第九章 糖 代 谢 Chapter 9 Metabolism of carbohydrate 第一节 概述(introduction)

一、糖的生理功能 糖类是指多羟基醛或酮及其衍生物。糖类在生物体的生理功能主要有： ① 氧化供能：糖类占人体全部供能量的70%。 ② 作为结构成分：作为生物膜、神经组织等的组分。 ③ 作为核酸类化合物的成分：构成核苷酸，DNA，RNA等。 ④ 转变为其他物质：转变为脂肪或氨基酸等化合物。

二、生物体内的糖类 （一）单糖 单糖是最简单的糖，是不能水解为更小分子的糖。 葡萄糖，果糖都是常见单糖。 根据羰基在分子中的位置，单糖可分为醛糖和酮糖。 根据碳原子数目，可分为丙糖，丁糖，戊糖，己糖和庚糖。 单糖的种类虽多，但其结构和性质都有很多相似之处。

葡萄糖的分子式为C6H12O6，具有一个醛基和5个羟基，葡萄糖分子中含有4个手性碳原子，根据规定，单糖的D、L构型由碳链最下端手性碳的构型决定。

葡萄糖的醛基除了可以与C5上的羟基缩合形成六元环外，还可与C4上的羟基缩合形成五元环。五元环化合物不甚稳定，天然糖多以六元环的形式存在。五元环化合物可以看成是呋喃的衍生物，叫呋喃糖；六元环化合物可以看成是吡喃的衍生物，叫吡喃糖。因此，葡萄糖的全名应为α-D(+)-或β-D(+)-吡喃葡萄糖。 α-和β-糖互为端基异构体，也叫异头物

图8-1 α-葡萄糖和β-葡萄糖

（二）寡糖 寡糖由2-6个单糖分子构成，其中以双糖最普遍。寡糖和单糖都可溶于水，多数有甜味。 寡糖中以双糖分布最普遍，意义也较大。

双糖是由两个单糖分子缩合而成。双糖可以认为是一种糖苷，其中的配基是另外一个单糖分子。 在自然界中，仅有三种双糖（蔗糖、乳糖和麦芽糖）以游离状态存在，其他多以结合状态存在（如纤维二糖）。 蔗糖是最重要的双糖，麦芽糖和纤维二糖是淀粉和纤维素的基本结构单位。

图 8-2 蔗糖的两种异构体 图 8-3 乳糖的两种异构体

（三）多糖 多糖由多个单糖缩合而成。它是自然界中分子结构复杂且庞大的糖类物质。 多糖按功能可分为两大类：一类是结构多糖，如构成植物细胞壁的纤维素、半纤维素，构成细菌细胞壁的肽聚糖等；另一类是贮藏多糖，如植物中的淀粉、动物体内的糖原等。 还有一些多糖具有更复杂的生理功能，如粘多糖、血型物质等，它们在生物体内起着重要的作用。

多糖可由一种单糖缩合而成，称均一多糖，如戊糖胶（木糖胶、阿拉伯糖胶）、己糖胶（淀粉、糖原、纤维素等），也可由不同类型的单糖缩合而成，称不均一多糖，如半乳糖甘露糖胶、阿拉伯胶和果胶等。 多糖在水中不形成真溶液，只能形成胶体。多糖没有甜味，也无还原性。 多糖有旋光性，但无变旋现象。

图8-4 支链淀粉和糖原

（四）结合糖 结合糖是指糖与非糖物质的结合物，常见的是与蛋白质的结合物。它们的分布很广泛，生物功能多种多样，且都含有一类含氮的多糖，即粘多糖。根据含糖多少可分为以糖为主的蛋白多糖和以蛋白为主的糖蛋白。 糖蛋白是以蛋白质为主体的糖－蛋白质复合物，在肽链的特定残基上共价结合着一个、几个或十几个寡糖链。寡糖链一般由2－15个单糖构成。寡糖链与肽链的连接方式有两种，一种是它的还原末端以O-糖苷键与肽链的丝氨酸或苏氨酸残基的侧链羟基结合，另一种是以N-糖苷键与侧链的天冬酰胺残基的侧链氨基结合

糖蛋白的结构

（五）衍生糖 由单糖衍生而来，如糖胺、糖醛酸等。 糖在生物界中分布很广，几乎所有的动物，植物，微生物体内都含有糖。糖占植物干重的80%，微生物干重的10-30%，动物干重的2%。糖在植物体内起着重要的结构作用，而动物则用蛋白质和脂类代替，所以行动更灵活，适应性强。动物中只有昆虫等少数采用多糖构成外骨胳，其形体大小受到很大限制。

在人体中，糖主要以三种形式存在: (1)以糖原形式贮藏在肝和肌肉中。糖原代谢速度很快，对维持血糖浓度衡定，满足机体对糖的需求有重要意义。 (2)以葡萄糖形式存在于体液中。细胞外液中的葡萄糖是糖的运输形式，它作为细胞的内环境条件之一，浓度相当衡定。 (3)存在于多种含糖生物分子中。糖作为组成成分直接参与多种生物分子的构成。如:DNA分子中含脱氧核糖，RNA和各种活性核苷酸(ATP、许多辅酶)含有核糖，糖蛋白和糖脂中有各种复杂的糖结构。

三、食物中糖的消化和吸收 糖类在自然界植物性食物中分布极广，但在动物性食物中糖类的含量甚微，因此人体所需要的糖类主要来源于自然界中的各种植物性食物。其中谷类食物是人类糖类的最主要来源，糖类(淀粉)是谷物中的主要成分，大约占其总重量的70％左右。

食物中的糖类主要是植物淀粉(starch)和动物糖原(glycogen)两类可消化吸收的多糖。 首先在口腔被唾液中的淀粉酶(α-amylase)部分水解α-1，4糖苷键(α-1.4glycosidic bond)。 在小肠被胰液中的淀粉酶进一步水解生成麦芽糖。 被小肠粘膜刷毛缘的麦芽糖酶(maltase)、乳糖酶(lactase)和蔗糖酶(sucrase)水解为葡萄糖(glucose)、果糖(fructose) 等这些单糖可吸收入小肠细胞。

第二节 糖的酵解 糖酵解是酶将葡萄糖降解成丙酮酸并生成ATP的过程。它是动植物及微生物细胞中，葡萄糖分解产生能量的共同代谢途径。糖酵解过程于1940年最终得到阐明，在这项研究中，三位生物化学家G.Embden,O.J.K.Parnas等的贡献最大，故糖酵解途径又称为Embden Meyerhof Parnas途径，简称EMP途径

一、糖酵解的反应过程 糖酵解的全部反应过程在胞液(cytoplasm)中进行。 糖酵解的反应过程可分为活化、裂解、放能三个阶段。 总过程需10种酶，多数需要Mg2+。 酵解过程中所有的中间物都是磷酸化的，可防止从细胞膜漏出、保存能量，并有利于与酶结合。

图8-6 糖酵解

1. 活化(activation)——己糖磷酸酯的生成： 活化阶段是指葡萄糖经磷酸化和异构反应生成1,6-双磷酸果糖(FBP，FDP)的反应过程。该过程共由三步化学反应组成。

⑴ 葡萄糖(glucose)磷酸化生成6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate,G-6-P)； ⑵ G-6-P异构为6-磷酸果糖（fructose-6-phosphate,F-6-P）； ⑶ F-6-P再磷酸化为 1,6-双磷酸果糖（fructose-1,6-biphosphate,F-1,6-BP）。

ATP * 己糖激酶/葡萄糖激酶 (1) ADP (2) 磷酸己糖异构酶 * 磷酸果糖激酶-1 (3) ATP ADP

2.裂解（lysis)——磷酸丙糖的生成： 一分子F-1,6-BP裂解为两分子可以互变的磷酸丙糖（triose phosphate)，包括两步反应： ⑷ F-1,6-BP 裂解为3-磷酸甘油醛(glyceraldehyde-3-phosphate)和磷酸二羟丙酮(dihydroxyacetone phosphate)； ⑸ 磷酸二羟丙酮异构为3-磷酸甘油醛。

(4) 醛缩酶 (5) 磷酸丙糖异构酶

3.放能(releasing energy——丙酮酸的生成： 3-磷酸甘油醛经脱氢、磷酸化、脱水及放能等反应生成丙酮酸，包括六步反应。 ⑹ 3-磷酸甘油醛脱氢并磷酸化生成1,3-二磷酸甘油酸（glycerate-1,3-diphosphate)； ⑺ 1,3-二磷酸甘油酸脱磷酸,将其交给ADP生成ATP ； ⑻ 3-磷酸甘油酸异构为2-磷酸甘油酸；

NAD++Pi NADH+H+ (6) 3-磷酸甘油醛 脱氢酶 ADP 磷酸甘油酸激酶 (7) ATP (8) 磷酸甘油酸变位酶

⑼ 2-磷酸甘油酸(glycerate-2-phosphate)脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate,PEP)； ⑽ 磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）将高能磷酸基交给ADP生成ATP； ⑾ 烯醇式丙酮酸自发转变为丙酮酸(pyruvate) 。

H2O ⑼ 烯醇化酶 ADP * ⑽ 丙酮酸激酶 ATP ⑾ 自发

还原(reduction)——乳酸的生成： 利用丙酮酸接受酵解代谢过程中产生的NADH，使NADH重新氧化为NAD+，以确保反应的继续进行。 NADH+H+ NAD+ ⑿ 乳酸脱氢酶

二、酵解的能量变化 在从葡萄糖转变成丙酮酸过程中的反应如下： C6H12O6+2Pi+2ADP+2NAD+→ 2C3H4O3+2ATP+2NADH+2H++2H2O 1、在骨骼肌和脑组织中，NADH进入线粒体要经过甘油磷酸穿梭系统，共生成5个ATP。 2、其他组织如肝脏和心肌等，通过苹果酸穿梭系统，可生成7个ATP ，

三、糖酵解代谢途径关键酶及调节 己糖激酶（葡萄糖激酶） 磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶

糖酵解代谢途径的调节主要是通过各种变构剂对三个关键酶进行变构调节。 1. 己糖激酶或葡萄糖激酶： 葡萄糖激酶是肝脏调节葡萄糖吸收的主要的关键酶。

己糖激酶及葡萄糖激酶的变构剂 G-6-P 长链脂酰CoA - - 己糖激酶 hexokinase 葡萄糖激酶 glucokinase

6-phosphofructokinase-1 2. 6-磷酸果糖激酶-1： 6-磷酸果糖激酶-1是调节糖酵解代谢途径流量的主要因素。 ADP、AMP 1,6-双磷酸果糖 2,6-双磷酸果糖 ATP 柠檬酸 - + 6-磷酸果糖激酶-1 6-phosphofructokinase-1

3. 丙酮酸激酶： ATP 丙氨酸(肝) 1,6-双磷酸果糖 - + 丙酮酸激酶 pyruvate kinase

四、丙酮酸的去向 1.生成乙酰辅酶A：有氧时丙酮酸进入线粒体，脱羧生成乙酰辅酶A，通过三羧酸循环彻底氧化成水和CO2。 2.生成乳酸 3.生成乙醇：

五、糖酵解的生理意义 1. 在无氧和缺氧条件下，作为糖分解供能的补充途径。 2. 在有氧条件下，作为某些组织细胞主要的供能途径。

第三节 三羧酸循环 丙酮酸以后的氧化都是在线粒体中进行的。可分为两个阶段：丙酮酸氧化为乙酰CoA和乙酰CoA进入三羧酸彻底氧化。

一、丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA： 丙酮酸进入线粒体(mitochondrion)，在丙酮酸脱氢酶系(pyruvate dehydrogenase complex)的催化下氧化脱羧生成乙酰CoA(acetyl CoA)。 * 丙酮酸脱氢酶系 NAD+ +HSCoA NADH+H+ +CO2

由一分子葡萄糖氧化分解产生两分子丙酮酸(pyruvate)，故可生成两分子乙酰CoA(acetyl CoA)，两分子CO2和两分子（NADH+H+），可生成5分子ATP 。 反应为不可逆；丙酮酸脱氢酶系(pyruvate dehydrogenase complex)是糖有氧氧化途径的关键酶之一。

丙酮酸脱氢酶系由三种酶单体构成：丙酮酸脱羧酶（E1），硫辛酸乙酰基转移酶（E2），二氢硫辛酸脱氢酶（E3）。该多酶复合体有六种辅助因子：TPP，硫辛酸，NAD+，FAD，HSCoA和Mg2+。

二、三羧酸循环彻底氧化分解： 三羧酸循环（柠檬酸循环或Krebs循环）是指在线粒体中，乙酰CoA首先与草酰乙酸缩合生成柠檬酸，然后经过一系列的代谢反应，乙酰基被氧化分解，而草酰乙酸再生的循环反应过程。 三羧酸循环在线粒体中进行。一分子乙酰CoA氧化分解后共可生成10分子ATP，故此阶段可生成20分子ATP。

* 柠檬酸合酶 + ⑴ H2O HSCoA 顺乌头酸酶 ⑵ * 异柠檬酸脱氢酶 ⑶ NADH+H++CO2 NAD+

* α-酮戊二酸脱氢酶系 琥珀酰CoA合成酶 琥珀酸脱氢酶 ⑷ NAD+ +HSCoA NADH+H+ +CO2 GDP+Pi ⑸ GTP ⑹ FADH2 FAD

延胡索酸酶 ⑺ H2O NAD+ 苹果酸脱氢酶 ⑻ NADH+H+

三羧酸循环的特点： ①循环反应在线粒体(mitochondrion)中进行，为不可逆反应。 ②每完成一次循环，氧化分解掉一分子乙酰基，可生成10分子ATP。 ③循环的中间产物既不能通过此循环反应生成，也不被此循环反应所消耗。

④三羧酸循环中有两次脱羧反应，生成两分子CO2。 ⑤循环中有四次脱氢反应，生成三分子NADH和一分子FADH2。 ⑥循环中有一次底物水平磷酸化，生成一分子GTP。 ⑦三羧酸循环的关键酶是柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶系。

三羧酸循环的生理意义： ①是糖、脂、蛋白质三大物质分解供能的共同通路。 ②是糖、脂、蛋白质三大物质互变的共同途径。

Pyruvate dehydrogenase complex 三、三羧酸循环关键酶及调节 柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶 乙酰CoA、ATP NADH+H+ AMP、ADP NAD+ - + 丙酮酸脱氢酶系 Pyruvate dehydrogenase complex

第一步是限速步骤，受底物浓度影响和ATP的抑制。ATP还抑制异柠檬酸脱氢酶，ADP起激活作用。NADH对三种酶都抑制。 琥珀酰辅酶A与乙酰辅酶A竞争，抑制柠檬酸合成酶和α-酮戊二酸脱氢酶 草酰乙酸浓度低，是影响三羧酸循环速度的重要因素。

四、回补反应 3.由天冬氨酸转氨生成草酰乙酸，谷氨酸生成α-酮戊二酸，异亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸和甲硫氨酸生成琥珀酰辅酶A。 1.丙酮酸羧化：与ATP、水和CO2在丙酮酸羧化酶作用下生成草酰乙酸。 2.PEP+ CO2+GDP=草酰乙酸+GTP  由磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶催化，需Mn2+，在脑和心脏中有这个反应。 3.由天冬氨酸转氨生成草酰乙酸，谷氨酸生成α-酮戊二酸，异亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸和甲硫氨酸生成琥珀酰辅酶A。 四、回补反应

五、三羧酸循环的生理意义 ①是糖、脂、蛋白质三大物质分解供能的共同通路。 ②是糖、脂、蛋白质三大物质互变的共同途径。

第四节 磷酸戊糖途径 磷酸戊糖途径(pentose phosphate pathway)是指从G-6-P脱氢反应开始，经一系列代谢反应生成磷酸戊糖等中间代谢物，然后再重新进入糖氧化分解代谢途径的一条旁路代谢途径。

该旁路途径的起始物是G-6-P，返回的代谢产物是3-磷酸甘油醛(glyceraldehyde-3-phosphate)和6-磷酸果糖(fructose-6-phosphate)，其重要的中间代谢产物是5-磷酸核糖和NADPH。 整个代谢途径在胞液(cytoplasm)中进行。关键酶是6-磷酸葡萄糖脱氢酶(glucose-6-phosphate dehydro-genase)。

一、磷酸戊糖途径的反应过程 磷酸戊糖途径(pentose phosphate pathway)的总反应式： G-6-P + 12NADP+ + 7H2O → 6CO2 + 12NADPH + 12H+ + H3PO4 即六分子G-6-P可生成6分子CO2，4分子F-6-P，2分子3-磷酸甘油醛和12分子NADPH。

* 全部代谢过程可分为两个阶段： 1. G-6-P氧化分解生成5-磷酸核酮糖： ⑴ G-6-P脱氢氧化生成6-磷酸葡萄糖酸内酯： 6-磷酸葡萄糖脱氢酶 G-6-P + NADP+ 6-磷酸葡萄糖酸内酯 + NADPH + H+ *

⑵ 6-磷酸葡萄糖酸内酯水解生成6-磷酸葡萄糖酸： 内酯酶 6-磷酸葡萄糖酸内酯 + H2O 6-磷酸葡萄糖酸 ⑶ 6-磷酸葡萄糖酸再脱氢脱羧生成5-磷酸核酮糖： 6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶 6-磷酸葡萄糖酸+NADP+ 5-磷酸核酮糖+ NADPH + H+

2. 5-磷酸核酮糖的基团转移反应过程： 5-磷酸核酮糖经一系列基团转移反应生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖。在此阶段中，经由5-磷酸核酮糖异构可生成5-磷酸核糖。

二、磷酸戊糖途径的生理意义 1. 是体内生成NADPH的主要代谢途径： NADPH在体内可用于： ⑴ 作为供氢体，参与体内的合成代谢：如参与合成脂肪酸、胆固醇，一些氨基酸。 ⑵ 参与羟化反应：作为加单氧酶的辅酶，参与对代谢物的羟化。

⑶ 使氧化型谷胱甘肽还原。 ⑷ 维持巯基酶的活性。 ⑸ 维持红细胞膜的完整性：由于6-磷酸葡萄糖脱氢酶遗传性缺陷可导致蚕豆病，表现为溶血性贫血。

2. 是体内生成5-磷酸核糖的唯一代谢途径： 体内合成核苷酸和核酸所需的核糖或脱氧核糖均以5-磷酸核糖的形式提供，这是体内唯一的一条能生成5-磷酸核糖的代谢途径。 磷酸戊糖途径是体内糖代谢与核苷酸及核酸代谢的交汇途径。 3.单糖相互转换的途径

第五节 乙醛酸循环 乙酰CoA在乙醛酸体(glyoxysome)内生成琥珀酸、乙醛酸和苹果酸；此琥珀酸可用于糖的合成，该过程称为乙醛酸循环(glyoxylic acid cycle,GAC)。 动物和人类细胞中没有乙醛酸体，植物和微生物有乙醛酸体。油料植物种子(花生、油菜、棉籽等)萌发时存在着能够将脂肪转化为糖的乙醛酸循环。水稻中也分离出了乙醛酸循环中的两个关键酶——异柠檬酸裂解酶和苹果酸合成酶。

一、乙醛酸循环的过程 1、柠檬酸合成酶的作用下乙酰CoA与草酰乙酸缩合为柠檬酸，再经乌头酸酶催化形成异柠檬酸。 2、异柠檬酸裂解酶将异柠檬酸分解为琥珀酸和乙醛酸。 3、苹果酸合成酶催化下，乙醛酸与乙酰CoA结合生成苹果酸。苹果酸脱氢重新形成草酰乙酸，可以再与乙酰CoA缩合为柠檬酸，于是构成一个循环。反应方程式如下： 2乙酰CoA＋NAD+→琥珀酸＋2CoA＋NADH＋H+

琥珀酸 琥珀酸由乙醛酸体转移到线粒体，在通过三羧酸循环转变为延胡索酸、苹果酸，再生成草酰乙酸。 1、草酰乙酸继续进入TCA循环。2、转移到细胞质，在磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化下脱羧生成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)，PEP再通过糖酵解的逆转而转变为葡萄糖6磷酸并形成糖。

二、乙醛酸循环的意义 1、乙醛酸循环是富含脂肪的油料种子所特有的一种呼吸代谢途径。油料种子在发芽过程中，细胞中出现许多乙醛酸体，贮藏脂肪首先水解为甘油和脂肪酸，然后脂肪酸在乙醛酸体内氧化分解为乙酰CoA，并通过乙醛酸循环转化为糖，直到种子中贮藏的脂肪耗尽为止，乙醛酸循环活性便随之消失。淀粉种子萌发时不发生乙醛酸循环。可见，乙醛酸循环是富含脂肪的油料种子所特有的一种呼吸代谢途径。

乙醛酸与乙酰CoA结合所形成的苹果酸不发生脱氢，而是直接进入细胞质逆着糖酵解途径转变为蔗糖。 在乙醛酸体和线粒体之间有“苹果酸穿梭”发生。通过“苹果酸穿梭”和转氨基反应解决了乙醛酸体内NAD+的再生和OAA的不断补充，这对保证GAC的正常运转是至关重要的。

2.乙醛酸循环和三羧酸循环中存在着某些相同的酶类和中间产物。但是，它们是两条不同的代谢途径。乙醛酸循环是在乙醛酸体中进行的，是与脂肪转化为糖密切相关的反应过程。而三羧酸循环是在线粒体中完成的，是与糖的彻底氧化脱羧密切相关的反应过程。 3.油料植物种子发芽时把脂肪转化为碳水化合物是通过乙醛酸循环来实现的。这个过程依赖于线粒体、乙醛酸体及细胞质的协同作用。

第六节 糖醛酸途径 一、糖醛酸途径  糖醛酸途径由6-磷酸葡萄糖转化为UDP-葡萄糖，再由NAD连接的脱氢酶催化，形成UDP-葡萄糖醛酸；UDP-葡萄糖醛酸经水解、还原、脱水，形成L-古洛糖酸内酯，再经L-古洛糖酸内酯氧化酶氧化成抗坏血酸；通过C5差向酶，形成UDP-艾杜糖醛酸；L-古洛糖酸脱氢，再脱羧，生成L-木酮糖，然后与NADPH加氢生成木糖醇，还原NAD+生成木酮糖，与磷酸戊糖途径相连

二、糖醛酸途径的生物学意义 1.解毒：肝脏中的糖醛酸有解毒作用，可与含羟基、巯基、羧基、氨基等基团的异物或药物结合，生成水溶性加成物，使其溶于水而排出。 2.生物合成：UDP-糖醛酸可用于合成粘多糖，如肝素、透明质酸、硫酸软骨素等。 3.合成维生素C，但灵长类不能。 4.形成木酮糖，可与磷酸戊糖途径相连。

第七节 糖 异 生 由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖异生(gluconeogenesis)。 糖异生代谢途径主要存在于肝及肾中。

* 一、糖异生途径 糖异生主要沿酵解途径逆行，仅有三步反应为不可逆反应，故需经其他的代谢反应绕行。 1．G-6-P → G ： 由葡萄糖-6-磷酸酶催化进行水解。该酶不存在于肌肉组织中，故肌肉组织不能生成自由葡萄糖。 G-6-P + H2O G + Pi * 葡萄糖-6-磷酸酶

* 2．F-1,6-BP → F-6-P： F-1,6-BP + H2O F-6-P + Pi 3．丙酮酸→ 磷酸烯醇式丙酮酸：   3．丙酮酸→ 磷酸烯醇式丙酮酸： 经由丙酮酸羧化支路完成。 * 果糖双磷酸酶-1

* * ⑴ 丙酮酸→草酰乙酸： 丙酮酸 + ATP + C2O 草酰乙酸 + ADP + Pi ⑵草酰乙酸→磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)： 草酰乙酸 + GTP PEP + GDP + C2O * 丙酮酸羧化酶 (生物素) * 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶

G 胞液 线粒体 乙酰CoA PEP 丙酮酸 丙酮酸 草酰乙酸 草酰乙酸 苹果酸 苹果酸 PEP

fructose biphosphatase-1 二、糖异生的调节 AMP F-2,6-BP ATP - + 果糖双磷酸酶-1 fructose biphosphatase-1

乙酰CoA + 丙酮酸羧化酶 pyruvate carboxylase

三、糖异生的原料 1．生糖氨基酸： Ala, Cys, Gly, Ser, Thr, Trp→ 丙酮酸 Pro，His，Gln，Arg→ Glu→ α-酮戊二酸 Ile，Met，Ser，Thr，Val→ 琥珀酰CoA Phe，Tyr→ 延胡索酸 Asn，Asp→ 草酰乙酸

2．甘油： 甘油三酯→甘油→α-磷酸甘油→磷酸二羟丙酮。 3．乳酸： 乳酸→丙酮酸。

四、糖异生的生理意义 1．在饥饿情况下维持血糖浓度的相对恒定。 2．回收乳酸分子中的能量： 葡萄糖在肌肉组织中经糖的无氧酵解产生的乳酸，可经血循环转运至肝脏，再经糖的异生作用生成自由葡萄糖后转运至肌肉组织加以利用，这一循环过程就称为乳酸循环（Cori循环）。 3．维持酸碱平衡。

第八节 糖原的合成与分解 糖原（glycogen)是由许多葡萄糖分子聚合而成的带有分支的高分子多糖类化合物。 第八节 糖原的合成与分解 糖原（glycogen)是由许多葡萄糖分子聚合而成的带有分支的高分子多糖类化合物。 糖原分子的直链部分借α-1,4-糖苷键而将葡萄糖残基连接起来，其支链部分则是借α-1,6-糖苷键而形成分支。

α-1,6-糖苷键 α-1,4-糖苷键

糖原是一种无还原性的多糖。 糖原合成或分解时，其葡萄糖残基的添加或去除，均在其非还原端进行。 糖原的合成与分解代谢主要发生在肝、肾和肌肉组织细胞的胞液中。

一、糖原的合成代谢 （一）反应过程： 糖原合成的反应过程可分为三个阶段： 1．活化：由葡萄糖生成UDPG(uridine diphosphate glucose)，是一耗能过程。 ⑴ 磷酸化： G + ATP G-6-P + ADP 己糖激酶(葡萄糖激酶)

⑶ 转形：G-1-P转变为尿苷二磷酸葡萄糖（UDPG）： ⑵ 异构：G-6-P转变为G-1-P： G-6-P G-1-P   ⑶ 转形：G-1-P转变为尿苷二磷酸葡萄糖（UDPG）： G-1-P + UTP UDPG + PPi 磷酸葡萄糖变位酶 UDPG焦磷酸化酶

* 2．缩合： UDPG + (G)n (G)n+1 + UDP 3．分支： 当直链长度达12个葡萄糖残基以上时，在分支酶(branching enzyme)的催化下，将距末端6～7个葡萄糖残基组成的寡糖链由α-1,4-糖苷键转变为α-1,6-糖苷键，使糖原出现分支。 * 糖原合酶

α-1,4 α-1,6

（二）糖原合成的特点： 1．必须以原有糖原分子作为引物； 2．合成反应在糖原的非还原端进行； 3．合成为一耗能过程，每增加一个葡萄糖残基，需消耗2个高能磷酸键（2分子ATP）； 4．其关键酶是糖原合酶(glycogen synthase)，为一共价修饰酶； 5．需UTP参与（以UDP为载体）。

二、糖原的分解代谢 * （一）反应过程： 糖原的分解代谢可分为三个阶段： 1．水解：包括三步反应，循环交替进行。 ⑴ 磷酸解：由糖原磷酸化酶(glycogen phosphorylase)催化对α-1,4-糖苷键磷酸解，生成G-1-P。 (G)n + Pi (G)n-1 + G-1-P * 糖原磷酸化酶

⑵ 转寡糖链：当糖原被水解到离分支点四个葡萄糖残基时，由葡聚糖转移酶催化，将分支链上的三个葡萄糖残基转移到直链的非还原端，使分支点暴露。 ⑶ 脱支：由α-1,6-葡萄糖苷酶催化。将α-1,6-糖苷键水解，生成一分子自由葡萄糖。 (G)n + H2O (G)n-1 + G α-1,6-葡萄糖苷酶

由葡萄糖-6-磷酸酶(glucose-6-phosphatase)催化，生成自由葡萄糖。该酶只存在于肝及肾中。 2．异构： G-1-P G-6-P 3．脱磷酸： 由葡萄糖-6-磷酸酶(glucose-6-phosphatase)催化，生成自由葡萄糖。该酶只存在于肝及肾中。 G-6-P + H2O G + Pi 磷酸葡萄糖变位酶 葡萄糖-6-磷酸酶

（二）糖原分解的特点： 1．水解反应在糖原的非还原端进行； 2．是一非耗能过程； 3．关键酶是糖原磷酸化酶(glycogen phosphorylase)，为一共价修饰酶，其辅酶是磷酸吡哆醛。

三、糖原合成与分解的调节

四、糖原合成与分解的生理意义 1．贮存能量。 2．调节血糖浓度。 3．利用乳酸：肝中可经糖异生途径利用糖无氧酵解产生的乳酸来合成糖原。这就是肝糖原合成的三碳途径或间接途径。

第九节 糖的其他代谢途径 蔗糖的生物合成 葡糖-1-磷酸经蔗糖磷酸化酶作用可与果糖结合成蔗糖。 第九节 糖的其他代谢途径 蔗糖的生物合成 葡糖-1-磷酸经蔗糖磷酸化酶作用可与果糖结合成蔗糖。 乳糖的生物合成 乳糖的生物合成与糖原的生物合成相似，有UTP参加，其合成过程如下：

糖蛋白的生物合成：糖蛋白中的N-糖链的合成和肽链的生物合成同时进行，O-糖链的合成在肽链的合成后。 糖链的合成是由糖基作为供体和受体，在糖基转移酶催化下完成的。 糖基供体的活化形式：UDP-;GDP-;DPP-

糖蛋白的结构

第十节 糖代谢的调节 血液中的葡萄糖含量称为血糖。按真糖法测定，正常空腹血糖浓度为3.89～6.11mmol/L（70～100mg%）。

一、血糖的来源与去路 消化吸收 氧化供能 合成糖原 血糖 肝糖异生 转变为脂肪或氨基酸 肝糖原分解 转变为其他糖类物质

二、酵解的调节： 1.磷酸果糖激酶是限速酶 其调节物有：ATP、柠檬酸、氢离子、2，6-二磷酸果糖。 ATP是底物，也是负调节物，可被AMP逆转。当细胞中能荷（ATP/AMP）高时，酶对6-磷酸果糖的亲和力降低。 柠檬酸是三羧酸循环的第一个产物，其浓度增加表示生物合成的前体过剩，可加强ATP的抑制作用。

氢离子也有抑制作用，可防止乳酸过多引起血液酸中毒。 2，6-二磷酸果糖是别构活化剂，可增加对底物的亲和力。由磷酸果糖激酶2合成，在果糖二磷酸酶催化下水解成6-磷酸果糖。这两个酶称为前后酶或双功能酶，组成相同，其丝氨酸磷酸化后起磷酸酶作用，去磷酸则起激酶作用。

2.己糖激酶控制酵解的入口 因为6-磷酸葡萄糖的用处较多，参加磷酸戊糖途径、糖醛酸途径和糖原合成等，所以不是关键酶，由产物反馈抑制，磷酸果糖激酶活性降低则6-磷酸葡萄糖积累，抑制己糖激酶活性。

3.丙酮酸激酶控制出口 1，6-二磷酸果糖起活化作用，与磷酸果糖激酶协调，加速酵解。丙酮酸转氨生成丙氨酸，别构抑制，表示生物合成过剩。 其三种同工酶调节不同，肝脏的L型同工酶受ATP别构抑制，且有可逆磷酸化。血糖低时被级联放大系统磷酸化，降低活性，而肌肉中的M型不受磷酸化调节，血糖低时也可酵解供能。A型介于两者之间。

三、三羧酸循环的调控 由三个酶调控：柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶。第一步是限速步骤，受底物浓度影响和ATP的抑制。ATP还抑制异柠檬酸脱氢酶，ADP起激活作用。NADH对三种酶都抑制。琥珀酰辅酶A与乙酰辅酶A竞争，抑制柠檬酸合成酶和α-酮戊二酸脱氢酶。草酰乙酸浓度低，是影响三羧酸循环速度的重要因素。

四 、糖异生和酵解的协调 高浓度的6-磷酸葡萄糖抑制己糖激酶，促进异生。 酵解和异生的控制点是6-磷酸果糖与1，6-二磷酸果糖的转化。ATP和柠檬酸促进异生，抑制酵解。2，6-二磷酸果糖相反，是重要调节物。 丙酮酸与磷酸烯醇式丙酮酸的转化，丙酮酸羧化酶受乙酰辅酶A激活，ADP抑制；丙酮酸激酶被ATP、NADH和丙氨酸抑制。

无效循环：由不同酶催化的两个相反代谢反应条件不同，一个需要ATP参加，另一个进行水解，结果只是消耗能量，反应物不变，称为无效循环。可用于产热。 可立士循环：

五、糖原代谢的调节 其分解与合成主要由糖原磷酸化酶和糖原合成酶控制。二者都受可逆磷酸化调节，效果相反。激素通过cAMP促进磷酸化作用，使磷酸化酶成为a型（有活性），合成酶变成b型（无活性）。合成酶由蛋白激酶磷酸化。

六、神经和激素对血糖的调节 1.胰岛素：由胰岛β细胞分泌，促进糖原合成酶活性，诱导葡萄糖激酶合成，加强磷酸果糖激酶作用。低血糖效应。 2.肾上腺素和胰高血糖素：通过cAMP激活糖原磷酸化酶，诱导肝中磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶和果糖二磷酸酶的合成，促进异生，升高血糖。 3.生长激素：抗胰岛素，抑制糖原分解和葡萄糖氧化。促肾上腺皮质激素可阻碍肌糖原氧化，促进肝糖原合成。 4.甲状腺素：促进糖的异生和糖原分解，增加小肠对葡萄糖的吸收，升高血糖。 以上激素都是水溶性激素，通过cAMP起作用。