【生物化學(xué)】第04章糖代謝（09醫(yī)本）

1、糖 代 謝,Metabolism of Carbohydrates,第 4 章,糖的化學(xué),糖(carbohydrates)即碳水化合物，其化學(xué)本質(zhì)為多羥醛或多羥酮類及其衍生物或多聚物。,糖的概念,糖的分類及其結(jié)構(gòu),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 (polysacchride)結(jié)合糖 (glycoconjugate),葡萄糖(glucos

2、e)（已醛糖）,果糖(fructose)（已酮糖）,單糖——不能再水解的糖。,半乳糖(galactose)（已醛糖）,核糖(ribose) （戊醛糖）,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)：葡萄糖 — 半乳糖,能水解生成幾分子單糖的糖，各單糖之間借脫水縮合的糖苷鍵相連。,多糖——能水解生成多個(gè)分子單糖的糖。,

3、常見的多糖有：,淀粉 (starch),糖原 (glycogen),纖維素 (cellulose),淀粉——是植物中養(yǎng)分的儲(chǔ)存形式。,,,,淀粉顆粒,,糖原——是動(dòng)物體內(nèi)葡萄糖的儲(chǔ)存形式。,纖維素——作為植物的骨架。,,,,β-1,4-糖苷鍵,,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：,第一節(jié) 概　述,In

4、troduction,一、糖的主要生理功能是氧化供能,糖在生命活動(dòng)中的主要作用是提供碳源和能源。,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。,作為機(jī)體組織細(xì)胞的組成成分。,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。,二、糖的消化吸收主要是在小腸進(jìn)行,,糖的消化,人類食物中的糖主要有植物淀粉、動(dòng)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

5、,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(xì)胞刷狀緣,口腔,,,,腸腔,,胰液中的α-淀粉酶,,食物中含有的大量纖維素，因人體內(nèi)無?-糖苷酶而不能對其分解利用，但卻具有刺激腸蠕動(dòng)等作用，也是維持健康所必需。有些東方人乳糖酶缺乏。,糖的吸收,吸收部位：小腸上段,吸收形式：單糖,ADP+

6、Pi,ATP,G,Na+,,,,,,K+,,小腸粘膜細(xì)胞,腸腔,門靜脈,,吸收機(jī)制：,Na+依賴型葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體(Na+-dependent glucose transporter, SGLT),刷狀緣,細(xì)胞內(nèi)膜,,葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入細(xì)胞,這一過程依賴于葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體(glucose transporter，GLUT)。,三、糖代謝的概況,葡萄糖,,酵解途徑,丙酮酸,,有氧,,無氧,H2O及CO2,乳酸,乳酸、氨基酸、甘油,糖原,,磷酸戊糖途

7、徑,核糖+NADPH+H+,淀粉,第二節(jié)糖的無氧分解,Glycolysis,,在機(jī)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(jìn)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、糖無氧氧化反應(yīng)過程分為酵解途徑和乳酸生成兩個(gè)階段,第一階段：由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，稱之為糖酵解途徑(glycolytic pathw

8、ay)。第二階段：由丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸。,糖酵解分為兩個(gè)階段：,,,葡萄糖磷酸化為6-磷酸葡萄糖,,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖 (glucose-6-phosphate, G-6-P),（一）葡萄糖經(jīng)酵解途徑分解為兩分子丙酮酸,哺乳類動(dòng)物體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)有4種己糖激酶同工酶，分別稱為Ⅰ至Ⅳ型。肝細(xì)胞中存在的是Ⅳ型，稱為葡萄糖激酶(glucokinase)。它的特點(diǎn)是：①對葡萄糖的親和力很低；②受激素調(diào)控。這些特性使葡萄糖激酶在維持血糖水平和

9、糖代謝中起著重要的生理作用。,,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 (fructose-6-phosphate, F-6-P),,6-磷酸果糖轉(zhuǎn)變?yōu)?,6-雙磷酸果糖,,6-磷酸果糖激酶-1(6-phosphfructokinase-1),6-磷酸果糖,1,6-雙磷酸果糖(1, 6-fructose-biphosphate, F-1,6-2P),1,6-雙磷酸果糖,,磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖,,

10、,,磷酸丙糖的同分異構(gòu)化,,,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,,1,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油酸,,在以上反應(yīng)中，底物分子內(nèi)部能量重新分布，生成高能鍵，使ADP磷酸化生成ATP的過程，稱為底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation) 。,1,3-二磷酸 甘油酸,3-磷酸甘油酸,,3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸,,,2-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱?/p>

11、酸烯醇式丙酮酸,,2-磷酸甘油酸,,,磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變成丙酮酸， 并通過底物水平磷酸化生成ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,（二）丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸,反應(yīng)中的NADH+H+ 來自于上述第6步反應(yīng)中的 3-磷酸甘油醛脫氫反應(yīng)。,糖酵解的代謝途徑,E2,E1,E3,糖酵解小結(jié),反應(yīng)部位：胞漿；糖酵解是一個(gè)不需氧的產(chǎn)能過程；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

12、2×2-2= 2ATP從Gn開始 2×2-1= 3ATP終產(chǎn)物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 乳酸循環(huán)（糖異生）,二、糖酵解的調(diào)控是對3個(gè)關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié),關(guān)鍵酶,調(diào)節(jié)方式,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),變構(gòu)激活劑：AMP; ADP; F-1,6-2P; F-2,6-2P變構(gòu)抑制劑：檸檬酸; ATP（高濃度）,,2,6-雙磷酸果糖是6-磷酸果糖激酶-1

13、最強(qiáng)的變構(gòu)激活劑；其作用是與AMP一起取消ATP、檸檬酸對6-磷酸果糖激酶-1的變構(gòu)抑制作用。,2,6-雙磷酸果糖對6-磷酸果糖激酶-1的調(diào)節(jié)：,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,PFK-1,,,,磷蛋白磷酸酶,PKA,三、糖酵解的主要生理意義是在機(jī)體缺氧的情況下快速供能,是機(jī)體在缺氧情況下獲取能量的有效方式。是某些細(xì)胞在氧供應(yīng)正常情況下的重要供能途徑。,① 無線粒體的細(xì)胞，如：紅細(xì)胞,② 代謝活躍的細(xì)胞，如：白細(xì)胞、骨

14、髓細(xì)胞,第三節(jié)糖的有氧氧化 Aerobic Oxidation of Carbohydrate,糖的有氧氧化(aerobic oxidation)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、糖有氧氧化的反應(yīng)過程包括糖酵解途徑、丙酮酸氧化脫羧、三羧酸循環(huán)及氧化磷酸化,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

15、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）葡萄糖循糖酵解途徑分解為丙酮酸,總反應(yīng)式:,（二）丙酮酸進(jìn)入線粒體氧化脫羧生成乙酰CoA,三羧酸循環(huán)(Tricarboxylic Acid Cycle, TAC)也稱為檸檬酸循環(huán)，這是因?yàn)檠h(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

16、應(yīng)組成。,二、三羧酸循環(huán)是以形成檸檬酸為起始物的循環(huán)反應(yīng)系統(tǒng),概述,反應(yīng)部位：線粒體,（一）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 延胡索酸加水生成蘋果酸 蘋果酸脫氫生成草酰乙酸,,,,,,,,,NADH+H+,NAD+,,NAD

17、+,NADH+H+,GTP,GDP+Pi,FAD,,FADH2,NADH+H+,NAD+,,⑧,①,②,③,④,⑤,⑥,⑦,②,,,,,,,,,,,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,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(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。TAC過程的反

18、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， 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。,整個(gè)循環(huán)反應(yīng)為不可逆反應(yīng)。,三羧酸循環(huán)的要點(diǎn)：,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

19、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：,草酰乙酸的來源如下：,（二）TCA循環(huán)在3大營養(yǎng)物質(zhì)代謝中具有重要生理意義,TCA循環(huán)是3大營養(yǎng)素的最終代謝通路,其作用在于通過4次脫氫，為氧化磷酸化反應(yīng)生成ATP提供還原當(dāng)量。 TCA循環(huán)是糖、脂肪、氨基酸代謝聯(lián)系的樞紐。,H+ + e 進(jìn)入呼吸鏈徹底氧化生成H2O 的同時(shí)ADP偶聯(lián)磷酸化生成ATP。,三、糖有氧氧化是機(jī)體獲得ATP的主要方式,糖的有氧氧化是機(jī)體產(chǎn)

20、能最主要的途徑。它不僅產(chǎn)能效率高，而且由于產(chǎn)生的能量逐步分次釋放，相當(dāng)一部分形成ATP，所以能量的利用率也高。,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(fù)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(fù)合體異檸檬酸脫氫酶,丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的調(diào)節(jié),變構(gòu)調(diào)節(jié),別構(gòu)抑制劑：乙酰CoA；NADH；ATP別構(gòu)激活劑：AMP；ADP；

21、NAD+,乙酰CoA / HSCoA?或 NADH / NAD+?時(shí)，其活性也受到抑制。這兩種情況見于饑餓、大量脂酸被動(dòng)員利用時(shí)，這時(shí)糖的有氧氧化被抑制，大多數(shù)組織器官利用脂酸作為能量來源以確保腦等重要組織對葡萄糖的需要。,共價(jià)修飾調(diào)節(jié),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 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,③ 其他，如Ca2+可激活許多酶,三羧酸

22、循環(huán)的調(diào)節(jié),氧化磷酸化速率影響三羧酸循環(huán),有氧氧化的調(diào)節(jié)特點(diǎn),⑴ 有氧氧化的調(diào)節(jié)通過對其關(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（NADH/NAD+）。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。,五、巴斯德效應(yīng)是指糖有氧氧化抑制糖酵解的

23、現(xiàn)象,概念,機(jī)制,有氧時(shí)，NADH+H+進(jìn)入線粒體內(nèi)氧化，丙酮酸進(jìn)入線粒體進(jìn)一步氧化而不生成乳酸;缺氧時(shí)，酵解途徑加強(qiáng)，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。,第 四 節(jié) 葡萄糖的其他代謝途徑Other Metabolism Pathways of Glucose,概念,磷酸戊糖途徑(pentose phosphate pathway

24、)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。,一、磷酸戊糖途徑生成NADPH和磷酸戊糖,細(xì)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(gè)階段,反應(yīng)過程可分為二個(gè)階段:,第二階段：非氧化反應(yīng),生成磷酸戊糖，NADPH+H+及CO2。,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-

25、磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯,1．6-磷酸葡萄糖在氧化階段生成磷酸戊糖和NADPH,5-磷酸核糖,5-磷酸核酮糖(C5) ×3,5-磷酸核糖C5,,2．經(jīng)過基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)進(jìn)入糖酵解途徑,磷酸戊糖途徑,第一階段,第二階段,總反應(yīng)式:,磷酸戊糖旁路,磷酸戊糖途徑的特點(diǎn):,6-磷酸葡萄糖脫氫酶是此代謝途徑的關(guān)鍵酶脫氫反應(yīng)以NADP+為受氫體，生成NADPH+H+。 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

26、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NADPH+H+。,（三）磷酸戊糖途徑的生理意義在于生成NADPH和5-磷酸核糖,2．提供NADPH作為供氫體參與多種代謝反應(yīng),1．為核酸的生物合成提供核糖,（1）NADPH是體內(nèi)許多合成代謝的供氫體；（2）NADPH參與體內(nèi)羥化反應(yīng)；（3）NADPH還用于維持谷胱甘肽(glutathione，G

27、SH)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)重要的抗氧化劑，可以保護(hù)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(xì)胞中還原型谷胱甘肽更具有重要作用。它可以保護(hù)紅細(xì)胞膜蛋白的完整性。6-磷酸葡萄糖脫氫酶缺乏，可致蠶豆病,第 五 節(jié) 糖原的合成與分解Glycogenesis and Glycogenolysis,糖 原 (glycogen)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

28、能量儲(chǔ)備。,糖原的定義：,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-糖苷鍵形成長鏈。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：,一、糖原的合成代謝主要在肝和肌組織中進(jìn)行,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

29、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-磷酸葡萄糖,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(tuán)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

30、酸葡萄糖,4.α-1,4-糖苷鍵式結(jié)合,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。,５.糖原分枝的形成,,,二、肝糖原分解產(chǎn)物——葡萄糖可補(bǔ)充血糖,亞細(xì)胞定位：胞漿,肝糖元的分解過程：,1.糖原的磷酸解,糖原分解 (glycogenolysis )習(xí)慣上指肝糖原分解成為葡萄糖的過程。,2.脫枝酶的作用,①轉(zhuǎn)移葡萄糖殘基②水解?-1,6-糖苷鍵,,脫枝酶,(debranchi

31、ng enzyme),,,磷酸化酶,,,,轉(zhuǎn)移酶活性,α-1,6糖苷酶活性,,,,在幾個(gè)酶的共同作用下，最終產(chǎn)物中約85%為1-磷酸葡萄糖，15%為游離葡萄糖。,,,,,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,葡萄糖-6-磷酸酶只存在于肝、腎中，而不存在于肌中。所以只有肝和腎可補(bǔ)充血糖；而肌糖原不能分解成葡萄糖，只能進(jìn)行糖酵解或有氧氧化。,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

32、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)。,糖原的合成與分解總圖,糖原的合成與分解是分別通過兩條不同途徑進(jìn)行的。這種合成與分解循兩條不同途徑進(jìn)行的現(xiàn)象，是生物體內(nèi)的普遍規(guī)律。這樣才能進(jìn)行精細(xì)的調(diào)節(jié)。當(dāng)糖原合成途徑活躍時(shí)，分解途徑則被抑制，才能有效地合成糖原；反之亦然。,三、糖原合成與分解

33、受到彼此相反的調(diào)節(jié),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(diǎn)：,（一）糖原磷酸化酶是糖原分解的關(guān)鍵酶,糖原磷酸化酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié),PKA,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，磷蛋白磷酸酶－1作用下去磷酸而失活。,葡萄糖是磷酸化酶的別構(gòu)抑制劑。,糖原磷酸化酶的變構(gòu)調(diào)節(jié),（二）糖原合酶是

34、糖原合成的關(guān)鍵酶,糖原合酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié),PKA,第 六 節(jié) 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、糖異生途徑不完全是糖酵解的逆反應(yīng),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

35、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。,（一）丙酮酸經(jīng)丙酮酸羧化支路變?yōu)榱姿嵯┐际奖?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）,,,,,丙酮酸,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

36、甘油酸生成3-磷酸甘油醛時(shí)，需要NADH+H+。,由乳酸為原料異生糖時(shí)， NADH+H+由下述反應(yīng)提供。,乳酸,丙酮酸,,LDH,,,NAD+,NADH+H+,由氨基酸（丙酮酸）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)。,（二）1,6-雙磷酸果糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸果糖,（三）6-磷酸葡萄糖水解為葡萄糖,非糖物質(zhì)進(jìn)入糖異生的

37、途徑,糖異生的原料轉(zhuǎn)變成糖代謝的中間產(chǎn)物,生糖氨基酸,,α-酮酸,,-NH2,甘油,,α-磷酸甘油,,磷酸二羥丙酮,乳酸,丙酮酸,,,2H,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,三碳途徑： 指進(jìn)食后，大部分葡萄糖先在肝外細(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。,（三）腎糖異生增強(qiáng)有利于維持酸堿平衡,二、糖異生的生理意義主要在于維持血糖水平恒定,（一）維持血糖水平的恒定是糖異生最主要的生理作

38、用,（二）糖異生是補(bǔ)充或恢復(fù)肝糖原儲(chǔ)備的重要途徑,四、肌中產(chǎn)生的乳酸運(yùn)輸至肝進(jìn)行糖異生形成乳酸循環(huán),肌收縮（尤其是供氧不足時(shí)）通過糖酵解生成乳酸。肌內(nèi)糖異生活性低，所以乳酸通過細(xì)胞膜彌散進(jìn)入血液后，再入肝，在肝內(nèi)異生為葡萄糖。葡萄糖釋入血液后又可被肌攝取，這就構(gòu)成了一個(gè)循環(huán)，此循環(huán)稱為乳酸循環(huán)，也稱Cori循環(huán)。,生理意義,乳酸再利用，避免了乳酸的損失。,防止乳酸的堆積引起酸中毒。,乳酸循環(huán)是一個(gè)耗能的過程,2分子乳酸異生為1分子葡萄糖

39、需6分子ATP。,第 八 節(jié) 血糖及其調(diào)節(jié)The Definition, Level and Regulation of Blood Glucose,血糖，指血液中的葡萄糖。,血糖水平，即血糖濃度。,血糖及血糖水平的概念：,正常血糖濃度 ：3.89~6.11mmol/L,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，

40、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,一、血糖的來源和去路是相對平衡的,二、血糖水平的平衡主要是受到激素調(diào)節(jié),血糖水平保持恒定是糖、脂肪、氨基酸代謝協(xié)調(diào)的結(jié)果，也是肝、肌、脂肪組織等各器官組織代謝協(xié)調(diào)的結(jié)果。機(jī)體的各種代謝以及各器官之間能這樣精確協(xié)調(diào)，以適應(yīng)能量、燃料供求的變化，主要依靠激素的調(diào)節(jié)。酶水平的調(diào)節(jié)是最基本的調(diào)節(jié)方式和基礎(chǔ)。,主要調(diào)節(jié)激素,,降低血糖：胰島素(insulin),升高血糖

41、：,胰高血糖素(glucagon)糖皮質(zhì)激素腎上腺素,胰島素(Insulin)是體內(nèi)唯一的降低血糖的激素，也是唯一同時(shí)促進(jìn)糖原、脂肪、蛋白質(zhì)合成的激素。胰島素的分泌受血糖控制，血糖升高立即引起胰島素分泌；血糖降低，分泌即減少。,（一）胰島素是體內(nèi)唯一降低血糖的激素,促進(jìn)肌、脂肪組織等的細(xì)胞膜葡萄糖載體將葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)入細(xì)胞。通過增強(qiáng)磷酸二酯酶活性，降低cAMP水平，從而使糖原合酶活性增強(qiáng)、磷酸化酶活性降低，加速糖原合成、抑制糖原分解

42、。通過激活丙酮酸脫氫酶磷酸酶而使丙酮酸脫氫酶激活，加速丙酮酸氧化為乙酰CoA，從而加快糖的有氧氧化。抑制肝內(nèi)糖異生。這是通過抑制磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成以及促進(jìn)氨基酸進(jìn)入肌組織并合成蛋白質(zhì)，減少肝糖異生的原料。通過抑制脂肪組織內(nèi)的激素敏感性脂肪酶，可減緩脂肪動(dòng)員的速率。,胰島素的作用機(jī)制:,（二）機(jī)體在不同狀態(tài)下有相應(yīng)的升高血糖的激素,1．胰高血糖素(glucagon)是體內(nèi)主要升高血糖的激素,血糖降低或血內(nèi)氨基酸升高刺激胰高

43、血糖素的分泌。,胰高血糖素的作用機(jī)制：,經(jīng)肝細(xì)胞膜受體激活依賴cAMP的蛋白激酶，從而抑制糖原合酶和激活磷酸化酶，迅速使肝糖原分解，血糖升高。通過抑制6-磷酸果糖激酶-2，激活果糖雙磷酸酶-2，從而減少2,6-雙磷酸果糖的合成，后者是6-磷酸果糖激酶-1的最強(qiáng)的變構(gòu)激活劑以及果糖雙磷酸酶-1的抑制劑。于是糖酵解被抑制，糖異生則加速。促進(jìn)磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成；抑制肝L型丙酮酸激酶；加速肝攝取血中的氨基酸，從而增強(qiáng)糖異生。通過

44、激活脂肪組織內(nèi)激素敏感性脂肪酶，加速脂肪動(dòng)員，從而間接升高血糖水平。,,胰島素和胰高血糖素是調(diào)節(jié)血糖，實(shí)際上也是調(diào)節(jié)三大營養(yǎng)物代謝最主要的兩種激素。機(jī)體內(nèi)糖、脂肪、氨基酸代謝的變化主要取決于這兩種激素的比例。不同情況下這兩種激素的分泌是相反的。引起胰島素分泌的信號(hào)（如血糖升高）可抑制胰高血糖素分泌。反之，使胰島素分泌減少的信號(hào)可促進(jìn)胰高血糖素分泌。,2．糖皮質(zhì)激素可引起血糖升高,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

45、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。,糖皮質(zhì)激素的作用機(jī)制可能有兩方面：,3．腎上腺素是強(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。,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，

46、血糖水平不會(huì)出現(xiàn)大的波動(dòng)和持續(xù)升高。,人體對攝入的葡萄糖具有很大的耐受能力的現(xiàn)象稱為葡萄糖耐量(glucose tolerence)。,三、血糖水平異常及糖尿病是最常見的糖代謝紊亂,臨床上因糖代謝障礙可發(fā)生血糖水平紊亂，常見有以下兩種類型：,低血糖 (hypoglycemia) 高血糖 (hyperglycemia),（一）低血糖是指血糖濃度低于3.0mmol/L,低血糖影響腦的正常功能，因?yàn)槟X細(xì)胞所需要的能量主要來自葡萄糖的氧化。當(dāng)

47、血糖水平過低時(shí)，就會(huì)影響腦細(xì)胞的功能，從而出現(xiàn)頭暈、倦怠無力、心悸等，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)昏迷，稱為低血糖休克。如不及時(shí)給病人靜脈補(bǔ)充葡萄糖，可導(dǎo)致死亡。,低血糖的危害：,胰性(胰島β-細(xì)胞機(jī)能亢進(jìn)、胰島α-細(xì)胞機(jī)能低下等)；肝性（肝癌、糖原累積病等）；內(nèi)分泌異常（垂體機(jī)能低下、腎上腺皮質(zhì)機(jī)能低下等）；腫瘤（胃癌等）；饑餓或不能進(jìn)食者等。,低血糖的原因：,,（二）高血糖是指空腹血糖高于6.9mmol/L,臨床上將空腹血糖濃度高于5.6～6

48、.9mmol/L 稱為高血糖(hyperglycemia)。當(dāng)血糖濃度超過了腎小管的重吸收能力(腎糖閾)，則可出現(xiàn)糖尿。持續(xù)性高血糖和糖尿，特別是空腹血糖和糖耐量曲線高于正常范圍，主要見于糖尿病(diabetes mellitus)。,糖尿??；遺傳性胰島素受體缺陷某些慢性腎炎、腎病綜合癥等；生理性高血糖和糖尿。,高血糖的原因：,,（三）糖尿病是最常見的糖代謝紊亂疾病,糖尿病是一種因部分或完全胰島素缺失、或細(xì)胞胰島素受體減少、或