第七章

糖 代 谢

曹慧颖

一、 糖的基本概念

糖是多羟基的醛或酮及其缩聚物和衍生物的统称（旧时称为碳水化合物）。

第一节 糖的概述

醛 糖Aldose

酮 糖Ketose

D- 葡萄糖 (D-glucose)

CHO

C

C

C

C

CH2OH

H OH

OH H

H OH

H OH

1

2

3

4

5

6

D- 果糖 (D-fructose)

CH2OH

C

C

C

C

CH2OH

O

OH H

H OH

H OH

1

2

3

4

5

6

甘油醛(glycerose)

OH

CHO

CH2OH

HC

1

2

3

二羟丙酮 (dihydroxyacetone)

CH2OH

CH2OH

C=O

1

2

3

核糖(ribose)

H OHCHOC

C

C

CH2OH

H OH

H OH

3

2

1

4

5

核酮糖(ribulose)

CH2OH

C

C

C

CH2OH

O

H OH

H OH

3

2

1

4

5

糖的主要生理功能：

1g 葡萄糖在体内完全氧化可释放 16.7kJ的

能量。

1、提供能量

糖类所供给的能量是机体生命活动主要的

能量来源（正常情况下约占机体所需总能

量的 50 ～ 70% ）。

2 、构成组织细胞的基本成分

核糖和脱氧核糖是核酸的基本组成成分；

体内许多具有重要功能的蛋白质都是糖

蛋白，如抗体、许多酶类和凝血因子等。

糖可以与脂类或蛋白质结合形成复合物。 糖复合物不仅是细胞的结构分子，而且是信息分子。

糖是合成脂类 (脂肪酸、脂肪 )的重要

前体；

3 、转变为体内的其它成分

糖在体内可转变成非必须氨基酸的碳

骨架。

糖的分类：

均一多糖：由相同单糖聚合而成，如淀粉、糖原、纤维素

混合多糖：由不同单糖聚合而成，如果胶物质、半纤维素

单糖：不能水解为更小单位的糖，根据碳原子数又分丙糖、

丁糖、戊糖、己糖、庚糖；根据羰基的位置又分醛

糖和酮糖。 寡糖：由 2－ 10 个单糖聚合而成的低聚糖，重要的有双糖、 叁糖等； 多糖：由 10 个以上单糖聚合而成的多聚糖，根据单糖的组 成又分为：

二、单糖的分类与结构

三碳糖（丙糖 ) : 甘油醛、二羟丙酮等

根据所含碳原子的多少，分为：

七碳糖（庚糖）：景天糖等

六碳糖（己糖）：葡萄糖、果糖、半乳糖等

五碳糖（戊糖）：核糖、核酮糖、木酮糖等

四碳糖（丁糖）：赤藓糖等

环状 (Haworth projection)

D- 葡萄糖(D-glucose)

CHO

C

C

C

C

CH2OH

H OH

OH H

H OH

H OH

1

2

3

4

5

6

椅式 (chair form)β-D- 吡喃葡萄糖(β-D-glucopyranose)

O

HOH

HH

H

H

OHOH

OHHOH2C

H

OH

C

OCH2OH

OHOH

OH

6

α-D- 吡喃葡萄糖(α-D-glucopyranose)

H

OH

C

OCH2OH

OHOH

OH

1

23

4

5

6

开链 (straight chain)

α-D- 吡喃葡萄糖

β- D- 吡喃葡萄糖OH

α-D- 吡喃葡萄糖和 β -D- 吡喃葡萄糖互为异构体

单糖环状结构：以葡萄糖（ Glucose ）为例

由两个相同或不同的单糖组成，常见的有：乳糖、蔗糖、麦芽糖等。

麦芽糖 (maltose) ：含半缩醛羟基，为还原糖

O

CH2OH

HH

OH

H

H

OH

H

OHO

OHOH2C

H

OH

H

OH

H

H

OH

H1 4

α-D- 葡萄糖 - （ 1→4 ） -α-D- 葡萄糖

三、双糖：

蔗糖：不含半缩醛羟基，无还原性

HCH2OH

HOH

OH

H

CH2OHO

O

OHOH2C

H

OH

H

OH

H

H

OH

H1

1

2

α-D- 葡萄糖 - （ 1→2 ） -β-D- 果糖

乳糖：含半缩醛羟基，为还原糖

O

OCH2OH

HOH

HOH

H

H

OH

H

OCH2OH

HH

OH

H

H

OH

OH

H1 4

β-D- 半乳糖 - （ 1→4 ） -β-D- 葡萄糖

四、 多糖（ polysaccharides ）

定义：水解产物含 10个以上单糖

常见的多糖：淀粉、糖原、纤维素等

性质：多糖无还原性，无甜味，无变旋现象，

多数不溶于水，可与水形成胶体溶液。

OH

HO

CH2OH

CH2OH

O

O

O

O

CH2CH2OH

OO

O O

HOO

O O

①

CH2OH CH2OH

OH

OH

OHOH OH

OHOH OH

OH

OH

OH

OH

直链淀粉：只含 α- （ 1→4 ） - 糖苷键

CH2OHCH2OH

OH

OHOH

OH O

O

CH2

O

支链淀粉：含（ 1→4 ）与 α- （ 1→6 ） - 糖苷键 ,后者存在于分支处。

①①

①①①④ ④④ ④

④④

⑥

O

非还原端

还原端

糖原是动物淀粉，它的结构与淀粉类似，但分支多而分支短

糖原分子常用 Gn、 Gn+1 或 Gn-1表示

-1 ， 6 糖苷键

-1 ， 4- 糖苷键

当＞ 160mg/100ml

五、糖的代谢概况

血糖（ 80 － 120mg/100ml ）

氧化分解

合成

转化脂肪、氨基酸等

糖原（肝、肌肉、肾）

无氧氧化：乳酸、酒精

有氧氧化：CO2 、 H2O 、大量能量

去路

来源

食物中的淀粉

肝糖原

非糖物质甘油、乳酸、生糖氨基酸

消化吸收

分解

糖异生 糖尿

排泄

第二节 双糖和多糖的酶促降解

蔗糖 +H2O 葡萄糖 + 果糖蔗糖酶

一、双糖的酶促降解

蔗糖酶

麦芽糖 +H2O 2 葡萄糖麦芽糖酶

乳糖 +H2O 葡萄糖 + 半乳糖

--β- 半乳糖苷酶

二、多糖的酶促降解

1 、糖原的分解

-1 ， 6 糖苷键

-1 ， 4- 糖苷键

糖原的结构及其连接方式

三种酶协同作用：

磷酸化酶（催化 1.4- 糖苷键断裂）

转移酶（催化寡聚葡萄糖片段转移）

脱支酶（催化 1.6- 糖苷键断裂）

糖原的磷酸解：

糖原磷酸解的步骤

非还原端还原端

磷酸化酶（释放 8 个 1-P-G）

转移酶

脱枝酶（释放 1 个葡萄糖）

返回

2 、淀粉的降解（ 1）淀粉的水解 α－淀粉酶：在淀粉分子内部任意水解α-1.4糖苷键。 （内切酶） β－淀粉酶 :从非还原端开始，水解 α－１ .4 糖苷键，依次水解下一个 β－麦芽糖单位（外切酶） 脱支酶（ R 酶） : 水解 α －淀粉酶和 β －淀粉酶作用后留下的极限糊精中的 1.6 －糖苷键。

淀粉磷酸化酶 脱支酶淀粉 +nH3PO4 nG-1-P+ 少量葡萄糖

（ 2）淀粉的磷酸解

PO3H2

3. 纤维素的降解

纤维素是由 β-1,4- 葡萄糖苷键组成的多糖，有些微生物及反刍动物的消化系统瘤胃中的某些细菌能产生纤维素酶，所以能降解与消化纤维素。 C1 酶 晶状天然纤维素 无定型游离纤维素

Cx 酶 β- 葡萄糖苷

酶 纤维二糖 葡萄糖

动物细胞 植物细胞

细胞膜细胞质

线粒体 高尔基体

细胞核

内质网

溶酶体

细胞壁

叶绿体

有色体白色体

液体

晶体分泌物

吞噬

中心体

胞饮

细胞膜

丙酮酸氧化三羧酸循环

磷酸戊糖途径糖酵解

糖分解代谢主要途径

糖的无氧分解－糖酵解

糖的有氧氧化－三羧酸循环

磷酸戊糖途径

一、概念：

体内组织在无氧或缺氧情况下，葡萄糖或糖原在胞浆中分解产生乳酸和少量 ATP的过程叫做糖酵解（Glycolysis），简称为 EMP 途径。

第三节 糖酵解

E ： Embden ； M: Meyerhof ； P:Parnas

糖的氧化的过程及产物 :

丙酮酸葡萄糖

乙醇：酵母菌、

植物EMP 途径 乳酸：动物肌肉

乳酸菌

无氧

有氧

CO2+H2O

二、糖酵解过程

共 10步反应，分为四个阶段

第一阶段： 磷酸已糖的生成 (活化 )

四个阶段

第二阶段： 磷酸丙糖的生成 (裂解 )

第三阶段： 3-磷酸甘油醛转变为 3-磷酸甘油酸（氧化）

第四阶段： 3-磷酸甘油酸转变为丙酮酸并 释放能量 (产能 )

（ 1）葡萄糖磷酸化生成 6-磷酸葡萄糖

ATP

glucose(G)

HC

C

C

C

C

CH2 OH

O

H OH

OH H

H OH

H OH

glucose-6-phosphate (G-6-P ）

HC

C

C

C

C

CH2 OH

O

H OH

OH H

H OH

H OH 已糖激酶Mg2+

这是酵解过程中的第一个调节酶

O-

P O

OH

OH

ADP

第一阶段：磷酸化（活化）

葡萄糖磷酸化生成 6-磷酸葡萄糖的意义：

1. 葡萄糖磷酸化后容易参与反应

2.磷酸化后的葡萄糖带负电荷，不能透过

细胞质膜，因此是细胞的一种保糖机制

（ 2） 6-磷酸葡萄糖异构化转变为 6-磷酸果糖

fructose-6-phosphate

(F-6-P ）

OHCH2

C

C

C

C

CH2 O

O

OH H

H OH

H OH

P O

OH

OH

磷酸已糖异构酶

glucose-6phosphate

(G-6-P ）

HC

C

C

C

C

CH2 O

O

H OH

OH H

H OH

H OH

P O

OH

OH

（ 3） 6-磷酸果糖再磷酸化生成 1,6- 二磷酸果糖

1,6- 二磷酸果糖(F-1,6-P)

O-CH2

C

C

C

C

CH2 O

O

OH H

H OH

H OH

P O

OH

OH

ATP

O-

P O

OH

OH

磷酸果糖激酶 -1 （ PK- 1 ）

Mg2+

(F-6-P ）

OHCH2

C

C

C

C

CH2 O

O

OH H

H OH

H OH

P O

OH

OH

糖酵解过程的第二个调节酶也是酵解中的限速酶

ADP

葡萄糖氧化经过第一阶段需要消耗 2ATP

体内糖储藏的形式是糖元

糖原氧化经过第一阶段消耗 1ATP

糖原 1-P-G 6-P-G

变位酶

（ 4）磷酸丙糖的生成

3-磷酸甘油醛

磷酸二羟丙酮OHCH2

C O

CH2 O P O

OH

OH

OH

HO

C

CH

CH2 O P O

OH

OHfructose-1,6-diphosphate

(F-1,6-2P ）

C

C

C

C

CH2 O

O

OH H

H OH

H OH

CH2 O P OOH

OH

P O

OH

OH

醛缩酶

第二阶段：裂解

（ 5）磷酸丙糖的互换

磷酸二羟丙酮(dihydroxyacetone phosphate)

OHCH2

C O

CH2 O P O

OH

OHOH

HO

C

CH

CH2 O P O

OH

OH

3-磷酸甘油醛(glyceraldehyde 3-phosphate)

磷酸丙糖异构酶

1,6- 二磷酸果糖 2× 3-磷酸甘油醛

（ 6） 3-磷酸甘油醛氧化为 1,3- 二磷酸甘油酸

3-磷酸甘油醛脱氢酶

3-磷酸甘油醛

OH

H

O

C

CH

CH2 O P O

OH

OH

糖酵解中唯一的脱氢反应

糖酵解中唯一的脱氢反应

OH

O-

O

C

CH

CH2 O P O

OH

OH

1,3- 二磷酸甘油酸 (1,3-DPG)

～ P

NAD ＋＋ H3PO4NADH+H+

第三阶段：氧化

（ 7） 1,3- 二磷酸甘油酸转变为 3-磷酸甘油酸

3-磷酸甘油酸激酶

H

OH

O

O

C

CH

CH2 O P O

OH

OH

3-磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate)

这是糖酵解中第一次底物水平磷酸化反应

ADPATP

OH

O-

O

C

CH

CH2 O P O

OH

OH

1,3- 二磷酸甘油酸

(1,3-DPG)

～ P

第四阶段：产能

（ 8） 3-磷酸甘油酸转变为 2-磷酸甘油酸

3-磷酸甘油酸

H

OH

O

O

C

CH

CH2 O P O

OH

OH

磷酸甘油酸变位酶

2-磷酸甘油酸

OH

H

O-

O

O

C

CH

CH2

O- P O

OH

OH

（ 9） 2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸

磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)

2-磷酸甘油酸

H

OH

H

O

O

O

C

C

CH2

P O

OH

OH烯醇化酶Mg2+ 或 Mn2+

O-

HO

O

C

C

CH2

～ P

H2O

ADP ATP

丙酮酸激酶PK

磷酸烯醇式丙酮酸

O-

HO

O

C

C

CH2

P+

O

OH

OH

糖酵解过程的第三个调节酶，也是第二次底物水平磷酸化反应

Mg2+ 或 Mn2+

～ P

（ 10） PEP转变为烯醇式丙酮酸

丙酮酸

CH3

OC

COOH

丙酮酸还原为乳酸：

丙酮酸

O

CH3 C

O

OHC

NADH+H+乳酸

H

H

O

CH3 C

O

OHC乳酸脱氢酶

NAD +

无氧条件下丙酮酸的去路

加氧

COOH

CH3

乙酸

丙酮酸变为乙醇：

三、 EMP途径的总结及生物学意义

1. 产物

人、动物、微生物 :

1G 2 乳酸

酵母：

1G 2乙醇 +2CO

2

2. 能量收支

从葡萄糖开始酵解净生成 2ATP ，从糖

原开始生成 3ATP 。

3. 糖酵解产生能量不需要氧，反应发生在细胞液中。

葡萄糖6-磷酸果糖

磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛

2× 2-磷酸甘油酸

2× 丙酮酸

6-磷酸葡萄糖

ADPATP

1,6- 二磷酸果糖

ADPATP

2×1,3- 二磷酸甘油酸

2×Pi2×NADH+ 2H+2×NAD+

2× 3-磷酸甘油酸

2×ADP

2×ATP

2×磷酸烯醇式丙酮酸

2×H2O

2×烯醇式丙酮酸

2×ADP

2×ATP

4. NAD+ 如何再生

3-磷酸甘油醛脱氢酶

3-磷酸甘油醛

OH

H

O

C

CH

CH2 O P O

OH

OH

OH

O-

O

C

CH

CH2 O P O

OH

OH

1,3- 二磷酸甘油酸

～ P

NAD ＋＋ H3PO4NADH+H+

丙酮酸 (pyruvate)

O

CH3 C

O

OHC

NADH+H+乳酸

(lactate)

H

H

O

CH3 C

O

OHC乳酸脱氢酶

NAD +

5. 生物学意义

糖的无氧氧化比有氧氧化产生的能量少的多，所以 EMP 不是体内主要的产能过程，但它是在无氧条件下为人体提供能量的应急措施。

EMP途径中形成的许多中间产物，可作为合成其它物质的原料。

⑴、肌肉内 ATP含量很低；

结论： 糖酵解为肌肉收缩迅速提供能量

⑵、肌肉中磷酸肌酸储存的能量可 供肌肉收缩所急需的化学能 ; ⑶、即使氧不缺乏，葡萄糖进行有氧氧化的过程比糖 酵解长得多 ,来不及满足需要 ;

背景：剧烈运动时：

⑷、肌肉局部血流不足，处于相对缺氧状态。

初到高原与糖酵解供能：

人初到高原，高原大气

压低，易缺氧

机体加强糖酵解以适

应高原缺氧环境海拔 5000米海拔 5000米

背景：

结论：

某些组织细胞与糖酵解供能：

代谢极为活跃，即使不缺氧 , 也常由糖酵解提供部分能量。

成熟红细胞：

视网膜、神经、白细胞、骨髓、肿瘤细胞等 :

无线粒体，无法通过氧化磷酸化获得能量，只能通过糖酵解获得能量。

某些病理状态 与糖酵解供能：

某些病理情况下机体主要通过糖酵解获得能量.

严重贫血大量失血呼吸障碍肺及心血管等疾病

四、 EMP 的调控

限速酶：催化非可逆反应，活性的改变可影响整个反应体系的速度和方向。

EMP途径中有三个不可逆的反应步骤，这三个部位就是调控部位。

磷酸果糖激酶是糖酵解三个调节酶中催化效率最低的酶 ,因此是糖酵解作用限速酶。

变构激活剂： AMP 、 ADP

变构抑制剂： ATP、柠檬酸、 长链脂肪酸

磷酸果糖激酶是变构酶

糖原（或淀粉）

1- 磷酸葡萄糖

6- 磷酸葡萄糖

6- 磷酸果糖

1 ， 6- 二磷酸果糖

3- 磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮

21 ， 3- 二磷酸甘油酸

23- 磷酸甘油酸

22- 磷酸甘油酸

2 磷酸烯醇丙酮酸

2 丙酮酸

葡萄糖a

b

c

调控位点 激活剂 抑制剂a 己糖激酶 ADP G-6-P ATPb 磷酸果糖 ADP ATP 激酶 AMP 柠檬酸（限速酶） NADHc 丙酮酸激酶 AMP ATP 、 Ala 乙酰 CoA

糖的有氧氧化：是指体内组织在有氧条件下， 葡萄糖彻底氧化分解生成 CO2 和 H2O的过程。

有氧氧化是糖氧化的主要方式，绝大多数组织细胞都通过有氧氧化获得能量。

C6H12O6 + 6O2 6 CO2 + 6 H2O + 38/36 ATP

第四节 糖的有氧氧化

葡萄糖→→丙酮酸→丙酮酸→乙酰 CoA

CO2+H2O+ATP

三羧酸循环

糖的有氧氧化

乳酸糖酵解

线粒体内

胞液

糖的有氧氧化概况

糖的有氧氧化与糖酵解

细胞胞浆

线粒体

葡萄糖→→……→→丙酮酸→乳酸（糖酵解 )

CO2+H2O+ATP( 糖的有氧氧化）

丙酮酸

糖有氧氧化的过程：

第一阶段：丙酮酸的生成（胞浆）

第二阶段：丙酮酸氧化脱羧生成乙酰 CoA （线粒体）

第三阶段：乙酰 CoA进入三羧酸循环彻底氧化 （线粒体）

三个

阶段

一、丙酮酸氧化脱羧

NAD+ NADH+H+

CH3

CO¡«SCoAO

CH3

C

COOH

丙酮酸 乙酰 CoA

+ CoA-SH

辅酶 A

+ C O2

丙酮酸脱氢酶系

丙酮酸 +辅酶 A+NAD+ 乙酰 COA+CO2+NADH+H+

丙酮酸脱氢酶系：

丙酮酸脱氢酶 (TPP 、 Mg2+)

二氢硫辛酸乙酰基转移酶 (硫辛酸、辅酶A)

二氢硫辛酸脱氢酶 (FAD 、 NAD+)

3种酶：

6种辅助因子：TPP 、 Mg2+ 、硫辛酸、辅酶 A 、 FAD 、 NAD+

（含 B1 、硫辛酸、 B3 、 B2 、 B5 五种维生素）

丙酮酸氧化脱羧反应 :

FAD

FADH2

OCH3

CCOOH

H OH

CH3C

TPP

TPP

CO2

LSCOCH3

SH

S

S

L

LSH

SH

HSCoA CH3CO ～ SCoA

NAD+

NADH+H+丙酮酸脱氢酶Mg2+

硫辛酸乙酰转移酶

二氢硫辛酸

脱氢酶

丙酮酸 + CoA-SH+ NAD+ 乙酰 CoA + C O2 + NADH+H+

硫辛酸

乙酰硫辛酸

二氢硫辛酸

三羧酸循环 (tricarboxylic acid cycle TCA循环 ) 又称柠檬酸循环或 Krebs循环。

乙酰辅酶 A与草酰乙酸缩合成六碳三羧酸即柠檬酸，经过一系列代谢反应，乙酰基被彻底氧化，草酰乙酸得以再生的过程称为三羧酸循环。

二、三羧酸循环

⑴ 乙酰 CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸

柠檬酸合酶

草酰乙酸

O COOHC

CH2 COOH

CH3CO ～ SCoA

乙酰辅酶 A(acetyl CoA)

COOHCH2

OH COOHC

CH2 COOH

柠檬酸

(citrate)

HSCoA

乙酰 CoA+ 草酰乙酸 柠檬酸 + CoA-SH

关键酶

H

H

（一）反应过程

⑵ 柠檬酸异构化生成异柠檬酸

异柠檬酸(isocitrate)

HO

H

COOH

COOH

CH2

C

COOHCH

H2O

柠檬酸(citrate)

H

OH

COOH

COOH

CH2

C

COOHCH

顺乌头酸

COOH

COOH

CH2

C

COOHCH

乌头酸酶

柠檬酸 异柠檬酸

⑶ 异柠檬酸氧化脱羧生成 α- 酮戊二酸

CO2

NAD+

H

HO

COOH

COOH

CH2

CH

COOHC

异柠檬酸 α- 酮戊二酸

O

COOHCH2

CH2

COOHC

草酰琥珀酸

O

COOH

COOH

CH2

CH

COOHCNADH+H+

异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸 +NAD+ α- 酮戊二酸 +CO2+NADH+H+

调 节 酶

⑷ α- 酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰辅酶 A

CO2

α- 酮戊二酸脱氢酶系

HSCoA NAD+

NADH+H+

O

COOHCH2

CH2

COOHC O

COOHCH2

CH2

SCoAC

琥珀酰 CoA(succinyl CoA)

α- 酮戊二酸 (α- ketoglutara

te)

α- 酮戊二酸 + CoA-SH+ NAD+ 琥珀酰 CoA + CO2 + NADH+H+

调节酶

α- 酮戊二酸氧化脱羧酶反应机制与丙酮

酸氧化脱羧相同，组成类似：含三个酶及六个辅助因子

α- 酮戊二酸脱氢酶、

二 氢硫辛转琥珀酰基酶、

二氢硫辛酸还原酶

辅酶 A 、 FAD 、 NAD+、

镁离子、硫辛酸、 TPP

三个酶 :

六个辅助因子：

⑸ 琥珀酰 CoA 转变为琥珀酸

琥珀酰 CoA 合成酶

O

COOHCH2

CH2

SCoAC

琥珀酰 CoA(succinyl CoA)

GDP+Pi GTP

COOHCH2

CH2 COOH

琥珀酸(succinate)

HSCoA

琥珀酰 CoA + GDP + Pi 琥珀酸 + GTP + CoA-SH

ADP ATP

⑹ 琥珀酸氧化脱氢生成延胡索酸

FAD

H

H COOHCH

CH COOH

琥珀酸(succinate)

琥珀酸脱氢酶

HOOC CH

CH COOH

延胡索酸(fumarate)

FADH2

琥珀酸 + FAD 延胡索酸 +FADH2

⑺ 延胡索酸水合生成苹果酸

延胡索酸(fumarate)

HOOC CH

CH COOH 延胡索酸酶 OH

COOHCH2

CH COOH

苹果酸(malate)

H2O

延胡索酸 + H2O 苹果酸

⑻ 苹果酸脱氢生成草酰乙酸

苹果酸脱氢酶H

OH

COOHCH2

C COOH

草酰乙酸(oxaloacetate)

O

COOHCH2

C COOH

苹果酸(malate)

NAD+ NADH+H+

苹果酸 + NAD+ 草酰乙酸 + NADH+H+

三羧酸循环

O C COOH

CH2 COOH草酰乙酸

CH3CO ～ CoA

(乙酰辅酶 A)

OH CHCOOH

CH2 COOH苹果酸

CH2 COOH

CH2 COOH琥珀酸 CH2 COOH

CH2 CO¡«SCoA

琥珀酰 CoACOOH

CH2 COOH

CH2

O=C

α- 酮戊二酸

COOH

COOH

CH2 COOH

CH

HO-C异柠檬酸

COOH

COOH

CH2 COOH

HO-C

H2C

柠檬酸

CO2

2H

CO22HGTP

CHHOOC

CH COOH延胡索酸

O C COOH

CH2 COOH

2H

2H

H

返回

（二）三羧酸循环小结

1. 总反应

乙酰辅酶 A + 3NAD+ + FAD + Pi + 2 H2O + GDP

2 CO2 + 3(NADH + H+ ) + FADH2 + HSCoA + GTP

2. 能量计算

①乙酰 CoA 的彻底氧化

3(NADH + H+ ) + FADH2 + GTP

＝ 3×3+2+1 ＝ 12ATP

②葡萄糖的有氧氧化

3. 在有氧条件下才能运转

NADH 和 FADH2 在有氧条件下才能进入呼吸链

4. 有两种脱氢酶系参与

丙酮酸脱氢酶系、 α- 酮戊二酸脱氢酶系

（三） TCA的生理意义

1.TCA是生物获得能量的主要途径

4. 糖有氧氧化是体内三大营养物质代谢的总枢纽

3. 糖有氧氧化途径与体内其它代谢途径有着密切的联系

2.TCA是 CO2 产生的来源

糖与氨基酸、脂肪代谢的

联系返回

( 四 )草酰乙酸的回补

丙酮酸 + CO2 + ATP 草酰乙酸 + ADP + Pi

CH3C=OCOOH

+ CO2 +ATP

COOH

CH2C=OCOOH

+ ADP + Pi丙酮酸羧化酶

生物素、 Mg 2+

1. 丙酮酸的羧化

2.PEP 的羧化

3. 转氨基作用

Asp －草酰乙酸

谷氨酸－ α- 酮戊二酸

CH3C=OCOOH

COOH

CH2CHOHCOOH

+ CO2

NADPH+H+ NADP+

COOH

CH2C=OCOOH

NAD+NADH+H+

丙酮酸 草酰乙酸苹果酸

4.苹果酸途径

苹果酸酶 苹果酸脱氢酶

（五） TCA 的调控

a

b

c

调控位点 激活剂 抑制剂a 柠檬酸合成酶 NAD+ ATP （限速酶） NADH 琥珀酰 CoA b 异柠檬酸 ADP ATP 脱氢酶 NAD+ NADH

c α- 酮戊二酸 ADP NADH 脱氢酶 NAD+ 琥珀酰 CoA

关键因素： [NADH]/[NAD+]

[ATP]/[ADP]

练习题

1. 生物氧化中 ATP 是如何产生的？

CO2 是如何产生的？

2. 谷氨酸彻底氧化的 P/O 是多少？

琥珀酸彻底氧化的 P/O 是

多少？

磷酸戊糖途径（ HMP/PPP 途径）：是一个糖的分解代谢途径，从 6-磷酸葡萄糖开始，中间代谢物有许多是磷酸戊糖。

6×6-磷酸葡萄糖 + 12 NADP+ 5×6-磷酸果糖 + 12 ( NADPH + H+ )+6C

O2

第五节 磷酸戊糖途径

一、磷酸戊糖途径的过程

第一阶段（氧化阶段）： 6分子的 6－磷酸葡萄 糖经脱氢、水合、氧化脱羧生成 6分 子 5－磷酸核酮糖、 6NADPH和 6CO2

第二阶段（异构阶段）： 6分子 5－磷酸核酮糖 经一系列基团转移反应异构成 5分 子 6－磷酸葡萄糖回到下一个循环。

（ 1 ） 6-磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸葡萄糖酸内酯

NADP+ NADPH+H+C

C

C

C

C

CH2OPO3H2

H OH

HOH

OHH

H

H OH

O

6-磷酸葡萄糖glucose 6-phosphate

C

C

C

C

C

CH2OPO3H2

H OH

HOH

OHH

H

O

O

6-磷酸葡萄糖酸内酯6-phosphoglucono-δ-lactone

6-磷酸葡萄糖脱氢酶

限速酶，对NADP+ 有高度特异性

(2) 6-磷酸葡萄糖酸内酯转变为 6-磷酸葡萄糖酸

C

C

C

C

C

CH2OPO3H2

H OH

HOH

OHH

H

O

O

6-磷酸葡萄糖酸内酯6-phosphoglucono-δ-lactone

OH

OHC

C

C

C

C

CH2OPO3H2

H OH

HOH

OHH

H

O

6-磷酸葡萄糖酸6-phosphogluconate

H2O

内酯酶lactonase

(3) 6-磷酸葡萄糖酸转变为 5-磷酸核酮糖

CO2

OH

OHC

C

C

C

C

CH2OPO3H2

H OH

HOH

OHH

H

O

6-磷酸葡萄糖酸6-phosphogluconate

OH

OHC

C

C

C

C

CH2OPO3H2

H OH

HOH

OHH

H

O

OH

CH2OH

C

C

C

CH2OPO3H2

O

H OH

H

NADP+

NADPH+H+

OH

CH2OH

C

C

C

CH2OPO3H2

O

H OH

H

5-磷酸核酮糖ribulose 5-phosphate

6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶

(4) 三种五碳糖的互换

OH

CH2OH

C

C

C

CH2OPO3H2

O

H OH

H

5-磷酸核酮糖ribulose 5-phosphate

H OH

OH

CHO

C

C

C

CH2OPO3H2

H OH

H

5-磷酸核糖ribose 5-phosphate

异构酶

OH

CH2OH

C

C

C

CH2OPO3H2

O

HOH

H

5-磷酸木酮糖xylulose 5-phosphate

差向酶

(5) 二分子五碳糖的基团转移反应

OH

CH2OH

C

C

C

CH2OPO3H2

O

HOH

H

5-磷酸木酮糖ribulose 5-phosphate

H OH

OH

CHO

C

C

C

CH2OPO3H2

H OH

H

5-磷酸核糖ribose 5-phosphate

OH

CHO

C

CH2OPO3H2

H

3-磷酸甘油醛glyceraldehyde 3-phosphate

HOH

H OH

OH

C

C

C

C

CH2OPO3H2

H OH

H

CH2OH

C O

7-磷酸景天糖sedoheptulose 7-phosphate

转酮醇酶 (TPP)

(6) 七碳糖与三碳糖的基团转移反应

HOH

H OH

OH

C

C

C

C

CH2OPO3H2

H OH

H

CH2OH

C O

7-磷酸景天糖sedoheptulose 7-phosphate

OH

CHO

C

CH2OPO3H2

H

3-磷酸甘油醛glyceraldehyde 3-phosphate

转醛酶 Mg2+ 或 Mn2+

OH

CHO

C

C

CH2OPO3H2

H OH

H

4-磷酸赤藓糖erythrose 4-phosphate

H OH

OH

C

C

CH2OPO3H2

H

HOH

CH2OH

C

C

O

6-磷酸果糖fructose 6-phosphate

(7) 四碳糖与五碳糖的基团转移反应

OH

CHO

C

C

CH2OPO3H2

H OH

H

4-磷酸赤藓糖erythrose 4-phosphate

OH

CH2OH

C

C

C

CH2OPO3H2

O

HOH

H

5-磷酸木酮糖ribulose 5-phosphate

OH

CHO

C

CH2OPO3H2

H

3-磷酸甘油醛glyceraldehyde 3-phosphate

H OH

OH

C

C

CH2OPO3H2

H

HOH

CH2OH

C

C

O

6-磷酸果糖Fructose 6-phosphate

转酮醇酶 (TPP)

糖酵解途径

6×6-磷酸葡萄糖

2×5-磷酸木酮糖

2×5-磷酸核糖

2×5-磷酸木酮糖

2×7-磷酸景天糖

2×3-磷酸甘油醛

2×4-磷酸赤藓糖

2×6-磷酸果糖

2×3-磷酸甘油醛

2×6-磷酸果糖

6×6-磷酸葡萄糖酸内酯

6NADPH

6×6-磷酸葡萄糖酸

6H2O

6×5-磷酸核酮糖

6NADPH

6CO2

葡萄糖

HMP示意图： HMP示意图：

2C62C5

2C6

2C6

2CO2

2CO2

2CO2

2C5

2C5

2C32C6

2C7

2C3

2C42C6

5C6 回到下一循环

二、磷酸戊糖途径的小结

6×6-磷酸葡萄糖 + 12 NADP+ 5× 6-磷酸果糖 +12 （ NADPH + H+ ) + 6CO2

反应部位： 胞浆

反应底物： 6-磷酸葡萄糖

重要反应产物： NADPH、 5-磷酸核糖

限速酶： 6-磷酸葡萄糖脱氢酶 (G-6-PD)

}DNA 、 RNA合成原料(1)NAD(P)+

(2)FAD(3)HSCoA

各种核苷酸辅酶

(1) NTP(2)dNTP

核苷酸

(3)cAMP/cGMP}

第二信使

合成原料

三、磷酸戊糖途径的意义

1、产生 5-磷酸核糖

2. 提供 NADPH：①作为供氢体 ---参与体内多种生物合成反应 ,而不产能②是谷胱甘肽还原酶的辅酶 ---对维持细胞中还原型谷胱甘肽的正常 含量起重要作用③作为加单氧酶的辅酶 ---参与肝脏对激素、药物和毒物的生物 转化作用④清除自由基的作用

四、 磷酸戊糖途径的调节

NADPH、 NADP+竞争与 G-6-PD 结合 ATP、 6-磷酸葡萄糖竞争与 G-6-PD 结合

最重要的调节因素是： NADP+的水平

糖分解代谢主要途径

糖的无氧分解 糖的有氧氧化 磷酸戊糖途径

一、糖异生作用的概念 定义： 由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖（原）异生作用。

原料： 生糖氨基酸、丙酮酸、乳酸、甘油及三羧酸循环中的有机酸

部位： 肝脏（主要）及肾脏（饥饿时）

第五节 糖的生物合成

二、糖异生作用的过程

基本上是糖酵解的逆过程

跨越三个能障 (energery barrier)

糖 酵 解 过 程

葡萄糖 6-磷酸果糖

磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛

2× 2-磷酸甘油酸

2× 丙酮酸

6-磷酸葡萄糖

ADPATP

1,6- 二磷酸果糖

ADPATP

2×1,3- 二磷酸甘油酸

2×Pi2×NADH+ 2H+2×NAD+

2× 3-磷酸甘油酸

2×ADP

2×ATP2×磷酸烯醇式丙酮酸

2×H2O

2×烯醇式丙酮酸

2×ADP

2×ATP

2× 乳酸

三个不可逆过程

① 6-磷酸葡萄糖的水解：

葡萄糖 6-磷酸葡萄糖

ATP ADP糖的分解代谢己糖激酶

(肝 )

H3PO4 H2O

糖的异生作用葡萄糖 -6-磷酸酶

肝

② 1,6- 二磷酸果糖的水解

6-磷酸果糖 1,6- 二磷酸果糖

ATP ADP糖的分解代谢磷酸果糖激酶 -1

H3PO4 H2O

糖的异生作用果糖二磷酸酶 -1

丙酮酸 + CO2 + ATP 草酰乙酸 + ADP + Pi

CH3C=OCOOH

+ CO2 +ATPCOOH

CH2C=OCOOH

+ ADP + Pi丙酮酸羧化酶

生物素、 Mg 2+

③ 丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸

草酰乙酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸

草酰乙酸 + GTP 磷酸烯醇式丙酮酸 + GDP + CO2

COOH

CH2C=OCOOH

草酰乙酸 磷酸烯醇式丙酮酸

PO3H2O

COOH

C

CH2

GDPGTP CO2

磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶

丙酮酸羧化支路：

丙酮酸

磷酸烯醇式丙酮酸

葡萄糖

ADP

ATP丙酮酸激酶

草酰乙酸

ATP

ADP

CO2

丙酮酸羧化酶生物素

CO2 GTPGDP

磷酸磷醇式丙酮酸羧激酶

三、糖异生作用的意义

在饥饿情况下保证血糖浓度的相对恒定

补充糖原贮备

有利于乳酸的利用

糖异生与血糖浓度：红细胞、骨髓肾髓质、神经

视网膜

消耗 100-150g 葡萄糖 / 天 消耗 40g

葡萄糖 /天

人体储存的可供全身利用的糖仅 150g 左右（不到 12小时全部耗

尽）

在饥饿情况下糖异生对保证血糖浓度的相对恒定具有重要的意义

即使在饥饿时，机体也需消耗一定量的葡萄糖

（～ 200g/ 天 )

大脑

四、糖异生的调节：

ATP/(AMP+ADP)比值的变化对糖异生和糖酵解的影响： (1)当体内 ATP 积聚量较多时，可抑制糖的分解，促进糖的异生，以积累能源。 (2)当耗能增加时， ATP 不足，可促进糖的分解而抑制糖的异生以产生更多的 ATP ，以供机体需要。促进糖异生作用的激素： 肾上腺素、胰高血糖素、糖皮质激素抑制糖的异生作用的激素是：胰岛素

一、蔗糖的合成：

存在于高等植物体，特别是甘蔗、甜菜、菠萝等，蔗糖不仅是光合作用的产物之一，而且是植物体糖 类物质的主要运输形式。

有两条途径蔗糖合成酶催化，次要途径。

磷酸蔗糖合成酶催化，主要途径

UDPG作为糖基供体

第六节 其它糖的合成

2G

2×6 - P -G

6 - P -F

1 - P -G

UDPG

UTP

PPi

磷酸蔗糖

蔗糖

FUDP

磷酸蔗糖合成酶

H2O

Pi

磷酸蔗糖磷酸酯酶

UDPG 焦磷酸化酶H2O

Pi

磷酸果糖磷酸酯酶

蔗糖合成酶

UDPG

UDP

二、淀粉的合成：

存在于植物体内，尤其是谷类、豆类、薯类作

物的籽粒和贮藏组织都含丰富的淀粉。淀粉合成中

的糖基供体有 ADPG 、 UDPG ，主要是 ADPG 。

合成分两阶段进行，先合成直链淀粉，然后分支形

成支链淀粉。

G

6 - P -G

1 - P -G

ADPG

ATP

PPi

ADPG 转 G 酶

ADP

ADPG 焦磷酸化酶

UTP

PPi

UDPG 焦磷酸化酶

UDPG 转 G酶

UDPG

UDP

ADP

变位酶

ATP

Gn

Gn+1

支链淀粉分支酶

直链淀粉

引物

The end

糖异生作用与膜障

葡萄糖 - 6 - 磷酸酶 果糖二磷酸酶 -1

丙酮酸羧化酶 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶

胞浆胞浆线粒体

胞浆、线粒体

糖异生作用的酶 存在部位

线粒体内膜不允许草酰乙酸自由透过，故此草酰乙酸在线粒体与胞浆之间的交换受阻从而构成“膜障”。

2× 丙酮酸

2× 乳酸乳酸、丙酮酸的糖异生作用

2× 草酰乙酸

2× 丙酮酸

2× 磷酸烯醇式丙酮酸

1 ， 6- 二磷酸果糖

6-磷酸果糖6-磷酸葡萄糖葡萄糖

2× 草酰乙酸

2× 苹果酸2× 苹果酸

甘油的糖异生作用

6-磷酸葡萄糖

甘 油

磷酸甘油 3-磷酸甘油醛

1 ， 6- 二磷酸果糖ATP

ADP甘油激酶

磷酸二羟丙酮

NAD+ NADH+H+

磷酸甘油脱氢酶

6-磷酸果糖葡萄糖

乳酸

三羧酸循环中有机酸

的糖异生作用

三羧酸循环中的有机酸

2× 丙酮酸

2× 磷酸烯醇式丙酮酸

2× 乳酸

1 ， 6- 二磷酸果糖

6- 磷酸果糖

苹果酸

苹果酸

草酰乙酸

葡萄糖 6- 磷酸葡萄糖