第五章 糖代谢

注意：
a、6-磷酸果糖激酶-1。
（6-phosphofructo-kinase-1）
b、激酶（-ATP, Mg++）。 c、不可逆、为关键酶（限速酶），可进行
别构调节。
D、磷酸己糖裂解成2个磷酸丙糖
CH2O PP
CO
HO C H
H C OH H C OH
醛缩酶
CH2 O PP
CO
CH2OH 磷酸二羟丙酮
有机物代谢：糖代谢、脂类代谢、 氨基酸代谢、核苷酸代谢 生物氧化、代谢调节
第五章 糖代谢
Chapter 5 Carbohydrate Metabolism
主要内容
概述 糖的无氧分解 糖的有氧氧化 磷酸戊糖途径 糖原的合成与分解 糖异生 血糖与其调节
第一节 概述
一、糖的概念、分类及结构
1.1 概念：糖是一类多羟基醛（醛糖）或多羟 基酮（酮糖）及其衍生物或多聚物。
Fructose Fru
CHO HCOH HOCH HOCH HCOH
CH2OH
Galactose Gal
双糖 Disaccharides
蔗糖（Sucrose）：葡萄糖 + 果糖 麦芽糖（Maltose）：葡萄糖 + 葡萄糖 乳糖（Lactose）：葡萄糖 + 半乳糖
Oligosaccharides ：由3-10个单糖组成
H、3-磷酸甘油酸 转变为 2-磷酸甘油酸
COOH
可逆
COOH
CH OH CH2 O
磷酸甘油酸变位酶
P （Phosphoglycerate mutase）
CH O P
CH2 OH
3-磷酸甘油酸
3-phosphoglycerate
2-磷酸甘油酸
2-phosphoglycerate
I、2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸
J、磷酸烯醇式丙酮酸转变成ATP和丙酮酸
COOH
CO P
CH2
ADP K+ Mg+ ATP 丙酮酸激酶
磷酸烯醇式丙酮酸
COOH C=O CH3
丙酮酸
phosphoenolpyruvate PEP
pyruvate
注意：
a、丙酮酸激酶（Pyruvate kinase），需Mg++，K+ b、不可逆，限速酶。 c、第二次底物水平磷酸化，产能1*2ATP。
五、糖代谢的概况
糖原
丙氨酸
肝
B糖
原 分 解
糖 原
A
合
成 糖酵解途径
葡萄糖
糖 异 生
丙酮酸
糖异生途径 糖 糖 酵异
D解 生 E
乳酸
磷酸戊糖途径 C
乙酰辅酶A
F
糖的有氧氧化
CO2+H2O
第二节
糖的无氧分解 （糖 酵 解）
一、糖酵解wk.baidu.com概念
A、糖酵解（Glycolysis）： 在缺氧情况下，由葡萄糖生成乳酸
dihydroxyacetone phosphate
+
CH2O PP
CHO
1、6-双磷酸果糖
CH OH
( fructose 1,6-biphosphate , F-1,6-2P ) CH2 O
3-磷酸甘油醛
glyceraldehyde 3phosphate
PP
注意：
a、醛缩酶（aldolase）。 b、可逆。 c、一分子二磷酸己糖裂解成两分子磷酸丙糖。
3-磷酸甘油酸
3-phosphoglycerate
注意： a、磷酸甘油酸激酶（Phosphoglycerate kinase） 。 b、可逆。
c、底物水平磷酸化（Substrate level phosphorylation） 。 ADP或其他核苷二磷酸的磷酸化作用与
底物的脱氢作用直接相偶联的反应过程称为 底物水平磷酸化。 d、产能过程，生成1*2分子ATP。
糖 原 结 构
纤维素结构：β-1,4 - 糖苷键
二、糖的生理功能
A、氧化供能 B、糖是构成人体组织结构的重要成分 C、糖是机体重要碳源 D、糖的磷酸衍生物可形成重要生物活性
物质，如：ATP、FAD、NAD+ E、其它功能：信号传导、免疫识别、激
素、酶、免疫球蛋白等---糖蛋白
三、糖的消化吸收
6-磷酸果糖
( glucose 6-phosphate , G-6-P )
( fructose 6-phosphate , F-6-P )
注意： a、磷酸己糖异构酶（phosphoglucoisomerase）。 b、醛糖、酮糖同分异构体互变，需Mg++参与。 c、可逆。
C、 6-磷酸果糖转变为1、6-双磷酸果糖
至此完成“糖酵解途径”
K、丙酮酸转变成乳酸：
CH3 C=O COOH
丙酮酸
pyruvate
NADH + H+ NAD+
乳酸脱氢酶
CH3 CHOH COOH
乳酸
lactate
注意：
a、乳酸脱氢酶（Lactate dehydrogenase，LDH） b、可逆。 c、2H来自于3-磷酸甘油醛脱氢。
至此完成“糖酵解”全过程，净生成2分子ATP。
CH2 O P
3-磷酸甘油醛
glyceraldehyde 3-phosphate
1、3-二磷酸甘油酸
1, 3-biphosphoglycerate
注意：
a、三磷酸甘油醛脱氢酶。
（glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase）
b、可逆。 c、胞浆中脱氢，NAD+为受氢体，还原当
b、激酶（-ATP,Mg++）。 c、不可逆、为关键酶（限速酶），受激素调控。 d、磷酸化后的葡萄糖不能透过细胞膜而逸出细胞。
B、 6-磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖
PP O CH2
H H OH
OH H
HO
OH
P
磷酸己糖异构酶
H OH
6-磷酸葡萄糖
O CH2 O CH2OH
H OH
HO
OH
OH H
4.1 小肠→肝脏 A、合成肝糖原（逆过程：肝糖原分解） B、转变为非糖物质（逆过程：糖异生） C、氧化分解 D、释放入血
4.2 肝脏→ 组织细胞 A、氧化分解 B、合成肌糖原 （不能分解为葡萄糖） C、转变为非糖物质(大多数组织不能异生)
葡萄糖进入细胞：葡萄糖转运体（Glucose Transporter GLUT1-5）
（Lactate）的过程称为糖酵解。
B、糖酵解途径（Glycolytic pathway）： 糖酵解的第一阶段，由葡萄糖分解为丙
酮酸（Pyruvate）的过程称为糖酵解途径。
二、糖酵解的反应过程
---分为2个阶段 2.1 糖酵解途径（Glycolytic pathway）
葡萄糖（Glucose） → 丙酮酸（Pyruvate）
CH2OH C=O CH2OH
Dihydroxyacetone
CHO HCOH HCOH HCOH
CH2OH
Ribose
CHO CH2 HCOH HCOH CH2OH
Deoxyribose
CHO HCOH HOCH HCOH HCOH
CH2OH
Glucose Glc
CH2OH C=O HOCH HCOH HCOH CH2OH
Glu E1 G-6-P
ATP ADP
F-6-P E2 1、6 – ＢPF
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+
E3: 丙酮酸激酶
糖
1、3-二磷酸甘油酸
ADP
酵
ATP
解
3-磷酸甘油酸
的
乳酸
代
NADH+H+
2-磷酸甘油酸
谢
NAD+
途 径
COOH
CH O P
CH2 OH
烯醇化酶
COOH
CO CH2
P + H2O
2-磷酸甘油酸
2-phosphoglycerate
磷酸烯醇式丙酮酸
phosphoenolpyruvate PEP
注意：
a、烯醇化酶（Enolase） 。 b、可逆。 c、底物脱水，引起分子内部电子重排，
能量重新分布，形成高能磷酸键，为 下一步反应做准备。
量可用于丙酮酸还原，亦可经穿梭作用 进入线粒体氧化磷酸化。 d、形成高能磷酸键。
G、1、3-二磷酸甘油酸 转变为 3-磷酸甘油酸
O= C O P
CH OH
CH2 O P
ADP ATP
磷酸甘油酸激酶
COOH CH OH
CH2 O P
1、3 - 二磷酸甘油酸
1, 3-biphosphoglycerate
丁糖：赤藓糖（Erythrose） 戊糖：核糖（Ribose）
脱氧核糖（Deoxyribose） 己糖：葡萄糖（Glucose，Glc） 运输形式
果糖（Fructose，Fru） 半乳糖（Galactose，Gal） 庚糖：景天糖（Sedoheptulose）
H-C=O H-C-OH
CH2OH
Glyceraldehyde
第二篇 物质代谢及其调节
物质代谢（合成代谢、分解代谢）
代 谢
能量代谢（耗能、产能）
代谢调节（平衡、失衡）
概念
底物
中间产物
代 基本过程
谢 途
特点
组终织产定物位 细辅胞助内酶因定子位
径 调节
变能限构量生速调消成酶耗节或
生理意义 共能价量修（饰AT调P节）
无机物代谢：水平衡、无机盐代谢 （见病理生理）
丙酮酸
ATP ADP
磷酸烯醇式丙酮酸
E3
三、糖酵解的特点
A、细胞内定位：胞液 B、限速酶：3个 C、能量生成：净生成2个ATP分子。葡萄糖
中能量并未完全释放，乳酸还可通过“乳 酸循环”再利用（见后）。 D、不需氧。
E、糖酵解可从葡萄糖开始，也可从糖原的葡萄 糖单位开始，还可从果糖、半乳糖开始。
四、糖酵解的调节
3.3 吸收：
部位：小肠粘膜上皮细胞 方式：以“单糖”形式吸收
戊糖： 被动扩散 己糖（葡萄糖）：主动转运
Na+ 依赖型葡萄糖转运体
Na+ -dependent glucose transporter (SGLT)
小肠粘膜细胞
肠 腔
Na+
Na+ Na+
G
GG
K+
K+
Na+泵
Na+
Na+
G
G
四、糖在体内的动态分布
O
ADP H H
H
OH OH H OH
H OH
6-磷酸葡萄糖
( glucose 6-phosphate , G-6-P )
注意：
a、己糖激酶（hexokinase），I-IV型， 肝细胞为IV型，又称葡萄糖激酶（glucokinase）。 区别：前者Km值小、特异性差。 意义：在Glc浓度较低时，肝细胞不能利用Glc。
E、磷酸丙糖的同分异构化
CH2 O PP
CO CH2OH
磷酸丙糖异构酶
CHO
CH OH
CH2 O PP
磷酸二羟丙酮
dihydroxyacetone phosphate
3-磷酸甘油醛
glyceraldehyde 3-phosphate
注意：
a、磷酸丙糖异构酶。
（Triose phosphate isomerase ）
1.2 分类及结构： A、单糖（Monosaccharides） B、双糖（Disaccharides） C、寡糖（Oligosaccharides） D、多糖（Polysaccharides）
单糖 Monosaccharides
丙糖：甘油醛（Glyceraldehyde） 二羟丙酮（Dihydroxyacetone）
10步反应、10个酶催化，有氧、缺氧均进行。
2.2 丙酮酸还原为乳酸 丙酮酸（Pyruvate） → 乳酸（Lactate）
只在缺氧时进行，有氧时丙酮酸进入线粒体氧化。
A、葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖
HO CH2
H
OH
H
OH OH
H OH
H OH
葡萄糖
(glucose)
ATP Mg2+
己糖激酶
P O CH2
3.1 来源：内源性、外源性
多糖：植物淀粉、动物糖原、纤维素 二糖：蔗糖、乳糖 单糖：葡萄糖、核糖、脱氧核糖
3.2 消化：
淀粉 唾液淀粉酶
胰淀粉酶
麦芽糖 麦芽三糖 异麦芽糖
麦芽糖酶 葡萄糖苷酶 异麦芽糖酶
α-临界糊精 α临界糊精酶
葡萄糖
蔗糖酶、乳糖酶
蔗糖、乳糖
葡萄糖、果糖、半乳糖
DNA、RNA DNA酶、RNA酶 核糖、脱氧核糖
关键酶
的寡聚糖，主要构成糖蛋白和糖脂。
Polysaccharides ：
淀粉（Starch）：植物，少或无分支， α-1,4(6)-糖苷键
糖原（Glycogen）：动物，多分支，动物体 内糖的贮存形式，α -1,4(6)-糖苷键
纤维素（Cellulose）：植物，基本无分支， β-1,4-糖苷键
糖 苷 键
P O CH2
CH2OH
O
P O CH2 CH2 O P
O
H OH
ATP
ADP
Mg2+
H OH
HO
OH
HO
OH
6-磷酸果糖激酶-1
OH H
OH H
6-磷酸果糖
1、6-双磷酸果糖
( fructose 6-phosphate , F-6-P ) ( fructose 1,6-biphosphate , F-1,6-2P )
b、可逆。 c、二种磷酸丙糖同分异构体的互变。
d、由于3-磷酸甘油醛不断代谢消耗，反应 倾向于生成3-磷酸甘油醛，以后的反应 均为2个分子。
F、3-磷酸甘油醛氧化为 1、3-二磷酸甘油酸
CHO
Pi、 NAD+ NADH+H+ O=C O P
CH OH
CH OH
CH2 O PP 3-磷酸甘油醛脱氢酶