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

3 糖原 (糖苷键) 脂肪 (酯键) 蛋白质 (肽键) 核酸 (磷酸二酯键) 葡萄糖 甘油 + 脂肪酸 氨基酸 磷酸+戊糖+碱基
丙酮酸或乙酰辅酶A 三羧酸循环与氧化磷酸化

4 糖的化学 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。

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

6 半乳糖(galactose) ——已醛糖 核糖(ribose) ——戊醛糖 目 录

7 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 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

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

9 ① 淀粉 是植物中养分的储存形式 淀粉颗粒 目 录

10 ② 糖原 是动物体内葡萄糖的储存形式 目 录

11 葡萄糖 丙酮酸 H2O及CO2 乳酸 乳酸、氨基酸、甘油 糖原 核糖 + 淀粉 ATP 酵解途径 糖异生途径 肝糖原分解 糖原合成
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

12 第 一 节 糖的无氧酵解 Glycolysis

13 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。

14 （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 (glucose-6-phosphate, G-6-P) 葡萄糖
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 6-磷酸葡萄糖 (glucose-6-phosphate, G-6-P) 己糖激酶 (hexokinase) 葡萄糖 ATP ADP Mg2+

15 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。肝细胞中是Ⅳ型，又称为葡萄糖激酶(glucokinase)。它的特点是：
①对葡萄糖亲和力很低 ②受激素调控

16 ⑵ 6-磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖 6-磷酸果糖 (fructose-6-phosphate, F-6-P) 6-磷酸葡萄糖 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 ⑵ 6-磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖 6-磷酸果糖 (fructose-6-phosphate, F-6-P) 6-磷酸葡萄糖 己糖异构酶

17 ⑶ 6-磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖(1, 6-fructose-biphosphate, F-1,6-2P)
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 1,6-双磷酸果糖(1, 6-fructose-biphosphate, F-1,6-2P) 6-磷酸果糖 ATP ADP Mg2+ 6-磷酸果糖激酶-1 6-磷酸果糖激酶-1(6-phosphfructokinase-1)

18 + ⑷ 磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖 磷酸二羟丙酮 1,6-双磷酸果糖 3-磷酸甘油醛 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 1,6-双磷酸果糖 醛缩酶 (aldolase) 磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛 +

19 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 磷酸丙糖异构酶 3-磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮 磷酸丙糖异构酶 (phosphotriose isomerase)

20 NAD+的结构 R=H: NAD+

21

22 ⑹ 3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油醛 1,3-二磷酸 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 ⑹ 3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油醛脱氢酶 GAPDH glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase Pi、NAD+ NADH+H+ 3-磷酸甘油醛脱氢酶 3-磷酸甘油醛 1,3-二磷酸 甘油酸

23 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 3-磷酸甘油酸 ADP ATP 磷酸甘油酸激酶 1,3-二磷酸 甘油酸 磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinase) ※此底物分子内部能量自发发生重新分布，形成高能键，后者可使ADP磷酸化生成ATP，这个过程称为底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation) 。

24 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 磷酸甘油酸 变位酶 3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 磷酸甘油酸变位酶 (phosphoglycerate mutase)

25 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，PEP (phosphoenolpyruvate) 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 烯醇化酶 (enolase) 2-磷酸甘油酸 + H2O 磷酸烯醇式丙酮酸，PEP (phosphoenolpyruvate)

26 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)

27 (二) 丙酮酸转变成乳酸 丙酮酸 乳酸 反应中NADH+H+ 来自于上述第6步反应中3-磷酸甘油醛脱氢反应。 NADH + H+ NAD+
乳酸脱氢酶(LDH) NADH + H+ NAD+ 反应中NADH+H+ 来自于上述第6步反应中3-磷酸甘油醛脱氢反应。

28 糖酵解途径 Glu G-6-P F-6-P F-1, 6-2P 磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛 1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸 乳 酸
ATP ADP E1 ATP ADP E2 Glu G-6-P F-6-P F-1, 6-2P 磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛 E1:己糖激酶 E2: 6-磷酸果糖激酶-1 E3: 丙酮酸激酶 NAD+ NADH+H+ 1,3-二磷酸甘油酸 ADP ATP 糖酵解途径 3-磷酸甘油酸 乳 酸 NAD+ NADH+H+ 2-磷酸甘油酸 ADP ATP E3 丙 酮 酸 磷酸烯醇式丙酮酸

29 糖酵解小结 ⑴ 反应部位：胞浆 ⑵ 特点：不需氧的产能过程 ⑶ 全过程中有三步不可逆的反应 G G-6-P F-6-P F-1,6-2P
⑴ 反应部位：胞浆 ⑵ 特点：不需氧的产能过程 ⑶ 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

30 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）

31 二、糖酵解调节 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

32 三、糖酵解生理意义 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供能途径。 ① 无线粒体细胞，如：红细胞
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供能途径。 ① 无线粒体细胞，如：红细胞 ② 代谢活跃细胞，如：白细胞、骨髓细胞

33 第 二 节 糖的有氧氧化 Aerobic Oxidation of Carbohydrate

34 * 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

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

36 （一）丙酮酸氧化脱羧 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 (acetyl CoA)。 丙酮酸脱氢酶复合体
NAD+ , HSCoA CO2 , NADH + H+ 丙酮酸 乙酰CoA 丙酮酸脱氢酶复合体

37 丙酮酸脱氢酶复合体组成 主酶 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+ 辅 酶 TPP 硫辛酸（ ) FAD, NAD+ S L

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39 （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 所有反应均在线粒体中

40 GTP GDP ATP ADP ② ① ② ①柠檬酸合酶 ⑧ 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 核苷二磷酸激酶
H2O H2O ② H2O ① CoASH NADH+H+ ② NAD+ ①柠檬酸合酶 ⑧ 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 NAD+ NADH+H+ GTP GDP ATP ADP 核苷二磷酸激酶 ⑤琥珀酰CoA合成酶 ⑥琥珀酸脱氢酶 ⑦ ⑦延胡索酸酶 H2O ③ ⑧苹果酸脱氢酶 FADH2 CO2 NADH+H+ NAD+ ⑥ FAD GTP GDP+Pi ⑤ ④ CoASH CO2 CoASH 目 录

41 小 结 ① 三羧酸循环概念：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，最后重新生成草酰乙酸，这样重复循环反应的过程。 ② TAC过程反应部位在线粒体。

42 ③ 三羧酸循环要点 NADH+H+产生2.5 ATP 一分子乙酰辅酶A经过一次三羧酸循环，总产生10分子ATP 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 说 明： 线粒体内1分子FADH2产生1.5 ATP; 1分子 NADH+H+产生2.5 ATP

43 ④ 整个循环反应为不可逆反应 循环本身依靠FADH2和NADH+H+（统称为还原当量）被氧化呼吸链的不断吸取利用，电子呼吸链不但可消除还原当量物质，而且还吸纳氧分子，产生水分子和释放ATP能量。 ⑤ 三羧酸循环中间产物与其他代谢物的联系 正常情况下，三羧酸循环中间产物起催化剂作用，本身无量变化，通过三羧酸循环投入乙酰CoA，收获还原当量物质，CO2及H2O。 乙酰辅酶A更多的来自脂肪酸的分解代谢

44 脂肪酸β氧化产生大量乙酰辅酶A 脂酰CoA 反⊿2-烯酰CoA L(+)-β羟脂酰CoA β酮脂酰CoA 脂酰CoA+乙酰CoA 脱氢
加水 再脱氢 硫解 脂酰CoA L(+)-β羟脂酰CoA β酮脂酰CoA 脂酰CoA+乙酰CoA 脱氢酶 反⊿2-烯酰CoA L(+)-β羟脂酰 CoA脱氢酶 NAD+ NADH+H+ ⊿2--烯脂酰CoA 水化酶 H2O FAD FADH2 硫解酶 CoA-SH

45 氨基酸、糖及脂肪代谢的联系 T A C 糖 脂肪 葡萄糖或糖原 甘油三酯 磷酸丙糖 α-磷酸甘油 脂肪酸 PEP 丙氨酸 半胱氨酸 丝氨酸
苏氨酸 色氨酸 丙酮酸 异亮氨酸 亮氨酸 色氨酸 乙酰CoA 乙酰乙酰CoA 酮体 亮氨酸 赖氨酸 酪氨酸 色氨酸 苯丙氨酸 草酰乙酸 柠檬酸 天冬氨酸 天冬酰胺 T A C CO2 延胡索酸 α-酮戊二酸 谷氨酸 精氨酸 谷氨酰胺 组氨酸 缬氨酸 苯丙氨酸 酪氨酸 琥珀酰CoA CO2 异亮氨酸 蛋氨酸 丝氨酸 苏氨酸 缬氨酸 目 录

46 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
中间物质没有改变的情况下，TAC代谢的规模或速度不会改变，但是 I TAC中某些中间代谢物能够转变成其他物质，借以沟通糖和其他物质之间的代谢联系，此时代谢规模与速度均降低。 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

47 三羧酸循环规模性调节 天冬氨酸 谷氨酸 乙酰CoA 柠檬酸合酶 柠檬酸 草酰乙酸 异柠檬酸 苹果酸 NADH 脱氢酶 FADH2
α-酮戊二酸 异柠檬酸 苹果酸 NADH FADH2 GTP 脱氢酶 柠檬酸合酶 脱氢酶复合体 天冬氨酸 谷氨酸

48 II TAC中某些中间代谢物也可以来自氨基酸或其他糖类物质，从而使TAC规模和速度扩大。

49 苹果酸 苹果酸酶 丙酮酸 草酰乙酸 草酰乙酸脱羧酶 丙酮酸
III 机体糖供或乙酰辅酶A产生严重不足时，TAC中苹果酸、草酰乙酸可经脱羧生成丙酮酸，再进一步生成乙酰CoA进入TAC氧化分解，TAC规模将进一步恶化。 苹果酸 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

50 草酰乙酸 柠檬酸 苹果酸 丙酮酸 天冬氨酸 草酰乙酸的来源 柠檬酸裂解酶 丙酮酸羧化酶 苹果酸脱氢酶 谷草转氨酶 乙酰CoA CO2
NADH+H+ NAD+ 天冬氨酸 谷草转氨酶 α-酮戊二酸 谷氨酸

51 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

52 2. 三羧酸循环生理意义 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；
为呼吸链提供H+ + e，载体物质形式为还原当量物质。

53 二、有氧氧化生成ATP 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、2.5ATP
FADH2 [O]

54 有氧氧化生理意义 糖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”

55 有氧氧化调节特点 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，则三羧酸循环的代谢速率也减慢。 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，则酵解途径相应受到刺激，产生多少丙酮酸适应三羧酸循环的要求。

56 葡萄糖有氧氧化ATP 生成量计算 - 1 - 1 净生成 反 应 辅 酶 ATP 葡萄糖 → 6 - 磷酸葡萄糖 第 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 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 × 琥珀酰 CoA → 2 阶 × 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

57 第 三 节 磷酸戊糖途径 Pentose Phosphate Pathway

58 * 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。

59 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 第二阶段则是非氧化反应 包括一系列基团转移。

60 NADP+的结构 R=H2PO3: NADP+

61

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

63 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+。 反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间产物。

64 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(pentose phosphate shunt)。

65 5-磷酸核酮糖(C5) ×3 5-磷酸核糖 C5 5-磷酸木酮糖 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

66 磷酸戊糖途径 第一阶段 第二阶段 6-磷酸葡萄糖(C6)×3 6-磷酸葡萄糖脱氢酶 6-磷酸葡萄糖酸内酯(C6)×3
5-磷酸木酮糖 C5 6-磷酸果糖 C6 3-磷酸甘油醛 C3 7-磷酸景天糖 C7 4-磷酸赤藓糖 C4 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 6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶 CO2 第一阶段 第二阶段

67 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

68 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+。 (5)是酵解途径的一支旁路。

69 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 磷酸二 羟丙酮 3-磷酸
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 NADP+ NADPH+H+ CO2 5-磷酸核酮糖(C5) ×3 5-磷酸木酮糖 C5 3-磷酸甘油醛 C3 5-磷酸核糖 7-磷酸景天糖 C7 4-磷酸赤藓糖 C4 6-磷酸果糖 C6

70 二、磷酸戊糖途径的调节 * 6-磷酸葡萄糖脱氢酶 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。
* 6-磷酸葡萄糖脱氢酶 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。

71 三、磷酸戊糖途径的生理意义 （一）为核苷酸生成提供五碳核糖 （二）提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应

72 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可使GSH维持还原状态 2G-SH G-S-S-G NADP NADPH+H+ A AH2

73 第 四 节 糖原的合成与分解 Glycogenesis and Glycogenolysis

74 糖 原 (glycogen) 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

75 糖原结构特点及其意义 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

76 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

77 （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

78 2. 6-磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖
2. 6-磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖变位酶 6-磷酸葡萄糖 这步反应中磷酸基团转移的意义在于：由于延长形成α-1,4-糖苷键，所以葡萄糖分子C1上的半缩醛羟基必须活化，才利于与原来的糖原分子末端葡萄糖的游离C4羟基缩合。

79 + 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。 尿苷 UDPG焦磷酸化酶 PPi
磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖 + UTP 尿苷 P 1- 磷酸葡萄糖 尿苷二磷酸葡萄糖 ( uridine diphosphate glucose , UDPG ) PPi UDPG焦磷酸化酶 2Pi+能量 * UDPG可看作“活性葡萄糖。

80 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

81 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。

82 （四）糖原分枝的形成 分 支 酶 α-1,4-糖苷键 (branching enzyme) α-1,6-糖苷键

83 （五）糖原合成反应体系的组成 原料 葡萄糖，ATP 糖原引物 Gn 酶及其辅助因子
己糖激酶，或葡萄糖激酶；变位酶；UDPG焦磷酸化酶；糖原合酶；核苷二磷酸激酶；分支酶 UTP

84 二、糖原的分解代谢 * 定义 * 亚细胞定位：胞 浆 * 肝糖元的分解 1. 糖原的磷酸解
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. 糖原的磷酸解 糖原n+1 糖原n + 1-磷酸葡萄糖 磷酸化酶

85 糖原分枝的结构示意图 α-1,4-糖苷键 α-1,6-糖苷键

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

87 脱支酶产生少许葡萄糖 磷酸化酶产生1-磷酸葡萄糖 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
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

88 * 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，提供血糖，而只能进入酵解途径进一步代谢。 肌肉经常是缺氧运动，因此肌糖原的分解与乳酸生成和乳酸循环有关。

89 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）

90 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

91 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： * 它们的快速调节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： * 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。

92 第 五 节 糖 异 生 Gluconeogenesis

93 * 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

94 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。

95 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）

96 目 录

97 ※ 草酰乙酸转运出线粒体的两条途径 出线粒体 苹果酸 草酰乙酸 草酰乙酸 天冬氨酸 出线粒体

98 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

99 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 G-6-磷酸酶(肝)

100 4.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+

101 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

102 二、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

103 目 录

104 三、糖异生的调节 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(substrate cycle)。 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

105 四、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）

106 【 】 【 】 五、乳酸循环联系肌肉与肝脏之间的代谢 ———（Cori 循环） ⑴ 循环过程 肝 肌肉 血液 糖异生活跃 有葡萄糖-6磷酸酶
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 【 】

107 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。

108 糖代谢小结 葡萄糖 糖原n 6磷酸 核酮糖 G-6-P 酸内酯 G-6-P G-1-P UDPG 糖原n＋1 F-6-P F-1,6-2P
ATP 糖原n ADP 6磷酸 核酮糖 G-6-P 酸内酯 G-6-P G-1-P UDPG 糖原n＋1 F-6-P ATP ADP F-1,6-2P 3-磷酸 甘油醛 磷酸二 羟丙酮 NAD+ TAC NADH+H+ 电子呼吸链 乙酰辅酶A CO2 ＋还原当量 草酰乙酸 丙酮酸 乳酸

109 糖原 (糖苷键) 脂肪 (酯键) 蛋白质 (肽键) 核酸 (磷酸二酯键) 葡萄糖 甘油 + 脂肪酸 氨基酸 磷酸+戊糖+碱基
丙酮酸或乙酰辅酶A 三羧酸循环与氧化磷酸化

110 Blood glucose and Glucose metabolism regulation
第 六 节 血糖与糖代谢调节 Blood glucose and Glucose metabolism regulation

111 一、糖代谢调节的意义 促使进食行为与工作行为相分离，提高工作效率 使无效循环得到控制，节省能源
使节点物质合理分配流向，建立与维持整个物质代谢网络 促使进食行为与工作行为相分离，提高工作效率 使物质在不同组织器官或不同亚细胞器官之间的合理分配，建立与维持整个物质代谢网络

112 糖原合酶 磷酸化酶 糖原的合成与分解 G-1-P UTP UDPG PPi 糖原n+1 UDP G-6-P G 糖原n Pi 糖原n
进食与工作的分离 UDPG焦磷酸化酶 G-1-P UTP UDPG PPi 糖原n+1 UDP G-6-P G 糖原合酶 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 糖原的合成与分解

113 无效循环得到控制 目 录

114 葡萄糖 节点G-6-P的流向分配 糖原n 6磷酸 核酮糖 G-6-P 酸内酯 G-6-P G-1-P UDPG 糖原n＋1 F-6-P
ATP 糖原n ADP 6磷酸 核酮糖 G-6-P 酸内酯 G-6-P G-1-P UDPG 糖原n＋1 F-6-P ATP ADP F-1,6-2P 3-磷酸 甘油醛 磷酸二 羟丙酮 NAD+ TAC NADH+H+ 电子呼吸链 乙酰辅酶A CO2 ＋还原当量 草酰乙酸 丙酮酸 乳酸

115 【 】 【 】 肌肉与肝脏之间的代谢联系 ———（Cori 循环） 器官或亚器官的再分配 肝 肌肉 血液 糖异生活跃 有葡萄糖-6磷酸酶
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 【 】

116 二、糖代谢通路的调节 一糖酵解的调节 一有氧氧化的调节 一糖异生与糖酵解的调节 一糖原合成与糖原分解的调节 一磷酸戊糖途径的调节

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122 三、血糖与血糖的来源去路 血糖 mmol/L

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124 葡萄糖耐量试验

125 胰岛素耐量试验的意义？

126 四、糖原积累综合症