第六章-糖代謝

1、第六章 糖 代 謝Metabolism of Carbohydrates,主要內(nèi)容,概述糖原的合成與分解糖的分解代謝糖異生血糖,第一節(jié),概述summary,糖(carbohydrates)即碳水化合物，其化學本質(zhì)為多羥醛或多羥酮類及其衍生物或多聚物。,一、糖的概念,根據(jù)其水解產(chǎn)物的情況，糖主要可分為以下四大類: 單糖（monosacchride） 寡糖（oligosacchride） 多糖（pol

2、ysacchride） 結(jié)合糖（glycoconjugate）,二、糖的分類,葡萄糖(glucose)（已醛糖）,果糖(fructose)（已酮糖）,（一）、單糖——不能再水解的糖,半乳糖(galactose)（已醛糖）,核糖(ribose) （戊醛糖）,（二）、寡糖,常見的幾種二糖有：,麥芽糖 (maltose)：葡萄糖 — 葡萄糖,蔗 糖 (sucrose)：葡萄糖 — 果糖,乳 糖 (lactose)：葡

3、萄糖 — 半乳糖,能水解生成幾分子(2-6個)單糖的糖，各單糖之間借脫水縮合的糖苷鍵相連。,（三）、多糖能水解生成多個分子單糖的糖,常見的多糖有：,淀粉 (starch)—是植物中養(yǎng)分的儲存形式。,糖原 (glycogen) —是動物體內(nèi)葡萄糖的儲存形式。,纖維素 (cellulose) —作為植物的骨架。,,1.淀粉 是植物中養(yǎng)分的儲存形式,,,,淀粉顆粒,,2. 糖原 是動物體內(nèi)葡萄糖的儲存形式,,,,,目 錄,3. 纖

4、維素 作為植物的骨架,,,,β-1,4-糖苷鍵,（四）結(jié)合糖——糖與非糖物質(zhì)的結(jié)合物,糖脂 (glycolipid)：是糖與脂類的結(jié)合物。糖蛋白 (glycoprotein)：是糖與蛋白質(zhì)的結(jié)合物。,常見的結(jié)合糖有：,1. 氧化供能,如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、膽固醇、核苷等物質(zhì)的原料。,3. 作為機體組織細胞的組成成分,是糖的主要功能。,2. 提供合成體內(nèi)其他物質(zhì)的原料,如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的組成成分。,三、

5、糖的生理功能,四、糖的消化,,糖的消化：,人類食物中的糖主要有植物淀粉、動物糖原以及麥芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以淀粉為主。,消化部位： 主要在小腸，少量在口腔。,淀粉,麥芽糖+麥芽三糖 （40%） （25%）,α-臨界糊精+異麥芽糖 （30%） （5%）,葡萄糖,唾液中的α-淀粉酶,,α-葡萄糖苷酶,,α-臨界糊精酶,消化過程,腸粘膜上皮細胞刷狀緣,胃,口腔,,,,腸腔,,胰液中的α-淀粉酶,糖的吸收,吸收部

6、位 小腸上段,吸收形式 單 糖,小腸腸腔,腸粘膜上皮細胞,門靜脈,肝臟,體循環(huán),,,,,各種組織細胞,,葡萄糖,酵解途徑,丙酮酸,有氧,無氧,H2O及CO2,乳酸,糖異生途徑,乳酸、氨基酸、甘油,糖原,肝糖原分解,糖原合成,磷酸戊糖途徑,核糖 + NADPH+H+,食物,消化與吸收,ATP,五、糖代謝的概況,第一節(jié),糖的分解代謝,糖的無氧氧化（糖酵解）糖的有氧氧化磷

7、酸戊糖途徑,根據(jù)反應(yīng)條件和反應(yīng)途徑的不同把糖的分解代謝途徑分為三種,,在機體缺氧條件下，葡萄糖經(jīng)一系列酶促反應(yīng)生成丙酮酸進而還原生成乳酸的過程稱為糖酵解(glycolysis)，亦稱糖的無氧氧化(anaerobic oxidation)。糖酵解的反應(yīng)部位：胞漿,一、糖的無氧氧化,糖酵解的反應(yīng)過程,分三個階段： 第一階段 葡萄糖裂解為2分子磷酸丙糖 第二階段 磷酸丙糖轉(zhuǎn)變?yōu)楸?第三階段 丙

8、酮酸還原為乳酸,（一）糖酵解途徑,指從葡萄糖生成丙酮酸的途徑。此為無氧氧化和有氧氧化的共同途徑。一般分為活化、裂解、產(chǎn)能三個階段。,1. 活化：葡萄糖 1，6-二磷酸果糖,（1）葡萄糖生成6-磷酸葡萄糖,,消耗ATP的不可逆反應(yīng)，由已糖激酶催化，Mg2+是其必需激活劑，該酶是酵解途徑的限速酶之一。,己糖激酶,,,（2） 6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)化為6-磷酸果糖,,H,為磷酸已糖異構(gòu)酶催化的可逆反應(yīng)，需Mg2＋參與。,（3） 6-

9、磷酸果糖生成1,6二磷酸果糖,,H,H,磷酸果糖激酶-1是糖酵解途徑中最重要的限速酶。胰島素可誘導其生成。,,（4） 磷酸丙糖的生成,,磷酸二羥丙酮和3-磷酸甘油醛是同分異構(gòu)體，在磷酸丙糖異構(gòu)酶的催化下可互相轉(zhuǎn)變。,2. 裂解：1，6-二磷酸果糖葡萄糖 磷酸丙糖 （2分子）,,醛縮酶,（1）3-磷酸甘油醛脫氫氧化,,1，3-二磷酸甘油酸含有一個高能磷

10、酸鍵，通過底物水平磷酸化生成ATP。反應(yīng)脫下的氫由NAD＋接受生成NADH＋H＋。,3. 產(chǎn)能：3-磷酸甘油醛 丙酮酸,,這是糖酵解過程中第一次產(chǎn)生ATP的反應(yīng)（底物水平磷酸化）。,（2） 1，3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸,,,,（3） 3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成2-磷酸甘油酸,,（4） 磷酸烯醇式丙酮酸的生成,在烯醇化酶的催化下，形成了一個高能磷酸化合物——磷酸烯醇式丙酮酸。,,這是酵解途徑中第二次底物水平磷酸化反應(yīng)。,

11、（5）丙酮酸的生成,丙酮酸激酶為第三個限速酶.,,缺氧情況下，乳酸脫氫酶催化丙酮酸還原成乳酸。所需的NADH+H+提供來自3-磷酸甘油醛的脫氫反應(yīng)。,,,(二)丙酮酸轉(zhuǎn)變成為乳酸,,糖酵解的代謝途徑,E2,E1,E3,,Gn,,糖酵解小結(jié),反應(yīng)部位：胞漿；糖酵解是一個不需氧的產(chǎn)能過程，乳酸是必然產(chǎn)物；反應(yīng)全過程中有三步不可逆的反應(yīng)：,,產(chǎn)能的方式和數(shù)量方式：底物水平磷酸化凈生成ATP數(shù)量：從G開始 2×2-2

12、= 2ATP從Gn開始 2×2-1= 3ATP終產(chǎn)物乳酸的去路釋放入血，進入肝臟再進一步代謝：分解利用 乳酸循環(huán)（糖異生）,2,3-二磷酸甘油酸支路,磷酸甘油酸變位酶,紅細胞中含有較高濃度的2,3-二磷酸甘油酸，與血紅蛋白結(jié)合，降低血紅蛋白與氧的親和力，促進氧合血紅蛋白釋放氧，保證組織細胞對氧的需要。,（三）糖酵解的主要生理意義是在機體缺氧的情況下快速供能,是機體在缺氧情況下獲取能量的有效方式。是某些細胞在氧供

13、應(yīng)正常情況下的重要供能途徑：,① 無線粒體的細胞，如：紅細胞,② 代謝活躍的細胞，如：白細胞、骨髓細胞,（四）糖酵解的調(diào)控是對3個關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié),關(guān)鍵酶,調(diào)節(jié)方式,1、6-磷酸果糖激酶-1對調(diào)節(jié)酵解途徑的流量最重要,變構(gòu)調(diào)節(jié),別構(gòu)激活劑：AMP; ADP; F-1,6-2P; F-2,6-2P別構(gòu)抑制劑：檸檬酸; ATP（高濃度）,F-1,6-2P 正反饋調(diào)節(jié)該酶,2、丙酮酸激酶是糖酵解的第二個重要的調(diào)節(jié)點,（1）別構(gòu)調(diào)節(jié),別構(gòu)抑

14、制劑：ATP, 丙氨酸,別構(gòu)激活劑：1,6-雙磷酸果糖,（2）共價修飾調(diào)節(jié),丙酮酸激酶,丙酮酸激酶,,,,,ATP,ADP,,,Pi,磷蛋白磷酸酶,（無活性）,（有活性）,PKA：蛋白激酶A (protein kinase A),CaM：鈣調(diào)蛋白,3、 己糖激酶或葡萄糖激酶（肝）,* 6-磷酸葡萄糖可反饋抑制己糖激酶，但肝葡萄糖激酶不受其抑制。,* 長鏈脂肪酰CoA可別構(gòu)抑制肝葡萄糖激酶。,激素的調(diào)節(jié)作用：胰島素可誘導糖酵解反應(yīng)中的

15、三個關(guān)鍵酶的合成。,機體供氧充足條件下，葡萄糖徹底氧化生成水和CO2，并產(chǎn)生能量的過程稱為有氧氧化。 有氧氧化是機體主要供能方式。部位：細胞液及線粒體。,二、糖的有氧氧化,（一）有氧氧化的概念,（二）糖有氧氧化的反應(yīng)過程包括四個階段,第一階段：酵解途徑,第二階段 ：丙酮酸的氧化脫羧,第三階段：三羧酸循環(huán),G（Gn）,第四階段：氧化磷酸化,丙酮酸,乙酰CoA,,,,,,CO2,NADH+H+ FADH2,,H2O,[

16、O],,ATP,ADP,TAC循環(huán),胞液,線粒體,1分子葡萄糖經(jīng)糖酵解途徑生成2分子的丙酮酸；有氧條件下丙酮酸入線粒體繼續(xù)氧化；酵解途徑脫氫反應(yīng)生成的NADH + H+也入線粒體氧化成水并生成ATP。,1、葡萄糖循糖酵解途徑分解為丙酮酸,丙酮酸,,乙酰CoA,NAD+,,,NADH+H,,CO2,丙酮酸脫氫酶復合體,2、丙酮酸進入線粒體氧化脫羧生成乙酰CoA,E1：丙酮酸脫氫酶E2：二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶E3：二氫硫辛酰胺

17、脫氫酶,TPP 硫辛酸（ )HSCoAFAD, NAD+,酶,輔酶,,,3、乙酰CoA 的氧化——三羧酸循環(huán),有氧條件下，乙酰CoA的乙?；糠謴氐籽趸蒀O2和H2O所經(jīng)歷的循環(huán)過程。因反應(yīng)中第一個中間產(chǎn)物是含三個羧基的檸檬酸，也稱檸檬酸循環(huán)，Krebs循環(huán)。,反應(yīng)部位：線粒體,,三羧酸循環(huán)(Tricarboxylic Acid Cycle, TAC)：,,檸檬酸合酶,特點：耗能，能量來自高能硫脂鍵，反應(yīng)不

18、可逆（6C）,乙酰CoA與草酰乙酸縮合成檸檬酸,檸檬酸經(jīng)順烏頭酸轉(zhuǎn)變?yōu)楫悪幟仕?,,,,,由順烏頭酸酶催化,異檸檬酸脫氫酶催化，TAC中第一次氧化脫羧（6C 5C ）,異檸檬酸氧化脫羧轉(zhuǎn)變?yōu)棣?酮戊二酸,,,,α-酮戊二酸脫氫酶復合體（3種酶，5種輔助因子）催化；第二次脫氫、脫羧。,α-酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰CoA,,琥珀酰CoA合成酶催化的底物水平磷酸化反應(yīng)。,特點：唯一直接生成高能磷酸鍵的反應(yīng)。,琥珀酰輔酶A生成琥珀酸,

19、琥珀酰CoA合成酶,延胡索酸酶,蘋果酸脫氫酶,脫2H由輔酶FAD接受，生成FADH2,琥珀酸脫氫酶,琥珀酸脫氫生成延胡索酸延胡索酸加水生成蘋果酸 蘋果酸脫氫生成草酰乙酸,,TCA循環(huán)由8步代謝反應(yīng)組成,乙酰CoA與草酰乙酸縮合成檸檬酸 檸檬酸經(jīng)順烏頭酸轉(zhuǎn)變?yōu)楫悪幟仕?異檸檬酸氧化脫羧轉(zhuǎn)變?yōu)棣?酮戊二酸 α-酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰CoA 琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反應(yīng) 琥珀酸脫氫生成延胡索酸 延胡索酸加水生成

20、蘋果酸 蘋果酸脫氫生成草酰乙酸,草酰乙酸,CH2CO～SoA (乙酰輔酶A),GTP,2H,2H,①,②,NAD+,NADH+H+,③,,NADH+H+,NAD+,,④,琥珀酰CoA,,GTP,GDP+Pi,⑤,FAD,,FADH2,⑥,⑦,⑧,,NADH+H+,NAD+,①檸檬酸合酶,②順烏頭酸梅,③異檸檬酸脫氫酶,④α-酮戊二酸脫氫酶復合體,⑤琥珀酰CoA合成酶,⑥琥珀酸脫氫酶,⑦延胡索酸酶,⑧蘋果酸脫氫酶,三羧酸循環(huán),乙酰草酰成

21、檸檬，檸檬又成α-酮琥酰琥酸延胡索，蘋果落在草叢中。,三羧酸循環(huán)小結(jié),三羧酸循環(huán)的概念：指乙酰CoA和草酰乙酸縮合生成含三個羧基的檸檬酸，反復的進行脫氫脫羧，又生成草酰乙酸，再重復循環(huán)反應(yīng)的過程。草酰乙酸是TAC順利進行的關(guān)鍵物質(zhì)（起始物質(zhì)、終末產(chǎn)物）TAC過程的反應(yīng)部位是線粒體。,經(jīng)過一次三羧酸循環(huán):消耗一分子乙酰CoA；經(jīng)四次脫氫，二次脫羧，一次底物水平磷酸化；生成1分子FADH2，3分子NADH+H+，2分子CO2

22、， 1分子GTP；關(guān)鍵酶有：檸檬酸合酶，α-酮戊二酸脫氫酶復合體， 異檸檬酸脫氫酶。,三羧酸循環(huán)的要點,,三羧酸循環(huán)的特點,三羧酸循環(huán)必須在有氧條件下進行一次三羧酸循環(huán)生成10分子ATP 四次脫氫生成 3分子NADH＋H＋和 1分子FADH2 氧化磷酸化 3X2.5+1X1.5=9分子ATP 底物水平磷酸化 1分子ATP三羧酸循環(huán)是單向反應(yīng)體系

23、 三個不可逆反應(yīng)分別由檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶、α-酮戊二酸脫氫酶復合體催化 三羧酸循環(huán)必須不斷補充中間產(chǎn)物,三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物起催化劑的作用，本身無量的變化，不可能通過三羧酸循環(huán)直接從乙酰CoA合成草酰乙酸或三羧酸循環(huán)中其他產(chǎn)物，同樣中間產(chǎn)物也不能直接在三羧酸循環(huán)中被氧化為CO2及H2O。,,三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物：,表面上看來，三羧酸循環(huán)運轉(zhuǎn)必不可少的草酰乙酸在三羧酸循環(huán)中是不會消耗的，它可被反復利用。實際上：,例如：,Ⅰ.機

24、體內(nèi)各種物質(zhì)代謝之間是彼此聯(lián)系、相互配合的，TAC中的某些中間代謝物能夠轉(zhuǎn)變合成其他物質(zhì)，借以溝通糖和其他物質(zhì)代謝之間的聯(lián)系。,Ⅱ.機體糖供不足時，可能引起TAC運轉(zhuǎn)障礙，這時蘋果酸、草酰乙酸可脫羧生成丙酮酸，再進一步生成乙酰CoA進入TAC氧化分解。,所以，草酰乙酸必須不斷被更新補充。,草酰乙酸的來源,（三）糖有氧氧化的生理意義,有氧氧化是機體獲得能量的主要方式。 三羧酸循環(huán)是三大營養(yǎng)素徹底氧化分解的共同通路。 三羧酸循環(huán)是糖

25、、脂肪、氨基酸代謝聯(lián)系的樞紐。,第一階段：葡萄糖 → 2丙酮酸,第二階段：2丙酮酸 →2乙酰CoA,第三階段：2乙酰CoA→2CO2+4H2O,2×2ATP,糖的有氧氧化 底物磷酸化 氧化磷酸化,,,,2×2.5ATP,2×9ATP,葡萄糖→ 6 CO2+ 6H2O + ？mol ATP,糖原中的1mol葡萄糖→ 6 CO2+ 6H2O + ？mol

26、 ATP,30/32 ATP,31/33 ATP,2×1.5/2.5ATP,2×1ATP,糖有氧氧化過程中ATP的生成,注意：糖酵解途徑消耗2分子ATP,（四）糖有氧氧化的調(diào)節(jié)是基于能量的需求,關(guān)鍵酶,,① 酵解途徑：,② 丙酮酸的氧化脫羧：丙酮酸脫氫酶復合體,③ 三羧酸循環(huán)：,己糖激酶丙酮酸激酶6-磷酸果糖激酶-1,檸檬酸合酶α-酮戊二酸脫氫酶復合體異檸檬酸脫氫酶,丙酮酸脫氫酶復合體的調(diào)節(jié),變構(gòu)調(diào)節(jié),變構(gòu)抑

27、制劑：乙酰CoA；NADH；ATP變構(gòu)激活劑：AMP；ADP；NAD+,乙酰CoA / HSCoA?或 NADH / NAD+?時，其活性也受到抑制。,共價修飾調(diào)節(jié),磷酸化后失活,異檸檬酸 脫氫酶,檸檬酸合酶,α-酮戊二酸脫氫酶復合體,檸檬酸,Ca2+,ATP、ADP的影響,產(chǎn)物堆積引起抑制,循環(huán)中后續(xù)反應(yīng)中間產(chǎn)物別位反饋抑制前面反應(yīng)中的酶,其他，如Ca2+可激活許多酶,三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié),糖酵解,有氧氧化,反應(yīng)部位,胞液,線粒

28、體，胞液,對O2需求,不需要,需要,終產(chǎn)物,乳酸,CO2+H2O,ATP數(shù)目,2分子,30或32,ATP方式,底物水平磷酸化,氧化磷酸化；底物水平磷酸化,關(guān)鍵酶,HK,PFK-1,PK,HK,PFK-1,PK,PDH復合體,檸檬酸合酶,IDH,α-KGDH復合體,,生理意義,缺氧時供能的主要方式,生理條件下獲能的主要方式,（五）巴斯德效應(yīng),概念,機制,有氧時，NADH+H+進入線粒體內(nèi)氧化，丙酮酸進入線粒體進一步氧化而不生成乳酸;

29、缺氧時，酵解途徑加強，NADH+H+在胞漿濃度升高，丙酮酸作為氫接受體生成乳酸。,巴斯德效應(yīng)(Pastuer effect) 指有氧氧化抑制糖酵解的現(xiàn)象。,概念,磷酸戊糖途徑是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再進一步轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反應(yīng)過程。,三、磷酸戊糖途徑,細胞定位：胞液,第一階段：氧化反應(yīng),（一）磷酸戊糖途徑的反應(yīng)過程分為兩個階段,反應(yīng)過程可分為二個階段:,第二階段：非氧化反應(yīng),生成磷酸戊糖，NA

30、DPH+H+及CO2。,包括一系列基團轉(zhuǎn)移。,第二階段,,第一階段,6-磷酸葡萄糖脫氫酶,,催化第一步脫氫反應(yīng)的6-磷酸葡萄糖脫氫酶是此代謝途徑的關(guān)鍵酶。兩次脫氫脫下的氫均由NADP+接受生成NADPH + H+。反應(yīng)生成的5-磷酸核糖是一個非常重要的中間產(chǎn)物。,5-磷酸核糖,NADP+,NADPH+H+,NADP+,NADPH+H+,1.磷酸核糖的生成（第一階段）,,第二階段反應(yīng)的意義就在于通過一系列基團轉(zhuǎn)移反應(yīng)，將核糖轉(zhuǎn)變成6-

31、磷酸果糖和3-磷酸甘油醛而進入酵解途徑。因此磷酸戊糖途徑也稱磷酸戊糖旁路。,經(jīng)過基團轉(zhuǎn)移反應(yīng)進入糖酵解途徑,2、基團轉(zhuǎn)移反應(yīng)（第二階段）,（二）磷酸戊糖途徑的特點:,脫氫反應(yīng)以NADP+為受氫體，生成NADPH+H+。 反應(yīng)過程中進行了一系列酮基和醛基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，經(jīng)過了3、4、5、6、7碳糖的演變過程。反應(yīng)中生成了重要的中間代謝物——5-磷酸核糖。一分子G-6-P經(jīng)過反應(yīng)，只能發(fā)生一次脫羧和二次脫氫反應(yīng)，生成一分子CO2和2分子NA

32、DPH+H+。,（三）磷酸戊糖途徑的生理意義,為核酸的生物合成提供原料 產(chǎn)生5-磷酸核糖，參與各種核苷酸輔酶及核苷酸的合成NADPH作為多種物質(zhì)代謝反應(yīng)的供氫體 （1）體內(nèi)多種合成代謝中供氫體； （2） NADPH參與體內(nèi)的羥化反應(yīng)； （3） NADPH是谷胱甘肽還原酶的輔酶，用于維持谷胱甘肽(glutathione，GSH)的還原狀態(tài)。,,氧化型谷胱甘肽,還原型谷胱甘肽,,還原型谷胱甘肽是體內(nèi)

33、重要的抗氧化劑，可以保護一些含-SH基的蛋白質(zhì)或酶免受氧化劑尤其是過氧化物的損害。在紅細胞中還原型谷胱甘肽更具有重要作用。它可以保護紅細胞膜蛋白的完整性。,（一）果糖的代謝　　在肌肉、腎等組織中，果糖被己糖激酶催化生成Ｆ－６－Ｐ　，進入糖酵解途徑。（二）半乳糖的代謝（三）甘露糖的代謝,四、其他單糖的分解代謝,第三節(jié)糖原的合成與分解,糖 原 (glycogen)是動物體內(nèi)糖的儲存形式之一，是機體能迅速動用的能量儲備。,糖原的

34、定義：,糖原儲存的主要器官及其生理意義：,1. 葡萄糖單元以α-1,4-糖苷鍵形成長鏈。2. 約10個葡萄糖單元處形成分枝，分枝處葡萄糖以α-1,6-糖苷鍵連接，分支增加，溶解度增加。3. 每條鏈都終止于一個非還原端.非還原端增多，以利于其被酶分解。,糖原的結(jié)構(gòu)特點及其意義：,,,一、糖原的合成代謝,合成部位：,糖原的合成(glycogenesis) 指由葡萄糖合成糖原的過程。,組織定位：主要在肝臟、肌肉細胞定位：胞漿,,1.葡萄

35、糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,（一）糖原合成途徑：,2. 6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變成1-磷酸葡萄糖,此反應(yīng)中磷酸基團轉(zhuǎn)移的意義在于：由于延長形成α-1,4-糖苷鍵，所以葡萄糖分子C1上的半縮醛羥基必須活化，才利于與原來的糖原分子末端葡萄糖的游離C4羥基縮合。半縮醛羥基與磷酸基之間形成的O-P鍵具有較高的能量。,,UDPG可看作“活性葡萄糖”，在體內(nèi)充作葡萄糖供體。,3. 1-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變成尿苷二磷酸葡萄糖,,,4. α

36、-1,4-糖苷鍵式結(jié)合,糖原n 為原有的細胞內(nèi)的較小糖原分子，稱為糖原引物， 作為UDPG 上葡萄糖基的接受體。,,,5. 分支酶催化糖原不斷形成新分支鏈,,,,,,,,,,分枝酶,糖原合成的限速酶,,（二）糖原合成的特點：,1.需要糖原引物;2.關(guān)鍵酶是糖原合酶;3.需要分支酶形成糖原支鏈結(jié)構(gòu);4.消耗能量。葡萄糖磷酸化時消耗1分子ATP，UDPG形成時又損失1個高能磷酸鍵，故糖原分子上每增加1個葡萄糖基，將消耗2分子AT

37、P。,二、糖原分解,（一） 概念 肝糖原分解為葡萄糖的過程。 部位：肝臟 (胞液)(肌糖原不能分解為葡萄糖，主要沿酵解途徑代謝，為肌肉收縮提供能量。),,（二）肝糖元的分解過程：,1.糖原的磷酸解,限速酶,,,2. 脫枝酶的作用,①轉(zhuǎn)移葡萄糖殘基②水解?-1,6-糖苷鍵,磷 酸 化 酶,轉(zhuǎn)移酶活性,α-1,6糖苷酶活性,,,,,,,目 錄,3. 1-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變成6-磷酸葡萄糖,4. 6-磷酸葡

38、萄糖水解生成葡萄糖,葡萄糖-6-磷酸酶只存在于肝、腎中，而不存在于肌肉中。所以只有肝糖原可補充血糖；而肌糖原只能進行糖酵解或有氧氧化。,糖原的合成與分解總圖,⑵ G-6-P的代謝去路,G（補充血糖）,G-6-P,F-6-P（進入酵解途徑）,G-1-P,Gn（合成糖原）,UDPG,6-磷酸葡萄糖內(nèi)酯（進入磷酸戊糖途徑）,葡萄糖醛酸（進入葡萄糖醛酸途徑）,,,,,,,,（三）小 結(jié),⑴ 反應(yīng)部位：胞漿,它們的快速調(diào)節(jié)有共價修飾和

39、變構(gòu)調(diào)節(jié)二種方式。它們都以活性、無（低）活性二種形式存在，二種形式之間可通過磷酸化和去磷酸化而相互轉(zhuǎn)變。,這兩種關(guān)鍵酶的重要特點：,四 、糖原合成與分解的調(diào)節(jié),磷酸化酶b激酶,糖原合酶,糖原合酶-P,PKA(有活性),磷酸化酶b,磷酸化酶a-P,磷酸化酶b激酶-P,磷蛋白磷酸酶抑制劑,PKA（有活性）,（一）共價修飾調(diào)節(jié),（二） 別構(gòu)調(diào)節(jié),磷酸化酶二種構(gòu)像——緊密型(T)和疏松型(R)，其中T型的14位Ser暴露，便于接受前述的共

40、價修飾調(diào)節(jié)。,1、葡萄糖是磷酸化酶的別構(gòu)抑制劑,2、肌肉內(nèi)糖原代謝的二個關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)與肝糖原不同,* 在糖原分解代謝時肝主要受胰高血糖素的調(diào)節(jié)，而肌肉主要受腎上腺素調(diào)節(jié)。 * 肌肉內(nèi)糖原合酶及磷酸化酶的變構(gòu)效應(yīng)物主要為AMP、ATP及6-磷酸葡萄糖。,（三）調(diào)節(jié)小結(jié),② 雙向調(diào)控：對合成酶系與分解酶系分別進行調(diào)節(jié)，如加強合成則減弱分解，或反之。,③ 雙重調(diào)節(jié)：別構(gòu)調(diào)節(jié)和共價修飾調(diào)節(jié)。,⑤ 肝糖原和肌糖原代謝調(diào)節(jié)各有特點： 如

41、：分解肝糖原的激素主要為胰高血糖素， 分解肌糖原的激素主要為腎上腺素。,④ 關(guān)鍵酶調(diào)節(jié)上存在級聯(lián)效應(yīng)。,① 關(guān)鍵酶都以活性、無（低）活性二種形式存在，二種形式之間可通過磷酸化和去磷酸化而相互轉(zhuǎn)變。,第六節(jié),糖異生,gluconeogenesis,是指從非糖化合物轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^程。,* 部位,* 原料,* 概念,主要在肝、腎細胞的胞漿及線粒體,主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸,,一、糖異生,二、糖異生途徑,（一）定

42、義,（二）過程,酵解途徑中有3個由關(guān)鍵酶催化的不可逆反應(yīng)。在糖異生時，須由另外的反應(yīng)和酶代替。,糖異生途徑與酵解途徑大多數(shù)反應(yīng)是共有的、可逆的；,糖異生途徑(gluconeogenic pathway)指從丙酮酸生成葡萄糖的具體反應(yīng)過程。,,1. 丙酮酸轉(zhuǎn)變成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP),丙酮酸,草酰乙酸,PEP,① 丙酮酸羧化酶，輔酶為生物素 （反應(yīng)在線粒體）,② 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶 （反應(yīng)在線粒體、胞液）,草酰乙酸轉(zhuǎn)運出線

43、粒體：,,,,,丙酮酸,丙酮酸,草酰乙酸,線粒體,胞液,,,糖異生途徑所需NADH+H+的來源,糖異生途徑中，1,3-二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油醛時，需要NADH+H+。,② 由氨基酸為原料進行糖異生時， NADH+H+則由線粒體內(nèi)NADH+H+提供，它們來自于脂酸的β-氧化或三羧酸循環(huán)，NADH+H+轉(zhuǎn)運則通過草酰乙酸與蘋果酸相互轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)運。,2. 1,6-雙磷酸果糖 轉(zhuǎn)變?yōu)?6-磷酸果糖,3. 6-磷酸葡萄糖水解為葡萄糖,（三）非

44、糖物質(zhì)進入糖異生的途徑,1、糖異生的原料轉(zhuǎn)變成糖代謝的中間產(chǎn)物,2、上述糖代謝中間代謝產(chǎn)物進入糖異生途徑，異生為葡萄糖或糖原,三、糖異生的調(diào)節(jié),在前面的三個反應(yīng)過程中，作用物的互變分別由不同酶催化其單向反應(yīng)，這種互變循環(huán)稱之為底物循環(huán)。,6-磷酸果糖,1,6-雙磷酸果糖,ATP,ADP,6-磷酸果糖激酶-1,,Pi,果糖雙磷 酸酶-1,,,,,1. 6-磷酸果糖與1,6-雙磷酸果糖之間,2. 磷酸烯醇式丙酮酸與丙酮酸之間,四、糖異

45、生的生理意義,（一）維持血糖濃度恒定,（二）補充肝糖原,三碳途徑：指進食后，大部分葡萄糖先在肝外細胞中分解為乳酸或丙酮酸等三碳化合物，再進入肝細胞異生為糖原的過程。,（三）調(diào)節(jié)酸堿平衡（乳酸異生為糖）,五、乳酸循環(huán)(lactose cycle) ———（Cori 循環(huán)）,⑴ 循環(huán)過程,葡萄糖,葡萄糖,葡萄糖,血液,⑶ 生理意義,① 乳酸再利用，避免了乳酸的損失。,② 防止乳酸

46、的堆積引起酸中毒。,⑵ 乳酸循環(huán)是一個耗能的過程,2分子乳酸異生為1分子葡萄糖需6分子ATP。,第七節(jié),血糖及其調(diào)節(jié) Blood Glucose and The Regulation of Blood Glucose Concentration,* 血糖 指血液中的葡萄糖。,* 血糖水平 即血糖濃度。 正常血糖濃度 ：3.9~6.1mmol/L,一、血糖及血糖水平的概念,二、血糖水平恒定的生理意義,保證重要組織器官的

47、能量供應(yīng)，特別是某些依賴葡萄糖供能的組織器官。,腦組織不能利用脂酸，正常情況下主要依賴葡萄糖供能；紅細胞沒有線粒體，完全通過糖酵解獲能；骨髓及神經(jīng)組織代謝活躍，經(jīng)常利用葡萄糖供能。,,血糖,三、血糖來源和去路,,四、血糖水平的調(diào)節(jié),* 主要依靠激素的調(diào)節(jié),,（一） 胰島素,① 促進葡萄糖轉(zhuǎn)運進入肝外細胞；,② 加速糖原合成，抑制糖原分解；,③ 加快糖的有氧氧化；,④ 抑制肝內(nèi)糖異生；,⑤ 減少脂肪動員。,—— 體內(nèi)唯一降低血糖水平

48、的激素,胰島素的作用機制:,（二）胰高血糖素,① 促進肝糖原分解，抑制糖原合成；,② 抑制酵解途徑，促進糖異生；,③ 促進脂肪動員。,—— 體內(nèi)升高血糖水平的主要激素,胰高血糖素的作用機制：,（三）糖皮質(zhì)激素,——引起血糖升高，肝糖原增加,糖皮質(zhì)激素的作用機制可能有兩方面：① 促進肌肉蛋白質(zhì)分解，分解產(chǎn)生的氨基酸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移到肝進行糖異生。② 抑制肝外組織攝取和利用葡萄糖，抑制點：丙酮酸的氧化脫羧。,（四）腎上腺素,——強有力的升高血糖的

49、激素,腎上腺素的作用機制：,通過肝和肌肉的細胞膜受體、cAMP、蛋白激酶級聯(lián)激活磷酸化酶，加速糖原分解。主要在應(yīng)激狀態(tài)下發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。,*葡萄糖耐量(glucose tolerence),正常人體內(nèi)存在一套精細的調(diào)節(jié)糖代謝的機制，在一次性食入大量葡萄糖后，血糖水平不會出現(xiàn)大的波動和持續(xù)升高。,指人體對攝入的葡萄糖具有很大的耐受能力的現(xiàn)象。,糖耐量試驗(glucose tolerance test, GTT),目的：臨床上用來診斷病人

50、有無糖代謝異常。,口服糖耐量試驗的方法,測試者清晨空腹靜脈采血測定血糖濃度，然后一次服用100g葡萄糖，服糖后的1/2、1、2h（必要時可在3h）各測血糖一次。以測定血糖的時間為橫坐標（空腹時為0h），血糖濃度為縱坐標，繪制糖耐量曲線。,糖耐量曲線,正常人：服糖后1/2~1h達到高峰，然后逐漸降低， 一般2h左右恢復正常值。,糖尿病患者：空腹血糖高于正常值，服糖后血糖濃度急劇升高，2h后仍可高于正常。,五、血糖水平異常,（一）高血糖及糖

51、尿癥,1. 高血糖(hyperglycemia)的定義,2. 腎糖閾的定義,臨床上將空腹血糖濃度高于7.22~7.78mmol/L稱為高血糖。,當血糖濃度高于8.89~10.00mmol/L時，超過了腎小管的重吸收能力，則可出現(xiàn)糖尿。這一血糖水平稱為腎糖閾。,3. 高血糖及糖尿的病理和生理原因,持續(xù)性高血糖和糖尿，主要見于糖尿病(diabetes mellitus, DM)。,Ⅰ型（胰島素依賴型）Ⅱ型（非胰島素依賴型）,b. 血糖正

52、常而出現(xiàn)糖尿，見于慢性腎炎、腎病綜合征等引起腎對糖的吸收障礙。,c. 生理性高血糖和糖尿可因情緒激動而出現(xiàn)。,糖尿病可分為二型:,糖尿病的臨床癥狀,(二）低血糖,1. 低血糖(hypoglycemia)的定義,2. 低血糖的影響,空腹血糖濃度低于3.33~3.89mmol/L時稱為低血糖。,血糖水平過低，會影響腦細胞的功能，從而出現(xiàn) 頭暈、倦怠無力、心悸等癥狀，嚴重時出現(xiàn)昏迷，稱為低血糖休克。,3. 低血糖的病因,① 胰性（胰島β-細