临床助理医师考试答疑：糖的分解代谢

　　1. 糖酵解基本途径、关键酶和生理意义

　　在缺氧状态下，葡萄糖生成乳酸的过程称为糖的无氧酵解（简称糖酵解）。糖酵解的代谢过程可分为三个阶段：第一阶段包括葡萄糖转变成3-磷酸甘油醛，此阶段需要ATP；第二阶段为3-磷酸甘油醛转变为丙酮酸，在此阶段中有ATP的生成；第三阶段为丙酮酸还原为乳酸。糖酵解的全部反应过程均在胞浆中进行。

　　第一阶段：磷酸丙糖的生成

　　（1）葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖，催化此反应的酶是己糖激酶（肝内为葡萄糖激酶），由ATP提供磷酸基和能量，这一步是不可逆反应。

　　（2）6-磷酸葡萄糖转变为6-磷酸果糖，反应可逆。

　　（3）6-磷酸果糖转变为1，6-双磷酸果糖，是第二个磷酸化反应，由6-磷酸果糖激酶-1催化，为不可逆反应。

　　（4）6碳的1，6-双磷酸果糖裂解为磷酸二羟丙酮和3-磷酸甘油醛，反应可逆。

　　第二阶段：丙酮酸的生成

　　（5）3-磷酸甘油醛氧化为1，3-二磷酸甘油酸，生成1分子NADH+H+ 和含有一个高能磷酸键的1，3-二磷酸甘油酸。

　　（6）1，3-二磷酸甘油酸转变为3-磷酸甘油酸，生成1分子ATP.这种底物上的高能磷酸键转移给ADP成为ATP的过程称为底物水平磷酸化。

　　（7）3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸，反应可逆。

　　（8）2-磷酸甘油酸转变为含有高能磷酸键的磷酸烯醇式丙酮酸，反应可逆。

　　（9）磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸，由丙酮酸激酶催化，有ATP生成。反应不可逆。

　　第三阶段：丙酮酸还原为乳酸

　　（10）丙酮酸接受在上述反应（反应5）生成的NADH+H+ ，还原为乳酸。反应可逆。

　　糖酵解的关键酶是己糖激酶（肝内为葡萄糖激酶）、6-磷酸果糖激酶-1和丙酮酸激酶。这三种酶是糖酵解途径的限速酶，其活性可受别构效应剂和激素的调节。限速酶活性的高低决定着糖酵解的速度和方向。

　　糖酵解的生理意义在于当机体缺氧或进行剧烈运动导致肌肉血流相对不足时，能量主要通过糖酵解获得。成熟红细胞没有线粒体，需完全依靠糖酵解供应能量。神经、白细胞、骨髓等组织细胞代谢极为活跃，在有氧情况下也常由糖酵解提供部分能量。

　　2. 糖有氧氧化的基本过程、关键酶和生理意义

　　酵解途径产生的丙酮酸在缺氧状态下还原为乳糖。在有氧状态下，酵解产生的NADH+H+进入线粒体，经电子传递链的氧化作用生成H2O，并生成ATP，同时，丙酮酸也进入线粒体，经氧化脱羧生成乙酰CoA.后者进入三羧酸循环彻底氧化成CO2、水并释放能量。葡萄糖在有氧条件下彻底氧化成水和二氧化碳并产生大量能量的过程称为有氧氧化。有氧氧化是糖氧化的主要方式，体内绝大多数细胞都要通过此途径获得能量。

　　糖的有氧氧化可分为三个阶段。第一阶段：葡萄糖在胞液经糖酵解途径分解成丙酮酸。第二阶段：丙酮酸由胞液进入线粒体，氧化脱羧生成乙酰CoA.第三阶段：在线粒体内，乙酰CoA 进入三羧酸循环被彻底氧化。

　　（1）葡萄糖分解成丙酮酸，反应步骤同糖的无氧酵解，反应过程中生成的NADH+H+ 被转运进线粒体，通过呼吸链将其中的2个氢氧化成水，并生成ATP.

　　（2）丙酮酸的氧化脱羧，生成乙酰CoA.此反应由丙酮酸脱氢酶复合体催化。

　　（3）乙酰CoA进入三羧酸循环被彻底氧化。这个循环以乙酰CoA 和草酰乙酸缩合成含有三个羧基的柠檬酸开始，故称为三羧酸循环。三羧酸循环的反应过程如下：①乙酰CoA和草酰乙酸缩合成柠檬酸，反应由柠檬酸合酶催化。②柠檬酸转变成异柠檬酸。③异柠檬酸转变成α-酮戊二酸，反应由异柠檬酸脱氢酶催化。④α-酮戊二酸氧化脱羧生成含有高能硫酯键的琥珀酰CoA，反应由α-酮戊二酸脱氢酶复合体催化。⑤琥珀酰CoA转变为琥珀酸，琥珀酰CoA的高能硫酯键水解，生成GTP，反应可逆。这是底物水平磷酸化的又一例子。⑥琥珀酸脱氢生成延胡索酸，由琥珀酸脱氢酶催化，辅酶是FAD.⑦延胡索酸生成苹果酸。⑧苹果酸生成草酰乙酸和NAD+H+ .这是三羧酸循环的最后一步反应，反应可逆。

　　三羧酸循环的关键酶是柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶复合体。三羧酸循环是糖、脂、蛋白质三大物质最终氧化的共同途径；是糖、脂、某些氨基酸代谢联系和互变的枢纽；是体内产生CO2和能量的主要机制之一。1摩尔乙酰CoA 经三羧酸循环彻底氧化可生成10摩尔ATP.

　　糖有氧氧化的生理意义：①为机体的生理活动提供能量。糖在有氧条件下彻底氧化释放的能量远多于糖酵解。在正常生理条件下，体内大多数组织细胞皆从糖的有氧氧化获得能量，1摩尔葡萄糖在体内经有氧氧化彻底分解可净生成30或32摩尔ATP.②糖有氧氧化途径中许多中间代谢产物是体内合成其他物质的原料，故与其他物质代谢密切联系。③糖有氧氧化途径与糖的其他代谢途径亦有密切联系，如糖酵解、磷酸戊糖途径、糖醛酸、果糖、半乳糖的代谢等。

　　3. 磷酸戊糖途径的生理意义

　　（1）为核酸的合成提供核糖。

　　（2）磷酸戊糖途径生成大量的NADPH+H+ ，作为供氢体参与多种代谢反应。

　　（3）通过磷酸戊糖途径中的转酮醇基及转醛醇基反应，使各种糖在体内得以互相转变。

　　相关习题：

　　1．丙酮酸脱氢酶复合体催化底物的脱氢反应，是糖的有氧氧化过程中非常重要的环节，需要一组维生素作辅酶，请选择正确的一组

　　A. 维生素B1、B2、B6、B12和维生素C

　　B. 维生素B1、B2、B6、B12和硫辛酸

　　C. 维生素B1、B2、生物素、泛酸和维生素E

　　D. 维生素B1、B2、硫辛酸、泛酸和维生素PP

　　E. 维生素B1、B2、维生素K、泛酸和生物素

　　答案：D

　　【解析】本试题考核构成丙酮酸脱氢酶复合体辅酶的维生素，丙酮酸脱氢酶复合体由5种辅酶构成，包括维生素B1——TPP、维生素B2——FAD、硫辛酸——二氢硫辛酸、泛酸——辅酶A和维生素PP——辅酶Ⅰ。

　　2.供氧不足时，3-磷酸甘油醛脱氢产生的NADH+H+ 的主要去路是

　　A. 参加脂肪酸的合成

　　B. 使丙酮酸还原生成乳酸

　　C. 维持GSH 处于还原状态

　　D. 经α-磷酸甘油穿梭进入线粒体氧化

　　E. 经苹果酸-天冬氨酸穿梭进入线粒体氧化

　　答案：B

　　【解析】①参与脂肪酸合成的H 是由NADPH+H+ 提供。②氧化型的谷胱甘肽（G-S-S-G）在谷胱甘肽还原酶作用下，由NADPH+H+ 提供H 生成GSH.③氧充足时，在脑和骨骼肌中，胞质中的NADH 经磷酸甘油穿梭转移到线粒体内氧化，而在肝和心肌，则经苹果酸-天冬氨酸穿梭，转移到线粒体内氧化。④供氧不足时，丙酮酸还原生成乳酸。反应中所需的氢主要来自3-磷酸甘油醛的脱氢产生的NADH+H+ .

　　3.下列哪项不是磷酸戊糖途径的重要生理功能

　　A. 是糖、脂、氨基酸的代谢枢纽

　　B. 为脂肪酸合成提供NADPH

　　C. 为核酸合成提供原料

　　D. 为胆固醇合成提供NADPH

　　E. 维持谷胱甘肽的还原状态

　　答案：A

　　【解析】磷酸戊糖途径的重要生理功能包括：提供NADPH 作为供氢体参与多种代谢反应，包括脂肪酸和胆固醇等合成过程所需的氢均来自NADPH 及维持谷胱甘肽的还原状态；磷酸戊糖途径的中间产物5-磷酸核糖是核酸合成的基本原料，磷酸戊糖途径是体内利用葡萄糖生成5-磷酸核糖的唯一途径；通过磷酸戊糖途径中的转酮醇基及转醛醇基反应，使丙糖、丁糖、戊糖、己糖、庚糖在体内得以互相转变。三羧酸循环是糖、脂、氨基酸代谢及互变的枢纽途径（A错误）。