生物化學 第2章 糖代謝 講義

第2章糖代謝講義

重點：

糖酵解，糖有氧氧化、生醇發(fā)酵、巴斯德效應、乳酸循環(huán)基本概念；酵解途徑中的各步酶促反應以及與發(fā)酵途徑的區(qū)別；檸檬酸循環(huán)途徑中的各步酶促反應，以及各步反應酶的作用特點；酵解和檸檬酸循環(huán)中產(chǎn)生的能量，以及底物分子中標記碳的去向；戊糖磷酸途徑及其生物學意義；糖酵解、糖有氧氧化以及磷酸戊糖途徑的主要區(qū)別難點：

底物分子中標記碳的去向；糖酵解與有氧氧化的調(diào)節(jié)機制

第一節(jié)糖的分解代謝一.雙糖和多糖的酶促降解1.淀粉的酶解

淀粉酶類和寡糖酶類配合作用。對外源淀粉（食物）的酶水解，是糖苷酶，水解糖苷鍵（α-1，4、α-1，6）。淀粉酶類：

α-淀粉酶：內(nèi)切α-1，4糖苷鍵，產(chǎn)物是糊精和寡糖，唾液、胰液含有。

β-淀粉酶：非還原端兩兩外切α-1，4糖苷鍵，產(chǎn)物是麥芽糖和分枝寡糖，人不含有。γ-淀粉酶：非還原端外切α-1，4和α-1，6糖苷鍵，產(chǎn)物是葡萄糖，人含有。R酶：異淀粉酶，內(nèi)切α-1，6糖苷鍵，產(chǎn)物是直鏈淀粉，人不含有，僅植物含有。寡糖酶類：麥芽糖酶、蔗糖酶、乳糖酶等。2.糖原的酶解*（詳見課件）

胞外降解同淀粉，即動物將外源的糖原當成了淀粉。胞內(nèi)降解：

糖原磷酸化酶：從非還原端“外切”α-1，4糖苷鍵，“外切”的方式不是水解而是磷酸化，產(chǎn)物G-1-P，脫枝酶：同植物中的R酶，內(nèi)切α-1，6糖苷鍵。3.纖維素的酶解：只能胞外降解，僅存于微生物中。

β-葡萄糖苷酶：纖維二糖酶，專門水解纖維二糖中的β-1，4糖苷鍵，產(chǎn)物是葡萄糖。C1：非還原端外切纖維二糖，產(chǎn)物纖維二糖Cx：內(nèi)切β-1，4糖苷鍵。

葡聚糖葡萄糖酶：非還原端外切β-1，4糖苷鍵，產(chǎn)物葡萄糖。

二.單糖的無氧氧化：在沒有氧氣的條件下，葡萄糖降解并釋放能量的過程，是葡萄糖的不完全氧化過程，發(fā)生在胞漿中。1.糖酵解途徑（EMP）（詳見課件）

物質(zhì)代謝：見P144-147，注意其中的不可逆反應，每種物質(zhì)的結構式自己查，（課件顯示）。

能量代謝：消耗ATP：2產(chǎn)生ATP：2*2NADH+H+：1*2凈產(chǎn)能6-8個ATP***NADH+H+要從胞漿中穿梭到線粒體中才能制造ATP（因為呼吸鏈在線粒體內(nèi)膜上），穿梭過程有可能是免費的也有可能是花代價的（1個ATP），故每個胞漿中的NADH+H+最后能產(chǎn)生2～3個ATP

2.乙醇發(fā)酵：工廠生產(chǎn)酒精的過程，要掌握從淀粉到酒精的全部變化過程。狹義的發(fā)酵概念：微生物通過無氧氧化將糖類轉變成乙醇的過程。廣義概念：利用微生物生產(chǎn)一切產(chǎn)品的過程。

物質(zhì)代謝：EMP后加上丙酮酸脫羧和乙醛還原兩步，能量代謝：凈產(chǎn)能2個ATP

3.乳酸發(fā)酵：劇烈運動后（缺氧）肌肉發(fā)酸的道理。物質(zhì)代謝：EMP后加上丙酮酸還原，能量代謝：凈產(chǎn)能2個ATP三.單糖的有氧氧化(詳見課件)

1.總過程：EMP+丙酮酸的氧化脫羧+TCA

2.丙酮酸的氧化脫羧：發(fā)生在線粒體中，丙酮酸可以自由的穿過線粒體內(nèi)膜。物質(zhì)代謝：見P152－155能量代謝：凈產(chǎn)生3個ATP

3.三羧酸循環(huán)（TCA）：Krebs循環(huán)，諾貝爾獎得主，發(fā)生在線粒體中物質(zhì)代謝：

能量代謝：產(chǎn)生ATP：1NADH+H+：3FADH2：1

即1分子乙酰CoA凈產(chǎn)生12個ATP，2分子就是24個。關于環(huán)內(nèi)物質(zhì)的氧化以及草酰乙酸的補充

TCA總的結果是乙酰CoA被完全氧化成了CO2和H2O，而環(huán)上其它的物質(zhì)的量并沒有改變，要使環(huán)上的物質(zhì)也徹底氧化則需要另一途徑來幫忙---丙酮酸羧化支路，其過程見P163。把線粒體中的草酰乙酸變成了胞漿中的丙酮酸，下面就好氧化了。

當乙酰CoA太多的時侯，就得及時補充草酰乙酸或者蘋果酸以更多的啟動TCA，補充的途徑一是丙酮酸羧化支路，二是由蘋果酸酶一步轉化，見P157－158。4.單糖的有氧氧化的生理意義是生物獲取能量的主要途徑：1分子葡萄糖經(jīng)過有氧氧化完全變成了CO2和H2O，共釋放出可利用的能量36～38個ATP，能量利用率接近40％。對比一下無氧氧化（乙醇或乳酸發(fā)酵）只產(chǎn)生2個ATP。

是物質(zhì)代謝的總樞紐：許多非糖類物質(zhì)（脂類、蛋白質(zhì)）經(jīng)其它代謝途徑后可以轉變成為單糖有氧氧化途徑中的某些中間產(chǎn)物，因此也就可以被徹底氧化為CO2和H2O。反之，單糖有氧氧化途徑中的某些中間產(chǎn)物也可以經(jīng)其它代謝途徑轉變成為非糖類物質(zhì)。

例如：聯(lián)系糖與蛋白質(zhì)代謝的樞紐物質(zhì)：丙酮酸Ala、α-酮戊二酸Glu、草酰乙酸Asp等；聯(lián)系糖與脂代謝的樞紐物質(zhì)：3-P-甘油醛甘油、乙酰CoA脂肪酸；

一、磷酸己糖旁路（HMS：HexoseMonophosphateShunt）或磷酸戊糖途徑：單糖的無氧氧化和有氧氧化是細胞內(nèi)主要的糖分解途徑，但不是僅有的，將上述兩種途徑阻塞后（用酶抑制劑），糖的氧化照樣進行。由此發(fā)現(xiàn)了單糖的另一種分解代謝方式HMS，地點：胞漿。1.物質(zhì)代謝：見P160，第一第二步為氧化反應（脫氫），產(chǎn)生能量物質(zhì)，其他各步均為異構和移換反應，沒有能量變化。

2.能量代謝：在P163的圖中，3分子的G-6-P產(chǎn)生6分子的NADPH+H+和1分子3-P-甘油醛，同時又返回2分子的G-6-P，也就是1分子的G-6-P產(chǎn)生6分子的NADPH+H+和1分子3-P-甘油醛。那么2分子的G-6-P產(chǎn)生12分子的NADPH+H+和2分子3-P-甘油醛，其中2分子3-P-甘油醛可以通過EMP的逆過程變成G-6-P，這樣，1分子的G-6-P凈產(chǎn)生12分子的NADPH+H+（它的穿梭總是免費的），合36分子的ATP。1分子的葡萄糖就可以產(chǎn)生35分子的ATP。3.生理意義：

是生物獲取能量的另一重要途徑：尤其在線粒體壞死的細胞中上升為主要供能方式，在肝、骨髓、脂肪組織和腺體中本來就進行旺盛。1分子的葡萄糖就可以產(chǎn)生35分子的ATP，僅次于糖的有氧氧化（36～38）

它是聯(lián)系己糖與戊糖、糖的分解與光合作用、糖類與核酸代謝的樞紐，這些代謝的中間產(chǎn)物可以進入HMS，同時HMS中的中間產(chǎn)物也可以成為合成其他物質(zhì)的原料。例如5-P-核糖（糖與核酸）、5-P-核酮糖（HMS與光合作用）、3-P-甘油醛（HMS與EMP）等。HMS產(chǎn)生的大量NADPH+H+并不主要用于供能，而是主要作為供氫體參與物質(zhì)的合成代謝，以及作為還原劑起作用，例如保持GSH、血紅蛋白、紅血球的還原狀態(tài)

第二節(jié)糖的合成代謝

包括2個方面，一是動物體內(nèi)的糖異生和糖原合成，二是植物體內(nèi)的光合作用和淀粉形成。一.糖異生：非糖類物質(zhì)通過EMP的逆過程生成單糖（G）的過程。非糖類物質(zhì)主要有乳酸、甘油、AA等。最旺盛的場所是肝細胞的胞漿。

糖異生的過程：EMP的逆行，注意3個不可逆反應，對應3個底物循環(huán)，可使EMP逆行。底物循環(huán)：由2種不同的酶催化的不可逆反應所實現(xiàn)的底物互變。1.G與G-6-P：2.F-6-P與FDP：3.丙酮酸羧化支路：

請同學們課后寫出EMP逆行的全過程。下面舉幾個AA為原料的例子：

轉氨或脫氨丙酮酸羧化之路EMP逆行

Asp---------→草酰乙酸--------------→PEP---------→G

轉氨或脫氨TCA丙酮酸羧化之路EMP逆行

Glu----------→α-酮戊二酸-----→草酰乙酸--------------→PEP--------→G轉氨或脫氨EMP逆行

Ala--------------→丙酮酸---------→G二.糖原生成：由G生成糖原的過程

1.G的活化：生成G的供體，要消耗2分子ATP葡萄糖激酶（肝）

己糖激酶（非肝）PG變位酶UDPG焦磷酸化酶

過程：G---------------→G-6-P---------→G-1-P------------------→UDPG具體的結構式和過程見P204

2.糖鏈延伸：Gn+UDPG--→Gn+1+UDP3.支鏈形成：分枝酶

（α-1，4）---------→（α-1，4）+（α-1，6）

分枝酶具有內(nèi)切和連接2項功能。這一點動植物有共同性。四.淀粉的形成（不講）1.單糖的形成

Calvin循環(huán)產(chǎn)物是3-P-甘油醛，它異構成P-二羥丙酮，穿過葉綠體的膜進入胞漿中，沿著EMP途徑逆行就可生成葡萄糖或其他形式的單糖，如G-6-P。2.淀粉的形成

直鏈淀粉（α-1,4糖苷鍵）的形成第一種形式：

變位酶磷酸化酶

G-6-P--------→G-1-P---------→Gn+1+○P引物Gn第二種形式：

UDPG焦磷酸酶UDPG轉葡萄糖基酶

G-1-P---------------→UDPG------------------→Gn+1+UDPUTPPpi引物Gn第三種形式：

ADPG焦磷酸酶ADPG轉葡萄糖基酶

G-1-P---------------→ADPG------------------→Gn+1+ADPATPPpi引物Gn

枝鏈淀粉（α-1,6糖苷鍵）的形成：

由分枝酶即Q酶來完成，這一點動植物有共同性，這個酶有內(nèi)切酶和連接酶雙重功能。

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第五章糖代謝

【目的和要求】

1、掌握糖分解代謝，糖酵解和有氧氧化的途徑及催化所需的酶，特別是關鍵酶和主要的調(diào)節(jié)因素以及各通路的生理意義。

2、掌握肝糖原合成、分解及糖異生的途徑及關鍵酶。掌握磷酸戊糖途徑的關鍵酶和生理意義。掌握乳酸循環(huán)的過程及生理意義。

3．熟悉糖的主要生理功能，糖是生物體主要的供能物質(zhì),血糖的概念，正常值以及血糖的來源、去路。

4．了解糖的吸收方式是通過主動轉運過程，糖代謝異常。

【本章重難點】

⒈糖酵解及有氧氧化的基本途徑及關鍵酶⒉TAC、糖異生的生理意義⒊糖原合成分解的調(diào)節(jié)⒋血糖的調(diào)節(jié)

⒌TAC循環(huán)、生理意義、調(diào)控⒍糖異生

學習內(nèi)容第一節(jié)概述第二節(jié)糖的無氧分解第三節(jié)糖的有氧氧化第四節(jié)磷酸戊糖途徑第五節(jié)糖原的合成與分解第六節(jié)糖異生第七節(jié)血糖及其調(diào)節(jié)

第一節(jié)概述

糖的主要生理功能⑴是提供生命活動所需要的能量，據(jù)估計人體所需能量

50%～70%左右是由糖氧化分解提供的。⑵糖也是組成人體的重要成分，如核糖構成核苷酸及核酸成分；蛋白多糖構成軟骨、結締組織等的基質(zhì)；糖脂是生物膜的構成成分等。⑶體內(nèi)還具有一些特殊生理功能的糖蛋白。

糖的消化和吸收食物中糖類主要為淀粉，口腔唾液腺及胰腺分泌有淀粉酶，僅能水解淀粉中的α-1,4糖苷鍵，產(chǎn)生分子大小不等的線形糖。淀粉主要在小腸內(nèi)受淀粉酶作用而消化。在小腸黏膜細胞刷狀緣上，含有α-葡萄糖苷酶，繼續(xù)水解線形寡糖的α-1，4糖苷鍵，生成葡萄糖。消化道吸收入體內(nèi)的單糖主要是葡萄糖，葡萄糖經(jīng)門靜脈進入肝，部分再經(jīng)肝靜脈入體循環(huán)，運輸?shù)礁鹘M織，血液中的葡萄糖稱為血糖，是糖在體內(nèi)的運輸形式。糖的儲存形式是糖原。

第二節(jié)糖的無氧分解

糖的分解代謝是糖在體內(nèi)氧化供能的重要過程。糖氧化分解的途徑主要有三條：①無氧酵解；②有氧氧化；③磷酸戊糖途徑。

在供氧不足的情況下，葡萄糖或糖原的葡萄糖單位通過糖酵解途徑分解為丙酮酸，進而還原為乳酸的過程稱為糖的無氧分解，由于此過程與酵母菌使糖生醇發(fā)酵的過程基本相似，故又稱為糖酵解（glycolysis）。

一、糖酵解的反應過程

㈠葡萄糖分解成丙酮酸此階段包括九步反應，稱為糖酵解途徑。⒈6-磷酸葡萄糖（glycose-6-phosphate，G-6-P）的生成

糖原進行糖酵解時，首先由磷酸化酶催化糖原非還原性末端的葡萄糖單位磷酸化，生成1-磷酸葡萄糖（glycose-1-phosphate，G-1-P），此反應不消耗ATP。G-1-P在磷酸葡萄糖變位酶催化下生成G-6-P。

⒉6-磷酸果糖（fructose-6-phosphate，F(xiàn)-6-P）的生成

⒊1，6-二磷酸果糖（fructose-1，6-biphosphate，F(xiàn)-1，6-BP）的生成⒋磷酸丙糖的生成

⒌1，3-二磷酸甘油酸（1，3-biphosphoglycerate，1，3-BPG）的生成⒍3-磷酸甘油酸的生成這是糖酵解過程中第一個產(chǎn)生ATP（底物水平磷酸化）的反應。

⒎2-磷酸甘油酸的生成

⒏磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）的生成

⒐丙酮酸的生成

㈡丙酮酸在無氧的條件下加氫還原為乳酸

二、糖酵解反應的特點

⒈糖酵解反應是在無氧的條件下、細胞液中進行的，乳酸是糖酵解的最終產(chǎn)物。反應中生成的NADH+H+給了丙酮酸使之還原成乳酸。

⒉糖以糖酵解方式進行代謝，只會釋放出少量的能量。1分子葡萄糖經(jīng)糖酵解途徑可氧化為2分子丙酮酸，經(jīng)兩次底物水平磷酸化，可產(chǎn)生4分子ATP，除去葡萄糖活化時消耗的2分子ATP，凈生成2分子ATP；若從糖原開始，則凈生成3分子ATP。

⒊在糖酵解反應的全過程中，有三步反應不可逆。催化這三步反應的己糖激

酶（葡萄糖激酶）、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶是糖酵解途徑的限速酶，其中磷酸果糖激酶的活性最低，是最重要的限速酶，其活性大小，對糖的分解代謝速度起著決定性的作用。

三、糖酵解的生理意義

⒈糖酵解主要的生理意義是機體在無氧或缺氧狀態(tài)獲得能量的一種有效措施。糖酵解反應生成的ATP雖不多，但能在短期內(nèi)湊效，以供機體急需，尤其對骨骼肌收縮更為重要。有少數(shù)代謝旺盛的組織如骨髓、神經(jīng)、睪丸、視網(wǎng)膜等。

⒉糖酵解是紅細胞供能的主要方式。成熟紅細胞沒有線粒體，所以它雖然以運氧為其主要功能，卻不能利用氧進行有氧氧化，而是以糖酵解作為能量的基本來源。

⒊乳酸是葡萄糖未徹底氧化的產(chǎn)物，可隨血液運輸?shù)礁�、心等組織，經(jīng)乳酸脫氫酶（LDH1）催化，氧化生成丙酮酸，進入線粒體繼續(xù)氧化并釋放能量或以乳酸為原料在肝異生為糖，以維持血糖的正常水平。

第三節(jié)糖的有氧氧化

葡萄糖在有氧條件下徹底氧化分解CO2和H2O，并有大量ATP生成的過程，稱為糖的有氧氧化（aerobicoxidation）。有氧氧化是糖分解代謝的主要方式，大多數(shù)組織從有氧氧化獲得能量。

乳酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖（細胞液）丙酮酸丙酮酸乙酰CoA（線粒體）TCACCO2和H2O

葡萄糖有氧氧化情況

一、有氧氧化的反應過程

糖的有氧氧化分三個階段進行（如上圖）。第一階段：葡萄糖經(jīng)糖酵解途徑分解成丙酮酸，在細胞液中進行；第二階段：丙酮酸進入線粒體氧化脫羧，生成乙酰CoA；第三階段：乙酰CoA進入三羧酸循環(huán)，徹底氧化為CO2和H2O，并釋放較多能量。

㈠丙酮酸的生成此階段的反應見前面的糖酵解途徑。

㈡乙酰CoA的生成丙酮酸脫氫酶系屬于多酶復合體，由3種酶蛋白和6種輔助因子組成。三種酶蛋白分別為：丙酮酸脫氫酶、二氫硫辛酸乙酰轉移酶、二氫硫辛酸脫氫酶；6種輔助因子分別是：TPP、FAD、NAD+、二氫硫辛酸、輔酶A、Mg2+。丙酮酸脫氫酶系的5種輔酶均含有維生素，TPP中含有維生素B1、輔酶A中含有泛酸，F(xiàn)AD含有維生素B2，NAD+含有尼克酰胺。所以，當這些維生素缺乏勢必導致糖代謝障礙。如維生素B1缺乏，體內(nèi)TPP不足，丙酮酸氧化受阻，能量生成減少，丙酮酸及乳酸堆積則可發(fā)生多發(fā)性末梢神經(jīng)炎。

COOHCO+HSCoA丙酮酸脫氫酶系NAD+O+C～SCoACH3乙酰CoA+CO2CH3丙酮酸輔酶ANADH＋H

㈢三羧酸循環(huán)（tricarboxylicacidcycle，TCAC）所謂三羧酸循環(huán)亦稱檸檬酸循環(huán)，此循環(huán)又稱為Krebs循環(huán)。

⒈三羧酸循環(huán)的反應過程⑴檸檬酸（citrate）的形成⑵異檸檬酸的生成⑶α-酮戊二酸的生成⑷琥珀酸單酰CoA的生成⑸琥珀酸的生成⑹延胡索酸的生成⑺蘋果酸的生成⑻草酰乙酸的再生

⒉三羧酸循環(huán)的特點

⑴乙酰CoA的主要來源和去路：糖酵解途徑中生成的丙酮酸，在有氧時進入線粒體經(jīng)丙酮酸脫氫酶系催化后生成乙酰CoA；脂肪酸的氧化和氨基酸經(jīng)脫氨基后生成的α-酮酸再進一步氧化分解也可生成乙酰CoA。乙酰CoA除了進入三羧酸循環(huán)徹底氧化分解CO2和H2O外，還可作為合成膽固醇和脂肪酸的原料，在肝臟中乙酰CoA還可縮合成酮體。

⑵三羧酸循環(huán)是在有氧條件下進行的，在循環(huán)中被代謝掉的是乙酰CoA中的乙�；�。三羧酸循環(huán)包括一次底物水平磷酸化反應，生成GTP；二次脫羧反應；三個限速酶（檸檬酸合成酶、異檸檬酸脫氫酶、α-酮戊二酸脫氫酶系）；四次脫氫反應，生成3個NADH+H+和1個FADH2。

⑶三羧酸循環(huán)中生成的3個NADH+H+和1個FADH2在有氧的情況下，經(jīng)電子傳遞鏈把電子傳遞給氧，同時生成11分子ATP，加上底物水平磷酸化反應生成的一個GTP，總共生成12分子ATP。

⒊三羧酸循環(huán)的生理意義

⑴三羧酸循環(huán)是糖、脂肪、蛋白質(zhì)氧化分解獲得能量最多的階段。⑵三羧酸循環(huán)是物質(zhì)代謝樞紐三羧酸循環(huán)既是糖、脂肪、蛋白質(zhì)三大類營養(yǎng)物質(zhì)分解的最后共同通路，又是另一些物質(zhì)代謝如糖異生、脂肪合成、氨基酸的脫氨基作用和轉氨基作用等的起點。三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物琥珀酸單酰CoA可以與甘氨酸合成血紅素，α-酮戊二酸、草酰乙酸等可用于合成谷氨酸、天冬氨酸等非必需氨基酸，為蛋白質(zhì)合成提供原料。

二、有氧氧化生成的ATP

糖的有氧氧化是機體獲得能量的重要方式。1分子葡萄糖經(jīng)糖酵解僅凈生成2分子ATP，而經(jīng)有氧氧化可生成38（36）分子ATP（總結如表）。

ATP的消耗ATP的生成底物水平磷酸化氧化磷酸化細胞液反應階段

葡萄糖→6-葡萄糖16-磷酸果糖→1，6-二磷酸果糖1

3-磷酸甘油醛→1，3-二磷酸甘油酸3×2*（2×2）1，3-二磷酸甘油酸→3-磷酸甘油酸1×2磷酸烯醇式丙酮酸→烯醇式丙酮酸1×2線粒體內(nèi)反應階段

丙酮酸→乙酰CoA3×2異檸檬酸→α-酮戊二酸3×2α-酮戊二酸→琥珀酸單酰CoA3×2琥珀酸單酰CoA→琥珀酸1×2

琥珀酸→延胡索酸2×2蘋果酸→草酰乙酸3×2合計2634（32）*糖酵解產(chǎn)生DANH+H+，如果經(jīng)蘋果酸穿梭機制，1個NADH+H+產(chǎn)生3個ATP；若經(jīng)磷酸甘油穿梭機制，則產(chǎn)生2個ATP。

三、有氧氧化的調(diào)節(jié)

糖的有氧氧化的主要功能在于提供機體活動所需要的能量，機體可根據(jù)能量

需求調(diào)整糖分解速度。當細胞內(nèi)消耗ATP超過ATP的合成速度時，則ATP濃度降低，ADP、AMP濃度升高，磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶、丙酮酸脫氫酶系、檸檬酸合成酶、異檸檬酸脫氫酶等均被激活，糖的有氧氧化增強；反之，當細胞內(nèi)ATP含量豐富時，上述酶活性均降低，糖的有氧氧化減弱。

四、巴斯德效應

法國科學家Pastuer發(fā)現(xiàn)酵母菌在無氧時可進行生醇發(fā)酵；將其轉移至有氧環(huán)境，生醇發(fā)酵即被抑制，這種有氧氧化抑制生醇發(fā)酵的現(xiàn)象稱為巴斯德效應.

第四節(jié)磷酸戊糖途徑

參與磷酸戊糖反應的酶都在細胞液中，因此磷酸戊糖途徑反應在細胞液中進行。

一、反應過程

磷酸戊糖途徑從6-磷酸葡萄糖開始，其過程可分為三個階段：第一階段是磷酸戊糖的生成；第二階段是磷酸戊糖之間的相互轉變；第三階段是單糖分子間基團轉換反應。

⒈磷酸戊糖的生成⒉磷酸戊糖之間的相互轉變⒊基團轉換反應磷酸戊糖途徑總的反應為：

3×6-磷酸葡萄糖＋6NADP+

2×6-磷酸果糖＋3-磷酸甘油醛＋6NADPH＋6H+＋3CO2

磷酸戊糖途徑反應過程

二、生理意義

磷酸戊糖途徑的主要生理意義是產(chǎn)生5-磷酸核糖和NADPH+H+。⒈為核酸的生物合成提供核糖

⒉提供NADPH+H+作為供氫體參與多種代謝反應

⑴NADPH是體內(nèi)許多合成代謝的供氫體如脂肪酸、膽固醇的合成。⑵NADPH參與體內(nèi)的生物轉化NADPH是加單氧酶體系的組成成分，參與激素、藥物、毒物的生物轉化。

⑶NADPH還用于維持谷胱甘肽的還原狀態(tài)谷胱甘肽是一個三肽，以GSH表示。2分子GSH可以脫氫氧化生成GS-SG，后者可在谷胱甘肽還原酶作用下，被NADPH+H+重新還原為還原型谷胱甘肽。

H2O22G-SHNADP+6-磷酸葡萄糖谷胱甘肽還原酶（磷酸戊糖途徑）2H2OGS-SGNADPH+＋H9

5-磷酸核糖還原型谷胱甘肽是體內(nèi)重要的抗氧劑，可以保護一些含-SH基的蛋白質(zhì)或酶免受氧化劑（過氧化物）的損害。在紅細胞中還原型谷胱甘肽可以保護紅細胞膜蛋白的完整性。有一種疾病的患者，其紅細胞內(nèi)缺乏6-磷酸葡萄糖脫氫酶，不能經(jīng)磷酸戊糖途徑得到充分的NADPH，使谷胱甘肽保持還原狀態(tài)，紅細胞尤其是較老的紅細胞易于破裂，發(fā)生溶血型黃疸。他們常在食用蠶豆以后誘發(fā)，故稱為蠶豆病。

第五節(jié)糖原的合成與分解

糖原是動物體內(nèi)糖的儲存形式。糖原在人體內(nèi)的儲存總量為400g左右，其中肝糖原總量約70g，肌糖原總量約250g。糖原是以葡萄糖為基本單位聚合而成的多糖。與植物淀粉相比，糖原具有更多的分枝。1分子的糖原只有1個還原性末端，而有多個非還原性末端。糖原每形成1個新的分枝，就增加1個非還原性末端。糖原的合成與分解都是從非還原性末端開始的，非還原性末端越多，合成與分解的速度越快。

CH2OHOHO（非還原性末端）CH2OHOOOCH2OHOO苷鍵α-1,4-糖CH2OHOOCH2OHOOH（還原性末端）OCH2OHOα-1,6-糖苷鍵糖原合成與分解的酶類均存在于細胞液中，所以糖原的合成與分解在細胞液中進行。

一、糖原的合成

由單糖（主要為葡萄糖）合成糖原的過程稱為糖原合成（glycogenesis）。㈠過程

由葡萄糖合成糖原，可分為下列幾個反應步驟：⒈6-磷酸葡萄糖的生成

CH2OHOCH2OOP葡萄糖6-磷酸葡萄糖

⒉1-磷酸葡萄糖的生成

CH2OOPCH2OHOO6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖P

⒊尿苷二磷酸葡萄糖的生成

CH2OHOO1-磷酸葡萄糖PCH2OHO+UTPUDPGOUDP+PPi

⒋合成糖原

CH2OHOOUDPCH2OHOCH2OHOOOn-1CH2OHOOCH2OHOOCH2OHOO++nUDP

糖原合成酶只能延長碳鏈，不能形成分枝。當直鏈上增加的葡萄糖單位達到12～18個時,分枝酶可將一段糖鏈(6～7個葡萄糖單位)轉移到鄰近的糖鏈上，以α-1,6-糖苷鍵相連,形成分枝。

14414新的非還原性末端α-1，6-糖苷鍵非還原性末端1非還原性末端

㈡特點

⒈糖原合成是在細胞液中進行的。

⒉每增加1個葡萄糖單位消耗2分子的ATP（1個ATP和1個UTP）。⒊糖原合成時的糖單位是由UDPG中的葡萄糖所提供的。

⒋糖原合成的限速酶是糖原合成酶。二、糖原的分解

肝糖原分解為葡萄糖以補充血糖的過程，稱為糖原的分解。肌糖原不能分解為葡萄糖，主要是循糖酵解途徑進行代謝。㈠過程

⒈1-磷酸葡萄糖的生成

α-1，6-糖苷鍵磷酸化酶8分子1-磷酸葡萄糖轉移酶脫枝酶葡萄糖磷酸化酶

12分子1-磷酸葡萄糖

CH2OOP⒉6-磷酸葡萄糖的生成

CH2OHOO1-磷酸葡萄糖P6-磷酸葡萄糖

⒊葡萄糖的生成

CH2OOPCH2OHO6-磷酸葡萄糖葡萄糖

㈡特點

⒈糖原分解是在細胞液中進行的。⒉糖原分解的限速酶是磷酸化酶。三、糖原合成與分解的調(diào)節(jié)

糖原合成與分解的速度主要由糖原合成酶和磷酸化酶的活性控制。這兩種酶

存在著有活性和無活性兩種形式。它們受同一調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制。此調(diào)節(jié)系統(tǒng)是激素-cAMP-蛋白激酶體系。

第六節(jié)糖異生

將非糖物質(zhì)（乳酸、甘油、生糖氨基酸等）轉變?yōu)槠咸烟腔蛱窃�的過程稱為糖異生（gluconeogenesis）。機體進行糖異生補充血糖的主要器官是肝，腎在正常情況下糖異生能力只有肝的1/10，長期饑餓時腎糖異生能力則大為增強。

一、糖異生途徑糖異生途徑基本上是糖酵解途徑的逆反應。

⒈丙酮酸轉變?yōu)榱姿嵯┐际奖�酮酸；�?，6-二磷酸果糖轉變?yōu)?-磷酸果糖⒊6-磷酸葡萄糖轉變?yōu)槠咸烟?/p>

糖異生作用代謝過程歸納如下圖。

二、糖異生的生理意義㈠維持血糖濃度恒定

糖異生是機體在空腹或饑餓時補充血糖的來源，這對于維持空腹或饑餓時血糖濃度的相對恒定具有重要作用。正常成人的腦組織不能利用脂肪酸，主要依賴葡萄糖供能；紅細胞沒有線粒體，完全通過糖酵解獲得能量；骨髓、神經(jīng)等組織由于代謝活躍，經(jīng)常進行糖酵解。

㈡體內(nèi)乳酸利用的主要方式

乳酸是糖酵解的終產(chǎn)物。劇烈運動后，骨骼肌中的糖經(jīng)糖酵解產(chǎn)生大量的乳酸，乳酸很容易通過細胞膜彌散入血，通過血液循環(huán)運至肝臟，經(jīng)糖異生作用轉

變?yōu)槠咸烟牵桓闻K糖異生作用產(chǎn)生的葡萄糖又輸送入血液循環(huán)，再被肌肉攝取利用，這一過程稱為乳酸循環(huán)（或Cori循環(huán)）（如下圖）。

㈢補充肝糖原

糖異生是肝補充或恢復糖原儲備的重要途徑，這在饑餓后進食更為重要。三、糖異生的調(diào)節(jié)㈠代謝物的調(diào)節(jié)作用

⒈ATP促進糖異生作用，因為ATP是丙酮酸羧化酶和1，6-二磷酸果糖酶的別構激活劑，同時又是丙酮酸激酶和磷酸果糖激酶-1的別構抑制劑，所以ATP促進糖異生作用，抑制糖的氧化反應。

ADP、AMP抑制糖異生作用，因為ADP、AMP別構抑制丙酮酸羧化酶、1，6-二磷酸果糖酶，同時又是丙酮酸激酶和磷酸果糖激酶-1的別構激活劑，所以ADP、AMP抑制糖異生，促進糖的氧化反應。

⒉乙酰CoA促進糖異生作用，脂肪酸大量氧化時乙酰CoA堆積，這時機體不缺少ATP。乙酰CoA一方面反饋抑制丙酮酸脫氫酶，使丙酮酸蓄積，另一方面對丙酮酸羧化酶別構激活，促使丙酮酸異生為糖。

㈡激素的調(diào)節(jié)作用

腎上腺皮質(zhì)激素是最重要的調(diào)節(jié)激素，可誘導肝合成糖異生作用的四種限速酶，又能促進肝外組織蛋白質(zhì)的分解，使氨基酸入肝異生為糖。腎上腺素、胰高血糖素能誘導肝中磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶及1，6-二磷酸果糖酶的合成，故促進糖異生作用。胰島素抑制糖異生酶的合成，抑制肝的糖異生作用。

第七節(jié)血糖及其調(diào)節(jié)

血糖指血液中的葡萄糖。正常人在安靜空腹靜脈血糖含量為：堿性銅法測定

為3.9～6.1mmol/L（70～110mg/dl）；葡萄糖氧化酶法測定為3.3～5.6mmol/L（60～100mg/dl）。

一、血糖的來源和去路

血糖的來源為：①食物中糖的消化和吸收；②肝糖原的分解；③非糖物質(zhì)異生為糖。血糖的去路：①氧化分解供能；②在肝、肌肉等組織合成糖原儲存起來；③轉變?yōu)橹�肪及某些氨基酸等；④轉變?yōu)槠渌�糖及其衍生物，如核糖、氨基糖、葡萄糖醛酸等（如下圖）。

二、血糖水平的調(diào)節(jié)

正常情況下，血糖的來源和去路保持動態(tài)平衡，使血糖濃度維持在一定范圍。這種平衡是糖、脂肪、氨基酸代謝協(xié)調(diào)的結果；也是肝、肌肉、脂肪組織等各器官組織代謝協(xié)調(diào)的結果。調(diào)節(jié)血糖的激素可分為兩類：一類是降低血糖的激素，如胰島素；另一類是升高血糖的激素，有腎上腺素、胰高血糖素、糖皮質(zhì)激素和生長素等。

㈠胰島素

胰島素是體內(nèi)唯一的降血糖激素。胰島素降血糖是多方面作用的結果：①促進肌肉、脂肪組織細胞膜載體轉運葡萄糖進入細胞內(nèi)。②加強葡萄糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的誘導生成，促進葡萄糖的氧化分解。③通過抑制cAMP-蛋白激酶系統(tǒng)，使細胞內(nèi)cAMP降低，使糖原合成酶活性增強，磷酸化酶活性減弱，加速糖原合成抑制糖原分解。④抑制磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶及1，6-二磷酸果糖酶活性，抑制了糖異生作用。⑤促進糖轉變?yōu)橹�肪。由此可見，胰島素的作用是增加血糖去路，減少血糖來源，使血糖濃度降低。

㈡腎上腺素

腎上腺素是強有力的升血糖激素。腎上腺素的作用機制是通過肝和肌肉的細

胞膜受體、cAMP、蛋白激酶激活磷酸化酶，加速糖原分解。在肝，糖原分解為葡萄糖；在肌肉則經(jīng)糖酵解生成乳酸，并通過乳酸循環(huán)升高血糖水平。腎上腺素主要在應急狀態(tài)下發(fā)揮作用。對經(jīng)常性，尤其是進食情況引起的血糖波動沒有生理意義。

㈢胰高血糖素

胰高血糖素是體內(nèi)主要升血糖激素。其升高血糖機制包括：①經(jīng)肝細胞膜受體激活依賴cAMP的蛋白激酶，從而抑制糖原合成酶和激活磷酸化酶，迅速使肝糖原分解，血糖升高。②通過抑制6-磷酸果糖激酶-2，激活1，6-二磷酸果糖酶-2，從而減少2，6-二磷酸果糖的合成，后者是6-磷酸果糖激酶-1的最強的變構激活劑，又是1，6-二磷酸果糖酶-1的抑制劑。于是糖酵解被抑制，糖異生則加速。③促進磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成；抑制肝L型丙酮酸激酶；加速肝攝取血中的氨基酸，從而增強糖異生。④通過激活脂肪組織內(nèi)激素敏感性脂肪酶，加速脂肪動員。這與胰島素作用相反，從而間接升高血糖水平。

㈣糖皮質(zhì)激素

糖皮質(zhì)激素可引起血糖升高，肝糖原增加。其作用機制可能有兩方面。①促進肌肉蛋白質(zhì)分解，分解產(chǎn)生的氨基酸轉移到肝進行糖異生。這時，糖異生途徑的限速酶，磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成增強。②抑制肝外組織攝取和利用葡萄糖，抑制點為丙酮酸的氧化羧化。

三、血糖水平的異常

臨床上因糖代謝障礙可發(fā)生血糖水平紊亂，常見有以下兩類：㈠高血糖及糖尿癥（hyperglycemiaandglucosuria）

臨床上將空腹血糖濃度高于7．22～7.78mmol/L稱為高血糖。當血糖濃度高于8.89～10.00mmol/L，即超過了腎小管得重吸收能力，則可出現(xiàn)尿糖，這一血糖水平稱為腎糖閾。持續(xù)性高血糖和糖尿，特別是空腹血糖和糖耐量曲線高于正常范圍，主要見于糖尿病（diabetesmellitus）。臨床上常見得糖尿病有兩類：胰島素依賴型（Ⅰ型）非胰島素依賴型（Ⅱ型）。

㈡低血糖（hypoglycemia）

空腹血糖濃度低于3.33～3.89mmol/L時稱為低血糖。低血糖影響腦的正常功能，因為腦細胞所需要的能量主要來自葡萄糖的氧化。當血糖水平過低時，就

會影響腦細胞的功能，從而出現(xiàn)頭暈、倦怠無力、心悸等，嚴重時出現(xiàn)昏迷，稱為低血糖休克。出現(xiàn)低血糖的病因有：①胰性（胰島β-細胞功能亢進、胰島α-細胞功能低下等）；②肝性（肝癌、糖原累積癥等）；③內(nèi)分泌異常（垂體功能低下、腎上腺皮質(zhì)功能低下等）；④腫瘤（胃癌等）；⑤饑餓或不能進食者等。

【教學思考】

通過糖代謝途徑的講解，使學生掌握體內(nèi)代謝的一般規(guī)律，為學好脂代謝等奠定基礎，盡量總結規(guī)律性的內(nèi)容。本次課教學目的明確，基礎知識準確，符合大綱要求。能合理地組織教材，突出重點，解決難點，便于學生理解并掌握系統(tǒng)的知識。注意聯(lián)系臨床，講述，結合糖尿病的發(fā)生、發(fā)展等講解糖代謝的重要性；并為脂代謝、氨基酸等代謝做好鋪墊。【課后思考題】

⒈簡述三羧酸循環(huán)的生理意義。⒉論述磷酸戊糖途徑的生理意義。⒊簡述血糖的來源和去路。

⒋寫出體內(nèi)兩條重要電子傳遞鏈的排列順序。

⒌糖酵解、糖的有氧氧化、磷酸戊糖途徑、糖原的合成與分解、糖異生的亞細胞部位、限速酶、能量的生成（或能量的消耗）。

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