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1、糖 的 消 化 和 吸 收食 物 中 的 糖 主 要 是 淀 粉 ， 另 外 包 括 一些 双 糖 及 单 糖 。 多 糖 及 双 糖 都 必 须 经 过 酶的 催 化 水 解 成 单 糖 才 能 被 吸 收 。 食 物 中 的 淀 粉 经 唾 液 中 的 淀 粉 酶作 用 ， 催 化 淀 粉 中 -1， 4-糖 苷 键 的 水 解 ，产 物 是 葡 萄 糖 、 麦 芽 糖 、 麦 芽 寡 糖 及 糊 精 。由 于 食 物 在 口 腔 中 停 留 时 间 短 ， 淀 粉 的 主要 消 化 部 位 在 小 肠 。 小 肠 中 含 有 胰 腺 分 泌的 淀 粉 酶 ， 催 化 淀 粉 水 解 成

2、麦 芽 糖 、 麦芽 三 糖 、 糊 精 和 少 量 葡 萄 糖 。 在 小 肠 黏膜 刷 状 缘 上 ， 含 有 糊 精 酶 ， 此 酶 催 化 极 限 糊 精 的 -1， 4-糖 苷 键 及 -1， 6-糖 苷 键 水 解 ， 使 -糊 精 水 解 成 葡 萄糖 ； 刷 状 缘 上 还 有 麦 芽 糖 酶 可 将 麦 芽 三 糖及 麦 芽 糖 水 解 为 葡 萄 糖 。 小 肠 黏 膜 还 有 蔗糖 酶 和 乳 糖 酶 ， 前 者 将 蔗 糖 分 解 成 葡 萄 糖和 果 糖 ， 后 者 将 乳 糖 分 解 成 葡 萄 糖 和 半 乳糖 。 糖 被 消 化 成 单 糖 后 的 主 要 吸

3、收 部 位 是小 肠 上 段 ， 己 糖 尤 其 是 葡 萄 糖 被 小 肠 上 皮细 胞 摄 取 是 一 个 依 赖 Na+的 糖 代 谢耗 能 的 主 动 摄 取 过 程 ， 有 特 定 的 载 体 参 与 ：在 小 肠 上 皮 细 胞 刷 状 缘 上 ， 存 在 着 与 细 胞膜 结 合 的 Na+-葡 萄 糖 联 合 转 运 体 ， 当 Na+经 转 运 体 顺 浓 度 梯 度 进 入 小 肠 上 皮 细 胞 时 ，葡 萄 糖 随 Na+一 起 被 移 入 细 胞 内 ， 这 时 对葡 萄 糖 而 言 是 逆 浓 度 梯 度 转 运 。 这 个 过 程的 能 量 是 由 Na+的 浓

4、度 梯 度 （ 化 学 势 能 ）提 供 的 ， 它 足 以 将 葡 萄 糖 从 低 浓 度 转 运 到高 浓 度 。 当 小 肠 上 皮 细 胞 内 的 葡 萄 糖 浓 度增 高 到 一 定 程 度 ， 葡 萄 糖 经 小 肠 上 皮 细 胞基 底 面 单 向 葡 萄 糖 转 运 体（ unidirectional glucose transporter） 顺 浓 度 梯 度 被 动 扩 散 到 血液 中 。 小 肠 上 皮 细 胞 内 增 多 的 Na+通 过 钠钾 泵 (Na+-K+ ATP 酶 )， 利 用 ATP 提 供 的 能量 ， 从 基 底 面 被 泵 出 小 肠 上 皮 细

5、胞 外 ,进入 血 液 ， 从 而 降 低 小 肠 上 皮 细 胞 内 Na+浓度 ， 维 持 刷 状 缘 两 侧 Na+的 浓 度 梯 度 ,使 葡萄 糖 能 不 断 地 被 转 运 。 编 辑 本 段血 糖血 液 中 的 葡 萄 糖 ， 称 为 血 糖 (blood sugar)。 体 内 血 糖 浓 度 是 反 映 机 体 内 糖 代谢 状 况 的 一 项 重 要 指 标 。 正 常 情 况 下 ， 血糖 浓 度 是 相 对 恒 定 的 。 正 常 人 空 腹 血 浆 葡萄 糖 糖 浓 度 为 3.9 6.1mmol L(葡 萄 糖 氧化 酶 法 )。 空 腹 血 浆 葡 萄 糖 浓 度

6、 高 于 7 0 mmol L 称 为 高 血 糖 ， 低 于 3 9mmol L称 为 低 血 糖 。 要 维 持 血 糖 浓 度 的 相 对 恒 定 ，必 须 保 持 血 糖 的 来 源 和 去 路 的 动 态 平 衡 。 一 、 血 糖 的 主 要 来 源 及 去 路血 糖 的 来 源 ： 食 物 中 的 糖 是 血 糖 的主 要 来 源 ； 肝 糖 原 分 解 是 空 腹 时 血 糖 的直 接 来 源 ； 非 糖 物 质 如 甘 油 、 乳 酸 及 生糖 氨 基 酸 通 过 糖 异 生 作 用 生 成 葡 萄 糖 ， 在长 期 饥 饿 时 作 为 血 糖 的 来 源 。 血 糖 的 去

7、 路 ： 在 各 组 织 中 氧 化 分 解提 供 能 量 ， 这 是 血 糖 的 主 要 去 路 ； 在 肝脏 、 肌 肉 等 组 织 进 行 糖 原 合 成 ； 转 变 为其 他 糖 及 其 衍 生 物 ， 如 核 糖 、 氨 基 糖 和 糖醛 酸 等 ； 转 变 为 非 糖 物 质 ， 如 脂 肪 、 非必 需 氨 基 酸 等 ； 血 糖 浓 度 过 高 时 ， 由 尿液 排 出 。 血 糖 浓 度 大 于8 88 9.99mmol L， 超 过 肾 小 管 重 吸 收能 力 ， 出 现 糖 尿 。 将 出 现 糖 尿 时 的 血 糖 浓度 称 为 肾 糖 阈 。 糖 尿 在 病 理 情

8、 况 下 出 现 ，常 见 于 糖 尿 病 患 者 。 二 、 血 糖 浓 度 的 调 节正 常 人 体 血 糖 浓 度 维 持 在 一 个 相 对 恒定 的 水 平 ， 这 对 保 证 人 体 各 组 织 器 官 的 利用 非 常 重 要 ， 特 别 是 脑 组 织 ,几 乎 完 全 依靠 葡 萄 糖 供 能 进 行 神 经 活 动 ， 血 糖 供 应 不足 会 使 神 经 功 能 受 损 ， 因 此 血 糖 浓 度 维 持在 相 对 稳 定 的 正 常 水 平 是 极 为 重 要 的 。 正 常 人 体 内 存 在 着 精 细 的 调 节 血 糖 来源 和 去 路 动 态 平 衡 的 机

9、制 ， 保 持 血 糖 浓 度的 相 对 恒 定 是 神 经 系 统 、 激 素 及 组 织 器 官共 同 调 节 的 结 果 。 神 经 系 统 对 血 糖 浓 度 的 调 节 主 要 通 过下 丘 脑 和 自 主 神 经 系 统 调 节 相 关 激 素 的 分泌 。 激 素 对 血 糖 浓 度 的 调 糖 代 谢 相 关 资 料节 ， 主 要 是 通 过 胰 岛 素 、 胰 高 血 糖 素 、 肾上 腺 素 、 糖 皮 质 激 素 、 生 长 激 素 及 甲 状 腺激 素 之 间 相 互 协 同 、 相 互 拮 抗 以 维 持 血 糖浓 度 的 恒 定 。 激 素 对 血 糖 浓 度 的

10、调 节 。 肝 脏 是 调 节 血 糖 浓 度 的 最 主 要 器 官 。血 糖 浓 度 和 各 组 织 细 胞 膜 上 葡 萄 糖 转 运 体（ glucose transporters） 是 器 官 水 平 调节 的 两 个 主 要 影 响 因 素 ， 此 时 细 胞 膜 上 葡萄 糖 转 运 体 家 族 有 GLUT1-5， 是 双 向 转 运体 。 在 正 常 血 糖 浓 度 情 况 下 ， 各 组 织 细 胞通 过 细 胞 膜 上 GLUT1 和 GLUT3 摄 取 葡 萄 糖作 为 能 量 来 源 ； 当 血 糖 浓 度 过 高 是 ， 肝 细胞 膜 上 的 GLUT2 起 作 用

11、 ， 快 速 摄 取 过 多 的葡 萄 糖 进 入 肝 细 胞 ， 通 过 肝 糖 原 合 成 来 降低 血 糖 浓 度 ； 血 糖 浓 度 过 高 会 刺 激 胰 岛 素分 泌 ， 导 致 肌 肉 和 脂 肪 组 织 细 胞 膜 上GLUT4 的 量 迅 速 增 加 ， 加 快 对 血 液 中 葡 萄糖 的 吸 收 ， 合 成 肌 糖 原 或 转 变 成 脂 肪 储 存起 来 。 当 血 糖 浓 度 偏 低 时 ， 肝 脏 通 过 糖 原分 解 及 糖 异 生 升 高 血 糖 浓 度 。 从 体 外 实 验 了 解 机 体 对 血 糖 浓 度 的 调节 能 力 ， 可 以 通 过 葡 萄 糖

12、 耐 量 试 验（ glucose tolerance test， GTT） 获 得糖 耐 量 试 验 曲 线 加 以 理 解 。 正 常 人 由 于 存在 精 细 的 调 节 机 制 ， 空 腹 时 正 常 血 糖 浓 度是 3.8-6.1 mmol L， 在 口 服 或 静 脉 注 射葡 萄 糖 2 小 时 后 血 糖 浓 度 7.8 mmol L。 糖 耐 量 减 退 病 人 ， 一 般 空 腹 血糖 浓 度 7.0 mmol L， 口 服 或 静 脉 注 射葡 萄 糖 0.5-1 小 时 后 最 高 浓 度 11.1 mmol L， 2 小 时 血 糖 浓 度 7.8 mmol L，

13、称 为 亚 临 床 或 无 症 状 的 糖 尿 病 ，糖 耐 量 试 验 在 这 种 病 人 的 早 期 诊 断 上 颇 具意 义 。 典 型 的 糖 尿 病 人 糖 耐 量 试 验 为 ： 空腹 血 糖 浓 度 在 7.0 mmol L， 口 服 或 静脉 注 射 葡 萄 糖 2 小 时 后 血 糖 浓 度 11.1 mmol L， 说 明 病 人 调 节 血 糖 浓 度 能 力 降低 。 目 前 临 床 上 建 议 检 测 空 腹 血 糖 浓 度 和2 小 时 餐 后 血 糖 浓 度 ， 简 化 糖 耐 量 试 验 过程 。 编 辑 本 段糖 的 无 氧 酵 解一 、 糖 的 无 氧 酵

14、解当 机 体 处 于 相 对 缺 氧 情 况 (如 剧 烈 运动 )时 ， 葡 萄 糖 或 糖 原 分 解 生 成 乳 酸 ， 并 产生 能 量 的 过 程 称 之 为 糖 的 无 氧 酵 解 。 这 个代 谢 过 程 常 见 于 运 动 时 的 骨 骼 肌 ， 因 与 酵母 的 生 醇 发 酵 非 常 相 似 ， 故 又 称 为 糖 酵 解 。反 应 过 程 参 与 糖 酵 解 反 应 的 一 系 列 酶 存 在 在 细胞 质 中 ， 因 此 糖 酵 解 的 全 部 反 应 过 程 均 在细 胞 质 中 进 行 。 根 据 反 应 特 点 ， 可 将 整 个过 程 分 为 四 个 阶 段 ：

15、 （ 一 ） 己 糖 磷 酸 化 ： 1. 葡 萄 糖 或 糖 原 磷 酸 化 为 6-磷 酸 葡萄 糖 （ glucose-6-phosphate,G-6-P） （ 1） 催 化 葡 萄 糖 生 成 G-6-P 的 是 己糖 激 酶 （ hexokinase， HK） , ATP 提 供 磷酸 基 团 ， Mg2+作 为 激 活 剂 。 这 个 反 应 的 G“0 =-16.7KJ/mol,基 本 是 一 个 不 可 逆的 反 应 。 己 糖 激 酶 是 糖 酵 解 过 程 关 键 酶 之一 。 己 糖 激 酶 广 泛 存 在 各 组 织 中 ， Km 为0.1mmol L， 对 葡 萄 糖

16、 的 亲 和 力 高 。 哺 乳动 物 中 已 发 现 了 四 种 己 糖 激 酶 的 同 工 酶 - 型 。 型 酶 只 存 在 于 肝 脏 ， 对 葡 萄糖 有 高 度 专 一 性 ， 又 称 葡 萄 糖 激 酶(glucokinase， GK)， GK 对 葡 萄 糖 的 Km为 10mmol L， 对 葡 萄 糖 的 亲 和 力 低 ， 这种 特 性 的 存 在 ， 使 GK 催 化 的 酶 促 反 应 只有 在 饮 食 后 大 量 消 化 吸 收 的 葡 萄 糖 进 入 肝脏 后 才 加 强 ， 生 成 糖 原 储 存 于 肝 中 ， 在 维持 血 糖 浓 度 恒 定 的 过 程 中

17、 发 挥 了 重 要 作 用 。（ 2） 从 糖 原 开 始 的 分 解 途 径 ， 是 糖原 在 磷 酸 化 酶 的 作 用 下 成 为 1-磷 酸 葡 萄 糖（ G-1-P） ， 再 变 位 成 为 G-6-P。 （ 3） G-6-P 是 一 个 重 要 的 中 间 代 谢 产物 ， 是 许 多 糖 代 谢 途 径 （ 无 氧 酵 解 、 有 氧氧 化 、 磷 酸 戊 糖 途 径 、 糖 糖 代 谢原 合 成 、 糖 原 分 解 ） 的 连 接 点 。 （ 4） 葡 萄 糖 进 入 细 胞 后 进 行 了 一 系列 的 磷 酸 化 ,其 目 的 在 于 ： 磷 酸 化 后 的 化合 物 极

18、 性 增 高 ， 不 能 自 由 进 出 细 胞 膜 ， 因而 葡 萄 糖 磷 酸 化 后 不 易 逸 出 胞 外 ， 反 应 限制 在 细 胞 质 中 进 行 ； 同 时 从 ATP 中 释 放 出的 能 量 储 存 到 了 6-磷 酸 葡 萄 糖 中 ； 另 外 结合 了 磷 酸 基 团 的 化 合 物 不 仅 能 减 低 酶 促 反应 的 活 化 能 ， 同 时 能 提 高 酶 促 反 应 的 特 异性 。 2 G-6-P 生 成 6-磷 酸 果 糖（ fructose-6-phosphate,F-6-P） 此 反 应 在 磷 酸 己 糖 异 构 酶 催 化 下 进 行 ，是 一 个 醛

19、 -酮 异 构 变 化 。 3. 6-磷 酸 果 糖 生 成 1， 6-二 磷 酸 果 糖(Fructose l， 6 bisphosphate， F-1， 6-BP) 催 化 此 反 应 的 酶 是 6-磷 酸 果 糖 激 酶1(6-phosphofructokinase1， PFK 1)， 这是 糖 酵 解 途 径 的 第 二 次 磷 酸 化 反 应 ， 需 要ATP 与 Mg2+参 与 ， G“0 =-14.2KJ/mol,反 应 不 可 逆 。 6-磷 酸 果 糖 激 酶 1 是 糖 酵 解 过 程 的 主要 限 速 酶 ,是 糖 酵 解 过 程 中 的 主 要 调 节 点 。至 此

20、， 糖 酵 解 完 成 了 代 谢 的 第 一 个 阶段 ， 这 一 阶 段 的 主 要 特 点 是 葡 萄 糖 的 磷 酸化 ， 并 伴 随 着 能 量 的 消 耗 ， 糖 酵 解 若 从 葡萄 糖 开 始 磷 酸 解 ， 则 每 生 成 1 分 子 F-1， 6-BP 消 耗 了 2 分 子 ATP； 若 从 糖 原 开始 磷 酸 解 ， 则 每 生 成 1 分 子 F-1， 6-BP 消耗 1 分 子 ATP。 在 这 一 阶 段 中 有 二 个 不 可逆 反 应 ， 从 葡 萄 糖 开 始 由 二 个 关 键 酶 己 糖激 酶 和 6-磷 酸 果 糖 激 酶 1 催 化 ； 从 糖 原

21、 开始 由 二 个 关 键 酶 磷 酸 化 酶 和 6-磷 酸 果 糖 激酶 1 催 化 ， 它 们 是 糖 酵 解 过 程 的 调 节 点 。 (二 )1 分 子 磷 酸 己 糖 裂 解 为 2 分 子 磷酸 丙 糖 F-1， 6-BP 裂 解 为 2 分 子 磷 酸 丙 糖 ，此 反 应 由 醛 缩 酶 催 化 ， 反 应 可 逆 。 3-磷 酸甘 油 醛 和 磷 酸 二 羟 丙 酮 ， 两 者 互 为 异 构 体 ，在 磷 酸 丙 糖 异 构 酶 催 化 下 可 互 相 转 变 ， 当3-磷 酸 甘 油 醛 在 继 续 进 行 反 应 时 ， 磷 酸 二羟 丙 酮 可 不 断 转 变 为

22、 3-磷 酸 甘 油 醛 ， 这 样1 分 子 F-1， 6-BP 生 成 2 分 子 3-磷 酸 甘 油醛 。 (三 )2 分 子 磷 酸 丙 糖 氧 化 为 2 分 子 丙酮 酸 1 3-磷 酸 甘 油 醛 脱 氢 氧 化 成 为 1， 3-二 磷 酸 甘 油 酸 此 反 应 由 3磷 酸 甘 油 醛 脱 氢 酶 催 化脱 氢 、 加 磷 酸 ， 其 辅 酶 为 NAD+， 反 应 脱 下的 氢 交 给 NAD+成 为 NADH+H+； 反 应 时 释 放的 能 量 储 存 在 所 生 成 的 1， 3-二 磷 酸 甘 油酸 1 位 的 羧 酸 与 磷 酸 的 构 成 的 混 合 酸 酐

23、内 ，此 高 能 磷 酸 基 团 可 将 能 量 转 移 给 ADP 形 成ATP。 2 1， 3-二 磷 酸 甘 油 酸 转 变 3-磷 酸 甘油 酸 此 反 应 由 3-磷 酸 甘 油 酸 激 酶 催 化 ， 产生 1 分 子 ATP,这 是 无 氧 酵 解 过 程 中 第 一 次生 成 ATP。 由 于 是 1 分 子 葡 萄 糖 产 生 2 分子 1， 3-二 磷 酸 甘 油 酸 ， 所 以 在 这 一 过 程中 ， 1 分 子 葡 萄 糖 可 产 生 2 分 子 ATP。 ATP的 产 生 方 式 是 底 物 水 平 磷 酸 化 (substrate level phosphoryl

24、ation)， 能 量 是 由 底 物中 的 高 能 磷 酸 基 团 直 接 转 移 给 ADP 形 成ATP。 3 3-磷 酸 甘 油 酸 转 变 成 2-磷 酸 甘 油酸 此 反 应 由 磷 酸 甘 油 酸 变 位 酶 催 化 ， 磷酸 基 团 由 3-位 转 至 2-位 。 4.2-磷 酸 甘 油 酸 脱 水 生 成 磷 酸 烯 醇 式丙 酮 酸 (phosphoenolpyruvate， PEP) 此 脱 水 反 应 由 烯 醇 化 酶 所 催 化 ， Mg2+作 为 激 活 剂 。 反 应 过 程 中 ， 分 子 内 部 能 量重 新 分 配 ， 形 成 含 有 高 能 磷 酸 基

25、团 的 磷 酸烯 醇 式 丙 酮 酸 。 5 磷 酸 烯 醇 式 丙 酮 酸 转 变 丙 酮 酸 此 反 应 由 丙 酮 酸 激 酶 (pyruvate kinase， PK) 催 化 ， Mg2+作 为 激 活 剂 ,产生 1 分 子 ATP, G0=-61.9KJ/mol,在 生 理条 件 下 ， 此 反 应 不 可 逆 。 丙 酮 酸 激 酶 也 是无 氧 酵 解 过 程 中 的 关 键 酶 及 调 节 点 。 这 是 无 氧 酵 解 过 程 第 二 次 生 成 ATP，产 生 方 式 也 是 底 物 水 平 磷 酸 化 。 由 于 是 1分 子 葡 萄 糖 产 生 2 分 子 丙 酮

26、糖 代 谢酸 ， 所 以 在 这 一 过 程 中 ， 1 分 子 葡 萄 糖 可产 生 2 分 子 ATP。 反 应 的 第 二 阶 段 的 特 点 是 能 量 的 产 生 。无 氧 酵 解 过 程 的 能 量 产 生 主 要 在 3-磷 酸 甘油 醛 脱 氢 成 为 1， 3-二 磷 酸 甘 油 酸 及 磷 酸烯 醇 式 丙 酮 酸 转 变 为 丙 酮 酸 过 程 中 ， 共 产生 4 分 子 ATP， 产 生 方 式 都 是 底 物 水 平 磷酸 化 。 这 一 阶 段 中 丙 酮 酸 激 酶 是 糖 酵 解 过程 的 另 一 个 关 键 酶 和 调 节 点 。 (四 )2 分 子 丙 酮

27、 酸 还 原 为 2 分 子 乳 酸 在 无 氧 条 件 下 ， 丙 酮 酸 被 还 原 为 乳 酸 。此 反 应 由 乳 酸 脱 氢 酶 催 化 ， 乳 酸 脱 氢 酶 有多 种 同 工 酶 ， 骨 骼 肌 中 主 要 含 有 LDH5， 它和 丙 酮 酸 亲 和 力 较 高 ， 有 利 于 丙 酮 酸 还 原为 乳 酸 ， LDH5 的 辅 酶 是 NAD+。 还 原 反 应所 需 的 NADH+H+是 3-磷 酸 甘 油 醛 脱 氢 时 产生 ， 作 为 供 氢 体 脱 氢 后 成 为 NAD+， 再 作 为3-磷 酸 甘 油 醛 脱 氢 酶 的 辅 酶 。 因 此 ， NAD+来 回

28、穿 梭 ， 起 着 递 氢 作 用 ， 使 无 氧 酵 解 过程 持 续 进 行 。 在 有 氧 的 条 件 下 ， 3-磷 酸 甘油 醛 脱 氢 产 生 的 NADH+H+从 细 胞 质 中 通 过穿 梭 系 统 进 入 线 粒 体 经 电 子 传 递 链 传 递 生成 水 ， 同 时 释 放 出 能 量 。 二 、 糖 酵 解 过 程 的 能 量 变 化1 分 子 葡 萄 糖 在 缺 氧 的 条 件 下 转 变 为2 分 子 乳 酸 ， 同 时 伴 随 着 能 量 的 产 生 ， 净产 生 2 分 子 ATP； 糖 原 开 始 1 分 子 葡 萄 糖单 位 糖 酵 解 成 乳 酸 ， 净

29、产 生 3 分 子 ATP。 三 、 糖 酵 解 的 生 理 意 义(一 ) 主 要 的 生 理 功 能 是 在 缺 氧 时 迅速 提 供 能 量 (二 )正 常 情 况 下 为 一 些 细 胞 提 供 部 分能 量 (三 ) 糖 酵 解 是 糖 有 氧 氧 化 的 前 段 过程 ， 其 一 些 中 间 代 谢 物 是 脂 类 、 氨 基 酸 等合 成 的 前 体 。 四 、 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 酶 1 和 丙 酮 酸 激 酶 催 化 的 反 应 。 它 们

30、 是糖 无 氧 酵 解 途 径 的 三 个 调 节 点 ， 其 中 以6-磷 酸 果 糖 激 酶 1 的 活 性 是 该 途 径 中 的 主要 调 节 点 。 (一 )己 糖 激 酶 活 性 的 别 构 调 节 骨 骼 肌 中 的 己 糖 激 酶 的 Km 相 对 较 小 ,在 血 糖 达 到 一 定 浓 度 后 ， 活 性 就 能 达 到 最高 ， 它 是 一 种 别 构 酶 ， 其 活 性 受 到 自 身 反应 产 物 6-磷 酸 葡 萄 糖 的 抑 制 。 肝 内 的 葡 萄糖 激 酶 的 直 接 调 节 因 素 是 血 糖 浓 度 ， 由 于葡 萄 糖 激 酶 Km 相 对 较 大 ,

31、在 餐 后 、 血 糖 浓度 很 高 时 ， 过 量 的 葡 萄 糖 运 输 到 肝 内 ， 肝内 的 葡 萄 糖 激 酶 激 活 ； 葡 萄 糖 激 酶 也 是 别构 酶 ， 活 性 受 到 6-磷 酸 果 糖 的 抑 制 ， 而 不受 6-磷 酸 葡 萄 糖 的 抑 制 ， 这 样 可 保 证 肝 糖原 顺 利 合 成 。 (二 )6-磷 酸 果 糖 激 酶 1 的 别 构 调 节 6-磷 酸 果 糖 激 酶 1 是 糖 酵 解 途 径 中 最重 要 的 一 个 调 节 点 ， 它 是 别 构 酶 ， 由 4 个亚 基 组 成 ， 有 很 多 激 活 剂 和 抑 制 剂 。 高 浓度 AT

32、P、 柠 檬 酸 是 此 酶 的 变 构 抑 制 剂 。ADP、 AMP、 2， 6-二 磷 酸 果 糖 (Fructose 2， 6 bisphosphate， F-2， 6-BP)是 此 酶的 变 构 激 活 剂 。 2， 6-二 磷 酸 果 糖 尽 管 和1， 6 二 磷 酸 果 糖 结 构 相 似 ， 但 F-2， 6-BP不 是 6-磷 酸 果 糖 激 酶 1 的 产 物 ， 而 是 6-磷 酸 果 糖 激 酶 1 最 强 烈 的 激 活 剂 、 最 重 要的 调 节 因 素 。 F-2， 6-BP 的 生 成 是 以 6-磷 酸 果 糖 为底 物 在 6-磷 酸 果 糖 激 酶 2

33、(6-phosphofructokinase2， PFK2)催 化 下 产生 (图 6-5)。 6-磷 酸 果 糖 激 酶 2 是 双 功 能酶 ， 包 括 6-磷 酸 果 糖 激 酶 2 与 2,6-二 磷酸 果 糖 酶 2 活 性 ， 它 们 同 时 存 在 于 一 条55x103(55kDa )的 多 肽 链 中 。 6-磷 酸 果 糖激 酶 2 的 别 构 激 活 剂 是 底 物 F-6-P， 在 糖供 应 充 分 时 ， F-6-P 激 活 双 功 能 酶 中 的 6-磷 酸 果 糖 激 酶 2 的 活 性 、 抑 制 2,6-二 磷 酸果 糖 酶 2 活 性 ,产 生 大 量 F-

34、2， 6-BP。 相 反 ，在 葡 萄 糖 供 应 不 足 的 情 况 下 ， 胰 高 血 糖 素刺 激 产 生 cAMP,激 活 A 激 酶 ,使 双 功 能 酶 磷酸 化 后 ,双 功 能 酶 中 的 6-磷 酸 果 糖 激 酶 2活 性 抑 制 而 2,6-二 磷 酸 果 糖 酶 2 活 性 激 活 ，减 少 F-2， 6-BP 产 生 。 由 此 可 见 ， 在 高 浓度 葡 萄 糖 的 情 况 下 ， 2， 6-二 磷 酸 果 糖 浓度 提 高 ， 可 激 活 6-磷 酸 果 糖 激 酶 1， 促 进糖 酵 解 过 程 进 行 。 F-2， 6-BP 在 参 与 糖 代谢 调 节 中

35、 起 着 重 要 作 用 。 (三 )丙 酮 酸 激 酶 丙 酮 酸 激 酶 是 糖 酵 解 过 程 的 第 二 个 调节 点 ， 1， 6-二 磷 酸 果 糖 是 此 酶 的 别 构 激活 剂 ， 而 ATP 是 该 酶 的 别 构 糖 代 谢 相 关 书 籍抑 制 剂 ， ATP 能 降 低 该 酶 对 底 物 磷 酸 烯 醇式 丙 酮 酸 的 亲 和 力 ； 乙 酰 辅 酶 A 及 游 离 长链 脂 肪 酸 也 是 该 酶 抑 制 剂 ， 它 们 都 是 产 生ATP 的 重 要 物 质 。 编 辑 本 段糖 的 有 氧 氧 化有 氧 氧 化 (aerobic oxidation)是 指

36、葡 萄 糖 生 成 丙 酮 酸 后 ， 在 有 氧 条 件 下 ， 进一 步 氧 化 生 成 乙 酰 辅 酶 A， 经 三 羧 酸 循 环彻 底 氧 化 成 水 、 二 氧 化 碳 及 能 量 的 过 程 。这 是 糖 氧 化 的 主 要 方 式 ， 是 机 体 获 得 能 量的 主 要 途 径 。 一 、 反 应 过 程（ 一 ） 葡 萄 糖 氧 化 生 成 丙 酮 酸 ； 这 一 阶 段 和 糖 酵 解 过 程 相 似 ， 在 细 胞质 中 进 行 。 在 缺 氧 的 条 件 下 丙 酮 酸 生 成 乳酸 。 在 有 氧 的 条 件 下 丙 酮 酸 进 入 线 粒 体 生成 乙 酰 辅 酶

37、 A， 再 进 入 三 羧 酸 循 环 。 （ 二 ） 丙 酮 酸 氧 化 脱 羧 生 成 乙 酰 辅 酶 A 在 有 氧 条 件 下 ， 丙 酮 酸 从 细 胞 质 进 入线 粒 体 。 在 丙 酮 酸 脱 氢 酶 复 合 体(pyruvate dehydrogenase complex)的 催化 下 进 行 氧 化 脱 羧 反 应 ， 该 反 应 的 G0=-39 5kJ mol， 反 应 不 可 逆 (图6-6)。 丙 酮 酸 脱 氢 酶 复 合 体 是 由 三 种 酶 组成 的 多 酶 复 合 体 ， 它 包 括 丙 酮 酸 脱 氢 酶 ，二 氢 硫 辛 酸 乙 酰 转 移 酶 及 二

38、 氢 硫 辛 酸 脱 氢酶 。 以 乙 酰 转 移 酶 为 核 心 ， 周 围 排 列 着 丙酮 酸 脱 氢 酶 及 二 氢 硫 辛 酸 脱 氢 酶 。 参 与 的辅 酶 有 TPP， 硫 辛 酸 ， FAD， NAD+， 辅 酶A。 在 多 酶 复 合 体 中 进 行 着 紧 密 相 连 的 连 锁反 应 过 程 ， 反 应 迅 速 完 成 ， 催 化 效 率 高 ，使 丙 酮 酸 脱 羧 和 脱 氢 生 成 乙 酰 辅 酶 A 及NADH+H+。 （ 三 ） 三 羧 酸 循 环 丙 酮 酸 氧 化 脱 羧 生 成 的 乙 酰 辅 酶 A 要彻 底 进 行 氧 化 ， 这 个 氧 化 过 程

39、 是 三 羧 酸 循环 (tricarboxylic acid cycle， TCA cycle)。 三 羧 酸 循 环 是 Krebs 于 1937 年发 现 的 。 故 又 称 Krebs 循 环 。 因 为 循 环 中第 一 个 中 间 产 物 是 柠 檬 酸 ， 故 又 称 柠 檬 酸循 环 (citric acid cycle)。 乙 酰 辅 酶 A与 草 酰 乙 酸 缩 合 生 成 含 有 3 个 羧 基 的 柠 檬酸 ， 再 经 过 一 系 列 反 应 重 新 变 成 草 酰 乙 酸完 成 一 轮 循 环 ， 其 中 氧 化 反 应 脱 下 的 氢 经线 粒 体 内 膜 上 经

40、呼 吸 链 传 递 生 成 水 ， 氧 化磷 酸 化 生 成 ATP； 而 脱 羧 反 应 生 成 的 二 氧化 碳 则 通 过 血 液 运 输 到 呼 吸 系 统 而 被 排 出 ，是 体 内 二 氧 化 碳 的 主 要 来 源 。 1.三 羧 酸 循 环 反 应 过 程 ： （ 1） 乙 酰 辅 酶 A 与 草 酰 乙 酸 缩 合 生成 柠 檬 酸 此 反 应 由 柠 檬 酸 合 酶 （ citrate synthase） 催 化 ， 是 三 羧 酸 循 环 的 关 键 酶 ，是 重 要 的 调 节 点 。 由 于 高 能 硫 酯 键 水 解 时释 出 较 多 自 由 能 ， G0=-32

41、.2kJ mol，此 反 应 不 可 逆 。 （ 2） 柠 檬 酸 经 顺 乌 头 酸 生 成 异 柠 檬酸 此 反 应 由 顺 乌 头 酸 酶 催 化 ， 柠 檬 酸 脱水 、 加 水 生 成 异 柠 檬 酸 。 （ 3） 异 柠 檬 酸 -氧 化 、 脱 羧 生 成 -酮 戊 二 酸 此 反 应 在 异 柠 檬 酸 脱 氢 酶 作 用 下 进 行脱 氢 、 脱 羧 ， 这 是 三 羧 酸 循 环 中 第 一 次 氧化 脱 羧 。 异 柠 檬 酸 脱 氢 酶 (isocitrate dehydrogenase)是 三 羧 酸 循 环 的 限 速 酶 ，是 最 主 要 的 调 节 点 ， 辅

42、酶 是 NAD+， 脱 氢 生成 的 NADH+H+经 线 粒 体 内 膜 上 经 呼 吸 链 传递 生 成 水 ， 氧 化 磷 酸 化 生 成 3 分 子 ATP。异 柠 檬 酸 先 脱 氢 生 成 草 酰 琥 珀 酸 ， 再 脱 羧生 成 -酮 戊 二 酸 。 G0=-20.9kJ mol。 （ 4） -酮 戊 二 酸 氧 化 、 脱 羧 生 成 琥珀 酰 辅 酶 A 此 反 应 在 -酮 戊 二 酸 脱 氢 酶 复 合 体( -ketoglutarate dehydrogenase complex)的 催 化 下 脱 氢 、 脱 羧 生 成 琥 珀 酰辅 酶 A， 这 是 三 羧 酸 循

43、 环 中 第 二 次 氧 化 脱羧 。 -酮 戊 二 酸 脱 氢 酶 复 合 体 是 三 羧 酸循 环 的 关 键 酶 ， 是 第 三 个 调 节 点 。 -酮戊 二 酸 脱 氢 酶 复 合 体 是 多 酶 复 合 体 ， 其 组成 及 反 应 方 式 都 与 丙 酮 酸 脱 氢 酶 复 合 体 相似 。 它 所 含 的 三 种 酶 是 -酮 戊 二 酸 脱 氢酶 (需 TPP)； 硫 辛 酸 琥 珀 酰 基 转 移 酶 (需 硫辛 酸 和 辅 酶 A)； 二 氢 硫 辛 酸 脱 氢 酶 (需FAD、 NAD+)。 脱 氢 生 成 NADH+H+， 经 线 粒体 内 膜 上 经 呼 吸 链 传

44、 递 生 成 水 ， 氧 化 磷 酸化 生 成 3 分 子 ATP。 由 于 反 应 中 分 子 内 部 能 量 重 排 ， 产 物琥 珀 酰 辅 酶 A 中 含 有 一 个 高 能 硫 酯 键 ， 此反 应 不 可 逆 。 G0=-33.5kJ 糖 代 谢 mol。 （ 5） 琥 珀 酰 辅 酶 A 转 变 为 琥 珀 酸 此 反 应 由 琥 珀 酸 硫 激 酶 （ 琥 珀 酰 辅 酶A 合 成 酶 ） 催 化 ， 琥 珀 酰 辅 酶 A 中 的 高 能硫 酯 键 释 放 能 量 ， 可 以 转 移 给 ADP（ 或GDP） ， 形 成 ATP（ 或 GTP） 。 细 胞 中 有 两种 同

45、工 酶 ， 一 种 形 成 ATP， 另 一 种 形 成GTP。 这 是 因 为 琥 珀 酸 硫 激 酶 由 、 亚基 组 成 ， 亚 基 上 有 磷 酸 化 的 组 氨 酸 残 基以 及 结 合 CoA 的 位 点 ； 亚 基 上 既 可 以 结合 ATP 又 可 以 结 合 GTP。 形 成 的 GTP 可 在二 磷 酸 核 苷 激 酶 催 化 下 ， 将 高 能 磷 酸 基 团转 移 给 ADP 生 成 ATP。 这 是 三 羧 酸 循 环 中唯 一 的 一 次 底 物 水 平 磷 酸 化 ， 生 成 1 分 子ATP。 （ 6） 琥 珀 酸 脱 氢 转 变 为 延 胡 索 酸 此 反

46、应 由 琥 珀 酸 脱 氢 酶 催 化 ， 辅 酶 是FAD， 脱 氢 后 生 成 FADH2， 经 线 粒 体 内 膜 上经 呼 吸 链 传 递 生 成 水 ， 氧 化 磷 酸 化 生 成 2分 子 ATP。 （ 7） 延 胡 索 酸 转 变 为 苹 果 酸 此 反 应 由 延 胡 索 酸 酶 催 化 ， 加 水 生 成苹 果 酸 。 （ 8） 苹 果 酸 脱 氢 生 成 草 酰 乙 酸 此 反 应 由 苹 果 酸 脱 氢 酶 催 化 ， 辅 酶 是NAD+， 脱 氢 后 生 成 NADH+H+， 经 线 粒 体 内膜 上 经 呼 吸 链 传 递 生 成 水 ， 氧 化 磷 酸 化 生成 3

47、 分 子 ATP。 2. 三 羧 酸 循 环 的 特 点 ： （ 1） 三 羧 酸 循 环 是 乙 酰 辅 酶 A 的 彻底 氧 化 过 程 。 草 酰 乙 酸 在 反 应 前 后 并 无 量的 变 化 。 三 羧 酸 循 环 中 的 草 酰 乙 酸 主 要 来自 丙 酮 酸 的 直 接 羧 化 。 （ 2） 三 羧 酸 循 环 是 能 量 的 产 生 过 程 ，1 分 子 乙 酰 CoA 通 过 TCA 经 历 了 4 次 脱 氢（ 3 次 脱 氢 生 成 NADH+H+， 1 次 脱 氢 生 成FADH2） 、 2 次 脱 羧 生 成 CO2， 1 次 底 物 水平 磷 酸 化 ， 共 产

48、 生 12 分 子 ATP。 （ 3） 三 羧 酸 循 环 中 柠 檬 酸 合 酶 、 异柠 檬 酸 脱 氢 酶 、 -酮 戊 二 酸 脱 氢 酶 复 合体 是 反 应 的 关 键 酶 ， 是 反 应 的 调 节 点 。 3. 三 羧 酸 循 环 的 生 理 意 义 （ 1） 三 羧 酸 循 环 是 糖 、 脂 和 蛋 白 质三 大 物 质 代 谢 的 最 终 代 谢 通 路 。 糖 、 脂 和蛋 白 质 在 体 内 代 谢 都 最 终 生 成 乙 酰 辅 酶A， 然 后 进 入 三 羧 酸 循 环 彻 底 氧 化 分 解 成 水 、CO2 和 产 生 能 量 。 （ 2） 三 羧 酸 循 环

49、 是 糖 、 脂 和 蛋 白 质三 大 物 质 代 谢 的 枢 纽 。 二 、 糖 的 有 氧 氧 化 生 理 意 义糖 有 氧 氧 化 的 主 要 功 能 是 提 供 能 量 ，人 体 内 绝 大 多 数 组 织 细 胞 通 过 糖 的 有 氧 氧化 获 取 能 量 。 体 内 l 分 子 葡 萄 糖 彻 底 有 氧氧 化 生 成 38(或 36)分 子 ATP。 葡 萄 糖 彻底 氧 化 生 成 CO2、 H2O 的 过 程 中 ， G0=-2840kJ mol， 生 成 了 38 分 子 ATP， 3830.5 kJ mol=1159 kJ mol，产 生 能 量 的 有 效 率 为 40%左 右 。 糖 的 有 氧 氧 化 中 通 过 氧 化 磷 酸 化 反 应得 到 34(或 32)分 子 ATP， 通 过 底 物 水 平 磷酸 化 生 成 6 分 子 ATP。 在 肝 、 肾 、 心 等 组织 中 l 分 子 葡 萄 糖 彻 底 氧 化 可 生 成 38 分子 ATP， 而 骨 骼 肌 及 脑 组 织 中 只 能 生 成