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糖代谢
糖代谢的思维导图，内容包含 糖的摄取与利用、糖的无氧氧化、糖的有氧氧化、磷酸戊糖途径、血糖及其调节、葡萄糖的其他代谢途径、糖异生、糖原的合成与分解。
编辑于2023-06-01 14:26:11 江苏省
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糖代谢
糖的摄取与利用
体内糖代谢涉及分解、储存和合成三方面
糖——碳水化合物，化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物
糖类
单糖：葡萄糖（G）——已醛糖，核糖——戊醛糖，果糖，半乳糖
二糖
麦芽糖：葡萄糖-葡萄糖
蔗糖：葡萄糖-果糖
乳糖：葡萄糖-半乳糖
多糖
淀粉：是植物中养物的储存形式
糖原：是动物体内葡萄糖的储存形式
糖复合物
糖蛋白
蛋白聚糖
糖脂
糖的生理功能
供能：人体所需能量的50%~70%以上来自淀粉
碳源：氨基酸、脂类及核苷酸的碳骨架
组织成分：生物膜、结缔组织、纤维素等
生理活性物质：糖蛋白形式、糖脂形式
糖的摄取
糖消化后以单体形式吸收
糖主要在小肠中消化
单糖吸收入血依赖SGLT（主动耗能），细胞摄取葡萄糖需要GLUT
糖的无氧氧化
葡萄糖→丙酮酸→乳酸
糖酵解概述
过程：糖的无氧氧化分为糖酵解和乳酸生成两个阶段
糖酵解——葡萄糖经糖酵解分解成两分子丙酮酸
糖酵解由十步反应组成，前五步为耗能反应（耗2分子ATP），后五步为产能反应（产4分子ATP），1分子葡萄糖共产生2分子ATP。主要涉及己糖磷酸化，己糖裂解为丙糖，丙糖转变为丙酮酸
葡萄糖磷酸化生成葡糖-6-磷酸（G-6-P）
关键反应，不可逆；需要Mg2+
关键酶：己糖激酶——受反馈抑制调节 哺乳动物体内存在4种己糖激酶同工酶（Ⅰ~Ⅳ型），肝细胞中存在的是Ⅳ型，称为葡糖激酶。葡糖激酶特点：①对葡萄糖亲和力很低②受激素调控；意义：使葡糖激酶对肝维持血糖稳定至关重要，起到缓冲血糖水平的调节作用
葡糖-6-磷酸转变为果糖-6-磷酸
果糖-6-磷酸转变为果糖-1，6-二磷酸
关键反应，不可逆，需ATP和Mg2+
关键酶：磷酸果糖激酶-1——对调节糖酵解速率最为重要
果糖-1，6-二磷酸裂解为2分子磷酸丙糖
磷酸二羟丙酮转变为3-磷酸甘油醛
3-磷酸甘油醛氧化为1，3-二磷酸甘油酸
1，3-二磷酸甘油酸转变为3-磷酸甘油酸
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 接相偶联的产能方式
3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸
2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸
磷酸烯醇式丙酮酸发生底物水平磷酸化生成丙酮酸
关键反应，不可逆，需要K+和Mg2+参与
关键酶：丙酮酸激酶——是糖酵解的第二个重要调节点
乳酸生成——丙酮酸被还原为乳酸
酶：乳酸脱氢酶
概念：缺氧时，葡萄糖在胞质中生成乳酸并释放出少量ATP
部位：细胞的胞浆
存在细胞
成熟红细胞
增殖活跃细胞（白细胞，骨髓细胞）
感染性休克，肿瘤
特点
糖酵解反应的全过程没有氧的参与
糖酵解反应中释放能量较少，1分子葡萄糖释放2分子ATP
糖酵解反应的全过程中有3个限速酶，有3步是不可逆反应
以底物水平磷酸化方式产能
机体缺氧或剧烈运动时，能量主要糖无氧氧化获得
计算：1分子葡萄糖→2分子ATP
意义
缺氧时迅速提供能量
缺氧条件下获取能量的重要途径
红细胞以及白细胞、骨髓等组织获能的重要途径
是有氧氧化的前奏，准备阶段
糖酵解的流量调节取决于3个关键酶活性
调节方式
变构调节
共价修饰调节
关键酶
糖的有氧氧化
有氧氧化的概述
过程
糖酵解——同无氧氧化第一阶段（葡萄糖经糖酵解产生丙酮酸） 不同点：糖酵解产生的NADH和H+进入线粒体
丙酮酸的氧化脱羧——丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰CoA
总反应式
NADH+H+通过*穿梭机制进入线粒体
苹果酸-大冬氨酸穿梭：2.5×ATP
α-磷酸甘油穿梭：1.5×ATP
丙酮酸进入线粒体
丙酮酸的氧化脱羧
催化物：丙酮酸脱氢酶复合体
工作机制
三羧酸循环，氧化磷酸化——乙酰CoA经三羧酸循环和氧化磷酸化提供能量
三羧酸循环（TCA循环）使乙酰CoA彻底氧化
乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸
限速酶：柠檬酸合酶
柠檬酸经顺乌头酸转变为异柠檬酸——脱羧反应
异柠檬酸氧化脱羧转变为a-酮戊二酸——第一次氧化脱羧，生成2.5ATP
限速酶：异柠檬酸脱氢酶
a-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA——第二次氧化脱羧，生成2.5ATP
限速酶：a-酮戊二酸脱氢酶复合体
琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反应——唯一的底物水平磷酸化反应，由琥珀酰CoA合成酶催化
琥珀酸脱氢生成延胡索酸，生成1.5ATP
延胡索酸加水生成苹果酸
苹果酸脱氢生成草酰乙酸，生成2.5ATP
注意点
2分子C02中C原子的来源，不是直接来自乙酰CoA,而是草酰乙酸
三羧酸循环中间产物起催化剂的作用，本身无量的变化，不可能通过三羧酸循环直接从乙酰CoA合成草酰乙酸或三羧酸循环中其他产物 同样中间产物也不能直接在三羧酸循环中被氧化为CO2及H2O
草酰乙酸的来源：丙酮酸直接羧化，或者苹果酸脱氢一一根本来源葡萄糖
三羧酸循环在三大营养物质代谢中占核心地位
三羧酸循环是三大营养物质分解产能的共同通路 （三羧酸循环并不是直接释放能量，生成ATP的主要环节，而是通过4次脱氢反应提供足够的还原当量，以便后续生成大量ATP）
三羧酸循环是糖，脂肪，氨基酸代谢联系的枢纽 三者可以通过三羧酸循环进行一定程度上的相互转变
定义：机体利用氧将葡萄糖彻底氧化成CO2和H2O的反应过程
部位：胞液和线粒体
特点
葡萄糖彻底氧化成CO2和H2O
有氧氧化是体内糖分解供能的主要方式，释放大量ATP
三羧酸循环（1周）
氧化1分子乙酰CoA
4次脱氢——3分子NADH和1分子FADH2
2次脱羧——2分子CO2
1次底物水平磷酸化——1分子ATP
计算
1分子乙酰CoA进入TCA循环彻底氧化生成10个ATP
从丙酮酸脱氢开始计算，是12.5分子的ATP
1mol的葡萄糖彻底氧化分解后可产生30或32mol的ATP
意义
为机体的生理活动提供能量
糖有氧氧化许多中间代谢产物是体内合成其他物质的原料，与其他物质代谢密切联系
糖有氧氧化途径与糖的其他代谢途径亦有密切联系
糖的有氧氧化是糖分解供能的主要方式
糖的有氧氧化主要受能量供需平衡调节 TCA循环3个关键酶活性的调节： ①ATP、ADP的影响 ②产物堆积引起抑制 ③循环中后续反应中间产物别构反 馈抑制前面反应中的酶 ④其他，如Ca2+，可激活许多酶
糖氧化产能方式的选择有组织偏好
巴斯德效应
概念：肌徂织在有氧条件下，糖的有氧氧化活跃，而无氧化受到抑制
机制：糖酵解中产生的NADH的去路，决定丙酮酸的代谢去向
现象：有氧时二者均进入线粒体氧化，无氧时二者均留在胞质，丙酮酸被还原生成乳酸
Warburg效应
概念：增殖活跃的佃胞中，有氧时葡萄糖也不被彻底氧化，而是被分解生成乳酸
无氧消耗的葡萄糖为有氧的7倍，但是提供能量快速
意义：无氧氧化可避免将葡萄糖全部分解成CO2,为肿瘤快速生长积累大量碳源，用于生物合成
磷酸戊糖途径
概述：从葡糖-6-磷酸形成旁路，通过氧化、基团转移生成果糖-6-磷酸和3-磷酸甘油醛，从而返回糖酵解，发生于胞质，主要意义是提供NADPH和磷酸核糖，不产ATP
细胞定位：细胞质
反应过程可分为两个阶段
氧化反应，生成磷酸戊糖、NADPH和CO2
1分子葡糖-6-磷酸生成2分子NADPH和1分子核糖-5-磷酸，释放1分子CO2
葡糖-6-磷酸氧化成6-磷酸葡糖酸内酯
酶：葡糖-6-磷酸脱氢酶
6-磷酸葡糖酸内酯水解为6-磷酸葡糖酸
酶：内酯酶
6-磷酸葡糖酸氧化脱羧生成核酮糖-5-磷酸，同时生成NADPH和CO2
酶：6-磷酸葡糖酸脱氢酶
一种：核酮糖-5-磷酸转变为核糖-5-磷酸——酶：异构酶 二种：核酮糖-5-磷酸转变为木酮糖-5-磷酸——酶：差向异构酶 总之，磷酸戊糖之间的相互转变为可逆反应
非氧化反应——基团转移反应，生成果糖-6-磷酸和3-磷酸甘油醛
3分子磷酸戊糖转变2分子果糖-6-磷酸和1分子3-磷酸甘油醛
一类：转酮醇酶反应 二类：转醛醇酶反应
总反应式：
磷酸戊糖途径主要受NADPH/NADP+比值的调节
关键酶是葡糖-6-磷酸脱氢酶，其活性高低决定葡糖-6-磷酸进入磷酸戊糖途径的含量
葡糖-6-磷酸脱氢酶的活性主要受NADPH/NADP+比值的影响，比值升高则被抑制， 比值降低则被激活
生理意义（生成NADPH和核糖-5-磷酸）
为核苷酸的生物合成提供核糖
提供NADPH作为供氢体参与多种反应
NADPH是体内许多合成代谢的供氢体
NADPH参与体内的羟化反应，与生物合成和生物转化有关
NADPH可维持GSH的还原性
磷酸戊糖途径与溶血性贫血（蚕豆病）
葡糖-6-磷酸脱氢酶（G6PD）基因缺陷会导致溶血性贫血
摄入蚕豆等含有氧化性的食物易导致体内GSH耗竭，继而破坏红细胞引起溶血
血糖及其调节
血糖及血糖水平的概念
血糖：指血液中的葡萄糖
血糖水平：指血糖浓度。正常的血糖浓度：3.9~6.0mmol/L
血糖水平恒定的生理意义： 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
脑组织不能利用脂酸，正常情况下主要依赖葡萄糖供能
红细胞没有线粒体，完全通过糖酵解获能
骨髓及神经组织代谢活跃，经常利用葡萄糖供能
肝是调节血糖的主要器官（肝糖原，糖异生）
血糖的来源和去路
血糖水平的调节——主要依靠激素调节
主要激素
降低激素：胰岛素
升高血糖：胰高血糖素，糖皮质激素，肾上腺激素
胰岛素——体内降低血糖水平的主要激素
促进葡萄糖转运进入肝外细胞
加速糖原合成，抑制糖原分解
加快糖原的有氧氧化
抑制肝内糖异生
减少脂肪动员，促进脂肪酸的合成
胰高血糖素——体内升高血糖水平的主要激素
促进肝糖原分解，抑制糖原合成
抑制酵解途径，促进糖异生
促进脂肪动员
肾上腺素是强有力的升高血糖的激素
通过肝和肌肉的佃胞膜受体经cAMP-PKA级联激活磷酸化酶，加速糖原分解
肾上腺素主要在应激状态下发挥调节作用
糖皮质激素——引起血糖升高，肝糖原增加
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
在糖皮质激素存在时，其他促进脂肪动员的激素才能发挥最大效果，间接抑制周围组织摄取利用葡萄糖
血糖水平异常
低血糖
定义：空腹血糖浓度低于2.8mmol/L
低血糖的影响：影响脑细胞功能，出现头晕、倦怠无力、心悸、昏迷（低血糖休克）
病因
胰性（胰岛β-细胞功能抗进、胰岛a-细胞功能低下等)
肝性（肝癌、糖原积累病等）
内分泌异常（垂体功能低下、肾上腺皮质功能低下等)
肿瘤（胃癌等）
饥饿或不能进食
高血糖
定义：空腹血糖浓度高于7mmol/L
肾糖阈的定义：当血糖浓度高于10.0 mmol/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
持续性高血糖和糖尿，主要见于糖尿病
血糖正常而出现糖尿，见于慢性肾炎、肾病综合征等引起肾对糖的吸收障碍.
生理性高血糖和糖尿可因情绪激动而出现
糖尿病是最常见的糖代谢紊乱疾病
糖尿病是一种因部分或完全胰岛素缺失、或细胞胰岛素受体减少、或受体敏感性降低导致的疾病，它是除了肥胖症之外人类最常见的内分泌紊乱性疾病
糖尿病的特征即为高血糖和糖尿
临床上将糖尿病分为四型
1型（胰岛素依赖型） 多发生于青少年，主要与遗传有关，定位于人类组织 相容性复合体上的单个基因或基因群，是自身免疫病
2型（非胰岛素依赖型） 和肥胖关系密切，胰岛素信号通路受损所致
3型（妊娠期糖尿病） 属于女性妊娠期间引起的暂时性血糖升高
4型（特殊类型糖尿病）
葡萄糖的其他代谢途径
糖醛酸途径生成葡糖醛酸
多元醇途径生成少量多元醇
糖异生
糖异生简介
概念：非糖物质（甘油，丙酮酸，乳酸和生糖氨基酸等）在肝脏中转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖异生作用，是体内单糖生物合成的唯一途径
部位：生理情况下，肝脏是糖异生的主要器官 长期饥饿时，肾脏的糖异生作用增强
原料：甘油，丙酮酸，乳酸和生糖氨基酸等
糖异生的生理意义
维持血糖浓度恒定
补充肝糖原
调节酸碱平衡（肾脏）
糖异生途径不完全是糖酵解的逆性反应
糖异生途径与糖酵解途径大多数反应是共有的、可逆的
酵解途径中有3个由关键酶催化的不可逆反应。在糖异生时，由另外的反应和酶代替
丙酮酸羧化支路——丙酮酸经丙酮酸羧化支路生成磷酸烯醇式丙酮酸 将草酰乙酸运出线粒体：①苹果酸转运——有NADH运出 ②天冬氨酸转运——无NADH运出
两步反应，共消耗1分子ATP与1分子GTP 第一步：在线粒体中，需要丙酮酸羧化酶（PAC），辅助因子为生物素，消耗ATP 第二步：在线粒体和胞液中，需要磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（PEPCK），消耗GTP
果糖-1，6-二磷酸转化为果糖-6磷酸
葡糖-6-磷酸水解为葡萄糖
非糖物质进入糖异生的途径
糖异生的原料转变为糖代谢的中间产物
上述糖代谢中间代谢产物进入糖异生途径，异升为葡萄糖或糖原
糖异生和糖酵解的反向调节主要针对两个底物循环
糖异生和糖酵解是方向相反的两条途径，其中三个限速步骤分别由不同的酶催化底物互变，称为底物循环。如果催化互变反应的两种酶活性相等，代谢不能向任何方向进行，称为无效循环。要进行有效的糖异生，就必须抑制糖酵解
第一个底物循环是调节果糖-6-磷酸与果糖-1，6-二磷酸的互变 糖异生中果糖-1，6-二磷酸去磷酸化生成果糖-6-磷酸 糖酵解中果糖-6-磷酸磷酸化生成果糖-1，6-二磷酸
果糖-2，6-磷酸和AMP反向调节第一个底物循环 果糖-2，6-磷酸是肝内糖异生和糖酵解的主要调节信号
第二个底物循环是是调节磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸的互变 糖异生中丙酮酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸 糖酵解中磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸
丙酮酸激酶受别构调节和磷酸化修饰调节 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶受激素诱导的含量调节 丙酮酸羧化酶受乙酰CoA的别构调节
两个底物循环的调节：相互联系和协调
通过中间代谢物协调两个底物循环 果糖-1，6-二磷酸促进糖酵解
通过激素协调两个底物循环 胰高血糖素抑制糖酵解，促进糖异生
乳酸循环（Cori循环）
循环过程
乳酸循环是耗能过程
1分子葡萄糖分解为2分子乳酸生成2分子ATP
2分子乳酸异升为1分子葡萄糖需消耗6分子ATP
生理意义
乳酸再利用，避免乳酸能量的损失
防止乳酸堆积引起中毒
糖原的合成与分解
糖原简介
糖原是葡萄糖的多聚体，是动物体内糖的储存形式
糖原分子呈多分支状，其葡萄糖单位主要以a-1，4-糖苷键连接，只有分支点形成a-1，6-糖苷键
糖原有一个还原性末端和多个非还原性末端，葡萄糖单位的增减发生在非还原性末端 中间时还原端，周围是非还原端，糖原的合成和分解均从非还原端开始
糖原作为葡萄糖储备的意义在于 当机体需要葡萄糖时可以迅速动用糖原以供急需，而动用脂肪的速度较慢
糖原主要存在于肝和骨骼肌
肝糖原：血糖的重要来源，对脑和红细胞尤为重要
肌糖原：主要为肌收缩提供急需的能量
糖原的合成
糖原的合成的代谢反应主要发生在肝和骨骼肌
糖原的合成指由葡萄糖合成糖原的过程
合成部位
组织定位：主要在肝脏和肌肉
细胞定位：细胞质
糖原合成途径——糖原合成是将葡萄糖连接成多聚体 ①葡萄糖活化为尿苷二磷酸葡萄糖（UDPG） ②糖原合成的起始需要引物 ③UDPG中的葡萄糖基连接形成直链和支链
葡萄糖先活化，再形成直链和支链
葡萄糖磷酸化生成葡糖-6-磷酸
葡糖-6-磷酸转变为葡糖-1-磷酸
葡糖-1-磷酸转变为尿苷二磷酸葡萄糖 UDPG是体内的活性葡萄糖
a-1，4-糖苷键结合
糖原n为细胞内较小糖原分子，称为糖原引物，作为UDPG上葡萄糖基的接受体 糖原合成的起始需要引物
UDPG中的葡萄糖基连接形成直链和支链 在糖原引物的基础上糖链的进一步延伸由糖原合酶催化，UDPG的葡萄糖基转移到糖原引物的非还原性末端，形成a-1，4-糖苷键，此反应不可逆；当糖链的长度达到至少11个葡萄糖基时，分支酶从该糖链的非还原性末端将约6~7个葡萄糖基转移到临近的糖链上，以a-1，6-糖苷键相连接，形成分支 糖原合酶是糖原合成过程的关键酶，只能使糖链不断延长，但不能形成分支；分支的形成不仅能增加糖原的水溶性，还能增加非还原性末端数量，以便磷酸化酶迅速分解糖原
糖原的合成小结
部位：胞浆（肌肉/肝脏）
调节酶：糖原合成酶
原料：UDPG（G或糖异生原料）
过程：活化→直链和支链
产物：Gn（糖原引物）+1
耗能：2ATP（每添加一个葡萄糖残基）
生理意义：储存能量
糖原的分解
糖原分解习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程
分解部位
亚细胞定位：胞质
组织定位：肝脏
糖原分解不是糖原合成的逆反应——是从非还原性末端进行磷酸解
糖原的磷酸解——糖原磷酸化酶分解a-1，4-糖苷键释放出葡糖-1-磷酸
葡糖-1-磷酸转变为葡糖-6-磷酸——脱支酶分解a-1，6-糖苷键释出游离葡萄糖
葡聚糖转移酶和a-1，6-葡糖苷酶是同一种酶的两种活性，合成脱支酶
葡糖-6-磷酸水解生成葡萄糖——肝利用葡糖-6-磷酸生成葡萄糖，而肌不能
葡糖-6-磷酸酶主要存在于肝脏和肾脏中
糖原的分解小结
部位：胞浆
原料：Gn
产物：G
过程：肝糖原和肌糖原的分解，直链和支链分解
酶：糖原磷酸化酶
意义：维持血糖浓度
糖原合成与分解受到彼此相反的调节 磷酸化修饰对两个关键酶进行反向调节 肝糖原分解主要受胰高血糖素调节； 肌糖原分解主要受肾上腺素调节 肝糖原肌糖原的合成主要受胰岛素调节
关键酶
糖原合成：糖原合酶
糖原分解：糖原磷酸化酶
两种酶的共同点：都有共价调节和别构调节两种方式 都以有活性和无活性两种形式存在，两种形式之间可通过磷酸化和 去磷酸化相互转变
先天性酶缺陷导致糖原累积症
遗传性代谢病
原因：患者缺乏与糖原代谢有关的酶类
糖代谢
糖的摄取与利用
体内糖代谢涉及分解、储存和合成三方面
糖——碳水化合物，化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物
糖类
单糖：葡萄糖（G）——已醛糖，核糖——戊醛糖，果糖，半乳糖
二糖
麦芽糖：葡萄糖-葡萄糖
蔗糖：葡萄糖-果糖
乳糖：葡萄糖-半乳糖
多糖
淀粉：是植物中养物的储存形式
糖原：是动物体内葡萄糖的储存形式
糖复合物
糖蛋白
蛋白聚糖
糖脂
糖的生理功能
供能：人体所需能量的50%~70%以上来自淀粉
碳源：氨基酸、脂类及核苷酸的碳骨架
组织成分：生物膜、结缔组织、纤维素等
生理活性物质：糖蛋白形式、糖脂形式
糖的摄取
糖消化后以单体形式吸收
糖主要在小肠中消化
单糖吸收入血依赖SGLT（主动耗能），细胞摄取葡萄糖需要GLUT
糖的无氧氧化
葡萄糖→丙酮酸→乳酸
糖酵解概述
过程：糖的无氧氧化分为糖酵解和乳酸生成两个阶段
糖酵解——葡萄糖经糖酵解分解成两分子丙酮酸
糖酵解由十步反应组成，前五步为耗能反应（耗2分子ATP），后五步为产能反应（产4分子ATP），1分子葡萄糖共产生2分子ATP。主要涉及己糖磷酸化，己糖裂解为丙糖，丙糖转变为丙酮酸
葡萄糖磷酸化生成葡糖-6-磷酸（G-6-P）
关键反应，不可逆；需要Mg2+
关键酶：己糖激酶——受反馈抑制调节 哺乳动物体内存在4种己糖激酶同工酶（Ⅰ~Ⅳ型），肝细胞中存在的是Ⅳ型，称为葡糖激酶。葡糖激酶特点：①对葡萄糖亲和力很低②受激素调控；意义：使葡糖激酶对肝维持血糖稳定至关重要，起到缓冲血糖水平的调节作用
葡糖-6-磷酸转变为果糖-6-磷酸
果糖-6-磷酸转变为果糖-1，6-二磷酸
关键反应，不可逆，需ATP和Mg2+
关键酶：磷酸果糖激酶-1——对调节糖酵解速率最为重要
果糖-1，6-二磷酸裂解为2分子磷酸丙糖
磷酸二羟丙酮转变为3-磷酸甘油醛
3-磷酸甘油醛氧化为1，3-二磷酸甘油酸
1，3-二磷酸甘油酸转变为3-磷酸甘油酸
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 接相偶联的产能方式
3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸
2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸
磷酸烯醇式丙酮酸发生底物水平磷酸化生成丙酮酸
关键反应，不可逆，需要K+和Mg2+参与
关键酶：丙酮酸激酶——是糖酵解的第二个重要调节点
乳酸生成——丙酮酸被还原为乳酸
酶：乳酸脱氢酶
概念：缺氧时，葡萄糖在胞质中生成乳酸并释放出少量ATP
部位：细胞的胞浆
存在细胞
成熟红细胞
增殖活跃细胞（白细胞，骨髓细胞）
感染性休克，肿瘤
特点
糖酵解反应的全过程没有氧的参与
糖酵解反应中释放能量较少，1分子葡萄糖释放2分子ATP
糖酵解反应的全过程中有3个限速酶，有3步是不可逆反应
以底物水平磷酸化方式产能
机体缺氧或剧烈运动时，能量主要糖无氧氧化获得
计算：1分子葡萄糖→2分子ATP
意义
缺氧时迅速提供能量
缺氧条件下获取能量的重要途径
红细胞以及白细胞、骨髓等组织获能的重要途径
是有氧氧化的前奏，准备阶段
糖酵解的流量调节取决于3个关键酶活性
调节方式
变构调节
共价修饰调节
关键酶
糖的有氧氧化
有氧氧化的概述
过程
糖酵解——同无氧氧化第一阶段（葡萄糖经糖酵解产生丙酮酸） 不同点：糖酵解产生的NADH和H+进入线粒体
丙酮酸的氧化脱羧——丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰CoA
总反应式
NADH+H+通过*穿梭机制进入线粒体
苹果酸-大冬氨酸穿梭：2.5×ATP
α-磷酸甘油穿梭：1.5×ATP
丙酮酸进入线粒体
丙酮酸的氧化脱羧
催化物：丙酮酸脱氢酶复合体
工作机制
三羧酸循环，氧化磷酸化——乙酰CoA经三羧酸循环和氧化磷酸化提供能量
三羧酸循环（TCA循环）使乙酰CoA彻底氧化
乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸
限速酶：柠檬酸合酶
柠檬酸经顺乌头酸转变为异柠檬酸——脱羧反应
异柠檬酸氧化脱羧转变为a-酮戊二酸——第一次氧化脱羧，生成2.5ATP
限速酶：异柠檬酸脱氢酶
a-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA——第二次氧化脱羧，生成2.5ATP
限速酶：a-酮戊二酸脱氢酶复合体
琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反应——唯一的底物水平磷酸化反应，由琥珀酰CoA合成酶催化
琥珀酸脱氢生成延胡索酸，生成1.5ATP
延胡索酸加水生成苹果酸
苹果酸脱氢生成草酰乙酸，生成2.5ATP
注意点
2分子C02中C原子的来源，不是直接来自乙酰CoA,而是草酰乙酸
三羧酸循环中间产物起催化剂的作用，本身无量的变化，不可能通过三羧酸循环直接从乙酰CoA合成草酰乙酸或三羧酸循环中其他产物 同样中间产物也不能直接在三羧酸循环中被氧化为CO2及H2O
草酰乙酸的来源：丙酮酸直接羧化，或者苹果酸脱氢一一根本来源葡萄糖
三羧酸循环在三大营养物质代谢中占核心地位
三羧酸循环是三大营养物质分解产能的共同通路 （三羧酸循环并不是直接释放能量，生成ATP的主要环节，而是通过4次脱氢反应提供足够的还原当量，以便后续生成大量ATP）
三羧酸循环是糖，脂肪，氨基酸代谢联系的枢纽 三者可以通过三羧酸循环进行一定程度上的相互转变
定义：机体利用氧将葡萄糖彻底氧化成CO2和H2O的反应过程
部位：胞液和线粒体
特点
葡萄糖彻底氧化成CO2和H2O
有氧氧化是体内糖分解供能的主要方式，释放大量ATP
三羧酸循环（1周）
氧化1分子乙酰CoA
4次脱氢——3分子NADH和1分子FADH2
2次脱羧——2分子CO2
1次底物水平磷酸化——1分子ATP
计算
1分子乙酰CoA进入TCA循环彻底氧化生成10个ATP
从丙酮酸脱氢开始计算，是12.5分子的ATP
1mol的葡萄糖彻底氧化分解后可产生30或32mol的ATP
意义
为机体的生理活动提供能量
糖有氧氧化许多中间代谢产物是体内合成其他物质的原料，与其他物质代谢密切联系
糖有氧氧化途径与糖的其他代谢途径亦有密切联系
糖的有氧氧化是糖分解供能的主要方式
糖的有氧氧化主要受能量供需平衡调节 TCA循环3个关键酶活性的调节： ①ATP、ADP的影响 ②产物堆积引起抑制 ③循环中后续反应中间产物别构反 馈抑制前面反应中的酶 ④其他，如Ca2+，可激活许多酶
糖氧化产能方式的选择有组织偏好
巴斯德效应
概念：肌徂织在有氧条件下，糖的有氧氧化活跃，而无氧化受到抑制
机制：糖酵解中产生的NADH的去路，决定丙酮酸的代谢去向
现象：有氧时二者均进入线粒体氧化，无氧时二者均留在胞质，丙酮酸被还原生成乳酸
Warburg效应
概念：增殖活跃的佃胞中，有氧时葡萄糖也不被彻底氧化，而是被分解生成乳酸
无氧消耗的葡萄糖为有氧的7倍，但是提供能量快速
意义：无氧氧化可避免将葡萄糖全部分解成CO2,为肿瘤快速生长积累大量碳源，用于生物合成
磷酸戊糖途径
概述：从葡糖-6-磷酸形成旁路，通过氧化、基团转移生成果糖-6-磷酸和3-磷酸甘油醛，从而返回糖酵解，发生于胞质，主要意义是提供NADPH和磷酸核糖，不产ATP
细胞定位：细胞质
反应过程可分为两个阶段
氧化反应，生成磷酸戊糖、NADPH和CO2
1分子葡糖-6-磷酸生成2分子NADPH和1分子核糖-5-磷酸，释放1分子CO2
葡糖-6-磷酸氧化成6-磷酸葡糖酸内酯
酶：葡糖-6-磷酸脱氢酶
6-磷酸葡糖酸内酯水解为6-磷酸葡糖酸
酶：内酯酶
6-磷酸葡糖酸氧化脱羧生成核酮糖-5-磷酸，同时生成NADPH和CO2
酶：6-磷酸葡糖酸脱氢酶
一种：核酮糖-5-磷酸转变为核糖-5-磷酸——酶：异构酶 二种：核酮糖-5-磷酸转变为木酮糖-5-磷酸——酶：差向异构酶 总之，磷酸戊糖之间的相互转变为可逆反应
非氧化反应——基团转移反应，生成果糖-6-磷酸和3-磷酸甘油醛
3分子磷酸戊糖转变2分子果糖-6-磷酸和1分子3-磷酸甘油醛
一类：转酮醇酶反应 二类：转醛醇酶反应
总反应式：
磷酸戊糖途径主要受NADPH/NADP+比值的调节
关键酶是葡糖-6-磷酸脱氢酶，其活性高低决定葡糖-6-磷酸进入磷酸戊糖途径的含量
葡糖-6-磷酸脱氢酶的活性主要受NADPH/NADP+比值的影响，比值升高则被抑制， 比值降低则被激活
生理意义（生成NADPH和核糖-5-磷酸）
为核苷酸的生物合成提供核糖
提供NADPH作为供氢体参与多种反应
NADPH是体内许多合成代谢的供氢体
NADPH参与体内的羟化反应，与生物合成和生物转化有关
NADPH可维持GSH的还原性
磷酸戊糖途径与溶血性贫血（蚕豆病）
葡糖-6-磷酸脱氢酶（G6PD）基因缺陷会导致溶血性贫血
摄入蚕豆等含有氧化性的食物易导致体内GSH耗竭，继而破坏红细胞引起溶血
血糖及其调节
血糖及血糖水平的概念
血糖：指血液中的葡萄糖
血糖水平：指血糖浓度。正常的血糖浓度：3.9~6.0mmol/L
血糖水平恒定的生理意义： 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
脑组织不能利用脂酸，正常情况下主要依赖葡萄糖供能
红细胞没有线粒体，完全通过糖酵解获能
骨髓及神经组织代谢活跃，经常利用葡萄糖供能
肝是调节血糖的主要器官（肝糖原，糖异生）
血糖的来源和去路
血糖水平的调节——主要依靠激素调节
主要激素
降低激素：胰岛素
升高血糖：胰高血糖素，糖皮质激素，肾上腺激素
胰岛素——体内降低血糖水平的主要激素
促进葡萄糖转运进入肝外细胞
加速糖原合成，抑制糖原分解
加快糖原的有氧氧化
抑制肝内糖异生
减少脂肪动员，促进脂肪酸的合成
胰高血糖素——体内升高血糖水平的主要激素
促进肝糖原分解，抑制糖原合成
抑制酵解途径，促进糖异生
促进脂肪动员
肾上腺素是强有力的升高血糖的激素
通过肝和肌肉的佃胞膜受体经cAMP-PKA级联激活磷酸化酶，加速糖原分解
肾上腺素主要在应激状态下发挥调节作用
糖皮质激素——引起血糖升高，肝糖原增加
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
在糖皮质激素存在时，其他促进脂肪动员的激素才能发挥最大效果，间接抑制周围组织摄取利用葡萄糖
血糖水平异常
低血糖
定义：空腹血糖浓度低于2.8mmol/L
低血糖的影响：影响脑细胞功能，出现头晕、倦怠无力、心悸、昏迷（低血糖休克）
病因
胰性（胰岛β-细胞功能抗进、胰岛a-细胞功能低下等)
肝性（肝癌、糖原积累病等）
内分泌异常（垂体功能低下、肾上腺皮质功能低下等)
肿瘤（胃癌等）
饥饿或不能进食
高血糖
定义：空腹血糖浓度高于7mmol/L
肾糖阈的定义：当血糖浓度高于10.0 mmol/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
持续性高血糖和糖尿，主要见于糖尿病
血糖正常而出现糖尿，见于慢性肾炎、肾病综合征等引起肾对糖的吸收障碍.
生理性高血糖和糖尿可因情绪激动而出现
糖尿病是最常见的糖代谢紊乱疾病
糖尿病是一种因部分或完全胰岛素缺失、或细胞胰岛素受体减少、或受体敏感性降低导致的疾病，它是除了肥胖症之外人类最常见的内分泌紊乱性疾病
糖尿病的特征即为高血糖和糖尿
临床上将糖尿病分为四型
1型（胰岛素依赖型） 多发生于青少年，主要与遗传有关，定位于人类组织 相容性复合体上的单个基因或基因群，是自身免疫病
2型（非胰岛素依赖型） 和肥胖关系密切，胰岛素信号通路受损所致
3型（妊娠期糖尿病） 属于女性妊娠期间引起的暂时性血糖升高
4型（特殊类型糖尿病）
葡萄糖的其他代谢途径
糖醛酸途径生成葡糖醛酸
多元醇途径生成少量多元醇
糖异生
糖异生简介
概念：非糖物质（甘油，丙酮酸，乳酸和生糖氨基酸等）在肝脏中转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖异生作用，是体内单糖生物合成的唯一途径
部位：生理情况下，肝脏是糖异生的主要器官 长期饥饿时，肾脏的糖异生作用增强
原料：甘油，丙酮酸，乳酸和生糖氨基酸等
糖异生的生理意义
维持血糖浓度恒定
补充肝糖原
调节酸碱平衡（肾脏）
糖异生途径不完全是糖酵解的逆性反应
糖异生途径与糖酵解途径大多数反应是共有的、可逆的
酵解途径中有3个由关键酶催化的不可逆反应。在糖异生时，由另外的反应和酶代替
丙酮酸羧化支路——丙酮酸经丙酮酸羧化支路生成磷酸烯醇式丙酮酸 将草酰乙酸运出线粒体：①苹果酸转运——有NADH运出 ②天冬氨酸转运——无NADH运出
两步反应，共消耗1分子ATP与1分子GTP 第一步：在线粒体中，需要丙酮酸羧化酶（PAC），辅助因子为生物素，消耗ATP 第二步：在线粒体和胞液中，需要磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（PEPCK），消耗GTP
果糖-1，6-二磷酸转化为果糖-6磷酸
葡糖-6-磷酸水解为葡萄糖
非糖物质进入糖异生的途径
糖异生的原料转变为糖代谢的中间产物
上述糖代谢中间代谢产物进入糖异生途径，异升为葡萄糖或糖原
糖异生和糖酵解的反向调节主要针对两个底物循环
糖异生和糖酵解是方向相反的两条途径，其中三个限速步骤分别由不同的酶催化底物互变，称为底物循环。如果催化互变反应的两种酶活性相等，代谢不能向任何方向进行，称为无效循环。要进行有效的糖异生，就必须抑制糖酵解
第一个底物循环是调节果糖-6-磷酸与果糖-1，6-二磷酸的互变 糖异生中果糖-1，6-二磷酸去磷酸化生成果糖-6-磷酸 糖酵解中果糖-6-磷酸磷酸化生成果糖-1，6-二磷酸
果糖-2，6-磷酸和AMP反向调节第一个底物循环 果糖-2，6-磷酸是肝内糖异生和糖酵解的主要调节信号
第二个底物循环是是调节磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸的互变 糖异生中丙酮酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸 糖酵解中磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸
丙酮酸激酶受别构调节和磷酸化修饰调节 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶受激素诱导的含量调节 丙酮酸羧化酶受乙酰CoA的别构调节
两个底物循环的调节：相互联系和协调
通过中间代谢物协调两个底物循环 果糖-1，6-二磷酸促进糖酵解
通过激素协调两个底物循环 胰高血糖素抑制糖酵解，促进糖异生
乳酸循环（Cori循环）
循环过程
乳酸循环是耗能过程
1分子葡萄糖分解为2分子乳酸生成2分子ATP
2分子乳酸异升为1分子葡萄糖需消耗6分子ATP
生理意义
乳酸再利用，避免乳酸能量的损失
防止乳酸堆积引起中毒
糖原的合成与分解
糖原简介
糖原是葡萄糖的多聚体，是动物体内糖的储存形式
糖原分子呈多分支状，其葡萄糖单位主要以a-1，4-糖苷键连接，只有分支点形成a-1，6-糖苷键
糖原有一个还原性末端和多个非还原性末端，葡萄糖单位的增减发生在非还原性末端 中间时还原端，周围是非还原端，糖原的合成和分解均从非还原端开始
糖原作为葡萄糖储备的意义在于 当机体需要葡萄糖时可以迅速动用糖原以供急需，而动用脂肪的速度较慢
糖原主要存在于肝和骨骼肌
肝糖原：血糖的重要来源，对脑和红细胞尤为重要
肌糖原：主要为肌收缩提供急需的能量
糖原的合成
糖原的合成的代谢反应主要发生在肝和骨骼肌
糖原的合成指由葡萄糖合成糖原的过程
合成部位
组织定位：主要在肝脏和肌肉
细胞定位：细胞质
糖原合成途径——糖原合成是将葡萄糖连接成多聚体 ①葡萄糖活化为尿苷二磷酸葡萄糖（UDPG） ②糖原合成的起始需要引物 ③UDPG中的葡萄糖基连接形成直链和支链
葡萄糖先活化，再形成直链和支链
葡萄糖磷酸化生成葡糖-6-磷酸
葡糖-6-磷酸转变为葡糖-1-磷酸
葡糖-1-磷酸转变为尿苷二磷酸葡萄糖 UDPG是体内的活性葡萄糖
a-1，4-糖苷键结合
糖原n为细胞内较小糖原分子，称为糖原引物，作为UDPG上葡萄糖基的接受体 糖原合成的起始需要引物
UDPG中的葡萄糖基连接形成直链和支链 在糖原引物的基础上糖链的进一步延伸由糖原合酶催化，UDPG的葡萄糖基转移到糖原引物的非还原性末端，形成a-1，4-糖苷键，此反应不可逆；当糖链的长度达到至少11个葡萄糖基时，分支酶从该糖链的非还原性末端将约6~7个葡萄糖基转移到临近的糖链上，以a-1，6-糖苷键相连接，形成分支 糖原合酶是糖原合成过程的关键酶，只能使糖链不断延长，但不能形成分支；分支的形成不仅能增加糖原的水溶性，还能增加非还原性末端数量，以便磷酸化酶迅速分解糖原
糖原的合成小结
部位：胞浆（肌肉/肝脏）
调节酶：糖原合成酶
原料：UDPG（G或糖异生原料）
过程：活化→直链和支链
产物：Gn（糖原引物）+1
耗能：2ATP（每添加一个葡萄糖残基）
生理意义：储存能量
糖原的分解
糖原分解习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程
分解部位
亚细胞定位：胞质
组织定位：肝脏
糖原分解不是糖原合成的逆反应——是从非还原性末端进行磷酸解
糖原的磷酸解——糖原磷酸化酶分解a-1，4-糖苷键释放出葡糖-1-磷酸
葡糖-1-磷酸转变为葡糖-6-磷酸——脱支酶分解a-1，6-糖苷键释出游离葡萄糖
葡聚糖转移酶和a-1，6-葡糖苷酶是同一种酶的两种活性，合成脱支酶
葡糖-6-磷酸水解生成葡萄糖——肝利用葡糖-6-磷酸生成葡萄糖，而肌不能
葡糖-6-磷酸酶主要存在于肝脏和肾脏中
糖原的分解小结
部位：胞浆
原料：Gn
产物：G
过程：肝糖原和肌糖原的分解，直链和支链分解
酶：糖原磷酸化酶
意义：维持血糖浓度
糖原合成与分解受到彼此相反的调节 磷酸化修饰对两个关键酶进行反向调节 肝糖原分解主要受胰高血糖素调节； 肌糖原分解主要受肾上腺素调节 肝糖原肌糖原的合成主要受胰岛素调节
关键酶
糖原合成：糖原合酶
糖原分解：糖原磷酸化酶
两种酶的共同点：都有共价调节和别构调节两种方式 都以有活性和无活性两种形式存在，两种形式之间可通过磷酸化和 去磷酸化相互转变
先天性酶缺陷导致糖原累积症
遗传性代谢病
原因：患者缺乏与糖原代谢有关的酶类