生物化学ppt课件基地班糖代谢.ppt

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1、田 浤,生物化学,糖(carbohydrates)：多羟基醛或多羟基酮类及其衍生物或多聚物的总称,第九章 糖代谢,储存:糖原,氧化:1mol 2840kJ,转换:非糖物质,淀粉,麦芽糖+麦芽三糖（40%）（25%）,-临界糊精+异麦芽糖（30%）（5%）,葡萄糖,唾液中的-淀粉酶,-葡萄糖苷酶,-临界糊精酶,胰液中的-淀粉酶,第一节 糖的消化吸收,ADP+Pi,ATP,G,Na+,K+,小肠粘膜细胞,肠腔,门静脉,Na+依赖型葡萄糖转运体(Na+-dependent glucose transporter,SGLT),刷状缘,细胞内膜,糖的吸收-主动吸收,5,三、糖代谢的概况,有氧氧化,磷酸戊

2、糖途径,糖 原,糖异生,食 物,糖 原,脂肪、氨基酸,糖酵解,血中葡萄糖,第二节 糖的分解代谢,1、糖的无氧分解2、糖的有氧氧化3、磷酸戊糖途径,机体在无氧或缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸和少量ATP的过程。,糖酵解(糖的无氧分解)：,反应部位：胞浆,两个阶段：1、葡萄糖 丙酮酸（糖酵解途径）2、丙酮酸 乳酸,一、糖的无氧分解,1.葡萄糖磷酸化 6-磷酸葡萄糖,葡萄糖激酶（肝）,葡萄糖,Mg2+,ATP,己糖激酶,ADP,6-磷酸葡萄糖,（一）糖酵解途径,限速酶/关键酶,a 催化非平衡反应,特点：,b 活性低,c 受激素或代谢物的调节,d 活性的改变可影响整个反应体 系的反应速度,2.6-磷酸葡萄

3、糖 异构化 转变为6-磷酸果糖,Mg2+,3.6-磷酸果糖再磷酸化 生成1,6-二磷酸果糖,（F-1,6-BP）1,6-二磷酸果糖,（F-6-P）6-磷酸果糖,ATP,6-磷酸果糖激酶-1（6-FPK-1）,Mg2+,4.磷酸丙糖的生成,1，6-二磷酸果糖,醛缩酶,5.,6.3-磷酸甘油醛氧化为 1,3-二磷酸甘油酸,(1,3-BPG)1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油醛脱氢酶,3-磷酸甘油醛,糖酵解中唯一脱氢反应,NAD+,7.1,3-二磷酸甘油酸 转变为3-磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸激酶,(1,3-BPG)1,3-二磷酸甘油酸,OPO32-,ADP,ATP,将底物的高能磷酸基直接转移给AD

4、P生成ATP过程称底物水平磷酸化,8.3-磷酸甘油酸转变为 2-磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,磷酸甘油酸变位酶,9.2-磷酸甘油酸转变为 磷酸烯醇式丙酮酸,2-磷酸甘油酸,10.磷酸烯醇式丙酮酸转变为烯醇式丙酮酸,丙酮酸激酶（PK）,糖酵解过程的第三个限速酶,也是第二次底物水平磷酸化反应,Mg2+,K+,10.烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸,烯醇式丙酮酸,（二）丙酮酸还原为乳酸,20,Gn-1,糖酵解过程,反应部位：胞液,糖酵解过程中ATP的生成,2,葡 萄 糖 6-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖,1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸,磷酸烯醇式丙酮酸 丙 酮 酸,-1,1,-1,2,1

5、,2 mol ATP,(二)糖酵解的调节,关键酶,己糖激酶,6-磷酸果糖激酶-1,丙酮酸激酶,调节方式,（1）6-磷酸果糖激酶-（最重要的限速酶）,变构激活剂：2,6-二磷酸果糖（最强）1,6-二磷酸果糖（正反馈）AMP、ADP,变构抑制剂：ATP（高浓度）柠檬酸,ATP对6-磷酸果糖激酶-1的调节：,AMP可与ATP竞争此部位,2,6-二磷酸果糖是6-磷酸果糖激酶-1最强的变构激活剂；其作用是与AMP一起取消ATP、柠檬酸对6-磷酸果糖激酶-1的变构抑制作用。,2,6-二磷酸果糖对6-磷酸果糖激酶-1的调节：,（2）丙酮酸激酶,变构调节,修饰调节,共价修饰调节,丙酮酸激酶,丙酮酸激酶,（无活

6、性）,（有活性）,P,（三）己糖激酶受其反应产物6-磷酸葡萄糖的反馈抑制,葡萄糖激酶 受长链脂酰CoA的变构抑制、胰岛素可诱导其基因转录，促进酶的合成,三、糖酵解的意义,1.在无氧条件下迅速提供能量,供机体需要,如:机体缺氧、剧烈运动等,2.是某些细胞或组织（红细胞、睾丸、骨 髓等）的唯一或主要能量来源,3.生成的丙酮酸又可进一步氧化供能，或 异生为糖,若糖酵解过度，可因乳酸生成过多而导致乳酸酸中毒,小 结,过程：葡加磷、果加磷 裂成甘醛二羟丙 一三三二甘油酸 烯丙裂解成乳酸限速酶：三种激酶、三步不可逆反应产能步骤：1,3-二磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸,二、糖的有氧氧化,概 念,葡萄糖或糖原

7、在有氧的条件下，彻底氧化分解生成CO2和H2O并释放大量能量的过程。,有氧氧化是糖氧化的主要方式，绝大多数组织细胞都通过有氧氧化获得能量。,部位：胞液及线粒体,葡萄糖 丙酮酸丙酮酸乙酰CoA,CO2+H2O+ATP,三羧酸循环,线粒体内,胞浆,一、糖有氧氧化的过程,第一阶段：丙酮酸的生成（胞浆）,第二阶段：丙酮酸氧化脱羧生成乙酰 CoA（线粒体）,第三阶段：乙酰CoA进入三羧酸循环（线粒体）,36,2丙酮酸,2烯醇式丙酮酸,2ADP,2ATP,2乳酸,6-磷酸果糖,1,6-二磷酸果糖,ADP,ATP,21,3-二磷酸甘油酸,磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛,2Pi,2NADH+2H+,2NAD+,

8、2 3-磷酸甘油酸,2ADP,2ATP,2 2-磷酸甘油酸,2磷酸烯醇式丙酮酸,2H2O,糖原(Gn),6-磷酸葡萄糖,1-磷酸葡萄糖,Pi,Gn-1,ADP,ATP,葡萄糖,糖酵解过程,(一）丙酮酸的生成（胞浆）,2丙酮酸,进入线粒体进一步氧化,2(NADH+H+),2H2O+4/6 ATP,线粒体内膜上特异载体,（二）丙酮酸氧化脱羧生成 乙酰辅酶A（线粒体）,丙酮酸,丙酮酸脱氢酶复合体,丙酮酸脱氢酶复合体线粒体,3种酶：E1:丙酮酸脱氢酶(TPP、Mg2+)E2:二氢硫辛酰胺转乙酰酶(硫辛酸、辅酶A)E3:二氢硫辛酰胺脱氢酶(FAD、NAD+)6种辅助因子：TPP、Mg2+、硫辛酸、辅酶A

9、、FAD、NAD+（含B1、泛酸、B2、PP四种维生素）,CO2,CoASH,NAD+,NADH+H+,5.NADH+H+的生成,1.-羟乙基-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）乙酰辅酶A进入 三羧酸循环（线粒体）,三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle，TAC)又称Krebs循环。乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合成含3个羧基的柠檬酸开始，经过一系列代谢反应，乙酰基被彻底氧化，草酰乙酸得以再生的过程称为三羧酸循环。,柠檬酸循环（Krebs cycle）,1953年的诺贝尔奖医学和生理奖得主。主要的成就是发现柠檬酸循环（也称Kre

10、bs cycle），它是三大营养素（糖类、脂类、氨基酸）的最终代谢通路，又是糖类、脂类、氨基酸代谢联系的枢纽。,1.乙酰CoA与草酰乙酸 缩合形成柠檬酸,柠檬酸合酶,+H2O,异柠檬酸,H2O,2.柠檬酸异构化生成异柠檬酸,柠檬酸,柠檬酸 异柠檬酸,顺乌头酸,顺乌头酸酶,异柠檬酸,3.异柠檬酸氧化脱羧生成-酮戊二酸,-酮戊二酸,草酰琥珀酸,NADH+H+,异柠檬酸脱氢酶,异柠檬酸+NAD+-酮戊二酸+CO2+NADH+H+,Mg2+,CO2,4.-酮戊二酸氧化脱羧 生成琥珀酰辅酶A,-酮戊二酸脱氢酶复合体,CoASH,琥珀酰CoA,-酮戊二酸,O,COOH,C,H,2,C,H,2,COOH,C

11、,5.琥珀酰CoA转变为琥珀酸,琥珀酰CoA合成酶,琥珀酰CoA,GDP+Pi,GTP,琥珀酸,CoASH,底物水平磷酸化,ADP,ATP,GDP,6.琥珀酸氧化脱氢生成延胡索酸,琥珀酸,琥珀酸脱氢酶,延胡索酸,FADH2,7.延胡索酸水化生成苹果酸,延胡索酸,延胡索酸酶,延胡索酸+H2O 苹果酸,8.苹果酸脱氢生成草酰乙酸,苹果酸脱氢酶,L-苹果酸,NAD+,NADH+H+,NADH+H+,NAD+,NAD+,NADH+H+,GTP,GDP+Pi,FAD,FADH2,NADH+H+,NAD+,柠檬酸合酶,顺乌头酸梅,异柠檬酸脱氢酶,-酮戊二酸脱氢酶复合体,琥珀酰CoA合成酶,琥珀酸脱氢酶,延

12、胡索酸酶,苹果酸脱氢酶,三羧酸循环的概念：指乙酰CoA和草酰乙酸缩合生成含三个羧基的柠檬酸，反复的进行脱氢脱羧，又生成草酰乙酸，再重复循环反应的过程。TAC过程的反应部位：线粒体,小 结：,（1）TAC是在细胞线粒体内进行的一系列连续酶促反应。（2）每循环一次，消耗一分子乙酰CoA；经一次底物水平磷酸化，二次脱羧，四次脱氢生成1分子FADH2，3分子NADH+H+，2分子CO2，1分子GTP。,三羧酸循环的主要特点：,（3）循环中有三个关键酶：柠檬酸合酶，-酮戊二酸脱氢酶复合体，异柠檬酸脱氢酶；循环不可逆。（4）体内凡是能转变为乙酰CoA的物质，都能进入TAC而被彻底氧化。,三羧酸循环中间产物

13、起催化剂的作用，本身无量的变化。,（5）三羧酸循环的中间产物：,表面上看来，三羧酸循环运转必不可少的草酰乙酸在三羧酸循环中是不会消耗的，它可被反复利用。实际上：,例如：,草酰乙酸,天冬氨酸,-酮戊二酸,谷氨酸,柠檬酸,脂肪酸,琥珀酰CoA,卟啉,.机体内各种物质代谢之间是彼此联系、相互配合的，TAC中的某些中间代谢物能够转变合成其他物质，借以沟通糖和其他物质代谢之间的联系。,.机体糖供不足时，可能引起TAC运转障碍，这时苹果酸、草酰乙酸可脱羧生成丙酮酸，再进一步生成乙酰CoA进入TAC氧化分解。,所以，草酰乙酸必须不断被更新补充。,（1）是三大营养素的最终代谢通路；（2）是三大代谢的枢纽；（3

14、）提供生物合成的前体。,三羧酸循环的生理意义：,二、有氧氧化生成的ATP,（2）有氧氧化是3大营养素的代谢的总枢：凡能转变为有氧氧化途径中间产物的物质，最终都能进入TAC彻底氧化供能。,（1）有氧氧化是机体获取能量的主要途径,（3）与体内糖的其他代谢途径有密切联系。,三、有氧氧化的调节（基于能量的需求）,关键酶,酵解途径：,丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体,三羧酸循环：,己糖激酶6-磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶,柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶复合体,（一）丙酮酸脱氢酶复合体的调节,变构调节,变构抑制剂：乙酰CoA；NADH；ATP变构激活剂：AMP；ADP；NAD+,乙酰CoA/H

15、SCoA或 NADH/NAD+时，其活性也受到抑制。这两种情况见于饥饿、大量脂酸被动员利用时，这时糖的有氧氧化被抑制，大多数组织器官利用脂酸作为能量来源以确保脑等重要组织对葡萄糖的需要。,共价修饰调节,乙酰CoA,柠檬酸,草酰乙酸,琥珀酰CoA,-酮戊二酸,异柠檬酸,苹果酸,NADH,FADH2,GTP,ATP,异柠檬酸 脱氢酶,柠檬酸合酶,-酮戊二酸脱氢酶复合体,柠檬酸,Ca2+,ATP、ADP的影响,产物堆积引起抑制,循环中后续反应中间产物变构反馈抑制前面反应中的酶,其他，如Ca2+可激活许多酶,（二）TAC的速率和流量的调控,在正常情况下，糖酵解途径和TAC的速度是相协调的。这种协调不仅

16、通过高浓度的ATP、NADH的抑制作用，亦通过柠檬酸对磷酸果糖激酶-1的变构抑制作用而实现。氧化磷酸化的速率对TAC的运转也起着非常重要的作用。,有氧氧化的调节特点,有氧氧化的调节通过对其关键酶的调节实现。ATP/ADP或ATP/AMP比值全程调节。该比值升高，所有关键酶均被抑制。氧化磷酸化速率影响三羧酸循环。前者速率降低，则后者速率也减慢。三羧酸循环与酵解途径互相协调。三羧酸循环需要多少乙酰CoA，则酵解途径相应产生多少丙酮酸以生成乙酰CoA。,体内ATP浓度是AMP的50倍，经上述反应后，ATP/AMP变动比ATP变动大，有信号放大作用，从而发挥有效的调节作用。,有氧氧化全过程中许多酶的活

17、性都受细胞内ATP/ADP或ATP/AMP比率的影响，因而能得以协调。,例：ATP=200、AMP=4，比值是50；当ATP中有10个分子变成了AMP这时ATP=190、AMP=14,ATP/AMP=13.6计算ATP和(ATP/AMP)ATP=10/200=0.05=5%(ATP/AMP)=(50-13.6)/50=0.528=52.8%,三、磷酸戊糖途径,以6-磷酸葡萄糖为底物，代谢生成磷酸戊糖为中间代谢物的过程，称为磷酸戊糖途径。,一、磷酸戊糖途径胞液,6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G6PD),NADP+,NADPH+H+,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖酸内酯,限速酶，对NADP+具有高度特异性

18、,（一）脱氢氧化6-磷酸葡萄糖转变为 5-磷酸核酮糖,6-磷酸葡萄糖酸内酯,6-磷酸葡萄糖酸,H2O,内酯酶,CO2,6-磷酸葡萄糖酸,NADP+,NADPH+H+,5-磷酸核酮糖,6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶,5-磷酸核酮糖,5-磷酸核糖,磷酸戊糖异构酶,（二）异构化反应,5-磷酸木酮糖,糖酵解途径,36-磷酸葡萄糖,5-磷酸木酮糖,5-磷酸核糖,5-磷酸木酮糖,7-磷酸景天糖,3-磷酸甘油醛,4-磷酸赤藓糖,6-磷酸果糖,3-磷酸甘油醛,6-磷酸果糖,36-磷酸葡萄糖酸内酯,3NADPH,36-磷酸葡萄糖酸,3H2O,35-磷酸核酮糖,3NADPH,3CO2,（三）基团转移,磷酸戊糖途径小结：,

19、反应部位：胞浆反应底物：6-磷酸葡萄糖重要中间产物：NADPH、5-磷酸核糖限速酶：6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G6PD),36-磷酸葡萄糖+6 NADP+2 6-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛+6(NADPH+H+)+3CO2,二、磷酸戊糖途径的调节,主要是对6-磷酸葡萄糖脱氢酶进行调节，该酶的快速调节主要受NADPH/NADP+比值的影响。,（一）高糖饮食的影响 高糖饮食时，肝中G6PD含量明显增多,（二）NADPH+H+的影响 对G6PD有明显抑制作用,（三）组织细胞对NADPH+H+和5-磷酸核糖的相对需要量的调节,（四）该途径的中间代谢物的影响,三、磷酸戊糖途径的意义,*产生5-磷酸核糖,*产生

20、NADPH,参与各种核苷酸辅酶及核苷酸的合成,(一)5-磷酸核糖：,(二)NADPH的主要功能：,（1）作为供氢体 参与体内多种生物合成反应,（3）是谷胱甘肽还原酶的辅酶 对维持细胞中还原型谷胱甘肽（GSH）的正常含量起重要作用,（2）参与体内羟化反应 与生物转化和生物合成相关,磷酸戊糖途径与溶血性贫血,第三节 糖原合成与分解,糖 原(glycogen)是动物体内糖的储存形式之一，是机体能迅速动用的能量储备。,肌肉：肌糖原，180 300g，供肌肉收缩所需,肝脏：肝糖原，70 100g，维持血糖水平,糖原的定义：,糖原储存的主要器官及其生理意义：,糖原的结构,还原端,非还原端,1,6-糖苷键,

21、1,4-糖苷键,部位：肝脏、肌肉组织等细胞的胞浆中,定义：由单糖合成糖原的过程称为糖原的合成,一、糖原的合成代谢,ATP,葡萄糖激酶(or己糖激酶),Mg2+,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,(一)葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖,1-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,(二)6-磷酸葡萄糖转变为1-磷酸葡萄糖,1-磷酸葡萄糖,UTP,尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG),PPi,UDPG焦磷酸化酶,H2O,2Pi,UTP+1-磷酸葡萄糖 UDPG+PPi,(三)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,(四)UDPG中的葡萄糖连到糖原引物上,88,(五

22、)分支酶催化糖原不断形成新分支链,糖原合成的限速酶,糖原合成图,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,ATP,ADP,小结*限速酶：糖原合酶*G的供体：UDPG*增加一个G单位，消耗2分子ATP,糖原分解：指肝糖原分解为葡萄糖的过程,部位：肝脏,产物：葡萄糖,二、糖原的分解代谢,Gn磷酸化酶,糖 原,Gn,Gn-1,H3PO4,1-磷酸葡萄糖,(一)糖原分解生成葡萄糖,(1)糖原磷酸解为1-磷酸葡萄糖,1-磷酸葡萄糖,磷酸葡萄糖变位酶,6-磷酸葡萄糖,1-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖,(2)1-磷酸葡萄糖转变为6-磷酸葡萄糖,葡萄糖-6-磷酸酶（肝）,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,肌肉中缺乏此酶,(3)6-磷酸葡萄

23、糖水解为葡萄糖,脱支酶的作用,脱支酶具有:葡聚糖转移酶-1,6-葡萄糖苷酶,脱支酶,脱支酶,（二）转移,（三）脱支,葡萄糖与6-磷酸葡萄糖的相互转换,葡萄糖 6-磷酸葡萄糖,ATP ADP,糖酵解途径(糖原合成),己糖激酶(葡萄糖激酶),H3PO4 H2O,糖原分解,葡萄糖-6-磷酸酶,肝,G-6-P的代谢去路：,G（补充血糖）,G-6-P,F-6-P(进入糖酵解途径),G-1-P,Gn（合成糖原）,UDPG,6-磷酸葡萄糖内酯（进入磷酸戊糖途径）,小结,糖原的合成与分解总图,UDPG焦磷酸化酶,G-1-P,UTP,UDPG,PPi,Gn+1,UDP,G-6-P,G,糖原合酶,磷酸葡萄糖变位酶

24、,己糖(葡萄糖)激酶,Gn,Pi,Gn磷酸化酶,葡萄糖-6-磷酸酶(肝),Gn,三、糖原合成与分解的调节,关键酶,糖原合成：糖原合酶,糖原分解：糖原磷酸化酶,它们的快速调节有共价修饰和变构调节二种方式。它们都以活性、无（低）活性二种形式存在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变。,糖原磷酸化酶a二种构像紧密型(T)和疏松型(R)，其中T型的14位磷酸化的Ser暴露，便于在磷蛋白磷酸酶-1作用下去磷酸化而失活。,葡萄糖是磷酸化酶的变构抑制剂。,磷酸化酶 a(R)疏松型,磷酸化酶 a(T)紧密型,葡萄糖,糖原磷酸化酶的变构调节,磷蛋白磷酸酶-1,腺苷环化酶（无活性）,腺苷环化酶（有活性）,

25、激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+受体,ATP,cAMP,PKA(无活性),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-1,磷蛋白磷酸酶-1,磷蛋白磷酸酶抑制物-P,磷蛋白磷酸酶抑制物,PKA（有活性）,共价修饰调节,两种酶磷酸化或去磷酸化后活性变化相反；此调节为酶促反应，调节速度快；调节有级联放大作用，效率高；受激素调节。,糖原磷酸化酶和糖原合酶的共价修饰调节特点,肌肉中葡萄糖-6-磷酸酶缺乏，肌Gn不能分解生成G，只能为肌活动提供能量。所以肌Gn的合成与分解受细胞内能量状态的控制；肌肉主要受肾上腺素调节，而肝主要受胰

26、高血糖素的调节。,肌肉内糖原代谢与肝糖原不同,肌磷酸化酶b激酶：亚基为钙调蛋白,ATP、G-6-P,Gn合酶：Gn合成,磷酸化酶a：Gn分解,AMP,磷酸化酶b,Ca2+,肌肉中糖原代谢酶的变构调节,概念 由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖异生作用。,非糖物质 生糖氨基酸 丙酮酸、乳酸、甘油等,五、糖异生,糖异生作用的部位,生理条件下,在绝食期间,空腹及长期饥饿时葡萄糖的异生作用,空 腹 100300 90%10%,速率(g/day)肝 肾,饥饿5-6天后 约 100 55%45%,一、糖异生途径,基本上是糖酵解的逆过程跨越三个“能障”一个“膜障”,从丙酮酸异生葡萄糖的具体过程,6-磷酸

27、果糖激酶-1,6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,ATP,ADP,己糖激酶,6-磷酸果糖,1，6-二磷酸果糖,ATP,ADP,3-磷酸甘油醛,磷酸二羟丙酮,磷酸烯醇式丙酮酸,1,3-二磷酸甘油酸,NAD+,NADH+H+,NAD+,NADH+H+,丙酮酸,丙酮酸激酶,乳酸,NAD+,NADH+H+,三磷酸甘油酸,ATP,ADP,(一）糖异生的三个“能障”,（1）6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖,（2）1,6-二磷酸果糖变为6-磷酸果糖,6-磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖,ATP ADP,糖酵解途径,6-磷酸果糖激酶-1,H3PO4 H2O,糖的异生作用,果糖二磷酸酶-1,丙酮酸羧化酶生物素、Mg2+,（3）丙酮酸

28、转变成磷酸烯醇式丙酮酸,+CO2+ATP,+ADP+Pi,草酰乙酸+GTP 磷酸烯醇式丙酮酸+GDP+CO2,草酰乙酸,磷酸烯醇式丙酮酸,GDP,GTP,CO2,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶,丙酮酸,磷酸烯醇式丙酮酸,葡萄糖,ADP,ATP,丙酮酸激酶,ATP,ADP,CO2,丙酮酸羧化酶,CO2,GTP,GDP,磷酸磷醇式丙酮酸羧激酶,草酰乙酸,6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,ATP,ADP,己糖激酶,6-磷酸果糖,1，6-二磷酸果糖,ATP,ADP,6-磷酸果糖激酶-1,3-磷酸甘油醛,磷酸二羟丙酮,磷酸烯醇式丙酮酸,1,3-二磷酸甘油酸,NAD+,NADH+H+,NAD+,NADH+H+,丙酮酸,丙酮

29、酸激酶,乳酸,NAD+,NADH+H+,三磷酸甘油酸,ATP,ADP,ADP,ATP,ATP,ADP,（二）糖异生作用与“膜障”,葡萄糖-6-磷酸酶 果糖二磷酸酶-1 丙酮酸羧化酶 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶,胞浆胞浆线粒体胞浆、线粒体,糖异生作用的酶,存在部位,线粒体内膜不允许草酰乙酸自由透出，故此草酰乙酸在线粒体与胞浆之间的交换受阻从而构成“膜障”,6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,ATP,ADP,己糖激酶,6-磷酸果糖,1，6-二磷酸果糖,ATP,ADP,6-磷酸果糖激酶-1,3-磷酸甘油醛,磷酸二羟丙酮,磷酸烯醇式丙酮酸,1,3-二磷酸甘油酸,NAD+,NADH+H+,NAD+,NADH+H+,丙酮

30、酸,丙酮酸激酶,乳酸,NAD+,NADH+H+,三磷酸甘油酸,ATP,ADP,ADP,ATP,线粒体,胞浆,116,6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,ATP,ADP,己糖激酶,6-磷酸果糖,1，6-二磷酸果糖,ATP,ADP,6-磷酸果糖激酶-1,3-磷酸甘油醛,磷酸二羟丙酮,磷酸烯醇式丙酮酸,1,3-二磷酸甘油酸,NAD+,NADH+H+,NAD+,NADH+H+,三磷酸甘油酸,ATP,ADP,底物循环作用物的互变反应分别由不同的酶催化其单向反应，这种互变循环称之为底物循环。,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,ATP,ADP,己糖激酶,6-磷酸果糖,1，6-二磷酸果糖,ATP,ADP,6-磷酸果糖激酶-1,3-

31、磷酸甘油醛,磷酸二羟丙酮,1,3-二磷酸甘油酸,NAD+,NADH+H+,NAD+,NADH+H+,（胞液）,葡萄糖-6-磷酸酶,Pi,H2O,Pi,H2O,果糖双磷酸酶-1,3-磷酸甘油,甘油,ATP,ADP,NAD+,NADH+H+,甘油的糖异生,四、乳酸循环(Cori Cycle),血糖,血乳酸,（2）生理意义,乳酸再利用，避免了乳酸的损失,防止乳酸的堆积引起酸中毒,（1）乳酸循环是一个耗能的过程,2分子乳酸异生为1分子葡萄糖需6分子ATP,促进肝糖原的不断更新,三、糖异生作用的意义,1.维持血糖浓度的相对恒定2.有利于体内乳酸的利用3.糖原合成的间接途径，补充恢复肝糖原储备 4.肾糖异

32、生利于调节酸碱平衡,二、糖异生作用的调节,（1）原料增多，促进糖异生,饥饿,剧烈运动,脂肪动员加强,甘油,组织蛋白质分解加强,氨基酸,乳酸,糖异生作用加强,6-磷酸果糖,1,6-二磷酸果糖,糖异生,糖酵解,ATP,ADP,6-磷酸果糖激酶-1,Pi,H2O,果糖二磷酸酶-1,ATP,AMP,+,F-2,6-BP,2,6-二磷酸果糖及AMP抑制糖异生,*ATP/(ADP+AMP)比值增高，促进糖异生,（2）代谢物的调节,+,丙酮酸,脂肪氧化加强，乙酰CoA增加，促进糖异生,ADP,ATP,丙酮酸激酶,草酰乙酸,磷酸烯醇式丙酮酸,乙酰CoA,丙酮酸脱氢酶,脂肪酸,（）,糖,（+）,F-1,6-BP

33、,丙酮酸羧化酶,（+）,TCA,TCA出Mt,变构抑制F-6-P激酶1、2,抑制糖氧化作用,脂肪酸的调节,（）,*血糖，指血中的葡萄糖,*血糖水平，即血糖浓度 正常人空腹血浆葡萄糖浓度：3.896.11mmol/L(葡萄糖氧化酶法),血糖浓度是表示体内糖代谢情况的一项重要指标,第四节 血糖及其调节,血糖水平恒定的生理意义,保证重要组织器官的能量供应，特别是某些依赖葡萄糖供能的组织器官,（1）脑组织不能利用脂酸，正常情况下主要依赖 葡萄糖供能（2）红细胞没有线粒体，完全通过糖酵解获能（3）骨髓及神经组织代谢活跃，经常利用葡萄糖 供能,磷酸戊糖途径等,其它糖,脂肪、氨基酸,一、血糖来源和去路（重点

34、）,血糖,8.9mmol/L时，出现尿糖,二、血糖浓度的调节,激素,降低血糖：胰岛素,升高血糖：胰高血糖素、糖皮质 激素、肾上腺素,*主要依靠激素的调节,胰岛素(Insulin)是体内唯一的降低血糖的激素，也是唯一同时促进糖原、脂肪、蛋白质合成的激素。胰岛素的分泌受血糖控制，血糖升高立即引起胰岛素分泌；血糖降低，分泌即减少。,（一）胰岛素是体内唯一降低血糖的激素,最早用来治病的蛋白质最早测定出序列的蛋白质最早人工合成出来的蛋白质最早用基因工程方法生产的蛋白质药物使用得最多的蛋白质药物突变体最多的蛋白质药物剂型最多的蛋白质药物得诺贝尔奖最多的蛋白质,只有五十一个氨基酸，单体的分子量还不到六千,兰

35、格尔翰斯在他的毕业论文里描述了胰脏在显微镜下有一些与周围组织不同的岛状细胞团，也就是我们今天所说的“胰岛。,1889年，德国科学家梅林和明考斯基将狗的胰脏切除后发现，无胰脏的狗虛弱不堪，而且尿多，那种尿液还吸引了许多蒼蠅。经过分析，他们发现那种无胰脏狗尿的含糖量很高，类似于糖尿病人尿中所含的糖份。,胰岛素的故事,130个患了糖尿病的孩子注射了胰岛素之后，有120个活了下来；对照组的164名患病的孩子，没有注射过胰岛素，有152人死掉了。胰岛素治疗糖尿病有奇效，从此世人皆知！,1923年，礼来推出了世界上第一个动物胰岛素因苏林并进行大规模生产,促进细胞膜G载体将G转运入细胞。增强磷酸二酯酶活性，

36、cAMP，从而使Gn合酶活性增强、磷酸化酶活性降低，加速Gn合成、抑制Gn分解。激活丙酮酸脱氢酶磷酸酶而使丙酮酸脱氢酶激活，加速丙酮酸氧化为乙酰CoA，从而加快G的有氧氧化。抑制肝内糖异生：抑制磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成、促进氨基酸进入肌组织并合成蛋白质，减少肝糖异生的原料。抑制脂肪组织内的激素敏感性脂肪酶，可减缓脂肪动员的速率。,胰岛素降血糖机制:,（二）机体在不同状态下有相应的升高血糖的激素,1胰高血糖素是体内主要升高血糖的激素,血糖降低或血内氨基酸升高刺激胰高血糖素的分泌。,胰高血糖素的作用机制：,经肝细胞膜受体激活依赖cAMP的蛋白激酶，从而抑制Gn合酶和激活磷酸化酶，迅速使肝Gn分

37、解，血糖升高。抑制6-磷酸果糖激酶-2，激活6-果糖二磷酸酶-2，减少2,6-二磷酸果糖的量，后者是6-磷酸果糖激酶-1的最强的变构激活剂以及果糖二磷酸酶-1的抑制剂于是糖酵解被抑制，糖异生则加速。促进磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成；抑制肝L型丙酮酸激酶；加速肝摄取血中的氨基酸，增强糖异生。激活脂肪组织内激素敏感性脂肪酶，加速脂肪动员，从而间接升高血糖水平。,胰岛素和胰高血糖素是调节血糖，实际上也是调节三大营养物代谢最主要的两种激素。机体内糖、脂肪、氨基酸代谢的变化主要取决于这两种激素的比例。不同情况下这两种激素的分泌是相反的。引起胰岛素分泌的信号（如血糖升高）可抑制胰高血糖素分泌。反之，使胰岛

38、素分泌减少的信号可促进胰高血糖素分泌。,2糖皮质激素升高血糖作用机制,促进肌肉蛋白质分解，分解产生的氨基酸转移到肝进行糖异生。抑制肝外组织摄取和利用G，抑制点为丙酮酸的氧化脱羧。,此外，在糖皮质激素存在时，其他促进脂肪动员的激素才能发挥最大的效果，间接抑制周围组织摄取葡萄糖。,3肾上腺素是强有力的升血糖激素,通过肝和肌肉的细胞膜受体、cAMP、蛋白激酶级联激活磷酸化酶，加速糖原分解。主要在应激状态下发挥调节作用。,正常人体内存在一套精细的调节糖代谢的机制，在一次性食入大量葡萄糖后，血糖水平不会出现大的波动和持续升高。,人体对摄入的葡萄糖具有很大的耐受能力的现象称为葡萄糖耐量(glucose t

39、olerence)。,三、血糖水平异常及糖尿病是最常见的 糖代谢紊乱,（一）低血糖是指血糖浓度低于3.89mmol/L,低血糖影响脑的正常功能，因为脑细胞所需要的能量主要来自葡萄糖的氧化。当血糖水平过低时，就会影响脑细胞的功能，从而出现头晕、倦怠无力、心悸等，严重时出现昏迷，称为低血糖休克。,低血糖的危害：,胰性(胰岛-细胞机能亢进、胰岛-细胞机能低下等)；肝性（肝癌、糖原累积病等）；内分泌异常（垂体机能低下、肾上腺皮质机能低下等）；肿瘤（胃癌等）；饥饿或不能进食者等。,低血糖的原因：,（二）高血糖是指空腹血糖高于6.11mmol/L,空腹血糖浓度高于6.11mmol/L 称为高血糖当血糖浓度超过了肾小管的重吸收能力(肾糖阈)，则可出现糖尿。持续性高血糖和糖尿，特别是空腹血糖和糖耐量曲线高于正常范围，主要见于糖尿病。,糖尿病及空腹血糖受损和糖耐量减退；遗传性胰岛素受体缺陷；某些慢性肾炎、肾病综合症等；生理性高血糖和糖尿。,高血糖的原因：,（三）糖尿病是最常见的糖代谢紊乱疾病,糖尿病是一种因部分或完全胰岛素缺失、或细胞胰岛素受体减少、或受体敏感性降低导致的疾病，它是除了肥胖症之外人类最常见的内分泌紊乱性疾病。,