第四章糖代謝

1、物質(zhì)代謝與調(diào)節(jié),新陳代謝——生命的最基本特征,ATP——最主要的能量載體,概念及生理意義器官和亞細(xì)胞定位代謝途徑的基本反應(yīng)過程關(guān)鍵酶及其主要調(diào)節(jié)伴隨著的能量代謝代謝之間的聯(lián)系及與疾病的關(guān)系,學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)方面,糖代謝,Metabolism of Carbohydrates,第 四 章,第 一 節(jié) 概 述,Introduction,糖(carbohydrates)由碳、氫、氧三種元素組成，是一類多羥醛或多羥酮及其衍生

2、物或多聚物。,一、糖的化學(xué),（一）糖的概念,（二）糖的分類及其結(jié)構(gòu),單糖、寡糖 (2～9)、多糖 (>10)、結(jié)合糖,1. 單糖 不能再水解的糖,,,核糖（戊醛糖）,半乳糖（已醛糖）,葡萄糖（已醛糖）,果糖（已酮糖）,2. 寡糖,常見的幾種二糖有,麥芽糖（葡萄糖－葡萄糖）蔗 糖（葡萄糖－果糖）乳 糖（葡萄糖－半乳糖）,能水解生成幾分子單糖的糖。,糖苷鍵,,三糖：麥芽三糖、棉子糖等,3. 多糖 能水

3、解生成多個(gè)單糖的糖。 常見的多糖有 淀粉、糖原、纖維素等。,4. 結(jié)合糖 糖與非糖物質(zhì)的結(jié)合物 常見的結(jié)合糖有糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂。,,α-1,4 糖苷鍵,α-1,6 糖苷鍵,,,,,淀粉,糖原,α-1,4-糖苷鍵,,α-1,6-糖苷鍵,,β-1,4-糖苷鍵,,纖維素,二、糖的生理功能,1. 氧化供能,生理活性物質(zhì)（NAD、FAD、ATP等）；信息傳遞、免疫等；提供合成脂肪、膽固醇、核苷等物質(zhì)的

4、原料。,人所需能量的50～70％來(lái)自糖；葡萄糖和糖原是體內(nèi)重要的能源物質(zhì)。,3. 其他生理功能,2. 參與組成人體組織結(jié)構(gòu),糖蛋白、糖脂是細(xì)胞膜的成分；糖蛋白、蛋白聚糖參與結(jié)締組織及骨基質(zhì)的組成；,三、糖代謝的概況,葡萄糖,,丙酮酸,,有氧氧化,,無(wú)氧 分解,H2O+CO2,乳酸,乳酸、氨基酸、甘油,糖原,,糖原合成,,磷酸戊糖途徑,核糖 + NADPH+H+,淀粉,第二節(jié) 糖的無(wú)氧分解

5、 （Glycolysis）,——在缺氧條件下，葡萄糖生成乳酸的過程稱為糖的無(wú)氧分解，也稱為糖酵解。,概念,反應(yīng)部位,器官定位：各種組織細(xì)胞定位：胞液,,⑴ 葡萄糖磷酸化為6-磷酸葡萄糖,ATP ADP,Mg2+,己糖激酶(葡萄糖激酶）,,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,（一）葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油醛,不可逆反應(yīng),,⑵ 6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)?6-磷酸果糖,,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,,⑶ 6-磷酸果糖

6、再磷酸化為1,6-雙磷酸果糖,,6-磷酸果糖,1,6-雙磷酸果糖,不可逆反應(yīng),1,6-雙磷酸果糖,,⑷ 磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖,醛縮酶,,磷酸二羥丙酮,3-磷酸甘油醛,,⑸ 磷酸二羥丙酮轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油醛,,3-磷酸甘油醛,磷酸二羥丙酮,,⑹ 3-磷酸甘油醛氧化為1,3-二磷酸甘油酸,,3-磷酸甘油醛,1,3-二磷酸甘油酸,H,,糖酵解過程唯一的脫氫反應(yīng),（二）丙酮酸的生成,1,3-二磷酸甘油酸是高能化合物ΔGΘ′= –6

7、1kJ/mol,,⑺ 1,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油酸,,1,3-二磷酸 甘油酸,3-磷酸甘油酸,利用代謝底物分子內(nèi)的高能鍵，直接使ADP磷酸化生成ATP，這種產(chǎn)生ATP的方式稱為底物水平磷酸化。(substrate level phosphorylation),H,可逆反應(yīng),,⑻ 3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸,,磷酸甘油酸變位酶,,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,H,H,,⑼ 2-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖?

8、,2-磷酸甘油酸,H,,,,,ADP,ATP,K+ Mg2+,丙酮酸激酶,,⑽ 磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變成丙酮酸,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,不可逆反應(yīng)底物水平磷酸化,,丙酮酸的去路,G→→2×丙酮酸,進(jìn)入線粒體繼續(xù)氧化,乳酸,有氧,缺氧,,,(三) 丙酮酸還原為乳酸,丙酮酸,乳酸,,乳酸的去路,釋放入血，進(jìn)入肝臟再進(jìn)一步代謝。分解利用 、糖異生,,,糖酵解的代謝途徑,E2,E1,E3,關(guān)鍵酶/限速酶,1、催化不可逆反應(yīng),

9、2、催化的反應(yīng)速度最慢,3、受激素或代謝物的調(diào)節(jié),5、活性的改變可影響整個(gè)反應(yīng)體系 的速度和方向,特點(diǎn),4、常是催化初始反應(yīng)的酶,概念 指決定一個(gè)代謝途徑方向和速度的酶,二、糖酵解的調(diào)節(jié),細(xì)胞對(duì)糖酵解的調(diào)控是為了滿足細(xì)胞對(duì)能量及碳骨架的需求。 關(guān)鍵酶所催化的部位是控制代謝反應(yīng)的有力部位。,（一） 6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1),* 別構(gòu)調(diào)節(jié),別構(gòu)激活劑：AMP; ADP; F-1,6-2P; F-2,

10、6-2P,別構(gòu)抑制劑： 檸檬酸; ATP（高濃度）,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,PFK-1,,,,磷蛋白磷酸酶,PKA,,,,,目 錄,（二）丙酮酸激酶,1. 別構(gòu)調(diào)節(jié),別構(gòu)抑制劑：ATP, 丙氨酸,別構(gòu)激活劑：1,6-雙磷酸果糖,2. 共價(jià)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(wú)活性）,（有活性）,PKA：蛋白激酶A (protein kinase A),CaM：鈣

11、調(diào)蛋白,(三) 己糖激酶或葡萄糖激酶,* 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(zhǎng)鏈脂肪酰CoA可別構(gòu)抑制肝葡萄糖激酶。,三、糖酵解的生理意義,無(wú)線粒體的細(xì)胞，如：紅細(xì)胞代謝活躍的細(xì)胞，如：神經(jīng)細(xì)胞、白細(xì)胞、骨髓、腫瘤細(xì)胞,最主要的生理意義是缺氧時(shí)迅速提供能量。這對(duì)肌肉收縮非常重要。,2.某些組織細(xì)胞依賴糖酵解供能。,糖酵解代謝小結(jié),概念：在缺氧條件下，葡萄糖生成乳酸的過程稱為糖酵解。反應(yīng)部位：胞漿三個(gè)

12、關(guān)鍵酶催化三步不可逆反應(yīng),葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,,己糖激酶,6-磷酸果糖,1,6-二磷酸果糖,6-磷酸果糖激酶-1,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,丙酮酸激酶,,,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：2×2－2 = 2ATP意義 缺氧時(shí)迅速提供能量；為代謝活躍組織提供能量。,糖的有氧氧化 Aerobic Oxidation of Carbohydrate,糖的有氧氧化(aerobic oxida

13、tion)指在機(jī)體氧供充足時(shí)，葡萄糖徹底氧化成H2O和CO2，并釋放出能量的過程。是機(jī)體主要供能方式。,* 部位：胞液及線粒體,* 概念,一、有氧氧化的反應(yīng)過程,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,,,,,,,H2O,[O],,ATP,ADP,TAC循環(huán),胞液,線粒體,（一）丙酮酸的氧化脫羧,丙酮酸進(jìn)入線粒體，氧化脫羧為乙酰CoA (acetyl C

14、oA)。,總反應(yīng)式:,丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的組成,酶E1：丙酮酸脫氫酶E2：二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶E3：二氫硫辛酰胺脫氫酶,,,,,,,CO2,,CoASH,,NAD+,NADH+H+,5. NADH+H+的生成,1. ?-羥乙基-TPP的生成,2.乙酰硫辛酰胺的生成,3.乙酰CoA的生成,4. 硫辛酰胺的生成,,,,,,目 錄,三羧酸循環(huán)(Tricarboxylic acid Cycle, TAC)也稱為檸檬酸循環(huán)，這是因?yàn)檠?/p>

15、環(huán)反應(yīng)中的第一個(gè)中間產(chǎn)物是一個(gè)含三個(gè)羧基的檸檬酸。由于Krebs正式提出了三羧酸循環(huán)的學(xué)說，故此循環(huán)又稱為Krebs循環(huán)，它由一連串反應(yīng)組成。,所有的反應(yīng)均在線粒體中進(jìn)行。,（二）三羧酸循環(huán),* 概述,* 反應(yīng)部位,,,?-ketoglutarate,,fumarate,,,,,,,,,NADH+H+,NAD+,,NAD+,NADH+H+,GTP,GDP+Pi,FAD,,FADH2,NADH+H+,NAD+,,⑧,①,②,③,④,⑤,⑥

16、,⑦,②,,,,,,,,,,,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(fù)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,,,,,目 錄,小 結(jié),① 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(gè)羧基的檸檬酸，反復(fù)的進(jìn)行脫氫脫羧，又生成草酰乙酸，再重復(fù)循環(huán)反應(yīng)的過程。② TAC過程的反應(yīng)部位是線粒體。,③ 三羧酸循環(huán)的要點(diǎn) 經(jīng)過一次三羧酸循環(huán)，消耗一分子乙酰CoA，

17、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， 1分子GTP。關(guān)鍵酶有：檸檬酸合酶 α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體 異檸檬酸脫氫酶,④ 整個(gè)循環(huán)反應(yīng)為不可逆反應(yīng),（三）有氧氧化的調(diào)節(jié),關(guān)鍵酶,,① 酵解途徑：己糖激酶,② 丙酮酸的氧化脫羧：丙酮酸脫氫酶復(fù)合體,③ 三羧酸循環(huán)：檸檬酸合酶,

18、丙酮酸激酶6-磷酸果糖激酶-1,α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體異檸檬酸脫氫酶,1. 丙酮酸脫氫酶復(fù)合體,⑴ 別構(gòu)調(diào)節(jié),⑵ 共價(jià)修飾調(diào)節(jié),,,,,目 錄,異檸檬酸 脫氫酶,檸檬酸合酶,α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體,檸檬酸,Ca2+,① ATP、ADP的影響,② 產(chǎn)物堆積引起抑制,③ 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,④ 其他，如Ca2+可激活許多酶,2. 三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié),有氧氧化的調(diào)節(jié)特點(diǎn),⑴ 有氧氧化的調(diào)節(jié)通過對(duì)其

19、關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)。⑵ ATP/ADP或ATP/AMP比值全程調(diào)節(jié)。該比值升高，所有關(guān)鍵酶均被抑制。⑶ 氧化磷酸化速率影響三羧酸循環(huán)。前者速率降低，則后者速率也減慢。⑷ 三羧酸循環(huán)與酵解途徑互相協(xié)調(diào)。三羧酸循環(huán)需要多少乙酰CoA，則酵解途徑相應(yīng)產(chǎn)生多少丙酮酸以生成乙酰CoA。,巴斯德效應(yīng),* 概念,巴斯德效應(yīng)(Pastuer effect)指有氧氧化抑制糖酵解的現(xiàn)象。,（四） 有氧氧化的生理意義,有氧氧化是體內(nèi)供能的主要途徑。

20、三羧酸循環(huán)是三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氧化分解的共同途徑；三羧酸循環(huán)是三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝聯(lián)系的樞紐；三羧酸循環(huán)為其它物質(zhì)代謝提供小分子前體；,葡萄糖有氧氧化生成的ATP,磷酸戊糖途徑Pentose Phosphate Pathway,* 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(jìn)一步轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反應(yīng)過程。,* 細(xì)胞定位：胞 液,第一階段：氧化反應(yīng) 生成磷酸戊糖，NADP

21、H+H+及CO2,一、磷酸戊糖途徑的反應(yīng)過程,* 反應(yīng)過程可分為二個(gè)階段,第二階段則是非氧化反應(yīng) 包括一系列基團(tuán)轉(zhuǎn)移。,6-磷酸葡萄糖酸,5-磷酸核酮糖,,6-磷酸葡萄糖脫氫酶,6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯,1. 磷酸戊糖生成,5-磷酸核糖,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)生成的磷酸核糖是一個(gè)

22、非常重要的中間產(chǎn)物。,G-6-P,,,,5-磷酸核糖,,,NADP+,NADPH+H+,NADP+,NADPH+H+,,CO2,,每3分子6-磷酸葡萄糖同時(shí)參與反應(yīng)，在一系列反應(yīng)中，通過3C、4C、6C、7C等演變階段，最終生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖。,3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖，可進(jìn)入酵解途徑。因此，磷酸戊糖途徑也稱磷酸戊糖旁路(pentose phosphate shunt)。,2. 基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng),5-磷酸核酮糖(C5) &

23、#215;3,5-磷酸核糖 C5,,磷酸戊糖途徑,第一階段,第二階段,總反應(yīng)式,3×6-磷酸葡萄糖 + 6 NADP+,,2×6-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛+6NADPH+H++3CO2,磷酸戊糖途徑的特點(diǎn),⑴ 脫氫反應(yīng)以NADP+為受氫體，生成NADPH+H+。 ⑵ 反應(yīng)過程中進(jìn)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。⑶ 反應(yīng)中生成了重要的中間代謝物——5-磷酸核糖。

24、⑷ 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NADPH+H+。,二、磷酸戊糖途徑的調(diào)節(jié),* 6-磷酸葡萄糖脫氫酶,此酶為磷酸戊糖途徑的關(guān)鍵酶，其活性的高低決定6-磷酸葡萄糖進(jìn)入磷酸戊糖途徑的流量。,此酶活性主要受NADPH/NADP+比值的影響，比值升高則被抑制，降低則被激活。另外NADPH對(duì)該酶有強(qiáng)烈抑制作用。,三、磷酸戊糖途徑的生理意義,（一）為核苷酸的生成提供核糖,（二）提供NADPH

25、作為供氫體參與多種代謝反應(yīng),1. NADPH是體內(nèi)許多合成代謝的供氫體,2. NADPH參與體內(nèi)的羥化反應(yīng)，與生物合成或生物轉(zhuǎn)化有關(guān),3. NADPH可維持GSH的還原性,2G-SH G-S-S-G,,,,NADP+ NADPH+H+,A AH2,糖醛酸途徑可生成葡萄糖醛酸,反應(yīng)過程：,對(duì)人類而言，糖醛酸途徑的主要生理意

26、義在于生成活化的葡萄糖醛酸，即UDPGA。葡萄糖醛酸是組成蛋白聚糖的糖胺聚糖，如透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、肝素等的組成成分。葡萄糖醛酸在生物轉(zhuǎn)化過程中參與很多結(jié)合反應(yīng)。,生理意義：,第 三 節(jié) 糖原的合成與分解 Glycogenesis and Glycogenolysis,是動(dòng)物體內(nèi)糖的儲(chǔ)存形式之一，是機(jī)體能迅速動(dòng)用的能量?jī)?chǔ)備。,糖 原 (glycogen),糖原儲(chǔ)存的主要器官及其生理意義,1. 葡萄糖單元以α-1,4-糖苷

27、 鍵形成長(zhǎng)鏈。2. 約10個(gè)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(gè)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(diǎn)及其意義,,,,,目 錄,一、糖原的合成代謝,（二）合成部位,（一）定義,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(xì)胞定位：胞漿,1. 葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,6-磷酸葡

28、萄糖,（三）糖原合成途徑,2. 6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變成1-磷酸葡萄糖,這步反應(yīng)中磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移的意義在于：由于延長(zhǎng)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(lái)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,1- 磷酸葡萄糖,尿苷二磷酸葡萄糖 (

29、 uridine diphosphate glucose , UDPG ),4. 糖原的合成,* 糖原n 為原有的細(xì)胞內(nèi)的較小糖原分子，稱為糖原引物(primer)， 作為UDPG 上葡萄糖基的接受體。,（四）糖原分枝的形成,,,,,,,目 錄,二、糖原的分解代謝,* 定義,* 亞細(xì)胞定位：胞 漿,* 肝糖元的分解,糖原分解 (glycogenolysis )習(xí)慣上指肝糖原分解成為葡萄糖的過程。,磷酸化酶,Gn,Gn-1 + 1-

30、磷酸葡萄糖,,1. 糖原的磷酸解,限速酶,,,,Pi,,,,,2. 脫枝酶的作用,①轉(zhuǎn)移葡萄糖殘基②水解?-1,6-糖苷鍵,轉(zhuǎn)移酶活性,,,,,,,目 錄,3. 1-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變成6-磷酸葡萄糖,4. 6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖,* 肌糖原的分解,肌糖原分解的前三步反應(yīng)與肝糖原分解過程相同，但是生成6-磷酸葡萄糖之后，由于肌肉組織中不存在葡萄糖-6-磷酸酶，所以生成的6-磷酸葡萄糖不能轉(zhuǎn)變成葡萄糖釋放入血，提供血糖，而只能進(jìn)入酵解

31、途徑進(jìn)一步代謝。肌糖原的分解與合成與乳酸循環(huán)有關(guān)。,⑵ G-6-P的代謝去路,G（補(bǔ)充血糖）,G-6-P,F-6-P（進(jìn)入酵解途徑）,G-1-P,Gn（合成糖原）,UDPG,6-磷酸葡萄糖內(nèi)酯（進(jìn)入磷酸戊糖途徑）,葡萄糖醛酸（進(jìn)入葡萄糖醛酸途徑）,,,,,,,,小 結(jié),⑴ 反應(yīng)部位：胞漿,3. 糖原的合成與分解總圖,三、糖原合成與分解的調(diào)節(jié),這兩種關(guān)鍵酶的重要特點(diǎn)：* 它們的快速調(diào)節(jié)有共價(jià)修飾和變構(gòu)調(diào)節(jié)二種方式。* 它

32、們都以活性、無(wú)（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。,③調(diào)節(jié)有級(jí)聯(lián)放大作用，效率高；,①兩種酶磷酸化或去磷酸化后活性變化相反；,②此調(diào)節(jié)為酶促反應(yīng)，調(diào)節(jié)速度快；,④受激素調(diào)節(jié)。,1. 共價(jià)修飾調(diào)節(jié),磷酸化酶b激酶,糖原合酶,糖原合酶-P,,磷酸化酶b,磷酸化酶a-P,磷蛋白磷酸酶抑制劑,2. 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，便于接受前述的共價(jià)修飾調(diào)

33、節(jié)。,* 葡萄糖是磷酸化酶的別構(gòu)抑制劑。,肌肉內(nèi)糖原代謝的二個(gè)關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)與肝糖原不同,* 在糖原分解代謝時(shí)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。,調(diào)節(jié)小結(jié),② 雙向調(diào)控：對(duì)合成酶系與分解酶系分別進(jìn)行調(diào)節(jié)，如加強(qiáng)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(jià)修飾調(diào)節(jié)。,⑤ 肝糖原和肌糖原代謝調(diào)節(jié)各有特點(diǎn)： 如：分解肝糖原的激

34、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(jí)聯(lián)效應(yīng)。,① 關(guān)鍵酶都以活性、無(wú)（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。,糖原積累癥,糖原累積癥(glycogen storage diseases)是一類遺傳性代謝病，其特點(diǎn)為體內(nèi)某些器官組織中有大量糖原堆積。引起糖原累積癥的原因是患者先天性缺乏與糖原代謝有關(guān)的酶類。,糖原積累癥分型,第 四 節(jié)

35、 糖 異 生Gluconeogenesis,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(xì)胞的胞漿及線粒體,主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸,一、糖異生途徑,* 定義,* 過程,酵解途徑中有3個(gè)由關(guān)鍵酶催化的不可逆反應(yīng)。在糖異生時(shí)，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 pat

36、hway)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(pyruvate carboxylase)，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）,,,,,目 錄,※ 草酰乙酸轉(zhuǎn)運(yùn)出線粒體,,,,,丙酮酸,線粒體,胞液,,,糖異生途徑所需NADH+H+的來(lái)源,糖異生途徑中，1,3-二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油醛時(shí)，需要NA

37、DH+H+。,② 由氨基酸為原料進(jìn)行糖異生時(shí)， NADH+H+則由線粒體內(nèi)NADH+H+提供，它們來(lái)自于脂酸的β-氧化或三羧酸循環(huán)，NADH+H+轉(zhuǎn)運(yùn)則通過草酰乙酸與蘋果酸相互轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)運(yùn)。,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,非糖物質(zhì)進(jìn)入糖異生的途徑,⑴ 糖異生的原料轉(zhuǎn)變成糖代謝的中間產(chǎn)物,⑵ 上述糖代謝中間代謝產(chǎn)物進(jìn)入糖異生途徑，異生為葡萄糖或糖原,,,,,,二、糖異生的調(diào)節(jié),1.別構(gòu)調(diào)節(jié)

38、2.激素調(diào)節(jié),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,PEP,丙 酮 酸,ATP,ADP,丙酮酸激酶,,,,乙 酰 CoA,草酰乙酸,,,2.激素調(diào)節(jié),糖皮質(zhì)激素腎上腺素和胰高血糖素胰島素,三、糖異生的生理意義,1．在饑餓情況下維持血糖濃度的相對(duì)恒定。,2．回收乳酸分子中的能

39、量： 葡萄糖在肌肉組織中經(jīng)糖的無(wú)氧酵解產(chǎn)生的乳酸，可經(jīng)血循環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)至肝，再經(jīng)糖的異生作用生成自由葡萄糖后轉(zhuǎn)運(yùn)至肌肉組織加以利用，這一循環(huán)過程就稱為乳酸循環(huán)（Cori循環(huán)）。,乳酸循環(huán)(lactose cycle) ———（Cori 循環(huán)）,葡萄糖,,葡萄糖,,葡萄糖,丙酮酸,乳酸,,乳酸,,乳酸,丙酮酸,血液,3.補(bǔ)充肝糖原,三碳途徑： 指進(jìn)食后，大部分葡萄糖先

40、在肝外細(xì)胞中分解為乳酸或丙酮酸等三碳化合物，再進(jìn)入肝細(xì)胞異生為糖原的過程。,4.調(diào)節(jié)酸堿平衡,第 五 節(jié) 糖代謝紊亂,* 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 ：3.89~6.11mmol/L,血糖及血糖水平的概念,血糖水平恒定的生理意義,保證重要組織器官的能量供應(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(xì)胞沒有線粒體，完全通過糖酵解獲能；骨

41、髓及神經(jīng)組織代謝活躍，經(jīng)常利用葡萄糖供能。,,血糖,一、血糖來(lái)源和去路,二、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(jìn)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入肝外細(xì)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(dòng)員。,—— 體內(nèi)唯一降低血糖水平的激素,胰島素的作用機(jī)制:,（二）胰高血糖素,① 促進(jìn)肝糖原分解，抑制糖原合成；,② 抑制酵解途徑，促進(jìn)糖異生；,③ 促進(jìn)脂肪動(dòng)員。,—— 體內(nèi)

42、升高血糖水平的主要激素,* 此外，糖皮質(zhì)激素和腎上腺素也可升高血糖， 腎上腺素主要在應(yīng)急狀態(tài)下發(fā)揮作用。,胰高血糖素的作用機(jī)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(jī)制可能有兩方面：① 促進(jìn)肌肉蛋白質(zhì)分解，分解產(chǎn)生的氨基酸轉(zhuǎn)移到肝進(jìn)行糖異生。② 抑制肝外組織攝取和利用葡萄糖，抑制點(diǎn)為丙酮酸的氧化脫羧。,* 此外，在糖皮質(zhì)激素存在時(shí)，其他促進(jìn)脂肪動(dòng)員的激素才能發(fā)揮最大的效果，間接抑制周圍組織攝取葡萄糖。

43、,（四）腎上腺素,——強(qiáng)有力的升高血糖的激素,腎上腺素的作用機(jī)制,通過肝和肌肉的細(xì)胞膜受體、cAMP、蛋白激酶級(jí)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(xì)的調(diào)節(jié)糖代謝的機(jī)制，在一次性食入大量葡萄糖后，血糖水平不會(huì)出現(xiàn)大的波動(dòng)和持續(xù)升高。,指人體對(duì)攝入的葡萄糖具有很大的耐受能力的現(xiàn)象。,糖耐量試驗(yàn)(glucose tolerance test

44、, GTT),目的：臨床上用來(lái)診斷病人有無(wú)糖代謝異常。,口服糖耐量試驗(yàn)的方法,被試者清晨空腹靜脈采血測(cè)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(shí)可在3h）各測(cè)血糖一次。以測(cè)定血糖的時(shí)間為橫坐標(biāo)（空腹時(shí)為0h），血糖濃度為縱坐標(biāo)，繪制糖耐量曲線。,糖耐量曲線,正常人：服糖后1/2~1h達(dá)到高峰，然后逐漸降低， 一般2h左右恢復(fù)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

45、。,三、血糖水平異常,（一）高血糖及糖尿癥,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(dāng)血糖濃度高于8.89~10.00mmol/L時(shí)，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）

46、Ⅱ型（非胰島素依賴型）,b. 血糖正常而出現(xiàn)糖尿，見于慢性腎炎、腎病綜合征等引起腎對(duì)糖的吸收障礙。,c. 生理性高血糖和糖尿可因情緒激動(dòng)而出現(xiàn)。,糖尿病可分為二型:,(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(shí)稱為低血糖。,血糖水平過低，會(huì)影響腦細(xì)胞的功能，從而出現(xiàn) 頭暈、倦怠無(wú)力、心悸等癥狀，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)昏迷，稱為低血糖休克。,3. 低血糖的病因,