第16章 糖代谢

血糖正常值3.9~6.0，来源是，①食物糖消化吸收，②肝糖原分解，肌糖原不会分解成葡萄糖，③非糖物质糖异生。去路有，①氧化分解生成二氧化碳和水，②糖酵解乳酸，③糖原合成肝糖原肌糖原，④无糖磷酸途径变为其他糖，⑤酯类氨基酸代谢生成脂肪氨基酸。

葡萄糖氧化产能的计算。一分子葡萄糖氧化产能为32或30个ATP。一般情况下，一个NADH可以产生2.5个ATP，一个FADH2可以产生1.5个ATP。

糖酵解产生丙酮酸的过程中，脱氢的两个氢离子在细胞质中，想要参与到第3步和第4步的氧化磷酸化，进入线粒体内膜结合O2生成水需要消耗能量。有两种方式分别为阿尔法磷酸甘油穿梭和苹果酸天冬氨酸穿梭，分别位于脑和骨骼肌或肝和心肌中，脱氢后分别最终产生1.5和2.5的ATP。所以两个氢离子转运内膜会差值两个ATP。

苹果酸天冬氨酸穿梭中间重要产物是草酰乙酸。阿尔法磷酸甘油穿梭重要中间产物是磷酸二羟丙酮。

呼吸链是指在细胞线粒体内膜上，按顺序排列的一系列酶和辅酶，包括递氢体和递电子体。酶和辅酶分三类，4种复合体，都有自己的特征性成分，复合体一的特征性物质是FMN，复合体二的特征性物质是FAD，复合体三的特征性物质是Cyt-b、Cyt-c1，复合体四的特征性物质是Cyt-aa3，辅酶Q又称泛醌，与线粒体内膜结合不紧密，第3种是Cyt-c，一类以铁卟啉为辅基的酶，与线粒体内膜结合不紧密。

呼吸链上细胞色素Cyt的顺序：b、c1、c、aa3。递电子体的本质就是细胞色素。CoQ之前的为递氢体，传递氢离子和电子，之后的称递电子体，只传递电子。递电子体不一定是递氢体，但递氢体一定是递电子体。

呼吸链的分类是根据呼吸链传递氢的来源不同分为FADH2呼吸链，第1个复合体是2，琥脂甘油，和NADH呼吸链，第1个复合体是1。

氧化还原电位就是对电子的亲和力，呼吸链越往后走的物质对电子的亲和力越高，CoQ后面的细胞色素都是递电子体。

葡萄糖无氧氧化又叫糖酵解。

无氧氧化，提供能量比率为1:2，无氧氧化的优势：缺氧时可供能，可快速供能，无线粒体的细胞如成熟的红细胞供能，供能场所：细胞质基质。包括两个阶段十一步化学反应，糖酵解，葡萄糖和丙酮酸的比例为1:2。乳酸生成，丙酮酸和乳酸比例为1:1。

NADH是辅酶+氢的结构。无氧情况下，NADH会脱氢让其形成乳酸。有氧情况下脱氢让其与氧气结合生成水，变回NAD。

糖酵解的关键酶分别是第1步的己糖激酶，第3步的磷酸果糖激酶1，第10步的丙酮酸激酶，过程中消耗两个ATP生成过4个ATP，所以最终结果是糖酵解净生成两分子ATP和两分子在细胞质中的NADH。

糖酵解的步骤：

①葡萄糖生成葡萄糖-6-磷酸。关键酶：己糖激酶，消耗1分子ATP。己糖激酶有4种同工酶，4种催化葡萄糖生成葡萄糖六磷酸，但结构不同。其中，第4型名叫葡萄糖激酶，只存在于肝脏。

②葡萄糖6磷酸可逆生成果糖6磷酸。所以没有关键酶（关键酶催化反应不可逆）。

③果糖6磷酸生成果糖16二磷酸。关键酶是磷酸果糖激酶1，消耗一分子ATP。磷酸果糖激酶一的产物是果糖16二磷酸，可以正反馈促进反应进行，换句话说，果糖16二磷酸是磷酸果糖激酶1的激活剂，但果糖26二磷酸是其最强激活剂。

④果糖16二磷酸可逆生成，甘油醛3磷酸+磷酸二羟丙酮。

⑤上一步生成的磷酸二羟丙酮可逆生成甘油醛3磷酸。

4和5相当于一分子果糖16二磷酸可逆生成两分子甘油醛3磷酸。

⑥两分子甘油醛3磷酸可逆合成一分子甘油酸13二磷酸。脱去的氢和辅酶NAD结合，生成2分子NADH。

⑦甘油酸13二磷酸发生底物水平磷酸化生成甘油酸3磷酸，产生两分子ATP。底物水平磷酸化的本质就是产生ATP。

⑧甘油酸3磷酸变位生成甘油酸2磷酸。

⑨甘油酸2磷酸脱水，生成磷酸烯醇式丙酮酸。

⑩磷酸烯醇式丙酮酸发生底物水平磷酸化生成丙酮酸。关键酶是丙酮酸激酶，生成两分子ATP。

糖的有氧氧化4个阶段，①糖酵解，葡萄糖生成丙酮酸，②丙酮酸生成乙酰辅酶A，③三羧酸循环，④氧化磷酸化。其中234的反应部位位于线粒体。

丙酮酸由丙酮酸脱氢酶复合体催化生成乙酰CoA，脱氢生成2分子NADH。丙酮酸脱氢酶复合体包括硫辛酸，硫氨素，FAD，NAD，辅酶ACoA（内含有泛酸）五种。

三羧酸循环部位在线粒体，最后生成六分子NADH+二分子FADH2+二分子GTP。三个关键酶，柠檬酸合酶，异柠檬酸脱氢酶，阿尔法酮戊二酸脱氢酶复合体，产能反应是琥珀酰CoA生成琥珀酸，产成能形式是GDP变为GTP，有4个脱氢反应分别为步骤4579，物质为异酮苹琥，九步具体如下。

①乙酰CoA进入三羧酸循环，和草酰乙酸反应生成柠檬酸，关键酶为柠檬酸合酶。

②柠檬酸生成顺乌头酸。

③顺乌头酸生成异柠檬酸。

④异柠檬酸生成阿尔法酮戊二酸，关键酶为异柠檬酸脱氢酶。脱的氢与NAD结合生成NADH。

⑤阿尔法酮戊二酸，生成琥珀酰辅酶A，关键酶为阿尔法酮戊二酸脱氢酶复合体。这一步脱氢与NAD结合生成NADH。

⑥琥珀酰辅酶A生成琥珀酸，产生的能量以GTP的形式生成。

⑦琥珀酸生成廷胡索酸。脱氢与FAP结合生成FADH2，与其他脱氢结合物不同。不能经过NADH呼吸链氧化。

⑧延胡索酸生成苹果酸脱氢。

⑨苹果酸再生成草酰乙酸，与NAD结合生成NADH。

巴斯德效应，指糖有氧氧化抑制无氧氧化。

氧化磷酸化的概念，氧化指呼吸链中氢离子和氧气逐步结合产生水，磷酸化指ADP利用氧化生成的能量与磷酸结合生成ATP。在氧化的过程中产生的能量属于热能，少部分维系体温，大部分无法直接利用，磷酸化的本质是将无法利用的热能储存起来。

磷酸化的过程是呼吸链上的复合体1和4、3都有质子泵的功能，是氧化磷磷酸化的偶联部位。复合体二无法泵出氢离子所以无法进行磷酸化。质子泵可以让线粒体内的氢离子泵到线粒体外，线粒体外氢离子浓度增高有向线粒体内移动的趋势，通过ATP合酶结合的氢离子通道再次进入线粒体中，氢离子势能转变为其他形式的能量被ADP利用，合成ATP。同时回到线粒体上的氢离子与进入线粒体内膜的氧气结合生成水。

氧化与磷酸化两个过程同时在呼吸链上进行，偶联关系。氧化消耗氧气，磷酸化消耗磷酸，每消耗一分子磷酸生成一分子ATP，磷酸和氧原子的比例可以表示生成的ATP数和消耗1/2氧气的比值。

影响氧化磷酸化的因素分别有4个，ADP、氧化磷酸化抑制剂，甲状腺激素，线粒体DNA突变。

氧化磷酸化抑制剂，有呼吸链抑制和解偶联剂，ATP合酶抑制剂。，呼吸链抑制剂分别是复合体1234的抑制剂。复合体一的抑制剂是异物巴比妥，鱼藤酮，粉蝶霉素A，复合体二的抑制剂有萎锈灵，复合体三的抑制剂是粘噻唑菌醇，抗霉素A，复合体四的抑制剂是一氧化碳，CN-，N3-。第2种抑制剂是解偶联剂，只氧化不磷酸化，比如二硝基苯酚或者解偶联蛋白，或只磷酸化不氧化。解偶联蛋白位于新生儿棕色脂肪中，只让氢离子回流不能磷酸化产生ATP，回流产能全部产热。第3种ATP合酶抑制剂，寡霉素和DCCD二环已基碳二亚胺，氢离子无法回流，势能无法转为热能，更无法转为ATP利用。

甲状腺激素对氧化磷酸化的影响。①促进解偶联蛋白生成，导致ATP无法生成，氢离子回流势能只转变为热能，体温升高，②促进钠钾ATP酶消耗ATP。

磷酸戊糖途径，葡萄糖6磷酸生成果糖6磷酸，关键酶是葡萄糖6磷酸脱氢酶G6PD。磷酸戊糖途径的意义：①体内还原剂的主要来源，两分子的NADPH，②核苷酸合成的原料，5磷酸核糖。相关疾病：蚕豆病，缺乏葡萄糖六磷酸脱氢酶。红细胞没有足够的NADPH对抗蚕豆的氧化因而发生破裂。

糖原的合成与分解。

糖原是糖的储存形式，合成的关键酶是糖原合酶，分解的关键酶是糖原磷酸化酶。

糖异生的概念，血糖降低时，非糖物质转变为葡萄糖补充血糖的过程。常见可发生糖异生的物质有乳酸，升糖氨基酸，丙酮酸，甘油等。

以丙酮酸为例，糖降解的10步中有三步关键反应不可逆，所以糖异生也是这三步为不可逆关键反应。

关键反应一，葡萄糖6磷酸在葡萄糖6磷酸酶的催化下生成葡萄糖。对应糖酵解的，葡萄糖在己糖激酶作用下生成葡萄糖6磷酸。

关键反应二，果糖16二磷酸在果糖二磷酸酶1的催化下变成果糖6磷酸，对应糖酵解的果糖6磷酸在磷酸果糖激酶1的作用下生成果糖16二磷酸。

关键反应三，丙酮酸在丙酮酸羟化酶作用下生成草酰乙酸，再通过磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶生成磷酸烯醇式丙酮酸。对应磷酸烯醇式丙酮酸在丙酮酸激酶催化下生成丙酮酸。

乳酸循环，氧供不足时，肌收缩通过糖的无氧氧化生成乳酸，乳酸通过细胞膜弥散进血液再入肝，在肝内糖异生为葡萄糖，形成一个循环。