第四章糖代谢ppt课件.ppt

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1、物质代谢：,合成代谢,分解代谢,分解代谢的三个阶段,第一阶段：大分子分解为基本组成单位第二阶段：基本分子转变为代谢中间产物，可有少量能量的释放第三阶段：乙酰CoA氧化生成CO2和H2O可生成大量ATP,合成代谢的一般特点,由不同酶催化，要消耗ATP和NADPH。,代谢途径：,通过关键酶实现,代谢调节：,糖 代 谢,Metabolism of Carbohydrates,第 四 章,第 一 节 概 述第 二 节 糖的无氧分解第 三 节 糖的有氧氧化第 四 节 磷酸戊糖途径第 五 节 糖原的合成与分解第 六 节 糖异生第 七 节 血糖与血糖浓度的调节,第 一 节 概 述（Introduction)

2、,动物细胞,植物细胞,多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。自然界分布最广泛、含量最丰富的生物有机分子。,一、糖(carbohydrates)的概念,二、糖的分类及其结构,单糖(monosacchride)寡糖(oligosacchride)20 多糖(polysacchride)结合糖(glycoconjugate),单糖:不能被水解成更简单形式的糖称为单糖。至少含有3个碳原子，为醛糖和酮糖两类。例：三碳糖（甘油醛、二羟丙酮等）四碳糖（赤藓糖等）五碳糖（核糖、核酮糖、木酮糖等）六碳糖（葡萄糖、果糖、半乳糖等）七碳糖（景天糖等）,醛 糖Aldose,酮 糖Ketose,6-磷酸葡萄糖(gluco

3、se 6-phosphate),6-磷酸果糖(fructose 6-phostpate),常见的单糖：葡萄糖,-D-吡喃葡萄糖,6,-D-吡喃葡萄糖,葡萄糖及其磷酸酯,6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate),D-葡萄糖(D-glucose),葡萄糖是体内糖代谢的中心,（1）可转变成其它的糖（2）主要供能物质（3）可转变为氨基酸和脂肪酸,果糖(D-frucose),2.双糖：由两个相同或不同的单糖组成。,麦芽糖(maltose),蔗糖(sucrose),乳糖(lactose),-D-半乳糖苷-（14）-D-葡萄糖,3.多糖(polysaccharides),淀粉、糖原、纤维素等

4、。,定义：,水解产物含10个以上单糖。,常见的多糖：,淀粉(starch)是植物中养分的储存形式,淀粉颗粒,糖原(glycogen),人体内糖原的贮存量一般不超过500g。,纤维素 作为植物的骨架,-1,4-糖苷键,几丁质（chitin）,是在昆虫和甲壳纲的外骨骼中发现的结构同多糖，也存在于大多数真菌和许多藻类的细胞壁中。几丁质是一个线性的聚合物，是由b（1-4）连接的N-乙酰葡萄糖胺残基组成。相邻链的GlcNAc残基相互形成氢键，形成具有很大强度的线性微原纤维。,（壳多糖）,琼脂(agar),是某些海藻(如石花菜属)所含的多糖物质，主要成分是多聚半乳糖，含硫及钙。它是微生物培养基组分，也是电

5、泳、免疫扩散的支持物之一。食品工业中常用来制造果冻、果酱等。l一2%的琼脂在室温下便能形成凝胶。,结合糖 糖与非糖物质的结合物。,糖脂(glycolipid)：糖蛋白(glycoprotein)：,三、糖的主要生理功能,氧化供能：5070%2.构成组织细胞的基本成分3.转变为其它成分,三、糖的主要生理功能,氧化供能：5070%构成组织细胞的基本成分转变为其它成分,四、糖的消化与吸收,（一）糖的消化,人类食物中的糖主要有植物淀粉、动物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以淀粉为主。,1.消化部位：主要在小肠，少量在口腔,淀粉,唾液中的-淀粉酶,2.消化过程：,胃：,口腔,肠腔：,食物中含有

6、的大量纤维素，因人体内无-糖苷酶而不能对其分解利用，但却具有刺激肠蠕动等作用，也是维持健康所必需。,（二）糖的吸收,1.吸收部位 小肠上段,2.吸收形式 单 糖,ADP+Pi,ATP,G,Na+,K+,小肠粘膜细胞,肠腔,门静脉,3.吸收机制,Na+依赖型葡萄糖转运体(Na+-dependent glucose transporter),刷状缘,细胞内膜,实验以葡萄糖的吸收速度为100计：D-半乳糖(110)D-葡萄糖(100)D-果糖(43)D-甘露糖(19)L-木酮糖(15)L-阿拉伯糖(9),4.吸收途径,小肠肠腔,肠粘膜上皮细胞,门静脉,肝脏,体循环,GT,各种组织细胞,GT,GT：葡

7、萄糖转运体(glucose transporter)，已发现有5种葡萄糖转运体(GLUT 15)。,五、糖代谢的概况,葡萄糖,丙酮酸,H2O及CO2,乳酸,乳酸、氨基酸、甘油,糖原,核糖+NADPH+H+,淀粉,糖的分解代谢(catabolism of carbohydrate),主要的分解途径有四条：(1)无氧条件下进行的糖酵解；(2)有氧条件下进行的有氧氧化；(3)生成磷酸戊糖的磷酸戊糖通路；(4)生成葡萄糖醛酸的糖醛酸代谢。,第 二 节糖的无氧分解 Glycolysis,糖的无氧分解 糖酵解,*定义糖酵解(glycolysis),*部位：胞浆,在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸的过程。,一、糖

8、酵解的反应过程,第一阶段,第二阶段,糖酵解途径(glycolytic pathway)：葡萄糖分解成丙酮酸。,1.催化非平衡反应,特点：,2.催化效率低,3.受激素或代谢物的调节,4.可影响整个反应体系的速度和方向,限速酶/关键酶(rate-limiting enzyme/key enzyme),活化：葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate,G-6-P),（一）葡萄糖分解成丙酮酸,第一次耗能,已糖激酶的4种同功酶,分型 型 型,中文名称 已糖激酶(HK)葡萄糖激酶(GK),存在范围 广泛存在细胞 肝脏和胰腺细胞,与G亲和力 Km:0.01m

9、mol/L Km:10100mmol/L,产物反馈抑制 有 无,激素调控 受激素调控,6-磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖(fructose-6-phosphate,F-6-P),6-磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖,6-磷酸果糖,1,6-双磷酸果糖(1,6-fructose-biphosphate,F-1,6-2P),第二次耗能,1,6-双磷酸果糖,磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖,磷酸丙糖的同分异构化,3-磷酸甘油醛,磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油醛,1,3-二磷酸甘油酸,1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸,第一次产能底物

10、水平磷酸化,1,3-二磷酸 甘油酸,3-磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸,2-磷酸甘油酸,磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸,第二次产能底物水平磷酸化,(二)丙酮酸转变成乳酸,LDH1（心肌中）对乳酸亲和力大LDH5（肝、肌肉）对丙酮酸亲和力大补充丙酮酸脱羧酶（pyruvate decarboxylase）:酵母将丙酮酸脱羧生成乙醛；然后，乙醛在醇脱氢酶（alcohol dehydrogenase）催化下还原为乙醇的同时，NADH被氧化为NAD。,E2,E1,E3,糖酵解小结：,部位：胞浆 不需氧的产能过程 有三步不

11、可逆的反应,产能的方式：底物水平磷酸化 净生成ATP数量：2 终产物乳酸,糖酵解中能量利用的效率,52.6%,葡萄糖：G0=-196kJ(体外燃烧),ATP:G0=-51.6kJ/mol(体内生理状态下),其它己糖可进入酵解途径：,二、糖酵解的调节,调节方式,部位：关键酶,ATP/AMP：酵解（能量充足）ATP/AMP：酵解（能量短缺）,(一)己糖激酶或葡萄糖激酶,*6-磷酸葡萄糖可反馈抑制己糖激酶。,葡萄糖激酶：不受6-磷酸葡萄糖的反馈抑制 长链脂肪酰CoA别构抑制肝葡萄糖激酶 Insulin诱导合成,（二）6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1),*别构调节,别构激活剂：AMP;ADP;F-1,

12、6-2P;F-2,6-2P,别构抑制剂：柠檬酸;ATP（高浓度）,调节酵解途径流量最重要的酶；,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,PFK-1,磷蛋白磷酸酶,PKA,多功能酶,（三）丙酮酸激酶,1.别构调节,别构抑制剂：ATP,丙氨酸,别构激活剂：1,6-双磷酸果糖,2.共价修饰调节,三、糖酵解的生理意义,1.是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。,2.是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。（红细胞、神经细胞、白细胞及骨髓细胞）,某些病理情况下机体主要通过糖酵解获得能量.,糖酵解小结,反应部位：胞浆；糖酵解是一个不需氧的产能过程；反应全过程中有三步不可逆的反应：,产能的方式和数

13、量方式：底物水平磷酸化净生成ATP数量：从G开始 22-2=2ATP终产物乳酸的去路释放入血，进入肝脏再进一步代谢：分解利用 乳酸循环（糖异生）,第 三 节糖的有氧氧化 Aerobic Oxidation of Carbohydrate,糖的有氧氧化(aerobic oxidation)指在机体氧供充足时，葡萄糖彻底氧化成H2O和CO2，并释放出能量的过程。是机体主要供能方式。,*部位：胞液及线粒体,*概念,一、有氧氧化的反应过程,第一阶段：酵解途径,第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧,第三阶段：三羧酸循环,氧化磷酸化,（一）第一阶段：酵解途径 同前。,（二）丙酮酸的氧化脱羧,丙酮酸进入线粒体，氧化脱

14、羧为乙酰CoA(acetyl CoA)。,总反应式:,丙酮酸脱氢酶复合体60条肽链（24、24、12）,酶E1：丙酮酸脱氢酶E2：二氢硫辛酰胺转乙酰酶E3：二氢硫辛脱氢酶,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,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。也称为柠檬酸循环，又称为Krebs循环。,（二）三羧酸循环(Tricarboxylic acid Cycle,TCA),*1.反应部位：线粒体,（一）TC

15、A循环由8步代谢反应组成,乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸 柠檬酸经顺乌头酸转变为异柠檬酸 异柠檬酸氧化脱羧转变为-酮戊二酸-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA 琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反应 琥珀酸脱氢生成延胡索酸 延胡索酸加水生成苹果酸 苹果酸脱氢生成草酰乙酸,NADH+H+,NAD+,NAD+,NADH+H+,GTP,GDP+Pi,FAD,FADH2,NADH+H+,NAD+,柠檬酸合酶,顺乌头酸酶,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,延胡索酸酶,苹果酸脱氢酶,2.过程:,4,6,6,6,4,4,5,4,4,2,*-酮戊二酸脱氢酶复合体，其组

16、成与丙酮酸脱氢酶系类似。,3.特点:(1)乙酰CoA彻底氧化 生成CO2、H2O、NADH+H+、FADH2(2)一次底物水平磷酸化 二次脱羧 四次脱氢,经过一次三羧酸循环，消耗一分子乙酰CoA；经四次脱氢，二次脱羧，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；关键酶有：柠檬酸合酶，异柠檬酸脱氢酶，-酮戊二酸脱氢酶复合体。,整个循环反应为不可逆反应。,三羧酸循环的要点：,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：,.机体内各种物质代谢之间是彼此联系、相互配合的，TCA中的某些中间代谢物

17、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TCA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TCA氧化分解。,所以，草酰乙酸必须不断被更新补充。,草酰乙酸的来源如下：,.三羧酸循环的生理意义,1）体内产能的主要途径。2）是糖、脂和蛋白氧化分解的最终通路；3）是糖、脂和蛋白代谢联系的枢纽；4）为其它物质代谢提供小分子前体；5）为呼吸链提供H+e。,二、1mol葡萄糖完全氧化产生的ATP,总计：32 ATP或30 ATP,三、糖的有氧氧化的调节,有氧氧化的关键酶:(1)己糖激酶、6-磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶(2)丙酮酸脱

18、氢酶系(3)柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶、-酮戊二酸脱氢酶系,1.丙酮酸脱氢酶复合体,别构调节,别构抑制剂：乙酰CoA、NADH、ATP,别构激活剂：AMP、ADP、NAD+,共价修饰调节,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别位反馈抑制前面反应中的酶,其他，如Ca2+可激活许多酶,2.三羧酸循环的调节,3.有氧氧化的调节特点,调节关键酶实现。ATP/ADP或ATP/AMP比值全程调节。氧化磷酸化速率影响三羧酸循环。,四、糖的有氧氧化与酵解之间的相互调节 Pasteur效应：有氧氧化抑制糖酵解的现

19、象。反Pasteur效应（Crabtree效应）：糖酵解抑制有氧氧化的现象,癌细胞、视网膜、睾丸、颗粒白细胞等。,法国科学家巴斯德发现酵母菌在无氧时进行生醇发酵；将其转移至有氧环境生醇发酵即被抑制。,巴斯德效应(Pastuer effect),此效应也存在人体组织中（以肌肉组织为例）,*机制,有氧时，NADH+H+进入线粒体内氧化。,其它糖进入单糖分解的途径,*底物水平磷酸化仅见于下列三个反应：,1,3-二磷酸 甘油酸,3-磷酸甘油酸,ADP ATP,磷酸甘油酸激酶,磷酸烯醇型丙酮酸,丙酮酸,丙酮酸激酶,ADP ATP,琥珀酰CoA合成酶,GDP GTP,琥珀酰CoA,琥珀酸,第 四 节磷酸戊

20、糖途径（Pentose Phosphate Pathway，）,*概念,磷酸戊糖途径是指由磷酸葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反应过程。,又称已糖单磷酸旁路(hexose monophosphate shut HMS)或磷酸葡萄糖旁路(phosphogluconate shut)。,*器官：肝、RBC、肾皮质、脂肪等细胞定位：胞 液,第一阶段：氧化反应 生成磷酸戊糖，NADPH+H+及CO2,一、磷酸戊糖途径的反应过程,*反应过程可分为二个阶段,第二阶段则是非氧化反应 包括一系列基团转移。,6-磷酸葡萄糖酸,5-磷酸核酮糖,6-磷酸葡萄糖脱

21、氢酶,6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖酸内酯,1.磷酸戊糖生成,5-磷酸核糖,催化第一步脱氢反应的6-磷酸葡萄糖脱氢酶是此代谢途径的关键酶。两次脱氢脱下的氢均由NADP+接受生成NADPH+H+。反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间产物。,G-6-P,5-磷酸核糖,NADP+,NADPH+H+,NADP+,NADPH+H+,CO2,每3分子6-磷酸葡萄糖同时参与反应，在一系列反应中，通过3C、4C、6C、7C等演变阶段，最终生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖。,3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖，可进入酵解途径。因此，磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路(pentose phospha

22、te shunt)。,2.基团转移反应,5-磷酸核酮糖(C5)3,5-磷酸核糖 C5,磷酸戊糖途径,第一阶段,第二阶段,磷酸戊糖途径的特点,发生一次脱羧和二次脱氢反应，生成一分子CO2和2分子NADPH+H+。进行了一系列酮基和醛基转移反应，经过了3、4、5、6、7碳糖的演变过程。生成中间代谢物5-磷酸核糖。,二、磷酸戊糖途径的调节：,*6-磷酸葡萄糖脱氢酶,关键酶,主要受NADPH/NADP+比值的影响,饥饿重饲时，肝内此酶含量明显增加。,糖酵解途径,三、磷酸戊糖途径的生理意义,（一）为核苷酸的生成提供核糖 体内唯一的一条能生成5-磷酸核糖的代谢途径,（二）实现某些单糖间的转变（三）提供NA

23、DPH+H+作为供氢体参与多种代谢反应,1.NADPH+H+是体内许多合成代谢的供氢体,2.NADPH+H+可维持GSH的还原性,2G-SH G-S-S-G,NADP+NADPH+H+,A AH2,蚕豆病,1）参与激素、药物、毒物的生物转化过程,2）参与体内嗜中性粒细胞和巨噬细胞产生离子反应，因而有杀菌作用。,3.NADPH参与体内的羟化反应，与生物合成或生物转化有关。,蚕豆病,蚕豆病的症状是：吃蚕豆几小时或12天后，突然感到精神疲倦、头晕、恶心、畏寒发热、全身酸痛、萎靡不振，并伴有黄疸、肝脾肿大、呼吸困难、肾功能衰竭，甚至死亡。血像检查:红细胞明显减少，黄疸指数明显升高。机理:蚕豆中有3种物

24、质：裂解素、锁未尔和多巴胺。前两种使谷胱甘肽氧化，后一种能激发红细胞的自身破坏，遗传性G6PD缺乏者，使红细胞大量溶解而发生蚕豆病。,蚕豆病，俗称蚕豆黄。,第 五 节 糖原的合成与分解 Glycogenesis and Glycogenolysis,糖原是由多个葡萄糖组成的带分枝的大分子多糖。,糖 原(glycogen),1.葡萄糖单元以-1,4-糖苷 键形成长链。2.约10个葡萄糖单元处形成分枝，分枝处葡萄糖以-1,6-糖苷键连接，分支增加，溶解度增加。3.每条链都终止于一个非还原端,非还原端增多，以利于其被酶分解。,糖原的结构特点,还原端：一个,-1,4-糖苷键,-1,6-糖苷键,糖原储存

25、的主要器官及其生理意义,肝脏：肝糖原，5%，90 100g，维持血糖水平,一、糖原的合成代谢,（二）合成部位,（一）定义,糖原的合成 指由葡萄糖(包括少量果糖和半乳糖)合成糖原的过程。,组织定位：主要在肝脏、肌肉细胞定位：胞浆,1.葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,（三）糖原合成途径,2.6-磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖,+,3.1-磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖,1-磷酸葡萄糖,尿苷二磷酸葡萄糖(uridine diphosphate glucose,UDPG),4.-1,4-糖苷键式结合,糖原合成酶反应,UDPG,UDP,糖原（n个G分子）,糖原（n+1）,较小糖

26、原分子为糖原引物,近来人们在糖原分子的核心发现了一种名为glycogenin的蛋白质。Glycogenin可对其自身进行共价修饰，将UDP-葡萄糖分子的C1结合到其酶分子的酪氨酸残基上，从而使它糖基化。,第一个糖原分子从何而来？,（四）糖原分枝的形成,（12-18）,糖原合成的特点：,1必须有引物、载体2合成反应在糖原的非还原端进行；3关键酶是糖原合酶,二、糖原的分解代谢,*亚细胞定位：胞 浆,*肝糖元的分解,1.糖原的磷酸解,糖原分解 习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。,2.脱枝酶的作用,转移葡萄糖残基水解-1,6-糖苷键,转移酶活性,3.1-磷酸葡萄糖转变成6-磷酸葡萄糖,4.6-磷酸葡

27、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应与肝糖原分解过程相同，但是生成6-磷酸葡萄糖之后，由于肌肉组织中不存在葡萄糖-6-磷酸酶。肌糖原的分解与合成与乳酸循环有关。,糖原分解的特点：,1水解反应在糖原的非还原端进行；2是一非耗能过程；3关键酶是糖原磷酸化酶(glycogen phosphorylase)，为一共价修饰酶，其辅酶是磷酸吡哆醛。,G-6-P的代谢去路,G（补充血糖）,G-6-P,F-6-P（进入酵解途径）,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）,葡萄糖醛酸（进入葡萄糖醛酸途径）,小 结,反应部位：胞浆,3.糖原的合成与分解总

28、图,三、糖原合成与分解的调节,1.磷酸化酶 磷酸化酶a、b二种，a是有活性的磷酸型，b是无活性的去磷酸型。2.糖原合酶 糖原合酶a、b二种，糖原合酶a有活性，磷酸化成糖原合酶b后即失去活性。,这两种关键酶的重要特点：*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。,调节有级联放大作用，效率高；,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；,受激素调节。,1.共价修饰调节,级联放大系统：,概念：这种通过一系列酶促反应将激素信号放大的连锁反应称为级联放大系统。意义：一是放大效应；二是级联

29、中各级反应都存在可被调节的方式。,胰高血糖素、肾上腺素,糖原合酶,糖原合酶,+,级联放大效应,激素对肝糖原合成与分解的调控,肾上腺素或胰高血糖素,1、腺苷酸环化酶（无活性）,腺苷酸环化酶（活性）,2、ATP,cAMP,R、cAMP,3、蛋白激酶（无活性）,蛋白激酶（活性）,4、磷酸化酶激酶（无活性）,磷酸化酶激酶（活性）,5、磷酸化酶 b（无活性）,磷酸化酶 a（活性）,6、糖原,6-磷酸葡萄糖,1-磷酸葡萄糖,葡萄糖,血液,肾上腺素或胰高血糖素,1,108,葡萄糖,4,5,6,2.别构调节,磷酸化酶二种构像紧密型(T)和疏松型(R)，其中T型的14位Ser暴露，便于接受前述的共价修饰调节。,

30、*葡萄糖是磷酸化酶的别构抑制剂。,肌肉内糖原代谢的二个关键酶的调节与肝糖原不同,*在糖原分解代谢时肝主要受胰高血糖素的调节，而肌肉主要受肾上腺素调节。*肌肉内糖原合酶及磷酸化酶的变构效应物主要为AMP、ATP及6-磷酸葡萄糖。,调节小结,双向调控：对合成酶系与分解酶系分别进行调节，如加强合成则减弱分解，或反之。,双重调节：别构调节和共价修饰调节。,肝糖原和肌糖原代谢调节各有特点：如：分解肝糖原的激素主要为胰高血糖素，分解肌糖原的激素主要为肾上腺素。,关键酶调节上存在级联效应。,关键酶都以活性、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。,糖原合成与分解的生理意义,1

31、贮存能量2调节血糖浓度 3利用乳酸：肝中可经糖异生途径利用糖无氧酵解产生的乳酸来合成糖原。这就是肝糖原合成的三碳途径或间接途径。,肝糖原与肌糖原比较,肝糖原 肌糖原贮 量 90-100g 200-500g 5%1-2%合成原料 单糖/非糖物质 葡萄糖分解产物 葡萄糖 乳 酸功 能 维持血糖浓度 满足剧烈运动时 的相对恒定 肌肉对能量的需要消 耗 餐后12-18h 剧烈运动后,四、糖原积累症,糖原累积症(glycogen storage diseases)是一类遗传性代谢病，其特点为体内某些器官组织中有大量糖原堆积。引起糖原累积症的原因是患者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类。,糖原积累症分型,第

32、六 节 糖 异 生Gluconeogenesis,糖异生(gluconeogenesis)是指从非糖化合物转变为糖的过程。,*部位,*原料,*概念,主要在肝、肾,主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸,Ala,Cys,Gly,Ser,Thr,Trp 丙酮酸 Pro，His，Gln，Arg Glu-酮戊二酸 Ile，Met，Ser，Thr，Val 琥珀酰CoA Phe，Tyr 延胡索酸 Asn，Asp 草酰乙酸,一、糖异生途径,*定义,*过程,酵解途径中有3个由关键酶催化的不可逆反应。在糖异生时，须由另外的反应和酶代替。,糖异生途径与酵解途径大多数反应是共有的、可逆的；,糖异生途径(gluconeogen

33、ic pathway)指从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程。,1.丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP),丙酮酸,草酰乙酸,PEP,丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase)，辅酶为生物素（反应在线粒体）,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反应在线粒体、胞液）,草酰乙酸转运出线粒体,丙酮酸,线粒体,胞液,2.磷酸烯醇式丙酮酸沿酵解途径逆向反应生成1,6-二磷酸果糖。从3-磷酸甘油酸转变成1,3-二磷酸甘油酸的过程中需要消耗一个ATP。.1,6-双磷酸果糖 转变为 6-磷酸果糖,.6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖,糖异生途径所需NADH+H+的来源？,由氨基酸为原料进行糖异生时，NADH+H+由脂酸

34、的-氧化或三羧酸循环提供。,糖异生原料的进入途径？,丙酮酸,乳酸,氨基酸,草酰乙酸,磷酸烯醇式丙酮酸,2-磷酸-甘油酸,3-磷酸-甘油酸,1，3-二磷酸-甘油酸,3-磷酸-甘油醛,磷酸二羟丙酮,甘油,1，6-二磷酸-果糖,6-磷酸-果糖,6-磷酸-葡萄糖,葡萄糖,丙酮酸羧化酶,果糖-1，6二磷酸酶,葡萄糖-6-磷酸酶,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶,二、糖异生的调节,三、糖异生的生理意义,（一）维持血糖浓度恒定,（二）补充肝糖原,三碳途径：指进食后，大部分葡萄糖先在肝外细胞中分解为乳酸或丙酮酸等三碳化合物，再进入肝细胞异生为糖原的过程。,（三）调节酸碱平衡（乳酸异生为糖）,脑组织、红细胞、骨髓及神经等

35、,糖异生与血糖浓度,消耗100-150g葡萄糖/天,消耗40g葡萄糖/天,禁食数周时血糖浓度：3.9mmo/L,八、乳酸循环(lactose cycle)（Cori 循环）,葡萄糖在肌肉组织中产生乳酸，转运至肝脏生成葡萄糖，转运至肌肉组织加以利用。,循环过程,葡萄糖,葡萄糖,葡萄糖,丙酮酸,乳酸,乳酸,乳酸,丙酮酸,血液,乳酸的利用,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。,用整体动物做实验，禁食24小时，大鼠肝脏中的糖原由7%降低到1%，饲喂乳酸、丙酮酸或三羧酸循环代谢的中间物后可以使大鼠肝糖原增加。根皮苷能抑制肾小管将葡萄糖重吸收进入血液中，根皮苷处理过的动物饲

36、喂三羧酸循环中间代谢物或生糖氨基酸后，这些动物尿中的糖含量增加。糖尿病人或切除胰岛的动物，摄入生糖氨基酸时，尿中糖含量增加。,糖异生的证据如下：,第 七 节 血糖及其调节Blood Glucose and The Regulation of Blood Glucose Concentration,*血糖，指血液中的葡萄糖。,*血糖水平，即血糖浓度。,血糖及血糖水平的概念,血糖的测定方法：（1）葡萄糖氧化酶法：空腹全血为3.65.3mmol/L 血浆为3.96.1mmol/L（2）邻甲苯胺法：空腹全血为3.35.6mmol/L 血浆为3.96.4mmol/L（3）福林吴氏法：空腹血糖为4.46.

37、7mmol/L,食物中糖,肝糖原,CO2+H2O+ATP,(氧化分解),糖原（肝、肌）,脂肪、氨基酸等,(肾糖阈，160 mg/dl或 8.8 mmol/L),血 糖,尿 糖,一、血糖的来源与去路,转变为其他糖类物质,糖异生,血糖水平恒定的生理意义,脑组织不能利用脂酸，正常情况下主要依赖葡萄糖供能；红细胞没有线粒体，完全通过糖酵解获能；骨髓及神经组织代谢活跃，经常利用葡萄糖供能。,二、血糖水平的调节,*(三)激素:主要,（一）组织器官：1肝脏 2肌肉等外周组织（二）神经系统。,1.胰岛素,体内唯一降低血糖水平的激素,胰岛的细胞合成促进蛋白质、糖原和脂合成的合成代谢激素。大多数组织都对胰岛素敏感

38、。中枢神经系统大多数细胞对胰岛素都不敏感。（除下丘脑）,1.促进肌肉、脂肪组织等的细胞将葡萄糖转运入细胞。2.激活磷酸酶使丙酮酸脱氢酶激活，加快糖有氧氧化。3.增强磷酸二酯酶活性，降低cAMP水平，加速糖原合成，抑制糖原分解。,调节作用机理,4.抑制肝内糖异生。抑制磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成；促进肌组织合成蛋白质。5.抑制激素敏感性脂肪酶，减缓脂肪动员。促进葡萄糖氧化。6.促进糖变成脂肪。,2.胰高血糖素,体内升高血糖水平的主要激素,胰腺的细胞分泌主要作用于肝和脂肪,胰高血糖素的作用机制：,3.促进磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成，增强糖异生。4.加速脂肪动员，抑制组织摄取葡萄糖。,1.经肝细胞

39、膜受体激活依赖cAMP的蛋白激酶，抑制糖原合酶 和激活磷酸化酶。2.通过抑制6-磷酸果糖激酶-2，减少2,6-二磷酸果糖的合成，从而增强糖异生。,3.糖皮质激素,引起血糖升高，肝糖原增加,糖皮质激素的作用机制可能有两方面：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葡萄糖，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。,4.肾上腺素,强有力的升高血糖的激素,肾上腺髓质释放的一种激素,主要在应激状态下发挥调节作用。,肾上腺素的作用机制,1.肝组织，糖原分解为葡萄糖；2.肌组织，糖原分

40、解为乳酸，运至肝通过糖异生转变为葡萄糖（胰高血糖素无此作用）。,胰高血糖素、肾上腺素,糖原合酶,糖原合酶,+,级联放大效应,三、血糖水平异常,（一）高血糖及糖尿症,1.高血糖(hyperglycemia)的定义,2.肾糖阈,临床上将空腹血糖浓度高于7.227.78mmol/L(folin吴宪法）称为高血糖。,当血糖浓度高于8.8910.00mmol/L时，超过了肾小管的重吸收能力出现糖尿。,临床上静脉每小时每公斤体重超过0.40.5克时，也会引起糖尿。,糖尿病诊断新标准,糖耐量试验(glucose tolerance test,GTT),目的：临床上用来诊断病人有无糖代谢异常。,口服糖耐量试验

41、的方法,被试者清晨空腹静脉采血测定血糖浓度，然后一次服用100g葡萄糖，服糖后的1/2、1、2h（必要时可在3h）各测血糖一次。以测定血糖的时间为横坐标（空腹时为0h），血糖浓度为纵坐标，绘制糖耐量曲线。,糖耐量曲线,正常人：服糖后1/21h达到高峰，然后逐渐降低，一般2h左右恢复正常值。,糖尿病患者：空腹血糖高于正常值，服糖后血糖浓度急剧升高，2h后仍可高于正常。,3.糖尿病(diabetes mellitus,DM),型（胰岛素依赖型）型（非胰岛素依赖型）,糖尿病可分为二型:,(二）低血糖,1.低血糖(hypoglycemia)的定义,2.低血糖的影响,空腹血糖浓度低于3.65.3mmol

42、/L。,血糖水平过低，会影响脑细胞的功能，从而出现 头晕、倦怠无力、心悸等症状，严重时出现昏迷，称为低血糖休克。血糖低于正常值的1/3-1/2时，即可引起机能障碍，在动物甚至引起死亡。,3.低血糖的病因,胰性（胰岛-细胞功能亢进、胰岛-细胞功能低下等）肝性（肝癌、糖原积累病等）内分泌异常（垂体功能低下、肾上腺皮质功能低下等）肿瘤（胃癌等）饥饿或不能进食,小 结,糖的无氧分解 糖酵解,*定义糖酵解(glycolysis),*部位：胞浆,在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸的过程。,糖酵解小结,反应部位：胞浆；糖酵解是一个不需氧的产能过程；反应全过程中有三步不可逆的反应：,产能的方式和数量方式：底物水平磷

43、酸化净生成ATP数量：从G开始 22-2=2ATP终产物乳酸的去路释放入血，进入肝脏再进一步代谢：分解利用 乳酸循环（糖异生）,三、糖酵解的生理意义,1.是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。,2.是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。,某些病理情况下机体主要通过糖酵解获得能量.,糖的有氧氧化(aerobic oxidation)指在机体氧供充足时，葡萄糖彻底氧化成H2O和CO2，并释放出能量的过程。是机体主要供能方式。,*部位：胞液及线粒体,*概念,一、有氧氧化的反应过程,第一阶段：酵解途径,第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧,第三阶段：三羧酸循环,氧化磷酸化,经过一次三羧酸循环，消耗一分子乙

44、酰CoA；经四次脱氢，二次脱羧，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；关键酶有：柠檬酸合酶，-酮戊二酸脱氢酶复合体，异柠檬酸脱氢酶。,整个循环反应为不可逆反应。,三羧酸循环的要点：,.三羧酸循环的生理意义,1）产能量的主要途径。2）是糖、脂和蛋白氧化分解的最终通路；3）是糖、脂和蛋白代谢联系的枢纽；4）为其它物质代谢提供小分子前体；5）为呼吸链提供H+e。,三、磷酸戊糖途径的生理意义,（一）为核苷酸的生成提供核糖 体内唯一的一条能生成5-磷酸核糖的代谢途径,（二）实现某些单糖间的转变（三）提供NADPH+H+作为供氢体参与多种代谢反应,糖原

45、合成与分解的生理意义,1贮存能量2调节血糖浓度 3利用乳酸：肝中可经糖异生途径利用糖无氧酵解产生的乳酸来合成糖原。这就是肝糖原合成的三碳途径或间接途径。,糖异生(gluconeogenesis)是指从非糖化合物转变为糖的过程。,*部位,*原料,*概念,主要在肝、肾,主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸,丙酮酸,乳酸,氨基酸,草酰乙酸,磷酸烯醇式丙酮酸,2-磷酸-甘油酸,3-磷酸-甘油酸,1，3-二磷酸-甘油酸,3-磷酸-甘油醛,磷酸二羟丙酮,甘油,1，6-二磷酸-果糖,6-磷酸-果糖,6-磷酸-葡萄糖,葡萄糖,丙酮酸羧化酶,果糖-1，6二磷酸酶,葡萄糖-6-磷酸酶,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶,三、糖异生的

46、生理意义,（一）维持血糖浓度恒定,（二）补充肝糖原,三碳途径：指进食后，大部分葡萄糖先在肝外细胞中分解为乳酸或丙酮酸等三碳化合物，再进入肝细胞异生为糖原的过程。,（三）调节酸碱平衡（乳酸异生为糖）,脑组织、红细胞、骨髓及神经等,食物中糖,肝糖原,CO2+H2O+ATP,(氧化分解),糖原（肝、肌）,脂肪、氨基酸等,(肾糖阈，160 mg/dl或 8.8 mmol/L),血 糖,尿 糖,一、血糖的来源与去路,转变为其他糖类物质,糖异生,二、血糖水平的调节,*(三)激素:主要,（一）组织器官：1肝脏 2肌肉等外周组织（二）神经系统。,问答题,1、何谓三羧酸循环？它有何特点和生物学意义？2、磷酸戊糖途径有何特点？其生物学意义何在？3、何谓糖酵解途径？糖酵解途径与糖异生途径有那些差异？糖酵解与糖的有氧氧化有何关系?4、为什么说6-磷酸葡萄糖是各条糖代谢途径的交叉点?名词解释糖酵解 三羧酸循环磷酸戊糖途径 糖异生作用糖的有氧氧化,再见！,