Metabolism of Carbohydrates

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

2 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。

3 （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)

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

5 半乳糖(galactose) ——已醛糖 核糖(ribose) ——戊醛糖

6 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

7 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)

8 ① 淀粉 是植物中养分的储存形式 淀粉颗粒

9 ② 糖原 是动物体内葡萄糖的储存形式 目 录

10 ③ 纤维素 作为植物的骨架 β-1,4-糖苷键

11 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。

12 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

13 第 一 节 概 述 Introduction

14 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。

15 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。

16 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

17 （二）糖的吸收 1. 吸收部位 小肠上段 2. 吸收形式 单 糖

18 (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)

19 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

20 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

21 第 二 节 糖的无氧分解 Glycolysis

22 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。

23 （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)

24 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

25 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

26 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

27 + 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)

28 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

29 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

30 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。

31 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

32 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)

33 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)

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35 (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。

36 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

37 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

38 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）

39 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

40 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

41 （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

42 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

43 （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

44 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

45 (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。

46 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

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

48 * 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

49 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

50 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

51 （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

52 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

53 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+。

54 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

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56 （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。

57 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

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59 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。

60 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

61 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。

62 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

63 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

64 * 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

65 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。

66 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。

67 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）

68 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。

69 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

70 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。

71 ⑵ 共价修饰调节

72 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

73 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。

74 * 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。

75 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 )

76 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

77 第 四 节 磷酸戊糖途径 Pentose Phosphate Pathway

78 * 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。

79 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。

80 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

81 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+。

82 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。

83 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

84 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

85 磷酸戊糖途径 与糖酵解 6-磷酸葡萄糖脱氢酶

86 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

87 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+。

88 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。

89 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

90 （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

91 （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

92 （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+

93 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

94 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 ）

95 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。

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

97 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

98 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

99 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

100 （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

101 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

102 + 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
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。

103 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

104 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。

105 （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

106 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。

107 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

108 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

109 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

110 * 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。

111 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）

112 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

113 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。

114 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。

115 – 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

116 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。

117 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 ♁ 

118 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。

119 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。

120 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

121 第 六 节 糖 异 生 Gluconeogenesis

122 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 g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）

123 * 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

124 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。

125 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）

126

127 ※ 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

128 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

129 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+

130 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

131 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

132 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

133 目 录

134 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

135 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。

136 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

137 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

138 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）

139 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。

140 【 】 【 】 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 【 】

141 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。

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

143 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

144 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。

145 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

146 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

147 （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。

148 （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。

149 （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。

150 （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。

151 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。

152 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。

153 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。

154 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。

155 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。

156 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↓↓

157 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。

158 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