生物化学第五章糖代谢（一）

代谢是生命的最基本特征，是生命体与非生命体最本质的区别。

消化吸收与排泄之间的各种代谢称作中间代谢，分为分解代谢、合成代谢和转化。

第5章糖代谢

掌握

1、糖的无氧氧化

1）糖酵解的概念：一分子葡萄糖在细胞质中可裂解为两分子丙酮酸，是葡萄糖无氧氧化和有氧氧化的共同起始途径。

Ø  在不能利用氧或氧供不足时，人体将丙酮酸在细胞质中还原生成乳酸，称为乳酸发酵。

在某些植物和微生物中，丙酮酸可转变为乙醇和二氧化碳，称为乙醇发酵。

Ø  氧供充足时，丙酮酸主要进入线粒体中彻底氧化为CO2和H2O，即糖的有氧氧化。

2）反应过程：

糖无氧氧化的全部反应在细胞质中进行，分为糖酵解和乳酸生成两个阶段。净生成2分子ATP。

  葡萄糖经糖酵解分解为两分子丙酮酸。

十步

Ⅰ葡萄糖磷酸化生成葡糖-6-磷酸

该反应不可逆，是糖酵解的第一个限速步骤。G-6-P不能自由通过细胞膜。第一个磷酸化。

关键酶是己糖激酶（需要Mg2+）。G-6-P非高能磷酸化合物。

Ø  肝细胞中的己糖激酶是Ⅳ型，即葡糖激酶：①Km大，对葡萄糖的亲和力很低②受激素调控，对G-6-P的反馈抑制不敏感。

Ⅱ葡糖-6-磷酸转变为果糖-6-磷酸

需要Mg2+的可逆反应，磷酸己糖异构酶。

Ⅲ果糖-6-磷酸转变为果糖-1，6-二磷酸

第二个磷酸化反应，需要ATP、Mg2+，磷酸果糖激酶-1催化，反应不可逆，是糖酵解的第二个限速步骤。

Ⅳ果糖-1，6-二磷酸裂解生成两分子磷酸丙糖

反应可逆，醛缩酶，3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮。

Ⅴ磷酸二羟丙酮转变为3-磷酸甘油醛

磷酸丙糖异构酶催化，二者可相互转变。

磷酸二羟丙酮还可转变成α-磷酸甘油，是联系糖代谢和脂质代谢的重要枢纽物质。

Ⅵ3-磷酸甘油醛氧化为1，3-二磷酸甘油酸

3-磷酸甘油醛脱氢酶催化醛基氧化为羧基以及羧基的磷酸化，NAD+作为辅酶接受氢和电子。

Ⅶ1，3-二磷酸甘油酸转变为3-磷酸甘油酸

磷酸甘油酸激酶催化混合酸酐的磷酸基从羧基转移至ADP，形成ATP和3-磷酸甘油酸，需要Mg2+。是糖酵解中第一次产生ATP的反应。反应可逆，但逆反应消耗1分子ATP。

Ø  底物水平磷酸化：ADP或其他核苷二磷酸的磷酸化作用与高能化合物的高能键水解直接相偶联的反应过程。（底物的高能磷酸基直接转移给ADP生成ATP）

Ⅷ三磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸

磷酸甘油酸变位酶，反应可逆，需要Mg2+。

Ⅸ2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸

烯醇化酶。形成了一个高能磷酸键。

Ⅹ磷酸烯醇式丙酮酸发生底物水平磷酸化生成丙酮酸

丙酮酸激酶，需要K+和Mg2+。反应不可逆，是糖酵解的第三个限速步骤，也是第二次底物水平磷酸化。

  丙酮酸被还原为乳酸。

乳酸脱氢酶催化，反应可逆。所需的氢原子来自Ⅵ3-磷酸甘油醛的脱氢反应的NADH、H+。

3）能量生成：

Ⅰ~Ⅴ是耗能阶段，1分子葡萄糖经两次磷酸化消耗了2分子ATP，产生了2分子3-磷酸甘油醛。

Ⅵ~Ⅹ阶段，2分子磷酸丙糖经两次底物水平磷酸化生成两分子丙酮酸，生成4分子ATP。

经过糖酵解阶段，净生成2分子ATP。

 

2、糖酵解的调节取决于三个关键酶的活性

对于酶活性的调节，先明确一个通式：

①能量状态：ATP（高能状态）抑制、ADP促进

②代谢：上游物质对酶是促进作用。下游物质对酶是抑制作用。唯一的特例是果糖-1，6-二磷酸（作为产物正反馈促进磷酸果糖激酶-1活性）。

1）三个关键酶：己糖激酶、丙酮酸激酶、磷酸果糖激酶-1.

反应速率最慢，活性受别构调节、共价修饰调节和激素调节。

²  磷酸果糖激酶-1对调节糖酵解速率最重要

别构激活剂：AMP、ADP、F-1,6-2P、F-2,6-2P。

别构抑制剂：柠檬酸、ATP（高浓度）。

化学修饰：胰高血糖素抑制作用

Ø  磷酸果糖激酶-1有两个结合ATP的位点，一个是位于活性中心内的催化部位，ATP作为底物与之结合；一个是位于活性中心外的别构部位，ATP作为别构抑制剂与之结合。别构部位与ATP亲和力低，故需要高浓度ATP才能抑制酶活性，而低浓度ATP是激活作用。AMP可与ATP竞争结合别构部位，抵消ATP的抑制作用。

Ø  果糖-2，6-二磷酸是磷酸果糖激酶-1的最强别构激活剂。其作用是与AMP一起取消ATP、柠檬酸对磷酸果糖激酶-1的变构抑制作用。

磷酸果糖激酶-2/果糖二磷酸酶-2两种酶活性存在一个酶蛋白上，是双功能酶。

胰高血糖素经依赖cAMP的PKA使其丝氨酸磷酸化，磷酸果糖激酶-2活性降低，果糖二磷酸-2活性升高，导致果糖-2，6二磷酸减少，抑制磷酸果糖激酶-1。而磷蛋白磷酸酶与之作用相反。

果糖-6-磷酸—磷酸果糖激酶-2—果糖2，6-二磷酸

果糖-2，6-二磷酸—果糖二磷酸酶-2—果糖-6-磷酸

²  丙酮酸激酶是糖酵解的第二个重要的调节点。

别构激活剂：果糖-1，6二磷酸

别构抑制剂：ATP、肝内的丙氨酸

化学修饰：胰高血糖素通过PKA抑制其活性。依赖Ca2+的蛋白激酶使其磷酸化而失活。

²  己糖激酶受负反馈调节（肝内葡糖激酶除外）

葡糖-6-磷酸可反馈抑制己糖激酶，但肝葡萄糖激酶不受其抑制（无G-6-P别构位点）。

长链脂肪CoA可别构抑制肝葡萄糖激酶。

胰岛素可诱导葡糖激酶基因转录，促进酶的合成。

2）糖酵解的生理意义：机体不利用氧快速供能。对肌收缩更为重要。

成熟红细胞无线粒体只进行无氧氧化。

代谢活跃的细胞，如白细胞、骨髓细胞也进行糖无氧氧化。

感染性休克、恶病质，糖无氧氧化极为活跃，产大量乳酸被肝利用进行糖异生。

了解内容见课本

1、糖的摄取和利用

2、其他单糖的代谢