第七章 糖类代谢

• 葡萄糖的异生对于人类以及其它动物是绝对需要的 途径。
葡萄糖的来源——饮食摄入，体内糖原分解，糖异生。
葡萄糖异生作用的途径 • 糖酵解有三步是不可逆的：
①
②
葡萄糖
6-磷酸葡萄糖
6-磷酸果糖
③
磷酸烯醇式丙酮酸
1,6-二磷酸果糖 丙酮酸
1. 丙酮酸通过草酰乙酸形成磷酸烯 醇式丙酮酸
生物素 丙酮酸羧化酶
1.5ATP;
若从丙酮酸开始，加上纽带 生成的1个NADH，则共 产生10+2.5=12.5个ATP。 若从葡萄糖开始，共可产生12.5×2+7(5)=32(30)个ATP。
可见由糖酵解和TCA循环相连构成的糖的有氧氧化途 径，是机体利用糖氧化获得能量的最有效的方式，也是 机体产生能量的主要方式。
酶
酸，FAD, NAD+, CoASH及Mg2+
系
丙酮酸脱氢酶复合体
丙酮酸脱氢酶复合体相对分子量为50,000,000，由60 条球形多肽链组成。
缩写 肽链数 辅基
催化反应
丙酮酸脱氢酶 E1 二氢硫辛酸 E2 乙酰转移酶 二氢硫辛酸 E3 脱氢酶
24
TPP 丙酮酸氧化脱羧
24 硫辛酰胺 将乙酰基转移到CoA
解的出口。
丙酮酸激酶催化活性控制关系图
6. 丙酮酸的去路 （理解）
① 生成乳酸 • 动物在激烈运动时或由于呼吸、循环系统障碍而发生
供氧不足时。
无氧条件：
葡萄糖+2ADP+2Pi
2乳酸+2ATP+2H2O
乳酸发酵——生长在厌氧或相对厌氧条件下的许多细菌， 以乳酸为最终发酵产物，称为乳酸发酵。
② 生成乙醇
3. 维持血糖浓度满足组织对糖的需要。
第四节 三羧酸循环（重点）
• 在有氧的情况下，葡萄糖酵解产生的丙酮酸氧化脱 羧形成乙酰CoA。乙酰CoA经一系列氧化、脱羧，最终 生成CO2和H2O并产生能量的过程，称为柠檬酸循环， 由于柠檬酸含三个羧基，所以亦称为三羧酸循环 (tricarboxylic acid cycle), 简称TCA循环,也称为Krebs 循环。
• 糖酵解和葡萄糖异生途径中酶的差异
糖酵解作用
葡萄糖异生作用
1
己糖激酶
葡萄糖-6-磷酸酶
2
磷酸果糖激酶 果糖-1,6-二磷酸酶
3
丙酮酸激酶 丙酮酸羧化酶和磷酸
烯醇式丙酮酸激酶
• 糖异生的生理意义
1. 糖异生作用是一个十分重要的生物合成葡萄糖的途 径。
2. 糖异生主要在肝脏中进行，肾上腺皮质中也有，脑 和肌肉中很少。
⑧L-苹果酸脱氢生成草酰乙酸
L-苹果酸
苹果酸脱氢酶
草酰乙酸
• 这是TCA循环中第4次氧化还原反应，由L-苹果酸脱氢 酶催化，NAD+是氢的受体。
3. 三羧酸循环的化学计量 （掌握）
乙酰CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O 2CO2+3NADH+FADH2+GTP+CoA+3H+
循环有以下特点：
料； ⑷是糖有氧分解的准备阶段。 ⑸由非糖物质转变为糖的异生途径基本为之逆过程。
5. 糖酵解作用的调节 （了解）
• 在代谢途径中，催化不可逆反应的酶所处的部位是 控制代谢反应的有力部位。
• 糖酵解中有三步反应不可逆，分别由己糖激酶、磷 酸果糖激酶、丙酮酸激酶催化，因此这三种酶对酵 解速度起调节作用。
5. 三羧酸循环的调节机制 （了解）
⑴柠檬酸合酶（限速酶） • ATP、NADH是该酶的变构抑制剂，高浓度的ATP 和NADH抑制柠檬酸的合成。高浓度的琥珀酰-CoA抑制 该酶的活性。 ⑵异柠檬酸脱氢酶 • 该酶受ATP和NADH变构抑制，受ADP变构促进和
Ca2+激活。 ⑶α-酮戊二酸脱氢酶 • 该酶受产物琥珀酰CoA、NADH的抑制，也受高能
• 糖的有氧氧化：葡萄糖或糖原在有氧的条件 下，彻底氧化成CO2和水的过程。
• 葡萄糖的有氧氧化包括四个阶段。
①糖酵解产生丙酮酸（2丙酮酸、 2ATP、2NADH） ②丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA ③三羧酸循环（CO2、H2O、ATP、NADH） ④呼吸链氧化磷酸化（NADH-----ATP）
• 原核生物：①-④阶段在胞质中 • 真核生物：①在胞质中，②-④在线粒体中
⑧3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸
磷酸甘油酸变位酶
⑨2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸
烯醇化酶
⑩磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸并产生一个ATP分子
磷酸烯醇式丙酮酸
丙酮酸激酶
丙酮酸
• 总反应为：
葡萄糖+2ATP+2ADP+2Pi+2NAD+
2丙酮酸
+4ATP+2NADH+2H++2H2O
3. 由葡萄糖转变为两分子丙酮酸能量转变的估算 （掌握）
第七章 糖类代谢
第三节 糖酵解（重点）
• 在无氧条件下，葡萄糖进行分解，形成两分子丙 酮酸并伴随ATP生成的过程称为糖酵解。
• 它是动物、植物、微生物细胞中葡萄糖分解产生能 量的共同代谢途径。
2. 糖酵解过程 （掌握）
• 在细胞质中进行，可分为两个阶段（共10步反应）：
ⅰ准备阶段：1 葡萄糖 → → 2 磷酸丙糖（－2 ATP） （3-磷酸甘油醛）
丙酮酸
草酰乙酸 草酰乙酸
丙酮酸+ATP+GTP+H2O 磷酸烯醇式丙酮酸+ADP+GDP+Pi+2H+
磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶
2. 形成果糖-6-磷酸 3. 生成葡萄糖
• 糖异生的总反应式为：
2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H++4H2O 葡萄糖+4ADP+2GDP+6Pi+2NAD+
共包括5步反应。
ⅱ贮能阶段：2 磷酸丙糖 → → 2 丙酮酸（＋4 ATP） 共包括5步反应。
ⅰ准备阶段
①葡萄糖的磷酸化
葡萄糖
己糖激酶
6-磷酸葡萄糖
②6-磷酸葡萄糖异构化形成6-磷酸果糖
磷酸葡萄糖异构酶
6-磷酸葡萄糖
6-磷酸果糖
③6-磷酸果糖形成1,6-二磷酸果糖
6-磷酸果糖
磷酸果糖激酶
1,6-二磷酸果糖 •磷酸果糖激酶是一种变构酶，它的催化效率很低，糖酵 解的速率严格的依赖该酶的活力水平。
• 1931年，发现葡萄糖-6-磷酸脱氢酶和6-磷酸葡糖酸脱 氢酶。
• 1950’发现磷酸戊糖途径， 它是糖代谢的第二条重要 途径，是葡萄糖分解的另外一种机制。
• 这条途径广泛存在动植物细胞内，在细胞质中进行。
12
FAD 将还原型硫辛
酰胺转变为氧化型
丙酮酸脱氢酶复合体催化反应图解
由丙酮酸到乙酰CoA是一个重要步骤，处于代谢途径 的分支点，所以此体系受到严密的调节控制：
1、产物控制：受乙酰CoA和NADH的控制。
2、磷酸化和去磷酸化作用的调节
E2
激酶
磷酸酶
Ca2+激活
使E1磷酸化（无活性形式） 使磷酸化的E1去磷酸化（有活性形式）
• 在好氧有机体中，酵解生成的丙酮酸进入线粒体，经 三羧酸循环被彻底氧化成CO2和H2O。
葡萄糖 酵解 丙酮酸+NADH
有氧 三羧酸循环
无氧
酒精发酵
乳酸发酵
7. 葡萄糖的异生作用 （理解） • 糖的异生即形成“新”糖的意思，是指从非糖物质 （丙酮酸、乳酸、甘油、丙酸以及氨基酸等）作为前体 合成葡萄糖的过程。
α-酮戊二酸
琥珀酰CoA
• 这是TCA循环中第二个氧化脱羧反应，是由α-酮戊 二酸脱氢酶系所催化。需要TPP、硫辛酸、CoA、FAD、 NAD+、Mg2+6种辅助因子。该酶也是一个调节酶，受其 产物NADH、琥珀酰CoA和Ca2+抑制。
⑤琥珀酰CoA转化成琥珀酸，并产生GTP
琥珀酰CoA合成酶
琥珀酰CoA
① 磷酸果糖激酶是关键酶
• 磷酸果糖激酶是酵解过程中最重要的调节酶，酵解 速度主要取决于该酶活性，因此它是一个限速酶。
高浓度的ATP是该酶的变构抑制剂，ATP的抑制作 用可被AMP解除。
柠檬酸也可抑制该酶活性。 果糖-2,6-二磷酸是磷酸果糖激酶的激活剂，增加该
酶与其底物的亲和力。
ATP 柠檬酸
甘油醛-3-磷酸脱氢酶
3-磷酸甘油醛 无机磷酸
1,3-二磷酸甘油酸
⑦1,3-二磷酸甘油酸转移高能磷酸键基团形成ATP
1,3-二磷酸甘油酸
磷酸甘油酸激酶
3-磷酸甘油酸
将底物的高能磷酸基直接转移给ADP(或GDP)生成ATP(或GTP)。这 种ADP（或GDP）的磷酸化作用与底物的脱氢作用直接相偶联的反 应过程，称为底物水平磷酸化。
1. 乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸，使两个C原子进入循环。
在以后的两步脱羧反应中，有两个C原子以CO2的形式离开循 环。
2. 由琥珀酰CoA形成琥珀酸时，偶联有底物水平磷酸化生成1个
GTP,
1GTP 1ATP。
3. 循环中消耗两分子水;
4. 3NADH 7.5 ATP， 1FADH2 5. 单向进行
AMP 果糖-2,6-二磷酸
（－）
（＋）
6-磷酸果糖
磷酸果糖激酶
1,6-二磷酸果糖
ATP
ADP
② 己糖激酶的调控
• ADP及其产物6- 磷酸葡萄糖变构抑制该酶活性。与
磷酸果糖激酶的调节相一致。
(-)
己糖激酶