第七章糖代谢

第七章糖代谢 主要内容：一、糖的消化、吸收和转运二、糖的分解代谢 (一) 糖酵解 (二)柠檬酸循环 (三)戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径 (四)糖的异生 (五)乙醛酸循环 (六)糖酵解和糖异生的调节三、糖原的分解与生物合成四、糖原代谢的调控五、光合作用 (一)光反应 (二)暗反应

一、糖的消化、吸收和转运 （一）糖的消化（糖的酶水解） 1. 淀粉（或糖原）的酶水解

非还原端 还原端极限糊精 α-淀粉酶 β-淀粉酶产物：产物：麦芽糖、极限糊精糊精、寡糖、少量麦芽糖

α,β-淀粉酶：水解α-1,4苷键，但不能水解α-1,6苷键。α,β-淀粉酶：水解α-1,4苷键，但不能水解α-1,6苷键。 α-1,6葡萄糖苷酶：水解α-1,6苷键

2．二糖的酶水解 • 麦芽糖 • 蔗糖 • 乳糖

Na （二）糖的吸收和转运细胞膜转运蛋白（Transport protein） + G + Na －葡萄糖转运系统

OX 三羧酸循环酵解葡萄糖丙酮酸乙酰CoA CO2+H2O 无氧分解（有氧、无氧）有氧分解（有氧）二、糖的分解代谢

（一）糖酵解(Glycolysis ) 1. 糖酵解途径（1）葡萄糖的磷酸化己糖激酶 G F-1，6-dip 包括反应1,2,3

别名已糖激酶葡萄糖激酶分布不同组织肝脏底物 G、F、M等 G 对G的亲和力 Km低，亲和力高 Km高，亲和力低抑制受G-6-P抑制不受G-6-P抑制用途主要用于糖的分解主要用于糖的合成已糖激酶 I、II、III 已糖激酶IV

G-6-P异构酶 G-6-P F-6-P ATP ADP PFK G-6-P（酯）酶 G-6-P + H2O D-G +H3PO4 F-6-P F-1,6-dip • Go′= -3.3kcal/mol Mg2+ PFK是一个别构酶，受许多效应剂的影响。 • ATP • 柠檬酸 • AMP、ADP或H3PO4

F-1,6-dip（酯）酶 F-1,6-dip + H2O F-6-P + Pi • Go′= -4.0 kcal/mol • 己糖激酶，G-6-P（酯）酶 • G-6-P异构酶 • 磷酸果糖激酶， F-1,6-dip（酯）酶

第一阶段总结： 从G开始，磷酸化，异构，磷酸化；消耗2分子ATP 调控点：已糖激酶，磷酸果糖激酶

（2）二羟丙酮磷酸转变为甘油醛-3-磷酸 F-1，6-dip 甘油醛-3-P，包括反应4，5 第二阶段总结：分子断裂，异构

甘油醛-3-磷酸 甘油酸-1,3-二磷酸甘油酸1,3-二磷酸甘油酸-3-磷酸甘油酸-3-磷酸甘油酸-2-磷酸（3）甘油醛-3-磷酸甘油酸-2-磷酸，包括反应6，7，8 第三阶段总结：氧化磷酸化，转磷酸基，变位；产生了2分子NADH，2分子ATP

（4）甘油酸-2-磷酸→丙酮酸，包括反应9，10 第四阶段总结：烯醇化，转磷酸基产生了ATP

净增2ATP 2．酵解过程中能量的产生以葡萄糖为起点无氧情况下: G→G-6-P -1ATP F-6-P→F-1，6-dip -1ATP 2 × 1,3-二磷酸甘油酸→2×甘油酸-3-磷酸 +2ATP 2PEP→2Py +2ATP 除2分子ATP外，还生成2分子NADH

肌肉中： 糖酵解还原丙酮酸乳酸乙醇脱氢酶丙酮酸脱羧酶丙酮酸乙醛酵母菌中：乙醇氧化脱羧 TCA cycle 丙酮酸 CH3COSCoA CO2+H2O 3．丙酮酸的去路无氧或相对缺氧丙酮酸（酒精发酵）有氧：

4．糖酵解的调节 （1）已糖激酶的调节（2）磷酸果糖激酶的调节 ① ATP ② 柠檬酸 ③ H+抑制 ④ 果糖-2,6-二磷酸（3）丙酮酸激酶的调节

5．糖酵解的生理意义 （1）供能（2）提供生物合成所需的物质（3）糖酵解不仅是葡萄糖的降解途径，也是其它一些单糖的分解代谢途径（4）为糖的彻底降解作了准备

（二）柠檬酸循环 氧化脱羧 TCA cycle CH3COSCoA CO2＋H2O Py

脱羧 Py 2c单位 1．丙酮酸的氧化脱羧丙酮酸脱氢酶复合物包括了三种酶: （1）丙酮酸脱氢酶（也称丙酮酸脱羧酶）:辅基TPP，E1。功用：（2）二氢硫辛酸转乙酰基酶：辅基硫辛酰胺（或称硫辛酸），E2。功用：氧化2C单位，并将2C单位先转到硫辛酰胺上，再转到CoA上。（3）二氢硫辛酸脱氢酶：是一种黄酶，辅基FAD，E3。功用：Red型硫辛酰胺→OX型硫辛酰胺

丙酮酸脱氢酶复合物催化的总反应： 丙酮酸脱氢酶复合物 CH3CO COO H ＋ H SCoA ＋NAD＋ CH3CO～SCoA ＋CO2 ＋NADH＋H＋ • Go′= -8.0 kcal/mol

E1 （1）Py+TPP 羟乙基-TPP+CO2 OX （2）羟乙基-TPP 乙酰基-硫辛酰胺 E2 E2 （3）乙酰基-硫辛酰胺＋CoA 乙酰CoA+硫辛酰胺 E3 （4）Red型硫辛酰胺 OX型硫辛酰胺（5）丙酮酸的氧化脱羧分五步进行：

大肠杆菌丙酮酸脱氢酶多酶复合物

丙酮酸脱氢酶复合物的活性调节 （1）产物抑制：丙酮酸氧化脱羧的二个产物乙酰CoA和NADH都抑制丙酮酸脱氢酶复合物。

能量负荷= （2）核苷酸的反馈调节：丙酮酸脱氢酶复合物的活性受细胞的能量负荷（能荷）控制一般来说高的能荷抑制产生ATP的途径 ATP水平高时，丙酮酸脱氢酶复合物活性↓，丙酮酸氧化脱羧减慢，特别是E1（丙酮酸脱氢酶）受GTP抑制，被AMP活化。

激酶丙酮酸脱氢酶＋3ATP 丙酮酸脱氢酶-3P＋3ADP 磷酸酶（有活性）（无活性）（3）可逆磷酸化作用的共价调节细胞内、、的比值增高时，激活了激酶，丙酮酸脱氢酶活性↓，丙酮酸氧化脱羧↓。而丙酮酸抑制了激酶，使丙酮酸脱氢酶活性↑，丙酮酸氧化脱羧↑。

2．三羧酸循环 柠檬酸循环三羧酸循环 Tricarboxylic acid cycle(TCA cycle) Krebs循环

三羧酸循环总图

第一阶段: 草酰乙酸（OAA）→α-酮戊二酸（α-KGA），包括反应1，2，3，4，5

第一阶段总结： C链延长，脱水加水，脱氢脱羧（产生了NADH和CO2）。二个调控点：Cit合酶，异Cit脱氢酶。

第二阶段： α-KGA→琥珀酸（succinate, Suc），包括反应6,7。

第二阶段总结： 氧化脱羧（产生了NADH和CO2），脱去CoA的反应（合成了ATP），由5C二羧酸变成了4C二羧酸。

第三阶段： 琥珀酸→草酰乙酸，包括反应8，9，10。

第三阶段总结： 脱氢（产生了FADH2），加水，脱氢（产生了NADH），至此从OAA开始又回到了OAA，完成了一次循环。

三羧酸循环的总反应式 CH3COSCoA＋3NAD＋＋FAD＋GDP＋Pi＋2H2O 2CO2＋3NADH＋3H＋＋FADH2＋GTP＋CoASH

三羧酸循环中有两步反应是不可逆的 （1）Cit的合成（2）α-KGA的氧化脱羧所以TCA Cycle是单方向进行，不能逆转。

三羧酸循环的能量生成： 从乙酰CoA开始（7） 1ATP （4），（6），（10） 3NADH 3×3ATP （8） 1FADH2 2ATP 12ATP 从丙酮酸开始 15ATP 从葡萄糖开始 8ATP(or 6ATP)+ 15ATP×2=38ATP(or 36ATP)

三羧酸循环的生理意义： （1）供能。（2）为生物合成提供中间物。（3）TCA Cycle不仅是糖代谢的重要途径，而且也是脂类化合物和蛋白质最终氧化成CO2和H2O的重要途径。（4）TCA Cycle是CO2的重要来源之一。

三羧酸循环的调节： 1. 三羧酸循环中的三个调控酶

（1）OAA+乙酰CoA→Cit，Cit合酶，限速酶，受琥 珀酰CoA、NADH、ATP和脂酰CoA的抑制。（2）异Cit→α-KGA,异Cit脱氢酶，ADP是别构激活剂，ATP和NADH是抑制剂。（3）α-KGA→琥珀酰CoA，α-KGA脱氢酶被反应产物琥珀酰CoA和NADH抑制，也被高的能荷抑制。

2. 底物和产物对三羧酸循环的调节： 三羧酸循环中最主要的调控物质是底物乙酰CoA和草酰乙酸，以及它的产物NADH。乙酰CoA和草酰乙酸在线粒体中的浓度都未达到使柠檬酸合酶饱和的水平，因此柠檬酸合酶对底物催化的速度随底物浓度而变化，并被底物的存在而调控。

3. Ca2+对三羧酸循环的调节 Ca2+在机体内的生物功能是多方面的，除了许多其他生物功能外，它还在几个位点上调节三羧酸循环。它激活丙酮酸脱氢酶磷酸酶，从而激活丙酮酸脱氢酶复合物，产生乙酰CoA。Ca2+还激活异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶。因此Ca2+不仅是刺激肌肉收缩的信号，而且也促进ATP的生成，以提供能量。

（三）戊糖磷酸途径和糖的其它代谢途径 戊糖磷酸途径的发现戊糖磷酸途径的概况：从6分子G-6-P开始循环一圈变成5分子G-6-P，净结果是1分子G-6-P彻底氧化成CO2和H2O，另外在这个过程中产生了大量的NADPH。

第七章 糖代谢