第九章 糖代谢

Metabolism of Saccharide

※ 物质代谢 (metabolism) 从有生命的单细胞到复杂的人体，生存期间

都必须与周围环境不断地进行物质交换，这种物质交换称为物质代谢或新陈代谢。

阶段性：消化吸收 digestion and absorption 、中间代谢 intermediary metabolism 、排泄 excretion

中间代谢： 同化作用或合成代谢 (anabolism) 异化作用或分解代谢 (catabolism)

主 要 内 容 糖的生物功能 糖的消化和吸收 血糖 糖代谢途径

糖原代谢和糖异生 gluconeogenesis 其它单糖的代谢 糖代谢紊乱（糖尿病 diabetes ）

糖酵解 glycolysis糖的有氧氧化 TCA cycle磷酸戊糖途径 PPP

教 学 重 点

分类及其常见种类 糖的消化和吸收 血糖的概念、来源和去路 糖酵解 glycolysis 糖有氧氧化 TCA cycle and PPP 糖异生 gluconeogenesis

第一节 糖 的 生 物 功 能

氧化功能（ energy storage ） 人体重要组分（ structural ） 提供碳源合成其他物质（ active sub

stances ）

第二节 Digestion and absorption

一、消化 ( Digestion) 1. 食物中的糖： 淀粉、糖原（动物淀粉）； 麦芽糖、蔗糖、乳糖； 葡萄糖 2. 消化部位： 主要在小肠，少量在口腔

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 α- 淀粉酶

α- 葡萄糖苷酶 α- 临界糊精酶

3. 消化过程

肠粘膜上皮细胞刷状

缘

胃

口腔

肠腔 胰液 α- 淀粉酶

乳糖

半乳糖

蔗糖 果糖

二、 吸收 (Absorption)

1. 部位：小肠上段 2. 形式 ： 单 糖3. 机制： 主动耗能 Na+ 依赖型葡萄糖转运体 (Na+-dependent glucose transporter ， SGLT) 分布于小肠、肾小

管上皮

ADP+Pi

ATP

Glu

Na+

K+

Na+ 泵

小肠粘膜细胞

肠腔

门静脉

刷状缘 细胞内膜

SGLT

4. 吸收途径 小肠肠腔 肠粘膜上皮细胞

门静脉

肝脏

体循环

SGLT

各种组织细胞 GLUT

GLUT ：葡萄糖转运体(glucose transporter) ，已发现有 5 种葡萄糖转运体 (GLUT 1 ～ 5) 。

第三节 Blood sugar Blood sugar ：指血液中的单糖，主要是 glucose 。 BS level ：指血糖浓度，与测定方法有关。 （ 1 ）葡萄糖氧化酶法：特异性强、价廉、方

法简单。正常空腹全血 3.6 ～ 5.3mM ； （ 2 ）邻甲苯胺法：结果可靠，正常空腹全血

为 3.3 ～ 5.6mM ； （ 3 ）福林—吴氏法：数值比实际高，本法已趋淘汰。空腹血糖正常为 4.4～ 6.7mM 。

★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。

血糖水平恒定的生理意义：

血糖

食 物 糖 消化 吸收

肝糖原 分解

非糖物质

糖异生

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

血糖的来源与去路

酵解途径 丙酮酸

有氧

无氧乳酸

供能

1. 肝脏调节：

Regulation of BS level:

2. 肾脏调节： 肾糖阈 renal threshold for glu: 8.89-9.99mmol/L

糖尿 glucosuria ：

3. 激素 调控

降低血糖：胰岛素 insulin

升高血糖：胰高血糖素 糖皮质激素 肾上腺素 甲状腺素 生长激素

第四节 糖 的 分 解 代 谢

• 糖酵解（ glycolysis)

• 糖的有氧氧化 (aerobic oxidation)

• 磷酸戊糖途径（ pentose phosphate pathway)

一、糖酵解 (glycolysis)

Glu——丙酮酸 pyruvate; pyruvate——lactic acid 。

* 定义：在缺氧情况下， glucose 生成乳酸 lactic acid 并释放出少量能量 (ATP) ，过程与酵母生醇发酵相同，称为 glycolysis 。

* 过程分两个阶段：

Glycolysis is the anaerobic catabolism of glucose.

⑴ 葡萄糖磷酸化为 6- 磷酸葡萄糖

ATP ADPMg2+

己糖激酶

Glu

G-6-P

F-6-P

F-1,6-2P

ATP

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+

ADPATP

ADPATP

磷酸烯醇式丙酮酸

葡萄糖

O

CH2HO

H

HOOH

H OH

H OH

H H

6- 磷酸葡萄糖 G-6-P

P P O

CH2O

H

HOOH

H OH

H OH

H H

（一）（一） 1 Glu——2 pyruvate1 Glu——2 pyruvates s

需 ATP 供能

不可逆

⑵ 6- 磷酸葡萄糖转变为 6- 磷酸果糖

己糖异构酶

Glu

G-6-P

F-6-P

F-1,6-2P

ATP

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+

ADPATP

ADPATP

磷酸烯醇式丙酮酸

6- 磷酸葡萄糖

P P O

CH2O

H

HOOH

H OH

H OH

H H

6- 磷酸果糖 F-6-P

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

Glu

G-6-P

F-6-P

F-1,6-2P

ATP

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+

ADPATP

ADPATP

磷酸烯醇式丙酮酸

6- 磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖F-1,6-2P需 ATP 供

能

不可逆

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

Glu

G-6-P

F-6-P

F-1,6-2P

ATP

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+

ADPATP

ADPATP

磷酸烯醇式丙酮酸

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

⑸ 磷酸丙糖的同分异构化

磷酸丙糖异构酶

Glu

G-6-P

F-6-P

F-1,6-2P

ATP

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+

ADPATP

ADPATP

磷酸烯醇式丙酮酸

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

glyceraldehyde 3-phosphate

• 一分子 glucose 转变为二分子3-磷酸甘油醛，消耗 2分子 ATP 。

• 以下可看作 2 分子 3磷酸甘油醛反应 .

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

Glu

G-6-P

F-6-P

F-1,6-2P

ATP

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+

ADPATP

ADPATP

磷酸烯醇式丙酮酸

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

glycolysis 中唯一的脱氢反应

⑺ ⑺ 1,3-1,3- 二磷酸甘油酸转变成二磷酸甘油酸转变成 3-3- 磷酸甘油酸 磷酸甘油酸

ADP ATP

磷酸甘油酸激酶

Glu

G-6-P

F-6-P

F-1,6-2P

ATP

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+

ADPATP

ADPATP

磷酸烯醇式丙酮酸

※ 第一次底物水平磷酸化反应

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

⑻ 3- 磷酸甘油酸转变为 2- 磷酸甘油酸

磷酸甘油酸变位酶

Glu

G-6-P

F-6-P

F-1,6-2P

ATP

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+

ADPATP

ADPATP

磷酸烯醇式丙酮酸

3- 磷酸甘油酸

COOH

C OH

CH2 PO PPO

2- 磷酸甘油酸

COOH

C

CH2

PO PPO

OHOH

⑼ 2- 磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸

烯醇化酶

Glu

G-6-P

F-6-P

F-1,6-2P

ATP

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+

ADPATP

ADPATP

磷酸烯醇式丙酮酸

2- 磷酸甘油酸

COOH

C

CH2

PO PPO

OHOH

+ H2O

磷酸烯醇式丙酮酸

COOH

C

CH2

PPO

Phosphoenolpyruvate, PEP

ADP ATP K+ Mg2+

丙酮酸激酶

Glu

G-6-P

F-6-P

F-1,6-2P

ATP

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+

ADPATP

ADPATP

磷酸烯醇式丙酮酸

⑽ 磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸

PEP

COOH

C

CH2

PPO

pyruvate

COOH

C=O

CH3

第二次底物水平磷酸化

( 二 ) 2 pyruvates —— 2 lactic acids

pyruvate

lactic acid

乳酸脱氢酶 (LDH)

NADH + H+ NAD+ COOH

CHOH

CH3

COOH

C=O

CH3

※ brief summary of glycolysis

⑴ 反应部位：胞浆 cytosol⑵ 糖酵解是一个不需氧的 (anaerobic) 产能过程⑶ 反应全过程中有三步不可逆的 (irreversible)反应

E1: 己糖激酶

E2: 6- 磷酸果糖激酶 -1

E3: 丙酮酸激酶

NAD+

乳 酸

glyco

lysis

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+

⑷ 产能的方式和数量方式：底物水平磷酸化净生成 ATP数量： 一分子葡萄糖 2×2-2= 2ATP

糖原的一个糖单位 2×2-1= 3ATP

E1: 己糖激酶

E2: 6- 磷酸果糖激酶 -1

E3: 丙酮酸激酶

NAD+

乳 酸

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+

glyco

lysis

的代谢途径

⑸ 终产物 lactic acid 的去路： 分解利用 lactic acid cycle （糖异生）

※ Biological functions of glycolysis

1. 机体在缺氧情况下获取能量的有 效方式。2. 某些细胞在氧供应正常情况下的

重要供能途径。① 无线粒体细胞：红细胞 ② 代谢活跃细胞或者组织：白细 胞、骨髓细胞、大脑等

二、糖的有氧氧化 (aerobic oxidation)

•部位： cytosol 及线粒体 mitochondrion

**概念 : 机体氧 oxygen 供充足时， glucose彻底氧化成 H2O和 CO2 ，并释放出大量能量 energy 的过程。

（一）反应过程

第一阶段： stage 1 of glycolysis 第二阶段： pyruvate 氧化脱羧 第三阶段： TCA cycle

Glu

第四阶段：氧化磷酸化

丙酮酸

乙酰 CoA

CO2 NADH+H+

FADH2

H2O [O]

ATP ADP

TAC

cytosol

Mitoch-

1. pyruvate 的氧化脱羧

丙酮酸 乙酰 CoA

NAD+ , HSCoA CO2 , NADH + H+

丙酮酸脱氢酶复合体

总反应式 :

丙酮酸脱氢酶复合体：

酶

E1 ：丙酮酸脱氢酶

E2 ：二氢硫辛酸乙酰转移酶

E3 ：二氢硫辛酸脱氢酶

HSCoA

NAD+

辅 酶

TPP 硫辛酸（ ) HSCoA

FAD, NAD+

S

SL

CO2

CoASH

NAD+

NADH+H+

5. NADH+H+

的生成

1. -羟乙基 -TPP 的生成

2.乙酰二氢硫辛酸的生成

3.乙酰 CoA的生成

4. 硫辛酸的生成

三羧酸循环 (Tricarboxylic acid

Cycle, TCA) 、柠檬酸循环 citric a

cid cycle 、 Krebs cycle 。

2. 三羧酸循环

* 概述

• 反应部位 : mitochondrion

⑴柠檬酸的合成：

O=C-COOH CH3 CH2COOH

CH2 + C=O HO-C-COO-

COOH SCoA CH2COOH

草酰乙酸 乙酰辅酶 A 柠檬酸

柠檬酸合成酶

H2O CoA-SH

反应不可逆

⑵异柠檬酸的生成

COO- COO- COO-

CH2 CH H-C-OH- OOC-C-OH - OOC-C - OOC-C-H

CH2 CH2 CH2

COO- COO- COO-

柠檬酸 酶 - 顺乌头酸 异柠檬酸

H2O H2O

⑶第一次氧化脱羧生成 α-酮戊二酸： COO- COO-

H-C-OH C=O -OOC-C-H CH2

CH2 CH2

COO- COO-

异柠檬酸 α- 酮戊二酸

异柠檬酸脱氢酶

NAD+

NADH+H+

CO2

Mg2+

反应不可逆

⑷第二次氧化脱羧生成琥珀酰 CoA:

COO- O=C ～ SCoA

C=O CH2

CH2 CH2

CH2 COO-

COO-

α- 酮戊二酸 琥珀酰 CoA

α-酮戊二酸脱氢酶复合体

NAD+

CoA-SHNADH+H+

CO2

反应不可逆

⑸底物水平磷酸化：琥珀酰 -CoA 合成酶催化

O=C ～ SCoA COO-

CH2 CH2

CH2 CH2

COO- COO-

琥珀酰 -CoA 琥珀酸• TAC 中唯一的底物水平磷酸化反应，产生

GTP 。

琥珀酰 -CoA 合成酶

GDP+Pi

GTP

+CoA

⑹琥珀酸脱氢生成延胡索酸 :

CH2-COO- HC-COO-

CH2-COO- -OOC-CH

琥珀酸 延胡索酸

琥珀酸脱氢酶

FAD FADH2

⑺苹果酸的生成：

HC-COO- HO-CH-COO-

-OOC-CH CH2-COO-

延胡索酸 苹果酸

延胡索酸酶

H2O

⑻草酰乙酸的再生成：

HO-CH-COO- O=C-COOH

CH2-COO- CH2-COO-

苹果酸 草酰乙酸

苹果酸脱氢酶

NAD+ NADH+H+

CoASH

NADH+H+

NAD+

COCO22

NAD+

NADH+H+

COCO22

GTPGTPGDP+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顺乌头酸酶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

GTP GDP

ATPADP

核苷二磷酸激酶

• 总反应式：

CH3COSCoA + 2H2O + 3NAD+ + FAD + GDP + Pi

→ 2CO2 + 3NADH + 3H+ + FADH2 + CoA-SH + GTP

☆　 Brief summary of TAC ：

① conception of TAC ：

②反应过程在 mitochondrion

③ Key points for TAC

• 四次脱氢，三个不可逆反应，二次脱羧，一次底物水平磷酸化。

• 每分子乙酰 CoA经 TAC 生成： 1 分子 F

ADH2 ， 3 分子 NADH+H+ ， 2 分子 CO2 ， 1 分子 GTP 。

• 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

④ 整个 cycle 不可逆 irreversible

⑤ TAC 的中间产物起催化剂作用，本身无量的变化。

• TAC 不能直接从乙酰 CoA 合成草酰乙酸或TAC 中的其他产物；

• 中间产物也不能直接在 TAC 中被氧化为 CO2 及 H2O 。

• 乙酰 CoA经此过程被彻底氧化。

☆ Biological functions of TAC

• 为呼吸链提供还原当量 H+ + e ；• 三大营养物质氧化分解的共同途径；

• 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。

H+ + e 进入呼吸链彻底氧化生成 H2O

的同时 ADP偶联磷酸化生成 ATP 。

NADH+H+ H2O 、 3ATP [O]

H2O 、 2ATP FADH2

[O]

★ ATPs produced by anaerobic oxidation:

glucose 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+

• Stage 1 ： 2？（ 3？）×2+4-2=6（ 8）

• Stage 2 ： 3 ×2=6• Stage 3 ： 12×2=24 =36 （ 38 ） mol

1mol glucose经有氧氧化生成的 ATP ：

计算题

1. 6-P-G彻底氧化产生多少ATP？（要过程）

（二） Regulation of anaerobic oxidation:

① glycolysis ：

② pyruvate 氧化脱羧：

③ TAC ：

6- 磷酸果糖激酶 -1丙酮酸激酶

α-酮戊二酸脱氢酶复合体异柠檬酸脱氢酶

己糖激酶

丙酮酸脱氢酶复合体

柠檬酸合酶

Key en

zymes

（三）巴斯德效应 (Pastuer effect) ：* Concept ：有氧氧化抑制 glycolysis的现象。

* Mechanism:

有 O2 ， NADH+H+ 进入线粒体内氧化，Pyr 不生成 LA;

缺 O2 ， glycolysis 加强， NADH+H+ 在胞浆浓度升高， Pyr 作为 H 接受体生成 LA 。

E1: 己糖激酶

E2: 6- 磷酸果糖激酶 -1

E3: 丙酮酸激酶

NAD+

乳 酸

Glycolysis

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+

三、磷酸戊糖途径(Pentose Phosphate Pathway)

* Conception ：

PPP 是指由 glucose 生成磷酸戊糖 pentose phosphate 及 NADPH+H+ ，前者再进一步转变成 3- 磷酸甘油醛 g

lyceraldehyde 3-phosphate 和 6- 磷酸果糖 F-6-P 的反应过程。

* 细胞定位： cytosol

第一阶段：氧化反应

( 一 )PPP 的反应过程

* 反应过程分二个阶段：

第二阶段：基团转移反应。

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. Synthesis of pentose phosphate:

5- 磷酸核糖R-5-P

• 6- 磷酸葡萄糖脱氢酶是关键酶• 两次脱氢生成 NADPH + H+

• ribose phosphate 是非常重要的中间产物• 有 CO2 生成

G-6-P R-5-P

NADP+ NADPH+H+ NADP+ NADPH+H+

CO2

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

F-6-P C6

F-6-P C6

GA-3-P C3

2. 基团转移反应

• ribose phosphate通过 3C 、 4C 、 6C 、7C等演变，最终生成 GA-3-P 和 F-6-P 。

• GA-3-P 和 F-6-P ，可进入 glycolysis 。

An

overview of th

e PP

P

Stage 1

Stage 2

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

F-6-P C6

F-6-P C6

GA-3-P C3

G-6-P(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

R-5-P C5

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

总反应式：

3×G-6-P + 6NADP+

2×F-6-P + GA-3-P+6NADPH+H++3CO2

（二 )The biological functions of PPP

1. 为 nucleotide 生成提供 ribose

2. 提供 NADPH 作为供氢体参与

多种代谢反应

(1) NADPH 是体内许多 anabolism 的供氢体

(3) NADPH参与羟化反应，与生物合成 bio

synthesis/ 生物转化 biotransformation 有关

(2) NADPH 可维持 GSH 的还原性

2G-SH G-S-S-G

NADP+ NADPH+H+

A AH2

• 蚕豆病 Favism ：

是 6- 磷酸葡萄糖脱氢酶（ G6PD ）缺乏者进食蚕豆 horsebean(含有蚕豆嘧啶和异胺基巴比妥酸等氧化剂 )后发生的急性溶血性贫血 acute hemolytic anemia 。

G-6-PD缺陷症是一种遗传性疾病，它的缺陷基因位于决定性别的 X染色体上，所以叫“性连锁遗传病”。男孩易发病，因男孩只有 1条 X染色体，而女孩有 2条 X染色体， 1条 X染色体有缺陷，另 1条 X染色体还能进行代偿。该缺陷的基因在南方比北方人群中常见。

第五节 糖原的合成与分解和糖异生(Glycogenesis/glycogenolysis

and gluconeogenesis)

一、糖原的合成Glycogenesis

1. glu 单元以 α-1,4- 糖苷键形成长链。

2. 约 10 个 glu unit处形成分枝，分枝处 glu以α-1,6- 糖苷键连接，分支增加，溶解度增加。

3. 树枝状、分子量 100-1000 万、还原端 1个、非多个

• Glycogen 的结构特点 :

( 一 ) Conception ：指由monosaccharide

（主要是 glu ）合成 glycogen 的过程。

( 二 ) Site ： cytosol---liver cell

( 三 ) synthesis process ：

ATP ADP

葡萄糖激酶Mg2+

葡萄糖(glucose)

O H

HH

H

OHOH

H OH

OH

CH2OH

6- 磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)

O H

HH

H

OHOH

H OH

OH

CH2OPO3H2

1. glu 磷酸化生成 G-6-P

2. G-6-P 转变为 F-6-P

OH

OH

OP

OHO

CH2

OHOH

OH

O

1- 磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate)

磷酸葡萄糖变位酶

PO

OH

OHO

OCH2

OHOH

OH

OH

6- 磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)

3. 尿苷二磷酸葡萄糖 UDPG 的生成

O H

HH

H

OHOH

H OH

O

CH2OH

P

O

OH

OH

1- 磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate)

UTP

O H

HH

H

OHOH

H OH

O

CH2OH

P

O

OH

O ÄòÜÕP

O

OH

O

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

PPi

UDPG焦磷酸化酶

H2O

2Pi

4.UDPG 中的 glu连接到糖原引物上

ÄòÜÕPP

O H

HH

H

OHOH

H OH

CH2OH

尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)

ROH O

O H

HH

H

OH

H OH

CH2OH

O

OH

HH

H

OH

H OH

CH2OH

糖原引物 (Gn)(glycogen primer)

RO O

O H

HH

H

OH

H OH

CH2OH

O

OH

HH

H

OH

H OH

CH2OH

O H

HH

H

OHOH

H OH

CH2OH

糖原合酶糖原 (Gn+1)(glycogen)

UDP

5. 分支酶催化糖原不断形成新分支链

糖原引物

糖原合酶 分枝酶

糖原合成的限速酶

11~12G

Æ 消耗能量Æ 需要引物Æ 非还原端

glu

G-1-P

glycogen(1→4/1→6 glu unit)

G-6-P

ATP

ADP

UDPG

UTP

PPi

glycogen (1→4 glu unit)

糖原引物UDP

# Glycogenesis

二、糖原的分解Glycogenolysis

• Conception ：

Glycogen (Gn+1)

G-1-P

Pi

Gn

磷酸化酶

G-6-P

磷酸葡萄糖变位酶

glu

H2O

Pi葡萄糖 -6- 磷酸酶

catabolism

Glycogen

olysis

G

G-1-P

Pi

脱支酶具有双重作用 :α-1,4- 糖基转移酶 α-1,6- 糖苷酶

脱支酶

脱支酶

脱支酶的作用

The biological functions of glycogenesis and glycogenolysis:

三、糖异生 Gluconeogenesis

• Concept ：由非糖物质 nonsugar 转变为 glu 或 glycogen 的过程称为 gluconeogenesis 。

• Materials ： LA 、 pyr 、 glycerol 、 TAC中的有机酸、生糖氨基酸 glucogenic AA

• 部位： liver （主要）或 kidney （饥饿）

• Process ： 基本上是 glycolysis 的逆过程 跨越三个能障 (energetic barrier) 跨越一个膜障 (membrane barrier)

E1: 己糖激酶

E2: 6- 磷酸果糖激酶 -1

E3: 丙酮酸激酶

NAD+

乳 酸

Glyco

lysis

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+

Pyr 羧化支路 ( 分两步 )

pyr

PEP

glu

ADP

ATP丙酮

酸激

酶

草酰乙酸

ATP

ADP

CO2

丙酮酸羧化酶生物素

CO2 GTPGDP

磷酸磷醇式丙酮酸羧激酶

F-1,6-2P 的水解

F-6-P F-1,6-2P

ATP ADP糖的分解代谢磷酸果糖激酶 -1

H3PO4 H2O

糖的异生作用果糖二磷酸酶 -1

底物循环

G-6-P 的水解

glu G-6-P

ATP ADP糖的分解代谢葡萄糖激酶

( 肝 )

H3PO4 H2O

糖的异生作用葡萄糖 -6- 磷酸酶

肝

底物循环

• 底物循环 (substrate cycle) ： 作用物的互变反应分别由不同的酶催化其单向反应，这种互变循环称之为 substrate cycle 。

Gluconeogenesis 与 Membrane barrier

葡萄糖 - 6 - 磷酸酶 果糖二磷酸酶 -1

丙酮酸羧化酶 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶

cyt

cyt

mit

cyt 、 mit

糖异生作用的酶 存在部位

mit 内膜不允许草酰乙酸自由透过，故此草酰乙酸在 mit 与 cyt之间的交换受阻从而构成“membrane barrier” 。

天冬氨酸

苹果酸

天冬氨酸

苹果酸

草酰乙酸

PEP

pyr pyr

PEP

草酰乙酸

mit 中草酰乙酸的转运

线粒体内

膜 线粒体基

质细胞

浆

Gluconeogenesis

A

B

C1

C2

A G-6-P 磷酸酶

B F-1.6-P 磷酸酶

C1 丙酮酸羧化酶

C2 PEP羧激酶

（胞液）（线粒体）

葡萄糖

丙酮酸草酰乙酸天冬氨酸

磷酸二羟丙酮3-P-甘油醛

-酮戊二酸

乳酸

谷氨酸 丙氨酸

TCA 循环乙酰 CoA

PEP

G-6-P

F-6-P

F-1.6-P

丙酮酸草酰乙酸

谷氨酸-酮戊二酸

天冬氨酸

3-P-甘油 甘油

glu

con

eog

enesis &

glyco

lysis 苹果酸

苹果酸

• The significance of gluconeogenesis:

维持 BS level 的相对恒定 利于 LA 的利用 协助 AA 的代谢

★ LA poisoning 乳酸中毒概念：血 LA增高大于 2mM ，血 pH 小于 7.35 时，又无其它酸中毒原因，可诊断为 LA 性酸中毒。症状：恶心、呕吐、腹痛、极度疲倦、体重下降、 气促、呼吸困难、食欲不振、肝疼痛或肿 大、肌肉痉挛或痛楚、手指及脚趾麻痹或 刺痛、肌肉软弱无力及急速恶化。

影响：死亡率很高 (>50%)

• 环法七冠王阿姆斯特朗每升血液中 LA含量为 6毫摩尔，普通人则为 12毫摩尔。

糖异生活跃有葡萄糖 -6 磷酸酶 【 】

肝 肌肉

# 乳酸循环 /LA cycle/Cori cycle

葡萄糖 葡萄糖 葡萄糖

糖酵

解

丙酮酸

乳酸

NADH

NAD+

乳酸 乳酸 NAD+

NADH

丙酮酸

糖异

生

血液 糖异生低下

没有葡萄糖 -6 磷酸酶 【 】

Importance ： 避免因 LA堆积引起酸中毒； 为肌肉活动补充能量。

Energy-consumed ： 2 分子 LA 异生为 1 分子 glu　　消耗 6 分子 ATP　

计算题

草酰乙酸及琥珀酸彻底氧化各产生多少 ATP？（要过程）

第六节　其它单糖的代谢Metabolism of other monos

accharides

Leading classes ： fructose 、 galactose 、 mannose甘露糖

第七节　糖代谢紊乱Saccharide metabolism disturbance

Concept of BS ： 葡萄糖氧化酶法 邻甲苯胺法 福林－吴法

一、低血糖 (hypoglycemia)

Concept ：空腹 BS 浓度低于 3.3mmol/L　　　　 时称为 hypoglycemia 。

Side effects ：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 shock。

①饥饿、不能进食、过劳

②肿瘤（胃癌、肝癌等）③内分泌异常（垂体功能／肾上腺皮质功能低下等）

④胰性（胰岛 β- 细胞功能亢进、胰岛 α- 细胞功能低下等）

⑤肝性（糖原积累病等）

病因 causes ：

二、高血糖（ hyperglycemia ） Concept ：临床上将空腹 BS 浓度高于　　　　 7mM 称为 hyperglycemia 。

Glucosuria and renal threshold for glu ：当 BS 浓度高于 8.89~10.00mM

时，超过了肾小管的重吸收能力，则 可出现 glucosuria 。此 BS水平称 为 RTG 。

Causes for hyperglycemia and glucosuria ：

a.持续性情况主要见于 diabetes 。

b. BS 正常而出现 glucosuria ，见于慢性肾炎、肾病综合征等引起肾对 glu 的重吸收障碍（肾性糖尿）。

c.生理性情况可因进食、情绪激动而出现（饮食性糖尿、情感性糖尿）。

三、糖尿病 (diabetes mellitus, DM)

概念：正常情况下，进食时胰脏自动地分泌适合分量的胰岛素把葡萄糖由血液带到细胞中。但糖尿病病人的问题就是不能正常地完成这个步骤。因此葡萄糖便会在血液中积聚，并从尿液中流走，引起持续性高血糖和糖尿。 原因主要有两个： 1. 病人不能分沁正常分量的胰岛素； 2. 细胞未能正常地对胰岛素作出反应。

分型：

1.一型糖尿病 (Type I diabetes)

青年发病型糖尿病，常在 35岁前发病，<10%。产生 insulin 的细胞彻底损坏，insulin绝对缺乏。

多由自身免疫性疾病引发。

insulin 依赖型

2. 二型糖尿病 (Type II diabetes) 成人发病型糖尿病，多在 35~40岁后发病。最常见类型， >90%。发病与遗传及环境因素（多食 / 肥胖 /运动少）有关，与自身免疫无关。

一部分病人以 insulin抵抗为主， insulin敏感性下降，血中 insulin增高以补偿 insulin抵抗，但相对高血糖， insulin 分泌仍相对不足。

另一部分病人以 insulin 分泌缺陷为主，临床上需要补充外源性 insulin 。

3. 妊娠期糖尿病 (Gestational diabetes) 指妊娠期发生的或首次发现的糖尿病，其中 80%—90%的孕妇在孕前无糖尿病史，约有 10%左右在怀孕前就已经存在隐性糖尿病。

受孕后分泌的激素，在组织外周有抵抗 insulin的作用。另外与过度补养、饮食不合理关。

对母婴都有危害，表现在易发生妊娠高血压综合征、羊水过多、新生儿低血糖、巨大儿发生率和难产危险性增加等。饮食是主要疗法，仅 10%—20%的患者要用 insulin治疗，孕期禁用口服降糖药。妊娠期糖尿病女性 5至 10年内患 2 型糖尿病的几率是 50%—60%。

1. “三多一少”：2. 酮血症和酸中毒：3. 疲倦、恶心、血循障碍、视力下降、四肢麻木、常受感染 / 伤口较难痊愈、中风

Adverse effects ：

四、糖原累积症 (glycogen storage disease)

遗传病

五、糖耐量试验 (glucose tolerance test ， GTT)

葡萄糖耐量或耐糖现象： 耐糖现象失常： GTT 的目的：临床上用来诊断病人有无　　　　　　　　糖代谢异常。

方法：

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

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 BS高于正常值，服糖后 BS 浓度急剧升高， 2h后仍可高于正常。

BRIEF SUMMARY

Concept and process of metabolism Classfication and general classes of saccha

ride How to absorb Concept, sources and outlets of BS Glycolysis Anaerobic oxidation-TAC Pentose phosphate pathway Glycogenesis & glycogenolysis Gluconeogenesis

（分解代谢）G

举例： G-6-P 在糖代谢中的作用

G-6-P 6- 磷酸葡萄糖酸内酯

（磷酸戊糖途径）

G-1-P GnUDPG

（糖原合成）

（糖原分解）

乳酸

（无氧酵解）

CO2+H2O

（有氧氧化）

（补充血糖）

（糖异生）

F-6-P

丙酮酸

（酵解途径）

答 案

1. 草酰乙酸——磷酸烯醇式丙酮酸——丙酮酸——乙酰辅酶 A——三羧酸循环 共 15个 ATP

2. 琥珀酸——延胡索酸——苹果酸——草酰乙酸—— 共 20 个 ATP