第一章 糖代謝

　　一、糖酵解

　　1、過(guò)程：

　　見(jiàn)圖1-1

　　糖酵解過(guò)程中包含兩個(gè)底物水平磷酸化：一為1,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸；二為磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)楸帷?

　　2、調(diào)節(jié)

　　1）6－磷酸果糖激酶-1

　　變構(gòu)抑制劑：ATP、檸檬酸

　　變構(gòu)激活劑：AMP、ADP、1，6-雙磷酸果糖（產(chǎn)物反饋激，比較少見(jiàn)）和2，6-雙磷酸果糖（最強(qiáng)的激活劑）。

　　2）丙酮酸激酶

　　變構(gòu)抑制劑：ATP 、肝內(nèi)的丙氨酸

　　變構(gòu)激活劑：1，6-雙磷酸果糖

　　3）葡萄糖激酶

　　變構(gòu)抑制劑：長(zhǎng)鏈脂酰輔酶A

　　注：此項(xiàng)無(wú)需死記硬背，理解基礎(chǔ)上記憶是很容易的，如知道糖酵解是產(chǎn)生能量的，那么有ATP等能量形式存在，則可抑制該反應(yīng)，以利節(jié)能，上述的檸檬酸經(jīng)三羧酸循環(huán)也是可以產(chǎn)生能量的，因此也起抑制作用；產(chǎn)物一般來(lái)說(shuō)是反饋抑制的；但也有特殊，如上述的1，6-雙磷酸果糖。特殊的需要記憶，只屬少數(shù)。以下類同。關(guān)于共價(jià)修飾的調(diào)節(jié)，只需記住幾個(gè)特殊的即可，下面章節(jié)提及。

　　(1)糖原 1-磷酸葡萄糖

　　(2)葡萄糖 己糖激酶 6-磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖6-磷酸果糖-1-激酶

　　ATP ADP ATP ADP

　　磷酸二羥丙酮

　　1,6-二磷酸果糖

　　3-磷酸甘油醛 1,3-二磷酸甘油酸

　　NAD+ NADH＋H+

　　3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸激酶

　　ADP ATP ADP ATP

　　丙酮酸 乳酸

　　NADH＋H+ NAD+

　　注：紅色表示該酶為該反應(yīng)的限速酶；藍(lán)色ATP表示消耗，紅色ATP和NADH等表示生成的能量或可以轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰康奈镔|(zhì)。以下類同。

　　（圖1-1）

　　3、生理意義

　　1）迅速提供能量，尤其對(duì)肌肉收縮更為重要。若反應(yīng)按（1）進(jìn)行，可凈生成3分子ATP，若反應(yīng)按（2）進(jìn)行，可凈生成2分子ATP；另外，酵解過(guò)程中生成的2個(gè)NADH在有氧條件下經(jīng)電子傳遞鏈，發(fā)生氧化磷酸化，可生成更多的ATP，但在缺氧條件下丙酮酸轉(zhuǎn)化為乳酸將消耗NADH，無(wú)NADH凈生成。

　　2）成熟紅細(xì)胞完全依賴糖酵解供能，神經(jīng)、白細(xì)胞、骨髓等代謝極為活躍，即使不缺氧也常由糖酵解提供部分能量。

　　3）紅細(xì)胞內(nèi)1，3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成的2，3-二磷酸甘油酸可與血紅蛋白結(jié)合，使氧氣與血紅蛋白結(jié)合力下降，釋放氧氣。

　　4）肌肉中產(chǎn)生的乳酸、丙氨酸（由丙酮酸轉(zhuǎn)變）在肝臟中能作為糖異生的原料，生成葡萄糖。

　　4、乳酸循環(huán)

　　葡萄糖 葡萄糖 葡萄糖

　　糖 糖

　　異 酵

　　生 解

　　途 途

　　徑 徑

　　丙酮酸 丙酮酸

　　乳酸 乳酸 乳酸

　　(肝) (血液) (肌肉)

　　乳酸循環(huán)是由于肝內(nèi)糖異生活躍，又有葡萄糖-6-磷酸酶可水解6-磷酸葡萄糖，釋出葡萄糖。肌肉除糖異生活性低外，又沒(méi)有葡萄糖-6-磷酸酶。

　　生理意義：避免損失乳酸以及防止因乳酸堆積引起酸中毒。

　　二、糖有氧氧化

　　1、過(guò)程

　　1)、經(jīng)糖酵解過(guò)程生成丙酮酸

　　2)、丙酮酸 丙酮酸脫氫酶復(fù)合體 乙酰輔酶A

　　NAD+ NADH＋H+

　　限速酶的輔酶有：TPP﹑FAD﹑NAD+﹑CoA及硫辛酸

　　3)、三羧酸循環(huán)

　　草酰乙酸＋乙酰輔酶A 檸檬酸合成酶 檸檬酸 異檸檬酸 異檸檬酸脫氫酶

　　NAD+ NADH＋H+

　　α-酮戊二酸 α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體 琥珀酸酰CoA 琥珀酸

　　NAD+ NADH＋H+ GDP GTP

　　延胡索酸 蘋果酸 草酰乙酸 醫(yī).學(xué)教.育網(wǎng)搜.集整理

　　FAD FADH2 NAD+ NADH＋H+

　　三羧酸循環(huán)中限速酶α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體的輔酶與丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的輔酶同。

　　三羧酸循環(huán)中有一個(gè)底物水平磷酸化，即琥珀酰COA轉(zhuǎn)變成琥珀酸，生成GTP；加上糖酵解過(guò)程中的兩個(gè)，本書(shū)中共三個(gè)底物水平磷酸化。

　　2、調(diào)節(jié)

　　1）丙酮酸脫氫酶復(fù)合體

　　抑制：乙酰輔酶A、NADH、ATP

　　激活：AMP、鈣離子

　　2）異檸檬酸脫氫酶和α-酮戊二酸脫氫酶

　　NADH、ATP反饋抑制

　　3、生理意義

　　1）基本生理功能是氧化供能。 醫(yī)學(xué)教.育網(wǎng)搜集

　　2）三羧酸循環(huán)是體內(nèi)糖、脂肪和蛋白質(zhì)三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝的最終共同途徑。

　　3）三羧酸循環(huán)也是三大代謝聯(lián)系的樞紐。

　　4、有氧氧化生成的ATP

　　葡萄糖有氧氧化生成的ATP

　　反 應(yīng) 輔酶 ATP

　　第一階段 葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 -1

　　6-磷酸果糖 1，6雙磷酸果糖 -1

　　2*3-磷酸甘油醛 2*1,3-二磷酸甘油酸 NAD+ 2*3或2*2(詳見(jiàn))

　　2*1,3-二磷酸甘油酸 2*3-磷酸甘油酸 2*1

　　2*磷酸烯醇式丙酮酸 2*丙酮酸 2*1

　　第二階段 2*丙酮酸 2*乙酰CoA NAD+ 2*3

　　第三階段 2*異檸檬酸 2*α-酮戊二酸 NAD+ 2*3

　　2*α-酮戊二酸 2*琥珀酰CoA NAD+ 2*3

　　2*琥珀酰CoA 2*琥珀酸 2*1

　　2*琥珀酸 2*延胡索酸 FAD 2*2

　　2*蘋果酸 2*草酰乙酸 NAD+ 2*3

　　凈生成 38或36個(gè)ATP

　　5、巴斯德效應(yīng)

　　有氧氧化抑制糖酵解的現(xiàn)象。

　　三、磷酸戊糖途徑

　　1、 過(guò)程

　　6-磷酸葡萄糖

　　NADP+

　　6-磷酸葡萄糖脫氫酶

　　NADPH

　　6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯

　　6-磷酸葡萄糖酸

　　NADP+

　　NADPH

　　5-磷酸核酮糖

　　5-磷酸核糖 5-磷酸木酮糖

　　7-磷酸景天糖 3-磷酸甘油醛

　　5-磷酸木酮糖 4-磷酸赤蘚糖 6-磷酸果糖

　　3-磷酸甘油醛 6-磷酸果糖

　　6-磷酸果糖

　　2、生理意義

　　1）為核酸的生物合成提供5-磷酸核糖，肌組織內(nèi)缺乏6-磷酸葡萄糖脫氫酶，磷酸核糖可經(jīng)酵解途徑的中間產(chǎn)物3- 磷酸甘油醛和6-磷酸果糖經(jīng)基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)生成。

　　2）提供NADPH

　　a.NADPH是供氫體，參加各種生物合成反應(yīng)，如從乙酰輔酶A合成脂酸、膽固醇；α-酮戊二酸與NADPH及氨生成谷氨酸，谷氨酸可與其他α-酮酸進(jìn)行轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)而生成相應(yīng)的氨基酸。

　　b.NADPH是谷胱甘肽還原酶的輔酶，對(duì)維持細(xì)胞中還原型谷胱甘肽的正常含量進(jìn)而保護(hù)巰基酶的活性及維持紅細(xì)胞膜完整性很重要，并可保持血紅蛋白鐵于二價(jià)。

　　c.NADPH參與體內(nèi)羥化反應(yīng)，有些羥化反應(yīng)與生物合成有關(guān)，如從膽固醇合成膽汁酸、類固醇激素等；有些羥化反應(yīng)則與生物轉(zhuǎn)化有關(guān)。

　　四、糖原合成與分解

　　1、合成

　　過(guò)程：

　　葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖 UDPG焦磷酸化酶 尿苷二磷酸葡萄糖

　　UTP PPi (UDPG)

　　糖原合成酶 (G)n+1＋UDP

　　(G)n

　　注：1）UDPG可看作是活性葡萄糖，在體內(nèi)充作葡萄糖供體。

　　2）糖原引物是指原有的細(xì)胞內(nèi)較小的糖原分子，游離葡萄糖不能作為UDPG的葡萄糖基的接受體。

　　3）葡萄糖基轉(zhuǎn)移給糖原引物的糖鏈末端，形成α-1，4糖苷鍵。在糖原合酶作用下，糖鏈只能延長(zhǎng)，不能形成分支。當(dāng)糖鏈長(zhǎng)度達(dá)到12～18個(gè)葡萄糖基時(shí)，分支酶將約6～7個(gè)葡萄糖基轉(zhuǎn)移至鄰近的糖鏈上，以α-1，6糖苷鍵相接。

　　調(diào)節(jié)：糖原合成酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)。

　　2、分解

　　過(guò)程：

　　(G)n+1磷酸化酶 (G)n＋1-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 葡萄糖-6-磷酸酶 G＋Pi

　　注：1）磷酸化酶只能分解α-1，4糖苷鍵，對(duì)α-1，6糖苷鍵無(wú)作用。

　　2）糖鏈分解至離分支處約4個(gè)葡萄基時(shí)，轉(zhuǎn)移酶把3個(gè)葡萄基轉(zhuǎn)移至鄰近糖鏈的末端，仍以α-1，4糖苷鍵相接，剩下1個(gè)以α-1，6糖苷鍵與糖鏈形成分支的葡萄糖基被α-1，6葡萄糖苷酶水解成游離葡萄糖。轉(zhuǎn)移酶與α-1，6葡萄糖苷酶是同一酶的兩種活性，合稱脫支酶。

　　3）最終產(chǎn)物中約85％為1-磷酸葡萄糖，其余為游離葡萄糖。

　　調(diào)節(jié)：磷酸化酶受共價(jià)修飾調(diào)節(jié)，葡萄糖起變構(gòu)抑制作用。

　　五、糖異生途徑

　　1、 過(guò)程

　　乳酸 丙氨酸等生糖氨基酸

　　NADH

　　丙酮酸 丙酮酸

　　ATP 丙酮酸 丙酮酸

　　丙酮酸羧化酶

　　草酰乙酸 草酰乙酸 (線粒體內(nèi))

　　天冬氨酸 蘋果酸

　　GTP 天冬氨酸

　　NADH

　　草酰乙酸 蘋果酸

　　磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶

　　磷酸烯醇式丙酮酸

　　2-磷酸甘油酸 (胞液)

　　ATP 3-磷酸甘油酸

　　NADH 1，3-二磷酸甘油酸 甘油 ATP

　　3-磷酸甘油醛 磷酸二羥丙酮 3-磷酸甘油

　　NADH

　　1,6-雙磷酸果糖

　　果糖雙磷酸酶

　　6-磷酸果糖

　　6-磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖 糖原

　　葡萄糖-6-磷酸酶

　　葡萄糖

　　注意：1）糖異生過(guò)程中丙酮酸不能直接轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖?，需?jīng)過(guò)草酰乙酸的中間步驟，由于草酰乙酸羧化酶僅存在于線粒體內(nèi)，故胞液中的丙酮酸必須進(jìn)入線粒體，才能羧化生成草酰乙酸。但是，草酰乙酸不能直接透過(guò)線粒體膜，需借助兩種方式將其轉(zhuǎn)運(yùn)入胞液：一是經(jīng)蘋果酸途徑，多數(shù)為以丙酮酸或生糖氨基酸為原料異生成糖時(shí)；另一種是經(jīng)天冬氨酸途徑，多數(shù)為乳酸為原料異生成糖時(shí)。

　　2）在糖異生過(guò)程中，1，3-二磷酸甘油酸還原成3-磷酸甘油醛時(shí)，需NADH，當(dāng)以乳酸為原料異生成糖時(shí)，其脫氫生成丙酮酸時(shí)已在胞液中產(chǎn)生了NADH以供利用；而以生糖氨基酸為原料進(jìn)行糖異生時(shí)，NADH則必須由線粒體內(nèi)提供，可來(lái)自脂酸β-氧化或三羧酸循環(huán)。

　　3）甘油異生成糖耗一個(gè)ATP，同時(shí)也生成一個(gè)NADH

　　2、 調(diào)節(jié)

　　2,6-雙磷酸果糖的水平是肝內(nèi)調(diào)節(jié)糖的分解或糖異生反應(yīng)方向的主要信號(hào)，糖酵解加強(qiáng)，則糖異生減弱；反之亦然。

　　3、 生理意義

　　1）空腹或饑餓時(shí)依賴氨基酸、甘油等異生成糖，以維持血糖水平恒定。

　　2）補(bǔ)充肝糖原，攝入的相當(dāng)一部分葡萄糖先分解成丙酮酸、乳酸等三碳化合物，后者再異生成糖原。合成糖原的這條途徑稱三碳途徑。

　　3）調(diào)節(jié)酸堿平衡，長(zhǎng)期饑餓進(jìn)，腎糖異生增強(qiáng)，有利于維持酸堿平衡。