生物有機化學第6章 糖代謝

1、糖，即碳水化合物，糖，即碳水化合物，其化學本質其化學本質 為為多羥醛多羥醛或或多羥酮多羥酮類及其衍生物或多類及其衍生物或多 聚物。聚物。 -1,4-糖苷鍵糖苷鍵 -1,4-糖苷鍵糖苷鍵 食物中的纖維素纖維素，因人體內無-糖苷酶而不能對其分 解利用，卻具有刺激腸蠕動等作用，也是維持健康所必需。 磷酸戊糖磷酸戊糖 NADPH 葡萄糖葡萄糖 丙丙 酮酮 酸酸 有氧氧化有氧氧化 無氧氧化無氧氧化 乳酸乳酸 糖異生糖異生 乳酸、氨基酸、甘油乳酸、氨基酸、甘油 糖原糖原 食物食物 消化吸收消化吸收 大量大量ATP 少量少量ATP 乙酰乙酰CoAH2O及及CO2 糖酵解糖酵解 TCA循環(huán)循環(huán) Catabol

2、ism 葡萄糖葡萄糖 丙丙 酮酮 酸酸 乳酸乳酸 大量大量ATP 少量少量ATP 乙酰乙酰CoAH2O及及CO2 糖酵解糖酵解 TCA循環(huán)循環(huán) 在缺氧情況下，葡萄糖生成乳酸在缺氧情況下，葡萄糖生成乳酸(lactate)的過程稱的過程稱 之為糖的無氧氧化，之為糖的無氧氧化，其反應部位在其反應部位在胞漿胞漿。 在有氧情況下，葡萄徹底氧化成水和二氧化碳的在有氧情況下，葡萄徹底氧化成水和二氧化碳的 過程稱之為糖的有氧氧化，過程稱之為糖的有氧氧化，其反應部位在其反應部位在胞漿胞漿和和線粒體線粒體。 缺氧情況下，缺氧情況下，葡萄糖葡萄糖轉化為轉化為乳酸乳酸的過程稱的過程稱 之為糖的無氧氧化，之為糖的無氧氧

3、化，其反應部位在其反應部位在胞漿胞漿。 可分為二個階段：可分為二個階段： 第二階段第二階段: : 由由丙酮酸丙酮酸轉變成轉變成乳酸乳酸。 第一階段第一階段: : 由由葡萄糖葡萄糖轉化為轉化為丙酮酸丙酮酸（糖酵解糖酵解）。）。 1.葡萄糖葡萄糖磷酸化為磷酸化為6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P ATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 丙酮酸丙酮酸 磷酸二磷酸二 羥丙酮羥丙酮 3-磷酸磷酸 甘油醛甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADP ATP ADP ATP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸

4、烯醇式丙酮酸 ATP ADP Mg2+ 己糖激酶己糖激酶 (hexokinase) 葡萄糖葡萄糖 CH2 HO H HO OH H OH H OH H H 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 (glucose-6-phosphate, G-6-P) O CH2 O H HO OH H OH H OH H H P O Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P ATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 丙酮酸丙酮酸 磷酸二磷酸二 羥丙酮羥丙酮 3-磷酸磷酸 甘油醛甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADP ATP ADP AT

5、P 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 2. 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖轉變?yōu)檗D變?yōu)?6-磷酸果糖磷酸果糖 己糖異構酶己糖異構酶 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 O CH 2 O H HO OH H OH H OH H H P 6-磷酸果糖磷酸果糖 (fructose-6-phosphate, F-6-P) O CH2O HO H OH H OH H P CH2OH Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P ATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 丙酮酸丙酮酸 磷酸二磷酸二 羥丙酮羥丙酮 3-磷酸磷酸 甘油醛甘油醛 N

6、AD+ NADH+H+ ADP ATP ADP ATP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 3. 6-磷酸果糖轉變?yōu)榱姿峁寝D變?yōu)?,6-雙磷酸果糖雙磷酸果糖 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1(6-phosphfructokinase-1) 糖酵解途徑中最重要的限速酶糖酵解途徑中最重要的限速酶 1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖6-磷酸果糖磷酸果糖 ATP ADP Mg2+ 6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1 O CH2 O HO H OH H OH H P CH2OH O CH2 O HO H OH H OH H P CH2 O P Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P ATP A

7、DP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 丙酮酸丙酮酸 磷酸二磷酸二 羥丙酮羥丙酮 3-磷酸磷酸 甘油醛甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADP ATP ADP ATP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 4. 磷酸己糖磷酸己糖裂解成裂解成2分子分子磷酸丙糖磷酸丙糖 醛縮酶醛縮酶 (aldolase) 磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 + PCH2O CH2O OH CO C C C HO O H H H H CH2O CO CH2OH CH2O OH CHO CHP P P Glu

8、 G-6-P F-6-P F-1,6-2P ATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 丙酮酸丙酮酸 磷酸二磷酸二 羥丙酮羥丙酮 3-磷酸磷酸 甘油醛甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADP ATP ADP ATP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 5. 磷酸丙糖磷酸丙糖的同分異構化的同分異構化 磷酸丙糖異構酶磷酸丙糖異構酶 磷酸丙糖異構酶磷酸丙糖異構酶 (phosphotriose isomerase) 磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮 PCH2O CO CH2OH 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 PCH2O OH CHO CH P

9、 P Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P ATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 丙酮酸丙酮酸 磷酸二磷酸二 羥丙酮羥丙酮 3-磷酸磷酸 甘油醛甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADP ATP ADP ATP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 6. 3-磷酸甘油醛氧磷酸甘油醛氧化為化為1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 Pi、NAD+ NADH+H+ 3-3-磷酸甘油醛脫氫酶磷酸甘油醛脫氫酶 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 PCH2O OH CHO CH 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 PCH2O OH C

10、CH P OO PP P NAD+：煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（氧化型）；：煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（氧化型）； NADH：煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（還原型）；：煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（還原型）； 常作為常作為脫氫酶脫氫酶的輔酶，用于接收或提供的輔酶，用于接收或提供H +。 Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P ATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 丙酮酸丙酮酸 磷酸二磷酸二 羥丙酮羥丙酮 3-磷酸磷酸 甘油醛甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADP ATP ADP ATP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 磷酸甘油酸

11、激酶磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinase) ADP ATP 磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶 Mg2+ 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 PCH2O OH C CH P OO PCH2O OH COOH CH 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 P P P Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P ATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 丙酮酸丙酮酸 磷酸二磷酸二 羥丙酮羥丙酮 3-磷酸磷酸 甘油醛甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADP ATP ADP ATP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸

12、8. 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸轉變?yōu)檗D變?yōu)?-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 磷酸甘油酸變位酶磷酸甘油酸變位酶 (phosphoglycerate mutase) 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 磷酸甘油酸磷酸甘油酸 變位酶變位酶 Mg2+ 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 PCH2O OH COOH CHP CH2OH COOH CHO P P Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P ATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 丙酮酸丙酮酸 磷酸二磷酸二 羥丙酮羥丙酮 3-磷酸磷酸 甘油醛甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADP A

13、TP ADP ATP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 9. 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸轉變?yōu)檗D變?yōu)榱姿嵯┐际奖崃姿嵯┐际奖?烯醇化酶烯醇化酶 (enolase) 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 (phosphoenolpyruvate, PEP) 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 P CH2OH COOH CHOP CH2 COOH CHO PP PEPPEP的烯醇磷酸酯具有高基團勢能。的烯醇磷酸酯具有高基團勢能。 Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P ATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 丙酮酸丙酮

14、酸 磷酸二磷酸二 羥丙酮羥丙酮 3-磷酸磷酸 甘油醛甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADP ATP ADP ATP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 ADP ATP K+ Mg2+ 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 (pyruvate kinase) 10. 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸轉變成轉變成丙酮酸丙酮酸， 并通過底物水平磷酸化生成并通過底物水平磷酸化生成ATP 這是糖酵解途徑中的第二次這是糖酵解途徑中的第二次底物水平磷酸化底物水平磷酸化。 P CH2 COOH CHO 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸丙酮酸 COOH C=O CH 3 丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸 反應中的反應中的NADH

15、+H+ 來自于上述第來自于上述第6 6步反應中步反應中 的的 3-3-磷酸甘油醛脫氫反應。磷酸甘油醛脫氫反應。 乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶(LDH) NADH + H+ NAD+ COOH CHOH CH3 COOH C=O CH3 GluG-6-PF-6-PF-1, 6-BP ATP ADP ATPADP 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 丙丙 酮酮 酸酸 磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADP ATP ADP ATP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 E1: 己糖激酶己糖激酶 E2: 6-磷酸果糖激

16、酶磷酸果糖激酶-1 E3: 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 NAD+ 乳乳 酸酸 糖的無氧代謝糖的無氧代謝 E2 E1 E3 NADH+H+ H2O 2 2 G G-6-P ATP ADP 己糖激酶己糖激酶 ATP ADP F-6-P F-1,6-BP 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 ADP ATP PEP 丙酮酸丙酮酸 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 主要是通過對主要是通過對己糖激酶、己糖激酶、6- 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 -1、 丙酮酸激酶丙酮酸激酶三個關鍵酶的活性的調節(jié)，分為激素三個關鍵酶的活性的調節(jié)，分為激素 調節(jié)和代謝物的變構調節(jié)及共價修飾調節(jié)。調節(jié)和代謝物的變構調節(jié)及共價修飾調節(jié)。 (1)變構

17、激活劑：變構激活劑：AMP; ADP; F-1,6-BP; F-2,6-BP。 (2)變構抑制劑：變構抑制劑： 檸檬酸檸檬酸; ; ATP(高濃度高濃度)。 (3)F-1,6-BP 正反饋調節(jié)該酶。正反饋調節(jié)該酶。 (2)變構抑制劑：變構抑制劑：ATP, 丙氨酸丙氨酸 (1)變構激活劑：變構激活劑：1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 (1)反饋反饋抑制劑：抑制劑： 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 氧供應充足時，葡萄糖徹底氧化成氧供應充足時，葡萄糖徹底氧化成H H2 2O O和和COCO2 2， 并釋放出并釋放出大量能量大量能量的過程。是機體主要供能方式。的過程。是機體主要供能方式。 在在胞漿胞漿及及線粒體

18、線粒體中進行。中進行。 包括以下幾個環(huán)節(jié)包括以下幾個環(huán)節(jié) 1. 1. 糖酵解；糖酵解； 2. 2. 丙酮酸氧化脫羧；丙酮酸氧化脫羧； 3. 3. 三羧酸循環(huán)（三羧酸循環(huán)（TCATCA循環(huán)）循環(huán)） 4. 4. 氧化磷酸化；氧化磷酸化； 第一階段：糖酵解生成丙酮酸第一階段：糖酵解生成丙酮酸 第二階段：丙酮酸的氧化脫羧第二階段：丙酮酸的氧化脫羧 第三階段：三羧酸循環(huán)第三階段：三羧酸循環(huán) 葡萄糖葡萄糖 第四階段：氧化磷酸化第四階段：氧化磷酸化 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA CO2 NADH+H+ FADH2 H2O O ATP ADP TCA循環(huán)循環(huán) 胞漿胞漿 線粒體線粒體 丙酮酸進入丙酮酸進入線粒體

19、線粒體，氧化脫羧為乙酰，氧化脫羧為乙酰CoA 。 丙酮酸氧化脫氫酶系丙酮酸氧化脫氫酶系 (1) 反應式反應式: 輔輔 酶酶 TPP 硫辛酸，硫辛酸， HSCoA FAD, NAD+ (2)丙酮酸氧化脫氫酶系的組成丙酮酸氧化脫氫酶系的組成 酶酶 E2：二氫硫辛酰胺轉乙酰酶：二氫硫辛酰胺轉乙酰酶 E3：二氫硫辛酰胺脫氫酶：二氫硫辛酰胺脫氫酶 TPP E1E2E3 FAD NAD+ HSCoA S S NAD+ TPP E1E3 FADH2 S S E2 CO2 CoASH NADH+H+ TPP E1E3 FAD S S E2 TPP E1E3 FAD S S E2 CH3-C-COOH O CH

20、3-C-H OH TPP E1E3 FAD HS S E2 CH3-C O CH3-C- SCoA O TPP E1E3 FAD HS HS E2 (3)丙酮酸氧化脫氫酶系催化的反應過程丙酮酸氧化脫氫酶系催化的反應過程 TCA循環(huán)在循環(huán)在線粒體線粒體中進行。中進行。 CoASH NADH+H+ NAD+ NAD+ NADH+H+ FAD FADH2 NADH+H+ NAD+ H2O H2O H2O CoASHCoASH H2O 檸檬酸合酶檸檬酸合酶 順烏頭酸酶順烏頭酸酶 異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶 -酮戊二酸脫氫酶復合體酮戊二酸脫氫酶復合體 琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶 琥珀酸脫氫酶琥珀酸

21、脫氫酶 延胡索酸酶延胡索酸酶 蘋果酸脫氫酶蘋果酸脫氫酶 CH3-C-SCoA O O COOH C CH2 COOH 草酰乙酸草酰乙酸 COOH HO-C-COOH CH2 COOH 檸檬酸檸檬酸 CH2 COOH C-COOH CH COOH 順烏頭酸順烏頭酸 CH2 COOH H-C-COOH CH COOH 異檸檬酸異檸檬酸 CH2 HO- COOH CH2 C COOH 酮戊二酸酮戊二酸 CH2 O 琥珀酰琥珀酰CoA O -SCoA CH2 CH2 COOH C 琥珀酸琥珀酸 CH2 CH2 COOH COOH 延胡索酸延胡索酸 CH HC COOH COOH HO-C-H CH2

22、COOH COOH 蘋果酸蘋果酸 (3)三羧酸循環(huán)的要點三羧酸循環(huán)的要點 草酰乙酸草酰乙酸(轉變天冬氨酸，參與轉變天冬氨酸，參與 蛋白質代謝蛋白質代謝)，-酮戊二酸（轉變?yōu)楣劝彼幔┩於幔ㄞD變?yōu)楣劝彼幔┛此圃谘h(huán)中看似在循環(huán)中 不消耗，其實不然，可轉變成其他物質，故需不斷補充。不消耗，其實不然，可轉變成其他物質，故需不斷補充。 1.5* 4.葡萄糖有氧氧化的葡萄糖有氧氧化的ATP生成生成 反反應應輔輔 酶酶 ATP 第第 一一 階階 段段 葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖-1 6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-雙磷酸果糖雙磷酸果糖-1 23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 21,3-二磷酸甘油酸二磷

23、酸甘油酸 NAD+ 2 2.5 或或2 21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 2 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2 1 2 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 2丙酮酸丙酮酸 2 1 第二階段第二階段2 丙酮酸丙酮酸 2 乙酰乙酰CoA2 2.5 第第 三三 階階 段段 2異檸檬酸異檸檬酸 2 -酮戊二酸酮戊二酸 2 2.5 2 -酮戊二酸酮戊二酸 2 琥珀酰琥珀酰CoA2 2.5 2琥珀酰琥珀酰CoA 2 琥珀酸琥珀酸 2 1 2琥珀酸琥珀酸 2 延胡索酸延胡索酸 FAD 2 1.5 2蘋果酸蘋果酸 2 草酰乙酸草酰乙酸 NAD+ 2 2.5 凈生成凈生成32(或或30)ATP NAD+ NAD+

24、NAD+ 主要是通過對七個關鍵酶活性的調節(jié)，主要是通過對七個關鍵酶活性的調節(jié)， 分為分為別構調節(jié)別構調節(jié)和和共價修飾調節(jié)。共價修飾調節(jié)。 關關 鍵鍵 酶酶 酵解途徑：酵解途徑：己糖激酶、己糖激酶、6- 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 -1 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 丙酮酸的氧化脫羧：丙酮酸的氧化脫羧：丙酮酸脫氫酶復合體丙酮酸脫氫酶復合體 三羧酸循環(huán)：三羧酸循環(huán)：檸檬酸合酶、異檸檬酸脫檸檬酸合酶、異檸檬酸脫 氫酶、氫酶、- -酮戊二酸脫氫酶復合體酮戊二酸脫氫酶復合體 1. 丙酮酸脫氫酶復合體丙酮酸脫氫酶復合體的調節(jié)的調節(jié) 變構調節(jié)變構調節(jié) 變構抑制劑：乙酰變構抑制劑：乙酰CoA; NADH; AT

25、P 變構激活劑：變構激活劑：AMP; ADP; NAD+ 乙酰乙酰CoA 檸檬酸檸檬酸 草酰乙酸草酰乙酸 琥珀酰琥珀酰CoA - -酮戊二酸酮戊二酸 異檸檬酸異檸檬酸 蘋果酸蘋果酸 NADH FADH2 GTP ATP 異檸檬酸異檸檬酸 脫氫酶脫氫酶 檸檬酸合酶檸檬酸合酶 - -酮戊二酸酮戊二酸 脫氫酶復合體脫氫酶復合體 ATP +ADP ADP + ATP 檸檬酸檸檬酸 琥珀酰琥珀酰CoA NADH 琥珀酰琥珀酰CoA NADH +Ca2+ Ca2+ ATP、ADP的影響的影響 產物堆積引起抑制產物堆積引起抑制 循環(huán)中后續(xù)反應循環(huán)中后續(xù)反應 中間產物別位反饋抑中間產物別位反饋抑 制前面反應中

26、的酶制前面反應中的酶 其他，如其他，如Ca2+可可 激活許多酶激活許多酶 2. 三羧酸循環(huán)的調節(jié)三羧酸循環(huán)的調節(jié) 磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑是指由糖酵解中間產物葡萄是指由糖酵解中間產物葡萄 糖糖-6-磷酸開始形成旁路，并返回糖酵解的一個磷酸開始形成旁路，并返回糖酵解的一個 代謝支路代謝支路，該支路，該支路不產生不產生ATP，其意義在于生，其意義在于生 產產NADPH 和和磷酸核糖。磷酸核糖。 果糖果糖 己糖激酶己糖激酶 Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P ATP ADP ATP ADP 丙酮酸丙酮酸 半乳糖半乳糖 1-磷酸半乳糖磷酸半乳糖 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 半乳糖激酶半乳糖

27、激酶 變位酶變位酶 甘露糖甘露糖 6-磷酸甘露糖磷酸甘露糖 己糖激酶己糖激酶 變位酶變位酶 五、其他單糖的分解代謝五、其他單糖的分解代謝 果糖、甘露糖、半果糖、甘露糖、半 乳糖等單糖都是轉變乳糖等單糖都是轉變 為葡萄糖代謝的中間為葡萄糖代謝的中間 產物而進行代謝。產物而進行代謝。 肌糖原，肌糖原，250 400g，氧化供能。氧化供能。 肝糖原，肝糖原，70 100g，維持血糖。維持血糖。 是體內糖的儲存形式是體內糖的儲存形式 之一，是機體能迅速動用的能量儲備。之一，是機體能迅速動用的能量儲備。 1. 葡萄糖殘基以葡萄糖殘基以-1,4-糖苷鍵糖苷鍵形形 成長鏈成長鏈。 2. 約約10個葡萄糖殘基

28、處形成分個葡萄糖殘基處形成分 枝，分枝處葡萄糖以枝，分枝處葡萄糖以-1,6-糖糖 苷鍵苷鍵連接，分支增加，溶解連接，分支增加，溶解 度增加。度增加。 3. 每條鏈都終止于一個非還原每條鏈都終止于一個非還原 端。非還原端增多，以利于端。非還原端增多，以利于 其被酶分解。其被酶分解。 (一一)合成部位合成部位 1. 組織定位組織定位 主要在肝、肌肉主要在肝、肌肉 2. 細胞定位細胞定位 胞漿胞漿 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 1. 葡萄糖磷酸化生成葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 ATP ADP 己糖激酶己糖激酶; 葡萄糖激酶葡萄糖激酶(肝肝) O H HO OH HOHHOH

29、H H CH2 OH H PO O H HO OH HOHHOH H H CH2 OH H OH 2. 6-磷酸葡萄糖轉變成磷酸葡萄糖轉變成1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖變位酶磷酸葡萄糖變位酶 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 O H HO OH HOHHOH H H CH 2 OH H P O O H HO OH HOHHOH H O H CH 2OH H P UDPG可看作可看作“活性葡萄糖活性葡萄糖”，在體內充作葡萄在體內充作葡萄 糖供體。糖供體。 3. 1- 磷酸葡萄糖轉變成尿苷二磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖轉變成尿苷二磷酸葡萄糖 PPi UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶

30、尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖 ( uridine diphosphate glucose , UDPG ) （UTP） 1- 磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 O H HO OH HOHHOH H O H CH2OH H P 尿苷尿苷 PPP PPP O H HO OH HOHHOH H O H CH2OH H P 尿苷尿苷 P P 糖原糖原n + UDPG 糖原糖原n+1 + UDP 糖原合酶糖原合酶 4. 糖原分子的延長糖原分子的延長 1. 糖原糖原n 為原有的細胞內的較小糖原分子，稱為為原有的細胞內的較小糖原分子，稱為糖原引物糖原引物 (primer)， 作為作為UDPG 上葡萄糖基的接受體。上

31、葡萄糖基的接受體。 2. 糖原合酶糖原合酶 (glycogen synthase) 是糖原合成過程的關鍵酶。是糖原合成過程的關鍵酶。 3.糖原合成是消耗能量的過程糖原合成是消耗能量的過程 ，需要，需要消消耗耗2個個高能磷酸鍵高能磷酸鍵 的能量。的能量。 (三三)糖原合成反應的特點糖原合成反應的特點 OO O O O O O OO OOOO OOO OOOO O OO O O O O O OOO O OO O O O O O OOO OOOO O O O O O O O O O O 4.糖原分枝的形成糖原分枝的形成 分分 支支 酶酶 (branching enzyme) -1,4-糖苷鍵糖苷鍵

32、-1,6-糖苷鍵糖苷鍵 (一一) 反應過程反應過程 糖原糖原n+1 糖原糖原n + 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸化酶磷酸化酶 1. 糖原分解為糖原分解為1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖變位酶磷酸葡萄糖變位酶 2. 1-磷酸葡萄糖轉變成磷酸葡萄糖轉變成6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 3. 6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶 （肝，腎）（肝，腎） 葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 4. 脫枝酶的作用脫枝酶的作用 轉移葡萄糖殘基轉移葡萄糖殘基 水解水解 -1,6-糖苷鍵糖苷鍵 轉移酶活性轉移酶

33、活性 -1,6糖苷糖苷 酶活性酶活性 O O O O O OO O O OO O OO O O OO OO O O OO 磷酸化酶磷酸化酶 脫枝酶脫枝酶 (dabranching enzyme) 在幾個酶的共同作用下，最終產物中的在幾個酶的共同作用下，最終產物中的85為為 1-磷酸葡萄糖，磷酸葡萄糖，15為游離葡萄糖。為游離葡萄糖。 UDPGUDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 G-1-P -UTP UDPG PPi 糖原糖原n+1 UDP G-6-P G 糖原合酶糖原合酶 磷酸葡萄糖變位酶磷酸葡萄糖變位酶 己糖己糖(葡萄糖葡萄糖)激酶激酶 糖原糖原n Pi 磷酸化酶磷酸化酶 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶

34、（肝）磷酸酶（肝） 糖原糖原n 三、糖原合成與分解的意義三、糖原合成與分解的意義 (一一) 糖原是葡萄糖的一種儲存形式：葡萄糖充足時儲存，糖原是葡萄糖的一種儲存形式：葡萄糖充足時儲存， 不足時分解提供能量；不足時分解提供能量； (二二) 因肝、腎因肝、腎有有葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶，故肝糖原可分解為葡，故肝糖原可分解為葡 萄糖，釋放入血，維持血糖濃度。萄糖，釋放入血，維持血糖濃度。 (三三) 肌肉組織肌肉組織無無葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶，所生成的，所生成的6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 不能轉變成葡萄糖釋放入血，只能氧化供能。不能轉變成葡萄糖釋放入血，只能氧化供能。 糖原合成：糖原合成：

35、糖原合酶糖原合酶 糖原分解：糖原分解：糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶 對關鍵酶調節(jié)對關鍵酶調節(jié) (一一) 共價修飾調節(jié)共價修飾調節(jié) 3.調節(jié)有級聯(lián)放大作用，效率高；調節(jié)有級聯(lián)放大作用，效率高； 1.兩種酶磷酸化或去磷酸化后活性變化相反；兩種酶磷酸化或去磷酸化后活性變化相反； 2.此調節(jié)為酶促反應，調節(jié)速度快；此調節(jié)為酶促反應，調節(jié)速度快； 4.受激素調節(jié)。受激素調節(jié)。 1. 糖原合酶與糖原磷酸化酶都是變構酶，可受代謝物的糖原合酶與糖原磷酸化酶都是變構酶，可受代謝物的 變構調節(jié)。變構調節(jié)。 2. 6-磷酸葡萄糖可激活糖原合酶磷酸葡萄糖可激活糖原合酶b，使之轉變?yōu)榛钚缘?，使之轉變?yōu)榛钚缘?糖原合酶糖原合

36、酶a，加速糖原合成。，加速糖原合成。 3. AMP濃度升高時，可使糖原磷酸化酶濃度升高時，可使糖原磷酸化酶b變構而易形成變構而易形成 有活性的糖原磷酸化酶有活性的糖原磷酸化酶a，加速糖原分解。，加速糖原分解。 4. ATP是糖原磷酸化酶是糖原磷酸化酶a的變構抑制劑，抑制糖原分解。的變構抑制劑，抑制糖原分解。 (二二) 變構調節(jié)變構調節(jié) 腺苷環(huán)化酶腺苷環(huán)化酶 （無活性）（無活性） 腺苷環(huán)化酶（有活性）腺苷環(huán)化酶（有活性） 激素（胰高血糖素、腎上腺素等）激素（胰高血糖素、腎上腺素等）+ 受體受體 ATP cAMP PKA (無活性無活性) 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶 糖原合酶糖原合酶 糖原合酶糖原

37、合酶-P PKA (有活性有活性) 磷酸化酶磷酸化酶b 磷酸化酶磷酸化酶a-P 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶-P Pi PKA：蛋白激酶：蛋白激酶A 抑制糖原合成抑制糖原合成增強糖原分解增強糖原分解 (二二)部位部位 主要在肝、腎細胞的胞漿及線粒體。主要在肝、腎細胞的胞漿及線粒體。 (三三)原料原料 主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸。主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸。 一、什么是糖異生一、什么是糖異生 (一一)糖異生糖異生 是指從非糖化合物轉變?yōu)槠咸烟腔蛱窃侵笍姆翘腔衔镛D變?yōu)槠咸烟腔蛱窃?的過程。的過程。 生糖氨基酸生糖氨基酸 -酮酸酮酸 甘油甘油 -磷酸甘油磷酸甘油 磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮 乳酸

38、乳酸 丙酮酸丙酮酸 Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P ATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 丙酮酸丙酮酸 磷酸二磷酸二 羥丙酮羥丙酮 3-磷酸磷酸 甘油醛甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADP ATP ADP ATP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 (一一)反應過程反應過程 糖異生與糖酵解途徑共有可逆糖異生與糖酵解途徑共有可逆 反應，反應，3個由關鍵酶催化的個由關鍵酶催化的不可逆反不可逆反 應，應，由另外的反應和酶代替。由另外的反應和酶代替。 Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P A

39、TP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 丙酮酸丙酮酸 磷酸二磷酸二 羥丙酮羥丙酮 3-磷酸磷酸 甘油醛甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADP ATP ADP ATP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 1. 6-磷酸葡萄糖水解為葡萄糖磷酸葡萄糖水解為葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 G-6-P Pi 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶 果糖雙磷酸酶果糖雙磷酸酶 2. 1,6-雙磷酸果糖雙磷酸果糖 轉變?yōu)檗D變?yōu)?6-磷酸果糖磷酸果糖 F-1,6-BP F-6-P Pi 丙丙酮酸羧化酶酮酸羧化酶(輔酶為生物素輔酶為生物素) 丙酮酸丙酮酸

40、丙酮酸丙酮酸 草酰乙酸草酰乙酸 ATP + CO2 ADP + Pi 蘋果酸蘋果酸 天冬氨酸天冬氨酸 天冬氨酸天冬氨酸 蘋果酸蘋果酸 草酰乙酸草酰乙酸 PEP PEP羧激酶羧激酶 GTP GDP + CO2 線線 粒粒 體體 胞胞 液液 丙酮酸羧化為草酰乙酸，再脫羧生丙酮酸羧化為草酰乙酸，再脫羧生成成PEP的過的過 程稱程稱丙酮酸羧化支路丙酮酸羧化支路。 3. 丙酮酸轉變成磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸轉變成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP) (一一)維持血糖濃度恒定維持血糖濃度恒定 (二二)調節(jié)酸堿平衡調節(jié)酸堿平衡 1.饑餓早期肝每天可異生葡萄糖饑餓早期肝每天可異生葡萄糖1015g。 2.長期饑餓時腎糖異生

41、的能力增強，可占糖異生總長期饑餓時腎糖異生的能力增強，可占糖異生總 量的量的45%。 長期饑餓長期饑餓，組織蛋白分解增強，血中氨基酸含，組織蛋白分解增強，血中氨基酸含 量升高，為糖異生提供原料。量升高，為糖異生提供原料。 腎中腎中-酮戊二酸消耗，促進谷氨酰胺脫氨生成酮戊二酸消耗，促進谷氨酰胺脫氨生成-酮酮 戊二酸，腎小管上皮細胞氨鈉交換增強。戊二酸，腎小管上皮細胞氨鈉交換增強。 (三三)協(xié)助氨基酸代謝協(xié)助氨基酸代謝 肝肝 肌肉肌肉 葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 酵解途徑酵解途徑 丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸 NADH NAD+ 乳酸乳酸 乳酸乳酸 NAD+ NADH 丙酮酸丙酮酸 糖異生

42、途徑糖異生途徑 血液血液 1. 肌肉中乳酸經血循環(huán)進入肝異生為葡萄糖，再經肌肉中乳酸經血循環(huán)進入肝異生為葡萄糖，再經 血循環(huán)到達肌肉中氧化的過程，成為血循環(huán)到達肌肉中氧化的過程，成為乳酸循環(huán)乳酸循環(huán)。 2. 乳酸的再利用可防止代謝性酸中毒。乳酸的再利用可防止代謝性酸中毒。 (一一)代謝代謝物的調節(jié)物的調節(jié) 1細胞內細胞內ATP含量較高時，促進糖異生而抑制含量較高時，促進糖異生而抑制 糖的氧化。糖的氧化。AMP、ADP可抑制糖異生作用，促進可抑制糖異生作用，促進 糖的氧化分解。糖的氧化分解。 2乙酰輔酶乙酰輔酶A一方面可抑制丙酮酸脫氫酶系的一方面可抑制丙酮酸脫氫酶系的 活性，使丙酮酸大量堆積，為

43、糖異生提供原料；活性，使丙酮酸大量堆積，為糖異生提供原料； 另一方面又可激活丙酮酸羧化酶，加速丙酮酸生另一方面又可激活丙酮酸羧化酶，加速丙酮酸生 成草酰乙酸，促進糖異生。成草酰乙酸，促進糖異生。 (二二)激素的調節(jié)激素的調節(jié) 升高血糖的激素促進糖異生（胰高血糖素、腎上升高血糖的激素促進糖異生（胰高血糖素、腎上 腺素；降低血糖的激素抑制糖異生（胰島素）。腺素；降低血糖的激素抑制糖異生（胰島素）。 血糖血糖是血液中單糖的總稱，臨床稱血中葡是血液中單糖的總稱，臨床稱血中葡 萄糖為血糖。萄糖為血糖。 正常成人血糖濃度為正常成人血糖濃度為3.896.11mmol/L 血糖水平恒定可血糖水平恒定可保證依賴

44、葡萄糖供能的保證依賴葡萄糖供能的腦腦 組織、紅細胞、骨髓及神經組織等組織、紅細胞、骨髓及神經組織等重要組織器重要組織器 官的能量供應。官的能量供應。 血血 糖糖 食食 物物 糖糖 消化，消化， 吸收吸收 肝糖原肝糖原 分解分解 非糖物質非糖物質 糖異生糖異生 氧化氧化 分解分解 CO2 + H2O 糖原合成糖原合成 肝肝(肌肌)糖原糖原 轉變?yōu)槠渌镔|轉變?yōu)槠渌镔| 一、血糖來源和去路一、血糖來源和去路 尿糖尿糖 (8.8910.00mmol/L) 腎糖閾腎糖閾 主要調節(jié)激素主要調節(jié)激素 降低血糖：胰島素降低血糖：胰島素(insulin) 升高血糖升高血糖 胰高血糖素胰高血糖素 糖皮質激素糖皮質激