第一章 糖代謝

　　一、糖酵解

　　1、過程：

　　見圖1-1

　　糖酵解過程中包含兩個底物水平磷酸化：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）和2，6-雙磷酸果糖（最強的激活劑）。

　　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：長鏈脂酰輔酶A

　　注：此項無需死記硬背，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)物一般來說是反饋抑制的；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)于共價修飾的調(diào)節(jié)，只需記住幾個特殊的即可，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，尤其對肌肉收縮更為重要。若反應(yīng)按（1）進行，可凈生成3分子ATP，若反應(yīng)按（2）進行，可凈生成2分子ATP；另外，酵解過程中生成的2個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NADH凈生成。

　　2）成熟紅細胞完全依賴糖酵解供能，神經(jīng)、白細胞、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、過程

　　1)、經(jīng)糖酵解過程生成丙酮酸

　　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；加上糖酵解過程中的兩個，本書中共三個底物水平磷酸化。

　　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)

　　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，對維持細胞中還原型谷胱甘肽的正常含量進而保護巰基酶的活性及維持紅細胞膜完整性很重要，并可保持血紅蛋白鐵于二價。

　　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，不能形成分支。當糖鏈長度達到12～18個葡萄糖基時，分支酶將約6～7個葡萄糖基轉(zhuǎn)移至鄰近的糖鏈上，以α-1，6糖苷鍵相接。

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

　　2、分解

　　過程：

　　(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α-1，6糖苷鍵無作用。

　　2）糖鏈分解至離分支處約4個葡萄基時，轉(zhuǎn)移酶把3個葡萄基轉(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）糖異生過程中丙酮酸不能直接轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖幔杞?jīng)過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線粒體膜，需借助兩種方式將其轉(zhuǎn)運入胞液：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；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。

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

　　3）甘油異生成糖耗一個ATP，同時也生成一個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，糖酵解加強，則糖異生減弱；反之亦然。

　　3、 生理意義

　　1）空腹或饑餓時依賴氨基酸、甘油等異生成糖，以維持血糖水平恒定。

　　2）補充肝糖原，攝入的相當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，長期饑餓進，腎糖異生增強，有利于維持酸堿平衡。