第4章糖代谢2012-有答案

第 四 章
糖 代 谢
Metabolism of Carbohydrates
糖的化学
（一）糖的概念
糖(carbohydrates)即碳水化合物，
其化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍
生物或多聚物。
2
（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):葡萄糖（glucose） 寡糖 (oligosacchride):乳糖，蔗糖
磷酸二 羟丙酮
磷酸丙糖异构酶
甘油醛3-磷酸
1,3-二磷酸甘油酸
ADP
ATP
3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸
同分异构体
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
前5步 消耗2分子ATP，耗能阶段
丙酮酸
ATP
Glu
ATP ADP
G-6-P F-6-P
ATP ADP
（6） 甘油醛-3-磷酸氧化为1,3-二磷酸甘 油酸
Pi、NAD+ NADH+H+
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
糖 酵 解 的 代 谢 途 径
E2: 磷酸果糖激酶-1
E3: 丙酮酸激酶
NAD+ NADH+H+
1,3-二磷酸甘油酸
ADP ATP
乳酸
NAD+
NADH+H+ ATP ADP E3
3-磷酸甘油酸
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 （半乳糖，葡萄糖，果糖，甘 露糖，木酮糖 ）
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三、 血糖的来源与去路
正常人空腹血糖保持恒定 意义 为机体各组织器官，尤其是大脑供能
食物中糖 肝糖原 非糖物质
> 160mg/dL
分解 糖异生
CO2,H2O,能量
血糖
70~110mg/dL
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糖酵解途径中的关键酶有 ：E
A. 磷酸果糖激酶2
B. 醛缩酶
C. 磷酸甘油酸激酶
D. 丙酮酸羧化酶
E. 丙酮酸激酶
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1分子葡萄糖酵解时可净生成几分子ATP B A. 1
B. 2 C. 3 D. 4 E. 5
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二、糖的有氧氧化
概念： 糖或糖原在有氧的条件下，彻底分解成
H 2O 和 CO 2，同时释放出能量的过程。
1,磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸
(关键酶1）
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
丙酮酸
ATP
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Glu
ATP ADP
G-6-P F-6-P
ATP ADP
⑵ 葡萄糖-6-磷酸转变为 果糖-6-磷酸
F-1,6-2P 磷酸二 羟丙酮
NAD+ NADH+H+
3-磷酸 甘油醛
葡萄糖6-磷酸
己糖异构酶
由葡萄糖分解成2分子丙酮酸
第二阶段 由丙酮酸转变成乳酸。
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Glu
ATP ADP
G-6-P F-6-P
（一）葡萄糖分解成丙酮酸
⑴ 葡萄糖磷酸化为葡萄糖-6-磷酸
ATP ADP
ATP ADP
F-1,6-2P 磷酸二 羟丙酮
NAD+ NADH+H+
3-磷酸 甘油醛
葡萄糖
Mg2+
己糖激酶
葡萄糖6-磷酸
ATP ATP
2
1,3-二磷酸甘油酸 磷酸烯醇丙酮酸
甘油酸3-磷酸 丙酮酸
生成ATP的步骤
3 关键酶：己糖激酶,磷酸果糖激酶-1,丙酮酸激酶 4 能量的净生成：2ATP
糖酵解的简式
葡萄糖
己糖激酶
ADP
磷酸果糖激酶1
6－磷酸葡萄糖 ATP ADP
ATP
1,6二磷酸果糖
ATP
磷酸烯醇 丙酮酸激酶 丙酮酸 式丙酮酸
需要掌握的知识点： 1 反应的关键酶 2 ATP生成部位，生成多少ATP 3 产物的中文，不要求化学式 4 生理意义 5 画出途径大致流程 6 调节（大致的调节原则）
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一、 糖的无氧氧化（糖酵解）
1940年德国的生物化学家恩伯顿，G(Gustar Embden)
和迈耶霍夫，O(Otto Meyerhof)等人的努力完全阐明了
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
丙酮酸
ATP
Glu
ATP ADP
G-6-P F-6-P
ATP ADP
（10）磷酸烯醇丙酮酸转变成丙酮酸， 并通过底物水平磷酸化生成ATP
F-1,6-2P 磷酸二 羟丙酮
NAD+ NADH+H+
3-磷酸 甘油醛
磷酸烯醇丙 酮酸
ADP
K+ Mg2+
ATP
丙酮酸激酶
丙酮酸
1,3-二磷酸甘油酸
有氧氧化是糖氧化分解的主要方式，是机 体供能的主要途径
ADP ATP
乳酸
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糖酵解的生理意义
最主要的生理意义是为机体迅速提供能量。 a.紧急供能：剧烈运动时。
b. 生理供能:
红细胞(唯一供能途径)
视网膜、骨髓、皮肤（主要供能途径）
b. 病理供能：严重贫血、呼吸功能障碍和循 环功能障碍—代谢性酸中毒。
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其它己糖的酵解
酵解 1-磷酸 半乳糖 1-磷酸 葡萄糖 6-磷酸 葡萄糖
丙酮酸
ATP
Glu
ATP ADP
G-6-P F-6-P
（8） 甘油酸3-磷酸转变为甘油酸2-磷酸
ATP ADP
F-1,6-2P 磷酸二 羟丙酮
NAD+ NADH+H+
3-磷酸 甘油醛
甘油酸3-磷酸
磷酸甘油酸 变位酶
甘油酸2-磷酸
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
F-1,6-2P 磷酸二 羟丙酮
NAD+ NADH+H+
3-磷酸 甘油醛
甘油醛3-磷酸
甘油醛3-磷酸脱氢酶
1,3-二磷酸 甘油酸
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
丙酮酸
ATP
Glu
ATP ADP
G-6-P F-6-P
（7） 1,3-二磷酸甘油酸转变成甘油酸3-磷酸
ADP
丙酮酸
ATP
Glu
ATP ADP
G-6-P F-6-P
（9）甘油酸2-磷酸转变为磷酸烯醇丙酮酸
ATP ADP
F-1,6-2P 磷酸二 羟丙酮
NAD+ NADH+H+
3-磷酸 甘油醛
甘油酸2-磷酸
烯醇化酶 (enolase)
磷酸烯醇丙酮酸 +
H 2O
1,3-二磷酸甘油酸
ADP
ATP
3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸
2-磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸
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丙酮酸
糖酵解过程总结
1 反应部位：胞液 2 反应分为2个阶段，11步反应，第一阶段葡萄糖分解为2 个丙酮酸（10步反应），第二阶段丙酮酸转变为乳酸（1步 反应），2个耗能反应以及2个底物水平磷酸化
G
ATP
G- 6-磷酸
ATP
消耗ATP的步骤
果糖6-磷酸
果糖1,6-二磷酸
HOH2C H H
O H
OH H
HO
OH
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)
6-磷酸果糖
半乳糖 甘露糖
6-磷酸甘露糖
果糖
糖酵解的调节
己糖激酶 磷酸果糖激酶1 丙酮酸激酶
+ 正反馈
果糖6-磷酸 磷酸果糖激酶-1
果糖1，6-二磷酸
（变构激活剂）
+
ADP AMP 果糖2，6-二磷酸
ATP 柠檬酸
（变构激活剂）
（变构抑制剂）
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变构调节
果糖1.6-二磷酸
+

丙酮酸激酶
乙酰辅酶A ATP 长链脂肪酸
ADP
ATP
3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸
关键酶3 糖酵解过程第二个产生ATP的反应
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
丙酮酸
ATP
（11）丙酮酸还原为乳酸
NADH + H+ （第6步）NAD+
丙酮酸
乳酸脱氢酶(LDH)
乳酸
反应中的NADH+H+ 来自于上述第6步 反应中的 甘油醛3-磷酸脱氢反应。
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Glu
第一节
概 述
一、糖的生理功能
1. 氧化供能
这是糖的主要功能。
2. 重要碳源，可转变为其它含碳化合物
如氨基酸、脂肪、核苷等
3. 组织细胞的结构成分
如核酸、糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的 组成成分。构成细胞膜，基质
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,少量双糖（麦芽糖、蔗糖、乳糖）
CH2OH H HO O H OH H H OH H OH
HOH 2C H H OH
O OH H
CH2OH OH
半乳糖(galactose) ——已醛糖
O H HO HO H OH H H OH
核糖(ribose) ——戊醛糖
O H H H OH OH OH OH
OH
CH2OH HO H H OH H OH OH H OH
多糖 (polysacchride):淀粉、糖原、纤维素
结合糖 (glycoconjugate):糖蛋白，糖脂
3
1. 单糖 不能再水解的糖。 葡萄糖(glucose) 果糖(fructose) ——已醛糖 ——已酮糖
O H HO H H OH H OH OH OH
HO H H OH O H OH OH OH
果糖1,6二磷酸
1,3-二磷酸甘油酸
ADP
醛缩酶 (aldolase)
+
甘油醛3-磷酸
ATP
3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
丙酮酸
ATP
Glu
ATP ADP
G-6-P F-6-P
（5）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+
3-磷酸 甘油醛
葡萄糖
乳糖不耐受：缺乏乳糖酶
牛奶中乳糖
乳糖酶 中国儿童83％，在 6－8岁出现乳糖酶 缺乏 乳糖酶
半乳糖
小肠吸收
乳糖发酵，产生水和气体
腹胀，腹泻
汉族成人75－95％乳 糖酶缺乏，北欧人2－ 15％
纤维素：
葡萄糖的多聚体，以 - 1，4糖苷键相连，因人体内无糖苷酶，不能对其分解利用，但却具有刺激肠蠕动等作用，
和单糖（葡萄糖，果糖，半乳糖）等，其
中以淀粉为主。
消化部位： 主要在小肠，少量在口腔
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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%）
肠粘膜 上皮细胞 刷状缘
α-糖苷酶 双糖酶
α-临界糊精酶 异麦芽糖酶
Mg2+
ATP
ADP
1,3-二磷酸甘油酸
ADP
ATP
3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸
(关键酶2）
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
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
ATP ADP
F-1,6-2P
磷酸二羟丙酮
磷酸二 羟丙酮
NAD+ NADH+H+
3-磷酸 甘油醛
合成 转变
肝糖原，肌糖原 其它糖及糖衍生物
非糖物质
其它单糖
尿糖
第二节
糖的分解代谢
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体内糖分解代谢途径4条
1 有氧氧化：供能的主要途径(重点）
2 糖酵解：无氧时进行，有氧氧化的第一 步，红细胞供能，紧急供能（重点） 3 磷酸戊糖通路：提供磷酸核糖和NADPH （掌握生理意义和简式） 4 糖醛酸途径：UDP－葡萄糖醛酸（生物转化） （不讲）
果糖6-磷酸
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
丙酮酸
ATP
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Glu
ATP ADP
G-6-P F-6-P
⑶ 果糖6-磷酸转变为果糖1,6-二磷酸
ATP ADP
F-1,6-2P 磷酸二 羟丙酮
NAD+ NADH+H+
3-磷酸 甘油醛
果糖6-磷酸
果糖1,6-二 磷酸果糖激酶-1 磷酸
ADP ATP
ATP ADP
F-1,6-2P 磷酸二 羟丙酮
NAD+ NADH+H+
1,3-二磷酸 甘油酸
磷酸甘油酸激酶
甘油酸3磷酸
3-磷酸 甘油醛
糖酵解过程第一个产生ATP的反应
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
底物水平磷酸化 底物分子内部能量重新分布，产 生高能键，使ADP磷酸化生成 ATP的过程
糖酵解的整个途径，揭示了生物化学的普遍性。因此 糖酵解途径又称Embden- Meyerhof途径(简称EMP)
糖酵解(glycolysis)的定义
葡萄糖或糖原在缺氧情况下生成乳酸的过 程称之为糖酵解。
反应部位：胞浆
(一)、糖酵解的反应过程 (11步)
反应部位：胞浆
* 糖酵解分为两个阶段
葡萄糖 丙酮酸 第一阶段 丙酮酸（糖酵解途径） 乳酸
糖 原 (glycogen)
纤维素 (cellulose)
① 淀粉 是植物中养分的储存形式
淀粉颗粒
② 糖原 是动物体内葡萄糖的储存形式
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。
磷酸烯醇丙酮酸
丙酮酸

胰高血糖素

G
己糖激酶
葡萄糖6-磷酸
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糖酵解的概念是指葡萄糖 B A. 在有氧条件下转变成甘油并释放能量的过程 B. 在缺氧条件下转变成乳酸并释放能量的过程 C. 在有氧条件下转变成丙酮酸并释放能量的过程 D. 在缺氧条件下转变成乙醇并释放能量的过程 E. 在缺氧条件下转变成丙酮酸并释放能量的过程