生化 第五章 糖代谢 第五~八节
合集下载
生物化学(合工大)第八章糖代谢
NAD
（一）丙酮酸的无氧还原
酵母菌
焦磷酸硫胺素 （ TPP ）
H
O
（2）酒精发酵（alcoholic fermation）
糖的无氧降解及厌氧发酵总图
基本反应： 糖酵解生成的丙酮酸可穿过线粒体膜进入线粒体基质，在丙酮酸脱氢酶系的催化下，生成乙酰辅酶A。
TPP， FAD， 硫辛酸， Mg2+
3步
1，6－二磷酸果糖
第二阶段：糖的裂解阶段
1，6－二磷酸果糖
两分子的磷酸丙糖
2步
第三阶段：产能阶段
两分子的3－磷酸甘油醛
两分子丙酮酸
5步
G+2NAD+2ADP+2Pi
2丙酮酸+2NADH+2H +2ATP +2H2O
整个过程无氧参加；
三个关键酶；
从葡萄糖开始净生成2分子ATP， 从糖原开始净生成3分子ATP；
一次脱氢，辅酶为NAD＋，生成NADH＋H＋。
总反应式:
（四）糖酵解的反应特点
2. 丙酮酸的去路
葡萄糖
葡萄糖
丙酮酸
乳酸
乙醇
乙酰 CoA
三羧酸循环
（有氧或无氧）
丙酮酸
乳酸
乙醇
乙酰 CoA
糖酵解途径
三羧酸循环
（有氧或无氧）
（有氧）
（无氧）
（1） 乳酸发酵（lactic fermation） 动物，藻类、乳酸菌 G +2ADP+ 2Pi 2乳酸 ＋2ATP+2H2O
（五）生理意义
02
04
葡萄糖完全氧化产生的ATP
酵解阶段： 2 ATP 2 1 NADH
（一）丙酮酸的无氧还原
酵母菌
焦磷酸硫胺素 （ TPP ）
H
O
（2）酒精发酵（alcoholic fermation）
糖的无氧降解及厌氧发酵总图
基本反应： 糖酵解生成的丙酮酸可穿过线粒体膜进入线粒体基质，在丙酮酸脱氢酶系的催化下，生成乙酰辅酶A。
TPP， FAD， 硫辛酸， Mg2+
3步
1，6－二磷酸果糖
第二阶段：糖的裂解阶段
1，6－二磷酸果糖
两分子的磷酸丙糖
2步
第三阶段：产能阶段
两分子的3－磷酸甘油醛
两分子丙酮酸
5步
G+2NAD+2ADP+2Pi
2丙酮酸+2NADH+2H +2ATP +2H2O
整个过程无氧参加；
三个关键酶；
从葡萄糖开始净生成2分子ATP， 从糖原开始净生成3分子ATP；
一次脱氢，辅酶为NAD＋，生成NADH＋H＋。
总反应式:
（四）糖酵解的反应特点
2. 丙酮酸的去路
葡萄糖
葡萄糖
丙酮酸
乳酸
乙醇
乙酰 CoA
三羧酸循环
（有氧或无氧）
丙酮酸
乳酸
乙醇
乙酰 CoA
糖酵解途径
三羧酸循环
（有氧或无氧）
（有氧）
（无氧）
（1） 乳酸发酵（lactic fermation） 动物，藻类、乳酸菌 G +2ADP+ 2Pi 2乳酸 ＋2ATP+2H2O
（五）生理意义
02
04
葡萄糖完全氧化产生的ATP
酵解阶段： 2 ATP 2 1 NADH
生化第4节课糖代谢
糖异生的调节主要是对后两个底物 循环中酶进行调节，包括变构调节、 共价修饰调节和激素调节。
1. 6-磷酸果糖与1,6-双磷酸果糖之间
（1）变构调节呈相反变化：
胰高血糖素
Pi
果糖二磷 酸酶-1
6-磷酸果糖 ＋
2,6-二柠磷檬酸果糖
AAMTP
1,6-双磷酸果糖
胰岛素
ATP
6-磷酸果 糖激酶-1
ADP
（2）共价修饰调节亦呈相反变化 ：
NADH+H+
PEP
羧激酶
NAD+ NAD+
苹果酸
苹果酸
天冬氨酸
(线粒体)
羧激酶 草酰乙酸 天冬氨酸
Glu ATP G-6-P ADP
F-6-P
ATP ADP
F-1,6-2P
磷酸二 羟丙酮
3-磷酸 甘油醛
NAD+
NADH+H+
1,3-二磷酸甘油酸
ADP ATP
3-磷酸甘油酸
2-磷酸甘油酸
磷酸烯醇式丙酮酸
② 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（胞液和线粒体内）
※ 草酰乙酸不能自由穿梭线粒体膜；
※ 草酰乙酸转运出线粒体
出线粒体
草酰乙酸 苹果酸
苹果酸
草酰乙酸
草酰乙酸 天冬氨酸 出线粒体 天冬氨酸 草酰乙酸
草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸出线粒体
磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）
羧激酶
(胞液)
丙酮酸
羧化酶
草酰乙酸
NADH+H+
草酰乙酸
胰高血糖素↑
腺苷酸环化酶↑ cAMP ↑ PKA↑
2,6-双磷 酸果糖↓
6-磷酸果糖激酶-2磷酸化失活
1. 6-磷酸果糖与1,6-双磷酸果糖之间
（1）变构调节呈相反变化：
胰高血糖素
Pi
果糖二磷 酸酶-1
6-磷酸果糖 ＋
2,6-二柠磷檬酸果糖
AAMTP
1,6-双磷酸果糖
胰岛素
ATP
6-磷酸果 糖激酶-1
ADP
（2）共价修饰调节亦呈相反变化 ：
NADH+H+
PEP
羧激酶
NAD+ NAD+
苹果酸
苹果酸
天冬氨酸
(线粒体)
羧激酶 草酰乙酸 天冬氨酸
Glu ATP G-6-P ADP
F-6-P
ATP ADP
F-1,6-2P
磷酸二 羟丙酮
3-磷酸 甘油醛
NAD+
NADH+H+
1,3-二磷酸甘油酸
ADP ATP
3-磷酸甘油酸
2-磷酸甘油酸
磷酸烯醇式丙酮酸
② 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（胞液和线粒体内）
※ 草酰乙酸不能自由穿梭线粒体膜；
※ 草酰乙酸转运出线粒体
出线粒体
草酰乙酸 苹果酸
苹果酸
草酰乙酸
草酰乙酸 天冬氨酸 出线粒体 天冬氨酸 草酰乙酸
草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸出线粒体
磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）
羧激酶
(胞液)
丙酮酸
羧化酶
草酰乙酸
NADH+H+
草酰乙酸
胰高血糖素↑
腺苷酸环化酶↑ cAMP ↑ PKA↑
2,6-双磷 酸果糖↓
6-磷酸果糖激酶-2磷酸化失活
第五章糖代谢(糖的无氧氧化)
（5分钟）课程回顾
（5分钟）新课导入
（5分钟）糖的无氧氧化概述
（20分钟）糖的无氧氧化过程
（5分钟）课程小结
思考题、作业题、讨论题：
试述糖无氧氧化的过程（用图解的形式）
课后总结分析：
生化课程抽象难理解，学生学习兴趣不高，联系生命现象，解释生命现象，把抽象的知识具体化，这样学生更接受。
授课题目（章，节）
第五章糖代谢第三节糖的无氧氧化
授课类型（请打√）
理论课□研讨课□习题课□复习课□其他□
教学目的：
了解糖无氧氧化的概念、特点和意义；
掌握糖无氧氧化的过程、关键酶、关键步骤；
掌握糖无氧氧化过程中的产能步骤和数量。
教学方法、手段：
板书、多媒体技术辅助教学
教学重点、难点：
掌握糖无氧氧化的过程、关键酶、关键步骤；产能计算。
8. 3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸
9. 2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸
10.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
这是糖酵解途径中的第二次底物水平磷酸化。
第三阶段：丙酮酸转变成乳酸
11.乳酸生成
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。
课程小结：
程回顾：（和同学们互动，以提问的方式回忆上节课所讲内容并板书）
第二节糖原的合成与分解
一、糖原合成
二、糖原分解
三、糖原合成与分解的意义
二、新课导入：
三、讲授新课：
第三节糖的无氧氧化
糖的无氧氧化概念：在不需氧情况下，葡萄糖生成乳酸(lactate)的过程称之为糖的无氧氧化，又称为糖酵解。其反应部位在胞浆。
可分为三个阶段：
（5分钟）新课导入
（5分钟）糖的无氧氧化概述
（20分钟）糖的无氧氧化过程
（5分钟）课程小结
思考题、作业题、讨论题：
试述糖无氧氧化的过程（用图解的形式）
课后总结分析：
生化课程抽象难理解，学生学习兴趣不高，联系生命现象，解释生命现象，把抽象的知识具体化，这样学生更接受。
授课题目（章，节）
第五章糖代谢第三节糖的无氧氧化
授课类型（请打√）
理论课□研讨课□习题课□复习课□其他□
教学目的：
了解糖无氧氧化的概念、特点和意义；
掌握糖无氧氧化的过程、关键酶、关键步骤；
掌握糖无氧氧化过程中的产能步骤和数量。
教学方法、手段：
板书、多媒体技术辅助教学
教学重点、难点：
掌握糖无氧氧化的过程、关键酶、关键步骤；产能计算。
8. 3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸
9. 2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸
10.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
这是糖酵解途径中的第二次底物水平磷酸化。
第三阶段：丙酮酸转变成乳酸
11.乳酸生成
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。
课程小结：
程回顾：（和同学们互动，以提问的方式回忆上节课所讲内容并板书）
第二节糖原的合成与分解
一、糖原合成
二、糖原分解
三、糖原合成与分解的意义
二、新课导入：
三、讲授新课：
第三节糖的无氧氧化
糖的无氧氧化概念：在不需氧情况下，葡萄糖生成乳酸(lactate)的过程称之为糖的无氧氧化，又称为糖酵解。其反应部位在胞浆。
可分为三个阶段：
生物化学第八章糖代谢
(一) 糖的无氧酵解 （anaerobeic glycolysis）
1.糖酵解过程碳骨架的变化: 一分子6碳的葡萄糖经历丙酮酸最后生成两分子
3碳的乳酸.
C-C-C-C-C-C
六碳糖
C-C-C + C-C-C
三碳糖
三碳糖
CH3CH(OH)COO_ + CH3CH(OH)COO_
乳酸
乳酸
(一) 糖的无氧酵解
丙 酮 酸 脱 氢 酶 系
催化丙酮酸转变为乙酰—CoA 的反应步骤
反应历程可以分为4步：
1、丙酮酸脱羧反应 ① E1 使丙酮酸的酮基的加成,挂在TPP上(羰基碳带正电性,TPP带 有负离子) ② 脱羧生成羟乙基-TPP,并将乙酰基转给E2
2、E2使乙酰基转移到CoA分子上形 成乙酰-CoA 3、 E3催化E2的氧化复原(还原型酶脱H氧化，形成氧化型的酶)而 E3 被还原打开二硫键,形成-SH,再将两个H交给E3自身的 FAD→FADH2 4、还原型的E3再氧化复原: E3- FADH2把2H交给NAD+。
2.三羧酸循环
名称来历 多次脱氢
(GTP生成)
循环结局
TCAC名称的来历：
首先草酰乙酸和乙酰CoA缩合成 具有三个羧基的柠檬酸开始的一个循环故此
丙 酮 酸 辅 酶 A
乙酰辅酶A
• 第二阶段：丙酮酸脱氢酶系的作用
• 实质：
•
•
丙酮酸脱氢酶系（三个酶）
• 丙酮酸————羧酶）
• 2.转乙酰基，与COA-SH生成乙酰-COA（乙酰移换酶酶）
• 3.硫辛酸复原（二氢硫辛酸脱氢酶）
丙酮酸脱氢酶系
整个过程需要10种酶，这些酶都在细胞质中，所 以 ， EMP途径的发生部位在细胞质中。
生化要点8.糖代谢
第八单元糖代谢分解代谢：酵解（共同途径）、三羧酸循环（最后氧化途径）、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等。
合成代谢：糖异生、糖原合成、结构多糖合成以及光合作用。
可转化成多种中间产物，这些中间产物可进一步转化成氨基酸、脂肪酸、核苷酸。
糖的磷酸衍生物可以构成多种重要的生物活性物质：NAD、FAD、DNA、RNA 、ATP。
分解代谢和合成代谢，受神经、激素、别构物调节控制。
一、糖酵解（一）酵解与发酵1.酵解（glycolysis，在细胞质中进行）酵解酶系统将Glc降解成丙酮酸，并生成ATP的过程。
它是动物、植物、微生物细胞中Glc分解产生能量的共同代谢途径。
在好氧有机体中，丙酮酸进入线粒体，经三羧酸循环被彻底氧化成CO2和H2O，产生的NADH经呼吸链氧化而产生ATP和水，所以酵解是三羧酸循环和氧化磷酸化的前奏。
若供氧不足，NADH 把丙酮酸还原成乳酸（乳酸发酵）。
2.发酵（fermentation）厌氧有机体（酵母和其它微生物）把酵解产生的NADH上的氢，传递给丙酮酸，生成乳酸，则称乳酸发酵。
若NAPH中的氢传递给丙酮酸脱羧生成的乙醛，生成乙醇，此过程是酒精发酵。
有些动物细胞即使在有O2时，也会产生乳酸，如成熟的红细胞（不含线粒体）、视网膜。
（二）糖酵解过程（Embden-Meyerhof Pathway，EMP）（1）葡萄糖磷酸化形成G-6-P此反应基本不可逆，调节位点。
△G0= - 4.0Kcal/mol使Glc活化，并以G-6-P 形式将Glc限制在细胞内。
催化此反应的激酶有，已糖激酶和葡萄糖激酶。
已糖激酶：专一性不强，可催化Glc、Fru、Man（甘露糖）磷酸化。
己糖激酶是酵解途径中第一个调节酶，被产物G-6-P强烈地别构抑制。
葡萄糖激酶：对Glc有专一活性，存在于肝脏中，不被G-6-P抑制。
Glc激酶是一个诱导酶，由胰岛素促使合成，肌肉细胞中已糖激酶对Glc的Km为0.1mmol/L，而肝中Glc激酶对Glc的Km为10mmol/L，因此，平时细胞内Glc浓度为5mmol/L时，已糖激酶催化的酶促反应已经达最大速度，而肝中Glc激酶并不活跃。
生化PPT课件：糖代谢
⑦延胡索酸水合生成 L-蘋果酸 Hydration of Fumarate to Produce Malate
⑧L-蘋果酸脫氫形成草醯乙酸 Oxidation of Malate to Oxaloacetate
8.3.2.2 檸檬酸迴圈的特點
1、CO2來自草醯乙酸而不是乙醯CoA 但淨結果是氧化了1分子乙醯CoA
→ 2 +3或5 = 5 或7 ATP
三羧酸迴圈 2丙酮酸 → 25 ATP
———————————————————————
30 或 32 ATP
32% • 儲能效率=30 ×7.3/686=
其餘能量以熱量形式： 一部分維持體溫，一部分散失。
總反應式
8.2.3.5 檸檬酸迴圈的生物意義
（ 1） 是好氧生物體內最主要的產能途徑！ （2） 是脂類、蛋白質徹底分解的共同途徑！ （3） 提供合成其他化合物的碳骨架
① 草醯乙酸與乙醯CoA縮合成檸檬酸
Formation of Citrate
檸檬酸合酶是變構酶
②經順烏頭酸生成異檸檬酸
Formation o f Isocitrate via cis-Aconitate
烏頭酸酶
③異檸檬酸氧化形成α酮戊二酸
Oxidation of Isocitrate to α-Ketoglutarate and CO2
CoASH
乙醯CoA 草醯乙酸 CoASH 乙醯CoA 乙 醛 ②酸
檸檬酸
• 在異檸檬 酸與蘋果 酸間搭了 一條捷徑
① 異檸檬酸
蘋果酸 三羧酸迴圈
琥珀酸
①
H2C
HC
HO C H
COOH異檸檬酸裂解酶 H2C COOH
COOH
生化-糖代谢(48学时)
② NAD+
1×2 2.5×2
2异柠檬酸→2-酮戊二酸
NAD+
2.5×2
2-酮戊二酸→2琥珀酰CoA 2琥珀酰CoA→2琥珀酸
NAD+
③
2.5×2 1×2
2琥珀酸→2延胡索酸
FAD
1.5 ×2
2苹果酸→2草酰乙酸
NAD+
2.5×2
合计 32(或30)
Δ 由于每个葡萄糖可裂解为2个磷酸丙糖,故乘2;
* 根据在细胞质中产生的NADH进入线粒体的转运途径产生的ATP数目不同而定。
2021/3/28
21
糖有氧氧化与糖酵解关系
葡萄糖→→……→→丙酮酸→乳酸(糖酵解)
细胞质
2021/3/28
丙酮酸
CO2+H2O+ATP (糖有氧氧化）
线粒体
22
（五）糖酵解的调节机制
关键酶活性的调节:
E1:己糖激酶或葡萄糖激酶
E2: 磷酸果糖激酶-1
E3: 丙酮酸激酶
(六) 糖酵解异常现象
在某些病理情况下,组织细胞可以利用糖酵 解来获取能量,因缺氧而酵解过度，造成乳酸堆 积太多，可发生代谢性酸中毒。
NADH+H+
P
CH2 COOH
HC COOH异柠檬酸
HHOO-C-CHCCOOOOHH
①
CO2
HC COOH
延胡索酸
③
FADH2
CH2 COOH
CH2 COOH
② H2C
O=C COOH
α-酮戊二酸
H2C COOH
琥珀酸
CH2 COOH
2021/3/28
GTP
H2C CO～SCoA CO2
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
磷蛋白磷酸酶-1受负调节
PKA （有活性） 磷蛋白磷酸酶抑制剂-P 磷蛋白磷酸酶抑制剂
–
磷蛋白磷酸酶-1
抑制糖原合酶激酶，避免糖原合酶磷酸化，维持活化
（三）肝糖原和肌糖原分解受不同的别构剂调节
1. 肝糖原和肌糖原的合成受相同的别构剂调节
葡糖-6-磷酸
别构激活
糖原合酶
合成肝糖原和肌糖原
2. 肝糖原和肌糖原的分解受不同的别构剂调节 肝糖原磷酸化酶主要受葡萄糖的别构抑制 肌糖原分解主要受能量和Ca2+的别构调节
能量调节磷酸化酶：受AMP激活；受ATP和葡糖-6-磷酸抑制 肌收缩Ca2+升高，别构激活磷酸化酶b激酶
四﹑糖原累积症(glycogen storage diseases)
遗传性代谢病，先天性酶缺陷导致某些组织堆积糖原
糖原累积症分型
型别 缺陷的酶 受害器官 糖原结构
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ Ⅷ
第八节
血糖及其调节
Blood Glucose and its Regulation
糖异生的概念：
在肝、肾细胞的胞质及线粒体，由非糖化合物（乳酸、 甘油、生糖氨基酸等）转变为葡萄糖或糖原的过程
一、糖异生不完全是糖酵解的逆反应
糖异生与糖酵解的大多数反应可逆 糖酵解的3个关键酶反应不可逆，糖异生需由另外的酶催化
（一）丙酮酸经丙酮酸羧化支路生成磷酸烯醇式丙酮酸
1. 丙酮酸羧化支路包括两步反应
6
HO-CH2
HO-CH2
H 4OH -OH
H
H H 1 -O- 4 OH OH
H
O H H
O H H1 OH
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。糖原的合成与 分解从非还原端开始 α-1，6糖苷键
α-1，4糖苷键
HO-CH2
H 4 OH -OHO H
4C非还原端
H
HO-CH2 CH2O O H O H H O H H H H H -O- OH H -O- OH H 1 -OOH
糖原n + 葡糖-1-磷酸
（二）脱支酶分解α-1,6-糖苷键释出游离葡萄糖
脱支酶具有两种酶活性
① 转移酶活性
脱支酶 （debranching enzyme）
② α-1,6糖苷酶活性
（三）肝利用葡糖-6-磷酸生成葡萄糖而肌不能
葡萄糖（肝） 葡糖-1-磷酸
磷酸葡萄糖变位酶
葡糖-6-磷酸 丙酮酸 乳酸（肌）
+
UDP
UDP
UDP
引物（α-1,4-糖苷键）
（三）UDPG中的葡萄糖基连接形成直链和支链
糖原引物 + UDPG
糖原合酶 （glycogen synthase）
α-1,4-糖苷键
糖原直链延伸
分支酶
α-1,6-糖苷键
支链形成
UDP
耗能：糖原分子每延长1个葡萄糖基，需消耗 2 个ATP
分支酶的作用
分支酶 (branching enzyme)
糖异生活跃 有葡糖-6-磷酸酶
血液
NAD+
NAD+ 乳酸
乳酸再利用
防止酸中毒
第七节
葡萄糖的其他代谢途径
Other Metabolic Pathways of Glucose
一、糖醛酸途径（glucuronate pathway）生成葡糖醛酸
葡糖-6-磷酸 ↓ 葡糖-1-磷酸 ↓ UDPG ↓ 活化的 葡糖醛酸 UDPGA ↓ 1-磷酸葡糖醛酸 ↓ 葡糖醛酸 L-古洛糖酸 ↓ L-木酮糖 ↓ 木糖醇 ↓ D-木酮糖 ↓ 木酮糖-5-磷酸 ↓ 磷酸戊糖途径
（三）肾糖异生增强有利于维持酸碱平衡
长期饥饿时，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，导致α -酮戊二酸因异生成糖而减少，从而促进谷 氨酰胺两次脱氨，调节pH
四、乳酸循环（Cori cycle）
肝 葡萄糖 糖 异 生 丙酮酸 NADH 乳酸 葡萄糖 葡萄糖 糖 酵 解 丙酮酸 NADH 乳酸 肌 糖异生低下 无葡糖-6磷酸酶
胞 液
天冬氨酸
②
草酰乙酸
NADH + H+
NAD+
苹果酸
①
天冬氨酸
α -酮戊二酸
苹果酸
NAD+
线 粒 体
谷氨酸
草酰乙酸
ADP + Pi
NADH + H+
ATP + CO2
丙酮酸羧化酶
①苹果酸转运：有NADH运出 ②天冬氨酸转运：无NADH运出
丙酮酸
丙酮酸
糖异生所需 NADH + H+ 的来源
糖异生需NADH的反应
肝糖原分解为葡萄糖，补充血糖
肌糖原分解为乳酸，为肌收缩供能
糖原的合成与分解全过程
UDP 糖原n UDPG PPi
UDPG焦磷酸化酶 糖原合酶 磷酸化酶
糖原n+1
Pi 糖原n
UTP
磷酸葡萄糖变位酶
G-1-P
葡糖-6-磷酸酶（肝） 己糖(葡糖)激酶
G-6-P
G
三、糖原合成与分解的调节彼此相反
葡糖醛酸的功能 组成蛋白聚糖的糖胺聚糖 参与生物转化的结合反应
二、多元醇途径（polyol pathway）生成少量多元醇
葡萄糖代谢可生成一些多元醇，如木糖醇（xylitol）、山梨醇（sorbitol） 此途径局限于某些组织，在葡萄糖代谢中所占比例极小 多元醇本身无毒，不易通过细胞膜 对肝、脑、肾上腺、眼等具有重要的生理病理意义
（一）磷酸化修饰对两个关键酶进行反向调节
1. 磷酸化的糖原磷酸化酶是活性形式
磷酸化酶b激酶 （活性低）
磷酸化酶b激酶- Ｐ （活性高） 磷酸化酶b （活性低） 磷酸化酶a- Ｐ （活性高） 糖原合酶 （活性高）
磷蛋白磷酸酶-1
2. 去磷酸化的糖原合酶是活性形式
多种激酶
糖原合酶- Ｐ （活性低）
磷蛋白磷酸酶-1
肝糖原：70 ~ 100g，维持血糖水平
糖 原 糖 糖原是动物体内糖的储存形式. 代 糖原是由多个葡萄糖组成的带分支的大分子量多糖 谢 葡萄糖单位
α-1，6糖苷键 α-1，4糖苷键
糖原的结构特点：
多分支状，一个还原性末端和多个非还原性末端 主要以α -1,4-糖苷键连接，分支处为α -1,6-糖苷键 葡萄糖单元的增减发生于多个非还原端，效率高
6
OH
H
OH
H
OH
1C还原端
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，主要供肌肉收缩所需 肝脏：肝糖原，维持血糖水平
糖原的代谢概况：
葡萄糖 葡糖-6-磷酸 乳酸 葡糖-1-磷酸
糖原合成 UDPG
肝糖原 肌糖原
UDPG
ATP
UTP
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，单个葡萄糖分子 C1 上的 半缩醛羟基必须活化，才有利于与原来的糖原分 子末端葡萄糖的C4上的游离羟基缩合。 半缩醛羟基与磷酸基之间形成的O~P键具 有较高的能量。
CH 2 OH
H HO
H OH
H
O H
H
O
了解
糖原累积症的发病机制；糖醛酸途径、多元醇途径的概念和 生理意义；血糖的来源和去路；糖代谢异常所致疾病
第五节
糖原的合成与分解
Glycogenesis and Glycogenolysis
糖原（glycogen）的概念：
动物体内的葡萄糖多聚体，是可迅速动用的能量储备
种类和功能：
肌糖原：180 ~ 300g，主要为肌收缩供能
α-1,4-糖苷键
α-1,6-糖苷键
二、糖原分解（glycogenolysis）
概念： 糖原分子从非还原性末端进行磷酸解而被机体快速利用
分解产物主要为葡糖-1-磷酸，少量为游离葡萄糖
（一） 糖原磷酸化酶分解α-1,4-糖苷键释出葡糖-1-磷酸
糖原n+1
糖原磷酸化酶 （glycogen phosphorylase）
果糖-1,6-二磷酸 果糖二磷酸酶-1
果糖-6-磷酸
Pi
（三）葡糖-6-磷酸水解为葡萄糖
葡糖-6-磷酸 葡糖-6-磷酸酶 Pi 葡萄糖
糖异生原料的入口一览图
葡萄糖
果糖-1,6-二磷酸 3-磷酸甘油醛
NADH
磷酸二羟丙酮
甘油
磷酸烯醇式丙酮酸 草酰乙酸
丙酮酸
NADH
生糖氨基酸
乳酸
二、糖异生和糖酵解主要调节两个底物循环
P
+
P
P
P
尿苷
葡糖-1- 磷酸 UDPG焦磷酸化酶 PPi
H HO
OH
UTP
CH 2 OH
H OH
H
O H
H
O
P
P
尿苷
2Pi+能量
OH
尿苷二磷酸葡萄糖 （uridine diphosphate glucose, UDPG）
“活性葡萄糖”
（二）糖原合成的起始需要引物
UDP 糖原蛋白 （自身糖基化酶）
ATP ① ADP+Pi GTP ② GDP CO2
丙酮酸
CO2
草酰乙酸
磷酸烯醇 式丙酮酸
① 丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase)，辅因子为生物素（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）
2. 将草酰乙酸运出线粒体有两种方式
磷酸烯醇式丙酮酸
PKA （有活性） 磷蛋白磷酸酶抑制剂-P 磷蛋白磷酸酶抑制剂
–
磷蛋白磷酸酶-1
抑制糖原合酶激酶，避免糖原合酶磷酸化，维持活化
（三）肝糖原和肌糖原分解受不同的别构剂调节
1. 肝糖原和肌糖原的合成受相同的别构剂调节
葡糖-6-磷酸
别构激活
糖原合酶
合成肝糖原和肌糖原
2. 肝糖原和肌糖原的分解受不同的别构剂调节 肝糖原磷酸化酶主要受葡萄糖的别构抑制 肌糖原分解主要受能量和Ca2+的别构调节
能量调节磷酸化酶：受AMP激活；受ATP和葡糖-6-磷酸抑制 肌收缩Ca2+升高，别构激活磷酸化酶b激酶
四﹑糖原累积症(glycogen storage diseases)
遗传性代谢病，先天性酶缺陷导致某些组织堆积糖原
糖原累积症分型
型别 缺陷的酶 受害器官 糖原结构
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ Ⅷ
第八节
血糖及其调节
Blood Glucose and its Regulation
糖异生的概念：
在肝、肾细胞的胞质及线粒体，由非糖化合物（乳酸、 甘油、生糖氨基酸等）转变为葡萄糖或糖原的过程
一、糖异生不完全是糖酵解的逆反应
糖异生与糖酵解的大多数反应可逆 糖酵解的3个关键酶反应不可逆，糖异生需由另外的酶催化
（一）丙酮酸经丙酮酸羧化支路生成磷酸烯醇式丙酮酸
1. 丙酮酸羧化支路包括两步反应
6
HO-CH2
HO-CH2
H 4OH -OH
H
H H 1 -O- 4 OH OH
H
O H H
O H H1 OH
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。糖原的合成与 分解从非还原端开始 α-1，6糖苷键
α-1，4糖苷键
HO-CH2
H 4 OH -OHO H
4C非还原端
H
HO-CH2 CH2O O H O H H O H H H H H -O- OH H -O- OH H 1 -OOH
糖原n + 葡糖-1-磷酸
（二）脱支酶分解α-1,6-糖苷键释出游离葡萄糖
脱支酶具有两种酶活性
① 转移酶活性
脱支酶 （debranching enzyme）
② α-1,6糖苷酶活性
（三）肝利用葡糖-6-磷酸生成葡萄糖而肌不能
葡萄糖（肝） 葡糖-1-磷酸
磷酸葡萄糖变位酶
葡糖-6-磷酸 丙酮酸 乳酸（肌）
+
UDP
UDP
UDP
引物（α-1,4-糖苷键）
（三）UDPG中的葡萄糖基连接形成直链和支链
糖原引物 + UDPG
糖原合酶 （glycogen synthase）
α-1,4-糖苷键
糖原直链延伸
分支酶
α-1,6-糖苷键
支链形成
UDP
耗能：糖原分子每延长1个葡萄糖基，需消耗 2 个ATP
分支酶的作用
分支酶 (branching enzyme)
糖异生活跃 有葡糖-6-磷酸酶
血液
NAD+
NAD+ 乳酸
乳酸再利用
防止酸中毒
第七节
葡萄糖的其他代谢途径
Other Metabolic Pathways of Glucose
一、糖醛酸途径（glucuronate pathway）生成葡糖醛酸
葡糖-6-磷酸 ↓ 葡糖-1-磷酸 ↓ UDPG ↓ 活化的 葡糖醛酸 UDPGA ↓ 1-磷酸葡糖醛酸 ↓ 葡糖醛酸 L-古洛糖酸 ↓ L-木酮糖 ↓ 木糖醇 ↓ D-木酮糖 ↓ 木酮糖-5-磷酸 ↓ 磷酸戊糖途径
（三）肾糖异生增强有利于维持酸碱平衡
长期饥饿时，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，导致α -酮戊二酸因异生成糖而减少，从而促进谷 氨酰胺两次脱氨，调节pH
四、乳酸循环（Cori cycle）
肝 葡萄糖 糖 异 生 丙酮酸 NADH 乳酸 葡萄糖 葡萄糖 糖 酵 解 丙酮酸 NADH 乳酸 肌 糖异生低下 无葡糖-6磷酸酶
胞 液
天冬氨酸
②
草酰乙酸
NADH + H+
NAD+
苹果酸
①
天冬氨酸
α -酮戊二酸
苹果酸
NAD+
线 粒 体
谷氨酸
草酰乙酸
ADP + Pi
NADH + H+
ATP + CO2
丙酮酸羧化酶
①苹果酸转运：有NADH运出 ②天冬氨酸转运：无NADH运出
丙酮酸
丙酮酸
糖异生所需 NADH + H+ 的来源
糖异生需NADH的反应
肝糖原分解为葡萄糖，补充血糖
肌糖原分解为乳酸，为肌收缩供能
糖原的合成与分解全过程
UDP 糖原n UDPG PPi
UDPG焦磷酸化酶 糖原合酶 磷酸化酶
糖原n+1
Pi 糖原n
UTP
磷酸葡萄糖变位酶
G-1-P
葡糖-6-磷酸酶（肝） 己糖(葡糖)激酶
G-6-P
G
三、糖原合成与分解的调节彼此相反
葡糖醛酸的功能 组成蛋白聚糖的糖胺聚糖 参与生物转化的结合反应
二、多元醇途径（polyol pathway）生成少量多元醇
葡萄糖代谢可生成一些多元醇，如木糖醇（xylitol）、山梨醇（sorbitol） 此途径局限于某些组织，在葡萄糖代谢中所占比例极小 多元醇本身无毒，不易通过细胞膜 对肝、脑、肾上腺、眼等具有重要的生理病理意义
（一）磷酸化修饰对两个关键酶进行反向调节
1. 磷酸化的糖原磷酸化酶是活性形式
磷酸化酶b激酶 （活性低）
磷酸化酶b激酶- Ｐ （活性高） 磷酸化酶b （活性低） 磷酸化酶a- Ｐ （活性高） 糖原合酶 （活性高）
磷蛋白磷酸酶-1
2. 去磷酸化的糖原合酶是活性形式
多种激酶
糖原合酶- Ｐ （活性低）
磷蛋白磷酸酶-1
肝糖原：70 ~ 100g，维持血糖水平
糖 原 糖 糖原是动物体内糖的储存形式. 代 糖原是由多个葡萄糖组成的带分支的大分子量多糖 谢 葡萄糖单位
α-1，6糖苷键 α-1，4糖苷键
糖原的结构特点：
多分支状，一个还原性末端和多个非还原性末端 主要以α -1,4-糖苷键连接，分支处为α -1,6-糖苷键 葡萄糖单元的增减发生于多个非还原端，效率高
6
OH
H
OH
H
OH
1C还原端
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，主要供肌肉收缩所需 肝脏：肝糖原，维持血糖水平
糖原的代谢概况：
葡萄糖 葡糖-6-磷酸 乳酸 葡糖-1-磷酸
糖原合成 UDPG
肝糖原 肌糖原
UDPG
ATP
UTP
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，单个葡萄糖分子 C1 上的 半缩醛羟基必须活化，才有利于与原来的糖原分 子末端葡萄糖的C4上的游离羟基缩合。 半缩醛羟基与磷酸基之间形成的O~P键具 有较高的能量。
CH 2 OH
H HO
H OH
H
O H
H
O
了解
糖原累积症的发病机制；糖醛酸途径、多元醇途径的概念和 生理意义；血糖的来源和去路；糖代谢异常所致疾病
第五节
糖原的合成与分解
Glycogenesis and Glycogenolysis
糖原（glycogen）的概念：
动物体内的葡萄糖多聚体，是可迅速动用的能量储备
种类和功能：
肌糖原：180 ~ 300g，主要为肌收缩供能
α-1,4-糖苷键
α-1,6-糖苷键
二、糖原分解（glycogenolysis）
概念： 糖原分子从非还原性末端进行磷酸解而被机体快速利用
分解产物主要为葡糖-1-磷酸，少量为游离葡萄糖
（一） 糖原磷酸化酶分解α-1,4-糖苷键释出葡糖-1-磷酸
糖原n+1
糖原磷酸化酶 （glycogen phosphorylase）
果糖-1,6-二磷酸 果糖二磷酸酶-1
果糖-6-磷酸
Pi
（三）葡糖-6-磷酸水解为葡萄糖
葡糖-6-磷酸 葡糖-6-磷酸酶 Pi 葡萄糖
糖异生原料的入口一览图
葡萄糖
果糖-1,6-二磷酸 3-磷酸甘油醛
NADH
磷酸二羟丙酮
甘油
磷酸烯醇式丙酮酸 草酰乙酸
丙酮酸
NADH
生糖氨基酸
乳酸
二、糖异生和糖酵解主要调节两个底物循环
P
+
P
P
P
尿苷
葡糖-1- 磷酸 UDPG焦磷酸化酶 PPi
H HO
OH
UTP
CH 2 OH
H OH
H
O H
H
O
P
P
尿苷
2Pi+能量
OH
尿苷二磷酸葡萄糖 （uridine diphosphate glucose, UDPG）
“活性葡萄糖”
（二）糖原合成的起始需要引物
UDP 糖原蛋白 （自身糖基化酶）
ATP ① ADP+Pi GTP ② GDP CO2
丙酮酸
CO2
草酰乙酸
磷酸烯醇 式丙酮酸
① 丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase)，辅因子为生物素（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）
2. 将草酰乙酸运出线粒体有两种方式
磷酸烯醇式丙酮酸