生物化学第六章糖代谢

（二）丙酮酸激酶
1、别构调节 别构激活剂：1,6－二磷酸果糖 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) CaM：钙调蛋白
（三）己糖激酶或葡萄糖激酶
丙酮酸 胞液
第三阶段：三羧酸循环
乙酰CoA线粒体
第四阶段：氧化磷酸化
H2O
[O]
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（acetylCoA）。
总反应式
COO-
NAD+ NADH+H + O
C O + HSCoA
~ H3C C SCoA + CO2
GTP
CoASH
TCA第三阶段：草酰乙酸再生
FAD FADH2
H2O
琥珀酸脱氢酶
延胡索酸酶
草酰乙酸
苹果酸 脱氢酶
NAD+
NADH+H+
NADH+H+
NAD+
⑧
H2O
①
CoASH
H2O
②
H2O
②
⑦
H2O
FADH2 FAD
⑥
三羧酸循环
NAD+
NADH+H+
③
GDP+Pi GTP
⑤
CoASH
NAD+
CO2 NADH+H+ ④
1、单糖——不能再水解的糖
葡萄糖（glucose） ——己醛糖
果糖（fructose） ——己酮糖
半乳糖（galactose） ——己醛糖
核糖（ribose） ——戊醛糖
醛糖酮糖互变异构
CHO H C OH HO C H H C OH H C OH
CH2OH 醛糖
H C OH C OH
异构酶
CH2OH CO
NADH+H+ FADH2
[O] 呼吸链
所有反应均在线粒体中进行。
TCA第一阶段：柠檬酸生成
草酰乙酸
O CH3-C-SCoA
CoASH
柠檬酸合成酶
顺乌头 酸酶 H2O
顺乌头酸酶 H2O
TCA第二阶段：氧化脱羧
NAD+ NADH+H+ CO2
异柠檬酸脱氢酶
NAD+ NADH+H+
CO2
－酮戊二酸 脱氢酶复合体
琥珀酰CoA 合成酶
GDP＋Pi
3-磷酸甘油醛 脱氢酶
CHOH CH2 O P
3-磷酸甘油醛
1，3-二磷酸甘油酸
（7）1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸
O C O ~ P ADP
ATP COO -
CHOH
CH2 O P
磷酸甘油酸 激酶
1，3-二磷酸甘油酸
CHOH CH2 O P 3-磷酸甘油酸
（8）3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸
① 淀粉 植物中养分的储存形式
淀粉颗粒
② 糖原 动物体内糖储存形式
③ 纤维素 作为植物的骨架
β-1,4-糖苷键
4、结合糖
糖与非糖物质的结合物。 常见的结合糖有： 糖脂（glycolipid）：是糖与脂类的结
合物。 糖蛋白（glycoprotein）：是糖与蛋
白质的结合物。
细胞膜表面糖链
HO C H H C OH
H C OH CH2OH 酮糖
2、寡糖
能水解生成几分子单糖的糖，各单糖之间借脱 水缩合的糖苷键相连。
常见的几种二糖有 麦芽糖（maltose）:葡萄糖——葡萄糖 蔗糖（sucrose）:葡萄糖——果糖 乳糖（lactose）:葡萄糖——半乳糖
3、多糖
能水解生成多个分子单糖的糖。 常见的多糖有： 淀粉（starch） 糖原（glycogen） 纤维素（cellulose）
1分子GTP。 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整个循环反应为不可逆反应。
⑤三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，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，同 样中间产物不能直接在三羧酸循环中被氧化成为 CO2和H2O。
卟啉
Ⅱ机体糖供应不足时，可能引起TAC运转障碍，这 时苹果酸、草酰乙酸可脱羧生成丙酮酸，再进一步 生成乙酰CoA进入TAC氧化分解。
NAD NADH+H+ CO2
苹果酸
丙酮酸
苹果酸酶
草酰乙酸
CO2 丙酮酸
草酰乙酸脱羧酶
所以，草酰乙酸必须不断被更新补充 其来源如下：
柠檬酸
柠檬酸 裂解酶
乙酰CoA
ATP ADP
糖
磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛
的 E1:己糖激酶 无 氧 E2: 6-磷酸果糖激酶-1
NAD+ NADH+H+
1,3-二磷酸甘油酸
分 E3: 丙酮酸激酶
解
的
乳酸
ADP ATP
3-磷酸甘油酸
代
NAD+
谢
NADH+H+
2-磷酸甘油酸
途
ATP ADP
径
丙酮酸
磷酸烯醇式丙酮酸
E3
糖的无氧分解小结
CO2
丙酮酸 丙酮酸
羧化酶
苹果酸
草
脱氢酶
苹果酸
酰 NADH+H+ NAD+
乙 谷氨酸 α酮戊二酸
酸 谷草转氨酶
天冬氨酸
2、三羧酸循环的生理意义
是三大营养物质氧化分解的共同途径； 是三大营养物质代谢联系的枢纽； 为其他物质代谢提供小分子前体； 为呼吸链提供H++e。
二、有氧氧化生Hale Waihona Puke Baidu的ATP
CH2 O P 3-磷酸甘油醛
（5）磷酸丙糖同分异构化
CH2 O CO CH2OH
P 磷酸丙糖异构酶
磷酸二羟丙酮
CHO CHOH CH2 O P 3-磷酸甘油醛
fas
dfs （6）3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸
~ CHO
NAD+ Pi NADH+H + OCO P
CHOH
CH2 O
P
CO2 CoASH
小结
①三羧酸循环的概念：指乙酰辅酶A和草酰 乙酸缩合生成含有三个羧基的柠檬酸，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。
②TAC过程的反应部位是线粒体。
三羧酸循环小结：
Reducing equivalents
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 经历四次脱氢，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，
COO-
C O~ P
CH2 PEP
ADP
ATP COO-
丙酮酸激酶
CO CH3
丙酮酸
（二）丙酮酸转变成乳酸
COOH NADH + H+
NAD+ COOH
C=O
CH3
丙酮酸
乳酸脱氢酶(LDH)
CHOH
CH3
乳酸
NADH+H+来自于3-磷酸甘油醛脱氢。
E1
Glu
G-6-P
ATP ADP
F-6-P E2 F-1, 6-2P
第三节
糖的有氧氧化
Aerobic Oxidation of Carbohydrate
概念： 糖的有氧氧化指在机体氧供应充足时，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
第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧
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、糖的无氧分解的反应过程
定义：在缺氧的情况下，葡萄糖生成乳酸的过程 称之为糖的无氧分解。
甘露糖
己糖激酶
6－磷酸甘露糖
果糖
葡萄糖
ATP
半乳糖
半乳糖激酶
1－磷酸半乳糖
ADP
G-6-P
变位酶
F-6-P
ATP
ADP
F-1,6-2P
1－磷酸葡萄 糖
丙酮酸 除葡萄糖外，其他己糖也可转变成磷酸己糖而 进入糖酵解途径。
二、糖酵解途径的调节
关键酶
① 己糖激酶 ② 6-磷酸果糖激酶-1 ③ 丙酮酸激酶
第六章 糖代谢
Metabolism of Carbohydrates
糖化学
（一）糖的概念
糖（carbohydrates）即碳水化合物，其化学 本质为多羟基醛类或多羟基酮类及其衍生物或多 聚物。
（二）糖的分类及其结构
根据其水解产物的情况，糖主要可分为以下 四大类。
单糖 (monosacchride) 寡糖 (oligosacchride) 多糖 (polysacchride) 结合糖 (glycoconjugate)
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、糖无氧分解的生理意义
糖无氧分解是某些细胞在氧供应正常情况下的重 要供能途径。 ①无线粒体细胞，如：红细胞 ②代谢活跃的细胞：如：白细胞、骨髓细胞
糖无氧分解是机体在缺氧情况下获取能量的有效 方式
第一节
概述
Introduction
一、糖的生理功能
氧化供能 提供合成体内其他物质的原料 作为机体组织细胞的组成成分
二、糖的消化与吸收
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。
淀粉的酶促水解
•α－淀粉酶：在淀粉分子内部任意水解α-1,4糖苷键。 •β－淀粉酶：从非还原端开始，水解α－1,4糖苷键，依次 水解下一个麦芽糖单位。 • 脱支酶（R酶）：水解α－淀粉酶和β－淀粉酶作用后留下 的极限糊精中的1,6 －糖苷键。
反应部位：胞浆
糖无氧分解是一个不需氧的产能过程。
反应全过程中有三步不可逆反应
ATP
ADP
G
己糖激酶
ATP
ADP
F-6-P
磷酸果糖激酶
ADP
ATP
PEP
丙酮酸激酶
G-6-P F-1,6-2P 丙酮酸
产能方式和数量 方式：底物水平磷酸化 净生成ATP数量：2×2-2＝2ATP
终产物乳酸的去路： 释放入血，进肝脏再进一步代谢。 分解利用 乳酸循环（糖异生）
反应部位：胞浆 糖的无氧分解分为两个阶段
第一阶段——由葡萄糖分解成丙酮酸，称之为 糖酵解途径。
第二阶段——由丙酮酸转变成乳酸。
（一）葡萄糖分解为丙酮酸
（1）葡萄糖磷酸化为6－磷酸葡萄糖
HO CH2 HH O
OH H
OH
P O CH2
ATP ADP
H
Mg2+
HH
O
OH H
OH 己糖激酶
OH
H OH
表面上看来，三羧酸循环运转必不可少的草酰 乙酸在三羧酸循环中是不会被消耗的，它可以反 复利用，但是，
Ⅰ机体内各种物质代谢之间是彼此联系，相互配 合的，TAC中的某些中间代谢物能够转变合成其 他物质，借以沟通糖和其他物质代谢之间的联系 。
例如：草酰乙酸
天冬氨酸
α－酮戊二酸
谷氨酸
柠檬酸
脂肪酸
琥珀酰CoA
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
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 此酶有两个结合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）
COO-
COO-
CHOH
CH O P
CH2 O
P
磷酸甘油酸 变位酶
CH2OH
3-磷酸甘油酸
2-磷酸甘油酸
（9）2-磷酸甘油酸转变成磷酸烯醇式丙酮 酸(PEP)
COO-
COO-
CH O P
C O ~ P + H2O
CH2OH
烯醇化酶 CH2
2-磷酸甘油酸
磷酸烯醇式 丙酮酸
（10）PEP转变成丙酮酸（pyruvate)， 并通过底物水平磷酸化生成ATP。
CoAS H
O CH3-C-SCoA
NAD +
NANDA+D+ +H++ H+
（二）三羧酸循环
概述 由乙酰CoA与草酰乙酸缩合成含三个羧基的柠
檬酸开始，经过一连串的代谢反应，使一分子乙 酰基彻底氧化，再生成草酰乙酸而形成一个循环 ，称为三羧酸循环（Tricarboxylic Acid Cycle,TCA），又称柠檬酸循环. 反应部位
H OH
H OH
G
G-6-P
（2）6－磷酸葡萄糖转变为6－磷酸果糖
P O CH2
H H OH OH H
OH
OH
H OH
G-6-P
P O CH2 O
CH2OH
H
磷酸己糖 二 H
异构酶 酮
OH
OH OH
H
F-6-P
（3）6－磷酸果糖转变为1，6－二磷酸果 糖
P O CH2 O
CH2OH
P O CH2 O
CH3 丙酮酸
丙酮酸脱氢酶
复合体
乙酰 CoA
丙酮酸脱氢酶复合体的组成
酶
辅酶
E1：丙酮酸脱羧酶
TPP
E2：二氢硫辛酸乙酰转移酶 硫辛酸
S L
HSCoA
S
E3：二氢硫辛酸脱氢酶
FAD, NAD+
丙酮酸脱氢酶系
CO
2
丙酮酸 脱羧酶
TPP
硫辛酸
二氢硫辛 酸脱氢酶
FA D
乙酰硫辛酸
二氢硫辛酸
硫辛酸乙 酰转移酶
CH2 O P
磷酸果糖激酶 H OH
H OH
H
OH
Mg2+
H
OH
ATP
ADP
OH H
OH H
F-6-P
F-1,6-BP
（4）磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖
CH2 O P
CO HO C H
H C OH H C OH
醛缩酶
CH2 O P CO CH2OH
CH2 O P F-1,6-BP
磷酸二羟丙酮
CHO + CHOH