糖代谢

糖原的合成与分解

糖原是哺乳动物贮存糖的主要形式，大多数贮存于 肝和肌肉细胞中，分别称为肝糖原和肌糖原。

肝糖原和肌糖原的区别：

1.所存在的部位不同；

2.储备量不同，肌糖原大约是肝糖原的两倍；

3.肝糖原可直接分解成葡萄糖进入血液，直 接升高血糖

肌糖原主要是经糖酵解生成乳酸，随 血液循环至肝脏，经糖异生途径生成葡萄 糖，葡萄糖进入血液，间接升高血糖。

一 糖原的合成代谢

单糖在肌肉、肝等组织中合成糖原

糖原合成每增加一个葡萄糖单位消 耗1分子ATP，再消耗1分子UTP， 跟磷脂的合成很相似，消耗1分子 ATP，再消耗1分子CTP

二 糖原的分解代谢

肝糖原分解为葡萄糖的过程。

葡萄糖-6-磷酸酶在肝细胞中活性很高， 但在肌肉中活性很低，所以肝糖原可直接分 解生成葡萄糖，补充血糖，肌糖原不能直接 转变为葡萄糖。

糖异生

由非糖化合物（如乳酸、甘油、丙酮酸、生糖氨基酸等）转 变为葡萄糖或糖原的过程称为糖异生

机体中乳酸、甘油、生糖氨基酸等非糖物质可通过相应 的糖异生途径生成葡萄糖。

糖异生途径与糖酵解途径的多数反应可逆，共有。但 糖酵解途径中由己糖激酶、6-磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶 三个关键酶所催化的反应是不可逆的，反应过程均有较大的 能量变化，如果逆行，需要吸收相等量的能量而难以进行， 即存在“能障”，糖异生途径须选择合适的酶绕过这三个不 可逆反应

子主题

二 糖异生的生理意义

1. 维持血糖浓度的恒定 2. 参与体内氨基酸的转化与储存 3. 参与乳酸的回收利用，防止代谢性酸中毒，促进肝糖原更新。

血糖及其调节

血糖，血液中的葡萄糖，是糖在血液中的运输形式。 正常人空腹血糖浓度相对恒定，维持在3.89~6.11mmol/L 的范围内。 一

一 血糖的来源和去路

二 血糖的调节机制

1. 肝的调节作用

肝脏是调节血糖浓度最主要的器官。 进食后，血糖浓度升高，糖原合成增强，糖异生减弱，以降 低血糖浓度。 饥饿时，血糖浓度降低，肝糖原分解和糖异生作用均加强， 促进葡萄糖入血，以补充血糖。 此外，肾脏重吸收葡萄糖，心脏、肌肉、脂肪等对糖摄取和 利用亦可影响血糖浓度。

2. 激素对血糖浓度的调节作用-最重要的血糖调节方式

糖代谢

糖的化学

生物氧化（biological oxidation）：指糖、脂、蛋白质三 大营养物质在体内氧化分解为二氧化碳和水，并逐步释放能量的 过程。

糖是指一类多羟基醛或多羟基酮以及它们的衍生物或多聚 物。根据所含有的单体数目，糖可分为单糖、寡糖和多糖。

寡糖（oligosaccharide）、低聚糖，是由2~10个糖基通过糖 苷键结合而成的短链聚合物。大多数为两个单糖残基组成的二糖 （disaccharide），如乳糖（lactose）、蔗糖（sucrose）、和 麦芽糖（maltose）。

多糖（polysaccharide），由10个以上特定单糖分子脱水缩合 而成的长链聚合物。可分为结构多糖和贮存多糖

2. 糖原，动物体内的葡萄糖贮存形式，主要贮存于肝和肌肉中，可分为肝糖原 和肌糖原，结构与支链淀粉相似。

单糖

 是指只含有一个多羟基醛或多羟基 酮的单位，不能再被水解成为更小分子的糖。。例:葡萄糖 （glucose）、果糖（fructose）、核糖（ ribose

（一）单糖的化学结构 醛糖构型判断依据：D型、L型甘油醛

（二）葡糖糖的化学性质

2.氧化还原反应

①葡萄糖上的醛基（-CHO）既具有氧化性又具有还原性。

葡萄糖上的醛基（-CHO）既具有氧化性又具有还原性。

3.其他反应 N-乙酰己糖胺（N-乙酰氨基己糖）结构 C2上的-OH被-NH2取代， 形成糖胺，又称氨基糖。 C6上的-OH与H3PO4发生成酯反应， 生成6-磷酸葡萄糖。 

糖的代谢概况

一 糖的生理功能

1. 体内主要的供能物质； 2. 人体组织结构的重要成分之一； 3. 核糖和脱氧核糖是体内合成核苷酸的原料； 4. 糖的磷酸化衍生物可以形成许多重要的生物活性物质。

二 糖的消化吸收

糖的消化从口腔开始，淀粉的消化主要在小肠中进行。 糖的吸收以主动吸收为主，伴有少量自由扩散。  

三 糖的代谢概况

分解途径：糖的无氧分解；糖的有氧氧化，戊糖磷酸途径 合成途径：糖异生；糖原合成

糖的分解代谢

一 糖的无氧分解

糖的无氧分解又称糖酵解，EMP途径，是指葡萄糖（或糖原）在 无氧条件下，在细胞质中，分解生成乳酸，并释放出少量能量的过程。 分为两个阶段：1. 葡萄糖分解成丙酮酸 2.丙酮酸还原成乳酸

（一）糖酵解的反应过程

1.葡萄糖分解成丙酮酸

12步见笔记

2.丙酮酸还原为乳酸（供氧不足时）

（二）糖酵解的调节

糖酵解途径中有3个不可逆反应，分别由己糖激酶（葡萄糖激酶）、 6-磷酸果糖激-1和丙酮酸激酶催化，是糖酵解途径流量的3个调节点，分 别受变构效应剂和激素的调节。

（三）糖酵解的生理意义

1. 为机体的某些组织提供能量。 机体皮肤、红细胞、睾丸、神经、白细胞、骨髓等消耗的能量 几乎全由糖酵解提供。 2. 机体在相对缺氧的情况下快速补充能量的一种有效方式。 肌肉组织在相对缺氧的状态，主要通过糖酵解以迅速获得ATP。 3. 还是一种在特殊情况下机体应激供能的有效方式。 在一些病理情况下，如严重贫血、大量失血、呼吸障碍、循环 衰竭等，因供氧不足而使糖酵解加强甚至过度，会使体内乳酸堆积 过多而发生乳酸性酸中毒。 癌细胞也可以通过糖酵

二 糖的有氧氧化 

糖的有氧氧化（aerobic oxidation），是指葡萄糖（或糖原）在 有氧条件下，在细胞质和线粒体中，彻底氧化分解生成CO2和H2O，并 释放出大量能量的过程。

（一）有氧氧化的反应过程

   1. 细胞质中，葡萄糖通过糖酵解途径生成丙酮酸；（详见糖酵解反应过程）                                                                                                                           2. 线粒体内，丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA，由5步反应 丙酮酸脱氢酶复合体（PDC）是糖有氧氧化途径的关键酶， 由3种酶和 5种辅助因子组成。 E1：丙酮酸脱氢酶 [辅酶为硫胺素焦磷酸（TPP），需Mg2+参与] E2：二氢硫辛酰胺转乙酰酶 [辅酶是硫辛酸和HSCoA] E3：二氢硫辛酰胺脱氢酶 [辅酶是FAD，需线粒体基质中的NAD+参与

乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化 α-酮戊二酸脱氢酶复合体是三羧酸循环中的第三个关键酶，产物 琥珀酰-CoA含有一个高能硫酯键，包括： 3种酶：α-酮戊二酸脱氢酶、二氢硫辛酰胺琥珀酰基转移酶、 二氢硫辛酰胺脱氢酶 5种辅助因子：TPP、HSCoA、硫辛酸、FAD、NAD+

3. 乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化 三羧酸循环是生物体内一个及其重要的代谢反应，其特点为： ① TAC是在细胞线粒体内进行的一系列连续酶促反应。 ② 每轮循环有4次脱氢反应和2次脱羧反应，可生产2分子CO2。 ③ TAC中存在三个不可逆反应，分别由柠檬酸合酶、异柠檬酸 脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶复合体催化。 ④ 体内凡能转变为乙酰CoA的物质，都能进入TAC而被彻底氧化。 ⑤ TAC存在“添补反应”，使循环中某些中间产物不断得到补 充和更新，也将多种物质代谢过程连接起来形成一个整体。

总结

：1. 丙酮酸的生成

三 呼吸链

呼吸链：是指存在于线粒体内膜上，按一定顺序排列的递氢 体和递电子体构成的链状氧化还原体系，也称之为电子传递链。

（一）呼吸链的组成成分及其作用

1. 烟酰胺脱氢酶类及其辅酶 以NAD+和NADP+ 为辅酶的脱氢酶

功能：递氢体 传递一个电子和一个氢原子

2. 黄素蛋白及其辅酶 以FAD和FMN为辅酶的一类脱氢酶，存在于复合体I的 NADH脱氢酶含有辅基FMN，复合体II中的琥珀酸脱氢酶的 辅基为FAD。

功能：递氢体 传递两个氢原子（2H）

3. 铁硫蛋白类 辅基为铁硫簇，通过铁硫簇中 铁离子发生变价进行电子传递。广泛 分布于复合体I、II、III中。

功能：电子传递体 每次传递一个电子，故又 称单电子传递体

4. 泛醌（ubiquinone，Q） 一类广泛存在于生物体内的脂溶性醌类化合物，能够在线粒体内膜 中自由扩散。Q可接受I或II中黄素蛋白传递来的2H，首先接受1个e和1个 H+，被还原成半醌型，再接受1个e和1个H+成QH2，QH2将2个H+释放 入线粒体基质，把2个传递给III中的Cyt。

功能：递氢体 将2个质子释放入线粒体基质中，把2个电子传递给其 后复合体III中的细胞色素。

5. 细胞色素（Cytochrome，Cyt） 一类以铁卟啉为辅基的色素蛋 白，通过辅基中铁离子变价进行电 子传递。

功能：电子传递体

分类：根据吸收光谱不同，呼吸链 中的细胞色素可分为a（a和a3）、 b（b560、b562、b566）、c（c和c1） 三大类。 Cyt c与线粒体外表面疏松结合， 将复合体III的电子传递给复合体IV。 电子按照 Cyt b→Cyt c1 →Cyt c →Cyt aa3的 顺序依次传递。

（二）呼吸链的种类

1.NADH氧化呼吸链多数)

2.FADH2氧化呼吸链（琥珀酸氧化呼吸链）少数)

四 ATP的生成

机体内三大营养物质氧化分解释放的能量使ADP磷酸化生成 ATP，ATP被利用时又可分解成ADP和磷酸，同时释放能量供生命活 动利用。

ATP的生成方式： 1.底物水平磷酸化 2.氧化磷酸化

（二）氧化磷酸化

指在生物氧化过程中，底物脱下的氢通过呼吸链传递 给氧生成水，期间所释放的能量用于偶联ADP磷酸化生成ATP 的过程。

该过程把物质氧化释放能量的过程与ADP磷酸化生成ATP 的过程偶联在一起，因此也称之为氧化磷酸化偶联，体内 80%的ATP是经此方式生成的

P/O比：是指在氧化磷酸化的过程中，每消耗1mol氧原 子时消耗无机磷的摩尔数，该数值即为传递2H时生成的ATP 的摩尔数。

2H经NADH呼吸链氧化，P/O比值为2.5，即生成2.5分子ATP； 2H经FADH2呼吸链氧化，P/O比值为1.5，即生成1.5分子ATP

五 细胞质中NADH的氧化

线粒体中，代谢物脱氢生成的NADH+H+，可以直接进NADH 氧化呼吸链传递给氧生成水。

但是，代谢物脱氢生成的NADH+H+不能自由透过线粒体内膜， 必须经过载体转运才能进入线粒体，经呼吸链氧化生成水，这种 转运是通过穿梭机制实现的

两种穿梭机制：1. 3-磷酸甘油穿梭 将NADH+H+带入FADH2氧化呼吸链，生成1.5个ATP 2. 苹果酸-天冬氨酸穿梭 将NADH+H+带入NADH氧化呼吸链，生成2.5个ATP

六 糖的有氧氧化的生理意义

1. 糖的有氧氧化是机体获取能量的主要途径，糖氧化 分解供能。

2. 三羧酸循环是糖类、脂类和蛋白质三大营养物质氧 化的共同途径和代谢联系的枢纽。

3. 糖的有氧氧化途径与体内糖的其他代谢途径有着密 切的联系。

6-磷酸-葡萄糖是糖各条代谢途径交汇点上的化合物，连接糖 的有氧氧化、糖酵解、磷酸戊糖、糖原合成、糖异生6条代谢途径。

七 磷酸戊糖途径

以6-磷酸-葡萄糖为起始物，直接氧化脱羧生成磷酸戊糖和 NADPH+H+，再经异构反应及中间代谢物分子之间的转酮醇基、 转醛醇基反应，最终生成糖酵解途径的中间物3-磷酸甘油醛和6- 磷酸果糖，故又称为磷酸戊糖旁路。

主要用途：提供磷酸核糖和NADPH+H+，合成细胞所需要的 特殊生物分子。

（一）磷酸戊糖途径的反应过程

两个阶段： 1. 不可逆的氧化反应 特点：两次脱氢反应，形成1分子5-磷酸核糖，2分子NADPH

2. 可逆的非氧化反应 特点：一系列的基团转移反应

（二）磷酸戊糖途径的生理意义

为机体提供5-磷酸核糖和NADPH+H+