有机化学第九章糖代谢Word格式.docx

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己糖异构酶

把己糖异构变为戊糖F-6-P

3．F-6-P变为F-1,6-二磷酸

磷酸果糖激酶-1　关键酶,需要Mg2+

F-6-PATP

不可逆，在果糖翘出来的那个C的羟基上面也加上磷酸基。

4．磷酸己糖裂解成两分子磷酸丙糖酶：

醛缩酶

第三个碳和羧基处断裂，两分子差距在羰基和羟基位置换一换，3-磷酸甘油醛在端位。

5.磷酸二羟丙酮转化为3-磷酸甘油醛酶：

磷酸丙糖异构酶

6.磷酸甘油醛氧化酶：

甘油醛-3-磷酸脱氢酶反应物：

还要Pi、NAD+脱下两个氢（一个来自磷酸）醛氧化成羧基

7.1,3-二磷酸甘油酸羧基上高能磷酸键断裂酶：

磷酸甘油酸激酶反应物：

ADP

注意是可逆的，第一次底物水平磷酸化*

8.3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸

磷酸甘油酸变位酶

把三号位的羟基上的磷转移到二号位羟基上。

9.2-磷酸甘油酸变为磷酸烯醇式丙酮酸

烯醇化酶，2,3号位C分别脱去一个H和一个OH，之间形成双键，羟基上的磷变成高能磷酸键

10.磷酸烯醇式丙酮酸转移高能磷酸基

丙酮酸激酶　关键酶　反应物：

K+Mg2+ADP

不可逆，产生丙酮酸，烯醇式变成酮式

第二次底物水平磷酸化

底物水平磷酸化（substrate-levelphosphorylation）。

ADP或其他核苷二磷酸的磷酸化作用与底物的脱氢作用直接相偶联的反应

己糖激酶：

哺乳动物体内有四种同工酶，肝细胞中的为Ⅳ型，称为葡糖激酶（glucokinase）。

特点：

①对葡萄糖的亲和力很低②受激素调控

乳酸生成

由丙酮酸转变为乳酸。

以上两步反应都在胞浆。

丙酮酸变为乳酸酶：

乳酸脱氢酶（LDH）反应物：

NADHH+

酮被还原成羟基啦，两分子丙酮酸消耗两分子NADH　Ｈ+　来自于第六步　

糖酵解小结

　　底物水平磷酸化产能，产生　Ｇ开始２个ＡＴＰ，Ｇｎ开始３个

　　终产物进入血液，进入肝脏进一步代谢（分解利用或者乳酸循环糖异生）

　　其他糖也可以转变为磷酸己糖进入酵解途径

糖酵解调控

　　关键酶：

己糖激酶　磷酸果糖激酶－１（决速步）　丙酮酸激酶

　　调节方式：

别构调节　共价修饰

　　磷酸果糖激酶别构调节：

激活剂　ＡＭＰ　ＡＤＰ　Ｆ-１,６-２Ｐ（产物正反馈调节）　Ｆ-２,６-２Ｐ（效果最强，通过Ｆ-６-Ｐ经过磷酸果糖激酶－２催化产生，取消别够抑制作用）

　　抑制剂　柠檬酸　ＡＴＰ（高浓度在活性中心外别构调节部位结合时，低浓度在活性中心底物结合部位为激活）　

　　磷酸果糖激酶－２的共价修饰：

为ＦＢＰ-２果糖双磷酸酶/ＰＦＫ-２磷酸果糖激酶－２组合成，去磷酸化时ＰＦＫ-２激活，反之ＦＢＰ-２激活。

胰高血糖素－ｃＡＭＰ上升－蛋白激酶作用－酶磷酸化减少Ｆ-２,６-２Ｐ,磷酸果糖激酶活性变低，糖降解速率减慢，血糖浓度升高。

丙酮酸激酶

别构调节：

激活剂　１,６－二磷酸果糖　抑制剂　ＡＴＰ　丙氨酸

共价修饰：

磷酸化无活性　胰高血糖素－ＰＫＡ（蛋白激酶Ａ），ＣａＭ钙调蛋白激酶作用下丙酮酸激酶磷酸化

己糖激酶的反馈抑制：

６-磷酸葡萄糖可反馈抑制（肝葡萄糖激酶除外）　长链脂肪酰ＣｏＡ别够抑制肝葡萄糖激酶，胰岛素可诱导葡糖激酶基因转录促进其合成。

综合调节：

能量调节，能荷：

ＡＴＰ/ＡＭＰ　其下降时磷酸果糖激酶－１，丙酮酸激酶活性增大，Ｇ分解供能。

　能荷上升，活性减低葡萄糖分解减弱。

主要生理意义

　　机体缺氧情况下快速供能，缺氧情况下最有效的获能方式。

　　某些细胞正常供氧下也是重要功能途径：

无线粒体（红细胞）代谢活跃细胞（白细胞，骨髓细胞）恶性肿瘤（代谢异常，供氧不足，有氧氧化被抑制）

　　肿瘤的ｗａｒｂｕｒｇ效应：

ＰＥＴ正电子发射成像术，注射放射性葡萄糖类似物，高水平糖酵解处聚集最多葡萄糖。

第三节糖的有氧氧化

Aerobicoxidationofcarbohydrate

概论

糖的有氧氧化（arobicoxidation）指在机体氧供充足时，葡萄糖彻底氧化成H2O和CO2，并释放出能量的过程。

是机体主要供能方式。

部位：

胞液及线粒体

三（四）阶段：

糖酵解丙酮酸氧化脱羧三羧酸循环氧化磷酸化

丙酮酸进入线粒体-氧化脱羧生成乙酰CoA

NAD+HSCoA丙酮酸和丙酮酸脱氢酶复合体作用下生成CO2NADH+H+乙酰CoA

丙酮酸脱氢酶复合体组成：

E1：

丙酮酸脱氢酶TPP辅酶

E2：

二氢硫辛酰胺转乙酰酶硫辛酸

E3：

二氢硫辛酰胺脱氢酶FAD,NAD+

1.Pyr脱羧，co2来自于TPP-酶1

2.转移乙酰基，转移到硫辛酰胺酶-2上

3.转移乙酰基，还原成二氢硫辛酰胺，生成乙酰CoA

4.脱氢从Lip（SH）2上转氢，FADH2-NADH+H+

总反应

丙酮酸脱氢酶复合体的调节

别构抑制剂：

乙酰CoA；

NADH；

ATP

别构激活剂：

AMP；

ADP；

NAD+

乙酰CoA/HSCoA或NADH/NAD+时，其活性也受到抑制。

这两种情况见于饥饿、大量脂酸被动员利用时，这时糖的有氧氧化被抑制，大多数组织器官利用脂酸作为能量来源以确保脑等重要组织对葡萄糖的需要。

共价修饰：

蛋白激酶作用下磷酸化无活性，磷酸酶作用下（胰岛素Ca2+）复活

三羧酸循环

三羧酸循环（tricarboxylicacidcycle，TCA）也称为柠檬酸循环。

指乙酰CoA和草酰乙酸缩合生成含三个羧基的柠檬酸，反复的进行脱氢脱羧，又生成草酰乙酸，再重复循环反应的过程。

反应部位：

线粒体

1.乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸

2.柠檬酸经顺乌头酸转变为异柠檬酸

3.异柠檬酸氧化脱羧转变为α-酮戊二酸

4.α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA

5.琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反应

6.琥珀酸脱氢生成延胡索酸

7.延胡索酸加水生成苹果酸

8.苹果酸脱氢生成草酰乙酸

CH3

C~SCoA+3NAD++FAD+2H2O+ADP+Pi2CO2+3NADH+3H++FADH2+CoASH+ATP

O

1.乙酰辅酶a与草酰乙酸缩合成柠檬酸

柠檬酸合酶（citratesynthase）关键酶

草酰乙酸：

COOH-C（=0）-CH2-COOH

2.柠檬酸经顺乌头酸变为异柠檬酸

顺乌头酸酶

易构化反应

两步反应。

脱水形成有双键的中间产物

水合反应使羧基位置从中间移位

3.异柠檬酸氧化脱羧变为α-酮戊二酸

异柠檬酸脱氢酶（Isocitratedehydrogenase）关键酶

与NAD+反应氧化脱羧，羟基变酮基去掉两个H（氢来源）

4.α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA

α-酮戊二酸脱氢酶复合体（组成与催化机制与丙酮酸脱氢酶复合体类似）

CoA-SH，NAD+氧化脱羧

S-CoA接在酮基碳上

5.琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化

琥珀酰CoA合成酶，

琥珀酰CoA的高能硫酯键水解与GDP磷酸化偶联，生成琥珀酸、GTP和辅酶A

三羧酸循环中唯一直接生成高能磷酸键的反应

GDPPi

生成GTP在核苷二磷酸激酶催化下和ADP反应生成ATP

产物：

琥珀酸

6.琥珀酸脱氢生成延胡索酸

琥珀酸脱氢酶辅酶：

FAD

三羧酸循环中唯一与内膜结合的酶

生成FADH2

7.延胡索酸加水生成苹果酸

延胡索酸酶

8.苹果酸脱氢生成草酰乙酸

苹果酸脱氢酶

H来源：

羧基和羧基碳上的氢

四次脱氢（3NAD+，1FAD），二次脱羧，两次加水，一次高能键转移

CO2的C来源:

一个来自4C草酰乙酸（OAA），一个来自CH3CO~SCoA

整个循环反应为不可逆反应

TAC中的某些中间代谢物能够转变合成其他物质，借以沟通糖和其他物质代谢之间的联系。

草酰乙酸——天冬氨酸α-酮戊二酸——谷氨酸柠檬酸可变为脂肪酸琥珀酰CoA和卟啉

机体供糖不足时，苹果酸、草酰乙酸可脱羧生成丙酮酸，再进一步生成乙酰CoA进入TAC氧化分解。

所以，草酰乙酸必须不断被更新补充。

草酰乙酸来源：

苹果酸，天冬氨酸，柠檬酸（柠檬酸裂解酶），丙酮酸（主要来源）最终来源是葡萄糖

TCA调节（底物、产物、关键酶）

底物的供应量，催化循环最初几步反应酶的反馈别构抑制，产物堆积的抑制作用。

上下游反应协调，（糖）酵解途径和TCA循环的速度是相协调的，高浓度ATPNADH抑制及柠檬酸对磷酸果糖激酶-1的别构抑制作用

TCA循环中的酶在线粒体中是以多种酶组成的复合体形式存在，这种酶复合体被称为代谢区室（metabolons），它在细胞内能够有效地将代谢中间产物从一种酶传递给另一种酶。

这些复合体具有高效介导中间产物流通的功能，因此也可影响代谢的速率。

TCA生理意义

3大营养物质代谢中具有重要生理意义3大营养素的彻底氧化的最终代谢通路，糖、脂肪、氨基酸代谢联系的枢纽。

三大营养物质互变

合成生物大分子前体

TCA循环是一条“两用代谢途径”参与合成和分解途径的组成,中间产物是合成糖、脂肪酸和氨基酸的前体（异生为糖，为脂酸合成提供原料，为非必需氨基酸合成提供碳架）,添补反应补充TCA循环中间产物

产能：

第一阶段2NADH2ATP第二阶段2NADH6NADH第三阶段2FADH22ATP

产能效率高，能量利用率也高，是机体产能的最主要途径

有氧氧化的调节特点

通过对其关键酶的调节实现

ATP/ADP或ATP/AMP比值全程调节（对所有关键酶）2ADP在腺苷酸激酶作用下生成一个ATP一个AMP体内ATP浓度是AMP的50倍，经上述反应后，ATP/AMP变动比ATP变动大，有信号放大作用，从而发挥有效的调节作用。

氧化磷酸化速率影响三羧酸循环

三羧酸循环与酵解途径互相协调

巴斯德效应

巴斯德效应（Pastuereffect）指有氧氧化抑制糖酵解的现象。

有氧时NADHH+进入线粒体，丙酮酸进入线粒体不生成乳酸，缺氧时酵解途径加强，胞浆中NADHH+浓度升高，丙酮酸才作为氢接受体生成乳酸。

第四节葡萄糖的其他代谢途径

Othermetabolismoathwaysofglucose

磷酸戊糖途径

磷酸戊糖途径（pentosephosphatepathway）是指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。

两个阶段：

细胞定位：

胞液

第一阶段：

氧化反应生成磷酸戊糖，NADPH+H+及CO2。

6-磷酸葡萄糖在6-磷酸葡萄糖脱氢酶作用下和一份子NADP+反应一号位脱氢生成NADPH+H+和6-磷酸葡萄糖酸内酯加水变成6-磷酸葡萄糖酸，6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶作用下一号位脱羧，三号位脱氢变为5磷酸核酮糖和NADPH+H+异构为5磷酸核糖（二号位羰基转移到一号位酮糖变醛糖）

关键酶：

6-磷酸葡萄糖脱氢酶

第二阶段：

非氧化反应一系列基团转移。

第二阶段反应的意义就在于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（pentosephosphateshunt）

3X6-磷酸葡萄糖+6NADP+——2X6-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛+6NAGPH+H++3CO2

生理意义：

生成NADPH+H+（维持谷胱甘肽还原状态，参与体内羟化反应，供氢体）和5-磷酸核糖

且6-磷酸葡萄糖脱氢酶受NADPH/NADP+比值的影响，因此，磷酸戊糖途径的流量取决于NADPH的需求。

糖醛酸途径

糖醛酸途径的主要生理意义在于生成活化的葡萄糖醛酸，即UDPGA。

葡萄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。

多元醇途径

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（polyolpathway）

第五节糖原的合成和分解

Glycogenesisandglycogenolysis

概述

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。

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

结构特点：

以α-1,4-糖苷键连接成长链，分支处以α-1,6-糖苷键连接（10个一分支，增大溶解度），每条链以一个非还原端终止。

糖原的合成（glycogenesis）指由葡萄糖合成糖原的过程。

在肝脏肌肉细胞的胞浆合成

合成途径

1.葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖

2.6-磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖

葡萄糖分子C1上的半缩醛羟基活化，利于与原来的糖原分子末端葡萄糖的游离C4羟基缩合。

3.1-磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖

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n为原有的细胞内的较小糖原分子，称为糖原引物（primer）糖原合酶是关键酶

5.糖原分枝的形成

分枝酶剪切α-1,4-糖苷键连接成α-1,6-糖苷键

Glycogenin蛋白可对其自身进行共价修饰，将UDP-葡萄糖分子的C1结合到其酶分子的酪氨酸残基上，从而使它糖基化成为糖原合成时的引物。

糖原合成耗能，磷酸化消耗一个ATP，UDPG生成消耗一个UTP故糖原链增长一个消耗两个ATP。

糖原分解

糖原分解（glycogenolysis）习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。

位置在胞浆

1.糖原的磷酸解

糖原磷酸化酶

2.脱枝酶作用

转移葡萄糖残基（把分支上的转移到长链末尾），水解α-1,6-糖苷键，

最终产物中约85%为1-磷酸葡萄糖，15%为游离葡萄糖（α-1,6-糖苷键连接的葡萄糖）

3.1-磷酸葡萄糖转变成6-磷酸葡萄糖

磷酸葡萄糖变位酶

4.6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖

葡萄糖-6-磷酸酶

肌肉无此酶，所以只有肝和肾可补充血糖；

而肌糖原不能分解成葡萄糖，只能进行糖酵解或有氧氧化。

调节

糖原磷酸化酶

共价修饰

磷酸化酶b激酶在PKA作用下磷酸化激活催化磷酸化酶b磷酸化高活性

变构调节

磷酸化酶a（R）葡萄糖别构抑制为磷酸化酶a（T）

T型的14位Ser暴露，便于接受前述的共价修饰调节

糖原合酶

共价修饰

PKA催化糖原合酶磷酸化失活（磷蛋白磷酸酶-1催化逆反应）

级联调节放大效应各级都可调节

1胰高血糖素

↓生成（催化）

10腺苷酸环化酶

↓生成

100CAMP

↓活化

1000蛋白激酶

↓诱导分解

106分子G

两者磷酸化后活性变化相反，调节是酶促的，速度快，级联放大，效率高，受激素调节

肌糖原

分解代谢主要受肾上腺素调节，糖原合酶和磷酸化酶的变构效应物不是葡萄糖是AMP、ATP6-磷酸葡萄糖

糖原积累症

糖原累积症（glycogenstoragediseases）是一类遗传性代谢病，其特点为体内某些器官组织中有大量糖原堆积。

引起糖原累积症的原因是患者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类。

第六节糖异生

Gluconeogenesis

糖异生（gluconeogenesis）是指从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程。

主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体。

乳酸、甘油、生糖氨基酸

糖异生途径（gluconeogenicpathway）指从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程。

途径

丙酮酸经丙酮酸羧化支路变为磷酸烯醇式丙酮酸

丙酮酸在丙酮酸羧化酶（生物素辅酶）作用下脱羧消耗一个ATP变为草酰乙酸，草酰乙酸在磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶作用下消耗一个GTP脱羧变为磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）

草酰乙酸转运途径：

苹果酸途径，天冬氨酸途径

NADH+H+来源1,3-二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油醛时，需要NADH+H+由乳酸为原料异生糖时，NADH+H+由乳酸脱氢提供，由氨基酸为原料进行糖异生时，NADH+H+则由线粒体内NADH+H+提供

1,6-双磷酸果糖转变为6-磷酸果糖

酶：

果糖双磷酸酶-1

6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖

底物循环（substratecycle）在以上反应过程中，作用物的互变反应分别由不同的酶催化其单向反应，这种互变循环被称为底物循环

当两种酶活性相等时，就不能将代谢向前推进，结果仅是ATP分解释放出能量，因而又称为无效循环（futilecycle）

糖异生的调节通过对2个底物循环的调节与糖酵解调节彼此协调，这种协调主要依赖于对这两条途径中的两个底物循环进行调节

第一个底物循环在6-磷酸果糖与1，6-双磷酸果糖之间进行

磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸之间进行第二个底物循环

生理意义

维持血糖水平的恒定是糖异生最主要的生理作用

正常成人的脑组织不能利用脂酸，主要依赖葡萄糖供给能量；

红细胞没有线粒体，完全通过糖酵解获得能量；

骨髓、神经等组织由于代谢活跃，经常进行糖酵解。

糖异生的主要原料为乳酸（肌肉）、氨基酸及甘油（饥饿）

糖异生是补充或恢复肝糖原储备的重要途径

三碳途径：

指进食后，大部分葡萄糖先在肝外细胞中分解为乳酸或丙酮酸等三碳化合物，再进入肝细胞异生为糖原的过程。

肾糖异生增强有利于维持酸碱平衡

饥饿造成的代谢性酸中毒促进肾小管中磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成，从而使糖异生作用增强。

……

肌中产生的乳酸运输至肝进行糖异生形成乳酸循环

肌收缩（尤其是供氧不足时）通过糖酵解生成乳酸。

肌内糖异生活性低，所以乳酸通过细胞膜弥散进入血液后，再入肝，在肝内异生为葡萄糖。

葡萄糖释入血液后又可被肌摄取，这就构成了一个循环，此循环称为乳酸循环，也称Cori循环。

耗能，2分子乳酸异生为1分子葡萄糖消耗6ATP。

避免乳酸损失，再利用，防止酸中毒。

第八节血糖及其调节

Thedefinition，levelandregulationofbloodglucose

概述：

血糖，指血液中的葡萄糖。

血糖水平，即血糖浓度。

正常血糖浓度：

3.89~6.11mmol/L

保持血糖水平恒定：

保证重要组织器官的能量供应，特别是某些依赖葡萄糖供能的组织器官。

主要是激素调节

胰岛素（Insulin）

体内唯一的降低血糖的激素，也是唯一同时促进糖原、脂肪、蛋白质合成的激素。

血糖浓度刺激

作用机制

1.促进葡萄糖转运入细胞

2.是糖原合酶活性增强磷酸化酶活性降低加速糖原合成、抑制糖原分解。

3.使丙酮酸脱氢酶激活，加快糖的有氧氧化。

4.抑制肝内糖异生抑制磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成以及促进氨基酸进入肌组织

5.抑制脂肪组织内的激素敏感性脂肪酶减缓脂肪动员的速率

胰高血糖素

主要的升血糖激素

血糖降低或血内氨基酸升高刺激胰高血糖素的分泌。

作用机制

1.迅速使肝糖原分解，血糖升高激活依赖cAMP的蛋白激酶

2.抑制6-磷酸果糖激酶-2，激活果糖双磷酸酶-2糖酵解被抑制，糖异生则加速

3.增强糖异生

4.加速脂肪动员

糖皮质激素

促进肌肉蛋白质分解，分解产生的氨基酸转移到肝进行糖异生。

抑制肝外组织摄取和利用葡萄糖，抑制点为丙酮酸的氧化脱羧。

其存在时，其他促进脂肪动员的激素才能发挥最大效果

肾上腺素

通过肝和肌肉的细胞膜受体、cAMP、蛋白激酶级联激活磷酸化酶，加速糖原分解。

主要在应激状态下发挥调节作用

糖代谢紊乱

血糖水平异常及糖尿病

人体对摄入的葡萄糖具有很大的耐受能力的现象称为葡萄糖耐量（glucosetolerence）。

糖耐量试验（glucosetolerancetest,GTT）

低血糖是指血糖浓度低于3.0mmol/L

影响脑的正常功能

高血糖是指空腹血糖高于7.22mmol/L

当血糖浓度高于8.89~10.00mmol/L时，超过了肾小管的重吸收能力，则可出现糖尿。

这一血糖水平称为肾糖阈

高血糖及糖尿的病理和生理原因

持续性——糖尿病（diabetesmellitus,DM）血糖正常糖尿——肾对糖的吸收障碍生理性——情绪激动

糖尿病

Ⅰ型（胰岛素依赖型）

Ⅱ型（非胰岛素依赖型）

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