目 录

第二篇 物质代谢及其调节构成机体的成分

（小分子合成大分子）

合成代谢 ------ 需要能量物质代谢

分解代谢 ------ 释放能量

( 大分子分解为小分子 )

能量代谢

满足生命活动需要

目 录

本篇主要介绍糖代谢、脂代谢、生物氧化、氨基酸代谢、核苷酸代谢，以及各种重要物质代谢的联系与调节规律。

学习物质代谢的每一代谢途径时，主要从概念、部位（包括器官和亚细胞定位）、起始物（或原料）、反应的基本过程、关键酶（限速酶）、能量变化、终产物、调节及生理意义等方面去理解和掌握。

目 录

糖 代 谢Metabolism of Carbohydrates

第 四 章第 四 章

目 录

糖 (carbohydrates) 是一大类有机化合物，其化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。

•糖的化学

根据其水解产物的情况，根据其水解产物的情况，糖主要可糖主要可分为以下四大类分为以下四大类。。

单糖 单糖 (monosacchride)(monosacchride)寡糖 寡糖 (oligosacchride)(oligosacchride)多糖 多糖 (polysacchride)(polysacchride)结合糖 结合糖 (glycoconjugate)(glycoconjugate)

目 录

第 一 节

概 述IntroductionIntroduction

目 录

一、糖的生理功能一、糖的生理功能

1. 氧化供能（主要功能）2. 提供合成体内提供合成体内其他物质的原料3. 组成人体组织结构的重要成分4. 参与组成特殊功能的糖蛋白 5. 形成许多重要的生物活性物质

目 录

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

目 录

淀粉

麦芽糖 + 麦芽三糖 （ 40% ） （ 25% ）

α- 临界糊精 + 异麦芽糖 （ 30% ） （ 5% ）

葡萄糖

唾液中的 α- 淀粉酶

α- 葡萄糖苷酶 α- 临界糊精酶

消化过程

肠粘膜上皮细胞刷

状缘

胃

口腔

肠腔 胰液中的 α- 淀粉酶

目 录

（二）糖的吸收

1. 吸收部位 小肠上段

2. 吸收形式

单 糖

目 录

ADP+Pi

ATP

G

Na+

K+

Na+ 泵

小肠粘膜细胞

肠腔

门静脉

3. 吸收机制

Na+ 依赖型葡萄糖转运体(Na+-dependent glucose transporter, SGLT)

刷状缘 细胞内膜

G

Na+

K+

Na+

G

目 录

三、糖代谢的概况 三、糖代谢的概况

葡萄糖

酵解途径 丙酮酸

有氧

无氧

H2O 及 CO2

乳酸 糖异生途径

乳酸、氨基酸、甘油

糖原

肝糖原分解 糖原合成

磷酸戊糖途径 核糖 + NADPH+H+

淀粉

消化与吸收

ATP

目 录

第 二 节

糖的无氧分解 Glycolysis

目 录

一、糖酵解的反应过程 • 糖酵解 (glycolysis) ：在缺氧情况下，

葡萄糖生成乳酸的过程称之为糖酵解。• 糖酵解的反应过程分为两个阶段：

1 、葡萄糖 → 丙酮酸（糖酵解途径） 2 、丙酮酸 → 乳酸 糖酵解途径：由葡萄糖分解成丙酮酸的过程。

•糖酵解反应的部位 1 、器官定位：各组织器官及细胞 2 、亚细胞定位：胞液

目 录

⑴ 葡萄糖磷酸化为 6- 磷酸葡萄糖

ATP ADP

Mg2+

己糖激酶

葡萄糖

O

CH2HO

H

HOOH

H OH

H OH

H H

6- 磷酸葡萄糖 (glucose-6-phosphate, G-6-P)

P P O

CH2O

H

HOOH

H OH

H OH

H H

（一）葡萄糖分解成丙酮酸（一）葡萄糖分解成丙酮酸

关键酶

目 录

哺乳类动物体内已发现有 4 种己糖激酶同工酶，分别称为Ⅰ至Ⅳ型。肝细胞中存在的是Ⅳ型，称为葡萄糖激酶 (gl

ucokinase) 。它的特点是：① 对葡萄糖的亲和力很低② 受激素调控

目 录

⑵ 6- 磷酸葡萄糖转变为 6- 磷酸果糖

磷酸己糖异构酶

6- 磷酸葡萄糖

P P O

CH2O

H

HOOH

H OH

H OH

H H

6- 磷酸果糖 (fructose-6-phosphate, F-6-P)

目 录

⑶ 6- 磷酸果糖转变为 1,6- 双磷酸果糖

ATP ADP Mg2+

6- 磷酸果糖激酶 -1

6- 磷酸果糖 1,6- 双磷酸果糖 (1, 6-fructose-biphosphate, F-1,6-2P)

关键酶

目 录

CH2O

HO

C

C

C

C

CH2O

O

H

OH

OH

H

H

PP

PP

1,6- 双磷酸果糖

⑷ 磷酸己糖裂解成 2 分子磷酸丙糖

醛缩酶(aldolase)

磷酸二羟丙酮

3- 磷酸甘油醛

+

CHO

CH OHCH OHOH

CH2 POCH2 PPO

CH2OH

C O

CH2 POCH2 PPO

目 录

⑸ 磷酸丙糖的同分异构化

磷酸丙糖异构酶

磷酸丙糖异构酶 (phosphotriose isomerase)

3- 磷酸甘油醛

CHO

CH OHCH OHOH

CH2 POCH2 PPO

磷酸二羟丙酮

CH2OH

C O

CH2 POCH2 PPO

目 录

⑹ 3- 磷酸甘油醛氧化为 1,3- 二磷酸甘油酸

Pi 、 NAD+

NADH+H+

3- 磷酸甘油醛脱氢酶

3- 磷酸甘油醛脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)

3- 磷酸甘油醛

CHO

CH OHCH OHOH

CH2 POCH2 PPO

1,3- 二磷酸甘油酸

O=C

C OH

CH2 PO PPO

PPO

目 录

⑺ ⑺ 1,3-1,3- 二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸转变成转变成 3-3- 磷酸甘油磷酸甘油酸酸

ADP ATP

磷酸甘油酸激酶

※ 由于脱氢或脱水引起底物分子内部能量重新分布，生成高能键，使 ADP （或其它核苷二磷酸）磷酸化生成 ATP （或其它核苷三磷酸）的过程，称为底物水平磷酸化。

1,3- 二磷酸 甘油酸

O=C

C OH

CH2 PO PPO

PPO

3- 磷酸甘油酸

COOH

C OH

CH2 PO PPO

目 录

⑻ 3- 磷酸甘油酸转变为 2- 磷酸甘油酸

磷酸甘油酸变位酶

磷酸甘油酸变位酶 (phosphoglycerate mutase)

3- 磷酸甘油酸

COOH

C OH

CH2 PO PPO

2- 磷酸甘油酸

COOH

C

CH2

PO PPO

OHOH

目 录

⑼ 2- 磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸

烯醇化酶(enolase)

2- 磷酸甘油酸

COOH

C

CH2

PO PPO

OHOH

+ H2O

磷酸烯醇式丙酮酸 (phosphoenolpyruvate, PEP)

COOH

C

CH2

PPO

目 录

ADP ATP K+ Mg2+

丙酮酸激酶(pyruvate kinase)

⑽ 磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸， 并通过底物水平磷酸化生成 ATP

磷酸烯醇式丙酮酸

COOH

C

CH2

PPO

丙酮酸

COOH

C=O

CH3

关键酶

目 录

( 二 ) 丙酮酸转变成乳酸

丙酮酸

乳酸

反应中的 NADH+H+ 来自于上述第 6步反应中的 3- 磷酸甘油醛脱氢反应。

乳酸脱氢酶 (LDH)

NADH + H+ NAD+ COOH

CHOH

CH3

COOH

C=O

CH3

目 录

E1: 己糖激酶

E2: 6- 磷酸果糖激酶 -1

E3: 丙酮酸激酶

NAD+

乳 酸

糖酵解的代谢途径

Glu G-6-P F-6-P F-1, 6-2PATP ADP ATP ADP

1,3- 二磷酸甘油酸

3- 磷酸甘油酸

2- 磷酸甘油酸

丙 酮 酸

磷酸二羟丙酮 3- 磷酸甘油醛 NAD+

NADH+H+

ADP ATP

ADP ATP磷酸烯醇式丙酮酸

E2E1

E3

NADH+H+

目 录

糖酵解小结

⑴ 反应部位：胞浆⑵ 糖酵解是一个不需氧的产能过程⑶ 反应全过程中有三步不可逆的反应

G G-6-P ATP ADP

己糖激酶 ATP ADP

F-6-P F-1,6-2P 磷酸果糖激酶 -1

ADP ATP

PEP 丙酮酸 丙酮酸激酶

目 录

⑷ 产能的方式和数量方式：底物水平磷酸化净生成 ATP数量： 从 G开始 2×2-2= 2ATP

从 Gn开始 2×2-1= 3ATP

⑸ 终产物乳酸的去路释放入血，进入肝脏再进一步代谢。

分解利用 乳酸循环（糖异生）

目 录

二、糖酵解的调节

关键酶

① 己糖激酶

② 6- 磷酸果糖激酶 -1 (最重要 )

③ 丙酮酸激酶

调节方式① 变构调节

② 共价修饰调节（激素调节）

目 录

（一） 6- 磷酸果糖激酶 -1(PFK-1)

* 变构调节

变构激活剂： AMP; ADP; F-1,6-2P; F-2,6-2P

变构抑制剂： 柠檬酸 ; ATP （高浓度）

• 此酶有二个结合 ATP的部位：① 活性中心底物结合部位（低浓度时）② 活性中心外变构调节部位（高浓度时）

• F-1,6-2P 正反馈调节该酶

F-6-P

F-1,6-2P

ATP

ADP PFK-1

磷蛋白磷酸酶

Pi

PKA

ATP

ADP

Pi

胰高血糖素

ATP cAMP

活化

F-2,6-2P

+

+

+

–/+

AMP

+

柠檬酸

––

AMP

+

柠檬酸

––

PFK-2（有活性）

FBP-2（无活性）

6- 磷酸果糖激酶 -2

PFK-2（无活性）

FBP-2（有活性）

P P

果糖双磷酸酶 -2

目 录

目 录

（二）丙酮酸激酶

1. 变构调节

变构抑制剂： ATP, 丙氨酸

变构激活剂： 1,6- 双磷酸果糖

目 录

2. 共价修饰调节

丙酮酸激酶 丙酮酸激酶

ATP ADP

Pi 磷蛋白磷酸酶

（无活性） （有活性）

胰高血糖素 PKA, CaM 激酶

P

PKA：蛋白激酶 A (protein kinase A)CaM：钙调蛋白

目 录

( 三 ) 己糖激酶或葡萄糖激酶

* 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 可变构抑制肝葡萄糖激酶

目 录

三、糖酵解的生理意义

1. 是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式

2. 是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。

① 无线粒体的细胞，如：红细胞

② 代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞

目 录

第 三 节

糖的有氧氧化 Aerobic Oxidation of Carbohydrat

e

目 录

糖的有氧氧化 (aerobic oxidation)指在有氧条件下，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

* * 概念 概念

目 录

一、有氧氧化的反应过程

第一阶段：酵解途径

第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧

第三阶段：三羧酸循环

G （ Gn ）

与氧化磷酸化

丙酮酸

乙酰 CoA

CO2 NADH+H+

FADH2

H2O [O]

ATP ADP

TAC循环

胞液

线粒体

目 录

（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 (acetyl CoA) 。

丙酮酸 乙酰 CoA

NAD+ , HSCoA CO2 , NADH + H+

丙酮酸脱氢酶 复合体

总反应式 :

目 录

丙酮酸脱氢酶复合体的组成

酶

E1 ：丙酮酸脱氢酶

E2 ：二氢硫辛酰胺转乙酰酶

E3 ：二氢硫辛酰胺脱氢酶

HSCoA

NAD+

辅 酶

TPP 硫辛酸 ( ) HSCoA

FAD, NAD+

S

SL

目 录

丙酮酸脱氢酶复合体催化的反应过程

1. 丙酮酸脱羧形成羟乙基 -TPP 。 2. 由二氢硫辛酰胺转乙酰酶 (E2)催化形成乙酰硫辛酰胺 -E2 。

3. 二氢硫辛酰胺转乙酰酶 (E2)催化生成乙酰 CoA,

同时使硫辛酰胺上的二硫键还原为 2 个巯基。4. 二氢硫辛酰胺脱氢酶 (E3)使还原的二氢硫辛酰胺脱氢，同时将氢传递给 FAD 。

5. 在二氢硫辛酰胺脱氢酶 (E3)催化下，将 FADH2

上的 H 转移给 NAD+ ，形成 NADH+H+ 。

CO2

CoASH

NAD+

NADH+H+

5. NADH+H+

的生成

1. - 羟乙基 -TPP 的生成

2.乙酰硫辛酰胺的生成

3.乙酰 CoA的生成

4. 硫辛酰胺的生成

目 录

目 录

三羧酸循环 (Tricarboxylic acid Cycle, TAC) 也称为柠檬酸循环，指乙酰 CoA 和草酰乙酸缩合生成含三个羧基的柠檬酸，反复进行脱氢脱羧，又生成草酰乙酸，再重复循环反应的过程。由于 Krebs正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为 Krebs循环。

所有的反应均在线粒体中进行。

（二）三羧酸循环（二）三羧酸循环

* 反应部位

目 录

1 、三羧酸循环的反应过程

（ 1 ）柠檬酸的形成 关键酶：柠檬酸合酶

（ 2 ）柠檬酸异构为异柠檬酸（ 3 ）第一次氧化脱羧 ( 异柠檬酸→ α- 酮戊二酸 ) 关键酶：异柠檬酸脱氢酶 受氢体： NAD+

（ 4 ）第二次氧化脱羧 (α- 酮戊二酸→琥珀酰CoA) 关键酶： α- 酮戊二酸脱氢酶复合体 受氢体： NAD+

目 录

（ 5 ）底物水平磷酸化 (琥珀酰CoA →琥珀酸 ) 三羧酸循环中唯一直接生成高能磷酸键的反应，生成 1 分子 ATP 。 (GTP+ADP → GDP+ATP) （ 6 ）琥珀酸脱氢生成延胡索酸 催化反应的酶：琥珀酸脱氢酶，是三羧酸循环中唯一与内膜结合的酶。 受氢体： FAD

（ 7）延胡索酸加水生成苹果酸

（ 8）苹果酸脱氢生成草酰乙酸 催化反应的酶：苹果酸脱氢酶 受氢体： NAD+

目 录

三羧酸循环的总反应式：

CH3CO～ SCoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O→2CO2+3NADH+3H++FADH2+HSCoA+GTP 生成的 NADH和 FADH2将通过电子传递链及氧化磷酸化生成 H2O和产生 ATP。

CoASH

NADH+H+

NAD+

COCO22

NAD+

NADH+H+

COCO

22GTPGTPGDP+PiGDP+PiFAD

FADH2

NADH+H+

NAD+

H2O

H2O

H2O

CoASHCoASH

⑧

① ②

③

④

⑤

⑥

⑦

②

H2O

①柠檬酸合酶②顺乌头酸梅③异柠檬酸脱氢酶④α-酮戊二酸脱氢酶复合体⑤琥珀酰 CoA 合成酶⑥琥珀酸脱氢酶⑦延胡索酸酶⑧苹果酸脱氢酶

目 录

目 录

小 结

① 三羧酸循环的概念：指乙酰CoA 和草酰乙酸缩

合生成含三个羧基的柠檬酸，反复进行脱氢脱

羧，又生成草酰乙酸，再重复循环反应的过程。

② TAC 过程的反应部位是线粒体。

③ 整个循环反应为需氧的不可逆反应

目 录

④三羧酸循环的要点 经过一次三羧酸循环，

消耗一分子乙酰 CoA ，共有 4次脱氢（其中 3次由 NAD+接受，

1次由 FAD接受）、 2次脱羧（产生 CO2 ）、 1次底物水平磷酸化。

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⑤ 三羧酸循环的中间产物起催化剂的作用，

本身无量的变化。

目 录

2. 2. 三羧酸循环的生理意义 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；

为其它物质代谢提供小分子前体；

为氧化磷酸化反应生成 ATP 提供 NADH + H+

和 FADH2 。

目 录

NADH + H+ 和 FADH2进入呼吸链彻底氧化生成 H2O 的同时 ADP 磷酸化生成 ATP 。

氧化磷酸化： 代谢物脱下的氢经电子传 递链传递给氧时释放的能量使ADP磷酸化生成 ATP 的过程，称为氧化磷酸化或电子传递水平磷酸化。（生成 ATP的主要方式）

NADH+H+ H2O 、 3ATP [O]

H2O 、 2ATP FADH2

[O]

二、有氧氧化生成的二、有氧氧化生成的 ATP ATP

目 录

葡萄糖有氧氧化生成的 ATP 反 应 辅 酶 ATP

第一阶段

葡萄糖 → 6-磷酸葡萄糖 -1 6-磷酸果糖 → 1,6-双磷酸果糖 -1

2× 3-磷酸甘油醛→ 2× 1,3-二磷酸甘油酸 NAD+ 2× 3或2 × 2*

2× 1,3-二磷酸甘油酸→ 2× 3-磷酸甘油酸 2 × 1

2 ×磷酸烯醇式丙酮酸 → 2×丙酮酸 2 × 1

第二阶段 2 ×丙酮酸→ 2 × 乙酰CoA 2 × 3

第三阶段

2×异柠檬酸 → 2 × α-酮戊二酸 2 × 3

2×α-酮戊二酸 → 2 × 琥珀酰CoA 2 × 3

2×琥珀酰CoA → 2 × 琥珀酸 2 × 1

2×琥珀酸 → 2 × 延胡索酸 FAD 2 × 2

2×苹果酸 → 2 × 草酰乙酸 NAD+ 2 × 3

净生成 38(或36)ATP

NAD+

NAD+

NAD+

此表按传统方式计算ATP。目前有新的理论，在此不作详述

目 录

有氧氧化的生理意义

糖的有氧氧化是机体产能最主要的途径。它不仅产能效率高，而且由于产生的能量逐步分次释放，相当一部分形成 ATP ，所以能量的利用率也高。

简言之，即“供能”

目 录

三、有氧氧化的调节

关键酶

① 酵解途径：己糖激酶

② 丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体

③ 三羧酸循环：柠檬酸合酶

丙酮酸激酶6- 磷酸果糖激酶 -1

α- 酮戊二酸脱氢酶复合体异柠檬酸脱氢酶

目 录

1. 丙酮酸脱氢酶复合体

⑴ 变构调节

变构抑制剂：乙酰 CoA; NADH; ATP

变构激活剂： AMP; ADP; NAD+

* 乙酰 CoA/HSCoA 或 NADH/NAD+

时，其活性也受到抑制。

⑵ 共价修饰调节

目 录

目 录

2. 三羧酸循环的调节

① 对限速酶的调节；

② Ca2+浓度的影响；

③ 氧化磷酸化速率的影响。

目 录

乙酰CoA

柠檬酸 草酰乙酸

琥珀酰CoA

α- 酮戊二酸

异柠檬酸 苹果酸 NADH

FADH2

GTP ATP

异柠檬酸 脱氢酶

柠檬酸合酶

α- 酮戊二酸脱氢酶复合体

–ATP

+ADP

ADP +

ATP – 柠檬酸 琥珀酰CoA NADH

– 琥珀酰CoA NADH

+Ca2+

Ca2+

目 录

有氧氧化的调节特点⑴ 有氧氧化的调节通过对其关键酶的调节实现。⑵ 有氧氧化受细胞内 ATP/ADP 或 ATP/AMP 以及

NADH/NAD+比率的影响， ATP/ADP 或 ATP/AMP 以及 NADH/NAD+比例↑→糖的有氧氧化速度↓，反之亦然。

⑶ 氧化磷酸化速率影响三羧酸循环。前者速率降低，则后者速率也减慢。

⑷ 有氧氧化的调节是为了适应机体或器官对能量的需要。

目 录

四、巴斯德效应* 概念

* 机制

有氧时， NADH+H+进入线粒体内氧化，丙酮酸进入线粒体进一步氧化而不生成乳酸 ;

缺氧时，酵解途径加强， NADH+H+ 在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。

巴斯德效应 (Pastuer effect)指有氧氧化抑制糖酵解的现象。

目 录

第 四 节

磷酸戊糖途径Pentose Phosphate Pathway

目 录

* 概念

磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及 NADPH+H+ ，前者再进一步转变成 3- 磷酸甘油醛和 6- 磷酸果糖的反应过程。

目 录

* 细胞定位：胞 液

第一阶段：氧化反应 生成磷酸戊糖， NADPH+H+ 及 CO2

一、磷酸戊糖途径的反应过程

* 反应过程可分为二个阶段

第二阶段则是非氧化反应 包括一系列基团转移。

目 录

C

C

C

C

COO—

CH2O

H

OH

OH

OHH

H

HO

H

PP6- 磷酸葡萄糖酸

CH2OH

C=O

C

C

CH2O

OH

OHH

H

PP5- 磷酸核酮糖

NADPH+H+

NADP+

⑴

H2O

NADP+ CO2

NADPH+H+

⑵

6- 磷酸葡萄糖脱氢酶

6- 磷酸葡萄糖酸脱氢酶

HH

COCO

HH

CH2OH

C O

6- 磷酸葡萄糖

C

C

C

C

C

CH2O

H

OH

OH

OH

H

H

HO

H

H

O

PP6- 磷酸葡萄糖酸内酯

C

C

C

C

C=O

CH2O

H

OH

OH

H

H

HO

H

O

PP

1. 磷酸戊糖生成

5- 磷酸核糖

关键酶

目 录

催化第一步脱氢反应的 6- 磷酸葡萄糖脱氢酶是此代谢途径的关键酶。两次脱氢脱下的氢均由 NADP+接受生成 NADPH + H+ 。反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间产物。

G-6-P 5- 磷酸核糖 NADP+ NADPH+H+ NADP+ NADPH+H+

CO2

目 录

通过一系列基团转移反应，将核糖转变成 3- 磷酸甘油醛和 6- 磷酸果糖进入酵解途径。因此，磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路 (pentose phosphate shunt) 。

2. 基团转移反应

目 录

5- 磷酸核酮糖 (C5) ×3

5- 磷酸核糖 C5

5- 磷酸木酮糖 C5

5- 磷酸木酮糖 C5

7- 磷酸景天糖

C7

3- 磷酸甘油醛 C3

4- 磷酸赤藓糖 C4

6- 磷酸果糖 C6

6- 磷酸果糖 C6

3- 磷酸甘油醛 C3

目 录

磷酸戊糖途径

第一阶段

第二阶段

5- 磷酸木酮糖

5- 磷酸木酮糖

7- 磷酸景天糖

3- 磷酸甘油醛

4- 磷酸赤藓糖

6- 磷酸果糖

6- 磷酸果糖

3- 磷酸甘油醛

6- 磷酸葡萄糖 (C6)×3

6- 磷酸葡萄糖酸内酯 (C6)×3

6- 磷酸葡萄糖酸 (C6)×3

5- 磷酸核酮糖 (C5) ×3

5- 磷酸核糖

3NADP+

3NADP+3H+ 6- 磷酸葡萄糖脱氢酶

3NADP+

3NADP+3H+ 6- 磷酸葡萄糖酸脱氢酶

CO2

目 录

总反应式

3×6- 磷酸葡萄糖 + 6 NADP+

2×6- 磷酸果糖 +3- 磷酸甘油醛 +6NADPH+H++3CO2

目 录

二、磷酸戊糖途径的调节

* 6- 磷酸葡萄糖脱氢酶是磷酸戊糖途径的关键酶，其活性的高低决定 6- 磷酸葡萄糖进入磷酸戊糖途径的流量。

* 6- 磷酸葡萄糖脱氢酶酶活性主要受 NADPH/NADP+比值的影响，比值升高则磷酸戊糖途径被抑制，降低则被激活。另外NADPH对该酶有强烈抑制作用。

* 磷酸戊糖途径的流量取决于机体对 NADPH的需求。

目 录

三、磷酸戊糖途径的生理意义

（一）为核酸的生物合成提供核糖

（二）提供 NADPH作为供氢体参与多种代谢反应

1. NADPH 是体内许多合成代谢的供氢体 2. NADPH 参与体内的羟化反应，与生物

合成或生物转化有关

3. NADPH 可维持 GSH 的还原状态

目 录

2G-SH G-S-S-G

NADP+ NADPH+H+

A AH2

目 录

第 五 节

糖原的合成与分解 Glycogenesis and Glycogenoly

sis

目 录

是动物体内糖的储存形式之一，是机体能迅速动用的能量储备。

肌肉：肌糖原， 180 ~ 300g ，主要供肌肉收缩所需

肝脏：肝糖原， 70 ~ 100g ，维持血糖水平

糖 原 (glycogen)

糖原储存的主要器官及其生理意义

1. 葡萄糖单元以 α-1,4-糖苷键形成长链。

2. 分支处葡萄糖以 α-1,6- 糖苷键连接。分支增加，水溶性增加，非还原端增多，有利于磷酸化酶能迅速分解糖原。

糖原的结构特点及其意义

目 录

目 录

一、糖原的合成代谢

（二）合成部位

（一）定义

糖原的合成 (glycogenesis) 指由葡萄糖合成糖原的过程。

组织定位：主要在肝脏、肌肉

细胞定位：胞浆

目 录

（三）（三）糖原合成糖原合成反应过程

Gn G → G-6-P → G-1-P → UDPG Gn+1

关键酶：糖原合酶 葡萄糖的供体： UDPG ， 需小分子糖原作引物 消耗的能量： 2 分子 ATP

目 录

1- 磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖变位酶

6- 磷酸葡萄糖

2. 6- 磷酸葡萄糖转变成 1- 磷酸葡萄糖

ATP ADP

己糖激酶 ;葡萄糖激酶（肝）

葡萄糖 6- 磷酸葡萄糖

1. 葡萄糖磷酸化生成 6- 磷酸葡萄糖

目 录

* UDPG “ ”可看作 活性葡萄糖 ，在体内充作葡萄糖供体。

++

UTP

尿苷 P P P

PPi

UDPG焦磷酸化酶

3. 1- 磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖

2Pi+ 能量

1- 磷酸葡萄糖

OH

HOOH

H OHH OH

HO

H

CH2OH

H

PPP

尿苷二磷酸葡萄糖 ( uridine diphosphate glucose , UDPG )

OH

HOOH

H OHH OH

HO

H

CH2OH

H

PPP 尿苷P 尿苷PP

目 录

糖原合酶

目 录

糖原 n + UDPG

糖原 n+1 + UDP 糖原合酶( glycogen synthase )

UDP UTP

ADP ATP

核苷二磷酸激酶

4. α-1,4- 糖苷键式结合

* 糖原 n 为原有的细胞内的较小糖原分子，称为糖原引物 (primer) ， 作为 UDPG

上葡萄糖基的接受体。

（四）糖原分支的形成

分 支 酶 (branching enzyme)

α-1,6- 糖苷键

α-1,4- 糖苷键

目 录

目 录

近来人们在糖原分子的核心发现了一种名为 glycogenin 的蛋白质。 Glycogenin 可对其自身进行共价修饰，将 UDP- 葡萄糖分子的 C1 结合到其酶分子的酪氨酸残基上，从而使它糖基化。这个结合上去的葡萄糖分子即成为糖原合成时的引物。

糖原合成过程中作为引物的第一个糖原分子从何而来？

研究进展

目 录

二、糖原的分解代谢 * 定义

* 亚细胞定位：胞 浆

* 肝糖原的分解

糖原 n+1 糖原 n + 1- 磷酸葡萄糖 磷酸化酶

1. 糖原的磷酸解

糖原分解 (glycogenolysis ) 习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。

关键酶

脱支酶 (debranching enzyme)

2. 脱枝酶的作用 ① 转移葡萄糖残基② 水解 -1,6- 糖苷键

磷酸化酶 转移酶活性

α-1,6 糖苷酶活性

目 录

目 录

1- 磷酸葡萄糖 6- 磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖变位酶

3. 1- 磷酸葡萄糖转变成 6- 磷酸葡萄糖

4. 6- 磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖

葡萄糖 -6- 磷酸酶 （肝，肾）

葡萄糖 6- 磷酸葡萄糖

目 录

* 肌糖原的分解

肌糖原分解的前三步反应与肝糖原分解过程

相同，但是生成 6- 磷酸葡萄糖之后，由于肌

肉组织中不存在葡萄糖 -6- 磷酸酶，所以生成

的 6- 磷酸葡萄糖不能转变成葡萄糖释放入血，

补充血糖，而只能进入酵解途径进一步代谢。

肌糖原的分解与合成与乳酸循环有关。

目 录

⑵ G-6-P 的代谢去路G （补充血糖）

G-6-P F-6-P（进入酵解途径）

G-1-P

Gn （合成糖原）UDPG

6- 磷酸葡萄糖内酯（进入磷酸戊糖途径）

葡萄糖醛酸（进入葡萄糖醛酸途径）

小 结

⑴ 反应部位：胞浆

目 录

糖原的合成与分解

目 录

三、糖原合成与分解的调节

关键酶 ① 糖原合成：糖原合酶

② 糖原分解：糖原磷酸化酶

这两种关键酶的重要特点：* 它们的快速调节有共价修饰和变构调节

二种方式。* 它们都以活性、无（低）活性二种形式

存在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变。

目 录

腺苷环化酶 （无活性）

腺苷环化酶（有活性）

激素（胰高血糖素、肾上腺素等） + 受体

ATP cAMP

PKA( 无活性 )

磷酸化酶 b 激酶

糖原合酶 糖原合酶 -P

PKA( 有活性 )

磷酸化酶 b 磷酸化酶 a-P

磷酸化酶 b 激酶 -P

Pi

磷蛋白磷酸酶 -1

Pi Pi 磷蛋白磷酸酶 -1 磷蛋白磷酸酶 -1

–

–

–磷蛋白磷酸酶抑制剂 -P

磷蛋白磷酸酶抑制剂 PKA （有活性）

+

+

+

+

+

-

--

1. 共价修饰调节

目 录

主要是葡萄糖作为变构效应剂对磷酸化酶进行变构调节。 当血糖升高时，葡萄糖进入肝细胞，与磷酸化酶 a的变构部位结合，引起构象改变，暴露出磷酸化的第 14 位丝氨酸，使其易被磷蛋白磷酸酶 -1 去磷酸化而转变成低活性的磷酸化酶 b，从而降低肝糖原的分解。

糖原合成与分解的生理性调节主要靠胰岛素和胰高血糖素，肾上腺素可能仅在应激状态发挥作用（共价修饰）。

2. 变构调节

目 录

3.肌肉内糖原代谢的二个关键酶的调节与肝糖原不同

* 在糖原分解代谢时肝主要受胰高血糖素的调节，而肌肉主要受肾上腺素调节。

* 肌肉内糖原合酶及磷酸化酶的变构效应物主要为 AMP 、 ATP 及 6- 磷酸葡萄糖。

糖原合酶 磷酸化酶 a-P 磷酸化酶 b

AMPATP 及 6- 磷酸葡萄糖

♁ ♁

目 录

四、糖原积累症

糖原累积症 (glycogen storage disease

s) 是一类遗传性代谢病，其特点为体内某些器官组织中有大量糖原堆积。引起糖原累积症的原因是患者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类。

目 录

型别 缺陷的酶 受害器官 糖原结构Ⅰ 葡萄糖 -6- 磷酸酶缺陷 肝、肾 正常Ⅱ 溶酶体 α1→4 和 1→6

葡萄糖苷酶所有组织 正常

Ⅲ 脱支酶缺失 肝、肌肉 分支多，外周糖链短

Ⅳ 分支酶缺失 所有组织 分支少，外周糖链特别长

Ⅴ 肌磷酸化酶缺失 肌肉 正常Ⅵ 肝磷酸化酶缺陷 肝 正常Ⅶ 肌肉和红细胞磷酸果糖

激酶缺陷肌肉、红细胞

正常

Ⅷ 肝脏磷酸化酶激酶缺陷 脑、肝 正常

糖原积累症分型

目 录

第 六 节

糖 异 生Gluconeogenesis

目 录

糖异生 (gluconeogenesis) 是指从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程。

* 部位

* 原料

* 概念

主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体

主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸等

目 录

一、糖异生途径 * 定义

* 过程

酵解途径中有 3 个由关键酶催化的不可逆反应。在糖异生时，须由另外的反应和酶代替。

糖异生途径与酵解途径大多数反应是共有的、可逆的；

糖异生途径 (gluconeogenic pathway)指从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程。

目 录

1. 丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸 (PEP) ---- 丙酮酸羧化支

路丙酮酸 草酰乙酸 PEP

ATP ADP+Pi

CO2 ①

GTP GDP

CO2 ②

① 丙酮酸羧化酶 (pyruvate carboxylase) ，辅酶为生物素（反应在线粒体）

② 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反应在线粒体、胞液）

目 录

目 录

※ 草酰乙酸转运出线粒体

出线粒体 苹果酸 苹果酸 草酰乙酸 草酰乙酸

草酰乙酸 天冬氨酸 出线粒体 天冬氨酸 草酰乙酸

目 录丙酮酸

丙酮酸

草酰乙酸

丙酮酸羧化酶

ATP + CO2

ADP + Pi

苹果酸

NADH + H+

NAD+

天冬氨酸

谷氨酸

α- 酮戊二酸

天冬氨酸 苹果酸

草酰乙酸

PEP

磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶 GTP

GDP + CO2

线粒体

胞液

目 录

糖异生途径所需 NADH+H+ 的来源

糖异生途径中， 1,3- 二磷酸甘油酸生成 3- 磷酸甘油醛时，需要 NADH+H+ 。

① 由乳酸为原料异生糖时， NADH+H+

由 下述反应提供。

乳酸 丙酮酸 LDH

NAD+ NADH+H+

目 录

② 由氨基酸为原料进行糖异生时， NADH+ H+ 则由线粒体内 NADH+H+ 提供，它们来自于脂酸的 β- 氧化或三羧酸循环， NADH+H+

转运则通过草酰乙酸与苹果酸相互转变而转运。

苹果酸

线粒体

苹果酸

草酰乙酸

草酰乙酸

NAD+ NADH+H+ NAD+ NADH+H+

胞浆

目 录

2. 1,6- 双磷酸果糖 转变为 6- 磷酸果糖

1,6- 双磷酸果糖 6- 磷酸果糖 Pi

果糖双磷酸酶

3. 6- 磷酸葡萄糖水解为葡萄糖

6- 磷酸葡萄糖 葡萄糖 Pi

葡萄糖 -6- 磷酸酶

* 糖异生的关键酶：丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、果糖双磷酸酶 、葡萄糖 -6- 磷酸酶

目 录

目 录

二、糖异生的调节

作用物的互变分别由不同酶催化其单向反应，这种互变循环称之为底物循环 (substrate c

ycle) 。

6- 磷酸果糖

1,6- 双磷酸果糖 6- 磷酸果糖激酶 -1

果糖双磷酸酶 -1

ADP ATP

Pi

6- 磷酸葡萄糖 葡萄糖

葡萄糖 -6- 磷酸酶

己糖激酶 ATP ADP

Pi

PEP

丙酮酸草酰乙酸

丙酮酸激酶

丙酮酸羧化酶

ADP ATP

CO2+ATP

ADP+Pi GTP

磷酸烯醇式丙酮酸 羧激酶

GDP+Pi +CO2

目 录

6- 磷酸果糖

1,6- 双磷酸果糖

ATP

ADP

6- 磷酸果糖激酶 -1

Pi

果糖双磷 酸酶 -1

2,6- 双磷酸果糖

AMP

1. 6- 磷酸果糖与 1,6- 双磷酸果糖之间

目 录

2. 磷酸烯醇式丙酮酸与丙酮酸之间

PEP

丙 酮 酸

ATP

ADP

丙酮酸激酶

1,6- 双磷酸果糖

丙氨酸

乙 酰 CoA

草酰乙酸

目 录

三、糖异生的生理意义

（一）维持血糖浓度恒定

（二）补充肝糖原

三碳途径： 指进食后，大部分葡萄糖先在肝外细胞中分解为乳酸或丙酮酸等三碳化合物，再进入肝细胞异生为糖原的过程。

（三）调节酸碱平衡（乳酸异生为糖）

目 录

糖异生活跃有葡萄糖 -6 磷酸酶 【 】

肝 肌肉

四、乳酸循环 (lactose cycle) ———（ Cori 循环）

⑴ 循环过程 葡萄糖 葡萄糖 葡萄糖

酵解途

径

丙酮酸

乳酸

NADH

NAD+

乳酸 乳酸 NAD+

NADH

丙酮酸

糖异生途径

血液 糖异生低下

没有葡萄糖 -6 磷酸酶 【 】

目 录

⑶ 生理意义

① 乳酸再利用，避免了乳酸的损失。

② 防止乳酸的堆积引起酸中毒。

⑵ 乳酸循环是一个耗能的过程

2 分子乳酸异生为 1 分子葡萄糖需 6 分子 ATP 。

目 录

第 七 节

血糖及其调节Blood Glucose and The Regulation of

Blood Glucose Concentration

目 录

* 血糖，指血液中的葡萄糖。

* 血糖水平，即血糖浓度。

正常血糖浓度 ： 3.89~6.11mmol/L

血糖及血糖水平的概念

目 录

血糖水平恒定的生理意义

保证重要组织器官的能量供应，特别是某些依赖葡萄糖供能的组织器官。

脑组织不能利用脂酸，正常情况下主要依赖葡萄糖供能；

红细胞没有线粒体，完全通过糖酵解获能； 骨髓及神经组织代谢活跃，经常利用葡萄

糖供能。

目 录

血糖

食 物 糖 消化，吸收

肝糖原 分解

非糖物质

糖异生

氧化分解

CO2 + H2O

糖原合成 肝 (肌 ) 糖原

磷酸戊糖途径等 其它糖

脂类、氨基酸合成代谢

脂肪、氨基酸

一、血糖来源和去路

目 录

二、血糖水平的调节

主要调节激素

降低血糖：胰岛素 (insulin)

升高血糖：胰高血糖素 (glucagon) 、糖皮质激素、肾上腺素

* 主要依靠激素的调节

目 录

（一） 胰岛素

① 促进葡萄糖转运进入细胞 ；

② 加速糖原合成，抑制糖原分解；

③ 加快糖的有氧氧化；

④ 抑制肝内糖异生；

⑤ 减少脂肪动员。

—— 体内唯一降低血糖水平的激素

胰岛素的作用机制 :

目 录

（二）胰高血糖素

① 促进肝糖原分解，抑制糖原合成；

② 抑制酵解途径，促进糖异生；

③ 促进脂肪动员。

—— 体内升高血糖水平的主要激素

* 此外，糖皮质激素和肾上腺素也可升高血糖，肾上腺素主要在应激状态下发挥作用。

胰高血糖素的作用机制：

目 录

（三）糖皮质激素——引起血糖升高，肝糖原增加

糖皮质激素的作用机制可能有两方面：① 促进肌肉蛋白质分解，分解产生的氨基酸转移到肝进行糖异生。

② 抑制肝外组织摄取和利用葡萄糖，抑制点为丙酮酸的氧化脱羧。

* 此外，在糖皮质激素存在时，其他促进脂肪动员的激素才能发挥最大的效果，间接抑制周围组织摄取葡萄糖。

目 录

（四）肾上腺素

——强有力的升高血糖的激素

肾上腺素的作用机制

通过肝和肌肉的细胞膜受体、 cAMP 、蛋白激酶级联激活磷酸化酶，加速糖原分解。主要在应激状态下发挥调节作用。

目 录

* 葡萄糖耐量 (glucose tolerence) 或耐糖现象

正常人体内存在一套精细的调节糖代谢的机制，在一次性食入大量葡萄糖后，血糖水平不会出现大的波动和持续升高。

指人体对摄入的葡萄糖具有很大的耐受能力的现象。

目 录

糖耐量试验 (glucose tolerance test, GTT)

目的：临床上用来诊断病人有无糖代谢异常。

口服糖耐量试验的方法

被试者清晨空腹静脉采血测定血糖浓度，然后一次服用 100g 葡萄糖，服糖后的 1/2 、 1 、2h （必要时可在 3h ）各测血糖一次。以测定血糖的时间为横坐标（空腹时为 0h ），血糖浓度为纵坐标，绘制糖耐量曲线。

目 录

糖耐量曲线

正常人：服糖后 1/2~1h达到高峰，然后逐渐降低， 一般 2h左右恢复正常值。

糖尿病患者：空腹血糖高于正常值，服糖后血糖浓度急剧升高， 2h后仍可高于正常。

目 录

三、血糖水平异常

（一）高血糖及糖尿症

1. 高血糖 (hyperglycemia) 的定义

2. 肾糖阈的定义

临床上将空腹血糖浓度高于 7.22~7.78 mm

ol/L 称为高血糖。

当血糖浓度高于 8.89~10.00mmol/L 时，超过了肾小管的重吸收能力，则可出现糖尿。这一血糖水平称为肾糖阈。

目 录

3. 高血糖及糖尿的病理和生理原因

a.持续性高血糖和糖尿，主要见于糖尿病 (di

abetes mellitus, DM) 。Ⅰ 型（胰岛素依赖

型）

Ⅱ型 (非胰岛素依赖

型 )

b. 血糖正常而出现糖尿，见于慢性肾炎、肾病综合征等引起肾对糖的吸收障碍。

c. 生理性高血糖和糖尿可因情绪激动而出现。

糖尿病可分为二型 :

目 录

( 二）低血糖

1. 低血糖 (hypoglycemia) 的定义

2. 低血糖的影响

空腹血糖浓度低于 3.33~3.89mmol/L 时称为低血糖。

血糖水平过低，会影响脑细胞的功能，从而出现 头晕、倦怠无力、心悸等症状，严重时出现昏迷，称为低血糖休克。

目 录

3. 低血糖的病因

① 胰性（胰岛β- 细胞功能亢进、胰岛α- 细胞功能低下等）

② 肝性（肝癌、糖原积累病等）③ 内分泌异常（垂体功能低下、肾上腺

皮质功能低下等）

④ 肿瘤（胃癌等）

⑤ 饥饿或不能进食

目 录

目 录

目 录

目 录