糖的分解代謝（一）

   人體組織均能對糖進行分解代謝，主要的分解途徑有四條：(1)無氧條件下進行的糖酵解途徑；(2)有氧條件下進行的有氧氧化；(3)生成磷酸戊糖的磷酸戊糖通路；(4)生成葡萄糖醛酸的糖醛酸代謝。

　　一、糖酵解途徑(glycolytic pathway)

　　糖酵解途徑是指細胞在胞漿中分解葡萄糖生成丙酮酸(pyruvate)的過程，此過程中伴有少量ATP的生成。在缺氧條件下丙酮酸被還原為乳酸(lactate)稱為糖酵解。有氧條件下丙酮酸可進一步氧化分解生成乙酰CoA進入三羧酸循環，生成CO2和H2O。

　　(一)葡萄糖的轉運(transport of glucose)
圖4-1 葡萄糖通過轉運載體轉入細胞示意圖GLUT代表葡萄糖轉運載體

　　葡萄糖不能直接擴散進入細胞內，其通過兩種方式轉運入細胞：一種是在前一節提到的與Na+共轉運方式，它是一個耗能逆濃度梯度轉運，主要發生在小腸粘膜細胞、腎小管上皮細胞等部位；另一種方式是通過細胞膜上特定轉運載體將葡萄糖轉運入細胞內(圖4－1)，它是一個不耗能順濃度梯度的轉運過程。目前已知轉運載體有5種，其具有組織特異性如轉運載體-1(GLUT-1)主要存在于紅細胞，而轉運載體-4(GLUT-4)主要存在于脂肪組織和肌肉組織。

　　(二)糖酵解過程

　　糖酵解分為兩個階段共10個反應，每個分子葡萄糖經第一階段共5個反應，消耗2個分子ATP為耗能過程，第二階段5個反應生成4個分子ATP為釋能過程。

　　1.第一階段

　　(1)葡萄糖的磷酸化(phosphorylation of glucose)

　　進入細胞內的葡萄糖首先在第6位碳上被磷酸化生成6-磷酸葡萄糖(glucose6phophate,G－6－P)，磷酸根由ATP供給，這一過程不僅活化了葡萄糖，有利于它進一步參與合成與分解代謝，同時還能使進入細胞的葡萄糖不再逸出細胞。催化此反應的酶是己糖激酶(hexokinase,HK)。己糖激酶催化的反應不可逆，反應需要消耗能量ATP，Mg2+是反應的激活劑，它能催化葡萄糖、甘露糖、氨基葡萄糖、果糖進行不可逆的磷酸化反應，生成相應的6-磷酸酯，6－磷酸葡萄糖是HK的反饋抑制物，此酶是糖氧化反應過程的限速酶(ratelimiting enzyme)或稱關鍵酶(key enzyme)它有同工酶Ⅰ-Ⅳ型，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型主要存在于肝外組織，其對葡萄糖Km值為10-5～10-6M。

　　Ⅳ型主要存在于肝臟，特稱葡萄糖激酶(glucokinase,GK)，對葡萄糖的Km值1～10-2M，正常血糖濃度為5mmol/L，當血糖濃度升高時，GK活性增加，葡萄糖和胰島素能誘導肝臟合成GK，GK能催化葡萄糖、甘露糖生成其6-磷酸酯，6-磷酸葡萄糖對此酶無抑制作用。

　　HK與GK兩者區別見表4-1。

  表4-1　己糖激酶(HK)和葡萄糖激酶(GK)的區別

　 HK GK

   組織分布 絕大多數組織 肝臟和β細胞

   Km 低 高

   6-磷酸葡萄糖的抑制 有 無

　　(2)6-磷酸葡萄糖的異構反應(isomerization of glucose-6-phosphate)

　　這是由磷酸己糖異構酶(phosphohexose isomerase)催化6-磷酸葡萄糖(醛糖aldose sugar)轉變為6-磷酸果糖(fructose-6-phosphate,F-6-P)的過程，此反應是可逆的。

　　(3)6-磷酸果糖的磷酸化(phosphorylation of fructose－6－phosphate)

　　此反應是6磷酸果糖第一位上的C進一步磷酸化生成1,6－二磷酸果糖，磷酸根由ATP供給，催化此反應的酶是磷酸果糖激酶1(phosphofructokinase l,PFK1)。
　　PFK1催化的反應是不可逆反應，它是糖的有氧氧化過程中最重要的限速酶，它也是變構酶，檸檬酸、ATP等是變構抑制劑，ADP、AMP、Pi、1，6-二磷酸果糖等是變構激活劑，胰島素可誘導它的生成。

　　(4)1.6二磷酸果糖裂解反應(cleavage of fructose1,6 di/bis phosphate)

　　醛縮酶(aldolase)催化1.6-二磷酸果糖生成磷酸二羥丙酮和3-磷酸甘油醛，此反應是可逆的。

　　(5)磷酸二羥丙酮的異構反應(isomerization of dihydroxyacetonephosphate)

　　磷酸丙糖異構酶(triose phosphate isomerase)催化磷酸二羥丙酮轉變為3－磷酸甘油醛，此反應也是可逆的。

　　到此1分子葡萄糖生成2分子3-磷酸甘油醛，通過兩次磷酸化作用消耗2分子ATP。