第四章糖代谢

第四章糖代谢第二篇物质代谢及其调节物质代谢是各种生命活动的基础，正常的物质代谢是正常生命过程的必要条件，而物质代谢的紊乱则可以发生疾病。

成年人为了维持正常的生命活动及自我更新，每年约需消耗6~7倍于体重的食物，食物中的营养物被消化吸收后，在体内进行一系列的化学反应，以合成新的物质；而机体内原有的物质则被降解、更新，在物质代谢的同时伴有能量的释放和利用。

生物体与外界进行物质交换及能量交换，实现自我更新的过程以维持机体内环境的相对稳定——新陈代谢。

物质代谢：合成代谢、分解代谢能量代谢：合成代谢：小分子物质合成大分子物质，需消耗能量分解代谢：大分子物质分解成小分子物质，伴随能量释放为此，物质代谢的知识是医学生物化学的重要组成内容。

本篇所讲述的内容：糖代谢、脂类代谢、氨基酸代谢、核苷酸代谢，三羧酸循环及氧化磷酸化；核酸代谢及蛋白质合成将在第三篇讲述。

在学习这一篇时，要注意掌握各类物质代谢的基本反应过程，关键酶与主要调节环节，重要生理意义，各种物质代谢的相互联系等。

第四章糖代谢Metabolism of carbohydrates一、授课章节及主要内容：第四章糖代谢二、授课对象：临床医学、预防、法医（五年制）、临床医学（七年制）三、教学学时：本章共8节课时（每个课时为45分钟）。

讲授安排如下：第一次课（2学时）：1．糖的种类，糖的生理功能；2．第一节：概述；3．第二节：糖的无氧分解：糖酵解的反应过程第二次课（2学时）：1．糖酵解的生理意义；2．第三节：糖的有氧氧化第三次课（2学时）：1．第四节：磷酸戊糖途径；2．第五节：糖原的合成与分解第四次课（2学时）：1．第六节：糖异生；2．第七节：血糖及其调节；3．小结四、教学目的和要求：1．糖的氧化分解代谢：定义，过程及其关键酶，生理意义，主要调节点2．糖原的合成与分解代谢：定义，过程及其关键酶，生理意义，主要调节点3．糖异生：定义，过程及其关键酶，生理意义4．糖的磷酸戊糖途径：生理意义5．血糖及胰岛素、胰高血糖素的调节点五、重点与难点：重点：糖的氧化分解代谢，糖原的合成与分解代谢，糖异生的反应过程及其关键酶难点：各代谢的调节六、教学方法及授课大致安排：每次课力求将反应途径讲清楚,以提问方法复习前次课的内容，并为下次课准备复习题;α-酮戊二酸氧化脱羧的内容由同学自学，再加以小结.七、本章要求掌握的英文单词1.glycolysis2.glycolytic pathway3. tricarboxylic acid cycle（TAC）4.citric acid cycle5.Pasteur effect6. pentose phosphate pathway7.glycogen 8.glycogenesis 9.gluconeogenesis10.substrate cycle /doc/b12418857.html,ctric acid cycle 12.blood sugar13.hexokinase(HK) 14.aerobic oxidation 15.UDPG16.glycogenolysis 17.hyperglycemia 18.hypoglycemia19.insulin 20.glucagons八、思考题1.一分子葡萄糖是如何分解生成乳酸的？关键酶有那些？（提示：糖酵解的反应过程）2.蚕豆黄的发病机理是什么？（提示；蚕豆黄患者缺乏6-磷酸葡萄糖脱氢酶而发生溶血性黄疸）3.肌糖原的合成与分解为什么不能参与血糖水平的调节呢？又是如何为肌肉收缩提供能量的呢？（提示：缺乏葡萄糖-6-磷酸酶，并把糖原分解过程与糖酵解过程联系起来）4.详细论述乳酸循环的反应过程？2分子乳酸异生成葡萄糖消耗几分子ATP？（提示：糖酵解和糖异生的反应过程及其关键酶）5.谷氨酸是如何异生成糖的？（提示：谷氨酸脱氢生成α-酮戊二酸，α-酮戊二酸以苹果酸方式出线粒体，再异生成糖）九、教材与教具：人民卫生出版社《生物化学》第六版十、授课提纲(或基本内容)糖是一大类有机化合物，其化学本质为多羟醛或多羟酮及其衍生物或多聚物。

糖是自然界最丰富的物质之一，广泛分布于几乎所有的生物体内，其中以植物中含量最多，约为85%~95%。

单糖：醛糖：葡萄糖（glucose）、半乳糖（galactose）、甘露糖（mannose）酮糖：果糖（fructose）双糖：麦芽糖（maltose）、蔗糖（sucrose）、乳糖（lactose）、纤维二糖多糖：淀粉（starch）、纤维素（cellulose）糖原（glycogen）结合糖：糖与非糖物质的结合物：如糖蛋白、糖脂等第一节概述Introduction一、糖的生理功能：1．氧化供能：人体所需能量的50%~70%来自于糖。

1mol葡萄糖完全氧化成CO2和H2O可释放679kcal的能量，其中约40%转化为ATP。

2．细胞的结构成分：如糖蛋白、糖脂构成细胞膜成分；蛋白聚糖、糖蛋白构成结缔组织、软骨和骨基质。

3．体内重要物质的原料：葡萄糖在体内还可转变成多种非糖物质，如类固醇激素、血红素、核酸等二、糖的消化吸收：人类食物中的糖主要有植物淀粉和动物糖原以及少量二糖。

食物中含有的大量纤维素，因人体内无β-糖苷酶而不能对其分解利用，但却具有刺激肠蠕动等作用。

（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，少量在口腔消化产物：单糖（以葡萄糖为主，少量半乳糖、果糖）（二）糖的吸收部位：空肠吸收形式：单糖吸收机理：主动吸收载体：钠离子依赖型葡萄糖转运体耗能：在吸收过程中同时伴有Na+的转运并消耗能量以维持K+-Na+泵的运转三、糖代谢概况葡萄糖吸收入血后，除肝脏外依赖一类葡萄糖转运体进入不同的组织细胞。

第二节糖的无氧分解Anaerobic catabolism of carbohydrates一、糖酵解(glycolysis)研究历史1897年Biichner兄弟用细砂研磨酵母细胞压取汁液，再加入蔗糖——酒精。

（第一贡献）1915年A.Harder将酵母加入葡萄糖，发酵仍然进行；加入无机磷酸盐，发酵作用增强。

发酵液提取到二磷酸果糖，同时发现发酵作用必需两类物质“酿酶”和“辅酶”。

（第二贡献）随后，从研究肌肉生成乳酸许多反应表明：糖酵解和生醇发酵作用反应序列基本相似。

1940年糖酵解全过程（12步反应，11种酶）均清楚。

二、糖酵解定义在缺氧或无氧条件下，葡萄糖或糖原分解成乳酸并释放出部分能量的过程，称为糖酵解。

三、糖酵解的反应过程及其关键酶：第一阶段：葡萄糖的磷酸化：己糖激酶（hexokinase）第二阶段：磷酸丙糖的生成：6-磷酸果糖激酶-1（6-phosphofructo-kinase-1）第三阶段：丙酮酸的生成：丙酮酸激酶（pyruvate kinase）第四阶段：乳酸的生成整个反应过程（六版教材图4-1）从图中可知糖酵解的特点：1．糖酵解全部反应及其关键酶。

（用图示加以重复阐明）2．整个反应仅均在胞浆中进行，无需氧参与。

肌肉组织以糖酵解供能更为重要。

3．三步不可逆反应，三种关键酶：己糖激酶、6-磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶。

4．第一阶段、第二阶段为消耗阶段；第三阶段为生成能量阶段。

能量生成方式为底物水平磷酸化（substrate-level phosphorylation），即底物分子内部能量重新分布，形成高能键，使ADP磷酸化生成ATP的过程。

一分子葡萄糖经糖酵解生成二分子乳酸，生成四分子A TP，净生成二分子ATP。

5．NADH+H+的生成与利用：3-磷酸甘油醛脱氢生成1,3-二磷酸甘油酸，生成二分子NADH+H+；而第三阶段丙酮酸还原成乳酸需要还原当量NADH+H+。

所以NADH+H+去路：在无氧情况下用于丙酮酸还原；而在有氧情况下，就必须经线粒体内膜进行氧化磷酸化。

6．葡萄糖或糖原分解成丙酮酸的过程称之为糖酵解途径。

7．乳酸去路：①可以经乳酸循环在肝脏进行糖异生；②乳酸彻底氧化分解生成CO2、H2O和A TP；③随尿液排出四、糖酵解的生理功能1．迅速、有限地供给能量（胞浆，净生成二分子A TP）2．成熟红细胞没有线粒体，完全依赖糖酵解供应能量。

神经、白细胞、骨髓等代谢极为活跃，即使不缺氧也常由糖酵解供应能量。

第三节糖的有氧氧化Aerobic oxidation of carbohydrates一、定义：在有氧条件下，葡萄糖和糖原氧化成H2O和CO2，并释放出大量能量的过程。

二、反应过程第一阶段：糖酵解途径：葡萄糖分解成两分子丙酮酸（见前所述）第二阶段：丙酮酸氧化脱羧丙酮酸+NAD++HS-CoA→乙酰CoA+NADH+H++CO2丙酮酸脱氢酶复合体：丙酮酸脱氢酶（E1）：TPP转乙酰化酶（E2）：硫辛酸、CoA二氢硫辛酰胺脱氢酶（E3）：FAD、NAD+反应机理（六版教材图4-4）1．丙酮酸在丙酮酸脱氢酶（E1）脱羧形成羟乙基-TPP，产生CO22．由转乙酰化酶（E2）催化使羟乙基被氧化成乙酰基，同时转移给硫辛酰胺，再转移给辅酶A生成乙酰CoA后，离开酶复合体，并使硫辛酰胺还原成二氢硫辛酰胺。

3．在二氢硫辛酰胺脱氢酶（E3）催化下，使还原的二氢硫辛酰胺脱氢重新生成硫辛酰胺，以进行下一轮反应。

同时将氢传递给FAD，生成FADH2，再将2H转移给NAD+，形成NADH+H+。

在整个反应过程中，中间产物并不离开酶复合体，这就使得上述各步反应得以迅速完成。

第三阶段：三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle）1．三羧酸循环的反应过程：⑴柠檬酸的形成：乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸。

⑵异柠檬酸的形成：柠檬酸与异柠檬酸的异构化可逆互变反应由顺乌头酸酶催化。

⑶第一次氧化脱羧：异柠檬酸在异柠檬酸脱氢酶作用下氧化脱羧转变为α-酮戊二酸，脱下的氢由NAD+接受，生成NADH+H+。

⑷第二次氧化脱羧：α-酮戊二酸经α-酮戊二酸脱氢酶复合体作用氧化脱羧生成琥珀酰CoA，其组成和催化反应与前述的丙酮酸脱氢酶复合体类似。

⑸底物水平磷酸化反应：琥珀酰CoA的高能硫酯键水解时，可与GDP的磷酸化偶联生成高能磷酸键，由琥珀酰CoA合成酶催化。

⑹琥珀酸脱氢生成延胡索酸：反应由琥珀酸脱氢酶催化，辅酶为FAD。

⑺延胡索酸加水生成苹果酸:延胡索酸酶催化此可逆反应。

⑻苹果酸脱氢生成草酰乙酸：由苹果酸脱氢酶催化，脱下的氢由NAD+接受。

三羧酸循环的反应过程可归纳，（见六版教材图4-5）：2．三羧酸循环的特点：（1）三羧酸循环定义：从2个碳原子的乙酰CoA与4个碳原子的草酰乙酸缩合成6个碳原子的柠檬酸开始，反复地脱氢脱羧的过程。

（2）三羧酸循环运转一周，氧化了1分子乙酰CoA。