第五章 糖 代 谢
[目的与要求]1、掌握糖酵解的过程、部位、关键酶和意义2、掌握糖有氧氧化的过程、部位、关键酶和意义3、掌握磷酸戊糖途径的意义4、掌握糖原合成和分解的过程和关键酶5、掌握糖异生的过程、部位、关键酶和意义6、掌握血糖正常值、来源、去路和意义。
第一节 糖概述糖的化学本质是多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。糖广泛分布于所有生物体内。糖在生命活动中的主要作用是提供能源和碳源，人体所需能量的50%-70%来自于糖。食物中的糖类主要是淀粉，淀粉被消化成其基本组成单位葡萄糖后，以主动方式被吸收入血。
机体内的化学反应是在酶的催化下完成的。在细胞内这些反应不是相互独立的，而是相互联系的，一个反应的产物可能就是下一个反应的底物，这样构成一连串的反应，称之为代谢途径(pathway)，由不同的代谢途径相互交叉构成一个有组织有目的的化学反应网络(network)，称为代谢(metabolism)。
体内的代谢途径主要分为两类：一类是由大分子(多糖、蛋白、脂类等)不断降解为小分子(如CO2，NH3，H2O)的过程称之为分解代谢(catabolism)；另一类是由小分子(如氨基酸等)生成大分子(如蛋白质)的过程称之为合成代谢(anabolism)。
分解代谢主要分三个阶段进行：第一阶段是由复杂的大分子分解为物质基本组成单位的过程，即糖、脂肪和蛋白质降解生成葡萄糖、脂肪酸、甘油和氨基酸；第二阶段是由这些基本分子转变为代谢中间产物，即活泼的二碳化合物的过程，如上述葡萄糖、氨基酸和脂肪酸等降解为乙酰CoA，这期间有少量能量的释放，生成ATP；第三阶段是乙酰CoA氧化生成CO2和H2O的过程，这期间生成的NADH，FADH2通过氧化磷酸化过程，生成大量ATP。合成代谢一般不是分解代谢简单的逆向反应，而是由不同酶催化的，通常需要消耗ATP，还原供氢体多为NADPH。很显然，分解代谢是一个发散的过程(divergent process)，而合成代谢是一个集合过程(convergent process)。
在正常的机体内，代谢受着严格的调控(regulation)，处在动态平衡状态中，这种调节主要是通过各种代谢途径中关键的限速酶的活性变化来实现的。调控发生在两个水平上：一个是细胞内水平，主要由代谢底物、产物的多少来完成；第二个是整体水平，主要通过神经－内分泌系统来实现。
一,糖的生理功能
1,氧化供能是糖的主要生理，每克葡萄糖约产生4千卡能量。
2,糖是机体重要的碳源，其中间产物可转变成氨基酸、脂肪酸和核苷等。
3,糖参与构成细胞的组成，如糖脂构成神经组织和生物膜的成分；氨基多糖及其与蛋白质的结合物是结缔组织的基本成分；核糖及脱氧核糖是RNA及DNA的结构成分；糖蛋白是细胞膜成分，此外还参与血浆球蛋白、某些激素、酶和凝血因子等的构成。
二、多糖和低聚糖的酶促降解糖类中多糖和低聚糖，由于分子大，不能透过细胞膜，所以在被生物体利用之前必须水解成单糖，其水解均依靠酶的催化。
淀粉的酶促水解：水解淀粉的淀粉酶有α与β淀粉酶，二者只能水解淀粉中的α-l，4糖苷键，水解产物为麦芽糖。α-淀粉酶可以水解淀粉（或糖原）中任何部位的α-1，4糖苷键，β-淀粉酶只能从非还原端开始水解。在动物的消化液中有α-淀粉酶，在植物的种子与块根中有α-及β-淀粉酶。α-，β-淀粉酶不能水解α-l，6糖苷键。
水解淀粉中的α-1，6糖苷键的酶是α-l，6糖苷键酶，例如植物中的R-酶和小肠粘膜的α-糊精酶等。淀粉酶水解的产物为糊精和麦芽糖的混合物。
淀粉→糊精→麦芽糖淀粉或糖原在细胞内的降解是经磷酸化酶的磷酸解作用生成葡糖-1-磷酸，由于磷酸化酶也只磷酸解α-1,4糖苷键而不作用于α-l,6糖苷键，故全部分解必须在寡聚1,4→l,4葡聚糖转移酶和脱支酶等的协同作用下才能完成。
如图下图，磷酸化酶作用于糖原分子的非还原端，循序进行磷酸解，连续释放葡糖-l-磷酸，直到在分支点以前还有4个葡萄糖残基为止，寡聚1,4→ l,4葡聚糖转移（oligo-l,4→l,4-glucan Transferase）主要是将以 1,6-键连接于分支点的 4个残基的葡三糖转移至另一链的非还原端使其延长，而在分支点处还留下一个1,6-键葡萄糖残基。脱支酶（α-1,6-糖苷酶）水解l,6-糖苷键上的葡萄糖残基。
图6-1 磷酸化酶、寡聚1,4→ l,4葡聚糖转移酶、脱支酶降解糖原纤维素的酶促水解：人的消化道中没有水解纤维素的酶，但不少微生物如细菌、真菌、放线菌、原生动物等能产生纤维素酶及纤维二糖酶，它们能催化纤维素完全水解成葡萄糖。
双糖的酶水解在双糖酶催化下进行，双糖酶中最重要的除有麦芽糖酶、纤维二糖酶外还有蔗糖酶、乳糖酶等，它们都属于糖苷酶类，广泛分布于植物、微生物、与动物的小肠液中。
食物中的糖类经肠道消化为葡萄糖、果糖、半乳糖等单糖。单糖可被吸收入血。血液中的葡萄糖称为血糖。正常人空腹血糖浓度为70～110mg／dL。消化后吸收的单糖经门静脉入肝，一部分合成肝糖原贮存和代谢；另一部分经肝静脉进入血液循环，输送给全身各组织，在组织中分别进行合成与分解代谢。
第二节 糖的分解代谢(catabolism of carbohydrate)
对于葡萄糖在体外完全燃烧：
糖在体内要经过多步化学反应来完成氧化供能。其在体内分解有三种途径：
1,在无氧条件下进行糖酵解；
2,在有氧条件下进行有氧分解，通过三羧酸循环，完全氧化；
3,通过磷酸戊糖途径进行代谢。
一、糖酵解途径(glycolytic pathway)
糖酵解途径是指细胞在胞浆中分解葡萄糖生成丙酮酸(pyruvate)的过程，此过程中伴有少量ATP的生成。在缺氧条件下丙酮酸被还原为乳酸(lactate)称为糖酵解。有氧条件下丙酮酸可进一步氧化分解生成乙酰CoA进入三羧酸循环，生成CO2和H2O。
（一）糖酵解过程
糖酵解分为两个阶段共10个反应，每个分子葡萄糖经第一阶段共5个反应，消耗2个分子ATP为耗能过程，第二阶段5个反应生成4个分子ATP为释能过程。
1,葡萄糖的磷酸化(phosphorylation of glucose)
进入细胞内的葡萄糖首先在第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供给，这一过程不仅活化了葡萄糖，有利于它进一步参与合成与分解代谢，同时还能使进入细胞的葡萄糖不再逸出细胞。
催化此反应的酶是己糖激酶(hexokinase,HK)。己糖激酶催化的反应不可逆，反应需要消耗能量ATP，Mg2+是反应的激活剂，它能催化葡萄糖、甘露糖、氨基葡萄糖、果糖进行不可逆的磷酸化反应，生成相应的6-磷酸酯，6－磷酸葡萄糖是HK的反馈抑制物，此酶是糖氧化反应过程的限速酶(ratelimiting enzyme)或称关键酶(key enzyme)它有同工酶Ⅰ-Ⅳ型，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型主要存在于肝外组织，其对葡萄糖Km值为10-5～10-6M。Ⅳ型主要存在于肝脏，特称葡萄糖激酶(glucokinase,GK)，对葡萄糖的Km值1～10-2M，正常血糖浓度为5mmol/L，当血糖浓度升高时，GK活性增加，葡萄糖和胰岛素能诱导肝脏合成GK，GK能催化葡萄糖、甘露糖生成其6-磷酸酯，6-磷酸葡萄糖对此酶无抑制作用。
2,6-磷酸葡萄糖的异构反应(isomerization of glucose-6-phosphate)
由磷酸己糖异构酶(phosphohexose isomerase)催化6-磷酸葡萄糖(醛糖aldose sugar)转变为6-磷酸果糖(fructose 6-phosphate,F-6-P)的过程，此反应是可逆的。
3,6-磷酸果糖的磷酸化(phosphorylation of fructose 6－phosphate)
此反应是6磷酸果糖第一位上的C进一步磷酸化生成1,6－二磷酸果糖，磷酸根由ATP供给，催化此反应的酶是磷酸果糖激酶1(phosphofructokinase l,PFK1)。
PFK1催化的反应是不可逆反应，它是糖的有氧氧化过程中最重要的限速酶，它也是变构酶，柠檬酸、ATP等是变构抑制剂，ADP、AMP、Pi、1,6-二磷酸果糖等是变构激活剂，胰岛素可诱导它的生成。
4,1,6—二磷酸果糖裂解反应(cleavage of fructose1,6-di/bisphosphate)
醛缩酶(aldolase)催化1,6-二磷酸果糖生成磷酸二羟丙酮和3-磷酸甘油醛，此反应是可逆的。
5,磷酸二羟丙酮的异构反应(isomerization of dihydroxyacetonephosphate)
磷酸丙糖异构酶(triose phosphate isomerase)催化磷酸二羟丙酮转变为3－磷酸甘油醛，此反应也是可逆的。
到此，1分子葡萄糖生成2分子3-磷酸甘油醛，通过两次磷酸化作用消耗2分子ATP。
6,3-磷酸甘油醛氧化反应(oxidation of glyceraldehyde 3-phosphate)
此反应由3-磷酸甘油醛脱氢酶(glyceraldehyde 3－phosphatedehydrogenase)催化3-磷酸甘油醛氧化脱氢并磷酸化生成含有1个高能磷酸键的1,3－二磷酸甘油酸。本反应脱下的氢和电子转给脱氢酶的辅酶NAD+生成NADH+H+，磷酸根来自无机磷酸。
7,1,3－二磷酸甘油酸的高能磷酸键转移反应在磷酸甘油酸激酶(phosphaglycerate kinase,PGK)催化下，1,3－二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油酸，同时其C1上的高能磷酸根转移给ADP生成ATP，这种底物氧化过程中产生的能量直接将ADP磷酸化生成ATP的过程，称为底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation)。此激酶催化的反应是可逆的。
8,3-磷酸甘油酸的变位反应在磷酸甘油酸变位酶(phosphoglycerate mutase)催化下3-磷酸甘油酸C3－位上的磷酸基转变到C2位上生成2－磷酸甘油酸。此反应是可逆的。
9,2-磷酸甘油酸的脱水反应
由烯醇化酶(enolase)催化，2-磷酸甘油酸脱水的同时，能量重新分配，生成含高能磷酸键的磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate PEP)。烯醇化酶需要Mg2+或Mn2+参与。本反应也是可逆的。
10,磷酸烯醇式丙酮酸的磷酸转移在丙酮酸激酶(pyruvate kinase,PK)催化下，磷酸烯醇式丙酮酸上的高能磷酸根转移至ADP生成ATP，这是又一次底物水平上的磷酸化过程。但此反应是不可逆的。
至此，经过糖酵解途径，一个分子葡萄糖可氧化分解产生2个分子丙酮酸。在此过程中，经底物水平磷酸化可产生4个分子ATP，如与第一阶段葡萄糖磷酸化和磷酸果糖的磷酸化消耗二分子ATP相互抵消，每分子葡萄糖降解至丙酮酸净产生2分子ATP，如从糖原开始，因开始阶段仅消耗1分子ATP，所以每个葡萄糖单位可净生成3分子ATP。
葡萄糖+2Pi+2NAD++2ADP——→2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H++2H2O
（二）丙酮酸的去路
1,丙酮酸在无氧条件下生成乳酸氧供应不足时从糖酵解途径生成的丙酮酸转变为乳酸。缺氧时葡萄糖分解为乳酸称为糖酵解(glycolysis)，因它和酵母菌生醇发酵非常相似。丙酮酸转变成乳酸由乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase)催化丙酮酸乳酸脱氢酶乳酸在这个反应中丙酮酸起了氢接受体的作用。由3-磷酸甘油醛脱氢酶反应生成的NADH+H+，缺氧时不能经电子传递链氧化。正是通过将丙酮酸还原成乳酸，使NADH转变成NAD+，糖酵解才能继续进行。
2,丙酮酸生成乙醇在无氧条件下，将丙酮酸转化为乙醇和CO2。实际上包括2个反应步骤：⑴丙酮酸脱羧形成乙醛和CO2；⑵乙醛由NADPH+H还原生成乙醇同时产生氧化型的NAD+。
3.丙酮酸形成乙酰辅酶A
丙酮酸在有氧状态下，进入线粒体中，丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA进入三羧酸循环，进而氧化生成CO2和H2O，同时NADH+H+等可经呼吸链传递，伴随氧化磷酸化过程生成H2O和ATP。
催化氧化脱羧的酶是丙酮酸脱氢酶系(pyruvate dehydrogenase system)，此多酶复合体由丙酮酸脱氢酶（E1），二氢硫辛酰胺转乙酰酶（E2）和二氢硫辛酰胺脱氢酶（E3）按一定比例组成，其组合比例随生物的不同而不同。参与反应的辅酶有硫胺素焦磷酸酯（TPP）、硫辛酸、FAD+、NAD+及CoA。
其中硫辛酸是带有二硫键的八碳羧酸，通过转乙酰酶的赖氨酸ε-氨基相连，形成与酶结合的硫辛酰胺而成为酶的柔性长臂，可将乙酰基从酶复合体的一个活性部位转到另一个活性部位。
从丙酮酸到乙酰CoA是糖有氧氧化中关键的不可逆反应，催化这个反应的丙酮酸脱氢酶系受到很多因素的影响，反应中的产物，乙酰CoA和NADH++H+可以分别抑制酶系中的二氢硫辛酸乙酰转移酶和二氢硫辛酸脱氢酶的活性，丙酮酸脱羧酶(pyruvate decarboxylase,PDC)活性受ADP和胰岛素的激活，受ATP的抑制。
（三）糖酵解的生理意义糖酵解最主要的生理意义在于迅速提供能量，这对肌收缩尤为重要。糖酵解是生物界普遍存在的供能途径，但其释放的能量不多，而且在一般生理情况下，大多数组织有足够的氧以供有氧氧化之需，很少进行糖酵解，因此这一代谢途径供能意义不大。当机体缺氧或剧烈运动肌肉局部血流相对不足时，能量主要通过糖酵解获得。即使氧不缺乏，但因葡萄糖进行有氧氧化的反应过程比糖酵解长，来不及满足需要，而通过糖酵解则可迅速得到ATP。但少数组织，如视网膜、睾丸、肾髓质和红细胞等组织细胞，即使在有氧条件下，仍需从糖酵解获得能量。神经、白细胞、骨髓等代谢极为活跃，即使不缺氧也常由糖酵解提供部分能量。从平原地区进入高原的初期，由于缺氧，组织细胞也往往通过增强糖酵解获得能量。
在某些病理情况下，如严重贫血、大量失血、呼吸障碍、肿瘤组织等，组织细胞也需通过糖酵解来获取能量。倘若糖酵解过度，可因乳酸产生过多，而导致酸中毒。
糖酵解过程的11个酶 ⑴ 已糖激酶/葡萄糖激酶 ⑵ 磷酸已糖异构酶 ⑶ 磷酸果糖激酶-1 ⑷ 醛缩酶 ⑸ 磷酸丙糖异构酶氢酶 ⑹ 3-磷酸甘油醛脱 ⑺ 3-磷酸甘油酸激酶⑻ 磷酸甘油酸变位酶 ⑼ 烯醇化酶⑽ 丙酮酸激酶 ⑾ 乳酸脱氢酶⑿ 磷酸化酶* ⒀ 磷酸葡萄糖变位*。
糖酵解时每分子磷酸丙糖有2次底物水平磷酸化，可生成2分子ATP。因此1mol葡萄糖可生成4mol ATP，在葡萄糖和6-磷酸果糖磷酸化时共消耗2mol ATP，故净得2mol ATP,每个ATP可储能61kJ/mol（14.6kcal/mol）。
(四)糖酵解的调节正常生理条件下，人体内的各种代谢受到严格而精确的调节，以满足机体的需要，保持内环境的稳定。这种控制主要是通过调节酶的活性来实现的。在一个代谢过程中往往催化不可逆反应的酶限制代谢反应速度，这种酶称为限速酶。糖酵解途径中主要限速酶是己糖激酶(HK)，磷酸果糖激酶-1(PFK-1)和丙酮酸激酶(PK)。
糖酵解过程的限速酶酶 的 名 称
变构激活剂
变构抑制剂
已糖激酶
Mg2+,Mn2+
G-6-P
葡萄糖激酶(肝)
Mg2+,Mn2+
－
磷酸果糖激酶-1（PFK-1）
Mg2+,AMP,ADP,F-1,6-2P,F-2,6-2P
ATP,柠檬酸,长链脂肪酸
丙酮酸激酶
Mg2+,K+,F-1,6-2P
ATP
1.激素的调节胰岛素能诱导体内葡萄糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶的合成，因而促进这些酶的活性，一般来说，这种促进作用比对限速酶的变构或修饰调节慢，但作用比较持久。
2.代谢物对限速酶的变构调节上述三个限速酶中，起决定作用的是催化效率最低的酶PFK-1。其分子是一个四聚体形式，不仅具有对反应底物6-磷酸果糖和ATP的结合部位，而且有几个与别位激活剂和抑制剂结合的部位，6-磷酸果糖、1，6二磷酸果糖、ADP和AMP是其激活剂，而ATP、柠檬酸等是其抑制剂，ATP既可作为反应底物又可作为抑制剂，其原因在于：此酶一个是与作为底物的ATP结合位点，另一个是与作为抑制剂的ATP结合位点，两个位点对ATP的亲和力不同，与底物的位点亲和力高，抑制剂作用的位点亲和力低。对ATP有两种结合位点，这样，当细胞内ATP不足时，ATP主要作为反应底物，保证酶促反应进行；而当细胞内ATP增多时，ATP作为抑制剂，降低了酶对6-磷酸果糖的亲和力。
它在体内也是由6-磷酸果糖磷酸化而成，但磷酸化是在C2位而不是C4位，参与的酶也是另一个激酶，磷酸果糖激酶-2(PFK-2)。
2，6－二磷酸果糖可被二磷酸果糖磷酸酶-2去磷酸而生成6-磷酸果糖，失去其调节作用。2，6－二磷酸果糖的作用在于增强磷酸果糖激酶-1对6-磷酸果糖的亲和力和取消ATP的抑制作用。
图,胰岛素浓度升高对肝细胞内2，6-二磷酸果糖浓度的影响临床上丙酮酸激酶异常，可导致葡萄糖酵解障碍，红细胞破坏出现溶血性贫血。
二、三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle)
有氧氧化的反应过程分为三个阶段。
第一阶段：葡萄糖分解成丙酮酸，同糖酵解反应；
第二阶段：丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧生成乙酰CoA；
第三阶段：三羧酸循环。
图,葡萄糖有氧氧化概况三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle 简写TCA循环）又称为柠檬酸循环，因为循环中存在三羧酸中间产物。又因为该循环是由H.A.Krebs首先提出的，所以又叫做Krebs循环（1953年获诺贝尔奖）。
乙酰CoA进入由一连串反应构成的循环体系，被氧化生成H2O和CO2。由于这个循环反应开始于乙酰CoA与草酰乙酸(oxaloacetate)缩合生成的含有三个羧基的柠檬酸，因此称之为三羧酸循环或柠檬酸循环(citric acid cycle)。这一学说是由Krebs正式提出，故又称为Krebs循环。
三羧酸循环是有氧代谢的枢纽，糖、脂肪和氨基酸的有氧分解代谢都汇集在三羧酸循环的反应，同时三羧酸循环的中间代谢物又是许多生物合成途径的起点。因此三羧酸循环既是分解代谢途径，又是合成代谢途径，可以说是分解、合成两用途径。
三羧酸循环中的酶分布在原核生物的细胞质和真核生物的线粒体中。细胞质中通过糖酵解生成的丙酮酸可以进入三羧酸循环，但必须首先转换成乙酰CoA。在真核生物中，丙酮酸首先要转运到线粒体内，然后才能进行转换成乙酰CoA的反应。
（－）丙酮酸的氧化脱羧无论是在原核生物，还是在真核生物中，丙酮酸转化为乙酰CoA和CO2，都是由一些酶和辅酶构成的一个丙酮酸脱氢酶复合物催化的，总反应为：
丙酮酸+ NAD++CoA→乙酰CoA+NADH+H++CO2
丙酮酸脱氢酶复合物（pyruvate dehydrogenase complex）是个多酶集合体，复合物中的酶分子通过非共价键联系在一起，催化一个连续反应，即酶复合物中一个酶反应中形成的产物立刻被复合物中下一个酶作用。丙酮酸脱氢酶复合物位于线粒体膜上，是由丙酮酸脱氢酶（pyruvate dehydrogenase）（E1）、二氢硫辛酰胺乙酰转移酶（dihydrolipoamide transferase）（E2）和二氢硫辛酰胺脱氢酶（dihydrolipoamide dehydrogenase）（E3）三种酶，以及TPP（焦磷酸硫胺素）、CoA、硫辛酸、FAD,NAD＋和Mg2+ 6种辅助因子组成的。
图:丙酮酸脱氢酶系复合体催化的反应(分五步)
1．丙酮酸脱羧形成羟乙基-TPP TPP噻唑环上的N与S之间活泼的碳原子可释放出H+，而成为碳离子，与丙酮酸的羧基作用，产生CO2。同时形成羟乙基-TPP。
2．由二氢硫辛酰胺转乙酰酶（E2）催化使羟乙基-TPP-E1上的羟乙基被氧化成乙酰基，同时转移给硫辛酰胺，形成乙酰硫辛酰胺-E2。
3．二氢硫辛酰胺转乙酰酶（E2）还催化乙酰硫辛酰胺上的乙酰基转移给辅酶A生成乙酰CoA后，离开酶复合体，同时氧化过程中的2个电子使硫辛酰胺上的二硫键还原为2个巯基。
4．二氢硫辛酰胺脱氢酶（E3）使还原的二氢硫辛酰胺脱氢重新生成硫辛酰胺，以进行下一轮反应。同时将氢传递给FAD，生成FADH2。
5．在二氢硫辛酸胺脱氢酶（E3）催化下，将FADH2上的 H转移给 NAD+，形成NADH+H+。
在整个反应过程中，中间产物并不离开酶复合体，这就使得上述各步反应得以迅速完成。而且因没有游离的中间产物，所以不会发生副反应。丙酮酸氧化脱羧反应的△Go’＝-39.5kJ/mol，故反应是不可逆的。
（二）三羧酸循环
1,乙酰CoA进入三羧酸循环（TCA循环的起始步骤）
乙酰CoA具有硫酯键，乙酰基有足够能量与草酰乙酸的羧基进行醛醇型缩合。首先从CH3CO基上除去一个H+，生成的阴离子对草酰乙酸的羰基碳进行亲核攻击，生成柠檬酰CoA中间体，然后高能硫酯键水解放出游离的柠檬酸，使反应不可逆地向右进行。该反应由柠檬酸合成酶(citrate synthetase，典型的诱导契合机制)催化，是很强的放能反应。
由草酰乙酸和乙酰CoA合成柠檬酸是三羧酸循环的重要调节点，柠檬酸合成酶是一个变构酶，ATP是柠檬酸合成酶的变构抑制剂，此外，α-酮戊二酸、NADH能变构抑制其活性，长链脂酰CoA也可抑制它的活性，AMP可对抗ATP的抑制而起激活作用。
2,异柠檬酸形成柠檬酸的叔醇基不易氧化，转变成异柠檬酸而使叔醇变成仲醇，就易于氧化，此反应由乌头酸酶催化，为一可逆反应（形成柠檬酸和异柠檬酸）。
3,异柠檬酸被氧化、脱羧生成α-酮戊二酸（第一个氧化脱羧反应）
在异柠檬酸脱氢酶作用下，异柠檬酸的仲醇氧化成羰基，生成不稳定的草酰琥珀酸(oxalosuccinate)中间产物，后者在同一酶表面，快速脱羧生成α-酮戊二酸(α-ketoglutarate)、NADH和CO2，此反应为β-氧化脱羧，此酶分2种，一种以NAD+为辅酶，需要Mn2+或Mn2+作为激活剂，存在于线粒体中；一种以NADP+为辅酶，存在于线粒体和细胞溶胶中。
此反应是不可逆的，是三羧酸循环中的限速步骤，ADP是异柠檬酸脱氢酶的激活剂，异柠檬酸脱氢酶与异柠檬酸、Mg2+、DAD+、ADP的结合有相互协同作用。而ATP，是此酶的抑制剂。
4,α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰-CoA（第二个氧化脱羧反应）
在α-酮戊二酸脱氢酶系作用下，α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA、NADH+H+和CO2，反应过程完全类似于丙酮酸脱氢酶系催化的氧化脱羧，属于α氧化脱羧，氧化产生的能量中一部分储存于琥珀酰CoA的高能硫酯键中。
α-酮戊二酸脱氢酶系也由三个酶(α-酮戊二酸脱氢酶-E1、二氧硫辛酰转琥珀酰酶-E2、二氢硫辛酸脱氢酶-E3)和6个辅因子(TPP、硫辛酸、CoA、NAD+、FAD、Mg2+)组成。
此反应也是不可逆的。α-酮戊二酸脱氢酶复合体受ATP、GTP、NAPH和琥珀酰CoA抑制，但其不受磷酸化/去磷酸化的调控（与丙酮酸脱氢酶系的区别）。
5,琥珀酸的生成在琥珀酰硫激酶(succinate thiokinase，也称为琥珀酰-CoA合成酶（succinyl-CoA synthetase）)的作用下，琥珀酰CoA的硫酯键水解，释放的自由能用于合成GTP，在细菌和高等生物可直接生成ATP，在哺乳动物中，先生成GTP，再生成ATP，此时，琥珀酰CoA生成琥珀酸和CoA。
这是底物水平磷酸化的又一例子，也是三羧酸循环中唯一直接生成高能磷酸键的反应。
6,琥珀酸脱氢生成延胡索酸琥珀酸脱氢酶(succinate dehydrogenase)催化琥珀酸氧化成为延胡索酸。该酶结合在线粒体内膜上，是三羧酸循环中唯一与内膜结合的酶。而其他三羧酸循环的酶则都是存在线粒体基质中的，这酶含有铁硫中心和共价结合的FAD（电子受体），来自琥珀酸的电子通过FAD和铁硫中心，然后进入电子传递链到O2，只能生成2分子ATP。丙二酸是琥珀酸的类似物，是琥珀酸脱氢酶强有力的竞争性抑制物，所以可以阻断三羧酸循环。
NADH氧化产生3个ATP分子，而FADH2氧化只能产生2个ATP分子，这正是FAD在氧化-还原反应中作为辅酶或辅基辅基所起的特殊作用。
7,延胡索酸的水合生成L-苹果酸延胡索酸酶仅对延胡索酸的反式双键起作用，而对顺丁烯二酸(马来酸)则无催化作用，因而是高度立体特异性的。催化的是可逆反应。
8,苹果酸脱氢生成草酰乙酸（草酰乙酸再生）（TCA的最后一个反应）
在苹果酸脱氢酶(malic dehydrogenase)作用下，苹果酸仲醇基脱氢氧化成羰基，生成草酰乙酸(oxalocetate)，NAD+是脱氢酶的辅酶，接受氢成为NADH+H+。在细胞内草酰乙酸不断地被用于柠檬酸合成，故这一可逆反应向生成草酰乙酸的方向进行。
（二）三羰酸循环总结
1.三羧酸循环中NADH的产生
2,三羧酸循环中二氧化碳的产生
三羧酸循环总反应：
乙酰CoA+3NADH++FAD+GDP+Pi+2H2O
→2CO2+3NADH+FADH2+GTP+3H++CoA
3.三羧酸循环的特点：
⑴CO2的生成，循环中有两次脱羧基反应(反应3和反应4)两次都同时有脱氢作用，但作用的机理不同，由异柠檬酸脱氢酶所催化的β氧化脱羧，辅酶是NAD+，它们先使底物脱氢生成草酰琥珀酸，然后在Mn2+或Mg2+的协同下，脱去羧基，生成α-酮戊二酸。
α-酮戊二酸脱氢酶系所催化的α氧化脱羧反应和前述丙酮酸脱氢酶系所催经的反应基本相同。
应当指出，通过脱羧作用生成CO2，是机体内产生CO2的普遍规律，可见，机体CO2的生成与体外燃烧生成CO2的过程截然不同。
⑵三羧酸循环的4脱氢，其中3对氢原子以NAD+为受氢体，1对以FAD为受氢体，分别还原生成NADH+H+和FADH2。它们又经线粒体内递氢体系传递，最终与氧结合生成水，在此过程中释放出来的能量使ADP和Pi结合生成ATP，凡NADH+H+参与的递氢体系，每2H氧化成一分子H2O，生成2.5分子ATP（3×2.5=7.5）；而FADH2参与的递氢体系则生成1.5分子ATP；通过三羧酸循环本身只产生一个ATP（GTP）分子。再加上三羧酸循环中有一次底物磷酸化产生一分子ATP。每循环一次最终可以形成7.5+2.5+1=10个ATP分子。
若从丙酮酸酸脱氢酶开始计算1分子丙酮酸氧化脱羧产生1个NADH，经电子传递链最后产生2.5个ATP分子。因此从丙酮酸开始经过一次循环共产生2.5+10=12.5个ATP分子。
若从葡萄糖开始计算，且不考虑糖酵解产生的2个ATP分子和2个NADH，每分子葡萄糖可形成2分子丙酮酸，所以从葡萄糖形成2分子丙酮酸开始经三羧酸循环共产生2倍的12..5个ATP分子，既25个ATP分子和2个NADH，则1分子葡萄糖共产生25（三羧酸循环）+（2+2.5+2.5）（糖酵解）=32个ATP分子。
⑶乙酰CoA中乙酰基的碳原子，乙酰CoA进入循环，与四碳受体分子草酰乙酸缩合，生成六碳的柠檬酸，在三羧酸循环中有二次脱羧生成2分子CO2，与进入循环的二碳乙酰基的碳原子数相等，但是，以CO2方式失去的碳并非来自乙酰基的两个碳原子，而是来自草酰乙酸。
⑷三羧酸循环的中间产物，从理论上讲，可以循环不消耗，但是由于循环中的某些组成成分还可参与合成其他物质，而其他物质也可不断通过多种途径而生成中间产物，所以说三羧酸循环组成成分处于不断更新之中。
（三）三羧酸循环的生理意义
1,三羧酸循环是机体获取能量的主要方式。
1个分子葡萄糖经无氧酵解仅净生成2个分子ATP，而有氧氧化可净生成32个ATP，其中三羧酸循环生成25个ATP，在一般生理条件下，许多组织细胞都从糖的有氧氧化获得能量。糖的有氧氧化不但释能效率高，而且逐步释能，并逐步储存于ATP分子中，因此能的利用率也很高。
2,三羧酸循环是糖，脂肪和蛋白质三种主要有机物在体内彻底氧化的共同代谢途径三羧酸循环的起始物乙酰辅酶A，不但是糖氧化分解产物，它也可来自脂肪的甘油、脂肪酸和来自蛋白质的某些氨基酸代谢，因此三羧酸循环实际上是三种主要有机物在体内氧化供能的共同通路，估计人体内2/3的有机物是通过三羧酸循环而被分解的。
3,三羧酸循环是体内三种主要有机物互变的联结机构，因糖和甘油在体内代谢可生成α-酮戊二酸及草酰乙酸等三羧酸循环的中间产物，这些中间产物可以转变成为某些氨基酸；而有些氨基酸又可通过不同途径变成α-酮戊二酸和草酰乙酸，再经糖异生的途径生成糖或转变成甘油，因此三羧酸循环不仅是三种主要的有机物分解代谢的最终共同途径，而且也是它们互变的联络机构。
（四）三羧酸循环的调节
1.丙酮酸脱氢酶复合体受别位调控，也受化学修饰调控，该酶复合体受它的催化产物ATP、乙酰CoA和NADH有力的抑制，这种别位抑制可被长链脂肪酸所增强，当进入三羧酸循环的乙酰CoA减少，而AMP、辅酶A和NAD+堆积，酶复合体就被别位激活，除上述别位调节，在脊椎动物还有第二层次的调节，即酶蛋白的化学修饰，PDH含有两个亚基，其中一个亚基上特定的一个丝氨酸残基经磷酸化后，酶活性就受抑制，脱磷酸化活性就恢复，磷酸化-脱磷酸化作用是由特异的磷酸激酶和磷酸蛋白磷酸酶分别催化的，它们实际上也是丙酮酸酶复合体的组成，即前已述及的调节蛋白，激酶受ATP别位激活，当ATP高时，PDH就磷酸化而被激活，当ATP浓度下降，激酶活性也降低，而磷酸酶除去PDH上磷酸，PDH又被激活了。
2.对三羧酸循环中柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶的调节，主要通过产物的反馈抑制来实现的，而三羧酸循环是机体产能的主要方式。因此ATP/ADP与NADH/NAD+两者的比值是其主要调节物。ATP/ADP比值升高，抑制柠檬酸合成酶和异柠檬酶脱氢酶活性，反之ATP/ADP比值下降可激活上述两个酶。NADH/NAD+比值升高抑制柠檬酸合成酶和α－酮戊二酸脱氢酶活性，除上述ATP/ADP与NADH/NAD+之外其它一些代谢产物对酶的活性也有影响，如柠檬酸抑制柠檬酸合成酶活性，而琥珀酰CoA抑制α-酮戊二酸脱氢酶活性。
总之，组织中代谢产物决定循环反应的速度，以便调节机体ATP和NADH浓度，保证机体能量供给。
三、乙醛酸循环——三羧酸循环支路通过实践，发现许多微生物加醋酸杆菌、大肠杆菌、固氮菌等能够利用乙酸作为唯一的碳源，并能利用它建造自己的机体，以后从微生物中分离出两种特异的酶，即苹果酸合成酶与异柠檬酸裂解酶。乙酸在CoA与ATP及乙酰-CoA合成酶参与下可活化成乙酰-CoA。乙酰-CoA与乙醛酸和合成苹果酸、异柠檬酸能裂解为琥珀酸与乙醛酸。并发现有一个与三羧酸循环相联系的小循环。因以乙醛酸为中间代谢物，故称乙醛酸循环。
图:乙醛酸循环异柠檬酸在异柠檬酸裂解酶催化下，生成乙醛酸与琥珀酸。
乙醛酸与乙酰辅酶Α在苹果酸合成酶催化下合成苹果酸。
乙醛酸循环的总反应如下：
有些微生物因具有乙酰辅酶Α合成酶，能利用乙酸作为唯一碳源，使乙酸生成乙酰辅酶Α而进入乙醛酸循环。
从乙酸开始的乙醛酸循环总反应如下：
乙醛酸循环中生成的四碳二羧酸，如琥珀酸、苹果酸仍可返回三羧酸循环，所以乙醛酸循环。可以看作是三羧酸循环的支路。乙醛酸循环与三羧酸循环的关系可见右下图。
乙醛酸循环的生物学意义：
〔1〕可以二碳物为起始物合成三羧酸循环中的二羧酸与三羧酸，只需少量四碳二羧酸作“引物”，便可无限制地转变成四碳物和六碳物，作为三羧酸循环上化合物的补充。
（2）由于丙酮酸的氧化脱羧生成乙酰辅酶Α是不可逆反应，在一般生理情况下，依靠脂肪大量合成糖是较困难的。但在植物和微生物内则发现脂肪转变为糖是通过乙醛酸循环途径进行的。特别是适应油料种子萌发时的物质转化。两个乙酰辅酶Α合成一个苹果酸，氧化变成草酰乙酸后，脱羧生成两酮酸可合成糖。
目前在动物组织中尚未发现乙醛酸循环。
四、葡萄糖有氧氧化糖酵解和有氧氧化之间的互相调节巴斯德效应：有氧氧化抑制糖酵解的现象。
巴斯德在研究葡萄糖发酵时观察到，当酵母细胞在厌氧条件下生长时，产生的乙醇和消耗的葡萄糖要比在有氧条件下生长时多许多倍。类似现象也出现在肌肉中。所以人们将氧存在下酵解速度降低的现象称之巴斯德效应（Pasteur effect）。
就象我们在三羧酸循环看到的那样，一分子葡萄糖有氧代谢产生的ATP要比一分子葡萄糖通过酵解产生的2分子ATP高出许多倍，因此在有氧条件下只需消耗少量的葡萄糖就可产生所需要的ATP量。
反巴斯德效应：有些正常组织细胞如视网膜,小肠粘膜,粒细胞及多种癌细胞，在充分供给葡萄糖时，不论有氧与否，都进行很强的酵解反应。而有氧氧化反而相应降低。
葡萄糖在有氧条件下，氧化分解生成二氧化碳和水的过程称为糖的有氧氧化(aerobicoxidation)。有氧氧化是糖分解代谢的主要方式，大多数组织中的葡萄糖均进行有氧氧化分解供给机体能量。糖的有氧氧化分两个阶段进行。第一阶段是由葡萄糖生成的丙酮酸，在细胞液中进行。第二阶段是上述过程中产生的NADH+H+和丙酮酸在有氧状态下，进入线粒体中，丙酮酸氧化脱羧
生成乙酰CoA进入三羧酸循环，进而氧化生成CO2和H2O，同时NADH+H+等可经呼吸链传递，伴随氧化磷酸化过程生成H2O和ATP。
总反应,C6H12O6+6O2+36ADP+36H3PO4 ——→6CO2+6H2O+36ATP
五、戊糖磷酸途径戊糖磷酸途径(pentose phosphate pathway，PPP),又称戊糖支路、磷酸葡萄糖酸氧化途径、已糖单磷酸途径(hexose monophosphate shut，HMS)。
此途径由6-磷酸葡萄糖开始生成具有重要生理功能的NADPH和5-磷酸核糖。全过程中无ATP生成，因此此过程不是机体产能的方式。其主要发生在肝脏、脂肪组织、哺乳期的乳腺、肾上腺皮质、性腺、骨髓和红细胞等。
（一）、磷酸戊糖途径的反应磷酸戊糖途径在细胞液中进行，全过程分为不可逆的氧化阶段和可逆的非氧化阶段。在氧化阶段，3个分子葡萄糖-6-磷酸在葡萄糖-6-磷酸脱氢酶和葡萄糖-6-磷酸酸脱氢酶等催化下经氧化脱羧生成6个分子NADPH+H+，3个分子CO2和3个分子核酮糖-5-磷酸；在非氧化阶段，核酮糖-5-磷酸在转酮基酶(TPP为辅酶)和转硫基酶催化下使部分碳链进行相互转换，经三碳、四碳、七碳和磷酸酯等，最终生成2分子果糖-6-磷酸和1分子甘油-3-磷酸，它们可转变为葡萄糖-6-磷酸继续进行磷酸戊糖途径，也可以进入糖有氧氧化或糖酵解途径。
1.氧化性分支
2.非氧化分支
接着由转醛酸酶从景天糖-7-磷酸转移3C的二羟丙酮基给3-磷酸甘油醛生成中磷酸赤藓糖和6-磷酸果糖。
最后4-磷酸赤藓糖在转酮醇酶催化下可接受来自5-磷酸木酮糖的羟乙醛基，生成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛。后者可进入酵解途径，从而完成代谢旁路。
这些反应的结果可概括为：3分子磷酸戊糖转变成2分子磷酸己糖和1分子磷酸丙糖。这些基团转移反应可分为两类。一类是转酮醇酶（transketolase）反应。转移含1个酮基、l个醇基的2碳基团；另一是转醛酸酶（transaldolase）反应，转移3碳单位。接受体都是醛糖。首先由转酮醇酶从5-磷酸木酮糖带出一个2C单位（羟乙醛）转移给5-磷酸核糖，生生7-磷酸景天糖和3-磷酸甘油醛，反应需TPP作为辅酶并需Mg2+参与。
磷酸戊糖之间的互相转变由相应的异构酶、差向异构酶催化，这些反应均为可逆反应。磷酸戊糖途径的反应可归纳于下图：
图,磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径总的反应为：
3×葡萄糖-6-磷酸+6NADP+→
2×果糖-6-磷酸+甘油醛-3-磷酸+6NADPH+6H++3CO2
二、磷酸戊糖途径的调节
6-磷酸葡萄糖可进入多条代谢途径。6-磷酸葡萄糖脱氢酶是磷酸戊糖途径的第一个酶，其活性决定6-磷酸葡萄糖进入此途径的流量，为限速酶。早就发现摄取高碳水化合物饮食，尤其在饥饿后重饲时，肝内此酶含量明显增加，以适应脂酸合成NADPH的需要。至于其活性的快速调节，主要受NADPH/NADP+比例的影响。其比例升高，磷酸戊糖途径被抑制；比例降低时则被激活。NADPH对该酶有强烈的抑制作用。因此，磷酸戊糖途径的流量取决于对NADPH的需求。
（二）、磷酸戊糖途径的生理意义
1,核糖-5-磷酸的生成，此途径是葡萄糖在体内生成核糖-5-磷酸的唯一途径，故命名为磷酸戊糖通路，体内需要的核糖-5-磷酸可通过磷酸戊糖通路的氧化阶段不可逆反应过程生成，也可经非氧化阶段的可逆反应过程生成，而在体内主要由氧化阶段生成，核糖-5-磷酸是合成核苷酸辅酶及核酸的主要原料，故损伤后修复、再生的组织(如梗塞的心肌、部分切除后的肝脏)，此代谢途径都比较活跃。
2,NADPH+H+与NADH不同，它携带的氢不是通过呼吸链氧化磷酸化生成ATP，而是作为供氢体参与许多代谢反应，具有多种不同的生理意义。
1)作为供氢体，参与体内多种生物合成反应，例如脂肪酸、胆固醇和类固醇激素的生物合成，都需要大量的NADPH+H+，因此磷酸戊糖通路在合成脂肪及固醇类化合物的肝、肾上腺、性腺等组织中特别旺盛。
2)NADPH+H+是谷胱甘肽还原酶的辅酶，对维持还原型谷胱甘肽(GSH)的正常含量，有很重要的作用，GSH能保护某些蛋白质中的巯基，如红细胞膜和血红蛋白上的SH基，因此缺乏葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的人，因NADPH+H+缺乏，GSH含量过低，红细胞易于破坏而发生溶血性贫血。
3)NADPH+H+参与肝脏生物转化反应，肝细胞内质网含有以NADPH+H+为供氢体的加单氧酶体系，参与激素、药物、毒物的生物转化过程。
4)NADPH+H+参与体内嗜中性粒细胞和巨噬细胞产生离子态氧的反应，因而有杀菌作用。
第三节 糖的合成代谢自然界中糖的合成的基本来源是绿色植物及光能细菌进行光合作用，从无机物CO2及H2O合成糖，异养生物不能从无机物合成糖，必须从食物中获得。
一、糖异生非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖异生(gluconeogenesis)。非糖物质主要有生糖氨基酸(甘、丙、苏、丝、天冬、谷、半胱、脯、精、组等)、有机酸(乳酸、丙酮酸及三羧酸循环中各种羧酸等)和甘油等。不同物质转变为糖的速度不同。
进行糖异生的器官，首推肝脏，长期饥饿和酸中毒时肾脏中的糖异生作用大大加强，相当于同重量的肝组织的作用。
（一）、糖异生的途径糖异生的途径基本上是糖酵解或糖有氧氧化的逆过程，糖酵解通路中大多数的酶促反应是可逆的，但是糖酵解途径中己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶三个限速酶催化的三个反应过程，都有相当大的能量变化，因为己糖激酶(包括葡萄糖激酶)和磷酸果糖激酶所催化的反应都要消耗ATP而释放能量，丙酮酸激酶催化的反应使磷酸烯醇式丙酮酸转移其能量及磷酸基生成ATP，这些反应的逆过程就需要吸收相等量的能量，因而构成“能障”，为越过障碍，实现糖异生，可以由另外不同的酶来催化逆行过程，而绕过各自能障，这种由不同的酶催化的单向反应，造成两个作用物互变的循环称为作用物循环或底物循环。
1,由丙酮酸激酶催化的逆反应是由两步反应来完成的首先由丙酮酸羧化酶催化，将丙酮酸转变为草酰乙酸，然后再由磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化，由草酰乙酸生成磷酸烯醇式丙酮酸。
这个过程中消耗两个高能键(一个来自ATP，另一个来自GTP)，而由磷酸烯醇式丙酮酸分解为丙酮酸只生成1个ATP。
2,由己糖激酶催化的反应的逆行过程催化G-6-P水解生成葡萄糖的酶为葡萄糖-6-磷酸酶(glucose 6-phosphatase)。
3,由磷酸果糖激酶催化的反应的逆行过程催化G-6-P水解生成葡萄糖的酶为葡萄糖-6-磷酸酶(glucose 6-phosphatase)。
图,糖原异生作用
除上述几步反应以外，糖异生反应就是糖酵解途径的逆反应过程。因此，糖异生（由丙酮酸合成葡萄糖）可总结为：
2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H++6H2O→
葡萄糖+2NAD++4ADP+2GDP+6Pi+6H+
（二）、糖异生的生理意义
1,保证血糖浓度的相对恒定血糖的正常浓度为3.89mmol/L，即使禁食数周，血糖浓度仍可保持在3.40mmol/L左右，这对保证某些主要依赖葡萄糖供能的组织的功能具有重要意义，停食一夜(8-10小时)处于安静状态的正常人每日体内葡萄糖利用，脑约125g，肌肉(休息状态)约50g，血细胞等约50g，仅这几种组织消耗糖量达225g，体内贮存可供利用的糖约150g，贮糖量最多的肌糖原仅供本身氧化供能，若只用肝糖原的贮存量来维持血糖浓度最多不超过12小时，由此可见糖异生的重要性。
2,糖异生作用与乳酸的作用密切关系在激烈运动时，肌肉糖酵解生成大量乳酸，后者经血液运到肝脏可再合成肝糖原和葡萄糖，因而使不能直接产生葡萄糖的肌糖原间接变成血糖，并且有利于回收乳酸分子中的能量，更新肌糖原，防止乳酸酸中毒的发生。
3,协助氨基酸代谢实验证实进食蛋白质后，肝中糖原含量增加；禁食晚期、糖尿病或皮质醇过多时，由于组织蛋白质分解，血浆氨基酸增多，糖的异生作用增强，因而氨基酸成糖可能是氨基酸代谢的主要途径。
4,调节酸碱平衡长期饥饿可造成代谢性酸中毒，血液pH降低，促进肾小管中磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成，从而使糖异生作用加强；另外，当肾中α-酮戊二酸因糖异生而减少时，可促进谷氨酰胺脱氢生成谷氨酸以及谷氨酸的脱氨反应，肾小管将NH3分泌入管腔，与原尿中的H+中和，有利于排氢保钠，对防止酸中毒有重要作用。
（三）、糖异生的调节
1,激素对糖异生的调节激素调节糖异生作用对维持机体的恒稳状态十分重要，激素对糖异生调节实质是调节糖异生和糖酵解这两个途径的调节酶以及控制供应肝脏的脂肪酸。胰高血糖素促进脂肪组织分解脂肪，增加血浆脂肪酸，所以促进糖异生；而胰岛素的作用则正相反。胰高血糖素和胰岛素都可通过影响肝脏酶的磷酸化修饰状态来调节糖异生作用，胰高血糖素激活腺苷酸环化酶以产生cAMP，也就激活cAMP依赖的蛋白激酶，后者磷酸化丙酮酸激酶而使之抑制，这一酵解途径上的调节酶受抑制就刺激糖异生途径，因为阻止磷酸烯醇式丙酮酸向丙酮酸转变。胰高血糖素降低2，6－二磷酸果糖在肝脏的浓度而促进2,6－二磷酸果糖转变为6-磷酸果糖，这是由于2,6－二磷酸果糖是果糖二磷酸酶的别位抑制物，又是6—磷酸果糖激酶的别位激活物，胰高血糖素能通过cAMP促进双功能酶(6—磷酸果糖激酶a/果糖2,6－二磷酸酶)磷酸化。这个酶经磷酸化后就灭活激酶部位却活化磷酸酶部位，因而2，6－二磷酸果糖生成减少而被水解为6—磷酸果糖增多。这种由胰高血糖素引致的2,6－二磷酸果糖下降的结果是6—磷酸果糖激酶b活性下降，果糖二磷酸酶活性增高，果糖二磷酸转变为6—磷酸果糖增多，有利糖异生，而胰岛素的作用正相反。
除上述胰高血糖素和胰岛素对糖异生和糖酵解的短快调节，它们还分别诱导或阻遏糖异生和糖酵解的调节酶，胰高血糖素/胰岛素比例高诱导大量磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶，果糖6-磷酸酶等糖异生酶合成而阻遏葡萄糖激酶和丙酮酸激酶的合成。
2,代谢物对糖异生的调节
1）糖异生原料的浓度对糖异生作用的调节血浆中甘油、乳酸和氨基酸浓度增加时，使糖的异生作用增强。例如饥饿情况下，脂肪动员增加，组织蛋白质分解加强，血浆甘油和氨基酸增高；激烈运动时，血乳酸含量剧增，都可促进糖异生作用。
2）乙酰辅酶A浓度对糖异生的影响乙酰辅酶A决定了丙酮酸代谢的方向，脂肪酸氧化分解产生大量的乙酰辅酶A可以抑制丙酮酸脱氢酶系，使丙酮酸大量蓄积，为糖异生提供原料，同时又可激活丙酮酸羧化酶，加速丙酮酸生成草酰乙酸，使糖异生作用增强。
此外乙酰CoA与草酰乙酸缩合生成柠檬酸由线粒体内透出而进入细胞液中，可以抑制磷酸果糖激酶，使果糖二磷酸酶活性升高，促进糖异生。
二、蔗糖的合成
蔗糖在植物界分布最广，特别是在甘蔗、甜菜、菠萝的汁液中很多。蔗糖不仅是重要的光合作用产物和高等植物的主要成分，而且是糖类在植物体中运输的主要形式。
蔗糖在高等植物中的合成主要有两种途径：
1．蔗糖合成酶——利用尿苷二磷酸葡糖（UDPG）作为葡萄糖给体与果糖合成蔗糖。而尿苷二磷酸葡糖是葡糖-1-磷酸与尿苷三磷酸（UTP）在UDPG焦磷酸化酶催化下生成的。
葡糖-1-磷酸十 UTP→UDPG＋PPi PPi＋ H2O→2Pi
2．蔗糖磷酸合成酶——也利用UDPG作为葡萄糖给体，但果糖部分不是游离果糖，而是果糖磷酸酯，合成产物是蔗糖磷酸酯，再经专一的磷酸酯酶作用脱去磷酸形成蔗糖。
根据蔗糖磷酸合成酶的活性较大，且平衡常数有利，以及蔗糖磷酸的磷酸酯酶存在量大，一般认为途径（2）是植物合成蔗糖的主要途径。
由于发现蔗糖合成酶有两个同功酶，人们认为一个是催化蔗糖合成的，另一个是催化蔗糖分解的。因此有人认为蔗糖合成酶催化的途径（1）主要是分解蔗糖的作用，特别是在贮藏淀粉的组织器官里把蔗糖转变成淀粉的时候。
图：蔗糖合成的可能途径三、淀粉的合成
光合作用所合成的糖，大部分转化为淀粉，很多高等植物尤其是谷类、豆类、薯类作物的籽粒及其贮藏组织中都贮存有丰富的淀粉。
淀粉的合成与分解是通过两个不同的催化系统。
1,α-1，4糖苷键的形成—一高等植物淀粉合成的主要途径：
与淀粉合成有关的酶类主要是尿二磷葡糖（UDPG）转葡糖苷酶和腺二磷葡糖（ΑDPG）转葡糖苷酶。
在有“引物”存在的条件下，UDPG可转移葡萄糖至引物上，引物的功能是作为α-葡萄糖的受体。引物的分子可以是麦芽糖、麦芽三糖，麦芽四糖，甚至是一个淀粉分子。
近年来认为高等植物合成淀粉的主要途径是通过ADPG转葡糖苷酶。
2．支链淀粉的合成
以上的酶催化α-l，4糖苷键的形成，但是支链淀粉除了α-l，4糖苷键外，其分支上尚有α-1，6糖苷键，需要另外的酶来完成。在植物中有Q酶，能催化α-l，4糖苷键转换为α-l，6糖苷键，使直链的淀粉转化为支链的淀粉。直链淀粉在Q酶作用下先分裂为分于较小的断片，而后将断片移到C6上，并以其C1与C6形成α-l，6键的支链。
有些微生物也能利用蔗糖和麦芽糖合成淀粉。例如过黄奈氏球菌可以利用蔗糖合成类似于糖原或淀粉的多糖。
四、糖原的合成与分解
（一）糖原的合成糖原是由葡萄糖残基构成的含许多分支的大分子高聚物。分子量一般在106-107道尔顿，可高达108道尔顿，是体内糖的贮存形式，分子中葡萄糖主要以α-1,4-糖苷键相连形成直链，其中部分以α-1，6-糖苷键相连构成枝链，糖原主要贮存在肌肉和肝脏中，肌肉中糖原约占肌肉总重量的1-2%，肝脏中糖原占总量6-8%。肌糖原分解为肌肉自身收缩供给能量，肝糖原分解主要维持血糖浓度。
由葡萄糖(包括少量果糖和半乳糖)合成糖原的过程称为糖原合成，反应在细胞质中进行，需要消耗ATP和UTP，合成反应包括以下几个步骤：
1,葡萄糖 + ATP→ 6-磷酸葡萄糖 + ADP
2,6-磷酸葡萄糖 → 1-磷酸葡萄糖
3,1-磷酸葡萄糖 + UTP → UTP-G + PPi
4,UTP-G + 糖原（Gn）→糖原（Gn+1）+ UDP
糖原合成酶催化的糖原合成反应不能从头开始合成第一个糖分子，需要至少含4个葡萄糖残基的α-1,4-多聚葡萄糖作为引物(primer)，在其非还原性末端与UDPG反应，UDPG上的葡萄糖基C1与糖原分子非还原末端C4形成α-1,4-糖苷链，使糖原增加一个葡萄糖单位，UDPG是活泼葡萄糖基的供体，其生成过程中消耗UTP，故糖原合成是耗能过程，糖原合成酶只能促成α-1,4-糖苷键，因此该酶催化反应生成为α-1,4-糖苷键相连构成的直链多糖分子如淀粉。
机体内存在一种特殊蛋白质称为glycogenin，可做为葡萄糖基的受体，从头开始如合成第一个糖原分子的葡萄糖，催化此反应的酶是糖原起始合成酶(glycogen initiaor synthase)，进而合成一寡糖链作为引物，再继续由糖原合成酶催化合成糖原（如左图）。同时糖原分枝链的生成需分枝酶(branching enzyme)催化，将5-8个葡萄糖残基寡糖直链转到另一糖原子上以α-1,6-糖苷键相连，生成分枝糖链，在其非还原性末端可继续由糖原合成酶催化进行糖链的延长。多分枝增加糖原水溶性有利于其贮存，同时在糖原分解时可从多个非还原性末端同时开始，提高分解速度。
图：糖原合成
图:糖原的合成
（二）、糖原的分解
1,糖原磷酸化酶作用糖原磷酸化酶作用于糖原产生1-磷酸葡萄糖（如下图）,由于磷酸化酶只能分解α-1,4-糖苷键，当糖链分解至分枝点约4个葡萄糖残基时，由于位阻作用，磷酸化酶不能再发挥作用。
2,葡聚糖转移酶作用将磷酸化酶分解剩余的四个葡萄糖残基的三个转移到邻近糖链的末端，仍以α-1,4-糖苷键连接。
3,α-1,6-糖苷酶作用对剩下的1个以α-1,6-糖苷键与糖链形成分支的葡萄糖残基，被α-1,6-糖苷酶水解成游离葡萄糖。4,脱枝酶目前认为葡聚糖转移酶和α-1,6-糖苷酶是同一种酶的两种活性，合称脱枝酶。
图：糖原分解的示意图
（三）、糖原代谢的调节（P187）
糖原合成酶和磷酸化酶分别是糖原合成与分解代谢中的限速酶，它们均受到变构与共价修饰两重调节。
1,糖原代谢的别构调节葡萄糖6-磷酸可激活糖原合成酶，刺激糖原合成，同时，抑制糖原磷酸化酶阻止糖原分解，ATP和葡萄糖也是糖原磷酸化酶抑制剂，高浓度AMP可激活无活性的糖原磷酸化酶b使之产生活性，加速糖原分解。Ca2+可激活磷酸化酶激酶进而激活磷酸化酶，促进糖原分解。
2,激素的调节体内肾上腺素和胰高血糖素可通过cAMP连锁酶促反应逐级放大，构成一个调节糖原合成与分解的控制系统。当机体受到某些因素影响，如血糖浓度下降和剧烈活动时，促进肾上腺素和胰高血糖素分泌增加，这两种激素与肝或肌肉等组织细胞膜受体结合，由G蛋白介导活化腺苷酸环化酶，使cAMP生成增加，cAMP又使cAMP依赖蛋白激酶(cAMP dependent protein kinase)活化，活化的蛋白激酶一方面使有活性的糖原合成酶a磷酸化为无活性的糖原合成酶b；另一面使无活性的磷酸化酶激酶磷酸化为有活性的磷酸化酶激酶，活化的磷酸化酶激酶进一步使无活性的糖原磷酸化酶b磷酸化转变为有活性的糖原磷酸化酶a，最终结果是抑制糖原生成，促进糖原分解，使肝糖原分解为葡萄糖释放入血，使血糖浓度升高，肌糖原分解用于肌肉收缩。
五、血糖及血糖含量调节血液中的糖主要是葡萄糖，称为血糖(blood sugar)，血糖的含量是反映体内糖代谢状况的一项重要指标。正常情况下，血糖含量有一定的波动范围，正常人空腹静脉血含葡萄糖3.89～6.11mmol/L，当血糖的浓度高于8.89～10.00mmol/L，超过肾小管重吸收的能力，就可出现糖尿现象，通常将8.89～10.00mmol/L，血糖浓度称为肾糖阈(renal threshold ofglucose)，即尿中出现糖时血糖的最低界限。
在进食后，由于大量葡萄糖吸收入血，血糖升高，但一般在2小时后又可恢复到正常范围，在轻度饥饿初期，血糖可以稍低于正常，但在短期内，即使不进食物，血糖也可恢复并维持在正常水平，为什么血糖含量能经常地维持在一定范围内?这是血糖有许多来源和去路，这些来源和去路在神经和激素的调节下，使血糖处于动态平衡状态。
血糖含量维持一定水平，对于保证机体各组织器官特别是脑组织的正常机能活动极为重要，脑组织主要依靠糖有氧氧化供能，所以脑组织在血糖低于正常值的1/3-1/2时，即可引起机能障碍，在动物甚至引起死亡。
（一）、血糖的来源和去路血糖的每一来源和去路都是糖代谢反应的一条途径，血糖的根本来源是食物中的糖类，在不进食而血糖趋于降低时，则肝糖原分解作用加强，当长期饥饿时，则肝脏糖异生作用增强，因而血糖仍能继续维持在正常水平。 血糖的主要去路是在组织器官中氧化供能，也可合成糖原贮存或转变成脂肪及某些氨基酸等，血糖从尿中排出不是一种正常的去路，只是在血糖浓度超过肾糖阈时，一部分糖从尿中排出，称为糖尿(glucosuria)。
（二）、激素对血糖的调节作用多种激素参与对血糖浓度的调节，使血糖浓度降低的激素有胰岛素，使血糖升高的激素主要有肾上腺素、胰高血糖素、肾上腺皮质激素、生长素等，它们对血糖的调节主要是通过对糖代谢各主要途径的影响来实现的。
（三）、神经调节
用电刺激交感神经系的视丘下部腹内侧核(ventromedial hypothalamic nucleus,VMH)或内脏神经，能使肝糖原减少，血糖升高，同时磷酸化酶磷酸酶活性迅速降低，磷酸化酶a的含量增加和葡萄糖-6-磷酸酶的活性升高。上升效果在电刺激后仅30秒钟即可达到最高值，比注射肾上腺素或胰高血糖素的效果快，而且cAMP的含量不变，磷酸化酶激酶的活性也不变，说明电刺激的直接应答反应与肾上腺素或胰高血糖素的作用不同。用电刺激副交感神经系的视丘下部外侧核(lateral hypothalamic nucleus,LH)或迷走神经时，肝糖原合成酶I活性增加，而磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶活性却降低，从而肝糖原合成增加，摘除胰岛的动物，仍可得到类似结果，以上事实证明神经对血糖浓度可通过对糖原合成和分解代谢的调节而产生影响。
生物体内糖的各条代谢途径（下图）相互关联，相互协调，使糖代谢有条不紊地进行。一旦哪条代谢途径失调，均会造成代谢紊乱或机体病变。
图,糖代谢主要途径一.血糖的来源与去路
1.来源：
食物中糖的消化吸收；肝糖原的分解；非糖物质的糖异生。
2.去路：
氧化分解成CO2和H2O，并生成能量；合成肝糖原和肌糖原；转变成非糖物质如脂类和氨基酸等；转变成其他糖类如磷酸戊糖等；超过肾糖阈随尿排出
二.血糖水平的调节血糖之所以能维持恒定，主要是血中葡萄糖的来源和去路每时每刻都保持平衡，血糖的恒定实际是身体各个组织在糖酵解、糖氧化、糖原合成与分解、糖异生种种代谢协同的结果。各种代谢途径的调节前面已有叙述，此处归纳一下几种激素对血糖的影响，它们的影响也是通过一些调节酶的激活或抑制而实施的。
胰岛素是体内唯一的降血糖激素，它的作用有几个方面：
（1）促进葡萄糖进入细胞；（2）抑制糖原磷酸化酶，激活糖原合酶，加速肌、肝糖原的合成；（3）激活丙酮酸脱氢酶，加速丙酮酸脱羧生成乙酰辅酶A；（4）抑制磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的活性，降低糖异生；（5）减少脂肪组织动员脂肪酸，促进糖的有氧氧化。
升血糖激素
1.胰高血糖素胰高血糖素抑制丙酮酸激酶和6磷酸果糖激酶1，增高果糖二磷酸酶活性，促进脂肪组织分解，促进糖异生。
2.糖皮质激素促进肌肉蛋白质分解，增加糖异生原料，抑制肝外组织摄取葡萄糖，从而提高血糖。
3.肾上腺素
激活磷酸化酶，加快糖原分解，肝释出葡萄糖，肌肉输出乳酸供肝糖异生，这在应激时起作用。
三、血糖水平异常
1.高血糖及糖尿症(hyperglycemia and glucosuria)
空腹血糖为7.22-7.78 mmol/L时称高血糖。肾糖阈为血糖8.89-10.00/L，当血糖值超过肾糖阈时，糖随尿排出，常见原因为糖尿病。
2.低血糖(hypoglycemia)
空腹血糖为3.33-3.89 mmol/L造成低血糖，常见于胰性、肝性疾病，内分泌异常，肿瘤或饥饿状态。
[目的与要求]1、掌握糖酵解的过程、部位、关键酶和意义2、掌握糖有氧氧化的过程、部位、关键酶和意义3、掌握磷酸戊糖途径的意义4、掌握糖原合成和分解的过程和关键酶5、掌握糖异生的过程、部位、关键酶和意义6、掌握血糖正常值、来源、去路和意义。
第一节 糖概述糖的化学本质是多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。糖广泛分布于所有生物体内。糖在生命活动中的主要作用是提供能源和碳源，人体所需能量的50%-70%来自于糖。食物中的糖类主要是淀粉，淀粉被消化成其基本组成单位葡萄糖后，以主动方式被吸收入血。
机体内的化学反应是在酶的催化下完成的。在细胞内这些反应不是相互独立的，而是相互联系的，一个反应的产物可能就是下一个反应的底物，这样构成一连串的反应，称之为代谢途径(pathway)，由不同的代谢途径相互交叉构成一个有组织有目的的化学反应网络(network)，称为代谢(metabolism)。
体内的代谢途径主要分为两类：一类是由大分子(多糖、蛋白、脂类等)不断降解为小分子(如CO2，NH3，H2O)的过程称之为分解代谢(catabolism)；另一类是由小分子(如氨基酸等)生成大分子(如蛋白质)的过程称之为合成代谢(anabolism)。
分解代谢主要分三个阶段进行：第一阶段是由复杂的大分子分解为物质基本组成单位的过程，即糖、脂肪和蛋白质降解生成葡萄糖、脂肪酸、甘油和氨基酸；第二阶段是由这些基本分子转变为代谢中间产物，即活泼的二碳化合物的过程，如上述葡萄糖、氨基酸和脂肪酸等降解为乙酰CoA，这期间有少量能量的释放，生成ATP；第三阶段是乙酰CoA氧化生成CO2和H2O的过程，这期间生成的NADH，FADH2通过氧化磷酸化过程，生成大量ATP。合成代谢一般不是分解代谢简单的逆向反应，而是由不同酶催化的，通常需要消耗ATP，还原供氢体多为NADPH。很显然，分解代谢是一个发散的过程(divergent process)，而合成代谢是一个集合过程(convergent process)。
在正常的机体内，代谢受着严格的调控(regulation)，处在动态平衡状态中，这种调节主要是通过各种代谢途径中关键的限速酶的活性变化来实现的。调控发生在两个水平上：一个是细胞内水平，主要由代谢底物、产物的多少来完成；第二个是整体水平，主要通过神经－内分泌系统来实现。
一,糖的生理功能
1,氧化供能是糖的主要生理，每克葡萄糖约产生4千卡能量。
2,糖是机体重要的碳源，其中间产物可转变成氨基酸、脂肪酸和核苷等。
3,糖参与构成细胞的组成，如糖脂构成神经组织和生物膜的成分；氨基多糖及其与蛋白质的结合物是结缔组织的基本成分；核糖及脱氧核糖是RNA及DNA的结构成分；糖蛋白是细胞膜成分，此外还参与血浆球蛋白、某些激素、酶和凝血因子等的构成。
二、多糖和低聚糖的酶促降解糖类中多糖和低聚糖，由于分子大，不能透过细胞膜，所以在被生物体利用之前必须水解成单糖，其水解均依靠酶的催化。
淀粉的酶促水解：水解淀粉的淀粉酶有α与β淀粉酶，二者只能水解淀粉中的α-l，4糖苷键，水解产物为麦芽糖。α-淀粉酶可以水解淀粉（或糖原）中任何部位的α-1，4糖苷键，β-淀粉酶只能从非还原端开始水解。在动物的消化液中有α-淀粉酶，在植物的种子与块根中有α-及β-淀粉酶。α-，β-淀粉酶不能水解α-l，6糖苷键。
水解淀粉中的α-1，6糖苷键的酶是α-l，6糖苷键酶，例如植物中的R-酶和小肠粘膜的α-糊精酶等。淀粉酶水解的产物为糊精和麦芽糖的混合物。
淀粉→糊精→麦芽糖淀粉或糖原在细胞内的降解是经磷酸化酶的磷酸解作用生成葡糖-1-磷酸，由于磷酸化酶也只磷酸解α-1,4糖苷键而不作用于α-l,6糖苷键，故全部分解必须在寡聚1,4→l,4葡聚糖转移酶和脱支酶等的协同作用下才能完成。
如图下图，磷酸化酶作用于糖原分子的非还原端，循序进行磷酸解，连续释放葡糖-l-磷酸，直到在分支点以前还有4个葡萄糖残基为止，寡聚1,4→ l,4葡聚糖转移（oligo-l,4→l,4-glucan Transferase）主要是将以 1,6-键连接于分支点的 4个残基的葡三糖转移至另一链的非还原端使其延长，而在分支点处还留下一个1,6-键葡萄糖残基。脱支酶（α-1,6-糖苷酶）水解l,6-糖苷键上的葡萄糖残基。
图6-1 磷酸化酶、寡聚1,4→ l,4葡聚糖转移酶、脱支酶降解糖原纤维素的酶促水解：人的消化道中没有水解纤维素的酶，但不少微生物如细菌、真菌、放线菌、原生动物等能产生纤维素酶及纤维二糖酶，它们能催化纤维素完全水解成葡萄糖。
双糖的酶水解在双糖酶催化下进行，双糖酶中最重要的除有麦芽糖酶、纤维二糖酶外还有蔗糖酶、乳糖酶等，它们都属于糖苷酶类，广泛分布于植物、微生物、与动物的小肠液中。
食物中的糖类经肠道消化为葡萄糖、果糖、半乳糖等单糖。单糖可被吸收入血。血液中的葡萄糖称为血糖。正常人空腹血糖浓度为70～110mg／dL。消化后吸收的单糖经门静脉入肝，一部分合成肝糖原贮存和代谢；另一部分经肝静脉进入血液循环，输送给全身各组织，在组织中分别进行合成与分解代谢。
第二节 糖的分解代谢(catabolism of carbohydrate)
对于葡萄糖在体外完全燃烧：
糖在体内要经过多步化学反应来完成氧化供能。其在体内分解有三种途径：
1,在无氧条件下进行糖酵解；
2,在有氧条件下进行有氧分解，通过三羧酸循环，完全氧化；
3,通过磷酸戊糖途径进行代谢。
一、糖酵解途径(glycolytic pathway)
糖酵解途径是指细胞在胞浆中分解葡萄糖生成丙酮酸(pyruvate)的过程，此过程中伴有少量ATP的生成。在缺氧条件下丙酮酸被还原为乳酸(lactate)称为糖酵解。有氧条件下丙酮酸可进一步氧化分解生成乙酰CoA进入三羧酸循环，生成CO2和H2O。
（一）糖酵解过程
糖酵解分为两个阶段共10个反应，每个分子葡萄糖经第一阶段共5个反应，消耗2个分子ATP为耗能过程，第二阶段5个反应生成4个分子ATP为释能过程。
1,葡萄糖的磷酸化(phosphorylation of glucose)
进入细胞内的葡萄糖首先在第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供给，这一过程不仅活化了葡萄糖，有利于它进一步参与合成与分解代谢，同时还能使进入细胞的葡萄糖不再逸出细胞。
催化此反应的酶是己糖激酶(hexokinase,HK)。己糖激酶催化的反应不可逆，反应需要消耗能量ATP，Mg2+是反应的激活剂，它能催化葡萄糖、甘露糖、氨基葡萄糖、果糖进行不可逆的磷酸化反应，生成相应的6-磷酸酯，6－磷酸葡萄糖是HK的反馈抑制物，此酶是糖氧化反应过程的限速酶(ratelimiting enzyme)或称关键酶(key enzyme)它有同工酶Ⅰ-Ⅳ型，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型主要存在于肝外组织，其对葡萄糖Km值为10-5～10-6M。Ⅳ型主要存在于肝脏，特称葡萄糖激酶(glucokinase,GK)，对葡萄糖的Km值1～10-2M，正常血糖浓度为5mmol/L，当血糖浓度升高时，GK活性增加，葡萄糖和胰岛素能诱导肝脏合成GK，GK能催化葡萄糖、甘露糖生成其6-磷酸酯，6-磷酸葡萄糖对此酶无抑制作用。
2,6-磷酸葡萄糖的异构反应(isomerization of glucose-6-phosphate)
由磷酸己糖异构酶(phosphohexose isomerase)催化6-磷酸葡萄糖(醛糖aldose sugar)转变为6-磷酸果糖(fructose 6-phosphate,F-6-P)的过程，此反应是可逆的。
3,6-磷酸果糖的磷酸化(phosphorylation of fructose 6－phosphate)
此反应是6磷酸果糖第一位上的C进一步磷酸化生成1,6－二磷酸果糖，磷酸根由ATP供给，催化此反应的酶是磷酸果糖激酶1(phosphofructokinase l,PFK1)。
PFK1催化的反应是不可逆反应，它是糖的有氧氧化过程中最重要的限速酶，它也是变构酶，柠檬酸、ATP等是变构抑制剂，ADP、AMP、Pi、1,6-二磷酸果糖等是变构激活剂，胰岛素可诱导它的生成。
4,1,6—二磷酸果糖裂解反应(cleavage of fructose1,6-di/bisphosphate)
醛缩酶(aldolase)催化1,6-二磷酸果糖生成磷酸二羟丙酮和3-磷酸甘油醛，此反应是可逆的。
5,磷酸二羟丙酮的异构反应(isomerization of dihydroxyacetonephosphate)
磷酸丙糖异构酶(triose phosphate isomerase)催化磷酸二羟丙酮转变为3－磷酸甘油醛，此反应也是可逆的。
到此，1分子葡萄糖生成2分子3-磷酸甘油醛，通过两次磷酸化作用消耗2分子ATP。
6,3-磷酸甘油醛氧化反应(oxidation of glyceraldehyde 3-phosphate)
此反应由3-磷酸甘油醛脱氢酶(glyceraldehyde 3－phosphatedehydrogenase)催化3-磷酸甘油醛氧化脱氢并磷酸化生成含有1个高能磷酸键的1,3－二磷酸甘油酸。本反应脱下的氢和电子转给脱氢酶的辅酶NAD+生成NADH+H+，磷酸根来自无机磷酸。
7,1,3－二磷酸甘油酸的高能磷酸键转移反应在磷酸甘油酸激酶(phosphaglycerate kinase,PGK)催化下，1,3－二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油酸，同时其C1上的高能磷酸根转移给ADP生成ATP，这种底物氧化过程中产生的能量直接将ADP磷酸化生成ATP的过程，称为底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation)。此激酶催化的反应是可逆的。
8,3-磷酸甘油酸的变位反应在磷酸甘油酸变位酶(phosphoglycerate mutase)催化下3-磷酸甘油酸C3－位上的磷酸基转变到C2位上生成2－磷酸甘油酸。此反应是可逆的。
9,2-磷酸甘油酸的脱水反应
由烯醇化酶(enolase)催化，2-磷酸甘油酸脱水的同时，能量重新分配，生成含高能磷酸键的磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate PEP)。烯醇化酶需要Mg2+或Mn2+参与。本反应也是可逆的。
10,磷酸烯醇式丙酮酸的磷酸转移在丙酮酸激酶(pyruvate kinase,PK)催化下，磷酸烯醇式丙酮酸上的高能磷酸根转移至ADP生成ATP，这是又一次底物水平上的磷酸化过程。但此反应是不可逆的。
至此，经过糖酵解途径，一个分子葡萄糖可氧化分解产生2个分子丙酮酸。在此过程中，经底物水平磷酸化可产生4个分子ATP，如与第一阶段葡萄糖磷酸化和磷酸果糖的磷酸化消耗二分子ATP相互抵消，每分子葡萄糖降解至丙酮酸净产生2分子ATP，如从糖原开始，因开始阶段仅消耗1分子ATP，所以每个葡萄糖单位可净生成3分子ATP。
葡萄糖+2Pi+2NAD++2ADP——→2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H++2H2O
（二）丙酮酸的去路
1,丙酮酸在无氧条件下生成乳酸氧供应不足时从糖酵解途径生成的丙酮酸转变为乳酸。缺氧时葡萄糖分解为乳酸称为糖酵解(glycolysis)，因它和酵母菌生醇发酵非常相似。丙酮酸转变成乳酸由乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase)催化丙酮酸乳酸脱氢酶乳酸在这个反应中丙酮酸起了氢接受体的作用。由3-磷酸甘油醛脱氢酶反应生成的NADH+H+，缺氧时不能经电子传递链氧化。正是通过将丙酮酸还原成乳酸，使NADH转变成NAD+，糖酵解才能继续进行。
2,丙酮酸生成乙醇在无氧条件下，将丙酮酸转化为乙醇和CO2。实际上包括2个反应步骤：⑴丙酮酸脱羧形成乙醛和CO2；⑵乙醛由NADPH+H还原生成乙醇同时产生氧化型的NAD+。
3.丙酮酸形成乙酰辅酶A
丙酮酸在有氧状态下，进入线粒体中，丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA进入三羧酸循环，进而氧化生成CO2和H2O，同时NADH+H+等可经呼吸链传递，伴随氧化磷酸化过程生成H2O和ATP。
催化氧化脱羧的酶是丙酮酸脱氢酶系(pyruvate dehydrogenase system)，此多酶复合体由丙酮酸脱氢酶（E1），二氢硫辛酰胺转乙酰酶（E2）和二氢硫辛酰胺脱氢酶（E3）按一定比例组成，其组合比例随生物的不同而不同。参与反应的辅酶有硫胺素焦磷酸酯（TPP）、硫辛酸、FAD+、NAD+及CoA。
其中硫辛酸是带有二硫键的八碳羧酸，通过转乙酰酶的赖氨酸ε-氨基相连，形成与酶结合的硫辛酰胺而成为酶的柔性长臂，可将乙酰基从酶复合体的一个活性部位转到另一个活性部位。
从丙酮酸到乙酰CoA是糖有氧氧化中关键的不可逆反应，催化这个反应的丙酮酸脱氢酶系受到很多因素的影响，反应中的产物，乙酰CoA和NADH++H+可以分别抑制酶系中的二氢硫辛酸乙酰转移酶和二氢硫辛酸脱氢酶的活性，丙酮酸脱羧酶(pyruvate decarboxylase,PDC)活性受ADP和胰岛素的激活，受ATP的抑制。
（三）糖酵解的生理意义糖酵解最主要的生理意义在于迅速提供能量，这对肌收缩尤为重要。糖酵解是生物界普遍存在的供能途径，但其释放的能量不多，而且在一般生理情况下，大多数组织有足够的氧以供有氧氧化之需，很少进行糖酵解，因此这一代谢途径供能意义不大。当机体缺氧或剧烈运动肌肉局部血流相对不足时，能量主要通过糖酵解获得。即使氧不缺乏，但因葡萄糖进行有氧氧化的反应过程比糖酵解长，来不及满足需要，而通过糖酵解则可迅速得到ATP。但少数组织，如视网膜、睾丸、肾髓质和红细胞等组织细胞，即使在有氧条件下，仍需从糖酵解获得能量。神经、白细胞、骨髓等代谢极为活跃，即使不缺氧也常由糖酵解提供部分能量。从平原地区进入高原的初期，由于缺氧，组织细胞也往往通过增强糖酵解获得能量。
在某些病理情况下，如严重贫血、大量失血、呼吸障碍、肿瘤组织等，组织细胞也需通过糖酵解来获取能量。倘若糖酵解过度，可因乳酸产生过多，而导致酸中毒。
糖酵解过程的11个酶 ⑴ 已糖激酶/葡萄糖激酶 ⑵ 磷酸已糖异构酶 ⑶ 磷酸果糖激酶-1 ⑷ 醛缩酶 ⑸ 磷酸丙糖异构酶氢酶 ⑹ 3-磷酸甘油醛脱 ⑺ 3-磷酸甘油酸激酶⑻ 磷酸甘油酸变位酶 ⑼ 烯醇化酶⑽ 丙酮酸激酶 ⑾ 乳酸脱氢酶⑿ 磷酸化酶* ⒀ 磷酸葡萄糖变位*。
糖酵解时每分子磷酸丙糖有2次底物水平磷酸化，可生成2分子ATP。因此1mol葡萄糖可生成4mol ATP，在葡萄糖和6-磷酸果糖磷酸化时共消耗2mol ATP，故净得2mol ATP,每个ATP可储能61kJ/mol（14.6kcal/mol）。
(四)糖酵解的调节正常生理条件下，人体内的各种代谢受到严格而精确的调节，以满足机体的需要，保持内环境的稳定。这种控制主要是通过调节酶的活性来实现的。在一个代谢过程中往往催化不可逆反应的酶限制代谢反应速度，这种酶称为限速酶。糖酵解途径中主要限速酶是己糖激酶(HK)，磷酸果糖激酶-1(PFK-1)和丙酮酸激酶(PK)。
糖酵解过程的限速酶酶 的 名 称
变构激活剂
变构抑制剂
已糖激酶
Mg2+,Mn2+
G-6-P
葡萄糖激酶(肝)
Mg2+,Mn2+
－
磷酸果糖激酶-1（PFK-1）
Mg2+,AMP,ADP,F-1,6-2P,F-2,6-2P
ATP,柠檬酸,长链脂肪酸
丙酮酸激酶
Mg2+,K+,F-1,6-2P
ATP
1.激素的调节胰岛素能诱导体内葡萄糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶的合成，因而促进这些酶的活性，一般来说，这种促进作用比对限速酶的变构或修饰调节慢，但作用比较持久。
2.代谢物对限速酶的变构调节上述三个限速酶中，起决定作用的是催化效率最低的酶PFK-1。其分子是一个四聚体形式，不仅具有对反应底物6-磷酸果糖和ATP的结合部位，而且有几个与别位激活剂和抑制剂结合的部位，6-磷酸果糖、1，6二磷酸果糖、ADP和AMP是其激活剂，而ATP、柠檬酸等是其抑制剂，ATP既可作为反应底物又可作为抑制剂，其原因在于：此酶一个是与作为底物的ATP结合位点，另一个是与作为抑制剂的ATP结合位点，两个位点对ATP的亲和力不同，与底物的位点亲和力高，抑制剂作用的位点亲和力低。对ATP有两种结合位点，这样，当细胞内ATP不足时，ATP主要作为反应底物，保证酶促反应进行；而当细胞内ATP增多时，ATP作为抑制剂，降低了酶对6-磷酸果糖的亲和力。
它在体内也是由6-磷酸果糖磷酸化而成，但磷酸化是在C2位而不是C4位，参与的酶也是另一个激酶，磷酸果糖激酶-2(PFK-2)。
2，6－二磷酸果糖可被二磷酸果糖磷酸酶-2去磷酸而生成6-磷酸果糖，失去其调节作用。2，6－二磷酸果糖的作用在于增强磷酸果糖激酶-1对6-磷酸果糖的亲和力和取消ATP的抑制作用。
图,胰岛素浓度升高对肝细胞内2，6-二磷酸果糖浓度的影响临床上丙酮酸激酶异常，可导致葡萄糖酵解障碍，红细胞破坏出现溶血性贫血。
二、三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle)
有氧氧化的反应过程分为三个阶段。
第一阶段：葡萄糖分解成丙酮酸，同糖酵解反应；
第二阶段：丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧生成乙酰CoA；
第三阶段：三羧酸循环。
图,葡萄糖有氧氧化概况三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle 简写TCA循环）又称为柠檬酸循环，因为循环中存在三羧酸中间产物。又因为该循环是由H.A.Krebs首先提出的，所以又叫做Krebs循环（1953年获诺贝尔奖）。
乙酰CoA进入由一连串反应构成的循环体系，被氧化生成H2O和CO2。由于这个循环反应开始于乙酰CoA与草酰乙酸(oxaloacetate)缩合生成的含有三个羧基的柠檬酸，因此称之为三羧酸循环或柠檬酸循环(citric acid cycle)。这一学说是由Krebs正式提出，故又称为Krebs循环。
三羧酸循环是有氧代谢的枢纽，糖、脂肪和氨基酸的有氧分解代谢都汇集在三羧酸循环的反应，同时三羧酸循环的中间代谢物又是许多生物合成途径的起点。因此三羧酸循环既是分解代谢途径，又是合成代谢途径，可以说是分解、合成两用途径。
三羧酸循环中的酶分布在原核生物的细胞质和真核生物的线粒体中。细胞质中通过糖酵解生成的丙酮酸可以进入三羧酸循环，但必须首先转换成乙酰CoA。在真核生物中，丙酮酸首先要转运到线粒体内，然后才能进行转换成乙酰CoA的反应。
（－）丙酮酸的氧化脱羧无论是在原核生物，还是在真核生物中，丙酮酸转化为乙酰CoA和CO2，都是由一些酶和辅酶构成的一个丙酮酸脱氢酶复合物催化的，总反应为：
丙酮酸+ NAD++CoA→乙酰CoA+NADH+H++CO2
丙酮酸脱氢酶复合物（pyruvate dehydrogenase complex）是个多酶集合体，复合物中的酶分子通过非共价键联系在一起，催化一个连续反应，即酶复合物中一个酶反应中形成的产物立刻被复合物中下一个酶作用。丙酮酸脱氢酶复合物位于线粒体膜上，是由丙酮酸脱氢酶（pyruvate dehydrogenase）（E1）、二氢硫辛酰胺乙酰转移酶（dihydrolipoamide transferase）（E2）和二氢硫辛酰胺脱氢酶（dihydrolipoamide dehydrogenase）（E3）三种酶，以及TPP（焦磷酸硫胺素）、CoA、硫辛酸、FAD,NAD＋和Mg2+ 6种辅助因子组成的。
图:丙酮酸脱氢酶系复合体催化的反应(分五步)
1．丙酮酸脱羧形成羟乙基-TPP TPP噻唑环上的N与S之间活泼的碳原子可释放出H+，而成为碳离子，与丙酮酸的羧基作用，产生CO2。同时形成羟乙基-TPP。
2．由二氢硫辛酰胺转乙酰酶（E2）催化使羟乙基-TPP-E1上的羟乙基被氧化成乙酰基，同时转移给硫辛酰胺，形成乙酰硫辛酰胺-E2。
3．二氢硫辛酰胺转乙酰酶（E2）还催化乙酰硫辛酰胺上的乙酰基转移给辅酶A生成乙酰CoA后，离开酶复合体，同时氧化过程中的2个电子使硫辛酰胺上的二硫键还原为2个巯基。
4．二氢硫辛酰胺脱氢酶（E3）使还原的二氢硫辛酰胺脱氢重新生成硫辛酰胺，以进行下一轮反应。同时将氢传递给FAD，生成FADH2。
5．在二氢硫辛酸胺脱氢酶（E3）催化下，将FADH2上的 H转移给 NAD+，形成NADH+H+。
在整个反应过程中，中间产物并不离开酶复合体，这就使得上述各步反应得以迅速完成。而且因没有游离的中间产物，所以不会发生副反应。丙酮酸氧化脱羧反应的△Go’＝-39.5kJ/mol，故反应是不可逆的。
（二）三羧酸循环
1,乙酰CoA进入三羧酸循环（TCA循环的起始步骤）
乙酰CoA具有硫酯键，乙酰基有足够能量与草酰乙酸的羧基进行醛醇型缩合。首先从CH3CO基上除去一个H+，生成的阴离子对草酰乙酸的羰基碳进行亲核攻击，生成柠檬酰CoA中间体，然后高能硫酯键水解放出游离的柠檬酸，使反应不可逆地向右进行。该反应由柠檬酸合成酶(citrate synthetase，典型的诱导契合机制)催化，是很强的放能反应。
由草酰乙酸和乙酰CoA合成柠檬酸是三羧酸循环的重要调节点，柠檬酸合成酶是一个变构酶，ATP是柠檬酸合成酶的变构抑制剂，此外，α-酮戊二酸、NADH能变构抑制其活性，长链脂酰CoA也可抑制它的活性，AMP可对抗ATP的抑制而起激活作用。
2,异柠檬酸形成柠檬酸的叔醇基不易氧化，转变成异柠檬酸而使叔醇变成仲醇，就易于氧化，此反应由乌头酸酶催化，为一可逆反应（形成柠檬酸和异柠檬酸）。
3,异柠檬酸被氧化、脱羧生成α-酮戊二酸（第一个氧化脱羧反应）
在异柠檬酸脱氢酶作用下，异柠檬酸的仲醇氧化成羰基，生成不稳定的草酰琥珀酸(oxalosuccinate)中间产物，后者在同一酶表面，快速脱羧生成α-酮戊二酸(α-ketoglutarate)、NADH和CO2，此反应为β-氧化脱羧，此酶分2种，一种以NAD+为辅酶，需要Mn2+或Mn2+作为激活剂，存在于线粒体中；一种以NADP+为辅酶，存在于线粒体和细胞溶胶中。
此反应是不可逆的，是三羧酸循环中的限速步骤，ADP是异柠檬酸脱氢酶的激活剂，异柠檬酸脱氢酶与异柠檬酸、Mg2+、DAD+、ADP的结合有相互协同作用。而ATP，是此酶的抑制剂。
4,α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰-CoA（第二个氧化脱羧反应）
在α-酮戊二酸脱氢酶系作用下，α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA、NADH+H+和CO2，反应过程完全类似于丙酮酸脱氢酶系催化的氧化脱羧，属于α氧化脱羧，氧化产生的能量中一部分储存于琥珀酰CoA的高能硫酯键中。
α-酮戊二酸脱氢酶系也由三个酶(α-酮戊二酸脱氢酶-E1、二氧硫辛酰转琥珀酰酶-E2、二氢硫辛酸脱氢酶-E3)和6个辅因子(TPP、硫辛酸、CoA、NAD+、FAD、Mg2+)组成。
此反应也是不可逆的。α-酮戊二酸脱氢酶复合体受ATP、GTP、NAPH和琥珀酰CoA抑制，但其不受磷酸化/去磷酸化的调控（与丙酮酸脱氢酶系的区别）。
5,琥珀酸的生成在琥珀酰硫激酶(succinate thiokinase，也称为琥珀酰-CoA合成酶（succinyl-CoA synthetase）)的作用下，琥珀酰CoA的硫酯键水解，释放的自由能用于合成GTP，在细菌和高等生物可直接生成ATP，在哺乳动物中，先生成GTP，再生成ATP，此时，琥珀酰CoA生成琥珀酸和CoA。
这是底物水平磷酸化的又一例子，也是三羧酸循环中唯一直接生成高能磷酸键的反应。
6,琥珀酸脱氢生成延胡索酸琥珀酸脱氢酶(succinate dehydrogenase)催化琥珀酸氧化成为延胡索酸。该酶结合在线粒体内膜上，是三羧酸循环中唯一与内膜结合的酶。而其他三羧酸循环的酶则都是存在线粒体基质中的，这酶含有铁硫中心和共价结合的FAD（电子受体），来自琥珀酸的电子通过FAD和铁硫中心，然后进入电子传递链到O2，只能生成2分子ATP。丙二酸是琥珀酸的类似物，是琥珀酸脱氢酶强有力的竞争性抑制物，所以可以阻断三羧酸循环。
NADH氧化产生3个ATP分子，而FADH2氧化只能产生2个ATP分子，这正是FAD在氧化-还原反应中作为辅酶或辅基辅基所起的特殊作用。
7,延胡索酸的水合生成L-苹果酸延胡索酸酶仅对延胡索酸的反式双键起作用，而对顺丁烯二酸(马来酸)则无催化作用，因而是高度立体特异性的。催化的是可逆反应。
8,苹果酸脱氢生成草酰乙酸（草酰乙酸再生）（TCA的最后一个反应）
在苹果酸脱氢酶(malic dehydrogenase)作用下，苹果酸仲醇基脱氢氧化成羰基，生成草酰乙酸(oxalocetate)，NAD+是脱氢酶的辅酶，接受氢成为NADH+H+。在细胞内草酰乙酸不断地被用于柠檬酸合成，故这一可逆反应向生成草酰乙酸的方向进行。
（二）三羰酸循环总结
1.三羧酸循环中NADH的产生
2,三羧酸循环中二氧化碳的产生
三羧酸循环总反应：
乙酰CoA+3NADH++FAD+GDP+Pi+2H2O
→2CO2+3NADH+FADH2+GTP+3H++CoA
3.三羧酸循环的特点：
⑴CO2的生成，循环中有两次脱羧基反应(反应3和反应4)两次都同时有脱氢作用，但作用的机理不同，由异柠檬酸脱氢酶所催化的β氧化脱羧，辅酶是NAD+，它们先使底物脱氢生成草酰琥珀酸，然后在Mn2+或Mg2+的协同下，脱去羧基，生成α-酮戊二酸。
α-酮戊二酸脱氢酶系所催化的α氧化脱羧反应和前述丙酮酸脱氢酶系所催经的反应基本相同。
应当指出，通过脱羧作用生成CO2，是机体内产生CO2的普遍规律，可见，机体CO2的生成与体外燃烧生成CO2的过程截然不同。
⑵三羧酸循环的4脱氢，其中3对氢原子以NAD+为受氢体，1对以FAD为受氢体，分别还原生成NADH+H+和FADH2。它们又经线粒体内递氢体系传递，最终与氧结合生成水，在此过程中释放出来的能量使ADP和Pi结合生成ATP，凡NADH+H+参与的递氢体系，每2H氧化成一分子H2O，生成2.5分子ATP（3×2.5=7.5）；而FADH2参与的递氢体系则生成1.5分子ATP；通过三羧酸循环本身只产生一个ATP（GTP）分子。再加上三羧酸循环中有一次底物磷酸化产生一分子ATP。每循环一次最终可以形成7.5+2.5+1=10个ATP分子。
若从丙酮酸酸脱氢酶开始计算1分子丙酮酸氧化脱羧产生1个NADH，经电子传递链最后产生2.5个ATP分子。因此从丙酮酸开始经过一次循环共产生2.5+10=12.5个ATP分子。
若从葡萄糖开始计算，且不考虑糖酵解产生的2个ATP分子和2个NADH，每分子葡萄糖可形成2分子丙酮酸，所以从葡萄糖形成2分子丙酮酸开始经三羧酸循环共产生2倍的12..5个ATP分子，既25个ATP分子和2个NADH，则1分子葡萄糖共产生25（三羧酸循环）+（2+2.5+2.5）（糖酵解）=32个ATP分子。
⑶乙酰CoA中乙酰基的碳原子，乙酰CoA进入循环，与四碳受体分子草酰乙酸缩合，生成六碳的柠檬酸，在三羧酸循环中有二次脱羧生成2分子CO2，与进入循环的二碳乙酰基的碳原子数相等，但是，以CO2方式失去的碳并非来自乙酰基的两个碳原子，而是来自草酰乙酸。
⑷三羧酸循环的中间产物，从理论上讲，可以循环不消耗，但是由于循环中的某些组成成分还可参与合成其他物质，而其他物质也可不断通过多种途径而生成中间产物，所以说三羧酸循环组成成分处于不断更新之中。
（三）三羧酸循环的生理意义
1,三羧酸循环是机体获取能量的主要方式。
1个分子葡萄糖经无氧酵解仅净生成2个分子ATP，而有氧氧化可净生成32个ATP，其中三羧酸循环生成25个ATP，在一般生理条件下，许多组织细胞都从糖的有氧氧化获得能量。糖的有氧氧化不但释能效率高，而且逐步释能，并逐步储存于ATP分子中，因此能的利用率也很高。
2,三羧酸循环是糖，脂肪和蛋白质三种主要有机物在体内彻底氧化的共同代谢途径三羧酸循环的起始物乙酰辅酶A，不但是糖氧化分解产物，它也可来自脂肪的甘油、脂肪酸和来自蛋白质的某些氨基酸代谢，因此三羧酸循环实际上是三种主要有机物在体内氧化供能的共同通路，估计人体内2/3的有机物是通过三羧酸循环而被分解的。
3,三羧酸循环是体内三种主要有机物互变的联结机构，因糖和甘油在体内代谢可生成α-酮戊二酸及草酰乙酸等三羧酸循环的中间产物，这些中间产物可以转变成为某些氨基酸；而有些氨基酸又可通过不同途径变成α-酮戊二酸和草酰乙酸，再经糖异生的途径生成糖或转变成甘油，因此三羧酸循环不仅是三种主要的有机物分解代谢的最终共同途径，而且也是它们互变的联络机构。
（四）三羧酸循环的调节
1.丙酮酸脱氢酶复合体受别位调控，也受化学修饰调控，该酶复合体受它的催化产物ATP、乙酰CoA和NADH有力的抑制，这种别位抑制可被长链脂肪酸所增强，当进入三羧酸循环的乙酰CoA减少，而AMP、辅酶A和NAD+堆积，酶复合体就被别位激活，除上述别位调节，在脊椎动物还有第二层次的调节，即酶蛋白的化学修饰，PDH含有两个亚基，其中一个亚基上特定的一个丝氨酸残基经磷酸化后，酶活性就受抑制，脱磷酸化活性就恢复，磷酸化-脱磷酸化作用是由特异的磷酸激酶和磷酸蛋白磷酸酶分别催化的，它们实际上也是丙酮酸酶复合体的组成，即前已述及的调节蛋白，激酶受ATP别位激活，当ATP高时，PDH就磷酸化而被激活，当ATP浓度下降，激酶活性也降低，而磷酸酶除去PDH上磷酸，PDH又被激活了。
2.对三羧酸循环中柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶的调节，主要通过产物的反馈抑制来实现的，而三羧酸循环是机体产能的主要方式。因此ATP/ADP与NADH/NAD+两者的比值是其主要调节物。ATP/ADP比值升高，抑制柠檬酸合成酶和异柠檬酶脱氢酶活性，反之ATP/ADP比值下降可激活上述两个酶。NADH/NAD+比值升高抑制柠檬酸合成酶和α－酮戊二酸脱氢酶活性，除上述ATP/ADP与NADH/NAD+之外其它一些代谢产物对酶的活性也有影响，如柠檬酸抑制柠檬酸合成酶活性，而琥珀酰CoA抑制α-酮戊二酸脱氢酶活性。
总之，组织中代谢产物决定循环反应的速度，以便调节机体ATP和NADH浓度，保证机体能量供给。
三、乙醛酸循环——三羧酸循环支路通过实践，发现许多微生物加醋酸杆菌、大肠杆菌、固氮菌等能够利用乙酸作为唯一的碳源，并能利用它建造自己的机体，以后从微生物中分离出两种特异的酶，即苹果酸合成酶与异柠檬酸裂解酶。乙酸在CoA与ATP及乙酰-CoA合成酶参与下可活化成乙酰-CoA。乙酰-CoA与乙醛酸和合成苹果酸、异柠檬酸能裂解为琥珀酸与乙醛酸。并发现有一个与三羧酸循环相联系的小循环。因以乙醛酸为中间代谢物，故称乙醛酸循环。
图:乙醛酸循环异柠檬酸在异柠檬酸裂解酶催化下，生成乙醛酸与琥珀酸。
乙醛酸与乙酰辅酶Α在苹果酸合成酶催化下合成苹果酸。
乙醛酸循环的总反应如下：
有些微生物因具有乙酰辅酶Α合成酶，能利用乙酸作为唯一碳源，使乙酸生成乙酰辅酶Α而进入乙醛酸循环。
从乙酸开始的乙醛酸循环总反应如下：
乙醛酸循环中生成的四碳二羧酸，如琥珀酸、苹果酸仍可返回三羧酸循环，所以乙醛酸循环。可以看作是三羧酸循环的支路。乙醛酸循环与三羧酸循环的关系可见右下图。
乙醛酸循环的生物学意义：
〔1〕可以二碳物为起始物合成三羧酸循环中的二羧酸与三羧酸，只需少量四碳二羧酸作“引物”，便可无限制地转变成四碳物和六碳物，作为三羧酸循环上化合物的补充。
（2）由于丙酮酸的氧化脱羧生成乙酰辅酶Α是不可逆反应，在一般生理情况下，依靠脂肪大量合成糖是较困难的。但在植物和微生物内则发现脂肪转变为糖是通过乙醛酸循环途径进行的。特别是适应油料种子萌发时的物质转化。两个乙酰辅酶Α合成一个苹果酸，氧化变成草酰乙酸后，脱羧生成两酮酸可合成糖。
目前在动物组织中尚未发现乙醛酸循环。
四、葡萄糖有氧氧化糖酵解和有氧氧化之间的互相调节巴斯德效应：有氧氧化抑制糖酵解的现象。
巴斯德在研究葡萄糖发酵时观察到，当酵母细胞在厌氧条件下生长时，产生的乙醇和消耗的葡萄糖要比在有氧条件下生长时多许多倍。类似现象也出现在肌肉中。所以人们将氧存在下酵解速度降低的现象称之巴斯德效应（Pasteur effect）。
就象我们在三羧酸循环看到的那样，一分子葡萄糖有氧代谢产生的ATP要比一分子葡萄糖通过酵解产生的2分子ATP高出许多倍，因此在有氧条件下只需消耗少量的葡萄糖就可产生所需要的ATP量。
反巴斯德效应：有些正常组织细胞如视网膜,小肠粘膜,粒细胞及多种癌细胞，在充分供给葡萄糖时，不论有氧与否，都进行很强的酵解反应。而有氧氧化反而相应降低。
葡萄糖在有氧条件下，氧化分解生成二氧化碳和水的过程称为糖的有氧氧化(aerobicoxidation)。有氧氧化是糖分解代谢的主要方式，大多数组织中的葡萄糖均进行有氧氧化分解供给机体能量。糖的有氧氧化分两个阶段进行。第一阶段是由葡萄糖生成的丙酮酸，在细胞液中进行。第二阶段是上述过程中产生的NADH+H+和丙酮酸在有氧状态下，进入线粒体中，丙酮酸氧化脱羧
生成乙酰CoA进入三羧酸循环，进而氧化生成CO2和H2O，同时NADH+H+等可经呼吸链传递，伴随氧化磷酸化过程生成H2O和ATP。
总反应,C6H12O6+6O2+36ADP+36H3PO4 ——→6CO2+6H2O+36ATP
五、戊糖磷酸途径戊糖磷酸途径(pentose phosphate pathway，PPP),又称戊糖支路、磷酸葡萄糖酸氧化途径、已糖单磷酸途径(hexose monophosphate shut，HMS)。
此途径由6-磷酸葡萄糖开始生成具有重要生理功能的NADPH和5-磷酸核糖。全过程中无ATP生成，因此此过程不是机体产能的方式。其主要发生在肝脏、脂肪组织、哺乳期的乳腺、肾上腺皮质、性腺、骨髓和红细胞等。
（一）、磷酸戊糖途径的反应磷酸戊糖途径在细胞液中进行，全过程分为不可逆的氧化阶段和可逆的非氧化阶段。在氧化阶段，3个分子葡萄糖-6-磷酸在葡萄糖-6-磷酸脱氢酶和葡萄糖-6-磷酸酸脱氢酶等催化下经氧化脱羧生成6个分子NADPH+H+，3个分子CO2和3个分子核酮糖-5-磷酸；在非氧化阶段，核酮糖-5-磷酸在转酮基酶(TPP为辅酶)和转硫基酶催化下使部分碳链进行相互转换，经三碳、四碳、七碳和磷酸酯等，最终生成2分子果糖-6-磷酸和1分子甘油-3-磷酸，它们可转变为葡萄糖-6-磷酸继续进行磷酸戊糖途径，也可以进入糖有氧氧化或糖酵解途径。
1.氧化性分支
2.非氧化分支
接着由转醛酸酶从景天糖-7-磷酸转移3C的二羟丙酮基给3-磷酸甘油醛生成中磷酸赤藓糖和6-磷酸果糖。
最后4-磷酸赤藓糖在转酮醇酶催化下可接受来自5-磷酸木酮糖的羟乙醛基，生成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛。后者可进入酵解途径，从而完成代谢旁路。
这些反应的结果可概括为：3分子磷酸戊糖转变成2分子磷酸己糖和1分子磷酸丙糖。这些基团转移反应可分为两类。一类是转酮醇酶（transketolase）反应。转移含1个酮基、l个醇基的2碳基团；另一是转醛酸酶（transaldolase）反应，转移3碳单位。接受体都是醛糖。首先由转酮醇酶从5-磷酸木酮糖带出一个2C单位（羟乙醛）转移给5-磷酸核糖，生生7-磷酸景天糖和3-磷酸甘油醛，反应需TPP作为辅酶并需Mg2+参与。
磷酸戊糖之间的互相转变由相应的异构酶、差向异构酶催化，这些反应均为可逆反应。磷酸戊糖途径的反应可归纳于下图：
图,磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径总的反应为：
3×葡萄糖-6-磷酸+6NADP+→
2×果糖-6-磷酸+甘油醛-3-磷酸+6NADPH+6H++3CO2
二、磷酸戊糖途径的调节
6-磷酸葡萄糖可进入多条代谢途径。6-磷酸葡萄糖脱氢酶是磷酸戊糖途径的第一个酶，其活性决定6-磷酸葡萄糖进入此途径的流量，为限速酶。早就发现摄取高碳水化合物饮食，尤其在饥饿后重饲时，肝内此酶含量明显增加，以适应脂酸合成NADPH的需要。至于其活性的快速调节，主要受NADPH/NADP+比例的影响。其比例升高，磷酸戊糖途径被抑制；比例降低时则被激活。NADPH对该酶有强烈的抑制作用。因此，磷酸戊糖途径的流量取决于对NADPH的需求。
（二）、磷酸戊糖途径的生理意义
1,核糖-5-磷酸的生成，此途径是葡萄糖在体内生成核糖-5-磷酸的唯一途径，故命名为磷酸戊糖通路，体内需要的核糖-5-磷酸可通过磷酸戊糖通路的氧化阶段不可逆反应过程生成，也可经非氧化阶段的可逆反应过程生成，而在体内主要由氧化阶段生成，核糖-5-磷酸是合成核苷酸辅酶及核酸的主要原料，故损伤后修复、再生的组织(如梗塞的心肌、部分切除后的肝脏)，此代谢途径都比较活跃。
2,NADPH+H+与NADH不同，它携带的氢不是通过呼吸链氧化磷酸化生成ATP，而是作为供氢体参与许多代谢反应，具有多种不同的生理意义。
1)作为供氢体，参与体内多种生物合成反应，例如脂肪酸、胆固醇和类固醇激素的生物合成，都需要大量的NADPH+H+，因此磷酸戊糖通路在合成脂肪及固醇类化合物的肝、肾上腺、性腺等组织中特别旺盛。
2)NADPH+H+是谷胱甘肽还原酶的辅酶，对维持还原型谷胱甘肽(GSH)的正常含量，有很重要的作用，GSH能保护某些蛋白质中的巯基，如红细胞膜和血红蛋白上的SH基，因此缺乏葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的人，因NADPH+H+缺乏，GSH含量过低，红细胞易于破坏而发生溶血性贫血。
3)NADPH+H+参与肝脏生物转化反应，肝细胞内质网含有以NADPH+H+为供氢体的加单氧酶体系，参与激素、药物、毒物的生物转化过程。
4)NADPH+H+参与体内嗜中性粒细胞和巨噬细胞产生离子态氧的反应，因而有杀菌作用。
第三节 糖的合成代谢自然界中糖的合成的基本来源是绿色植物及光能细菌进行光合作用，从无机物CO2及H2O合成糖，异养生物不能从无机物合成糖，必须从食物中获得。
一、糖异生非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖异生(gluconeogenesis)。非糖物质主要有生糖氨基酸(甘、丙、苏、丝、天冬、谷、半胱、脯、精、组等)、有机酸(乳酸、丙酮酸及三羧酸循环中各种羧酸等)和甘油等。不同物质转变为糖的速度不同。
进行糖异生的器官，首推肝脏，长期饥饿和酸中毒时肾脏中的糖异生作用大大加强，相当于同重量的肝组织的作用。
（一）、糖异生的途径糖异生的途径基本上是糖酵解或糖有氧氧化的逆过程，糖酵解通路中大多数的酶促反应是可逆的，但是糖酵解途径中己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶三个限速酶催化的三个反应过程，都有相当大的能量变化，因为己糖激酶(包括葡萄糖激酶)和磷酸果糖激酶所催化的反应都要消耗ATP而释放能量，丙酮酸激酶催化的反应使磷酸烯醇式丙酮酸转移其能量及磷酸基生成ATP，这些反应的逆过程就需要吸收相等量的能量，因而构成“能障”，为越过障碍，实现糖异生，可以由另外不同的酶来催化逆行过程，而绕过各自能障，这种由不同的酶催化的单向反应，造成两个作用物互变的循环称为作用物循环或底物循环。
1,由丙酮酸激酶催化的逆反应是由两步反应来完成的首先由丙酮酸羧化酶催化，将丙酮酸转变为草酰乙酸，然后再由磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化，由草酰乙酸生成磷酸烯醇式丙酮酸。
这个过程中消耗两个高能键(一个来自ATP，另一个来自GTP)，而由磷酸烯醇式丙酮酸分解为丙酮酸只生成1个ATP。
2,由己糖激酶催化的反应的逆行过程催化G-6-P水解生成葡萄糖的酶为葡萄糖-6-磷酸酶(glucose 6-phosphatase)。
3,由磷酸果糖激酶催化的反应的逆行过程催化G-6-P水解生成葡萄糖的酶为葡萄糖-6-磷酸酶(glucose 6-phosphatase)。
图,糖原异生作用
除上述几步反应以外，糖异生反应就是糖酵解途径的逆反应过程。因此，糖异生（由丙酮酸合成葡萄糖）可总结为：
2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H++6H2O→
葡萄糖+2NAD++4ADP+2GDP+6Pi+6H+
（二）、糖异生的生理意义
1,保证血糖浓度的相对恒定血糖的正常浓度为3.89mmol/L，即使禁食数周，血糖浓度仍可保持在3.40mmol/L左右，这对保证某些主要依赖葡萄糖供能的组织的功能具有重要意义，停食一夜(8-10小时)处于安静状态的正常人每日体内葡萄糖利用，脑约125g，肌肉(休息状态)约50g，血细胞等约50g，仅这几种组织消耗糖量达225g，体内贮存可供利用的糖约150g，贮糖量最多的肌糖原仅供本身氧化供能，若只用肝糖原的贮存量来维持血糖浓度最多不超过12小时，由此可见糖异生的重要性。
2,糖异生作用与乳酸的作用密切关系在激烈运动时，肌肉糖酵解生成大量乳酸，后者经血液运到肝脏可再合成肝糖原和葡萄糖，因而使不能直接产生葡萄糖的肌糖原间接变成血糖，并且有利于回收乳酸分子中的能量，更新肌糖原，防止乳酸酸中毒的发生。
3,协助氨基酸代谢实验证实进食蛋白质后，肝中糖原含量增加；禁食晚期、糖尿病或皮质醇过多时，由于组织蛋白质分解，血浆氨基酸增多，糖的异生作用增强，因而氨基酸成糖可能是氨基酸代谢的主要途径。
4,调节酸碱平衡长期饥饿可造成代谢性酸中毒，血液pH降低，促进肾小管中磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成，从而使糖异生作用加强；另外，当肾中α-酮戊二酸因糖异生而减少时，可促进谷氨酰胺脱氢生成谷氨酸以及谷氨酸的脱氨反应，肾小管将NH3分泌入管腔，与原尿中的H+中和，有利于排氢保钠，对防止酸中毒有重要作用。
（三）、糖异生的调节
1,激素对糖异生的调节激素调节糖异生作用对维持机体的恒稳状态十分重要，激素对糖异生调节实质是调节糖异生和糖酵解这两个途径的调节酶以及控制供应肝脏的脂肪酸。胰高血糖素促进脂肪组织分解脂肪，增加血浆脂肪酸，所以促进糖异生；而胰岛素的作用则正相反。胰高血糖素和胰岛素都可通过影响肝脏酶的磷酸化修饰状态来调节糖异生作用，胰高血糖素激活腺苷酸环化酶以产生cAMP，也就激活cAMP依赖的蛋白激酶，后者磷酸化丙酮酸激酶而使之抑制，这一酵解途径上的调节酶受抑制就刺激糖异生途径，因为阻止磷酸烯醇式丙酮酸向丙酮酸转变。胰高血糖素降低2，6－二磷酸果糖在肝脏的浓度而促进2,6－二磷酸果糖转变为6-磷酸果糖，这是由于2,6－二磷酸果糖是果糖二磷酸酶的别位抑制物，又是6—磷酸果糖激酶的别位激活物，胰高血糖素能通过cAMP促进双功能酶(6—磷酸果糖激酶a/果糖2,6－二磷酸酶)磷酸化。这个酶经磷酸化后就灭活激酶部位却活化磷酸酶部位，因而2，6－二磷酸果糖生成减少而被水解为6—磷酸果糖增多。这种由胰高血糖素引致的2,6－二磷酸果糖下降的结果是6—磷酸果糖激酶b活性下降，果糖二磷酸酶活性增高，果糖二磷酸转变为6—磷酸果糖增多，有利糖异生，而胰岛素的作用正相反。
除上述胰高血糖素和胰岛素对糖异生和糖酵解的短快调节，它们还分别诱导或阻遏糖异生和糖酵解的调节酶，胰高血糖素/胰岛素比例高诱导大量磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶，果糖6-磷酸酶等糖异生酶合成而阻遏葡萄糖激酶和丙酮酸激酶的合成。
2,代谢物对糖异生的调节
1）糖异生原料的浓度对糖异生作用的调节血浆中甘油、乳酸和氨基酸浓度增加时，使糖的异生作用增强。例如饥饿情况下，脂肪动员增加，组织蛋白质分解加强，血浆甘油和氨基酸增高；激烈运动时，血乳酸含量剧增，都可促进糖异生作用。
2）乙酰辅酶A浓度对糖异生的影响乙酰辅酶A决定了丙酮酸代谢的方向，脂肪酸氧化分解产生大量的乙酰辅酶A可以抑制丙酮酸脱氢酶系，使丙酮酸大量蓄积，为糖异生提供原料，同时又可激活丙酮酸羧化酶，加速丙酮酸生成草酰乙酸，使糖异生作用增强。
此外乙酰CoA与草酰乙酸缩合生成柠檬酸由线粒体内透出而进入细胞液中，可以抑制磷酸果糖激酶，使果糖二磷酸酶活性升高，促进糖异生。
二、蔗糖的合成
蔗糖在植物界分布最广，特别是在甘蔗、甜菜、菠萝的汁液中很多。蔗糖不仅是重要的光合作用产物和高等植物的主要成分，而且是糖类在植物体中运输的主要形式。
蔗糖在高等植物中的合成主要有两种途径：
1．蔗糖合成酶——利用尿苷二磷酸葡糖（UDPG）作为葡萄糖给体与果糖合成蔗糖。而尿苷二磷酸葡糖是葡糖-1-磷酸与尿苷三磷酸（UTP）在UDPG焦磷酸化酶催化下生成的。
葡糖-1-磷酸十 UTP→UDPG＋PPi PPi＋ H2O→2Pi
2．蔗糖磷酸合成酶——也利用UDPG作为葡萄糖给体，但果糖部分不是游离果糖，而是果糖磷酸酯，合成产物是蔗糖磷酸酯，再经专一的磷酸酯酶作用脱去磷酸形成蔗糖。
根据蔗糖磷酸合成酶的活性较大，且平衡常数有利，以及蔗糖磷酸的磷酸酯酶存在量大，一般认为途径（2）是植物合成蔗糖的主要途径。
由于发现蔗糖合成酶有两个同功酶，人们认为一个是催化蔗糖合成的，另一个是催化蔗糖分解的。因此有人认为蔗糖合成酶催化的途径（1）主要是分解蔗糖的作用，特别是在贮藏淀粉的组织器官里把蔗糖转变成淀粉的时候。
图：蔗糖合成的可能途径三、淀粉的合成
光合作用所合成的糖，大部分转化为淀粉，很多高等植物尤其是谷类、豆类、薯类作物的籽粒及其贮藏组织中都贮存有丰富的淀粉。
淀粉的合成与分解是通过两个不同的催化系统。
1,α-1，4糖苷键的形成—一高等植物淀粉合成的主要途径：
与淀粉合成有关的酶类主要是尿二磷葡糖（UDPG）转葡糖苷酶和腺二磷葡糖（ΑDPG）转葡糖苷酶。
在有“引物”存在的条件下，UDPG可转移葡萄糖至引物上，引物的功能是作为α-葡萄糖的受体。引物的分子可以是麦芽糖、麦芽三糖，麦芽四糖，甚至是一个淀粉分子。
近年来认为高等植物合成淀粉的主要途径是通过ADPG转葡糖苷酶。
2．支链淀粉的合成
以上的酶催化α-l，4糖苷键的形成，但是支链淀粉除了α-l，4糖苷键外，其分支上尚有α-1，6糖苷键，需要另外的酶来完成。在植物中有Q酶，能催化α-l，4糖苷键转换为α-l，6糖苷键，使直链的淀粉转化为支链的淀粉。直链淀粉在Q酶作用下先分裂为分于较小的断片，而后将断片移到C6上，并以其C1与C6形成α-l，6键的支链。
有些微生物也能利用蔗糖和麦芽糖合成淀粉。例如过黄奈氏球菌可以利用蔗糖合成类似于糖原或淀粉的多糖。
四、糖原的合成与分解
（一）糖原的合成糖原是由葡萄糖残基构成的含许多分支的大分子高聚物。分子量一般在106-107道尔顿，可高达108道尔顿，是体内糖的贮存形式，分子中葡萄糖主要以α-1,4-糖苷键相连形成直链，其中部分以α-1，6-糖苷键相连构成枝链，糖原主要贮存在肌肉和肝脏中，肌肉中糖原约占肌肉总重量的1-2%，肝脏中糖原占总量6-8%。肌糖原分解为肌肉自身收缩供给能量，肝糖原分解主要维持血糖浓度。
由葡萄糖(包括少量果糖和半乳糖)合成糖原的过程称为糖原合成，反应在细胞质中进行，需要消耗ATP和UTP，合成反应包括以下几个步骤：
1,葡萄糖 + ATP→ 6-磷酸葡萄糖 + ADP
2,6-磷酸葡萄糖 → 1-磷酸葡萄糖
3,1-磷酸葡萄糖 + UTP → UTP-G + PPi
4,UTP-G + 糖原（Gn）→糖原（Gn+1）+ UDP
糖原合成酶催化的糖原合成反应不能从头开始合成第一个糖分子，需要至少含4个葡萄糖残基的α-1,4-多聚葡萄糖作为引物(primer)，在其非还原性末端与UDPG反应，UDPG上的葡萄糖基C1与糖原分子非还原末端C4形成α-1,4-糖苷链，使糖原增加一个葡萄糖单位，UDPG是活泼葡萄糖基的供体，其生成过程中消耗UTP，故糖原合成是耗能过程，糖原合成酶只能促成α-1,4-糖苷键，因此该酶催化反应生成为α-1,4-糖苷键相连构成的直链多糖分子如淀粉。
机体内存在一种特殊蛋白质称为glycogenin，可做为葡萄糖基的受体，从头开始如合成第一个糖原分子的葡萄糖，催化此反应的酶是糖原起始合成酶(glycogen initiaor synthase)，进而合成一寡糖链作为引物，再继续由糖原合成酶催化合成糖原（如左图）。同时糖原分枝链的生成需分枝酶(branching enzyme)催化，将5-8个葡萄糖残基寡糖直链转到另一糖原子上以α-1,6-糖苷键相连，生成分枝糖链，在其非还原性末端可继续由糖原合成酶催化进行糖链的延长。多分枝增加糖原水溶性有利于其贮存，同时在糖原分解时可从多个非还原性末端同时开始，提高分解速度。
图：糖原合成
图:糖原的合成
（二）、糖原的分解
1,糖原磷酸化酶作用糖原磷酸化酶作用于糖原产生1-磷酸葡萄糖（如下图）,由于磷酸化酶只能分解α-1,4-糖苷键，当糖链分解至分枝点约4个葡萄糖残基时，由于位阻作用，磷酸化酶不能再发挥作用。
2,葡聚糖转移酶作用将磷酸化酶分解剩余的四个葡萄糖残基的三个转移到邻近糖链的末端，仍以α-1,4-糖苷键连接。
3,α-1,6-糖苷酶作用对剩下的1个以α-1,6-糖苷键与糖链形成分支的葡萄糖残基，被α-1,6-糖苷酶水解成游离葡萄糖。4,脱枝酶目前认为葡聚糖转移酶和α-1,6-糖苷酶是同一种酶的两种活性，合称脱枝酶。
图：糖原分解的示意图
（三）、糖原代谢的调节（P187）
糖原合成酶和磷酸化酶分别是糖原合成与分解代谢中的限速酶，它们均受到变构与共价修饰两重调节。
1,糖原代谢的别构调节葡萄糖6-磷酸可激活糖原合成酶，刺激糖原合成，同时，抑制糖原磷酸化酶阻止糖原分解，ATP和葡萄糖也是糖原磷酸化酶抑制剂，高浓度AMP可激活无活性的糖原磷酸化酶b使之产生活性，加速糖原分解。Ca2+可激活磷酸化酶激酶进而激活磷酸化酶，促进糖原分解。
2,激素的调节体内肾上腺素和胰高血糖素可通过cAMP连锁酶促反应逐级放大，构成一个调节糖原合成与分解的控制系统。当机体受到某些因素影响，如血糖浓度下降和剧烈活动时，促进肾上腺素和胰高血糖素分泌增加，这两种激素与肝或肌肉等组织细胞膜受体结合，由G蛋白介导活化腺苷酸环化酶，使cAMP生成增加，cAMP又使cAMP依赖蛋白激酶(cAMP dependent protein kinase)活化，活化的蛋白激酶一方面使有活性的糖原合成酶a磷酸化为无活性的糖原合成酶b；另一面使无活性的磷酸化酶激酶磷酸化为有活性的磷酸化酶激酶，活化的磷酸化酶激酶进一步使无活性的糖原磷酸化酶b磷酸化转变为有活性的糖原磷酸化酶a，最终结果是抑制糖原生成，促进糖原分解，使肝糖原分解为葡萄糖释放入血，使血糖浓度升高，肌糖原分解用于肌肉收缩。
五、血糖及血糖含量调节血液中的糖主要是葡萄糖，称为血糖(blood sugar)，血糖的含量是反映体内糖代谢状况的一项重要指标。正常情况下，血糖含量有一定的波动范围，正常人空腹静脉血含葡萄糖3.89～6.11mmol/L，当血糖的浓度高于8.89～10.00mmol/L，超过肾小管重吸收的能力，就可出现糖尿现象，通常将8.89～10.00mmol/L，血糖浓度称为肾糖阈(renal threshold ofglucose)，即尿中出现糖时血糖的最低界限。
在进食后，由于大量葡萄糖吸收入血，血糖升高，但一般在2小时后又可恢复到正常范围，在轻度饥饿初期，血糖可以稍低于正常，但在短期内，即使不进食物，血糖也可恢复并维持在正常水平，为什么血糖含量能经常地维持在一定范围内?这是血糖有许多来源和去路，这些来源和去路在神经和激素的调节下，使血糖处于动态平衡状态。
血糖含量维持一定水平，对于保证机体各组织器官特别是脑组织的正常机能活动极为重要，脑组织主要依靠糖有氧氧化供能，所以脑组织在血糖低于正常值的1/3-1/2时，即可引起机能障碍，在动物甚至引起死亡。
（一）、血糖的来源和去路血糖的每一来源和去路都是糖代谢反应的一条途径，血糖的根本来源是食物中的糖类，在不进食而血糖趋于降低时，则肝糖原分解作用加强，当长期饥饿时，则肝脏糖异生作用增强，因而血糖仍能继续维持在正常水平。 血糖的主要去路是在组织器官中氧化供能，也可合成糖原贮存或转变成脂肪及某些氨基酸等，血糖从尿中排出不是一种正常的去路，只是在血糖浓度超过肾糖阈时，一部分糖从尿中排出，称为糖尿(glucosuria)。
（二）、激素对血糖的调节作用多种激素参与对血糖浓度的调节，使血糖浓度降低的激素有胰岛素，使血糖升高的激素主要有肾上腺素、胰高血糖素、肾上腺皮质激素、生长素等，它们对血糖的调节主要是通过对糖代谢各主要途径的影响来实现的。
（三）、神经调节
用电刺激交感神经系的视丘下部腹内侧核(ventromedial hypothalamic nucleus,VMH)或内脏神经，能使肝糖原减少，血糖升高，同时磷酸化酶磷酸酶活性迅速降低，磷酸化酶a的含量增加和葡萄糖-6-磷酸酶的活性升高。上升效果在电刺激后仅30秒钟即可达到最高值，比注射肾上腺素或胰高血糖素的效果快，而且cAMP的含量不变，磷酸化酶激酶的活性也不变，说明电刺激的直接应答反应与肾上腺素或胰高血糖素的作用不同。用电刺激副交感神经系的视丘下部外侧核(lateral hypothalamic nucleus,LH)或迷走神经时，肝糖原合成酶I活性增加，而磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶活性却降低，从而肝糖原合成增加，摘除胰岛的动物，仍可得到类似结果，以上事实证明神经对血糖浓度可通过对糖原合成和分解代谢的调节而产生影响。
生物体内糖的各条代谢途径（下图）相互关联，相互协调，使糖代谢有条不紊地进行。一旦哪条代谢途径失调，均会造成代谢紊乱或机体病变。
图,糖代谢主要途径一.血糖的来源与去路
1.来源：
食物中糖的消化吸收；肝糖原的分解；非糖物质的糖异生。
2.去路：
氧化分解成CO2和H2O，并生成能量；合成肝糖原和肌糖原；转变成非糖物质如脂类和氨基酸等；转变成其他糖类如磷酸戊糖等；超过肾糖阈随尿排出
二.血糖水平的调节血糖之所以能维持恒定，主要是血中葡萄糖的来源和去路每时每刻都保持平衡，血糖的恒定实际是身体各个组织在糖酵解、糖氧化、糖原合成与分解、糖异生种种代谢协同的结果。各种代谢途径的调节前面已有叙述，此处归纳一下几种激素对血糖的影响，它们的影响也是通过一些调节酶的激活或抑制而实施的。
胰岛素是体内唯一的降血糖激素，它的作用有几个方面：
（1）促进葡萄糖进入细胞；（2）抑制糖原磷酸化酶，激活糖原合酶，加速肌、肝糖原的合成；（3）激活丙酮酸脱氢酶，加速丙酮酸脱羧生成乙酰辅酶A；（4）抑制磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的活性，降低糖异生；（5）减少脂肪组织动员脂肪酸，促进糖的有氧氧化。
升血糖激素
1.胰高血糖素胰高血糖素抑制丙酮酸激酶和6磷酸果糖激酶1，增高果糖二磷酸酶活性，促进脂肪组织分解，促进糖异生。
2.糖皮质激素促进肌肉蛋白质分解，增加糖异生原料，抑制肝外组织摄取葡萄糖，从而提高血糖。
3.肾上腺素
激活磷酸化酶，加快糖原分解，肝释出葡萄糖，肌肉输出乳酸供肝糖异生，这在应激时起作用。
三、血糖水平异常
1.高血糖及糖尿症(hyperglycemia and glucosuria)
空腹血糖为7.22-7.78 mmol/L时称高血糖。肾糖阈为血糖8.89-10.00/L，当血糖值超过肾糖阈时，糖随尿排出，常见原因为糖尿病。
2.低血糖(hypoglycemia)
空腹血糖为3.33-3.89 mmol/L造成低血糖，常见于胰性、肝性疾病，内分泌异常，肿瘤或饥饿状态。
