肠腔
SGLT
肠粘膜上皮细胞
GLUT ： 葡 萄 糖 转 运 体 (glucose transporter) ， 已发现有5种葡萄糖转运 体(GLUT 1～5)。
NAD+ NADH+H+
CHO CH OH
Pi、NAD+
NADH+H+
O =C C
O OH O
P
3-磷酸 甘油醛
3-磷酸甘油醛脱氢酶
CH2 O
P
CH2
P
3-磷酸甘油醛
ATP
1,3-二磷酸甘油酸
ADP
1,3-二磷酸 甘油酸
3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸
3-磷酸甘油醛脱氢酶
(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)
ATP ADP
F-1,6-2P 磷酸二 羟丙酮
NAD+ NADH+H+
P
O H
CH2 O H OH H OH H OH H
3-磷酸 甘油醛
HO
己糖异构酶
1,3-二磷酸甘油酸
ADP
ATP
6-磷酸葡萄糖
3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸
6-磷酸果糖 (fructose-6-phosphate, F-6-P)
门静脉
肝脏
GLUT
各种组织细胞
体循环
目录
三、糖代谢的概况
糖原
糖原合成 肝糖原分解
酵解途径
ATP
有氧
核糖 磷酸戊糖途径 +
NADPH+H+
H2O及CO2 乳酸
葡萄糖
丙酮酸
无氧
消化与吸收
糖异生途径
淀粉
乳酸、氨基酸、甘油
目录
第二节
糖的无氧分解
Glycolysis
目录
一、糖酵解的反应过程
* 糖酵解(glycolysis)的定义 在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸(lactate)的 过程称之为糖酵解。 * 糖酵解的反应部位：胞浆
G-6-P F-6-P
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
ATP ADP
F-1,6-2P 磷酸二 羟丙酮
NAD+ NADH+H+
3-磷酸 甘油醛
COOH C O
ADP
K+
P
Mg2+
ATP
COOH C=O
1,3-二磷酸甘油酸
ADP
CH2
丙酮酸激酶 (pyruvate kinase)
ADP
6-磷酸甘露糖 果糖
G-6-P F-6-P
变位酶
1-磷酸葡萄糖
ATP
ADP
F-1,6-2P
丙酮酸
目录
二、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
目录
（一） 6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1) * 别构调节
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：
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
丙酮酸
ATP
目录
Glu
ATP ADP
G-6-P F-6-P
⑶ 6-磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖
ATP ADP
F-1,6-2P 磷酸二 羟丙酮
NAD+ NADH+H+
3-磷酸 甘油醛
ATP
Mg2+
ADP
6-磷酸果糖激酶-1
ATP
1,3-二磷酸甘油酸
ADP
6-磷酸果糖
3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸
1,3-二磷酸 甘油酸
3-磷酸甘油酸
1,3-二磷酸甘油酸
ADP
磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinase)
ATP
3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
※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 (substrate level phosphorylation) 。
COOH C O
COOH
3-磷酸 甘油醛
P
OH
C
O
P
+
H 2O
CH2
烯醇化酶 (enolase)
CH2
1,3-二磷酸甘油酸
ADP
ATP
2-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 (phosphoenolpyruvate, PEP)
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
丙酮酸
ATP
目录
Glu
ATP ADP
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
丙酮酸
ATP
目录
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
目录
Glu
ATP ADP
G-6-P F-6-P
⑵ 6-磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖
1,6-双磷酸果糖(1, 6fructose-biphosphate, F-1,6-2P)
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
6-磷酸果糖激酶-1(6-phosphfructokinase-1)
目录
丙酮酸
ATP
Glu
ATP ADP
G-6-P F-6-P
⑷ 磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖
CH2 C O O
ATP ADP
P
1,3-二磷酸甘油酸
ADP
磷酸二羟丙酮
3-磷酸甘油醛
ATP
3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸
磷酸丙糖异构酶 (phosphotriose isomerase)
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
丙酮酸
ATP
目录
Glu
ATP ADP
G-6-P F-6-P
⑹ 3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸
ATP ADP
F-1,6-2P 磷酸二 羟丙酮
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
目录
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。
目录
（二）糖的吸收
1. 吸收部位
小肠上段
2. 吸收形式
单 糖
目录
3. 吸收机制
刷状缘 肠 腔
ATP ADP+Pi Na+泵
方式：底物水平磷酸化
净生成ATP数量：从G开始
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）
目录
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。
甘露糖
己糖激酶
半乳糖
半乳糖激酶
Glu
ATP
1-磷酸半乳糖
CH3
3-磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸 2-磷酸甘油酸
ATP
丙酮酸
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
丙酮酸
ATP
目录
(二) 丙酮酸转变成乳酸
COOH C=O CH3
NADH + H+
NAD+
COOH CHOH
乳酸脱氢酶(LDH)
CH3
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。
* 糖酵解分为两个阶段 第一阶段 由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，称之 为糖酵解途径(glycolytic pathway)。
第二阶段 由丙酮酸转变成乳酸。
目录
Glu
ATP ADP
（一）葡萄糖分解成丙酮酸
⑴ 葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖
G-6-P F-6-P
ATP ADP
F-1,6-2P 磷酸二 羟丙酮