Metabolism of Carbohydrates 第 四 章 糖 代 谢 Metabolism of Carbohydrates

糖的化学 （一）糖的概念 糖(carbohydrates)即碳水化合物，其化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。

（二）糖的分类及其结构 根据其水解产物的情况，糖主要可分为以下四大类。 单糖 (monosacchride) 寡糖 (oligosacchride) 多糖 (polysacchride) 结合糖 (glycoconjugate)

1. 单糖 不能再水解的糖。 葡萄糖(glucose) ——已醛糖 果糖(fructose) ——已酮糖

半乳糖(galactose) ——已醛糖 核糖(ribose) ——戊醛糖

2. 寡糖 能水解生成几分子单糖的糖，各单糖之间借脱水缩合的糖苷键相连。 常见的几种二糖有 麦芽糖 (maltose) 葡萄糖 — 葡萄糖 蔗 糖 (sucrose) 葡萄糖 — 果糖 乳 糖 (lactose) 葡萄糖 — 半乳糖

能水解生成多个分子单糖的糖。 3. 多糖 常见的多糖有 淀 粉 (starch) 糖 原 (glycogen) 纤维素 (cellulose)

① 淀粉 是植物中养分的储存形式 淀粉颗粒

② 糖原 是动物体内葡萄糖的储存形式 目 录

③ 纤维素 作为植物的骨架 β-1,4-糖苷键

食物中含有的大量纤维素，因人体内无-糖苷酶而不能对其分解利用，但却具有刺激肠蠕动等作用，也是维持健康所必需。

4. 结合糖 糖与非糖物质的结合物。 常见的结合糖有 糖脂 (glycolipid)：是糖与脂类的结合物。 4. 结合糖 糖与非糖物质的结合物。 常见的结合糖有 糖脂 (glycolipid)：是糖与脂类的结合物。 糖蛋白 (glycoprotein)：是糖与蛋白质的结合物。 激素、酶、免疫球蛋白、血型物质、血浆蛋白 糖的磷酸衍生物：NAD+、FAD、DNA、RNA、ATP

第 一 节 概 述 Introduction

一、糖的生理功能 1. 氧化供能 2. 提供合成体内其他物质的原料 3. 作为机体组织细胞的组成成分 是糖的主要功能。 如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、核苷等物质的原料。 3. 作为机体组织细胞的组成成分 如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。

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。

消化过程 淀粉 葡萄糖 口腔 唾液中的α-淀粉酶 胃 肠腔 胰液中的α-淀粉酶 麦芽糖+麦芽三糖 （40%） （25%） α-临界糊精+异麦芽糖 （30%） （5%） 肠粘膜上皮细胞刷状缘 α-葡萄糖苷酶 α-临界糊精酶 葡萄糖

（二）糖的吸收 1. 吸收部位 小肠上段 2. 吸收形式 单 糖

(Na+-dependent glucose transporter, SGLT) 3. 吸收机制 刷状缘 细胞内膜 小肠粘膜细胞 门静脉 肠腔 K+ Na+泵 ATP ADP+Pi Na+ G Na+依赖型葡萄糖转运体 (Na+-dependent glucose transporter, 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 各种组织细胞 SGLT GLUT 4. 吸收途径 SGLT 小肠肠腔 肠粘膜上皮细胞 门静脉 GLUT：葡萄糖转运体(glucose transporter)，已发现有5种葡萄糖转运体(GLUT 1～5)。 肝脏 GLUT 体循环 各种组织细胞

三、糖代谢的概况 葡萄糖 糖原 ATP H2O及CO2 核糖 + 丙酮酸 乳酸 淀粉 乳酸、氨基酸、甘油 糖原合成 肝糖原分解 有氧 核糖 + NADPH+H+ 磷酸戊糖途径 酵解途径 葡萄糖 丙酮酸 无氧 乳酸 消化与吸收 糖异生途径 淀粉 乳酸、氨基酸、甘油

第 二 节 糖的无氧分解 Glycolysis

一、糖酵解的反应过程 * 糖酵解(glycolysis)的定义 在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸(lactate)的过程称之为糖酵解。 * 糖酵解的反应部位：胞浆 * 糖酵解分为两个阶段 第一阶段 由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，称之为糖酵解途径(glycolytic pathway)。 第二阶段 由丙酮酸转变成乳酸。

（一）葡萄糖分解成丙酮酸 ⑴ 葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 葡萄糖 Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P 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+ 磷酸烯醇式丙酮酸 （一）葡萄糖分解成丙酮酸 ⑴ 葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖 葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 ATP ADP Mg2+ 己糖激酶 (hexokinase)

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。 它的特点是： ①对葡萄糖的亲和力很低 ②受激素调控

⑵ 6-磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖 6-磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖 Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P 1,3-二磷酸甘油酸 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+ 磷酸烯醇式丙酮酸 ⑵ 6-磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖 6-磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖 己糖异构酶

⑶ 6-磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖 6-磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖 Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P 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+ 磷酸烯醇式丙酮酸 ⑶ 6-磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖 6-磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖 ATP ADP Mg2+ 6-磷酸果糖激酶-1

+ ⑷ 磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖 磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛 1,6-双磷酸果糖 Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P 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+ 磷酸烯醇式丙酮酸 ⑷ 磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖 磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛 + 1,6-双磷酸果糖 醛缩酶 (aldolase)

⑸ 磷酸丙糖的同分异构化 3-磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮 Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P 1,3-二磷酸甘油酸 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+ 磷酸烯醇式丙酮酸 ⑸ 磷酸丙糖的同分异构化 磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛 磷酸丙糖异构酶

⑹ 3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸 1,3-二磷酸 3-磷酸甘油醛 甘油酸 Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P 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+ 磷酸烯醇式丙酮酸 ⑹ 3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸 1,3-二磷酸 甘油酸 3-磷酸甘油醛 Pi、NAD+ NADH+H+ 3-磷酸甘油醛脱氢酶

⑺ 1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸 1,3-二磷酸 3-磷酸甘油酸 甘油酸 Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P 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+ 磷酸烯醇式丙酮酸 ⑺ 1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸 1,3-二磷酸 甘油酸 3-磷酸甘油酸 ADP ATP 磷酸甘油酸激酶 底物分子内部能量重新分布，释放高能键，使ADP磷酸化生成ATP的过程，称为底物水平磷酸化。

⑻ 3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P 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+ 磷酸烯醇式丙酮酸 ⑻ 3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 磷酸甘油酸 变位酶

⑼ 2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸 + H2O 磷酸烯醇式丙酮酸 2-磷酸甘油酸 Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P 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+ 磷酸烯醇式丙酮酸 ⑼ 2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸 + H2O 磷酸烯醇式丙酮酸 2-磷酸甘油酸 烯醇化酶 (enolase)

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 Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P 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+ 磷酸烯醇式丙酮酸 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 丙酮酸 ADP ATP K+ Mg2+ 丙酮酸激酶 (pyruvate kinase)

(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。 NADH + H+ 乳酸脱氢酶(LDH) NADH + H+ NAD+ 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。

糖酵解的代谢途径 Glu G-6-P F-6-P F-1, 6-2P 1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 丙 酮 酸 E1 E2 Glu G-6-P F-6-P F-1, 6-2P 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+ 磷酸烯醇式丙酮酸 E1:己糖激酶 E2: 6-磷酸果糖激酶-1 E3: 丙酮酸激酶 NADH+H+ 糖酵解的代谢途径 NAD+ 乳 酸 E3

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 F-6-P 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

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）

除葡萄糖外，其它己糖也可转变成磷酸己糖而进入酵解途径。 半乳糖 1-磷酸半乳糖 1-磷酸葡萄糖 半乳糖激酶 变位酶 Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P ATP ADP 丙酮酸 甘露糖 6-磷酸甘露糖 己糖激酶 变位酶 果糖 己糖激酶

二、糖酵解的调节 ① 己糖激酶 ② 6-磷酸果糖激酶-1 ③ 丙酮酸激酶 关键酶 ① 别构调节 ② 共价修饰调节 调节方式

（一） 6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1) * 别构调节 别构激活剂：AMP; ADP; F-1,6-2P; F-2,6-2P 别构抑制剂： 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 活性中心外别构调节部位（高浓度时） F-1,6-2P 正反馈调节该酶

F-6-P F-2,6-2P + PFK-1 + F-1,6-2P 胰高血糖素 + – ATP PKA Pi ADP –/+ + – + AMP + 柠檬酸 – 胰高血糖素 PFK-2 （有活性） FBP-2 （无活性） 6-磷酸果糖激酶-2 ATP cAMP Pi ATP ADP 活化 F-6-P F-2,6-2P + PKA 磷蛋白磷酸酶 PFK-2 （无活性） FBP-2 （有活性） P 果糖双磷酸酶-2 Pi ATP –/+ + PFK-1 ADP + 柠檬酸 – AMP + F-1,6-2P

（二）丙酮酸激酶 1. 别构调节 别构激活剂：1,6-双磷酸果糖 别构抑制剂：ATP, 丙氨酸

2. 共价修饰调节 Pi 丙酮酸激酶 丙酮酸激酶 P PKA：蛋白激酶A (protein kinase A) CaM：钙调蛋白 2. 共价修饰调节 Pi 磷蛋白磷酸酶 丙酮酸激酶 丙酮酸激酶 P （有活性） （无活性） ATP ADP 胰高血糖素 PKA, CaM激酶 PKA：蛋白激酶A (protein kinase A) CaM：钙调蛋白

(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可别构抑制肝葡萄糖激酶。

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. 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、神经细胞

第 三 节 糖的有氧氧化 Aerobic Oxidation of Carbohydrate

* 概念 糖的有氧氧化(aerobic oxidation)指在机体氧供充足时，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

糖代谢的概况 葡萄糖 糖原 ATP H2O及CO2 核糖 + 丙酮酸 乳酸 淀粉 乳酸、氨基酸、甘油 糖原合成 肝糖原分解 NADPH+H+ 有氧 核糖 + NADPH+H+ 磷酸戊糖途径 酵解途径 葡萄糖 丙酮酸 无氧 乳酸 消化与吸收 糖异生途径 淀粉 乳酸、氨基酸、甘油

一、有氧氧化的反应过程 G（Gn） 胞液 第一阶段：酵解途径 丙酮酸 第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧 乙酰CoA 第三阶段：三羧酸循环 线粒体 第四阶段：氧化磷酸化 TAC循环 NADH+H+ FADH2 [O] CO2 H2O ATP ADP

（一）丙酮酸的氧化脱羧 总反应式: 丙酮酸 乙酰CoA 丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧为乙酰CoA 。 丙酮酸脱氢酶复合体 NAD+ , HSCoA CO2 , NADH + H+ 丙酮酸脱氢酶复合体

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 辅 酶 TPP 硫辛酸（ ) HSCoA NAD+ 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 辅 酶 TPP 硫辛酸（ ) HSCoA FAD, NAD+ S L

丙酮酸脱氢酶复合体催化的反应过程 1. 丙酮酸脱羧(E1)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+。

1. -羟乙基-TPP的生成 CO2 2.乙酰硫辛酰胺的生成 NADH+H+ 5. NADH+H+的生成 NAD+ CoASH 丙酮酸脱氢酶 2.乙酰硫辛酰胺的生成 NADH+H+ 5. NADH+H+的生成 二氢硫辛酰胺脱氢酶 NAD+ 二氢硫辛酰胺转乙酰酶 CoASH 3.乙酰CoA的生成 二氢硫辛酰胺脱氢酶 4. 硫辛酰胺的生成

（二）三羧酸循环 * 概述 三羧酸循环(Tricarboxylic acid Cycle, TAC)也称为柠檬酸循环，这是因为循环反应中的第一个中间产物是一个含三个羧基的柠檬酸。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，它由一连串反应组成。 * 反应部位 所有的反应均在线粒体中进行。

GTP GDP ATP ADP ② ① ② ①柠檬酸合酶 ⑧ 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 核苷二磷酸激酶 H2O H2O ② ① H2O CoASH NADH+H+ ② NAD+ 柠檬酸 草酰乙酸 顺乌头酸 ①柠檬酸合酶 ⑧ ②顺乌头酸酶 ③异柠檬酸脱氢酶 异柠檬酸 ④α-酮戊二酸脱氢酶复合体 NAD+ GTP GDP ATP ADP 核苷二磷酸激酶 ⑤琥珀酰CoA合成酶 苹果酸 ⑥琥珀酸脱氢酶 NADH+H+ ⑦ ⑦延胡索酸酶 H2O ③ ⑧苹果酸脱氢酶 FADH2 CO2 NAD+ ⑥ FAD GDP+Pi ④ GTP NADH+H+ ⑤ 延胡索酸 CoASH CO2 α-酮戊二酸 CoASH 琥珀酸 琥珀酰CoA 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，反复的进行脱氢脱羧，又生成草酰乙酸，再重复循环反应的过程。 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，反复的进行脱氢脱羧，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 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， 经四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化。 生成1分子FADH2，3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 整个循环反应为不可逆反应

⑤ 三羧酸循环的中间产物 三羧酸循环中间产物起催化剂的作用，本身无量的变化，不可能通过三羧酸循环直接从乙酰CoA合成草酰乙酸或三羧酸循环中其他产物，同样中间产物也不能直接在三羧酸循环中被氧化为CO2及H2O。

Ⅰ 机体内各种物质代谢之间是彼此联系、相互配合的，TAC中的某些中间代谢物能够转变合成其他物质，借以沟通糖和其他物质代谢之间的联系。 例如： 草酰乙酸 天冬氨酸 α-酮戊二酸 谷氨酸 柠檬酸 脂肪酸 琥珀酰CoA 卟啉

Ⅱ 机体糖供不足时，可能引起TAC运转障碍，这时苹果酸、草酰乙酸可脱羧生成丙酮酸，再进一步生成乙酰CoA进入TAC氧化分解。 苹果酸酶 丙酮酸 CO2 NAD+ NADH + H+ 草酰乙酸 草酰乙酸脱羧酶 丙酮酸 CO2

* 所以，草酰乙酸必须不断被更新补充。 草酰乙酸 柠檬酸 苹果酸 丙酮酸 天冬氨酸 其来源如下： 柠檬酸裂解酶 苹果酸脱氢酶 谷草转氨酶 乙酰CoA 苹果酸 苹果酸脱氢酶 NADH+H+ NAD+ 草酰乙酸 天冬氨酸 谷草转氨酶 α-酮戊二酸 谷氨酸 丙酮酸 丙酮酸羧化酶 CO2

2. 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； 为呼吸链提供H+ + e。

二、有氧氧化生成的ATP “兑换”方式：氧化磷酸化 1 FADH2 能量“现金” : 1 GTP 能量“支票”: 3 NADH 1 FADH2 1ATP 兑换率 1：2.5 7.5ATP 10ATP 兑换率 1：1.5 1.5ATP “兑换”方式：氧化磷酸化 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。

此表按新的理论计算，按传统方式计算净生成ATP数为38（或36） 反 应 辅 酶 ATP - 1 葡萄糖 → 6 - 磷酸葡萄糖 第 - 1 6 - 磷酸果糖 → 1,6 - 双磷酸果糖 一 2 × 3 - 磷酸甘油醛 → 2 × 1,3 - 二磷酸甘油酸 NAD + 2 × 2.5 或 2 × 1.5* 阶 2 × 1 ,3 - 二磷酸甘油酸 → 2 × 3 - 磷酸甘油酸 2 × 1 段 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 NAD + 2 × 2.5 2 × 异柠檬酸 → 2 × α - 酮戊二酸 NAD + 2 × 2.5 第 2 ×α - 酮戊二酸 → 2 × 琥珀酰 CoA NAD + 2 × 2.5 三 2 阶 × 琥珀酰 CoA → 2 × 琥珀酸 2 × 1 段 2 × 琥珀酸 → 2 × 延胡索酸 FAD 2 × 1.5 2 × 苹果酸 → 2 × 草酰乙酸 NAD + 2 × 2.5 净生成 32( 或 30)ATP 此表按新的理论计算，按传统方式计算净生成ATP数为38（或36）

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。

三、有氧氧化的调节 关键酶 ① 酵解途径：己糖激酶 丙酮酸激酶 6-磷酸果糖激酶-1 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 α-酮戊二酸脱氢酶复合体 异柠檬酸脱氢酶

1. 丙酮酸脱氢酶复合体 ⑴ 别构调节 别构抑制剂：乙酰CoA; NADH; ATP 别构激活剂：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

2. 三羧酸循环的调节 – + – + + – 乙酰CoA ① ATP、ADP的影响 柠檬酸 草酰乙酸 ② 产物堆积引起抑制 异柠檬酸 α-酮戊二酸 异柠檬酸 苹果酸 NADH FADH2 GTP ATP 2. 三羧酸循环的调节 ATP – 柠檬酸 琥珀酰CoA NADH + ADP ① ATP、ADP的影响 柠檬酸合酶 ② 产物堆积引起抑制 异柠檬酸 脱氢酶 – ATP ③ 循环中后续反应中间产物别位反馈抑制前面反应中的酶 ADP + Ca2+ α-酮戊二酸 脱氢酶复合体 + Ca2+ ④ 其他，如Ca2+可激活许多酶 – 琥珀酰CoA NADH

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。 ⑴ 有氧氧化的调节通过对其关键酶的调节实现。 ⑵ ATP/ADP或ATP/AMP比值全程调节。该比值升高，所有关键酶均被抑制。 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 三羧酸循环与酵解途径互相协调。三羧酸循环需要多少乙酰CoA，则酵解途径相应产生多少丙酮酸以生成乙酰CoA。

* 另外 ATP/ADP或ATP/AMP比值升高抑制有氧氧化，降低则促进有氧氧化。 ATP/AMP效果更显著。 2ADP ATP+AMP 腺苷酸激酶 体内ATP浓度是AMP的50倍，经上述反应后，ATP/AMP变动比ATP变动大，有信号放大作用，从而发挥有效的调节作用。

四、巴斯德效应 * 概念 巴斯德效应(Pastuer effect)指有氧氧化抑制糖酵解的现象。 * 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。 反巴斯德效应(Crabtree )

糖酵解 有氧氧化 反应部位 对氧需求 终产物 净生成ATP 数目 方式 关键酶 生理意义 胞液 胞液、线粒体 不需氧 需氧 乳酸 CO2+H2O 净生成ATP 数目 2分子 30或32分子 方式 底物水平磷酸化 氧化磷酸化、底物水平磷酸化 关键酶 己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶 酵解过程中的关键酶、丙酮酸脱氢酶复合体、柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、-酮戊二酸脱氢酶复合体 生理意义 缺氧时获能的主要方式 生理条件下获能的主要方式

第 四 节 磷酸戊糖途径 Pentose Phosphate Pathway

* 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。

一、磷酸戊糖途径的反应过程 * 细胞定位：胞 液 * 反应过程可分为二个阶段 第一阶段：氧化反应 生成磷酸戊糖，NADPH+H+及CO2 * 细胞定位：胞 液 * 反应过程可分为二个阶段 第一阶段：氧化反应 生成磷酸戊糖，NADPH+H+及CO2 第二阶段: 非氧化反应 包括一系列基团转移。

1. 磷酸戊糖生成 6-磷酸葡萄糖酸 6-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖酸内酯 6-磷酸葡萄糖脱氢酶 NADPH+H+ NADP+ ⑴ H2O CO 6-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖酸内酯 6-磷酸葡萄糖脱氢酶 NADPH+H+ NADP+ ⑴ H2O 5-磷酸核酮糖 CH2OH C O 5-磷酸核糖 6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶 NADP+ CO2 NADPH+H+ ⑵ 异构酶

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+。 G-6-P 5-磷酸核糖 CO2 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+。

2. 基团转移反应 每3分子6-磷酸葡萄糖同时参与反应，在一系列反应中，通过3C、4C、6C、7C等演变阶段，最终生成 3-磷酸甘油醛和 6-磷酸果糖。 3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖，可进入酵解途径。因此，磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路。

磷酸戊糖途径 第一阶段 第二阶段 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-磷酸核糖 C5 3NADP+ 3NADP+3H+ 6-磷酸葡萄糖脱氢酶 6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶 3CO2 磷酸戊糖途径 第一阶段 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 第二阶段

C原子数目变化示意图 C6 C5 C7 C3 C3 C6 C4 C4 C6 C6 C7 C6 C5 C3 糖的分解代谢 CO2 CO2

磷酸戊糖途径 与糖酵解 6-磷酸葡萄糖脱氢酶

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

磷酸戊糖途径的特点 ⑴ 脱氢反应以NADP+为受氢体，生成NADPH+H+。 ⑵ 反应过程中进行了一系列酮基和醛基转移反应，经过了3、4、5、6、7碳糖的演变过程。 ⑶ 反应中生成了重要的中间代谢物——5-磷酸核糖。 ⑷ 一分子G-6-P经过反应，只能发生一次脱羧和二次脱氢反应，生成一分子CO2和2分子NADPH+H+。

二、磷酸戊糖途径的调节 * 6-磷酸葡萄糖脱氢酶 （关键酶） * 6-磷酸葡萄糖脱氢酶 （关键酶） 此酶为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。 此酶活性主要受NADPH/NADP+比值的影响，比值升高则被抑制，降低则被激活。另外NADPH对该酶有强烈抑制作用。

三、磷酸戊糖途径的生理意义 （一）为核苷酸的生成提供核糖 （二）提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应

（二）提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应 NADPH+H+ NADP+ 乙酰CoA 脂酸、胆固醇 NADPH+H+ NADP+ α-酮戊二酸 谷氨酸 NH3

（二）提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应 NADPH+H+ NADP+ NADPH+H+ NADP+ 鲨烯 胆固醇 胆汁酸，类固醇激素

（二）提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应 3. NADPH可维持GSH的还原性 A AH2 2G-SH G-S-S-G NADP+ NADPH+H+

临床讨论： 临床生化检验： ①测定尿中硫胺素排泄量： ↓ ②红细胞转酮醇酶试验：转酮酶活性↓ 临床诊断：维生素B1缺乏引起的脚气病 病史： 早期：下肢软弱无力、麻木，常有沉重感（如同“带了脚镣” ）。厌食、体重下降、消化不良和便秘。还头痛、失眠、不安、易怒、健忘等。 近来：从脚开始，出现灼痛或异样感觉，逐渐向小腿发展，原来感觉过敏处渐趋迟钝，甚则痛觉，温觉及振动感觉依次消失。肌肉酸痛，以腓肠肌为著，上下楼梯困难。继而足、趾下垂，肌肉挛缩，卧床不起。 临床生化检验： ①测定尿中硫胺素排泄量： ↓ ②红细胞转酮醇酶试验：转酮酶活性↓ 临床诊断：维生素B1缺乏引起的脚气病

脚气病的发病机理 B1↓→ TPP↓ TPP是三种重要酶的辅基： 丙酮酸脱氢酶(丙酮酸-乙酰CoA) α-酮戊二酸脱氢酶(生成琥珀酸CoA) 转酮醇酶(磷酸戊糖途径) → → 糖代谢障碍（氧化脱羧↓） → → 丙酮酸、乳酸↑ → → 神经组织、心肌能量↓ → →神经营养障碍，多发性神经炎（周围神经系统） 或 心脏扩大，周围血管扩张，静息时心动过速，气促， 胸痛，水肿（心血管系统 ）

首先是现代人吃的是精米白面。 第二是因为现代人饭吃得太少。 第三是快餐食品惹的祸。 我国60年代的三年自然灾害时期，由于粮食缺乏，患脚气病的人也很多。而如今生活富裕了，丰衣足食，又见到象征贫困的脚气病卷土重来，简直让人难以理解。问题出在什么地方呢？ 首先是现代人吃的是精米白面。 大米、面粉含维生素B1较多，主要存在于外胚芽中。老百姓的米越吃越精，粮食表面经过层层加工，导致B族维生素剥落，人体获得维生素B1的主要渠道也因此消失了。 第二是因为现代人饭吃得太少。 第三是快餐食品惹的祸。 麦当劳、汉堡包、肯德基炸鸡、比萨馅饼等很少有维生素B1。再加上这些食品含糖量特别高，人体内过多地摄取糖分，则维生素B1的消耗量就得相对增加。

第 五 节 糖原的合成与分解 Glycogenesis and Glycogenolysis

糖 原 (glycogen) 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。 糖原储存的主要器官及其生理意义

糖原的结构特点及其意义 1. 葡萄糖单元以α-1,4-糖苷 键形成长链。 2. 约10个葡萄糖单元处形成分枝，分枝处葡萄糖以α-1,6-糖苷键连接，分支增加，溶解度增加。 3. 每条链都终止于一个非还原端.非还原端增多，以利于其被酶分解。 目 录

一、糖原的合成代谢 （一）定义 （二）合成部位 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

（三）糖原合成途径 1. 葡萄糖磷酸化生成6-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

2. 6-磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖变位酶

+ 3. 1- 磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖 UTP 2Pi+能量 * UDPG可看作“活性葡萄糖”，在体内充作葡萄糖供体。 尿苷 3. 1- 磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖 1- 磷酸葡萄糖 + UTP 尿苷 P 尿苷二磷酸葡萄糖 (UDPG ) PPi UDPG焦磷酸化酶 2Pi+能量 * UDPG可看作“活性葡萄糖”，在体内充作葡萄糖供体。

4. α-1,4-糖苷键式结合 糖原n + UDPG 糖原n+1 + UDP 糖原合酶 ( glycogen synthase ) UDP 4. α-1,4-糖苷键式结合 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

糖原n + UDPG 糖原n+1 + UDP 糖原合酶 (glycogen synthase) * 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）糖原分枝的形成 分 支 酶 (branching enzyme) α-1,4-糖苷键 α-1,6-糖苷键 目 录

糖原合成过程中作为引物的第一个糖原分子从何而来？ 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。

二、糖原的分解代谢 * 定义 * 亚细胞定位：胞 浆 * 肝糖元的分解 1. 糖原的磷酸化 糖原分解 (glycogenolysis )习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。 * 亚细胞定位：胞 浆 * 肝糖元的分解 1. 糖原的磷酸化 糖原n+1 糖原n + 1-磷酸葡萄糖 磷酸化酶

2. 脱枝酶的作用 ①转移葡萄糖残基 ②水解-1,6-糖苷键 脱枝酶 (debranching enzyme) 转移酶活性 α-1,6糖苷 磷 酸 化 酶 目 录

3. 1-磷酸葡萄糖转变成6-磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 4. 6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖 葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖变位酶 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

* 肌糖原的分解 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，提供血糖，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。

小 结 ⑴ 反应部位：胞浆 ⑵ G-6-P的代谢去路 G-6-P G（补充血糖） 6-磷酸葡萄糖内酯 F-6-P （进入磷酸戊糖途径） 小 结 ⑴ 反应部位：胞浆 ⑵ G-6-P的代谢去路 G（补充血糖） 6-磷酸葡萄糖内酯 （进入磷酸戊糖途径） F-6-P （进入酵解途径） G-6-P G-1-P UDPG Gn（合成糖原） 葡萄糖醛酸 （进入葡萄糖醛酸途径）

3. 糖原的合成与分解总图 糖原合酶 磷酸化酶 G-1-P UTP UDPG PPi 糖原n+1 UDP G-6-P G 糖原n Pi 磷酸葡萄糖变位酶 己糖(葡萄糖)激酶 糖原n Pi 磷酸化酶 葡萄糖-6-磷酸酶（肝） 糖原n

三、糖原合成与分解的调节 关键酶 这两种关键酶的重要特点： * 有共价修饰和变构调节二种方式。 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： * 有共价修饰和变构调节二种方式。 * 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。

1. 共价修饰调节 ①两种酶磷酸化或去磷酸化后活性变化相反； ②此调节为酶促反应，调节速度快； ③调节有级联放大作用，效率高； ④受激素调节。

– 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 Pi 磷酸化酶b激酶 激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+ 受体 ATP cAMP PKA (无活性) Pi 磷蛋白磷酸酶-1 磷酸化酶b激酶 PKA (有活性) 磷酸化酶b激酶-P – 磷蛋白磷酸酶抑制剂-P 糖原合酶 糖原合酶-P 磷酸化酶b 磷酸化酶a-P PKA（有活性） 磷蛋白磷酸酶抑制剂

2. 别构调节 * 葡萄糖是磷酸化酶的别构抑制剂。 磷酸化酶 a (R) [疏松型] 磷酸化酶 a (T) [紧密型] 葡萄糖 2. 别构调节 * 葡萄糖是磷酸化酶的别构抑制剂。 磷酸化酶 a (R) [疏松型] 磷酸化酶 a (T) [紧密型] 葡萄糖 磷酸化酶二种构像——紧密型(T)和疏松型(R) ，其中T型的14位Ser暴露，便于接受前述的共价修饰调节。

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 AMP ATP及6-磷酸葡萄糖 ♁ 

调节小结 ① 关键酶都以活性、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。 ② 双向调控：对合成酶系与分解酶系分别进行调节，如加强合成则减弱分解，或反之。 ③ 双重调节：别构调节和共价修饰调节。 ④ 关键酶调节上存在级联效应。 ⑤ 肝糖原和肌糖原代谢调节各有特点： 如：分解肝糖原的激素主要为胰高血糖素， 分解肌糖原的激素主要为肾上腺素。

四、糖原积累症 糖原累积症(glycogen storage diseases)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。

糖原积累症分型 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 Ⅲ 脱支酶缺失 肝、肌肉 分支多，外周糖链短 Ⅳ 分支酶缺失 分支少，外周糖链特别长 Ⅴ 肌磷酸化酶缺失 肌肉 Ⅵ 肝磷酸化酶缺陷 肝 Ⅶ 肌肉和红细胞磷酸果糖激酶缺陷 肌肉、红细胞 Ⅷ 肝脏磷酸化酶激酶缺陷 脑、肝

第 六 节 糖 异 生 Gluconeogenesis

即使在饥饿时，机体也需消耗一定量的葡萄糖 糖异生与血糖浓度： 红细胞、骨髓 肾髓质、神经 正常情况下 血糖浓度： 4.5～6.7mmo/L 视 网 膜 消耗100-150g葡萄糖/天 消耗40g 葡萄糖/天 禁食数周时 血糖浓度： ～3.9mmo/L 即使在饥饿时，机体也需消耗一定量的葡萄糖 （～200g/天) 大脑 在饥饿情况下糖异生对保证血糖浓度的相对恒定具有重要的意义 人体储存的可供全身利用的糖仅150g左右 （不到12小时全部耗尽）

* 概念 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 主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体 * 原料 主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸

一、糖异生途径 * 定义 糖异生途径(gluconeogenic pathway)指从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程。 * 过程 G-6-P F-6-P F-1,6-2P 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+ 磷酸烯醇式丙酮酸 一、糖异生途径 * 定义 糖异生途径(gluconeogenic pathway)指从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程。 * 过程 糖异生途径与酵解途径大多数反应是共有的、可逆的； 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。

1. 丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP) 丙酮酸 草酰乙酸 PEP ATP ADP+Pi CO2 ① GTP GDP CO2 ② 丙酮酸 草酰乙酸 PEP 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）

※ 草酰乙酸转运出线粒体 出线粒体 苹果酸 草酰乙酸 草酰乙酸 天冬氨酸 出线粒体

PEP 胞液 磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶 草酰乙酸 苹果酸 天冬氨酸 天冬氨酸 苹果酸 草酰乙酸 线粒体 丙酮酸羧化酶 丙酮酸 丙酮酸 GTP GDP + CO2 胞液 天冬氨酸 苹果酸 草酰乙酸 天冬氨酸 谷氨酸 α-酮戊二酸 苹果酸 NADH + H+ NAD+ 草酰乙酸 丙酮酸羧化酶 ATP + CO2 ADP + Pi 线粒体 丙酮酸 丙酮酸

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+。 反应提供。 乳酸 丙酮酸 LDH NAD+ NADH+H+

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。 胞浆

2. 1,6-双磷酸果糖 转变为 6-磷酸果糖 3. 6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖 1,6-双磷酸果糖 6-磷酸果糖 果糖双磷酸酶 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

非糖物质进入糖异生的途径 ⑴ 糖异生的原料转变成糖代谢的中间产物 生糖氨基酸 α-酮酸 甘油 α-磷酸甘油 磷酸二羟丙酮 乳酸 丙酮酸 -NH2 甘油 α-磷酸甘油 磷酸二羟丙酮 乳酸 丙酮酸 2H ⑵ 上述糖代谢中间代谢产物进入糖异生途径，异生为葡萄糖或糖原

目 录

二、糖异生的调节 在前面的三个反应过程中，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。 6-磷酸葡萄糖 葡萄糖 葡萄糖-6-磷酸酶 己糖激酶 ATP ADP Pi 在前面的三个反应过程中，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。 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 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

当两种酶活性相等时，则不能将代谢向前推进，结果仅是ATP分解释放出能量，因而称之为无效循环(futile cycle)。 因此，有必要通过调节使糖异生途径与酵解途径相互协调，主要是对前述底物循环中的后2个底物循环进行调节。

1. 6-磷酸果糖与1,6-双磷酸果糖之间 6-磷酸果糖 Pi ATP AMP ADP 1,6-双磷酸果糖 2,6-双磷酸果糖 1. 6-磷酸果糖与1,6-双磷酸果糖之间 6-磷酸果糖 Pi ATP 2,6-双磷酸果糖 AMP 果糖双磷 酸酶-1 6-磷酸果糖激酶-1 ADP 1,6-双磷酸果糖

2. 磷酸烯醇式丙酮酸与丙酮酸之间 PEP ADP 1,6-双磷酸果糖 丙氨酸 丙酮酸激酶 草酰乙酸 ATP 丙 酮 酸 乙 酰 CoA

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）调节酸碱平衡（乳酸异生为糖） 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）

小 结 糖异生指由非糖3C化合物（主要是丙酮酸）转化为葡萄糖的过程。糖异生存在于所有生物体中，具有保守性。 从丙酮酸生成葡萄糖是糖异生的中心途径。这条途径不是糖酵解的简单逆反应。 通过糖异生，2分子丙酮酸转变为1分子葡萄糖需要6个高能磷酸键。 在脊椎动物中，大部分氨基酸可以转化为糖。但脂肪酸不能。

【 】 【 】 八、乳酸循环(lactose cycle) ———（Cori 循环） ⑴ 循环过程 肝 肌肉 血液 糖异生活跃 ⑴ 循环过程 肝 肌肉 葡萄糖 葡萄糖 葡萄糖 糖异生途径 酵解途径 丙酮酸 丙酮酸 NAD+ NADH NADH NAD+ 乳酸 乳酸 乳酸 血液 糖异生活跃 有葡萄糖-6磷酸酶 【 】 糖异生低下 没有葡萄糖-6磷酸酶 【 】

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。 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。

第 七 节 血糖及其调节 Blood Glucose and The Regulation of Blood Glucose Concentration

血糖及血糖水平的概念 * 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 ：3.9~6.1mmol/L

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。

血糖 一、血糖来源和去路 食 物 糖 CO2 + H2O 肝（肌）糖原 肝糖原 其它糖 非糖物质 脂肪、氨基酸 氧化分解 消化，吸收 糖原合成 肝（肌）糖原 肝糖原 分解 磷酸戊糖途径等 其它糖 非糖物质 糖异生 脂类、氨基酸合成代谢 脂肪、氨基酸

二、血糖水平的调节 * 主要依靠激素的调节 降低血糖：胰岛素(insulin) 主要调节激素 升高血糖：胰高血糖素(glucagon)、糖皮质激素、肾上腺素

（一） 胰岛素 —— 体内唯一降低血糖水平的激素 胰岛素的作用机制: ① 促进葡萄糖转运进入肝外细胞 ； ② 加速糖原合成，抑制糖原分解； （一） 胰岛素 —— 体内唯一降低血糖水平的激素 胰岛素的作用机制: ① 促进葡萄糖转运进入肝外细胞 ； 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。

（二）胰高血糖素 —— 体内升高血糖水平的主要激素 胰高血糖素的作用机制： 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。

（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。

（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。 肾上腺素具有与交感神经兴奋相似的作用，使血管收缩，心脏活动加强，血压升高，临床上被用来作为升压药物，起抗休克作用。 肾上腺素主要是调节糖代谢，它能够促进肝糖原和肌糖原的分解，增加血糖和血中的乳酸含量。去甲肾上腺素也有类似作用，但作用较弱。 肾上腺素的作用机制：肾上腺素促进糖原分解的作用机制如图8.4所示。 肾上腺素由肾上腺分泌后通过血液输送到肝细胞，即与肝细胞膜表面上的肾上腺素受体结合。受体与肾上腺素结合后，即与G-蛋白作用，形成具有活性的G-蛋白片段（α-亚基与GTP结合体）。这种活性的G-蛋白片段进一步激活cAMP环化酶，从而催化ATP环化形成cAMP（在细胞内浓度可达到10-6mol/L）。 细胞内的cAMP形成后，即引发一系列反应。首先无活性的蛋白激酶与cAMP作用，转变成有活性的蛋白激酶。在活性蛋白激酶作用下，磷酸化酶激酶（脱磷酸状态，无活性）与ATP发生磷酸化作用，形成有活性的磷酸化酶激酶（磷酸化状态）。这种活性磷酸化激酶再催化磷酸化酶b的磷酸化反应，产生有活性的磷酸化酶a。最后，在磷酸化酶a催化下，糖原转化成1-磷酸葡萄糖、6-磷酸葡萄糖，再转变成葡萄糖。 在上述的过程中，虽然只有极少数的肾上腺素被结合（10-8～10-10mol/L），但是却能产生5mmol/L的葡萄糖，这说明反应过程中激素的信号被逐级放大了约300万倍。也就是说，激素与受体结合后，可以在几秒钟之内使磷酸化酶的活性达到最大值。 一旦肾上腺素停止分泌，结合在肝细胞膜上的肾上腺素即解离下来，整个体系恢复到被激活前的状态。 现在已经证明，氨基酸、多肽和蛋白质类激素的作用机制与肾上腺素相似。 在此过程中，激素把激靶细胞活动的信息传递给靶细胞受体，然后，再由cAMP把这个信息传递给细胞内的蛋白酶及其它蛋白质或酶系，实现对靶细胞活动的调控作用。所以，通常将激素称为“第一信使”，而将cAMP称为“第二信使”。 应激状态: 一是不希望发生的生活事件发生了， 二是希望发生的生活事件没有出现。

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。 *葡萄糖耐量(glucose tolerence) 指人体对摄入的葡萄糖具有很大的耐受能力的现象。

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。

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。

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7.22~7.78mmol/L称为高血糖。 2. 肾糖阈的定义 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。

3. 高血糖及糖尿的病理和生理原因 持续性高血糖和糖尿，主要见于糖尿病(diabetes mellitus, DM)。 糖尿病可分为二型: 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。

病因：胰岛素不足 糖的来源 、去路 出现高血糖 及糖尿； 三. 糖尿病的临床症状 病因：胰岛素不足 糖的来源 、去路 出现高血糖 及糖尿； “三多一少”症状 ： 患者能量不足 有饥饿感 多食； 多食 血糖 大量糖随尿排出 多尿； 多尿 失水过多 血液浓缩 口渴 多饮 。 由于产能不足 大量动员脂肪和蛋白质分解 严重时因消耗过多 身体逐渐消瘦 体重减轻（少） 。 糖的 氧化供能↓↓

1. 低血糖(hypoglycemia)的定义 (二）低血糖 1. 低血糖(hypoglycemia)的定义 空腹血糖浓度低于3.33~3.89mmol/L时称为低血糖。 2. 低血糖的影响 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。

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