【生物化学】戊糖代谢及其他糖代谢途径

《医学生物化学》第4章糖代谢重点难点《医学生物化学》第4章糖代谢-重点难点一、糖类的生理功用：①氧化供能：糖类是人体最主要的供能物质，占全部供能物质供能量的70%；与供能有关的糖类主要是葡萄糖和糖原，前者为运输和供能形式，后者为贮存形式。

②作为结构成分：糖类可与脂类形成糖脂，或与蛋白质形成糖蛋白，糖脂和糖蛋白均可参与构成生物膜、神经组织等。

③作为核酸类化合物的成分：核糖和脱氧核糖参与构成核苷酸，DNA，RNA等。

④转变为其他物质：糖类可经代谢而转变为脂肪或氨基酸等化合物。

二、糖的无氧酵解：糖的无氧酵解是指葡萄糖在无氧条件下分解生成乳酸并释放出能量的过程。

其全部反应过程在胞液中进行，代谢的终产物为乳酸，一分子葡萄糖经无氧酵解可净生成两分子ATP。

糖的无氧酵解代谢过程可分为四个阶段：1.活化(己糖磷酸酯的生成)：葡萄糖经磷酸化和异构反应生成1,6-双磷酸果糖(FBP)，即葡萄糖→6-磷酸葡萄糖→6-磷酸果糖→1,6-双磷酸果糖(F-1,6-BP)。

这一阶段需消耗两分子ATP，己糖激酶(肝中为葡萄糖激酶)和6-磷酸果糖激酶-1是关键酶。

2.裂解(磷酸丙糖的生成)：一分子F-1,6-BP裂解为两分子3-磷酸甘油醛，包括两步反应：F-1,6-BP→磷酸二羟丙酮+3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮→3-磷酸甘油醛。

3.放能(丙酮酸的生成)：3-磷酸甘油醛经脱氢、磷酸化、脱水及放能等反应生成丙酮酸，包括五步反应：3-磷酸甘油醛→1,3-二磷酸甘油酸→3-磷酸甘油酸→2-磷酸甘油酸→磷酸烯醇式丙酮酸→丙酮酸。

此阶段有两次底物水平磷酸化的放能反应，共可生成2×2=4分子ATP。

丙酮酸激酶为关键酶。

4.还原(乳酸的生成)：利用丙酮酸接受酵解代谢过程中产生的NADH，使NADH重新氧化为NAD+。

即丙酮酸→乳酸。

三、糖无氧酵解的调节：主要是对三个关键酶，即己糖激酶(葡萄糖激酶)、6-磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶进行调节。

第八章生物氧化1.生物氧化：物质在生物体内进行氧化称生物氧化，主要指糖、脂肪、蛋白质等在体内彻底分解时逐步释放能量，最终生成CO2 和 H2O的过程。

2.生物氧化中的主要氧化方式：加氧、脱氢、失电子3.CO2的生成方式：体内有机酸脱羧4.呼吸链：代谢物脱下的成对氢原子通过位于线粒体内膜上的多种酶和辅酶所催化的连锁反应逐步传递，最终与氧结合生成水，这一系列酶和辅酶称为呼吸链，又称电子传递链。

NADH →复合物I→ CoQ →复合物III →Cyt c →复合物IV →O 产2.5个ATP (2)琥珀酸氧化呼吸链:3-磷酸甘油穿梭琥珀酸→复合物II→ CoQ →复合物III → Cyt c →复合物IV →O 产1.5个ATP 含血红素的辅基：血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素、过氧化物酶、过氧化氢酶5.细胞质NADH的氧化:胞液中NADH必须经一定转运机制进入线粒体，再经呼吸链进行氧化磷酸化。

转运机制（1）3-磷酸甘油穿梭：主要存在于脑和骨骼肌的快肌，产生1.5个ATP（2）苹果酸-天冬氨酸穿梭：主要存在于肝、心和肾细胞；产生2.5个ATP6.ATP的合成方式：（1）氧化磷酸化：是指在呼吸链电子传递过程中偶联ADP磷酸化，生成ATP，又称为偶联磷酸化。

偶联部位：复合体Ⅰ、III、IV（2）底物磷酸化：是底物分子内部能量重新分布，通过高能基团转移合成ATP。

磷/氧比：氧化磷酸化过程中每消耗1摩尔氧原子（0.5摩尔氧分子）所消耗磷酸的摩尔数或合成ATP的摩尔数。

7.磷酸肌酸作为肌肉中能量的一种贮存形式第九章糖代谢一、糖的生理功能：（1）氧化供能（2）提供合成体内其它物质的原料（3）作为机体组织细胞的组成成分吸收速率最快的为-半乳糖二、血糖1.血糖：指血液中的葡萄糖正常空腹血糖浓度：3.9~6.1mmol/L2.血糖的来源：（1）食物糖消化吸收（2）肝糖原分解(3)糖异生去路：(1）氧化分解供能（2）合成糖原（3）转化成其它糖类或非糖物质3.血糖调节：肝脏调节、肾脏调节（肾糖阈）、神经调节、激素调节体内主要升血糖激素：胰高血糖素、糖皮质激素、肾上腺素、生长激素、甲状腺素三、糖代谢1.无氧酵解(无氧或缺氧；生成乳酸；释放少量能量)关键酶：己糖激酶、6-磷酸果糖激酶1、丙酮酸激酶反应部位：胞液产能方式：底物磷酸化净生成2ATP⑴葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖 -1ATP⑵ 6-磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖⑶ 6-磷酸果糖转变为1,6-二磷酸果糖 -1ATP⑷ 1,6-二磷酸果糖裂解⑸磷酸丙糖的同分异构化⑹ 3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸【脱氢反应】⑺ 1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸【底物磷酸化】 +1*2ATP⑻ 3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸⑼ 2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸⑽磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸，并通过底物水平磷酸化 +1*2ATP(11)丙酮酸加氢转变为乳酸生理意义：（1）是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。

生物化学：糖代谢糖是生物体重要的能量来源之一，也是构成生物体大量重要物质的原始物质。

糖代谢是指生物体对糖类物质进行分解、转化、合成的过程。

糖代谢主要包括两大路径：糖酵解和糖异生。

本篇文档将从分解和合成两个角度，介绍生物体内糖的代谢。

糖的分解糖酵解（糖类物质的分解）糖酵解是指生物体内将葡萄糖和其他糖类物质分解成更小的化合物，同时释放出能量。

糖酵解途径包括糖原泛素、琥珀酸途径、戊糖途径、甲酸途径等。

其中主要以糖原泛素和琥珀酸途径为代表。

糖原泛素途径糖原泛素途径又称为糖酵解途径，是生物体内最常用的糖分解方式。

它可以将葡萄糖分解成丙酮酸或者丁酮酸，同时产生2个ATP和2个NADH。

糖原泛素途径一般分为两个阶段：糖分解阶段和草酸循环。

糖分解阶段在这个阶段，葡萄糖通过酸化和裂解反应，进入三磷酸葡萄糖分子中，并生成一个六碳分子葡萄糖酸，此过程中消耗1个ATP。

接着，葡萄糖酸分子被磷酸化，生成高能量化合物1,3-二磷酸甘油酸，同时产生2个ATP。

随后，1,3-二磷酸甘油酸分子的丙酮酸残基被脱除，生成丙酮酸或者丁酮酸。

草酸循环草酸循环是指将生成的丙酮酸和丁酮酸在线粒体内发生可逆反应，生成柠檬酸，随后通过草酸循环将柠檬酸氧化分解成二氧化碳、水和ATP。

草酸循环中的关键酶有乳酸脱氢酶、肌酸激酶等。

琥珀酸途径琥珀酸途径也被称为三羧酸循环，是生物体内另一种重要的糖分解途径，它可以将葡萄糖分解成二氧化碳和水，同时产生30多个ATP。

琥珀酸途径中，葡萄糖通过磷酸化，生成高能分子葡萄糖6-磷酸，随后被氧化酶和酶羧化酶双重氧化分解成二氧化碳和水。

琥珀酸途径的关键酶有异构酶、羧酸还原酶等。

糖异生（糖合成）糖异生是指非糖类物质（如丙酮酸、乳酸等）通过一系列合成反应，转化成糖类物质的过程。

糖异生是生物体内糖类物质的重要来源之一，对维持生命的各种生理过程具有重要意义。

糖异生途径包括丙酮酸途径、戊糖途径和甘油三磷酸途径等。

丙酮酸途径丙酮酸途径是指通过丙酮酸合成糖的途径，它可以将丙酮酸反应生成物乙酰辅酶A进一步转移，合成3磷酸甘油醛，随后通过糖醛酸-3-磷酸酰基转移酶反应，合成葡萄糖6磷酸。

第七章糖代谢一、知识要点（一）糖酵解途径：糖酵解途径中，葡萄糖在一系列酶的催化下，经10步反应降解为2分子丙酮酸，同时产生2分子NADH+H+和2分子ATP。

主要步骤为（1）葡萄糖磷酸化形成二磷酸果糖；（2）二磷酸果糖分解成为磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮，二者可以互变；（3）磷酸甘油醛脱去2H及磷酸变成丙酮酸，脱去的2H 被NAD+所接受，形成2分子NADH+H+。

（二）丙酮酸的去路：（1）有氧条件下，丙酮酸进入线粒体氧化脱羧转变为乙酰辅酶A，同时产生1分子NADH+H+。

乙酰辅酶A进入三羧酸循环，最后氧化为CO2和H2O。

（2）在厌氧条件下，可生成乳酸和乙醇。

同时NAD+得到再生，使酵解过程持续进行。

（三）三羧酸循环：在线粒体基质中，丙酮酸氧化脱羧生成的乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合成柠檬酸，进入三羧酸循环。

柠檬酸经脱水、加水转变成异柠檬酸，异柠檬酸经过连续两次脱羧和脱氢生成琥珀酰CoA；琥珀酰CoA发生底物水平磷酸化产生1分子GTP和琥珀酸；琥珀酸脱氢，加水及再脱氢作用依次变成延胡索酸、苹果酸和循环开始的草酰乙酸。

三羧酸循环每进行一次释放2分子CO2，产生3分子NADH+H+，和一分子FADH2。

（四）磷酸戊糖途径：在胞质中，磷酸葡萄糖进入磷酸戊糖代谢途径，经过氧化阶段和非氧化阶段的一系列酶促反应，被氧化分解成CO2，同时产生NADPH + H+。

其主要过程是G-6-P脱氢生成6-磷酸葡萄糖酸，再脱氢脱羧生成核酮糖-5-磷酸。

6分子核酮糖-5-磷酸经转酮反应和转醛反应生成5分子6-磷酸葡萄糖。

中间产物甘油醛-3-磷酸，果糖-6-磷酸与糖酵解相衔接；核糖-5-磷酸是合成核酸的原料，4-磷酸赤藓糖参与芳香族氨基酸的合成；NADPH+H+提供各种合成代谢所需要的还原力。

（五）糖异生作用：非糖物质如丙酮酸，草酰乙酸和乳酸等在一系列酶的作用下合成糖的过程，称为糖异生作用。

糖异生作用不是糖酵解的逆反应，因为要克服糖酵解的三个不可逆反应，且反应过程是在线粒体和细胞液中进行的。

糖醛酸途径和磷酸戊糖途径
糖醛酸途径和磷酸戊糖途径是细胞内的两种代谢途径，它们对于生物体内的能量产生和物质合成起着重要的作用。

糖醛酸途径是一种葡萄糖代谢途径，主要存在于肝脏和肾脏等器官中。

该途径将葡萄糖转化为葡萄糖醛酸，并进一步转化为其他糖类和非糖类物质。

这个途径在生物体内具有多种功能，包括维持血糖水平、合成脂类和胆固醇、解毒等。

磷酸戊糖途径则是一种产生 NADPH（还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）和 5-磷酸核糖的代谢途径。

它在细胞内普遍存在，对于维持细胞内氧化还原平衡、提供生物合成所需的还原力以及合成核酸等方面起着重要的作用。

此外，磷酸戊糖途径还参与了细胞内抗氧化防御机制，保护细胞免受自由基的损伤。

这两种途径在细胞内相互联系，共同维持生物体内的能量代谢和物质合成。

它们的正常运作对于维持细胞的功能和生物体的健康至关重要。

需要注意的是，不同生物体和细胞类型中的糖醛酸途径和磷酸戊糖途径可能存在一些差异，具体的代谢过程和功能可能会有所不同。

对于更详细和具体的信息，建议参考相关的生物学和生物化学教材或研究文献。

生物化学糖的各种代谢途径糖是生物体内重要的能量来源，它经过一系列代谢途径转化成为能够供给细胞进行生命活动所需能量的物质。

本文将从不同角度介绍糖的代谢途径。

1. 糖的消化与吸收糖的消化与吸收是糖的代谢的第一步。

在消化道中，碳水化合物被酶水解成单糖，如葡萄糖、果糖和半乳糖等。

这些单糖通过细胞膜上的特定转运蛋白进入肠细胞，并进一步转运到血液中。

2. 糖的糖酵解糖酵解是糖的代谢重要途径之一，其主要发生在细胞质中。

在糖酵解过程中，葡萄糖分子通过一系列酶的催化，最终转化为丙酮酸和乳酸。

这个过程产生了少量的ATP，同时还释放出能量。

3. 糖的糖异生糖异生是一种逆向的糖代谢途径，它发生在肝脏、肾脏和肌肉等组织中。

在糖异生过程中，非糖物质如乳酸、氨基酸和甘油等被转化为葡萄糖。

这个过程在低血糖状态下起到维持血糖平衡的作用。

4. 糖的糖原代谢糖原是一种多糖，是动物体内储存能量的主要形式。

糖原代谢包括糖原的合成和降解两个过程。

在糖原合成中，多个葡萄糖分子通过糖原合成酶连接成为长链状的糖原分子。

而在糖原降解中，糖原酶将糖原分子逐步分解成为葡萄糖分子，供给机体能量需求。

5. 糖的糖酮体代谢当机体处于长时间低血糖状态或长期饥饿状态时，脂肪组织会分解脂肪生成酮体，其中乙酰酮酸和羟基丁酸是两种主要的酮体。

在饥饿状态下，脑细胞主要利用酮体供能。

6. 糖的糖醇代谢糖醇是一种糖的衍生物，如甘露醇和山梨醇等。

糖醇可以通过酶的催化作用与糖酮体和糖酵解产物相互转化。

糖醇在机体中具有调节渗透压和抗氧化等功能。

7. 糖的糖基转移糖基转移是一种重要的糖代谢途径，它参与了糖的合成、降解以及信号传导等过程。

糖基转移酶可以将糖基从一种底物转移到另一种底物上，形成新的糖分子。

总结起来，糖的代谢途径涵盖了糖的消化与吸收、糖酵解、糖异生、糖原代谢、糖酮体代谢、糖醇代谢和糖基转移等多个方面。

糖作为生物体内重要的能量来源，其代谢途径的研究不仅有助于理解生命活动的基本过程，还为糖代谢相关疾病的治疗提供了理论依据。

生物化学糖代谢小结糖代谢知识要点(一)糖酵解途径:糖酵解途径中,葡萄糖在一系列酶的催化下,经10 步反应降解为2 分子丙酮酸,同时产生2 分子NADH+H+与2 分子ATP。

主要步骤为:(1)葡萄糖磷酸化形成二磷酸果糖;(2)二磷酸果糖分解成为磷酸甘油醛与磷酸二羟丙酮,二者可以互变;(3)磷酸甘油醛脱去2H 及磷酸变成丙酮酸, 脱去的2H 被NAD+所接受,形成NADH+H+。

(二)丙酮酸的去路:(1)有氧条件下,丙酮酸进入线粒体氧化脱羧转变为乙酰辅酶A,同时产生1 分子NADH+H+。

乙酰辅酶A 进入三羧酸循环,最后氧化为CO2 与H2O。

(2)在厌氧条件下,可生成乳酸与乙醇。

同时NAD+得到再生,使酵解过程持续进行。

(三)三羧酸循环:在线粒体基质中,丙酮酸氧化脱羧生成的乙酰辅酶A,再与草酰乙酸缩合成柠檬酸,进入三羧酸循环。

柠檬酸经脱水加水转变成异柠檬酸,异柠檬酸经连续两次脱羧与脱羧生成琥珀酰CoA;琥珀酰CoA 发生底物水平磷酸化产生1 分子GTP 与琥珀酸;琥珀酸再脱氢,加水及再脱氢作用依次变成延胡索酸,苹果酸及循环开始的草酰乙酸。

三羧酸循环每循环一次放出2 分子CO2,产生3 分子NADH+H+,与一分子FADH2。

(四)磷酸戊糖途径:在胞质中,在磷酸戊糖途径中磷酸葡萄糖经氧化阶段与非氧化阶段被氧化分解为CO2,同时产生NADPH + H+。

其主要过程就是G-6-P 脱氧生成6-磷酸葡萄糖酸,再脱氢,脱羧生成核酮糖-5-磷酸。

6 分子核酮糖-5-磷酸经转酮反应与转醛反应生成5 分子6-磷酸葡萄糖。

中间产物甘油醛-3-磷酸,果糖-6-磷酸与糖酵解相衔接;核糖-5-磷酸就是合成核酸的原料,4-磷酸赤藓糖参与芳香族氨基酸的合成;NADPH+H+提供各种合成代谢所需要的还原力。

(五)糖异生作用:非糖物质如丙酮酸,草酰乙酸与乳酸等在一系列酶的作用下合成糖的过程,称为糖异生作用。

糖异生作用不就是糖酵解的逆反应,因为要克服糖酵解的三个不可逆反应,且反应过程就是在线粒体与细胞液中进行的。

小节练习第四节磷酸戊糖途径-07-葡萄糖在细胞内除通过无氧氧化和有氧氧化分解产能外，还存在其他不产能的分解代谢途径，如磷酸戊糖途径。

磷酸戊糖途径( pentose phosphate pathway)是指从糖酵解的中间产物葡糖- 6-磷酸开始形成旁路，通过氧化、基团转移两个阶段生成果糖-6-磷酸和3-磷酸甘油醛，从而返回糖酵解的代谢途径，亦称为磷酸戊糖旁路( pentose phosphate shunt)。

磷酸戊糖途径不能产生ATP，其主要意义是生成NADPH和磷酸核糖，这两种物质是肝、脂肪组织、哺乳期的乳腺、肾上腺皮质、性腺、骨髓和红细胞等组织发挥功能所需要的。

一、磷酸戊糖途径分为两个反应阶段磷酸戊糖途径在胞质中进行，分为两个阶段：第一阶段是氧化反应，生成磷酸核糖、NADPH 和CO第二阶段是基团转移反应，最终生成果糖-6-磷酸和3-2磷酸甘油醛。

（一）第一阶段是氧化反应在第一阶段的氧化反应过程中，1分子葡糖-6-磷酸生成核糖-5-磷酸，同时。

生成的磷酸核糖可用于合成核苷酸，NADPH也生成2分子NADPH和1分子CO2可用于许多化合物的合成代谢。

具体反应过程如下：首先在葡糖-6-磷酸脱氢酶( glucose-6-phosphate dehydrogenase)催化下，葡糖-6-磷酸氧化成6-磷酸葡糖酸内酯，脱下的氢由NADP+接受而生成NADPH，此反应需要Mg2+参与。

接着由内酯酶(lactonase)催化，6-磷酸葡糖酸内酯水解为6-磷酸葡糖酸，后者在6-磷酸葡糖酸脱氢酶作用。

最后，核酮糖-5-磷酸下氧化脱羧生成核酮糖-5-磷酸，同时生成NADPH及CO2由异构酶催化转变成核糖-5-磷酸；或者由差向异构酶催化转变为木酮糖-5- 磷酸。

（二）第二阶段是一系列基团转移反应经过第二阶段的一系列基团转移反应，核糖-5-磷酸最终转变为果糖-6-磷酸和3-磷酸甘油醛。

这一阶段非常重要，因为细胞对NADPH的消耗量远大于磷酸戊糖，多余的戊糖需要通过此反应返回糖酵解的代谢途径再次利用。