第4章 糖代謝

1、第二篇 物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié),本篇主要內(nèi)容,第四章 糖代謝第五章 脂類代謝第七章 氨基酸代謝第六章 生物氧化第八章 核苷酸代謝第九章 物質(zhì)代謝的聯(lián)系與調(diào)節(jié),第四章 糖代謝,Metabolism of Carbohydrates,糖的基本知識(shí),概念：糖即碳水化合物，其化學(xué)本質(zhì)為多羥基醛或多羥基酮類及其衍生物或多聚物。分類： 單糖 葡萄糖 果糖 半乳糖 核糖 寡糖 麥芽糖 蔗糖 乳糖

2、 多糖 淀粉 糖原 纖維素 結(jié)合糖 糖脂 糖蛋白,葡萄糖(glucose),已醛糖,果糖(fructose),已酮糖,單糖：,寡糖,常見(jiàn)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)： 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。,常見(jiàn)的多

3、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,,一、糖的生理功能,1. 主要功能：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(jī)體組織細(xì)胞的組成成分,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

4、的組成成分。,第一節(jié) 概述,二、糖的消化吸收,,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。,1.消化部位： 主要在小腸，少量在口腔,主要在小腸進(jìn)行！??！,,部位：*口腔 *小腸,2.消化過(guò)程,ADP+Pi,ATP,G,Na+,,,,,,K+,,小腸粘膜細(xì)胞,腸腔,門(mén)靜脈,,3.小腸黏膜細(xì)胞對(duì)葡萄糖的攝入,Na+依賴型葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體(Na+-dependent gluc

5、ose transporter, SGLT),刷狀緣,細(xì)胞內(nèi)膜,,4. 吸收途徑,小腸腸腔,腸粘膜上皮細(xì)胞,門(mén)靜脈,肝臟,體循環(huán),,,,,SGLT,,各種組織細(xì)胞,GLUT,GLUT：葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體，已發(fā)現(xiàn)有5種葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體(GLUT 1～5)。,血中葡萄糖,糖酵解（乳酸）,,,有氧氧化（CO2、H2O、ATP）,,,糖原,,,分解,,,三. 糖代謝概況,糖酵解途徑(glycolytic pathway): 葡萄 糖生成

6、丙酮酸的過(guò)程稱之為糖酵解途徑。,3. 糖酵解分為兩個(gè)階段,2. 糖酵解的反應(yīng)部位：胞漿,丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸。,一、糖的無(wú)氧過(guò)程分為糖酵解途徑和乳酸生成兩個(gè)階段,第二節(jié) 糖的無(wú)氧氧化,第一階段:由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，稱之為糖酵解途徑(glycolytic pathway)。,,⑴ 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),,⑵6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

7、6-磷酸果糖,,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖(fructose-6-phosphate, F-6-P),,⑶6-磷酸果糖轉(zhuǎn)變?yōu)?,6-二磷酸果糖,,6-磷酸果糖,1,6-雙磷酸果糖,1,6-二磷酸果糖,,⑷ 磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖,,,,⑸ 磷酸丙糖的同分異構(gòu)化,,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,,⑺ 1,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油酸

8、,,底物分子內(nèi)部能量使ADP（GDP）磷酸化生成ATP（GTP）的過(guò)程，稱為底物水平磷酸化。,1,3-二磷酸 甘油酸,3-磷酸甘油酸,,⑻ 3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸,,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,,⑼ 2-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖?,2-磷酸甘油酸,,,⑽ 磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變成丙酮酸， 并通過(guò)底物水平磷酸化生成ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,概念：糖酵解途徑(glycolytic pathway)：由葡萄

9、糖生成丙酮酸的過(guò)程.它是有氧化和無(wú)氧酵解的共同通路。,,,,丙酮酸,乳酸,,乳酸脫氫酶(LDH),NADH + H+,NAD+,,,第二階段:丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸,,,,丙酮酸,乳酸,概念：糖酵解 (glycolysis)：在無(wú)氧的條件下，葡萄糖生成乳酸的過(guò)程。,糖酵解的代謝途徑,E2,E1,E3,糖酵解小結(jié),1. 反應(yīng)部位：胞漿2. 糖酵解是一個(gè)不需氧的產(chǎn)能過(guò)程3. 反應(yīng)全過(guò)程中有三步不可逆的反應(yīng),,,4. 產(chǎn)能的方式和

10、數(shù)量方式：底物水平磷酸化凈生成ATP數(shù)量：2×2-2= 2 ATP5. 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。 乳酸循環(huán)（糖異生）,,,2. 調(diào)節(jié)方式: 變構(gòu)調(diào)節(jié) 和 共價(jià)修飾 調(diào)節(jié),二、糖酵解的調(diào)節(jié)： 三個(gè)關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié),（一） F-2,6-2P 是6-磷酸果糖激酶-1最強(qiáng)激活劑,變構(gòu)調(diào)節(jié),變構(gòu)激活劑：F-2,6-2P；AMP; ADP; F-1,6-2P;,變構(gòu)抑制劑： 檸檬酸

11、; ATP（高濃度）,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,PFK-1,,,,磷蛋白磷酸酶,PKA,（二）丙酮酸激酶的調(diào)節(jié),1. 變構(gòu)調(diào)節(jié),變構(gòu)抑制劑：ATP, 丙氨酸,變構(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：鈣調(diào)蛋白,（三）己糖激酶受到反饋抑制調(diào)節(jié),6

12、-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。胰島素可誘導(dǎo)葡萄糖激酶基因的轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)酶的合成。,某些細(xì)胞在氧供應(yīng)正常情況下的重要供能途徑。,① 無(wú)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、骨髓細(xì)胞 神經(jīng)細(xì)胞,三、糖酵解的生理意義：,缺氧情況下快速供能！??！,糖的有氧氧化(aerobic oxidation)：指在機(jī)體氧供

13、充足時(shí)，葡萄糖徹底氧化成H2O和CO2，并釋放出能量的過(guò)程。是機(jī)體主要供能方式。,2.反應(yīng)部位：,1.概念,胞液及線粒體,一、糖的有氧氧化的反應(yīng)過(guò)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,第三節(jié) 糖的有氧氧化 Aerobic Oxidation of Carbohydrate,第一階段：葡萄糖分解為丙酮酸,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,,,,

14、,,,H2O,[O],,ATP,ADP,TAC循環(huán),胞液,線粒體,,3. 反應(yīng)過(guò)程,第二階段: 丙酮酸的氧化脫羧(線粒體),丙酮酸,乙酰CoA,,NAD+ , HSCoA CO2 , NADH + H+,,,丙酮酸脫氫酶復(fù)合體,總反應(yīng)式:,,,第一階段：糖酵解途徑(前面己講),丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的組成,參與的酶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,輔 酶 TPP

15、 硫辛酸（ ) HSCoA FAD, NAD+,,,,,,,,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,,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K

16、rebs正式提出了三羧酸循環(huán)的學(xué)說(shuō)，故此循環(huán)又稱為Krebs循環(huán)。,1.概述,2.反應(yīng)部位:,第三階段：三羧酸循環(huán)(TCA),線粒體,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),,,,,,,,,NADH+H+,NAD+,,NAD+,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順烏頭酸酶,③異

17、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(píng)果酸脫氫酶,小 結(jié),①TAC是不可逆循環(huán)反應(yīng)，部位是線粒體。②三羧酸循環(huán)的要點(diǎn):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+，1分子GTP，2分子CO2，一次循環(huán)產(chǎn)生10個(gè)ATP。關(guān)鍵酶：檸檬酸合酶;α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體異檸檬酸脫氫酶,乙酰CoA,檸檬酸,草酰乙酸,琥珀酰CoA

18、,α-酮戊二酸,異檸檬酸,蘋(píng)果酸,,,,,,,,,,,,,,,,,NADH,FADH2,GTP,ATP,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,三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié),是三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氧化分解的共同途徑；是三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝聯(lián)系的樞紐；為其它物質(zhì)代謝提供小分子前體；

19、為呼吸鏈提供還原當(dāng)量NADH+H+。,三羧酸循環(huán)的生理意義,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。,NADH+H+,,H2O、2.5 ATP,[O],H2O、1.5 ATP,,FADH2,[O],三、糖有氧氧化是機(jī)體獲得ATP 的主要方式,葡萄糖有氧氧化生成的ATP,反 應(yīng),輔 酶,A T P,第一階段,葡萄糖 葡萄糖-6-磷酸,,-1,果糖-6-磷酸 果糖-1,

20、6-二磷酸,,-1,2×3-磷酸甘油醛 2×1,3-二磷酸甘油酸,NAD+,,2× 2.5或2 × 1.5*,2×1、3-二磷酸甘油酸 2×3-磷酸甘油酸,,2 × 1,2 ×磷酸烯醇式丙酮酸 2×丙酮酸,,2 × 1,第二階段,2 ×丙酮酸 2 × 乙酰CoA,,2 × 2.

21、5,第三階段,2×異檸檬酸 2 × α-酮戊二酸,,2 × 2.5,2×α-酮戊二酸 2 × 琥珀酰CoA,,2 × 2.5,2×琥珀酰CoA 2 × 琥珀酸,,2 × 1,2×琥珀酸 2 × 延胡索酸,,FAD,2 × 1.5,2×蘋(píng)果酸 2 × 草酰乙酸,,N

22、AD+,2 × 2.5,凈生成,30(或32)ATP,' ',' ',,,,,,NAD+,糖有氧氧化的生理意義,糖的有氧氧化是機(jī)體產(chǎn)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。,簡(jiǎn)言之，即“供能”,四、糖有氧氧化的調(diào)節(jié),﹛,1. 丙酮酸脫氫酶復(fù)合體,變構(gòu)調(diào)節(jié),共價(jià)修飾調(diào)節(jié),糖有氧氧化的調(diào)節(jié)特點(diǎn),⑴ 有氧氧化的調(diào)節(jié)通過(guò)對(duì)其關(guān)鍵酶的

23、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。NADH/NAD參與部分調(diào)節(jié)。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。,2ADP,,ATP+AMP,腺苷酸激酶,體內(nèi)ATP濃度是AMP的50倍，經(jīng)上述反應(yīng)后，ATP/AMP變動(dòng)比ATP變動(dòng)大，有信號(hào)放大作用，從而發(fā)揮有效的

24、調(diào)節(jié)作用。,ATP/ADP或ATP/AMP比值升高抑制有氧氧化，降低則促進(jìn)有氧氧化。 ATP/AMP效果更顯著。,* 另外,巴斯德效應(yīng),1. 概念,巴斯德效應(yīng)(Pastuer effect)指有氧氧化抑制糖酵解的現(xiàn)象。,糖有氧氧化與無(wú)氧酵解的比較,,,,第四節(jié) 葡萄糖其它代謝途徑,一、磷酸戊糖途徑生成NADPH和磷酸戊糖,磷酸戊糖途徑是指由葡萄糖生成磷酸戊糖、NADPH+H+和其他糖的反應(yīng)過(guò)程。,反應(yīng)部位：胞液,第一階段

25、：氧化反應(yīng)生成5-磷酸核糖，NADPH+H+,磷酸戊糖途徑的反應(yīng)過(guò)程,分為二個(gè)階段,第二階段:非氧化反應(yīng),包括一系列基團(tuán)轉(zhuǎn)移。,NADP+ NADPH+H+,,,,,,① 6-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯,磷酸戊糖生成,,,,6-磷酸葡萄糖脫氫酶(關(guān)鍵酶),6-磷酸葡萄糖酸,② 6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯,,5-磷酸核酮糖,③ 6-磷酸葡萄糖酸,,6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶,NADP+ NADPH+H+ CO2,,,5

26、-磷酸核糖,H2O,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。兩次脫氫均由NADP+接受生成NADPH + H+。反應(yīng)生成的5-磷酸核糖是一個(gè)非常重要的中間產(chǎn)物。,第一階段反應(yīng)特點(diǎn),第二階段：基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng),5-磷酸核酮糖(C5) ×3,5-磷酸核糖 C5,,6-磷酸葡萄糖酸(C6)×3,磷酸戊糖途徑,第一階段,第二階段,,,5-磷酸木酮糖 C5,5-磷酸木酮糖

27、 C5,7-磷酸景天糖 C7,3-磷酸甘油醛 C3,4-磷酸赤蘚糖 C4,6-磷酸果糖 C6,6-磷酸果糖 C6,3-磷酸甘油醛C3,,,6-磷酸葡萄糖(C6)×3,6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯(C6)×3,,5-磷酸核酮糖(C5) ×3,5-磷酸核糖 C5,,3NADP+,3NADP+3H+,6-磷酸葡萄糖脫氫酶,,3NADP+,

28、3NADP+3H+,6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶,,,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。,磷酸戊糖途徑的生理意義,1. 為核苷酸的生成提供核糖；,2. 提供NADPH作為供氫體參與多種代謝反應(yīng)。,磷酸戊糖途徑的生理意義,核糖-5-磷酸是核

29、苷酸的合成原料。,NADPH+H+是體內(nèi)合成反應(yīng)的供氫體，如：脂肪酸、膽固醇、類固醇激素等合成。,NADPH+H+維持谷胱甘肽的還原狀態(tài)。,NADPH+H+參與藥物、毒物的生物轉(zhuǎn)化。,二、糖醛酸途徑可生成葡萄糖醛酸,反應(yīng)過(guò)程：,對(duì)人類而言，糖醛酸途徑的主要生理意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(guò)程中參與很多結(jié)合反應(yīng)。,生理意義：

30、,三、多元醇途徑可生成木糖醇、山梨醇等,葡萄糖代謝過(guò)程中可生成一些多元醇，如木糖醇、山梨醇等，所以被稱為多元醇途徑。 但這些代謝過(guò)程局限于某些組織，對(duì)整個(gè)葡萄糖代謝所占比重極少。,第 五 節(jié) 糖原的合成與分解,糖原是由若干葡萄糖組成的具有多分支結(jié)構(gòu)的大分子化合物。,糖原由葡萄糖聚合而成。由α-1,4糖苷鍵連接為直鏈結(jié)構(gòu)，由α-1,6糖苷鍵連接為分支結(jié)構(gòu)。,糖原結(jié)構(gòu),,肝糖原含量可達(dá)肝重的6%,肌糖原含量為肌肉重量的1%,,糖原

31、的分布,,1．葡萄糖磷酸化為6-磷酸葡萄糖 反應(yīng)由已糖激酶催化，ATP提供磷酸基。,一、糖原合成（胞質(zhì)）,1-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,2. 6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸葡萄糖,UDPG焦磷酸化酶,,,H2O,2Pi,* UDPG是葡萄糖活化形式，合成糖原的葡萄糖供體,3.尿苷二磷酸葡萄糖的生成,尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG),糖原引物(Gn),,糖原合酶,糖原(Gn+1),,UDP,4.UDPG中的葡萄糖連接到糖原

32、引物上,,,,,,,,,,糖原合成的限速酶,5.分支酶催化糖原不斷形成新分支鏈,二、糖原的分解,定位：胞 漿,肝糖原的分解,糖原n+1,糖原n + 1-磷酸葡萄糖,,糖原磷酸化酶,1. 糖原的分解為1-磷酸葡萄糖,糖原分解 (glycogenolysis )習(xí)慣上指肝糖原分解成為葡萄糖的過(guò)程。,2.脫支酶的作用,,,脫支酶具有:α-1,4-葡聚糖轉(zhuǎn)移酶α-1,6-葡萄糖苷酶的雙重作用,3. 1-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變成6-磷酸葡萄糖,4.

33、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(guò)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,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

34、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,三、糖原合成與分解的調(diào)節(jié),① 糖原合成：糖原合酶,② 糖原分解：糖原磷酸化酶,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(guò)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；,

35、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),⑤ 消耗能量（ATP）。,磷酸化酶b激酶,糖原合酶 a,糖原合酶b-P,,磷酸化酶b,磷酸化酶a-P,磷蛋白磷酸酶抑制劑,cAMP,ATP,,AC,,PPi,AMP,,PDE,H2O,,磷酸二酯酶(phosphodiesterase, PDE),腺苷酸環(huán)化酶(adenylate cyclase,AC),,,2. 變構(gòu)調(diào)節(jié),磷酸化酶二種構(gòu)像——緊密型(T)和疏松型

36、(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)節(jié)。,* 葡萄糖是磷酸化酶的變構(gòu)抑制劑。,磷酸化酶 a (R) [疏松型],磷酸化酶 a (T) [緊密型],,葡萄糖,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。,,四、糖原積累癥,糖原累積癥

37、(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,第六節(jié) 糖 異 生,糖異生(gluconeogenesis)是指從非糖化合物轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^(guò)程。,* 部位,* 原料,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,糖異生途徑：葡萄糖 丙酮酸,一、糖異生途

38、徑不完全是糖酵解的逆反應(yīng),糖酵解途徑,葡萄糖 丙酮酸,,,乳酸,,,,糖酵解途徑,已糖激酶,6-磷酸果糖激酶-1,丙酮酸激酶,,①,②,③,④,⑤,⑥,⑦,⑧,⑨,⑩,,,,,,,,,糖異生途徑,,,草酰乙酸,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,,,,ATP,ADP+Pi,,CO2,①,,,GTP,,GDP,CO2,,②,① 丙酮酸羧化酶(pyruvate carbox

39、ylase)，輔酶為生物素（線粒體）,② 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（線粒體、胞液）,,,※ 草酰乙酸轉(zhuǎn)運(yùn)出線粒體,,出線粒體,蘋(píng)果酸,,蘋(píng)果酸,草酰乙酸,,草酰乙酸,草酰乙酸,,天冬氨酸,,出線粒體,天冬氨酸,,草酰乙酸,,,,,丙酮酸,,,草酰乙酸,丙酮酸羧化酶,ATP + CO2,ADP + Pi,,,蘋(píng)果酸,,NADH + H+,NAD+,,天冬氨酸,,谷氨酸,α-酮戊二酸,,,天冬氨酸,蘋(píng)果酸,草酰乙酸,,,,PEP,磷酸烯醇型

40、丙酮酸羧激酶,GTP,GDP + CO2,,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NADH+H+。,① 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+,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)

41、則通過(guò)草酰乙酸與蘋(píng)果酸相互轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)運(yùn)。,,蘋(píng)果酸,,線粒體,蘋(píng)果酸,,草酰乙酸,草酰乙酸,,,,NAD+,NADH+H+,,,NAD+,NADH+H+,,胞漿,2. 1,6-二磷酸果糖 轉(zhuǎn)變?yōu)?6-磷酸果糖,1,6-二磷酸果糖,6-磷酸果糖,,,Pi,果糖二磷酸酶-1,3. 6-磷酸葡萄糖水解為葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,,,Pi,葡萄糖-6-磷酸酶,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,生糖氨基酸,,α

42、-酮酸,,-NH2,甘油,,α-磷酸甘油,,磷酸二羥丙酮,乳酸,丙酮酸,,,2H,⑵ 糖代謝中間代謝產(chǎn)物除乙酰COA，均可進(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),在前面的三個(gè)反應(yīng)過(guò)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)(substratecycle)。,6-磷酸果糖,1,6-雙磷酸果糖,,,6-磷酸果糖激酶-1,果糖二磷酸酶-1,,ADP,ATP,,,Pi,ATP,,,ADP,PEP,丙酮

43、酸,草酰乙酸,,,,丙酮酸激酶,丙酮酸羧化酶,,ADP,ATP,,,CO2+ATP,,ADP+Pi,,GTP,磷酸烯醇式丙酮酸 羧激酶,,GDP+Pi +CO2,6-磷酸果糖,1,6-二磷酸果糖,ATP,ADP,6-磷酸果糖激酶-1,,Pi,果糖二磷 酸酶-1,,,,,2,6-二磷酸果糖,AMP,,,,,,1. 6-磷酸果糖與1,6-二磷酸果糖之間底物循環(huán),胰高血糖素和胰島素可影響2,6-二磷酸果

44、糖的含量,糖異生的生理意義,（一）維持血糖濃度恒定,（二）補(bǔ)充肝糖原,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(guò)程。,（三）腎糖異生調(diào)節(jié)酸堿平衡,長(zhǎng)期饑餓,,酸性物質(zhì)增多，pH↓,,腎糖異生↑,,α-酮戊二酸↓,谷氨酰胺→谷氨酸+NH3,,,NH4+ ←NH3+H+,四、乳酸循環(huán),⑴ 循環(huán)過(guò)程,葡萄糖,,葡萄糖,,葡萄糖,丙酮酸,乳酸,,乳酸,,乳酸,丙酮酸,血液,,⑶

45、 生理意義,① 乳酸再利用，避免了乳酸的損失。,② 防止乳酸的堆積引起酸中毒。,⑵ 乳酸循環(huán)是一個(gè)耗能的過(guò)程,2分子乳酸異生為1分子葡萄糖需6分子ATP。,果糖,,己糖激酶,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,,ATP,ADP,ATP,ADP,丙酮酸,,,,半乳糖,1-磷酸半乳糖,1-磷酸葡萄糖,,,,,半乳糖激酶,變位酶,甘露糖,6-磷酸甘露糖,,,己糖激酶,變位酶,第七節(jié) 其它單糖的代謝（自學(xué)）,第 八 節(jié) 血

46、糖及其調(diào)節(jié),* 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,一、血糖的來(lái)源和去路是相對(duì)平衡的,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(méi)有線粒體，完全通過(guò)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,血糖的來(lái)源和去路,,脂類代謝,氨基酸代謝,脂肪

47、、氨基酸,二、血糖水平平衡主要受激素調(diào)節(jié),主要調(diào)節(jié)激素,,降低血糖 ：胰島素,升高血糖 ：①胰高血糖素 ②糖皮質(zhì)激素 ③腎上腺素 ④生長(zhǎng)素 等,* 主要依靠激素的調(diào)節(jié),,,1. 胰島素 （insulin）,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

48、素,作用機(jī)制:,胰島素 分子結(jié)構(gòu),2. 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)升高血糖水平的主要激素,作用機(jī)制：,3. 糖皮質(zhì)激素,——引起血糖升高，肝糖原增加,作用機(jī)制：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

49、的效果，間接抑制周圍組織攝取葡萄糖。,4. 腎上腺素,——強(qiáng)有力升高血糖的激素,作用機(jī)制：,通過(guò)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。,人體對(duì)攝入的葡萄糖具有很大的耐受能力的現(xiàn)象。,三、血糖異常及糖尿病是最常見(jiàn)的糖代

50、謝紊亂,糖耐量試驗(yàn)(glucose tolerance test, 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

51、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。,(一）低血糖,1. 低血糖(hypoglycemia),2. 低血糖的影響,空腹血糖濃度低于3.0mmol/L時(shí)稱為低血糖。,血糖水平過(guò)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,① 胰性（胰島β-細(xì)胞功能亢進(jìn)、胰島α-細(xì)胞功能低下等）② 肝性（肝癌、糖原積累病等）③ 內(nèi)分泌異常（垂體功能低下

52、、腎上腺皮質(zhì)功能低下等）④ 腫瘤（胃癌等）⑤ 饑餓或不能進(jìn)食,（二）高血糖及糖尿癥,1. 高血糖(hyperglycemia),臨床上將空腹血糖濃度高于6.9mmol/L稱為高血糖。,當(dāng)血糖濃度超過(guò)了腎小管的重吸收能力（腎糖閾），則可出現(xiàn)糖尿。,2. 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(jiàn)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. 血糖正常而出現(xiàn)糖

53、尿，見(jiàn)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:,糖代謝思考題,1. 什么是糖酵解,什么是糖酵解途徑?兩者有何區(qū)別和聯(lián)系?2. 何為有氧氧化(biological oxidation)?葡萄糖有氧化的全過(guò)程如何？如何調(diào)節(jié)?3. 何為糖異生?糖異生的主要原料有哪些?基本過(guò)程如何？4. 何為三羧酸循環(huán)(TCA cycle)?TCA的特點(diǎn)有哪些?5. 何為氧化磷酸

54、化(oxidative phosphorylation),何為底物水平磷酸化(substrate-level phosphorylation)?舉例說(shuō)明。6. 何為血糖,血糖的正常值為多少? 血糖的來(lái)源和去路有哪些?調(diào)節(jié)血糖的激素有哪些?各起什么作用?,7.乳酸循環(huán)(lactose cycle, Cori cycle）？其生理意義是什么？8.活性葡萄糖指什么?糖原的合成與分解的部位、過(guò)程及調(diào)節(jié)。9.磷酸戊糖途徑進(jìn)行的部位？基本過(guò)程