糖的化学：分解与合成代谢

F-1,6-2P
COOH
磷酸二 3-磷酸 羟丙酮 甘油醛
NAD+
NADH+H+
1,3-二磷酸甘油酸
ADP ATP
3-磷酸甘油酸
2-磷酸甘油酸
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
ATP
丙酮酸
CO P
CH2 OH
2-磷酸甘油酸
烯醇化酶 (enolase)
COOH
C O P + H2O
CH2
磷酸烯醇式丙酮酸 (phosphoenolpyruvate, PEP)
径
ATP ADP
丙酮酸
磷酸烯醇式丙酮酸
E3
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
G F-6-P
PEP
ATP
ADP
己糖激酶
ATP
ADP
磷酸果糖激酶-1
ADP
ATP
丙酮酸激酶
G-6-P F-1,6-2P 丙酮酸
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 2×2-2= 2ATP 从Gn开始 2×2-1= 3ATP
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
ATP
丙酮酸
COOH
COOH
C OH
CH2 O P
磷酸甘油酸 变位酶
3-磷酸甘油酸
CO P
CH2 OH
2-磷酸甘油酸
磷酸甘油酸变位酶 (phosphoglycerate mutase)
Glu
ATP
ADP
G-6-P
⑼ 2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸
F-6-P
ATP ADP
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
ATP
丙酮酸
Glu
ATP
ADP
G-6-P
⑺ 1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸
F-6-P
ATP
O = C O P ADP
ATP
COOH
ADP
F-1,6-2P
C OH
磷酸甘油酸激酶
C OH
CH2 O P
CH2 O P
磷酸二 3-磷酸 羟丙酮 甘油醛
NAD+
1,3-二磷酸 甘油酸
2-磷酸甘油酸
G-6-P)
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
ATP
丙酮酸
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
Glu
ATP
ADP
G-6-P
⑵ 6-磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖
Glu
ATP ADP
G-6-P
F-6-P
ATP ADP
F-1,6-2P
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
磷酸二 3-磷酸 羟丙酮 甘油醛
NAD+
NADH+H+
1,3-二磷酸甘油酸
ADP ATP
3-磷酸甘油酸
COOH
CO P
CH2
ADP
ATP
K+ Mg2+
丙酮酸激酶 (pyruvate kinase)
F-6-P
ATP
ADP
F-1,6-2P
P O CH2
磷酸二 3-磷酸 羟丙酮 甘油醛
NAD+
H H OH
HO
OH H
OH
NADH+H+
1,3-二磷酸甘油酸
ADP ATP
3-磷酸甘油酸
H OH
6-磷酸葡萄糖
2-磷酸甘油酸
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
ATP
丙酮酸
己糖异构酶
6-磷酸果糖 (fructose-6-phosphate, F-6-P)
二、糖酵解的调节
关键酶
① 己糖激酶 ② 6-磷酸果糖激酶-1 ③ 丙酮酸激酶
调节方式
① 别构调节 ② 共价修饰调节
（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
ATP
丙酮酸
level phosphorylation) 。
Glu
ATP
ADP
G-6-P
⑻ 3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸
F-6-P
ATP ADP
F-1,6-2P
磷酸二 3-磷酸 羟丙酮 甘油醛
NAD+
NADH+H+
1,3-二磷酸甘油酸
ADP ATP
3-磷酸甘油酸
2-磷酸甘油酸
GLUT
各种组织细胞
体循环
三、糖代谢的概况
糖原
糖原合成 肝糖原分解
核糖 +
磷酸戊糖途径
葡萄糖 酵解途径
NADPH+H+
消化与吸收
糖异生途径
ATP
有氧
丙酮酸
无氧
H2O及CO2 乳酸
淀粉 乳酸、氨基酸、甘油
第二节
糖的无氧分解
Glycolysis
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
K+
Na+依赖型葡萄糖转运体
(Na+-dependent glucose transporter, SGLT)
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)。
门静脉 肝脏
CaM：钙调蛋白
(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。
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
磷酸二 3-磷酸 羟丙酮 甘油醛
NAD+
NADH+H+
1,3-二磷酸甘油酸
ADP ATP
3-磷酸甘油酸
CH OH
3-磷酸甘油醛脱氢酶
CH2 O P
3-磷酸甘油醛
3-磷酸甘油醛脱氢酶
C OH
CH2 O P 1,3-二磷酸
甘油酸
2-磷酸甘油酸
(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)
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）
胰高血糖素
AMP 柠檬酸
+–
ATP
cAMP
ATP
PFK-2
FBP-2
（有活性） （无活性）
6-磷酸果糖激酶-2
活化
F-6-P
PKA
磷蛋白磷酸酶
果糖双磷酸酶-2
ATP
ADP
P
P
+
ADP
PFK-2
–/+
（无活性）
PFK-1 + ++ –
3-磷酸甘油酸
NADH+H+
1,3-二磷酸甘油酸
磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinase)
ADP ATP
3-磷酸甘油酸
※在以上反应中，底物分子内部能量重新
2-磷酸甘油酸 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
CO
羟丙酮 甘油醛 H O C H
NAD+ NADH+H+
1,3-二磷酸甘油酸
ADP ATP
3-磷酸甘油酸
2-磷酸甘油酸
H C O H 醛缩酶 H C O H (aldolase)
C H 2O P
1,6-双磷酸果糖
CH2 O P
C O 磷酸二羟丙酮
C H 2O H
+
CHO
C H O H 3-磷酸甘油醛 CH2 O P
E1
Glu
G-6-P
ATP ADP
F-6-P E2 F-1, 6-2P
ATP ADP
E1:己糖激酶
磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛
NAD+
E2: 6-磷酸果糖激酶-1
NADH+H+
糖 酵
E3: 丙酮酸激酶
1,3-二磷酸甘油酸
ADP
解
ATP
的 代 谢 途
乳酸
NAD+ NADH+H+
3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸
Glu
ATP
ADP
G-6-P
⑶ 6-磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖
F-6-P
ATP ADP
F-1,6-2P
磷酸二 3-磷酸 羟丙酮 甘油醛
NAD+
NADH+H+
1,3-二磷酸甘油酸
ADP ATP
3-磷酸甘油酸
2-磷酸甘油酸
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
ATP
丙酮酸
ATP
ADP
Mg2+
6-磷酸果糖激酶-1
糖的化学：分解与合成代谢
第一节
概述
Introduction
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。
二、糖的消化与吸收
（一）糖的消化
α-葡萄糖苷酶
α-临界糊精酶
葡萄糖
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。
（二）糖的吸收
1. 吸收部位
小肠上段
2. 吸收形式
单糖
3. 吸收机制
刷状缘 肠 腔
Na+
G
小肠粘膜细胞
ATP ADP+Pi Na+泵
细胞内膜 门静脉
第三节
糖的有氧氧化
Aerobic Oxidation of Carbohydrate
* 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
一、有氧氧化的反应过程
G（Gn）
第一阶段：酵解途径
胞液
丙酮酸
第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧
第三阶段：三羧酸循环
乙酰CoA 线粒体
第四阶段：氧化磷酸化
[O] H2O
TAC循环
NADH+H+
CO2
ATP ADP FADH2
（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 (acetyl CoA)。
总反应式:
NAD+ , HSCoA CO2 , NADH + H+
ADP
F-1,6-2P
HO
磷பைடு நூலகம்二 3-磷酸
H
羟丙酮 甘油醛
NAD+
HO
NADH+H+
1,3-二磷酸甘油酸
ADP ATP
3-磷酸甘油酸
CH2 OH
H OH H
OH
H OH
葡萄糖
P O CH2
ATP
ADP
Mg2+
H H
OH
己糖激酶
OH H
HO
OH
(hexokinase)
H OH
6-磷酸葡萄糖
(glucose-6-phosphate,
丙酮酸
乙酰CoA
丙酮酸脱氢酶复合体
丙酮酸脱氢酶复合体的组成
过程称之为糖酵解。
* 糖酵解的反应部位：胞浆
* 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。
Glu
ATP
ADP
G-6-P
（一）葡萄糖分解成丙酮酸
F-6-P
ATP
⑴ 葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖
磷酸烯醇式丙酮酸
2-磷酸甘油酸
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
ATP
丙酮酸
COOH C =O CH3
丙酮酸
(二) 丙酮酸转变成乳酸
COOH C =O CH3
丙酮酸
NADH + H+
NAD+
乳酸脱氢酶(LDH)
COOH CHOH CH3
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。
FBP-2
（有活性）
Pi
F-1,6-2P AMP
柠檬酸
F-2,6-2P
Pi
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
2. 共价修饰调节
Pi 磷蛋白磷酸酶
丙酮酸激酶
（有活性）
丙酮酸激酶 P
（无活性）
ATP
ADP
胰高血糖素
PKA, CaM激酶
PKA：蛋白激酶A (protein kinase A)
6-磷酸果糖
1,6-双磷酸果糖(1, 6fructose-biphosphate, F-1,6-2P)
6-磷酸果糖激酶-1(6-phosphfructokinase-1)
Glu
ATP
ADP
G-6-P
⑷ 磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖
F-6-P
ATP
ADP
F-1,6-2P
C H 2O P
磷酸二 3-磷酸
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
ATP
丙酮酸
Glu
ATP
ADP
G-6-P
⑸ 磷酸丙糖的同分异构化
F-6-P
ATP ADP
F-1,6-2P
CH2 O P
CHO
磷酸二 3-磷酸 羟丙酮 甘油醛
NAD+
NADH+H+
1,3-二磷酸甘油酸
ADP ATP
3-磷酸甘油酸
2-磷酸甘油酸
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
ATP
丙酮酸
CO
⑸ 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）
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
Glu
ATP
半乳糖
半乳糖激酶
1-磷酸半乳糖
己糖激酶
6-磷酸甘露糖
ADP
G-6-P 变位酶 1-磷酸葡萄糖
果糖
F-6-P
ATP
ADP
F-1,6-2P
丙酮酸
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
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
肠粘膜 上皮细胞 刷状缘
麦芽糖+麦芽三糖 α-临界糊精+异麦芽糖 （40%） （25%） （30%） （5%）
磷酸丙糖异构酶
C H 2O H
磷酸二羟丙酮
CH OH
CH2 O P 3-磷酸甘油醛
磷酸丙糖异构酶 (phosphotriose isomerase)
Glu
ATP
ADP
G-6-P
⑹ 3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸
F-6-P
ATP ADP
F-1,6-2P
CHO
Pi、NAD+ NADH+H+ O = C O P