生物化学课件，05 糖代谢 5节

2017/3/14
第 第 第 第5555章 章 章 章
糖代 糖代谢 谢
M Metabolism o etabolism of f Carboh Carbohy ydrates drates
导学案例： 导学案例：
一对名模姐妹花，姐姐 一对名模姐妹花，姐姐22 22岁，妹妹 岁，妹妹20 20岁，貌 岁，貌
美如花 美如花 美如花 美如花， ， ， ，事业也如日中天 事业也如日中天 事业也如日中天 事业也如日中天， ， ， ，为了追求骨感美 为了追求骨感美 为了追求骨感美 为了追求骨感美， ， ， ，每 每 每 每
日只吃蔬菜。她们身高均在 日只吃蔬菜。她们身高均在1.8m 1.8m以上，而体重却 以上，而体重却
只有 只有47kg 47kg和 和40kg 40kg，在 ，在2006 2006年 年8 8月后的半年内相继 月后的半年内相继
死亡，令人扼腕痛惜。 死亡，令人扼腕痛惜。
我们常说“人是铁，饭是钢，一顿不吃饿得 我们常说“人是铁，饭是钢，一顿不吃饿得
慌”，“民以食为天”，这些都道出了合理饮食 慌”，“民以食为天”，这些都道出了合理饮食
与健康乃至生命的密切关系 与健康乃至生命的密切关系 与健康乃至生命的密切关系 与健康乃至生命的密切关系。 。
通过本章的学习，请思考“不食用主食的危 通过本章的学习，请思考“不食用主食的危
害是什么？” 害是什么？”
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目的要求
糖代谢的概述
掌握糖酵解、糖的有氧氧化和磷酸
戊糖途径 戊糖途径的概念 的概念、反应过程与生理 反应过程与生理
糖的分解代谢 糖的分解代谢
意义,熟悉其调节
掌握糖原合成和糖原分解的概念、
糖原的合成与分解
关键酶、生理意义,熟悉其调节
掌握 掌握糖异生 糖异生作用概念 作用概念、反应过程及 反应过程及
糖异生的生理意义
糖异生
掌握丙酮酸羧化支路的概念和意义
掌握血糖的概念及主要来源和去路，
血糖
熟悉其的调节
概 概述 述
Intr Introduction oduction
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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。
糖的主要生理功能 糖的主要生理功能
1. 为生命活动提供能源和碳源
这是糖的主要生理功能 这是糖的主要生理功能。
2.提供合成体内其他物质的原料 提供合成体内
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。
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糖代谢的概况 糖代谢的概况—— ——分解、合成、储存 分解、合成、储存
糖原 糖原
ATP
糖原合成
肝糖原分解
H O及CO
有氧 2 2
磷酸戊糖途径 酵解途径
核糖+
丙酮酸
葡萄糖
+
NADPH+H
无
乳酸
氧 氧
消化与吸收 糖异生途径
淀粉 乳酸、氨基酸、甘油
第节 第第节 第 一 一 节 节
糖的消化与吸收 糖的消化与吸收
Digestion Digestion and and absorption absorption o of f C Carbohydrates arbohydrates
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一、糖消化后以单体形式吸收
? 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。
食物中含有的大量纤维素 食物中含有的大量纤维素，因人体 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。
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?消化过程：
淀粉
口腔 唾液中的α-淀粉酶
胰液中的α-淀粉酶
肠腔
麦芽糖+麦芽三糖 α-临界糊精+异麦芽糖
（30%）（ 5%）
（40%）（ 25%）
肠粘膜 肠粘膜
上皮细胞
α-葡萄糖苷酶 α-临界糊精酶
刷状缘
葡萄糖
? 糖的吸收
?吸收部位：小肠上段
?吸收形式：单糖
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?吸收机制：
小肠粘膜细胞 门静脉
肠腔
+
K
ATP
+
Na 泵
ADP+Pi
+
Na
G
细胞内膜
刷状缘
+
Na 依赖型葡萄糖转运体
+
(Na -dependent glucose transporter, SGLT)
二、细胞摄取葡萄糖需要转运体
? 葡萄糖转运进入细胞
SG SGLT
小肠肠腔 肠粘膜上皮细胞
门静脉
GLUT
体循环 体循环 肝脏 肝脏
各种组织细胞 各种组织细胞
这一过程依赖于葡萄糖转运体(glucose
transporter，GLUT)。
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糖原
糖原合成 ATP
肝糖原分解
H O及CO
2 2
磷酸戊 酵解
有氧
核糖
丙
糖途径 途径
葡萄糖
+ 酮
+
NADPH+H
酸
无
乳酸
消化与吸收 消化与吸收 糖异生途径 糖异生途径
氧 氧
淀粉 乳酸、氨基酸、甘油
第二节 第二节 第二节 第二节
糖的无氧氧化 糖的无氧氧化
Glycolysis
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内容概述：
糖的无氧氧化
糖的有氧氧化
磷酸戊糖途径
学习一种物质的合成或分解代谢途径
时，要求掌握该代谢途径的起始物、反
应部位、关键酶、特点或特征、终产物
及影响因素
?一分子葡萄糖在胞液中可裂解为两分子丙酮酸，
是葡萄糖无氧氧化和有氧氧化的共同起始途径，
称为糖酵解（glycolysis）。
?在不能利用氧或氧供应不足时，人体将丙酮酸在
胞液中还原生成乳酸，称为乳酸发酵（lactic
acid fermentation）。
?在某些植物和微生物中，丙酮酸可转变为乙醇和
二氧化碳 二氧化碳，称为 称为乙醇发酵 乙醇发酵（ （ eth etha anol nol
fermentation）。
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一、糖无氧氧化反应过程 一、糖无氧氧化反应过程
? 糖酵解分为两大阶段：
?第一阶段：由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，
称之为糖酵解。
?第二阶段：由丙酮酸转变成乳酸。
Glu
AT P
（一）葡萄糖经酵解途径分解为 （一）葡萄糖经酵解途径分解为
ADP
G-6-P
两分子丙酮酸 两分子丙酮酸
F-6-P
AT P
1、葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖
ADP
F-1,6-2P
HO CH P P O CH
2 2
O
磷酸二 3-磷酸 O
H H
H H ATP ADP
羟丙酮 甘油醛 H
H 2+
Mg
+
NAD
OH H
OH H
己糖激酶
+
HO OH
NADH+H
HO OH
(hexokinase)
1,3-二 磷酸甘油酸
H H OH OH
AD ADP P H H OH OH
AT P
6-磷酸葡萄糖
3-磷 酸甘油酸
葡萄糖
(glucose-6-phosphate,
2-磷 酸甘油酸
G-6-P)
磷酸烯醇式 丙酮酸
ADP
AT P
丙酮酸
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己糖激酶是糖酵解的关键酶之一。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(glucokinase)。它的特点是：
①对葡萄糖的亲和力很低
② ②受激素调控 受激素调控
Glu
AT P
ADP
2、6-磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖
G-6-P
F-6-P
AT P
ADP
F-1,6-2P
P P O CH
2
O
H H
磷酸二 3-磷酸
H
羟丙酮 甘油醛
OH H
+ 己糖异构酶
NAD HO OH
+
NADH+H
H OH
1,3-二 磷酸甘油酸
AD ADP P
AT P
6-磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖
3-磷 酸甘油酸
(fructose-6-phosphate,
F-6-P)
2-磷 酸甘油酸
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
AT P
丙酮酸
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Glu
AT P
ADP
3、6-磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖
G-6-P
F-6-P
AT P
ADP
F-1,6-2P
磷酸二 3-磷酸
ATP ADP
羟丙酮 甘油醛
2+
Mg
+
NAD
+ 6-磷酸果糖激酶-1
NADH+H
1,3-二 磷酸甘油酸
AD ADP P
AT P
6-磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖(1, 6-
3-磷 酸甘油酸
fructose-biphosphate,
F-1,6-2P)
2-磷 酸甘油酸
磷酸烯醇式丙酮酸
6-磷酸果糖激酶-1(6-phosphfructokinase-1)
ADP
AT P
丙酮酸
Glu
AT P
ADP
4、1,6-双磷酸果糖裂解成2分子磷酸丙糖
G-6-P
F-6-P
CH CH
AT P O O P P P
2 2
ADP
C C O O 磷酸二羟丙酮 磷酸二羟丙酮
F-1,6-2P
CH O
P P
2
CH OH
C O
2
磷酸二 3-磷酸
HO C H
羟丙酮 甘油醛
+
+
NAD
OH
H C 醛缩酶
+
NADH+H
(aldolase)
CHO
H C
OH
1,3-二 磷酸甘油酸
AD ADP P
AT P CH O P P
2
CH CH
OH OH OH
3-磷酸甘油醛
3-磷 酸甘油酸
1,6-双磷酸果糖
CH CH
O O P P P
2 2
2-磷 酸甘油酸
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
AT P
丙酮酸
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Glu
AT P
ADP
5、磷酸丙糖的同分异构化
G-6-P
F-6-P
AT P
ADP
F-1,6-2P
CHO
CH CH O O
P P P
2 2
C O CH CH OH OH OH
磷酸二 3-磷酸
磷酸丙糖异构酶
羟丙酮 甘油醛
+
CH CH O O
NAD CH OH P P P
2 2
2
+
NADH+H
1,3-二 磷酸甘油酸 3-磷酸甘油醛
磷酸二羟丙酮
AD ADP P
AT P
3-磷 酸甘油酸
磷酸丙糖异构酶 (phosphotriose isomerase)
2-磷 酸甘油酸
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
AT P
丙酮酸
Glu
AT P
6、3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸
ADP
G-6-P
F-6-P
AT P
ADP
O
O=C P P
CH CHO O
+ +
+
Pi Pi、NAD NAD NADH NADH+H H
F-1,6-2P
COH
CH CH
OH OH OH
磷酸二 3-磷酸 3-磷酸甘油醛脱氢酶
CH
O O P P P
2
羟丙酮 甘油醛 CH CH
O O P P P
2 2
+
NAD
1,3-二磷酸
+
3-磷酸甘油醛
NADH+H
甘油酸
1,3-二 磷酸甘油酸
AD ADP P
AT P
3-磷 酸甘油酸
3-磷酸甘油醛脱氢酶
(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)
2-磷 酸甘油酸
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
AT P
丙酮酸
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Glu
AT P
ADP
7、1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸
G-6-P
O=C O P P
COOH
F-6-P
ADP ATP
AT P
ADP
COH
COH
F-1,6-2P
磷酸甘油酸激酶
CH
O O P P P
CH
2 O O P P P
2
磷酸二 3-磷酸
1,3-二磷酸
3-磷酸甘油酸
羟丙酮 甘油醛
甘油酸
+
NAD
+
NADH+H
磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinase)
1,3-二 磷酸甘油酸
AD ADP P
AT P
※ ※在以上反应中 在以上反应中， ，底物分子内部能量重新 底物分子内部能量重新
3-磷 酸甘油酸
分布， 分布，生成高能键 生成高能键， ，使 使 ADP ADP磷酸化生成 磷酸化生成
2-磷 酸甘油酸
ATP ATP的过程 的过程， ，称为 称为底物水平磷酸化 底物水平磷酸化
磷酸烯醇式丙酮酸
(substrate (substrate level level phosphorylation) phosphorylation) 。 。
ADP
AT P
丙酮酸
Glu
AT P
ADP
8、3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸
G-6-P
F-6-P
AT P
ADP
COOH COOH COO COOH H
F-1,6-2P
COH C
O O P P P
磷酸甘油酸
磷酸二 3-磷酸
变位酶
羟丙酮 甘油醛
CH O O CH OH OH
P P P
2 2
+
NAD
+
NADH+H
3-磷酸甘油酸
2-磷酸甘油酸
1,3-二 磷酸甘油酸
AD ADP P
AT P
3-磷 酸甘油酸
磷酸甘油酸变位酶 (phosphoglycerate mutase)
2-磷 酸甘油酸
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
AT P
丙酮酸
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Glu
AT P
ADP
9、2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸
G-6-P
F-6-P
AT P
ADP
F-1,6-2P
COOH
COOH
C + H O
O P P
2
磷酸二 3-磷酸 C
O O P P P
烯醇化酶
羟丙酮 甘油醛
+ (enolase) CH
NAD
CH OH OH 2
2
+
NADH+H
1,3-二 磷酸甘油酸
AD ADP P
磷酸烯醇式丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸
AT P 2-磷酸甘油酸 磷酸甘油酸
3-磷 酸甘油酸
(phosphoenolpyruvate,
PEP)
2-磷 酸甘油酸
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
AT P
丙酮酸
Glu
AT P
ADP
10、磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸，
G-6-P
并通过底物水平磷酸化生成ATP
F-6-P
AT P
ADP
F-1,6-2P
COOH COOH
ADP
磷酸二 3-磷酸
ATP
+ 2+
K Mg
羟丙酮 甘油醛
C C=O
O P P
+
NAD
丙酮酸激酶
+
NADH+H
(pyruvate kinase)
CH CH
1,3-二 磷酸甘油酸
2 3
AD ADP P
AT P
磷酸烯醇式丙酮酸
丙酮酸
3-磷 酸甘油酸
2-磷 酸甘油酸
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
AT P
丙酮酸
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（二）丙酮酸转变成乳酸
COOH COOH
+
+
NADH NADH + + H H
NAD NAD
C=O CHOH
乳酸脱氢酶(LDH)
CH CH
3 3
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。
E1
E2
Glu G-6-P F-6-P F-1, 6-2P
ATP
ADP
ATP
ADP
磷酸二羟丙酮
3-磷酸甘油醛
E1: 己 糖激酶 糖激酶
+ +
NAD NAD
+
NADH+H
E2: 6-磷酸果糖激酶-1
糖酵解的
1,3-二磷酸甘油酸
E3: 丙酮酸激酶
ADP
ATP
3-磷酸甘油酸
代谢途径
乳 乳 酸 酸
+
NAD
2-磷酸甘油酸
+
NADH+H
ATP
ADP
丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸
E3
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六碳化合物 三碳化合物
葡萄糖 葡萄糖 磷酸 磷酸二羟丙酮 羟丙酮
6-磷酸葡萄糖 3’-磷酸甘油醛
6-磷酸果糖 1，3-二磷酸甘油酸
1，6-双磷酸果糖 3’-磷酸甘油酸
2’-磷酸甘油酸
磷酸烯醇式丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸
丙酮酸
乳酸
二、糖酵解 小结
1.反应部位：胞浆
22.糖酵解是 糖酵解是一个不需氧的产能过程 个不需氧的产能过程
3.反应全过程中
1分子G,1次裂解,1次氧化,1次还原;
2次耗能,消耗2分子ATP, 2次底物水平磷酸化,
2次产能,净生成2分子ATP,生成2分子乳酸;
3个关键酶,催化3处不可逆反应;
1分子G酵解可生成4分子ATP。
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4. 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 从GGn开始 开始 22× ×22-11= 3 3ATP ATP
5.三个关键酶
己糖激酶（葡萄糖激酶）、磷酸果糖激酶-1、
丙酮酸激酶
66.终产物乳酸 终产物乳酸的去路 的去路 的去路 的去路
释放入血，进入肝脏再进一步代谢。 释放入血，进入肝脏再进一步代谢。
分解利用 分解利用
乳酸循环（糖异生） 乳酸循环（糖异生）
7.红细胞中的糖酵解存在2，3-二磷酸甘油酸支路
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三、糖酵解的主要生理意义 三、糖酵解的主要生理意义
1.是机体在缺氧情况下获取急需能量的有效方式
2.是某些组织或细胞在氧供应正常情况下的重要
供能途径。
① 组织，如：视网膜、睾丸、肾髓质和皮肤等
②无线粒体的细胞，如：红细胞
③代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞
3. 2，3-BPG可以调节红细胞运氧功能
4. 为体内其他物质的合成提供原料
四、糖酵解的调节 四、糖酵解的调节
① ①己糖激酶 己糖激酶
② 6-磷酸果糖激酶-1
关键酶
③丙酮酸激酶
① 别构调节
调节方式
② 共价修饰调节
192017/3/14
（一）己糖激酶的调节 （一）己糖激酶的调节
? 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。
? ?胰岛素可诱导葡萄糖激酶基因的转录 胰岛素可诱导葡萄糖激酶基因的转录，促进 促进
酶的合成。
（二 （二） ）6- 6-磷酸果糖激酶 磷酸果糖激酶-1 -1的调节 的调节
?变构调节
?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）
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? ?ATP ATP对 对6- 6-磷酸果糖激酶 磷酸果糖激酶-1 -1的调节： 的调节：
AT ATP P结合位点 结合位点 调节效应 调节效应
活性中心底物结合部位（低浓度时） 活性中心底物结合部位（低浓度时） 激活 激活
活性中心外别构调节部位（高浓度时） 活性中心外别构调节部位（高浓度时） 抑制 抑制
? ? ? ?2,6 2,6 2,6 2,6--双磷酸果糖对 双磷酸果糖对 双磷酸果糖对 双磷酸果糖对6 6 6 6--磷酸果糖激酶 磷酸果糖激酶 磷酸果糖激酶 磷酸果糖激酶--1 1 1 1的调节 的调节 的调节 的调节： ： ： ：
? ? 2,6 2,6- -双磷酸果糖是 双磷酸果糖是6- 6-磷酸果糖激酶 磷酸果糖激酶- -1 1最强的变 最强的变
构激活剂； 构激活剂；
? ? 其 其 其 其作用是与 作用是与AMP AMP一起取消 一起取消ATP ATP、 、柠檬 柠檬 柠檬 柠檬酸对 酸对6 6- -
磷酸果糖激酶 磷酸果糖激酶-1 -1的变构抑制作用。 的变构抑制作用。
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AMP
柠檬酸
胰高血糖素
– –
+
PFK-2 FBP-2
（无活性）
（有活性）
6-磷酸果糖激酶-2
ATP cAMP
活化
ATP
磷 蛋 白磷酸酶
F-2,6-2P
F-6-P PKA
果糖双磷酸酶-2
Pi
P P
ATP
ADP
PFK-2 FBP-2
（ （有活 有活性 性） ）
（ （无活 无活性 性） ）
–/+
Pi
+ +
PFK-1
ADP
– –
+
+
F-1,6-2P
AMP
柠檬酸
（三）丙酮酸激酶的调
? 别构调节
?别构激活剂：1,6-双磷酸果糖
? ?别构抑制剂 别构抑制剂：ATP, 丙氨酸 丙氨酸
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? 共价修饰调节
磷蛋白磷酸酶
Pi
丙酮酸激酶 丙酮酸激酶
P
（有活性） （无活性）
ATP ADP
PKA, CaM激酶
胰高血糖素
PKA： 蛋白激酶A (protein kinase A)
CaM： 钙调蛋白
第三节 第三节 第三节 第三节
糖的有氧氧化 糖的有氧氧化
A A A Aero erobi bi b bi ic c O O O Ox xid id id ida ati ti ti tion o on of f f f CCb CCb ar arb bo oh hh h y yd d d dra rat t t te e
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? ? 概念 概念
糖的有氧氧化 糖的有氧氧化(aer (aerobic obic oxidation) oxidation)指在 指在
机体氧供充足时，葡萄糖彻底氧化成H O
2
和CO ，并释放出能量的过程。是机体主
2
要供能方式。
? ? 部位： 部位：胞液及线粒体 胞液及线粒体
一、糖有氧氧化的反应过程 一、糖有氧氧化的反应过程
包括糖酵解途径、丙酮酸氧化脱羧、三羧酸 包括糖酵解途径、丙酮酸氧化脱羧、三羧酸
循环及氧化磷酸化。 循环及氧化磷酸化。
G G（ （Gn 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 第三阶段： ：三羧酸循环 三羧酸循环
线粒体
第四阶段：氧化磷酸化
TAC循环
[O]
+
NADH+H
H O CO
2 2
FADH
2
ATP
ADP
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（一）葡萄糖循糖酵解途径分解为丙酮酸 （一）葡萄糖循糖酵解途径分解为丙酮酸
（二）丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰CoA
? 总反应式:
+ +
NAD , HSCoA CO , NADH + H
2
丙酮酸 乙酰CoA
丙酮酸脱氢酶复合体
丙酮酸脱氢酶复合体的组成
HSCoA
酶：
E ：丙酮酸脱氢酶
1
+ +
EE ：二氢硫辛酰胺转乙酰酶 二氢硫辛酰胺转乙酰酶 NAD NAD
2
E ：二氢硫辛酰胺脱氢酶
3
辅酶：
1.TPP 1.TPP是 是VitB VitB 的焦磷酸酯 的焦磷酸酯
TPP
11
S
2. 2.硫辛酸（ 硫辛酸（BB族维生素之一） 族维生素之一）
硫辛酸 硫辛酸（ （ ) )
L L
3333..HSCoA HSCoA HSCoA HSCoA含 含 含 含泛酸 泛酸 泛酸 泛酸
S
4.FAD含 4.FAD含VitB VitB
2 2
++
HSCoA
55.NAD .NAD 含VitPP 含VitPP（ （尼克酰胺） 尼克酰胺）
FAD(黄素腺嘌呤二核苷酸)
NAD+(尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸)
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丙酮酸脱氢酶复合体催化的反应过程
反应的过程分二步进行： 反应的过程分二步进行：
(1)乙酰基转移的过程：乙酰基来自丙酮酸， (1)乙酰基转移的过程：乙酰基来自丙酮酸，
先转移给 先转移给TPP TPP，再转移给硫辛酸，最后转移给 ，再转移给硫辛酸，最后转移给
HSCoA生成乙酰 HSCoA生成乙酰CoA CoA。 。
(2) (2)二氢硫辛酸转变为硫辛酸，脱下的 二氢硫辛酸转变为硫辛酸，脱下的2H 2H先 先
＋ ＋ ＋ ＋
交给FAD 交给FAD再交给 再交给NA NADD 生成 生成NADH NADH＋ ＋H H 。 。
1. ?-羟乙基-TPP的生成
CO
2
2.乙酰硫辛酰
胺的生成
+
NADH+H
+
5. NADH+H 的
生成
+
NAD NAD
CoASH
3.乙酰CoA
的生成
4. 硫辛酰胺的生成
262017/3/14
（三）三羧酸循环
三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle, (tricarboxylic acid cycle, TAC
循环) 循环)概念：
由乙酰Co 由乙酰CoA和草酰乙酸缩合生成含 A和草酰乙酸缩合生成含3 3个 个羧基 羧基
的柠檬酸开始，经过一系列代谢反应，使 的柠檬酸开始，经过一系列代谢反应，使11分子 分子
乙酰基彻底氧化，再生成草酰乙酸而形成的一 乙酰基彻底氧化，再生成草酰乙酸而形成的一
个循环，称三羧酸循环, 个循环，称三羧酸循环,又称为柠檬酸循环和 又称为柠檬酸循环和
Krebs Krebs循环 循环。
反应部位:所有的反应均在线粒体中进行。
整个循环过程包括8步反应：
三羧酸循环的反应过程：
1）柠檬酸（Citrate) 的合成，是不可逆反应。
柠檬酸合酶 柠檬酸合酶 柠檬酸合酶 柠檬酸合酶
柠檬酸合酶 柠檬酸合酶
柠檬酸
草酰乙酸
乙酰CoA
柠檬酸合酶是三羧酸循环的关键酶之一 是三羧酸循环的关键酶之一
272017/3/14
2）异柠檬酸（Isocitrate)的形成
顺乌头酸酶 顺乌头酸酶
柠檬酸 顺乌头酸 异柠檬酸
原来在C 上的羟基转到C 上
3 2
3）第一次氧化脱羧: ?-酮戊二酸( ?-
Ketoglutarate) 的生成，是不可逆反应。
异柠檬酸脱氢酶 异柠檬酸脱氢酶
异柠檬酸 ?-酮戊二酸
＋ ＋
第一次脱氢及脱羧,脱下的 脱下的2 2H交给 H交给NAD NAD 生成 生成NADH NADH＋ ＋H H
异柠檬酸脱氢酶是三羧酸循环的关键酶之一 是三羧酸循环的关键酶之一
异柠檬酸脱氢酶是三羧酸循环的限速酶 是三羧酸循环的限速酶
282017/3/14
4）第二次氧化脱羧: ?-酮戊二酸( ?-Ketoglutarate)
脱氢、脱羧生成琥珀酰辅酶A (Succinyl-CoA)，是
不可逆反应。
~
?-酮戊二酸
脱氢酶复合体
?-酮戊二酸 琥珀酰辅酶A
＋ ＋
第二次脱氢及脱羧,脱下的 脱下的2 2H交给 H交给NAD NAD 生成 生成NADH NADH＋ ＋H H
?-酮戊二酸脱氢酶复合体的组成及催化的反应过
程与丙酮酸脱氢酶复合体类似。该酶是关键酶之一
5）底物水平磷酸化:琥珀酸(Succinate)的生成
~
琥珀酰辅酶A合成酶
琥珀酸
琥珀酰辅酶 琥珀酰辅酶A
是三羧酸循环中唯一直接生成高能磷酸键的反应
是三羧酸循环中唯一的一次底物水平磷酸化
292017/3/14
6）琥珀酸脱氢生成延胡索酸(Fumarate)
琥珀酸脱氢酶
琥珀酸 延胡索酸
第三次脱氢,脱 脱下的2H 下的2H交给 交给FAD FAD生成 生成FFADH ADH
22
7）延胡索酸加水生成苹果酸(Malate)
延胡索酸酶
延胡索酸 延胡索酸 苹果酸 苹果酸
302017/3/14
8）苹果酸脱氢生成草酰乙酸(Oxaloacetate)
苹果酸脱氢酶
草酰乙酸
苹果酸
＋ ＋
第四次脱氢,脱 脱下的2H 下的2H交给 交给NAD NAD 生成NADH 生成NADH＋ ＋H H
H O
H O 2
2
②
①
H O
2
+
NADH+H
CoASH
②
+
NAD
①柠檬酸合酶
⑧ 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
+
NAD
⑤琥珀酰CoA合成酶
GTP GDP
核苷二磷酸激酶
⑥琥珀酸脱氢酶
+
NADH+H
⑦
⑦延胡索酸酶 ③
⑧ ⑧苹果酸脱 苹果酸脱氢 氢酶 酶
H H O O
2 FADH +
2
NAD
ADP ATP
⑥ CO CO
FAD
2 2
GDP+Pi GDP+Pi
④
+
NADH+H
GTP
⑤
CO CO
2 2
CoASH CoASH
312017/3/14
2、三羧酸循环的特点：
① TAC在有氧条件下进行，反应部位在线粒体。
消耗1分子乙酰基
TAC
1次底物水平磷酸化，生成1分子GTP
运转
2次脱羧，生成2分子CO
2
一周
+
4次脱氢生成 次脱氢生成1分子 分子FADH ， ，3分子 分子NADH+H
22
11
OO
22
②一次 TAC所
22
呼吸链 呼吸链
2H 2H HH OO
22
产生的能量（ATP）
释放能量 释放能量
合成 合成AT ATP P
[O]
+
NADH+H
X 3= 7.5ATP
H O、2.5ATP
2
[O]
FADH
X 1= 1.5ATP
H O、1.5ATP
2
2
10ATP
GTP GTP GDP GDP
一次底物水平磷酸化，
生成1分子GTP
ADP ATP
322017/3/14
③ TAC为不可逆反应
关键酶有：柠檬酸合酶
异柠檬酸脱氢酶
α-酮戊二酸脱氢酶复合体
④ 表面上看来，三羧酸循环运转必不可少的
中间产物在三羧酸循环中是不会消耗的，它可被反
复利用。但是:
Ⅰ Ⅰ 机体内各种物质代谢之间是彼此联系 机体内各种物质代谢之间是彼此联系、相互配 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
33酸酸
2017/3/14
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。
+ +
NAD NADH + H CO
2
苹果酸 丙酮酸
苹果酸酶
CO
2
草酰乙酸 丙酮酸
草酰乙酸脱羧酶
草酰乙酸作为TAC的重要启动物质，必须不
断被更新补充。
其来源如下：
柠檬酸 苹果酸
裂解酶 脱氢酶
草酰乙
苹果酸
柠檬酸
+ +
乙酰CoA
NADH+H NAD
α-酮戊二酸
谷氨酸
CO
2
丙酮酸 天冬氨酸 天冬氨酸
丙酮酸
谷草转氨酶
羧化酶
34,,
2017/3/14
3 3、 、TCA TCA循环的生理意义 循环的生理意义
1 1） ）TCA TCA循环是 循环是3 3大营养素的最终代 大营养素的最终代
谢通路 谢通路 谢通路 谢通路 其作用在 其作用在 其作用在 其作用在于 于通过 通过 通过 通过4 4次脱 次脱 次脱 次脱
氢， 氢，为氧化磷酸化反应生成 为氧化磷酸化反应生成
ATP ATP提供还原当量。 提供还原当量。
2 2） ）TCA TCA循环是糖、 循环是糖、脂肪 脂肪、 、氨基酸 氨基酸
代谢联系的枢纽 代谢联系的枢纽。 。
糖
脂肪
乙酰辅酶A
三羧酸循环
蛋白质
二 二、糖 、糖的 的有氧氧化 有氧氧化的生理意义 的生理意义
+
H + e进入呼吸链，彻底氧化生成H O 的
2
同时偶联ADP磷酸化生成ATP。
[O]
+
NADH+H H O、2.5ATP
2
[O]
FADH H O、1.5ATP
2 2
352017/3/14
反应 反应辅 辅酶 酶 最终获得ATP 最终获得ATP
第一阶段（胞浆） 第一阶段（胞浆）
葡糖糖 葡糖糖 → →6- 6-磷酸葡糖糖 磷酸葡糖糖 - -1 1
6- 6-磷酸果糖 磷酸果糖 → →1,6- 1,6-二磷酸果糖 二磷酸果糖 -1 -1
2 2× ×3- 3-磷酸甘油醛 磷酸甘油醛 磷酸甘油醛 磷酸甘油醛 → →2 2× ×1,3- 1,3-二 二磷酸甘油 磷酸甘油 磷酸甘油 磷酸甘油
2NADH 2NADH 3 3或 或5 5
酸 酸
2 2× ×1,3- 1,3-二磷酸甘油酸 二磷酸甘油酸 → →2 2× ×3 3- -磷酸甘油 磷酸甘油
2 2
酸 酸
2 2×磷酸烯醇式丙酮酸 ×磷酸烯醇式丙酮酸 → →2 2×丙酮酸 ×丙酮酸 2 2
第二阶段（线粒体基质） 第二阶段（线粒体基质）
2 2× ×丙酮酸 丙酮酸 → →2 2× ×乙酰 乙酰CoA CoA 2NADH 2NADH 5 5
第三阶段（线粒体基质） 第三阶段（线粒体基质）
2NADH 2NADH 5 5
2 2× ×异柠檬酸 异柠檬酸 → →2 2× × α α- -酮戊二酸 酮戊二酸
2 2× × α α- -酮戊二酸 酮戊二酸 → →2 2× ×琥珀酰 琥珀酰CoA CoA 2NADH 2NADH 5 5
2 2×琥珀酰 ×琥珀酰CoA CoA → →2 2× ×琥珀酸 琥珀酸 2 2
2 2× ×琥珀酸 琥珀酸 → →2 2×延胡索酸 ×延胡索酸 2F 2FADH ADH 3 3
2 2
2 2×苹果酸 ×苹果酸 → →2 2× ×草酰乙酸 草酰乙酸 2NADH 2NADH 5 5
由一个葡糖糖总共获得 由一个葡糖糖总共获得 30 30或 或32 32
? ?糖的有氧氧化是机体 糖的有氧氧化是机体产能最主要的途径 产能最主要的途径。它不 。它不
仅 仅产能效率高 产能效率高，而且由于产生的能量逐步分次 ，而且由于产生的能量逐步分次
释放，相当一部分形成 释放，相当一部分形成ATP ATP，所以 ，所以能量的利用 能量的利用
率也高 率也高。 。
362017/3/14
三、糖有氧氧化的调节 三、糖有氧氧化的调节
己糖激酶 己糖激酶
① ① 酵解途径 酵解途径： ：
丙酮酸激酶
关 6-磷酸果糖激酶-1
键
② 丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体
酶
柠檬酸合酶
③ 三羧酸循环：
α-酮戊二酸脱氢酶复合体
异柠檬酸脱氢酶
（一）丙酮酸脱氢酶复合体的调节
?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 其活性也受到抑制。这两种情况见于饥饿 这两种情况见于饥饿、大量 大量
脂酸被动员利用时，这时糖的有氧氧化被抑制，
大多数组织器官利用脂酸作为能量来源以确保脑
等重要组织对葡萄糖的需要。
372017/3/14
?共价修饰调节
（二）三羧酸循环的调节
? ? TCA TCA循环主要受其底物 循环主要受其底物、 、产物 产物、 、关键酶活性 关键酶活性
3 3种因素的调控 种因素的调控。 。
? ? TCA TCA循环的速率和流量主要受 循环的速率和流量主要受3 3种因素的调 种因素的调
控 控 控 控： ：底物的供应量 底物的供应量 底物的供应量 底物的供应量， ，催化循环最初几步反应 催化循环最初几步反应 催化循环最初几步反应 催化循环最初几步反应
酶的反馈别构抑制， 酶的反馈别构抑制，产物堆积的抑制作用 产物堆积的抑制作用。 。
382017/3/14
1 1． ．TCA TCA循环中有 循环中有3 3个关键酶 个关键酶
? ?柠檬酸合酶 柠檬酸合酶 柠檬酸合酶 柠檬酸合酶
? ?异柠檬酸脱氢酶 异柠檬酸脱氢酶
? ? α α- -酮戊二酸脱氢酶 酮戊二酸脱氢酶
乙酰CoA
– ATP 柠檬酸 NADH
琥珀酰CoA
ADP
+
① ATP、ADP的影响
柠檬酸合酶
柠檬酸 柠檬酸
草酰乙酸 草酰乙酸
②产物堆积引起抑制
异柠檬酸
苹果酸
NADH 异柠檬酸 ATP
–
脱氢酶
FADH
③循环中后续反应 2+
2
+ ADP Ca
中间产物别位反
α-酮戊 酮戊二酸 酸
馈抑制前面反应 α-酮 戊二酸脱
氢酶复合体
中的酶 2+
Ca
+
琥珀酰CoA
–
琥珀酰CoA NADH
2+
④其他，如Ca 可
GTP
ATP
激活许多酶
392017/3/14
2 2． ．TCA TCA循环与上游和下游反应协调 循环与上游和下游反应协调
? ? ? ?在正常情况下 在正常情况下 在正常情况下 在正常情况下， ，（ （ （ （糖 糖 糖 糖） ） ） ）酵解途径和 酵解途径和 酵解途径和 酵解途径和TCA TCA TCA TCA循环 循环 循环 循环
的速度是相协调的 的速度是相协调的。 。这种协调不仅通过高浓 这种协调不仅通过高浓
度的 度的ATP ATP、 、NADH NADH的抑制作用 的抑制作用， ，亦通过柠檬 亦通过柠檬
酸对磷酸果糖激酶 酸对磷酸果糖激酶-1 -1的别构抑制作用而实现 的别构抑制作用而实现。 。
? ?氧化磷酸化的速率对 氧化磷酸化的速率对 氧化磷酸化的速率对 氧化磷酸化的速率对TCA TCA循环的 循环的 循环的 循环的运 运转 转 转 转也 也起着 起着 起着 起着
非常重要的作用 非常重要的作用。 。
有氧氧化的调节特点 有氧氧化的调节特点
⑴ ⑴ 有氧氧化的调节通过对其 有氧氧化的调节通过对其关键酶 关键酶的调节实现。 的调节实现。
⑵ ⑵ ⑵ ⑵ ATP/ADP ATP/ADP ATP/ADP ATP/ADP或 或 或 或ATP/AMP ATP/AMP ATP/AMP ATP/AMP比值全程调节 比值全程调节 比值全程调节 比值全程调节。 。该比值 该比值 该比值 该比值
升高，所有关键酶均被抑制。 升高，所有关键酶均被抑制。
⑶ ⑶ 氧化磷酸化速率影响三羧酸循环。前者速率降 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。 低，则后者速率也减慢。
⑷ ⑷ 三羧酸循环与酵解途径互相协调。三羧酸循环 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 需要多少乙酰CoA CoA，则酵解途径相应产生多少 ，则酵解途径相应产生多少
丙酮酸以生成乙酰 丙酮酸以生成乙酰CoA CoA。 。
402017/3/14
有氧氧化全过程中许多酶的活性都受细胞内
ATP/ADP或ATP/AMP比率的影响，因而能得以
协调。
腺苷酸激酶
2ADP ATP+AMP
体内 体内ATP浓度是 浓度是AMP的 的50倍 倍， ，经上述反应 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 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。
412017/3/14
第 第 第 第 四 四 四 四 节 节 节 节
磷酸戊糖途径 磷酸戊糖途径
Pentose Phosphate Pathway Pentose Phosphate Pathway
?概念
磷酸戊糖途径(pentose phosphate pathway)
+
是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H ，前
者再进 者再进一步转变成 步转变成3 3- -磷酸甘油醛 磷酸甘油醛和 和6 6- -磷酸果糖 磷酸果糖的 的
反应过程。
422017/3/14
一、磷酸戊糖途径的反应过程 一、磷酸戊糖途径的反应过程
磷酸戊糖途径的反应过程分为两个阶段。
? ? ? ? 细胞定位 细胞定位 细胞定位 细胞定位： ： ： ：胞液 胞液 胞液 胞液
? 反应过程可分为二个阶段:
? 第一阶段：氧化反应
+
生成 成磷酸戊糖 磷酸戊糖，NADPH+H 及 及CO 。
2 2
? 第二阶段：非氧化反应
包括一系列基团转移。
1．6-磷酸葡萄糖在氧化阶段生成磷酸戊糖和NADPH
—
CO CO COO
H C OH C=O
6-磷酸葡萄糖脱氢酶
H C OH
+
H C OH H C OH
NADP H O
2
H HO H C H H H
HO HO C C H H O O HO HO C C H H O O
H C OH
H C OH + H C OH
NADPH+H
⑴
H C OH
H C H C
CH O CH O CH O
P P P P P P
2 2 2
6-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖酸内酯 6-磷酸葡萄糖酸
CH CH OH OH
2
2
6 6- -磷酸葡萄糖酸脱氢酶 磷酸葡萄糖酸脱氢酶
C=O
CO
+
NADP CO
2
H C OH
H C OH
+
NADPH+H
⑵ CH O
P P
2
5-磷酸核酮糖
5-磷酸核糖
432017/3/14
+ + + +
NADP NADPH+H NADP NADPH+H
G-6-P 5-磷酸核糖
CO CO
2
? ?催化第一步脱氢反应的 催化第一步脱氢反应的6 6- -磷酸葡萄糖脱氢酶 磷酸葡萄糖脱氢酶
是此代谢途径的关键酶 是此代谢途径的关键酶。 。
+ +
? ?两次脱氢脱下的氢均由 两次脱氢脱下的氢均由NADP NADP 接受生 接受生成 成
+ + + +
NADPH NADPH + +H H 。 。
? ?反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中 反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中
间产物 间产物。 。
2．经过基团转移反应进入糖酵解途径
? ?第二阶段反应的意义就在于通过一系列基 第二阶段反应的意义就在于通过一系列基
团转移反应 团转移反应， ，将核糖转变成 将核糖转变成6- 6-磷酸果糖和 磷酸果糖和3- 3-
磷酸甘油醛而进入酵解途径 磷酸甘油醛而进入酵解途径。 。因此磷酸戊 因此磷酸戊
糖途径也称 糖途径也称 糖途径也称 糖途径也称磷酸戊糖旁路 磷酸戊糖旁路 磷酸戊糖旁路 磷酸戊糖旁路（ （ （ （ pentose pentose pentose pentose
phosphate phosphate shunt shunt）。 ）。
44途径途
2017/3/14
5-磷酸核酮糖(C ) ×3
5
5-磷酸核糖 5-磷酸木酮糖
5-磷酸木酮糖
C C
5 5
C
5
7-磷酸景天糖
3-磷酸甘油醛
C
C
7
3
4-磷酸赤藓糖 磷酸赤藓糖 6-磷酸果糖 磷酸果糖
C C
4 6
3-磷酸
6-磷酸果糖
甘油醛
C
6
C
3
6-磷酸葡萄糖(C )×3
6
+
磷酸戊糖
3NADP
6-磷酸葡萄糖脱氢酶
+
3NADP+3H
6-磷酸葡萄糖酸内酯(C )×3
6
第一阶段
6-磷酸葡萄糖酸(C )×3
6
+
3NADP
6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶
+
3NADP+3H
CO
2
5-磷酸核酮糖(C ) ×3
5
5-磷酸木酮糖
5-磷酸木酮糖
5-磷酸核糖
第
C
C
5
5
C
5
二 二
3-磷酸甘油醛 磷酸甘油醛
7-磷酸景天糖
阶
C
C
3
7
段
4-磷酸赤藓糖 6-磷酸果糖
3-磷酸甘油醛
C C
4 6
C
3
6-磷酸果糖
C
6
452017/3/14
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 +3CO
2 2
磷酸戊糖途径的特点：
+ +
1.两次脱氢脱下的氢均由NADP 接受生成NADPH + H
2.反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间产物。
3.催化第一步脱氢反应的 3.催化第一步脱氢反应的66- -磷酸葡萄糖脱氢酶 磷酸葡萄糖脱氢酶
(( G6PD G6PD))是此代谢途径的 是此代谢途径的限速酶 限速酶。 。
此酶活性主要受NADPH/NADP+比值调控
二、磷酸戊糖途径的生理意义 二、磷酸戊糖途径的生理意义
1 1．为核酸的生物合成提供核糖 为核酸的生物合成提供核糖
2．提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应
（1）NADPH是体内许多合成代谢的供氢体；
（2）NADPH参与体内羟化反应；
（3）NADPH还用于维持谷胱甘肽(glutathione，
GSH)的还原状态。
3．三碳糖、四碳糖、五碳糖、六碳糖及七碳糖
相互转换
462017/3/14
6磷酸葡
+
GSSG
NADPH+H
AH
2
萄糖酸
GSH
GSH过
G6PD
还原酶
氧化物酶
+
G-6-P NADP A
2GSH
GSH功能：作为抗氧化剂，对抗H O 等氧化剂，
2 2
保护蛋白质或酶的巯基。
6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G6PD)缺乏是一种遗传
病，系G6PD基因缺陷所致。该酶缺乏时，患者
易患蚕豆病或药物/感染引起的溶血性贫血或新生
儿黄疸症。
三、磷酸戊糖途径的调节 三、磷酸戊糖途径的调节
? 6-磷酸葡萄糖脱氢酶 磷酸葡萄糖脱氢酶此酶为磷酸戊糖途径的 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 对该酶有强烈抑制作用。
?因此，磷酸戊糖途径的流量取决于NADPH
的需求。
472017/3/14
第 第 第 第 五 五 五 五 节 节 节 节
糖异 糖 异生 生
Gluconeogenesis Gluconeogenesis
? 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 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。
482017/3/14
Glu
AT P
ADP
一、糖异生的反应过程 一、糖异生的反应过程
G-6-P
F-6-P
AT P
糖异生途径(gluconeogenic pathway)
ADP
F-1,6-2P
指从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程。
磷酸二 3-磷酸
? 过程：
羟丙酮 甘油醛
+
NAD
+
NADH+H
?糖异生途径与酵解途径大多数反应是
1,3-二 磷酸甘油酸
共有的 共有的、 、可逆的 可逆的； ；
AD ADP P
AT P
3-磷 酸甘油酸
?酵解途径中有3个由关键酶催化的不
2-磷 酸甘油酸
可逆反应。在糖异生时，须由另外
磷酸烯醇式丙酮酸
的反应和酶代替。
ADP
AT P
丙酮酸
（一）丙酮酸经丙酮酸羧化支路变为磷酸烯醇
式丙酮酸
ATP ADP+Pi
GTP GDP
丙酮酸 草酰乙酸
PEP
① CO
CO ②
2
2
①丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase)，辅酶
为生物素 素（反应在线粒 线粒体）
②磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反应在线粒体、
胞液）
492017/3/14
? 草酰乙酸转运出线粒体：
出线粒体
苹果酸 苹果酸 草酰乙酸
草酰乙酸
出线粒体
草酰乙酸 草酰乙酸 天冬氨酸 天冬氨酸 天冬氨酸 天冬氨酸
草酰乙酸 草酰乙酸
502017/3/14
PEP
GDP + CO
胞
2
磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶
液
GTP
草酰乙酸
苹果酸
天冬氨酸
天冬氨酸 苹果酸
+
NAD
α-酮戊二酸
+
NADH + H
草酰乙酸
谷氨酸
ADP ADP + Pi Pi
线 线
丙酮酸羧化酶
ATP + CO
2
粒
丙酮酸
体
丙酮酸
（二）1,6-双磷酸果糖转变为6-磷酸果糖
Pi
1,6-双磷酸果糖
6-磷酸果糖
果糖双磷酸酶
（三）6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖
Pi
6-磷酸葡萄糖
葡萄糖
葡萄糖-6-磷酸酶
512017/3/14
在以上反应过程中， 在以上反应过程中，作用物的互变反应分别 作用物的互变反应分别
由不同的酶催化其单向反应 由不同的酶催化其单向反应 由不同的酶催化其单向反应 由不同的酶催化其单向反应， ，这种互变循环被称 这种互变循环被称 这种互变循环被称 这种互变循环被称
为 为底物循环 底物循环(substrate (substrate c cycle) ycle)。 。当两种酶活性相等 当两种酶活性相等
时 时， ，就不能将代谢向前推进 就不能将代谢向前推进， ，结果仅是 结果仅是ATP ATP分解 分解
释放出能量 释放出能量， ，因而又称为 因而又称为无效循环 无效循环(futile (futile cycle) cycle)。 。
而在细胞内两酶活性不完全相等 而在细胞内两酶活性不完全相等 而在细胞内两酶活性不完全相等 而在细胞内两酶活性不完全相等， ，使代谢反应仅 使代谢反应仅 使代谢反应仅 使代谢反应仅
向一个方向进行 向一个方向进行。 。
葡萄糖-6-磷酸酶
Pi
6-磷酸葡萄糖 葡萄糖
ADP ATP
己糖激酶
果糖双磷酸酶-1
Pi
6-磷酸果糖
1,6-双磷酸果糖
ADP ATP
6-磷酸果糖激酶-1
GTP
ADP ADP+Pi Pi
磷酸烯醇式丙酮酸
丙酮酸羧化酶
羧激酶
草酰乙酸
CO +ATP
2
GDP+Pi
丙酮酸
PEP +CO
2
ADP 丙酮酸激酶 ATP
522017/3/14
+
? 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 。
+
?由乳酸为原料异生糖时， NADH+H 由下述
反应提供。
LDH LDH
乳酸
丙酮酸
+ +
NAD NADH+H
+
?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。
草酰
草酰
苹果酸 苹果酸 苹果酸 苹果酸
乙酸 乙酸
乙酸 乙酸
+
+ + +
NAD
NADH+H NAD NADH+H
线粒体 胞浆
532017/3/14
? 非糖物质进入糖异生的途径
?糖异生的原料转变成糖代谢的中间产物
-NH NH
2 2
α-酮酸
生糖氨基酸
甘油 α-磷酸甘油 磷酸二羟丙酮
2H
丙酮酸
乳酸
?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
542017/3/14
二、糖异生的生理意义
（一）维持血糖水平的恒定是糖异生最主要的
生理作用 生理作用
?空腹或饥饿时，依赖氨基酸、甘油等异生成葡
萄糖，以维持血糖水平恒定。
?正常成人的脑组织不能利用脂酸，主要依赖葡
萄糖供给能量；红细胞没有线粒体，完全通过
糖酵解获得能量；骨髓、神经等组织由于代谢
活跃，经常进行糖酵解。这样，即使在非饥饿
状况下，机体也需消耗一定量的糖，以维持生
命活动。此时这些糖全部依赖糖异生生成。
? ?糖异生的主要原料为乳酸、氨基酸及甘油。 糖异生的主要原料为乳酸、氨基酸及甘油。
? ?乳酸来自肌糖原分解。这部分糖异生主要与 乳酸来自肌糖原分解。这部分糖异生主要与
运动强度有关。 运动强度有关。
? ?而在饥饿时，糖异生的原料主要为氨基酸和 而在饥饿时，糖异生的原料主要为氨基酸和
甘油 甘油 甘油 甘油。 。
552017/3/14
（二）糖异生是补充或恢复肝糖原储备的重要
途径
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）肾糖异生增强有利于维持酸碱平衡
?长期饥饿或禁食时，肾糖异生增强，有利于维持
酸碱平衡 酸碱平衡。
?发生这一变化的原因可能是饥饿造成的代谢性酸
中毒造成的。此时体液pH降低，促进肾小管中磷
酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成，从而使糖异生作
用增强。另外，当肾中 α-酮戊二酸因异生成糖而
减少时 减少时，可促进谷氨酰胺脱氨生成谷氨酸以及谷 可促进谷氨酰胺脱氨生成谷氨酸以及谷
氨酸的脱氨反应，肾小管细胞将NH 分泌入管腔
3
+ +
中，与原尿中H 结合，降低原尿H 的浓度，有利
于排氢保钠作用的进行，对于防止酸中毒有重要
作用。
56糖酵糖酵
2017/3/14
（四）乳酸的再利用
?肌收缩（尤其是供氧不足时）通过糖酵解生成乳酸。
肌内糖异生活性低，所以乳酸通过细胞膜弥散进入
血液后，再入肝，在肝内异生为葡萄糖。葡萄糖释
入血液后又可被肌摄取，这就构成了一个循环，此
循环称为乳酸循环，也称Cori循环。
?乳酸循环的形成是由于肝和肌组织中酶的特点所致。
? 循环过程
葡萄糖
葡萄糖 葡萄糖
异生途径
解途径
丙酮酸
丙酮酸
NADH
NADH
+ +
+
NAD NAD
NAD NAD
乳酸
乳酸 乳酸
血液 肌肉
肝
糖异生活跃 糖异生低下
【
】 】
【
没有葡萄糖-6磷酸酶
有葡萄糖-6磷酸酶
572017/3/14
? 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。
? 生理意义
?乳酸再利用，避免了乳酸的损失。
?防止乳酸的堆积引起酸中毒。
三、糖异生的调节
?酵解途径与糖异生途径是方向相反的两条代
谢途径。如从丙酮酸进行有效的糖异生，就
必须抑制酵解途径，以防止葡萄糖又重新分
解成丙酮酸；反之亦然。
?这种协调主要依赖于对这两条途径中的两个
底物循环进行调节。
582017/3/14
（一）第一个底物循环在6-磷酸果糖与1，6-
双磷酸果糖之间进行
6-磷酸果糖
Pi
ATP
2,6-双磷酸
6-磷酸果
果糖双磷 果糖
糖激酶 糖激酶-1 1
酸酶 酸酶- -1 1
AMP
ADP
1,6-双磷酸果糖
（二）在磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸之间进行
第二个底物循环
PEP
1,6-双磷酸
ADP
果糖
丙酮酸激酶
草酰乙酸
ATP
丙氨酸 丙氨酸
丙酮酸
乙酰CoA
592017/3/14
第 第 第 第 六 六 六 六 节 节 节 节
糖原的合成与分解 糖原的合成与分解
Glycogenesis and Glycogenesis and Glycogenolysis Glycogenolysis
?糖原的定义：
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： 糖原储存的主要器官及其生理意义：
肌肉 肌肉：肌糖原 肌糖原，180 180 ~ 300 300g，主要供肌肉收缩所需 主要供肌肉收缩所需
肝脏：肝糖原，70 ~ 100g，维持血糖水平
602017/3/14
? ?糖原的结构特点及其意义： 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-
16 1,6- -糖苷键连接 糖苷键连接，分支增加 分支增加，溶解度增加 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。
一、糖原的合成 一、糖原的合成
糖原的合成(glycogenesis) 指由葡萄糖合
成糖原的过程。
?合成部位：
组织定位：主要在肝脏、肌肉
细胞定位：胞浆
612017/3/14
?糖原合成途径：
11.葡萄糖磷酸化生成 葡萄糖磷酸化生成66-磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖
ATP ADP
葡萄糖 6-磷酸葡萄糖
己糖激酶;
葡萄糖激酶 葡萄糖激酶（肝 肝）
2.6-磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖
磷酸葡萄糖变位酶
6 6-磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖 1 1-磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖
此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C
1
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C 羟基缩合。半
4
缩醛羟基与磷酸基之间形成的O-P键具有较高
的能量。
622017/3/14
3.1-磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖
CH OH
2
O
H H
P P P
H
尿苷
+ +
OH H
HO O
P P P
UTP
HO HOH H
1-磷酸葡萄糖
CH OH
2
O
H
H
H
UDPG焦磷酸化酶
OH H
HO O
P P P P P P 尿苷 尿苷
HO HOH H
PPi
尿苷二磷酸葡萄糖
2Pi+能量
(uridine diphosphate glucose, UDPG)
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
糖原合酶 糖原合酶
(glycogen synthase)
糖原 + UDPG 糖原 + UDP
n n+1
UDP
UTP
核苷二磷酸激酶
ATP ADP
632017/3/14
糖原合酶
(glycogen synthase)
糖原 糖原 + + UDPG UDPG 糖原 糖原 + + UDP UDP
n n+1
糖原n 为原有的细胞内的较小糖原分子，
称为 称为糖原引物 糖原引物(primer) (primer)， ， 作为 作为UDPG UDPG 上葡萄糖 上葡萄糖
基的接受体。
５.糖原分枝的形成
当直链长度达1 当直链长度达122个葡萄糖残基以上时， 个葡萄糖残基以上时，在 在
分 分支酶 支酶(branching (branching enzyme) enzyme)的催化下， 的催化下，将距末 将距末
端 端 端 端6666～ ～7777个葡萄糖残基组成的寡糖链由 个葡萄糖残基组成的寡糖链由 个葡萄糖残基组成的寡糖链由 个葡萄糖残基组成的寡糖链由 ? ? ? ?--1111,,,,4444--糖 糖 糖 糖
苷键 苷键转变为 转变为? ?--1 1,,66- -糖苷键 糖苷键，使糖原出现分支 ，使糖原出现分支。 。
分支酶
α-1,4-糖苷键
(branching enzyme)
α-1,6-糖苷键
642017/3/14
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C 结合到其酶分
1
子的酪氨酸残基上 子的酪氨酸残基上，从而使它糖基化 从而使它糖基化。这个结合 这个结合
上去的葡萄糖分子即成为糖原合成时的引物。
652017/3/14
糖原合成的特点： 糖原合成的特点：
1.必须有糖原 1.必须有糖原引物 引物； ；
2.其关键酶是 2.其关键酶是糖原合酶 糖原合酶(glycogen synthase) (glycogen synthase)， ，
为一共价修饰酶； 为一共价修饰酶；
3. 3.支链的形成需要有 支链的形成需要有分支酶 分支酶的作用； 的作用；
4.合成为一 4.合成为一耗能 耗能过程，每增加一个葡萄糖残基， 过程，每增加一个葡萄糖残基，
需消耗 需消耗22个高能磷酸键（ 个高能磷酸键（22分子 分子ATP ATP）； ）；
二、糖原分解 二、糖原分解
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
? 肝糖元的分解过程：
1.糖原的磷酸解 糖原的磷酸解
糖原磷酸化酶
(Glycogen phosphorylase)
糖原
糖原 + 1-磷酸葡萄糖
n+1 n
662017/3/14
①转移葡萄糖残基
2.脱枝酶的作用
②水解 ?-1,6-糖苷键
脱枝酶
(debranching enzyme)
α-1,6糖
转移酶活性 转移酶活性
磷酸化酶
苷酶活性
在几个酶的共同作用下， 在几个酶的共同作用下，最终产物中约 最终产物中约85% 85%
为 为1- 1-磷酸葡萄糖， 磷酸葡萄糖，15 15% %为游离葡萄糖 为游离葡萄糖。 。
3. 1-磷酸葡萄糖转变成6-磷酸葡萄糖
磷酸葡萄糖
变位酶 变位酶
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-磷酸酶（肝，
肾 肾 ） ）
6-磷酸葡萄糖
葡萄糖
葡萄糖-6-磷酸酶只存在于肝、肾中，而不存在
于肌中。所以只有肝和肾可补充血糖；而肌糖原不
能分解成葡萄糖，只能进行糖酵解或有氧氧化。
672017/3/14
? ? 肌糖原的分解 肌糖原的分解
? ?肌糖原分解的前 肌糖原分解的前 肌糖原分解的前 肌糖原分解的前三 三步反应与肝糖原分解过程相 步反应与肝糖原分解过程相 步反应与肝糖原分解过程相 步反应与肝糖原分解过程相
同，但是生成 同，但是生成6- 6-磷酸葡萄糖之后，由于肌肉组 磷酸葡萄糖之后，由于肌肉组
织中 织中不存在葡萄糖 不存在葡萄糖-6 -6- -磷酸酶 磷酸酶，所以生成的 ，所以生成的6 6- -磷 磷
酸葡萄糖不能转变成葡萄糖释放入血，提供血 酸葡萄糖不能转变成葡萄糖释放入血，提供血
糖 糖 糖 糖， ，而只能进入酵解途径进 而只能进入酵解途径进 而只能进入酵解途径进 而只能进入酵解途径进一 一步代谢 步代谢 步代谢 步代谢。 。
? ?肌糖原的分解与合成与 肌糖原的分解与合成与乳酸循环 乳酸循环有关。 有关。
? 糖原的合成与分解总图
糖原
n+1
UDP
Pi
糖原 糖原合酶
n
糖原 糖原
n
UDPG
磷酸化酶
PPi
UDPG焦磷酸化酶
G-1-P
UTP
磷酸葡萄糖变位酶
葡萄糖-6-磷酸酶（肝）
G-6-P G
己糖(葡萄糖)激酶
682017/3/14
G-6-P的代谢小结
? 反应部位：胞浆
? ? G G- -6 6- -P P的代谢去路 的代谢去路： ：
G（ （补充血糖 补充血糖） ）
6-磷酸葡萄糖内酯
G-6-P
F-6-P
（进入磷酸戊糖途径）
（进入酵解途径）
G-1-P
UDPG
葡萄糖醛酸
Gn（合成糖原）
（进入葡萄糖醛酸途径）
三、糖原合成与分解的调节 三、糖原合成与分解的调节
? ? ? ?糖原的合成与分解是分别通过两条不同途径 糖原的合成与分解是分别通过两条不同途径 糖原的合成与分解是分别通过两条不同途径 糖原的合成与分解是分别通过两条不同途径
进行的。 进行的。这种合成与分解循两条不同途径进 这种合成与分解循两条不同途径进
行的现象， 行的现象，是生物体内的普遍规律 是生物体内的普遍规律。 。这样才 这样才
能进行精细的调节。 能进行精细的调节。
? ?当糖原合成途径活跃时 当糖原合成途径活跃时， ，分解途径则被抑制 分解途径则被抑制， ，
才能有效地合成糖原；反之亦然。 才能有效地合成糖原；反之亦然。
692017/3/14
① 糖原合成：糖原合酶
关键酶
② ② 糖原分解 糖原分解： ：糖原磷酸化酶 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。
（一）糖原磷酸化酶的调节 （一）糖原磷酸化酶的调节
? 糖原磷酸化酶的共价修饰调节 糖原磷酸化酶的共价修饰调节
磷酸化酶b激酶
Ｐ
磷酸化酶b激酶-
Ｐ
磷酸化酶b 磷酸化酶a-
（活性低） （活性高）
702017/3/14
? 糖原磷酸化酶的变构调节
?葡萄糖是磷酸化酶的别构抑制剂。
葡萄糖
磷酸化酶 a (R) 磷酸化酶 a (T)
[疏松型] [紧密型]
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。
（二）糖原合酶的调节 （二）糖原合酶的调节
? 糖原合酶的共价修饰调节 糖原合酶的共价修饰调节
Ｐ
糖原合酶 糖原合酶-
712017/3/14
激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+ 受体
腺苷环化酶 腺苷环化酶（有活性）
（无活性）
ATP cAMP
Pi Pi
磷酸化酶b激酶
PKA PKA
磷蛋白磷酸酶-1
(无活性) (有活性)
磷酸化酶b激酶-P
–
糖原合酶(有活性)
糖原合酶-P
磷酸化酶b 磷酸化酶a-P(有活性)
磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶-1
Pi Pi
– –
磷蛋白磷酸酶抑制剂-P
PKA（有活性）
磷蛋白磷酸酶抑制剂
? 糖原磷酸化酶合糖原合酶的共价修饰调节特点：
?两种酶磷酸化或去磷酸化后活性变化相反；
?此调节为酶促反应，调节速度快；
?调节有级联放大作用，效率高；
? ?受激素调节 受激素调节。
722017/3/14
? 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，
而肌肉肉受 主要受肾上腺素 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。
ATP及6-磷酸葡萄糖
AMP
?
? ?
磷酸化酶a-P 磷酸化酶b
糖原合酶
? 调节小结:
? 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 而相互转变。
? 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。
? 双重调节：别构调节和共价修饰调节。
? ? 关键酶调节上存在 关键酶调节上存在级联效应 级联效应。
? 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。
732017/3/14
四、糖原积累症 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 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 型别 缺陷的酶 缺陷的酶 受害器官 受害器官 糖原结构 糖原结构
Ⅰ Ⅰ 葡萄糖 葡萄糖-6 -6- -磷酸酶缺陷 磷酸酶缺陷 肝、肾 肝、肾 正常 正常
Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ 溶酶体 溶酶体 溶酶体 溶酶体α α α α1 1 1 1→ → → →4 4 4 4和 和 和 和1 1 1 1→ → → →6 6 6 6葡 葡 葡 葡 所有组织 所有组织 所有组织 所有组织 正常 正常 正常 正常
萄糖苷酶 萄糖苷酶
Ⅲ Ⅲ 脱支酶缺失 脱支酶缺失 肝、肌肉 肝、肌肉
分支多，外 分支多，外
周糖链短 周糖链短
Ⅳ Ⅳ 分支酶缺失 分支酶缺失 所有组织 所有组织 分支少，外 分支少，外
周糖链特别 周糖链特别
长 长 长 长
Ⅴ Ⅴ 肌磷酸化酶缺失 肌磷酸化酶缺失 肌肉 肌肉 正常 正常
Ⅵ Ⅵ 肝磷酸化酶缺陷 肝磷酸化酶缺陷 肝正 肝 正常常
Ⅶ Ⅶ 正常 正常
肌肉和红细胞磷酸果 肌肉和红细胞磷酸果 肌肉、红 肌肉、红
糖激酶缺陷 糖激酶缺陷 细胞 细胞
Ⅷ Ⅷ 肝脏磷酸化酶激酶缺 肝脏磷酸化酶激酶缺 脑 脑 肝 肝 正常 正常
742017/3/14
第 第 第 第 七 七 七 七 节 节 节 节
血血糖 糖
Blood Glucose Blood Glucose
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 ：3.89-6.11mmol/L
752017/3/14
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 依赖葡萄糖供能的 糖供能的组织 织器官 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 红细胞没有线粒体 没有线粒体， ，完全通过糖酵解获能 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。
一、血糖的来源和去路
氧化
食物糖 CO + H O
2 2
消化 消化，
分解 分解
吸收
糖原合成
肝（肌）糖原
分解
血
肝糖原
磷酸戊糖途径等
糖
其它糖
糖异生
脂类、氨基酸合成代谢
非糖物质
脂肪、氨基酸
762017/3/14
二、血糖浓度的调节
?血糖水平保持恒定是糖、脂肪、氨基酸代谢
协调的结果，也是肝、肌、脂肪组织等各器
官组织代谢协调的结果。
?机体的各种代谢以及各器官之间能这样精确
协调，以适应能量、燃料供求的变化，主要
依靠激素的调节。
?酶水平的调节是最基本的调节方式和基础。
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 肾上腺素
772017/3/14
（一）胰岛素是体内唯一降低血糖的激素
? ?胰岛素 胰岛素(Insulin) (Insulin)是体内唯一的降低血糖的激素， 是体内唯一的降低血糖的激素，
也是唯一同时促进糖原、脂肪、蛋白质合成的 也是唯一同时促进糖原、脂肪、蛋白质合成的
激素。 激素。
? ? ? ?胰岛素的分泌受血糖控制 胰岛素的分泌受血糖控制 胰岛素的分泌受血糖控制 胰岛素的分泌受血糖控制， ， ， ，血糖升高立即引起 血糖升高立即引起 血糖升高立即引起 血糖升高立即引起
胰岛素分泌；血糖降低，分泌即减少。 胰岛素分泌；血糖降低，分泌即减少。
?胰岛素的作用机制:
① ①促进肌、 促进肌、脂肪组织等的细胞膜葡萄糖载体 脂肪组织等的细胞膜葡萄糖载体将葡 将葡
萄糖转运入细胞 萄糖转运入细胞。 。
② ② ② ②通过增强磷酸二酯酶活性 通过增强磷酸二酯酶活性 通过增强磷酸二酯酶活性 通过增强磷酸二酯酶活性， ，降低 降低 降低 降低cAM cAM cAM cAMP P P P水平 水平 水平 水平， ，
从而使糖原合酶活性增强、 从而使糖原合酶活性增强、磷酸化酶活性降低 磷酸化酶活性降低， ，
加速糖原合成、 加速糖原合成、抑制糖原分解 抑制糖原分解。 。
③ ③通过激活丙酮酸脱氢酶磷酸酶而使丙酮酸脱氢 通过激活丙酮酸脱氢酶磷酸酶而使丙酮酸脱氢
酶激活 酶激活， ，加速丙酮酸氧化为乙酰 加速丙酮酸氧化为乙酰Co CoA A，从而 ，从而加 加
快糖的有氧氧化 快糖的有氧氧化。 。
④ ④ ④ ④抑制肝内糖异生 抑制肝内糖异生 抑制肝内糖异生 抑制肝内糖异生。 。这是通过抑制磷酸烯醇式丙 这是通过抑制磷酸烯醇式丙 这是通过抑制磷酸烯醇式丙 这是通过抑制磷酸烯醇式丙
酮酸羧激酶的合成以及促进氨基酸进入肌组织 酮酸羧激酶的合成以及促进氨基酸进入肌组织
并合成蛋白质 并合成蛋白质， ，减少肝糖异生的原料 减少肝糖异生的原料。 。
⑤ ⑤通过抑制脂肪组织内的激素敏感性脂肪酶 通过抑制脂肪组织内的激素敏感性脂肪酶， ，可 可
减缓脂肪动员 减缓脂肪动员的速率。 的速率。
782017/3/14
（二）机体在不同状态下有相应的升高血糖
的激素
1．胰高血糖素(glucagon)是体内主要升高血糖的激素
血糖降低或血内氨基酸升高刺激胰高血糖素
的分泌。
?胰高血糖素的作用机制：
①经肝细胞膜受体激活依赖cAMP的蛋白激酶，从而
抑制糖原合酶和激活磷酸化酶，迅速使肝糖原分解，
血糖升高 血糖升高。
②通过抑制6-磷酸果糖激酶-2，激活果糖双磷酸酶-2，
从而减少2,6-双磷酸果糖的合成，后者是6-磷酸果
糖激酶-1的最强的变构激活剂以及果糖双磷酸酶-1
的抑制剂。于是糖酵解被抑制，糖异生则加速。
③促进磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成；抑制肝L型
丙酮酸激酶；加速肝摄取血中的氨基酸，从而增强
糖异生。
④通过激活脂肪组织内激素敏感性脂肪酶，加速脂肪
动员，从而间接升高血糖水平。
792017/3/14
胰岛素 胰岛素和 和胰高血糖素 胰高血糖素是调节血糖， 是调节血糖，实际上也 实际上也
是调节三大营养物代谢最主要的两种激素 是调节三大营养物代谢最主要的两种激素 是调节三大营养物代谢最主要的两种激素 是调节三大营养物代谢最主要的两种激素。 。
机体内糖 机体内糖、 、脂肪 脂肪、 、氨基酸代谢的变化主要取 氨基酸代谢的变化主要取
决于这两种激素的比例 决于这两种激素的比例。 。
不同情况下这两种激素的分泌是相反的 不同情况下这两种激素的分泌是相反的。 。引 引
起胰岛素分泌的信号 起胰岛素分泌的信号 起胰岛素分泌的信号 起胰岛素分泌的信号（ （ （ （如血糖升高 如血糖升高 如血糖升高 如血糖升高） ） ） ）可抑制胰高 可抑制胰高 可抑制胰高 可抑制胰高
血糖素分泌 血糖素分泌。 。反之 反之， ，使胰岛素分泌减少的信号可 使胰岛素分泌减少的信号可
促进胰高血糖素分泌 促进胰高血糖素分泌。 。
2．糖皮质激素可引起血糖升高
? 糖皮质激素的作用机制可能有两方面：
① ① 促进肌肉蛋白质分解，分解产生的氨基酸 促进肌肉蛋白质分解，分解产生的氨基酸
转移到肝进行 转移到肝进行糖异生 糖异生。 。
② ② 抑制肝外组织摄取和利用葡萄糖 抑制肝外组织摄取和利用葡萄糖，抑制点 ，抑制点
为丙酮酸的氧化脱羧。 为丙酮酸的氧化脱羧。
此外，在糖皮质激素存在时，其他促进脂肪
动员的激素才能发挥最大的效果，间接抑制周围
组织摄取葡萄糖。
802017/3/14
3．肾上腺素是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 要在应激状态下发挥调节作用。
血糖水平异常及糖尿病
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。
人体对摄入的葡萄糖具有很大的耐受能力
的现象称为葡萄糖耐量(glucose tolerence)。
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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。
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：空腹血糖高于正常值，服糖后血糖浓
度急剧升高，2h后仍可高于正常。
阿狄森综合征：空腹血糖低于正常值，服糖后血
糖浓度升高不明显，短时间内即恢复原有水平。
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? ?临床上因糖代谢障碍可发生血糖水平紊乱， 临床上因糖代谢障碍可发生血糖水平紊乱，
常见有以下两种类型 常见有以下两种类型 常见有以下两种类型 常见有以下两种类型： ： ： ：
? ?低血糖 低血糖 (hypoglycemia) (hypoglycemia)
? ?高血糖 高血糖 (hyperglycemia) (hyperglycemia)
（一）低血糖是指血糖浓度低于3.0mmol/L
? ? ? ?低血糖的危害 低血糖的危害 低血糖的危害 低血糖的危害： ： ： ：
低血糖影响脑的正常功能 低血糖影响脑的正常功能， ，因为脑细胞所 因为脑细胞所
需要的能量主要来自葡萄糖的氧化。 需要的能量主要来自葡萄糖的氧化。当血糖水 当血糖水
平过低时 平过低时， ，就会影响脑细胞的功能 就会影响脑细胞的功能， ，从而出现 从而出现
头晕 头晕 头晕 头晕、 、倦怠无力 倦怠无力 倦怠无力 倦怠无力、 、心悸等 心悸等 心悸等 心悸等， ，严重时出现昏迷 严重时出现昏迷 严重时出现昏迷 严重时出现昏迷， ，
称为低血糖休克 称为低血糖休克。 。如不及时给病人静脉补充葡 如不及时给病人静脉补充葡
萄糖， 萄糖，可导致死亡 可导致死亡。 。
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? ?低血糖的原因： 低血糖的原因：
① ①胰性 胰性( ( ( (胰岛 胰岛 β β β β- -细胞机能亢进、 细胞机能亢进、胰岛 胰岛α α- -细胞 细胞
机能低下等 机能低下等) )； ；
② ② 肝性（ 肝性（肝癌 肝癌、 、糖原累积病等 糖原累积病等） ）； ；
③ ③内分泌异常 内分泌异常（ （垂体机能低下 垂体机能低下、 、肾上腺皮 肾上腺皮
质机能低下等） 质机能低下等）； ；
④ ④ 肿瘤（ 肿瘤（胃癌等 胃癌等） ）； ；
⑤ ⑤ 饥饿或不能进食者等 饥饿或不能进食者等。 。
（二）高血糖是指空腹血糖高于6.9mmol/L
? ?临床上将空腹血糖浓度高于 临床上将空腹血糖浓度高于5 5..6 6～ ～6 6..9 9mmol/L mmol/L
称为高血糖 称为高血糖(hyperglycemia) (hyperglycemia)。 。
? ?当血糖浓度超过了肾小管的重吸收能力 当血糖浓度超过了肾小管的重吸收能力( (肾糖 肾糖
阈 阈) )，则可出现糖尿 ，则可出现糖尿。 。
? ?持续性高血糖和糖尿， 持续性高血糖和糖尿，特别是空腹血糖和糖 特别是空腹血糖和糖
耐量曲线高于正常范围 耐量曲线高于正常范围， ，主要见于糖尿病 主要见于糖尿病
(diabetes (diabetes mellitus) mellitus)。 。
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? ?高血糖的原因： 高血糖的原因：
① ① ① ① 糖尿病 糖尿病 糖尿病 糖尿病； ；
② ② 遗传性胰岛素受体缺陷 遗传性胰岛素受体缺陷
③ ③ 某些慢性肾炎 某些慢性肾炎、 、肾病综合症等； 肾病综合症等；
④ ④ 生理性高血糖和糖尿。 生理性高血糖和糖尿。
（三）糖尿病是最常见的糖代谢紊乱疾病
糖尿病是 糖尿病是 糖尿病是 糖尿病是一 一种因部分或完全胰岛素缺失 种因部分或完全胰岛素缺失 种因部分或完全胰岛素缺失 种因部分或完全胰岛素缺失、 、
或细胞胰岛素受体减少、 或细胞胰岛素受体减少、或受体敏感性降低导 或受体敏感性降低导
致的疾病 致的疾病， ，它是除了肥胖症之外人类最常见的 它是除了肥胖症之外人类最常见的
内分泌紊乱性疾病。 内分泌紊乱性疾病。
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?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）
思考题
1.名词解释：三羧酸循环、糖原分解、糖原合成 1.名词解释：三羧酸循环、糖原分解、糖原合成
糖异生作用 糖异生作用 糖异生作用 糖异生作用、 、 、 、血糖 血糖 血糖 血糖、 、 、 、乳酸循环 乳酸循环 乳酸循环 乳酸循环、 、 、 、巴斯德效应 巴斯德效应 巴斯德效应 巴斯德效应、 、 、 、丙 丙 丙 丙
酮酸羧化支路 酮酸羧化支路
2.何谓糖酵解？有何生理意义？写出酵解的步骤 2.何谓糖酵解？有何生理意义？写出酵解的步骤
及其所催化的酶。 及其所催化的酶。
3.何谓糖有氧氧化？有何生理意义？写出有氧氧 3.何谓糖有氧氧化？有何生理意义？写出有氧氧
化的步骤及其所催化的酶。 化的步骤及其所催化的酶。
4.试述磷酸戊糖途径的生理意义，并写出磷酸戊 4.试述磷酸戊糖途径的生理意义，并写出磷酸戊
糖途径关键酶所催化的反应。 糖途径关键酶所催化的反应。
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5. 5.试述糖原合成与糖原分解的途径、关键酶及生 试述糖原合成与糖原分解的途径、关键酶及生
理意义。 理意义。
6666..试述糖异生的器官定位 试述糖异生的器官定位 试述糖异生的器官定位 试述糖异生的器官定位、 、 、 、代谢途径关键反应 代谢途径关键反应 代谢途径关键反应 代谢途径关键反应、 、 、 、
关键酶及生理意义。 关键酶及生理意义。
7.试述血糖的来源、去路及激素对血糖的调节。 7.试述血糖的来源、去路及激素对血糖的调节。
8. 8.计算1 分子的丙酮酸和1 分子的乳酸彻底氧化
各能产生多少个分子的ATP。
9. 9.哪些B族维生素参与糖代谢，从辅酶的形式、
参与的代谢及其在反应中的作用等来总结。
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