糖代谢

四. 葡萄糖的其他代谢途径(一)磷酸戊糖途径生成NADPH和磷酸戊糖磷酸戊糖途径：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。

细胞定位：胞液1.两个阶段：a. 氧化反应：生成磷酸戊糖，NADPH + H+ 及CO2b. 非氧化反应：包括一系列基团转移（1）6-磷酸葡糖在氧化阶段生成磷酸戊糖和NADPHA. P172公式B. G-6-P 1 2 3 5-磷酸核糖(1: NADP+ NADPH+H+ 6-磷酸葡糖脱氢酶(脱氢)2:H2O 内酯酶(脱水)3: NADP+ NADPH+H+ +CO2) 6-磷酸葡糖酸脱氢酶(脱羧)C. 催化第一步脱氢反应的6-磷酸葡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。

(2) 经过基团转移反应进入糖酵解途径A. 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 (3-磷酸甘油醛)、4C (4-磷酸赤藓糖)、6C (6-磷酸果糖)、7C(7-磷酸景天糖)等演变阶段，最终生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖。

B. 这些基团转移反应可分为两类: a. 转酮醇酶（transketolase）反应，转移含1个酮基、1个醇基的2碳基团；接受体都是醛糖。

b. 转醛醇酶（transaldolase）反应，转移3碳单位；接受体也是醛糖。

C. P173公式D. 第二阶段反应意义：通过一系列基团转移反应，将核糖转变成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛而进入酵解途径。

因此磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路（pentose phosphate shunt）。

a.磷酸戊糖途径的总反应式：3×6-磷酸葡糖+ 6 NADP+ 2×6-磷酸果糖+ 3-磷酸甘油醛+ 6NADPH + 6H++ 3CO2b.磷酸戊糖途径的特点:（1）脱氢反应以NADP+为受氢体，生成NADPH+H+。

（2）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。

（3）反应中生成了重要的中间代谢物——5-磷酸核糖。

（4）一分子G-6-P经过反应，只能发生一次脱羧（得5-磷酸核酮糖）和二次脱氢反应，生成一分子CO2和2分子NADPH+H+。

2. 磷酸戊糖途径受NADPH/NADP+比值的调节6-磷酸葡糖脱氢酶: 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。

3.磷酸戊糖途径的生理意义在于生成NADPH和5-磷酸核糖a.磷酸戊糖途径为核苷酸的生成提供核糖b.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（胆固醇合成等）；2）NADPH参与体内羟化反应（合成胆汁酸，合成类固醇激素等）；3）NADPH还用于维持谷胱甘肽（glutathione）的还原状态。

c. 谷胱甘肽还原酶：公式：P174作用：还原型谷胱甘肽是体内重要的抗氧化剂，可以保护一些含-SH基的蛋白质或酶免受氧化剂，尤其是过氧化物的损害。

在红细胞中还原型谷胱甘肽更具有重要作用。

它可以保护红细胞膜蛋白的完整性。

（二）糖醛酸途径可生成活泼的葡糖醛酸对人类而言，糖醛酸途径的主要生理意义在于生成活化的葡糖醛酸，即UDPGA。

葡糖醛酸是组成蛋白聚糖的糖胺聚糖，如透明质酸、硫酸软骨素、肝素等的组成成分；葡糖醛酸在生物转化过程中参与很多结合反应。

（三）多元醇途径可生成木糖醇、山梨醇等葡萄糖代谢过程中可生成一些多元醇，如木糖醇（xylitol）、山梨醇（sorbitol）等，所以被称为多元醇途径（polyol pathway）。

但这些代谢过程局限于某些组织，对整个葡萄糖代谢所占比重极少。

木糖醇的应用:1.制作口香糖, 抑制口腔细菌生长;2.作为甜味剂, 制作糖尿病病人能食用的无糖食品五．糖原的合成与分解糖原(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：肌肉：肌糖原，180 ~ 300g，主要供肌肉收缩所需肝脏：肝糖原，70 ~ 100g，维持血糖水平糖原结构特点：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。

（一）糖原合成的代谢反应主要发生在肝脏和肌肉(1) 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：胞浆途径：1.葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡糖需ATP，己糖激酶/葡糖激酶（肝）2.6-磷酸葡糖转变成1-磷酸葡糖磷酸葡糖激酶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。

半缩醛羟基与磷酸基之间形成的O-P键，具有较高的能量。

3.1- 磷酸葡糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖尿苷：UTP，UDPG焦磷酸化酶*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 上葡糖基的接受体。

(2)糖原分支形成：分支酶，当糖链达12~18个葡萄糖基时，分支酶将一段糖链（6~7）转移到附近糖链上以α-1,6-糖苷键相接，形成分支糖原合酶作用下，糖链只能延长分支的意义：1）增加糖原的水溶性；2）增加非还原端数目，以便磷酸化酶能迅速分解糖原。

（3）从葡萄糖合成糖原是耗能的过程（消耗2ATP）。

Glucose——G-6-P , 1-磷酸葡萄糖——UDPG（高能磷酸键转移:ATP——UTP）(焦磷酸水解为2分子磷酸，损失一个高能磷酸键)（二）糖原分解不是糖原合成的逆反应1. 糖原分解(glycogenolysis )习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。

*肌糖原: 肌肉中无葡糖-6-磷酸酶，所以肌糖原不能分解为GLU,只能进行糖酵解or有氧氧化）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-磷酸葡糖之后，由于肌肉组织中不存在葡糖-6-磷酸酶，所以生成的6-磷酸葡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。

亚细胞定位：胞浆2.肝糖原的分解过程:（1）糖原的磷酸解（a-1,4糖苷键）糖原磷酸化酶：只能分解a-1，4-糖苷键，所以断糖链不断分支根（2）脱支酶的作用①转移葡萄糖残基：仍以a-1，4-糖苷键结合②水解a-1,6-糖苷键：1个，水解为游离葡萄糖脱支酶：葡聚糖转移酶+ a-1，6-葡糖苷酶转移酶活性（3）1-磷酸葡糖转变成6-磷酸葡糖磷酸葡糖变位酶（4）6-磷酸葡糖水解生成葡萄糖葡糖-6磷酸酶（肝，肾）小结：G-6-P代谢通路：G-6-P ——G: 补充血糖——F-6-P: 6-磷酸葡糖异构酶，酵解途径——6-磷酸葡糖内酯：6-磷酸葡糖内酯酶，磷酸戊糖途径——G-1-P——UDPG——糖原合成——G-1-P——UDPG——葡糖醛酸UDPGA——5-磷酸木酮糖——6-磷酸葡糖内酯（葡糖醛酸途径）糖原合成分解总结图：P177图9-11（三）糖原合成与分解受到彼此相反的调节关键酶：糖原合成：糖原合酶糖原分解: 糖原磷酸化酶两种关键酶重要特点：它们的快速调节有共价修饰和别构调节二种方式。

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1.糖原磷酸化酶是糖原分解的关键酶a.共价修饰：糖原磷酸化酶：低活性：去磷酸化：糖原磷酸化酶/磷酸化酶b高活性：磷酸化：磷酸型磷酸化酶/磷酸化酶a磷酸化过程：糖原磷酸化酶b激酶去磷酸化过程：磷蛋白磷酸酶-1糖原磷酸化酶b激酶：无活性：去磷酸化有活性：磷酸化磷酸化过程：依赖cAMP的蛋白激酶去磷酸化过程：磷蛋白磷酸酶-1特别：带磷有活性！！区别于基因表达~（磷酸化基因常沉默）糖原磷酸化酶b激酶——蛋白激酶磷酸化——有活性——作用于糖原磷酸化酶b——磷酸化——糖原磷酸化酶a（有活性）——糖原分解——磷蛋白磷酸酶-1——去磷酸化——糖原磷酸化酶b（低活）依赖cAMP的蛋白激酶（cAMP-dependent protein kinase, 简称蛋白激酶A），其活性受cAMP调节。

（ATP, 腺苷酸环化酶，胰高血糖素，肾上腺素促进）这种通过一系列酶促反应将激素信号放大的连锁反应称为级联放大系统（cascade system），与酶含量调节相比（一般以几小时或天计），反应快，效率高。

其意义有二：一是放大效应；二是级联中各级反应都存在有可以被调节的方式。

b.变构调节：（主要在血糖浓度升高时）糖原磷酸化酶还受变构调节，葡萄糖是其变构调节剂。

磷酸化酶a(R)[疏松型]——葡萄糖——磷酸化酶a(T)[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。

（磷蛋白磷酸酶-1易于催化去磷酸化——磷酸化酶b低活——降低糖原分解）2.糖原合酶是糖原合成的关键酶糖原合酶：糖原合酶a：去磷酸化，有活性糖原合酶b：磷酸化，无活性(不同于糖原磷酸化酶)磷酸化过程：依赖cAMP的蛋白激酶去磷酸化过程：磷蛋白磷酸酶-1糖原合酶a有活性，磷酸化成糖原合酶b后即失去活性。

糖原合成与分解的生理性调节主要靠胰岛素和胰高血糖素。

胰岛素抑制糖原分解，促进糖原合成，但其机制还未肯定。

胰高血糖素可诱导生成cAMP，促进糖原分解。

（蛋白激酶，磷酸化）肾上腺素也可通过cAMP促进糖原分解，但可能仅在应激状态发挥作用。

*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-磷酸葡糖。

AMP: 激活磷酸化酶b——磷酸化酶a，有利于肌糖原分解，ATP, G-6-P: 抑制磷酸化酶a，激活糖原合酶，有利于肌糖原合成Ca2+的升高可引起肌糖原分解增加: 激活糖原磷酸化酶b激酶调节小结：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。

（合成：去磷活化，分解：得磷活化）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。