第六章 糖代謝

第六章糖代謝MetabolismofCarbohydrates糖的概念

糖(carbohydrates)即碳水化合物，其化學(xué)本質(zhì)為多羥醛或多羥酮類及其衍生物或多聚物。糖類寡糖多糖雜多糖同多糖結(jié)合糖單糖糖的分類葡萄糖(glucose)果糖(fructose)

單糖(monosacchride)β-D-葡萄糖6α-D-葡萄糖12345614OCH2OHOCH2OHOHO14123

（14）糖苷鍵葡萄糖-（14）半乳糖苷麥芽糖乳糖寡糖(oligosacchride)蔗糖：葡萄糖-，（12）果糖苷多糖(polysacchride)●淀粉(starch)●糖原(glycogen)●纖維素(cellulose)還原性末端、非還原性末端？還原端非還原端糖原的結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉的結(jié)構(gòu)相似形狀：樹枝狀分子量：100～1000萬還原端：一個非還原端：多個本章主要內(nèi)容?第一節(jié)、糖代謝概述（Introduction）?第二節(jié)、糖的分解代謝（Catabolism)

?無氧酵解?三羧酸循環(huán)?磷酸戊糖途徑?第三節(jié)、糖的合成代謝（Anabolism)

?糖異生作用

?糖原的分解與合成第一節(jié)、糖代謝概述

Introduction

一、糖的生理功能1、氧化供能2、提供合成體內(nèi)其他物質(zhì)的原料3、作為機(jī)體組織細(xì)胞的組成成分二、糖的消化與吸收（一）糖的消化食物中的糖：以淀粉為主；消化部位：主要在小腸，少量在口腔（二）糖的吸收1、吸收部位：小腸上段2、吸收形式：單糖3、吸收機(jī)制

ADP+Pi

ATP

G

Na+

K+Na+泵小腸粘膜細(xì)胞腸腔

門靜脈

Na+依賴型葡萄糖轉(zhuǎn)運體(Na+-dependentglucosetransporter,SGLT)刷狀緣

細(xì)胞內(nèi)膜

三、糖代謝的概況

葡萄糖

EMP有氧無氧H2O及CO2乳酸糖異生途徑乳酸、氨基酸、甘油糖原肝糖原分解糖原合成PPP

核糖

+NADPH+H+淀粉消化與吸收ATP

丙酮酸Glycolysis第二節(jié)、糖的無氧分解

糖酵解(glycolysis)的定義在缺氧情況下，葡萄糖氧化生成丙酮酸的過程稱之為糖酵解。糖酵解途徑又稱EMP途徑(Embden-MeyerhofParnaspathway)

一、糖酵解的反應(yīng)過程葡萄糖丙酮酸乳酸酵解途徑反應(yīng)部位：胞漿第一階段

第二階段大體過程：⑴葡萄糖磷酸化為葡萄糖-6-磷酸（一）葡萄糖分解成丙酮酸*肝細(xì)胞：葡萄糖激酶(glucokinase)

*是第一個磷酸化反應(yīng)，反應(yīng)不可逆。*磷酸化的目的：防止葡萄糖分子轉(zhuǎn)運至細(xì)胞外，是細(xì)胞的一種保糖機(jī)制。（2）葡萄糖-6-磷酸異構(gòu)為果糖-6-磷酸(F-6-P)

（3）果糖-6-磷酸轉(zhuǎn)變成果糖-1,6-二磷酸(F-1,6-BP)*是第二個磷酸化反應(yīng)，反應(yīng)不可逆。*磷酸果糖激酶-1(PFK-1)是糖酵解的限速酶。（4）磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖*反應(yīng)可逆,由醛縮酶(aldolase)催化（5）磷酸丙糖同分異構(gòu)化G→2分子3-磷酸甘油醛，消耗2分子ATP。（6）甘油醛-3-磷酸氧化為甘油酸-1,3-二磷酸*第一次氧化磷酸化，也是糖酵解的唯一一次。（7）甘油酸-1,3-二磷酸轉(zhuǎn)變成甘油酸-3-磷酸*此步為底物水平磷酸化(substratelevelphosphorylation)。*反應(yīng)可逆（8）甘油酸-3-磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楦视退?2-磷酸（9）甘油酸-2-磷酸轉(zhuǎn)變成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)*反應(yīng)引起分子內(nèi)能量重新分布，形成高能磷酸鍵。（10）PEP轉(zhuǎn)變成丙酮酸（pyruvate)*第二次底物水平磷酸化，反應(yīng)不可逆。*烯醇式立即自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)橥健?/p>

（二）丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸(lactate)*此為還原反應(yīng)，NADH+H+來自于3-磷酸甘油醛脫氫。*此反應(yīng)稱為乳酸發(fā)酵（lacticfermation）。

（三）酒精發(fā)酵（alcoholicfermation）*丙酮酸脫羧生成乙醇。*此反應(yīng)稱為乙醇發(fā)酵（alcoholicfermation）。OHE1:己糖激酶E2:磷酸果糖激酶E3:丙酮酸激酶

NAD+乳酸GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATP

ADP

ATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+

NADH+H+ADP

ATP

ADP

ATP磷酸烯醇式丙酮酸E2E1E3NADH+H+糖酵解的全過程將葡萄糖的C-1位用14C標(biāo)記，并將其與糖酵解有關(guān)的酶和輔酶一起溫育，問：在產(chǎn)物丙酮酸上，14C分布于何位？思考題？糖酵解小結(jié)（1）反應(yīng)部位：胞漿（2）反應(yīng)全過程中有三步不可逆的反應(yīng)G

G-6-PATPADP

己糖激酶ATP

ADP

F-6-P

F-1,6-2P磷酸果糖激酶ADP

ATP

PEP

丙酮酸

丙酮酸激酶（3）糖酵解是一個不需要氧的產(chǎn)能過程（4）產(chǎn)能的方式和數(shù)量

*方式：底物水平磷酸化

*凈生成ATP數(shù)量：從G開始2×2-2=2ATP從Gn開始2×2-1=3ATP二、糖酵解的調(diào)節(jié)關(guān)鍵酶:調(diào)節(jié)方式:磷酸果糖激酶別構(gòu)調(diào)節(jié)此酶有二個結(jié)合ATP的部位：①活性中心底物結(jié)合部位（低濃度時）②活性中心外別構(gòu)調(diào)節(jié)部位（高濃度時）

ATP是磷酸果糖激酶的底物，為什么高濃度的ATP，反而會抑制磷酸果糖激酶的活性？思考題？

三、糖酵解的生理意義1、是機(jī)體在缺氧情況下獲取能量的有效方式。2、是某些細(xì)胞在氧供應(yīng)正常情況下的重要供能途徑。

①無線粒體的細(xì)胞，如：紅細(xì)胞②代謝活躍的細(xì)胞，如：白細(xì)胞、骨髓細(xì)胞AerobicOxidationofGlucose第三節(jié)、糖的有氧氧化

葡萄糖在有氧條件下，徹底氧化成水和CO2的反應(yīng)過程稱為有氧氧化。這是糖氧化的主要方式。一、有氧氧化的反應(yīng)過程分為三個階段：（一）、丙酮酸的氧化脫羧*這是不可逆反應(yīng)；*丙酮酸脫氫酶系位于線粒體內(nèi)膜上；HSCoANAD+丙酮酸脫氫酶復(fù)合體E1：丙酮酸脫羧酶E2：硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶E3：二氫硫辛酸脫氫酶三種酶五種輔酶三羧酸循環(huán)(TricarboxylicacidCycle,TCA)也稱為檸檬酸循環(huán)，又稱為Krebs循環(huán)。所有的反應(yīng)均在線粒體基質(zhì)中進(jìn)行。（二）、三羧酸循環(huán)（1）縮合反應(yīng)乙酰CoA草酰乙酸檸檬酸*檸檬酸合酶是三羧酸循環(huán)的第一個限速酶；（2）檸檬酸異構(gòu)化為異檸檬酸檸檬酸順烏頭酸異檸檬酸*順烏頭酸酶；（3）異檸檬酸氧化生成α-酮戊二酸

*這是三羧酸循環(huán)的第一次氧化脫羧反應(yīng)；

*異檸檬酸脫氫酶是第二個限速酶；異檸檬酸α-酮戊二酸（4）α-酮戊二酸氧化脫羧反應(yīng)

*這是三羧酸循環(huán)的第二次氧化脫羧反應(yīng)；*α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體是第三個限速酶；α-酮戊二酸琥珀酰CoA（5）琥珀酸的生成琥珀酰CoA琥珀酸這是三羧酸循環(huán)的唯一一次底物水平磷酸化；*琥珀酸硫激酶（琥珀酰CoA合成酶）；（6）延胡索酸的生成琥珀酸延胡索酸*琥珀酸脫氫酶；（7）蘋果酸的生成延胡索酸蘋果酸*延胡索酸酶；（8）草酰乙酸的再生蘋果酸草酰乙酸*蘋果酸脫氫酶；檸檬酸草酰乙酸乙酰CoACoAH2O琥珀酰CoA異檸檬酸

延胡索酸

蘋果酸琥珀酸

GDPGTPα-酮戊二酸①⑧⑦⑥⑤④②③

①檸檬酸合酶

②順烏頭酸梅③異檸檬酸脫氫酶④α-酮戊二酸脫氫酶系⑤琥珀酰CoA合成酶⑥琥珀酸脫氫⑦延胡索酸酶⑧蘋果酸脫氫酶CO2CO2FADH2FADNAD+NADH+H+NAD+NAD+NADH+H+NADH+H+整個循環(huán)反應(yīng)為不可逆反應(yīng)；經(jīng)過一次三羧酸循環(huán)，*消耗：1分子乙酰CoA；*產(chǎn)生：1分子FADH2，3分子NADH+H+