1)镰刀状细胞贫血病：血红蛋白单个氨基酸分子突变导致血红蛋白纤维状沉淀。
2)地中海贫血病：缺失一个或多个编码血红蛋白链的基因;基因突变导致转录不正常.
3)溶血性贫血病：缺乏葡萄糖-6-磷酸脱氢酶导致红细胞缺乏NADPH 而容易破裂 
4）巨幼红细胞贫血（恶性贫血）：Vit B12 是甲基丙二酸单酰CoA 变位酶的辅酶。 Vit B12在动植物中不能合成，只有一些种类的微生物能合成。健康人每天只需要少量的Vit B12。如果由于吸收障碍缺乏Vit B12 ，就会导致恶性贫血，出现红细胞减少、血红蛋白水平降低和一些中枢神经系统的功能紊乱等症状。在一些病例中，服用大剂量Vit B12 可减轻这 些症状。 
2.2 三羧酸循环 
1. 三羧酸循环的意义 
三羧酸(TCA)循环不仅是糖、脂肪、氨基酸等化合物生物氧化的共同通路，同时也为各种生物合成提供前体，成为各代谢途径连接的枢纽。乙酰辅酶A 是联系三类物质代谢的中间物质。既是TCA 的入口物质，又是合成脂类例如胆固醇的起始物质。
2. 丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA 
反应部位：线粒体基质（真核细胞） 
丙酮酸脱氢酶复合体：三种酶：E1: 丙酮酸脱氢酶、E2: 二氢硫辛酸乙酰转移酶、E3:二氢硫辛酸脱氢酶。 五种辅酶或辅基：TPP（焦磷酸硫胺素）、FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）、CoA（辅酶A）、 NAD+（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸）、Lipoate（硫辛酸）。 
硫辛酸：既是酰基载体又是电子载体；亚砷酸盐及有机砷化物能够与硫辛酸的巯基发生结合，使其失去催化能力。
3. 三羧酸循环 
三羧酸循环的反应部位：真核细胞的线粒体和原核细胞的胞浆。 反应步骤： 
（1）乙酰CoA+草酰乙酸→柠檬酸：柠檬酸合酶，TCA 中第一个调节酶。氟乙酰CoA可与草酰乙酸生成氟柠檬酸，抑制下一步反应的酶，据此，可以合成杀虫剂、灭鼠药。
（2）柠檬酸→异柠檬酸 
（3）异柠檬酸氧化脱羧生成α-酮戊二酸和NADH：第一次氧化脱羧反应，异柠檬酸脱氢酶，TCA 中第二个调节酶。 
（4）α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA 和NADH：α-酮戊二酸脱氢酶系，TCA循环中的第三个调节酶。 
（5）琥珀酰CoA 生成琥珀酸和GTP：TCA 中唯一的底物水平磷酸化反应，直接生成GTP。在高等植物和细菌中，硫酯键水解释放出的自由能，可直接合成ATP。在哺乳动物中，先合成GTP，然后在核苷二磷酸激酶的作用下，GTP 转化成ATP。 
（6）琥珀酸脱氢生成延胡索酸（反丁烯二酸）和FADH：琥珀酸脱氢酶是TCA 循环  中唯一嵌入线粒体内膜的酶。丙二酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂，可阻断三羧酸循环。
（7）延胡索酸水化生成L-苹果酸：延胡索酸酶具有立体异构特性。  （8）L-苹果酸脱氢生成草酰乙酸和NADH：L-苹果酸脱氢酶催化。平衡有利于逆反应，但生理条件下，反应产物草酰乙酸不断合成柠檬酸，其在细胞中浓度极低，少于10-6mol/L，使反应向右进行。 
能量计算：通过氧化磷酸化，1 分子NADH 产生2.5ATP，1 分子FADH2 产生1.5ATP。  1 分子葡萄糖彻底氧化产生30~32ATP。标准条件下，整个过程能量转化效率可达34％（实际可接近65％）。    
三羧酸循环对生物合成前体的供应及其回补反应： TCA 的中间代谢物可作为合成葡萄糖、氨基酸、核苷酸、脂肪酸、胆固醇、胆红素等物质的前体。当TCA 中间代谢物被移走后，就要通过回补反应来合成补充，才能维持TCA 的正常进行。
4. 三羧酸循环的调节 
丙酮酸脱氢酶复合体的调节 
循环过程的调节：三羧酸循环中三步不可逆的放能反应是其调节位点。催化这三步反应的酶受到产物反馈抑制（如柠檬酸、琥珀酰CoA 等），也受到高能荷物质抑制（如ATP、NADH 等）。三羧酸循环的调节取决于细胞对能量的需求以及对某些生物合成底物的需求。 
一次底物水平的磷酸化、二次脱羧反应，三个调节位点，四次脱氢反应。
5. 丙酮酸代谢障碍与疾病 
脚气病：以多发性神经炎、肌肉萎缩、 组织水肿、 心脏扩大、 循环失调及胃肠道症状为特征。发病机理： VitB1 缺乏导致丙酮酸无法进入TCA，使以葡萄糖为唯一能源来 源的神经系统供能出现障碍。 
汞中毒与亚砷酸盐中毒：症状：与脚气病相似。发病机理：两种化合物与丙酮酸脱氢酶E2 中的二氢硫辛酸的两个-SH 结合，导致酶失活，从而丙酮酸代谢出现障碍，出现类似脚气病的症状。
解毒治疗：类似于二氢硫辛酸、带两个-SH 的化合物。（如2,3-二巯基丙醇， BAL）
6. 乙醛酸循环 
是三羧酸循环的修改形式。在植物、一些无脊椎动物和一些微生物中存在，但不存在于脊椎动物中。乙醛酸循环可以使脂肪酸的降解产物乙酰CoA 经草酰乙酸转化成Glc，供给种子萌发时对糖的需要。植物中，乙醛酸循环只存在于子苗期，而生长后期则无乙醛酸循环。哺乳动物及人体中，不存在乙醛酸循环，因此，乙酰CoA 不能在体内生成糖和氨基酸。
反应部位：乙醛酸循环体。 
生理意义：是乙酸或乙酸盐转化为糖的途径。 如在种子发芽时，能将脂肪转化为糖。 
2.3 氧化磷酸化 
1. 呼吸链 
按电子亲和力递增的顺序排列，即低电位到高电位。 
呼吸链的分布部位：在原核细胞位于质膜，在真核细胞位于线粒体的内膜。 排布顺序及重要电子传递抑制剂见下图： 
（1）阻断电子由NADH 向CoQ 传递。鱼藤酮、阿米妥、粉蝶霉素A。（2）抑制电子从细胞色素b 向细胞色素c1 传递。抗霉素A。（3）阻断电子从细胞色素aa3 向O2 传递。CN- 、N3－、CO。   
 2. 化学渗透模型 
化学渗透模型由英国科学家Peter Mitchell 建立。这一模型被认为是20 世纪生物学最伟大的统一原理之一。它揭示了氧化磷酸化、光合磷酸化以及一些跨膜主动运输、细菌鞭毛运动等等生命活动过程的本质。 
化学渗透模型: 呼吸链电子传递释放的能量驱动质子从线粒体内膜进入线粒体膜间腔，从而产生一个跨线粒体内膜的质子电化学梯度。这种电化学梯度贮存的能量形成一种质子动力。 当它驱动质子通过ATP 合酶流回线粒体基质的同时，催化ATP 的合成。
3. 解偶联剂 
DNP 和FCCP：使H+不经Fo 回流，破坏电化学梯度，因而不能形成ATP，而是以热量形式释放能量。 
寡霉素：抑制氧的利用又抑制ATP 的形成，但不直接抑制电子传递链上载体的作用。 
缬氨霉素、短杆菌肽、产热蛋白：属于离子载体，通过增加线粒体内膜对一价阳离子的通透性破坏跨膜电荷梯度，从而影响ATP 形成。
4. 通过线粒体内膜的物质运输 
NADH 穿梭系统：苹果酸-天门冬氨酸穿梭（最活跃）、3-磷酸甘油穿梭
ATP-ADP 转位酶：又称腺苷酸转位酶。在线粒体内膜含量丰富。 在ATP-ADP 转位酶的催化下，ATP 运出线粒体和ADP 运进线粒体偶联起来。由于有净负电荷运出线粒体，减弱膜电势梯度和质子动力，使得这一过程相当耗能。 
2.4 糖异生和糖原代谢 
1. 糖异生 
存在于所有生物体中。从磷酸烯醇式丙酮酸到葡萄糖-6-磷酸是共同的途径。 
糖异生的生理意义：重要的生物合成葡萄糖的途径。对脑组织、红细胞尤为重要。空腹或饥饿时依赖氨基酸、甘油等异生成葡萄糖维持血糖水平的恒定。补充肝糖原的重要途径。长期饥饿时肾糖异生有利于调节酸碱平衡。再利用乳酸（乳酸循环），防止因乳酸堆积引起酸中毒。 
糖异生的关键步骤：从丙酮酸生成葡萄糖是糖异生的中心途径。这条途径不是糖酵解的简单逆反应。糖酵解的三步不可逆反应由不同的反应（称之为绕道反应 “bypass”）来完成。 
三步绕道反应：从丙酮酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸；
从果糖-1,6-双磷酸转变为果糖-6-磷酸；从葡萄糖-6-磷酸转变为葡萄糖。 
从丙酮酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸有两条途径:途径1 以丙酮酸、Ala 为前体；途径2以乳酸为前体。两条途径都是由丙酮酸羧化生成草酰乙酸，再由草酰乙酸脱羧生成磷酸烯醇式丙酮酸。前一个反应由丙酮酸羧化酶催化，该酶位于线粒体；后一个反应由磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化，有胞浆和线粒体两种同工酶。 
从果糖-1,6-双磷酸转变为果糖-6-磷酸：由果糖二磷酸酶催化。这是糖异生的关键反应，果糖二磷酸酶被AMP、2.6—二磷酸果糖强烈抑制，但被ATP、柠檬酸和3—磷酸甘油酸激活。 
从葡萄糖-6-磷酸转变为葡萄糖：葡萄糖-6-磷酸酶只存在于肝脏和肾脏。在大多数组织中，糖异生终止于生成葡萄糖-6-磷酸，葡萄糖-6-磷酸可用于其他途径，主要是合成糖原。只有在这肝脏和肾脏这两种组织中，才可以通过糖异生途径获得游离的葡萄糖。 
骨骼肌和脑组织没有糖异生途径，也没有葡萄糖-6-磷酸酶通过糖原分解产生葡萄糖。它们的葡萄糖由肝或肾糖异生、或消化吸收的葡萄糖通过血液提供。脊椎动物的乙酰CoA 不能转化为丙酮酸，因此不能作为糖异生的前体。 
植物和一些细菌通过乙醛酸循环将乙酰CoA 转化为琥珀酸，然后再转化为草酰乙酸作为糖异生前体。在种子发芽过程中，蔗糖是重要的能量来源和生物合成前体。
2. 乳酸循环 
乳酸是糖异生的重要前体。肌肉中葡萄糖通过糖酵解分解为乳酸，乳酸通过血液循环运输到肝脏，然后通过糖异生生成葡萄糖，葡萄糖又可通过血液循环重新被肌肉摄取利用。这个过程称为乳酸循环。   
3. 底物循环 
一对互逆的反应同时进行，称为底物循环。由于底物循环是互逆的产能和耗能过程同时进行，使ATP 以热量形式散发，因此这种不经济的过程又称为无效循环。一般认为，在正常状态下，机体以相互协调的调节方式避免底物循环的发生，如糖酵解与糖异生以互为相反的调节方式避免发生底物循环。但近来研究发现，底物循环具有扩大代谢调节信号的生理意义。 
底物循环的另一个生理意义是，机体利用底物循环产生热量来提高或维持体温。如在天气寒冷时，大黄蜂利用上述底物循环产生热量提高体温。
4. 糖原的分解代谢 
糖原的降解从糖原的非还原性末端葡萄糖残基开始，α-1,4 糖苷键断裂，生成葡萄糖-1-磷酸和少一个葡萄糖基的糖原分子。这是由糖原磷酸化酶催化的磷酸解反应。 
糖原磷酸化酶在离α-1,6 糖苷键分支点的4 个Glc 处停止作用。接着由转移酶将分支的3 个糖残基转移到直链的4 个糖基上。剩余的一个糖残基以α-1,6 糖苷键与糖原相连。这个键再由α-1,6 糖苷酶，又称脱分支酶水解。线性糖链又可继续由糖原磷酸化酶进一步降解。 
在磷酸葡萄糖变位酶的催化下，Glc-1-P 转变为Glc-6-P。 
糖原的分解代谢在肌肉和肝脏中有着不同的生理意义：肌肉是产生ATP，肝脏是维持血糖稳定。
5. 糖原的合成代谢 
糖原合成存在于所有动物组织中，但在肝脏和骨骼肌中活性最强。糖原合成是耗能过程，需要糖原引物分子，糖基的供体是UDPG，而不是Glc-1-P。一些细菌的糖原合成以ADP-Glc 为前体。在植物中，淀粉的合成以ADP-Glc 为前体，蔗糖的合成以UDP-Glc 为前体。
6. 糖醛酸途径 
糖醛酸途径：指从 Glc-6-P 或Glc-1-P 开始，经UDP-葡萄糖醛酸生成糖醛酸的途径。 
糖醛酸途径的生理意义：UDP 糖醛酸是糖醛酸供体，可形成许多重要的粘多糖如透明质酸、肝素等。从糖醛酸可转变为抗坏血酸（VitC），但人和其它灵长类等动物不能合成抗坏血酸。VitC 缺乏症引起坏血病。在肝脏糖醛酸可与药物或含-OH、-COOH、-NH2、-SH的异物结合成水溶性化合物排出体外，起解毒作用。从糖醛酸可形成木酮糖，与磷酸戊糖途径相连。
7. 糖代谢途径的相互协调调节 
糖酵解、三羧酸循环、氧化磷酸化之间的协调控制：糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化的速度受细胞能荷水平的控制。ADP 含量高时，刺激氧化磷酸化和丙酮酸氧化，从而加速三羧酸循环。相反，ATP 含量高时，可减慢氧化磷酸化、糖酵解和三羧酸循环。
8. 巴斯德效应