生物化学PPT课件Chapter9糖代谢.ppt

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1、第九章糖代谢Carbohydrate Metabolism,糖代谢主要涉及单糖和多糖在生物体内如何被利用和储存的过程。即糖的分解和糖原的合成。,本章内容,第一节概述第二节糖的无氧呼吸第三节糖的需氧呼吸第四节糖原的合成代谢,怎样学习？每一代谢途径细胞定位、限速酶、代谢起始物质、中间产物、终产物、能量变化,第一节概述,一、多糖及寡糖的降解二、糖的消化、吸收和转运三、糖的中间代谢概况,糖类是一切异养生物的主要 和,能源,碳源,糖类物质可以根据其水解情况分为：,单糖(monosaccharide)寡糖(oligosaccharide)多糖(polysaccharide),葡萄糖（glucose）果 糖

2、（fructose）半乳糖（galactose）,蔗 糖（sucrose）麦芽糖（maltose）乳 糖（lactose）,淀 粉（starch）糖 原（glycogen）纤维素（cellulose）,一、多糖及寡糖的降解,一、多糖及寡糖的降解,多糖（淀粉、糖原）的降解方式,细胞外细胞内,糖苷酶,磷酸化酶,水解磷酸解,二）糖的转运,血糖（blood sugar）：通常指血液中的葡萄糖。血糖的含量是反映体内糖代谢状况的 一项重要指标 血糖能经常维持相对恒定(动态平衡）,二、糖的消化、吸收和转运,三、糖的中间代谢概况,糖的中间代谢,合成代谢（吸能）,分解代谢（放能）,植物、某些微生物：,动物、人：

3、,需氧分解,不需氧分解,以无机物为受氢体的无氧呼吸：硫细菌、硝酸盐还原菌,酵解（glycolysis）发酵(fermentation),(有氧氧化)：,(无氧氧化),糖的无氧氧化,葡萄糖C6H12O6,丙酮酸2CH3COCOOH,乳酸2CH3CH(OH)COOH,酵解 Glycolysis,发酵 Fermentation,第二节糖的无氧分解,发酵葡萄糖酵解葡萄糖或糖原,一、糖分解代谢的共同阶段糖酵解途径（EMP途径）,1940年被阐明。Embden,Meyerhof,Parnas等人贡献最多，故糖酵解途径也叫Embdem-Meyerhof-Parnas途径，简称EMP途径。,在细胞质中进行,葡

4、萄糖,6-磷酸果糖,6-磷酸葡萄糖,1，6-二磷酸果糖,3-磷酸甘油醛,磷酸二羟基丙酮,1,3-二磷酸甘油酸,丙酮酸,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,烯醇式丙酮酸,反应历程（10）：,一、糖酵解途径,1.葡萄糖 6-磷酸葡萄糖,磷酸化,磷酸化作用使糖不能自由逸出细胞且易参与代谢。己糖激酶(hexo-kinase,HK):为限速酶。肝中的己糖激酶同工酶型为葡萄糖激酶(gluco-kinase,GK)。耗能，由ATP提供磷酸基团和能量，反应不可逆,第一个限速反应。,（glucose-6-phosphate),相对分子质量为52000，有四种同工酶（A、B、C、D或、），分布在不同的组中。,激酶(k

5、inase)：凡催化磷酰基从ATP 分子上转移到受体上的酶称激酶，需Mg2+等。,1.G G-6-P,2.6-磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖,异构化,是醛糖和酮糖之间的异构化，反应可逆,(fructose-6-phosphate),3.6-磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖,再次磷酸化、消耗1分子ATP，反应不可逆,第二个限速反应。磷酸果糖激酶-1(phosphofructo-kinase,PFK):需Mg2+，为第2个限速酶。,磷酸化,(1,6-fructose-biphosphate),相对分子质量为320000，含4个亚基。在人和动物中有3种同工酶：A型（骨骼肌，心脏），B型（肝，红细胞），C型（脑

6、）,4.1,6-二磷酸果糖 2分子磷酸丙糖,裂解,由醛缩酶(aldolase)催化,5.磷酸丙糖同分异构化,生理条件下G-3-P不断形成丙酮酸，故反应向生成G-3-P方向进行。磷酸丙糖异构酶：磷酸对其有弱竞争性抑制,96%4%,以上酵解的前5步消耗2分子ATP，产生2分子3-磷酸甘油醛。以后5步则为产能阶段。,6.3-磷酸甘油醛 1,3-二磷酸甘油酸,磷酸甘油醛脱氢酶：辅酶(NAD+)为辅酶，对强酵解抑制剂碘乙酸特别敏感。砷酸盐（AsO43-）破坏1,3-二磷酸甘油酸的形成。是EMP第一次氧化作用。,(1,3-biphosphoglyceric acid),7.1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘

7、油酸,Mg2+,(3-phosphoglyceric acid),磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinase)产生一个ATP（方式：）,底物水平磷酸化,产生ATP的方式：氧化磷酸化（主要）底物水平磷酸化氧化磷酸化(oxidative phosphorylation):在电子传递过程中，释放出的能量使ADP磷酸化生成ATP的过程，又称电子传递水平磷酸化。底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation)：直接由代谢物分子的高能键转移给ADP（或GDP）生成ATP（或GDP）的反应称。,7.1,3-DPG 3-P-甘油酸,8.3-磷酸甘油酸 2-磷

8、酸甘油酸,磷酸甘油酸变位酶(phosphglycerate mutase),9.2-磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸,脱水,反应引起底物分子内电子重排与能量重新分布，形成一个高能磷酸键。烯醇化酶(enolase)：氟化物是抑制剂,(phosphoenolpyruvic acid),10.磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸,Mg2+,K+,反应不可逆，限速步骤之三。丙酮酸激酶(pyruvate kinase)：第3个限速酶。,(pyruvic acid),在哺乳动物中有4种同工酶：L（肝）、M（肌肉）、K（肾髓）、R（红细胞）。,磷酸烯醇式丙酮酸 烯醇式丙酮酸 丙酮酸,产生1分子ATP(方式：底物水平磷酸化)

9、(第二次),2,2,2,2,2,1葡萄糖 丙酮酸,净得：2丙酮酸 2ATP 2NADH+H+,EMP,二、糖酵解的调节,细胞对糖酵解速度的调控是为了满足细胞对能量及碳骨架的需求。,在物质代谢的整个反映链中，某一步反应常常决定整个反映链的速度，这一步反应称为限速反应（关键反应）(limiting reaction)，催化此反应的酶称为限速酶（关键酶）(limiting enzyme)，这些酶所处的部位通常是控制代谢反应的有力部位。糖酵解途径中有三步反应不可逆，分别由己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶催化，因此这三种酶对酵解速度起调节作用。,1、己糖激酶和葡萄糖激酶:(反应1),己糖激酶是别构酶，

10、受产物G-6-P反馈抑制；专一性不强，可催化多种己糖磷酸化；Km值较低，为0.01mmol/l。调节力度较弱。主要受脂代谢的调控乙酰辅酶A、脂肪酸对其均有抑制作用。,存在于肝细胞内的己糖激酶同工酶IV型又称为葡萄糖激酶。受胰岛素诱导合成。其专一性强，只能催化葡萄糖磷酸化；Km值高，为1015mmol/l；不是别构酶，其活性不受产物G-6-P反馈抑制。,2、磷酸果糖激酶-1（PFK-1）：(反应3),最主要的限速酶为别构酶：别构抑制剂（allosteric inhibitor）：ATP、柠檬酸别构激活剂（allosteric activator）：AMP、ADP、F-6-P、F-2,6-P2、,

11、F-2,6-P2 的形成及作用,作用：通过增强F-6-P与酶的亲和力，拮抗ATP、柠檬酸对磷酸果糖激酶-1的变构抑制作用，使酶活化，加速EMP。形成：,F-6-P,F-2,6-P2,磷酸果糖激酶-2,磷酸果糖激酶-2(双功能酶),磷酸化：磷酸酶,去磷酸化：激酶,3、丙酮酸激酶：(反应10),激活剂：F-6-P，F-1,6-P2 抑制剂：ATP、Ala、乙酰辅酶A、脂肪酸共价修饰调节：胰高血糖素通过cAMP使酶磷酸化而抑制其活性聚合 解聚 四聚体（活性高）二聚体（活性低）,总的来说：体内ATP/AMP调控EMP速率 若ATP/AMP（或ADP），酶被抑制，则EMP 若ATP/AMP（或ADP），

12、酶被激活，则EMP,三、酵解(glycolysis)作用,G（糖原）乳酸,动物在激烈运动时或由于呼吸、循环系统障碍而发生供氧不足时。生长在厌氧或相对厌氧条件下的许多细菌比如乳酸菌（乳杆菌、乳链球菌）。,葡萄糖开始：,C6H12O6+2ADP+2Pi 2CH3CHOHCOOH+2ATP,糖原开始：,C6H12O6+3ADP+3Pi 2CH3CHOHCOOH+3ATP,四、发酵（fermentation）,定义：凡利用微生物来生产某一种产品，不管需氧不需氧，也无论是糖代谢或其他物质代谢，统称。生醇发酵：将糖的不需氧分解产生乙醇的过程称为。,五、糖无氧分解的生理意义,无氧分解的普遍性，反映大气缺氧时

13、期原始生物的获能方式。,1机体在缺氧的情况下，获取能量的有效方式即应急供能的途径（2或3分子ATP）。2某些组织细胞在有氧条件下仍以无氧分解为主要供能方式。成熟红细胞 供给全部能量 神经组织 白细胞 供给部分能量 睾丸等,Crabtree效应（反巴斯德效应）：一些组织细胞给予葡萄糖时，无论供氧充足与否，均呈现很强的酵解反应，而糖的有氧氧化受抑制，这种作用称为。巴斯德效应（Pastuer effect）：机体（尤其是肌组织）供氧充足时，糖的有氧分解抑制无氧分解（酵解）的现象。,3糖的无氧分解不仅能提供能量，而且还能提供碳源物质，参与 蛋白质、脂肪酸的生物合成。,3-磷酸甘油醛脱氢生成NADH+H

14、+的去向不同：,第三节糖的需氧分解(aerobic oxidation),在有氧条件下,葡萄糖彻底氧化成CO2 和H2O，同时释放能量的过程。G 丙酮酸 CO2H2O 两条途径 磷酸戊糖途径,EMP,三羧酸循环,一、糖的有氧氧化的反应历程（三羧酸循环途径）,分为三个阶段：,（二）丙酮酸 乙酰CoA,地点：线粒体产生1个NADH处于代谢途径的分支点，是关键性不可逆反应。,氧化脱羧,COO,丙酮酸脱氢酶系这一多酶复合体位于线粒体内膜上，原核细胞则在胞液中。,丙酮酸脱氢酶系,三种酶,六种辅助因子,E1：丙酮酸脱羧酶（丙酮酸脱氢酶）E2：二氢硫辛酸乙酰转移酶E3：二氢硫辛酸脱氢酶。,焦磷酸硫胺素（TP

15、P)、硫辛酸、辅酶A（COASH）、FAD、NAD+、Mg2+,外膜,内膜,基质,调控：,1）产物抑制，相应反应物解抑制：乙酰CoA E2 CoA NADH E3 NAD+2）核苷酸反馈调节：E1受GTP抑制，被AMP活化。3）可逆磷酸化作用的调节：E1的磷酸化状态无活性，反之有活性。Ca2+通过去磷酸化作用，使E1活化。,(三)、三羧酸循环（TCA循环、柠檬酸循环、Krebs循环）,在有氧的情况下，葡萄糖酵解产生的丙酮酸氧化脱羧形成乙酰CoA。乙酰CoA经一系列氧化、脱羧，最终生成C2O和H2O并产生能量的过程，称为三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle),简称TCA循

16、环，亦称为柠檬酸循环。为了纪念德国科学家H.A.Krebs，所以又称Krebs循环。,三羧酸循环 tricarboxylic acid,TCA,丙酮酸,乙酰CoA,-酮戊二酸,琥珀酸,延胡索酸,苹果酸,草酰乙酸,柠檬酸,琥珀酰CoA,异柠檬酸,加入2C,主要在线粒体基质中,2C,4C,6C,6C,5C,4C,4C,4C,4C,1、柠檬酸（citric acid）的生成,耗能，G0=-32.2 KJ/mol，能量来自于高能硫酯键，反应不可逆柠檬酸合酶（citrate synthase）：对草酰乙酸Km很低。TCA的第一个限速酶氟乙酰CoA导致致死合成常作为杀虫剂,（4C）,（6C）,柠檬酸合酶,

17、（2C）,*,*,*,*,2、柠檬酸 异柠檬酸（顺乌头酸酶）,在pH7.0，25C的平衡态,90%4%6%,异构化,CH2,异柠檬酸,COO-,HO-CH,CH-COO-,COO-,*,*,3、由异柠檬酸-酮戊二酸,TCA中第一次氧化脱羧(三羧酸到二羧酸)反应不可逆异柠檬酸脱氢酶：辅酶为NAD+或NADP+，为第二个关键酶,氧化脱羧,细胞内有2种异柠檬酸脱氢酶，一种以NAD+为辅酶（仅存在于线粒体基质中），一种以NADP+为辅酶（多存在于细胞质中，线粒体基质中有少量）。其四聚体有活性，二聚体无活性。,4、-酮戊二酸 琥珀酰CoA,TCA中第二次氧化脱羧反应不可逆-酮戊二酸脱氢酶系：辅酶为NAD

18、+，关键酶。,+HSCoA,C O,COOH,CH2,COOH,CH2,C O,SCoA,CH2,COOH,CH2,NAD+,NADH+H+,Mg 2+,-酮戊二酸脱氢酶系,氧化脱羧,-酮戊二酸(5C),琥珀酰CoA(4C),*,*,*,*,+CO2,-酮戊二酸脱氢酶系(-ketoglutarate dehydrogenase system)与丙酮酸脱氢酶系相似,TPP、硫辛酸、CoA、FAD、NAD+、Mg2+,-酮戊二酸脱氢酶系,三种酶,六种辅助因子,-酮戊二酸脱氢酶,硫辛酸琥珀酰转移酶,二氢硫辛酸脱氢酶,5、琥珀酰CoA 琥珀酸,TCA中唯一底物水平磷酸化直接产生高能磷酸化合物（GTP）

19、,C O,S CoA,CH2,COOH,CH2,COOH,CH2,COOH,CH2,GTP+ADP GDP+ATP,+HSCoA,琥珀酰CoA(4C),琥珀酸(4C),*,*,*,*,二磷酸核苷激酶,6、琥珀酸 延胡索酸,TCA中第三次氧化的步骤琥珀酸脱氢酶（succinate dehydrogenase）：辅酶为FAD。该酶是TCA循环中唯一结合在线粒体内膜的酶（其余的酶都在基质中）。丙二酸为该酶的竞争性抑制剂。,COOH,CH2,COOH,CH2,COOH,CH,COOH,+FAD,+FADH2,琥珀酸脱氢酶,HC,嵌入线粒体内膜,脱氢,琥珀酸(4C),延胡索酸(4C),*,*,*,*,7

20、、延胡索酸 苹果酸,延胡索酸酶：fumarate hydratase,COOH,CH,COOH,CH,COOH,HO-CH,COOH,H-C-H,+H2O,延胡索酸酶,水化,延胡索酸(4C),苹果酸(4C),*,*,*,*,8、苹果酸 草酰乙酸,TCA中第四次氧化的步骤，最后一步。苹果酸脱氢酶 malate dehydrogenase,COOH,HO-CH,COOH,H-C-H,+NAD+,COOH,C=O,COOH,CH2,+NADH+H+,脱氢,苹果酸脱氢酶,*,*,*,*,苹果酸(4C),草酰乙酸(4C),3ATP,NADH+H+,FADH2,2ATP,三羧酸循环过程总结(一次循环),反

21、应场所：线粒体8种酶催化（3个关键酶：柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、-酮戊二酸脱氢酶系。）反应类型 缩合1、脱水1、氧化4、底物水平磷酸化1、水化1是不可逆的反应过程三羧酸循环中间产物起着催化作用，本身无量的变化。,消耗两分子水生成3分子还原型Co（NADH+H+）(9ATP)生成1分子FADH(2ATP)生成1分子GTP(1ATP)（底物磷酸化）生成2分子CO2,CH3COSCoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O HSCoA+3NADH+3H+FADH2+GTP+2CO2,生成的CO2的C并不是来自乙酰CoA的乙酰基，而是草酰乙酸上的羧基。,整个循环不需要氧，但离开氧无法进行。,二、

22、三羧酸循环的调控,TCA循环的速度主要取决于细胞对ATP的需求量，即ATP/AMP（ATP/ADP）比值和NADH/NAD+比值直接调节其速率。TAC中有三个限速酶：柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、-酮戊二酸脱氢酶系。,1.柠檬酸合酶 决定乙酰CoA进入TCA循环的速率：变构激活剂：AMP 变构抑制剂：ATP、NADH、柠檬酸、琥珀酰CoA2.异柠檬酸脱氢酶：变构激活剂：ADP、Ca2+变构抑制剂：ATP,3.酮戊二酸脱氢酶系与丙酮酸脱氢酶系相似。调节方式：别构效应，共价修饰,酮戊二酸脱氢酶系,琥珀酰CoA ATPNADH磷酸化,抑制,AMP(ADP)Ca2+去磷酸化,激活,ATP/ADP或ATP

23、/AMP比值的影响：比值，某些关键酶活性，有氧氧化速率；比值，某些关键酶活性，有氧氧化速率。,TCA还受脂代谢的影响：脂肪分解加强时，抑制糖的有氧氧化。,三、糖需氧分解的生理意义,1、机体获取能量的主要途径2、糖的需氧分解是物质代谢的总枢纽3、TCA的中间产物提供合成多种化合物碳骨架的前身物质,EMP(1葡萄糖 2丙酮酸)：2丙酮酸 2乙酰CoA：TCA(2乙酰CoA CO2和H2O):,1、机体获取能量的主要途径,净产生6或8个ATP,产生23=6个ATP,产生212=24个ATP,结论：1molG彻底氧化成CO2和H2O，可净生成 36(肌肉、神经组织）或38molATP。,总反应式：,葡

24、萄糖氧化生成CO2和H2O时 G0=-2870KJ/mol 生成ATP储存1160.5KJ/mol 利用率为：40%可见由糖酵解和TCA循环相连构成的糖的有氧氧化途径，是机体利用糖氧化获得能量的最有效的方式，也是机体产生能量的主要方式。,C6H12O6+38(36)ADP+38Pi+6O238(36)ATP+6CO2+12H2O,2、糖的需氧分解是物质代谢的总枢纽,在分解代谢途径中，TCA不仅仅是糖分解的末端氧化途径，也是脂肪和氨基酸分解的末端氧化途径。它们都可以转变成乙酰CoA或者是TAC的中间体被氧化。,2、糖的需氧分解是物质代谢的总枢纽,TCA是联系三大代谢的枢纽,3、TCA的中间产物提

25、供合成多种化合物碳骨架的前身物质,上述过程均可导致草酰乙酸浓度下降，从而影响三羧酸循环的运转，因此必须不断补充才能维持其正常进行，这种补充称为回补反应(anaplerotic reaction)。,如：柠檬酸脂肪酸；琥珀酸CoA卟啉-酮戊二酸 Glu；草酰乙酸 Asp,草酰乙酸的回补反应：,苹果酸脱氢酶,在组织中添加碘乙酸或氟化物等，葡萄糖仍可以被消耗，这说明什么？,在组织中添加碘乙酸或氟化物等，葡萄糖仍可以被消耗，这说明什么？,四、磷酸己糖旁路（hexose monophosphate shunt，HMP）-磷酸戊糖途径 phosphopentose pathway，PPP),糖酵解和TCA

26、循环是机体内糖分解代谢的主要途径，但不是唯一途径。实验研究表明：在组织中添加酵解抑制剂如碘乙酸或氟化物等，葡萄糖仍可以被消耗，这说明葡萄糖还有其它的代谢途径。其中，磷酸戊糖途径，也称为磷酸己糖旁路是较为重要的一种分解代谢支路。参与该途径的酶都分布在细胞质中，动物体中约有30%的葡萄糖通过此途径分解。,一)HMP的主要反应,可分2个阶段：1、氧化脱羧阶段：2、非氧化阶段：分子重排1）异构化2）通过转酮及转醛反应与EMP途径连接,G-6-P 6 磷酸葡萄糖酸内酯 NADP+NADPH+H+H2O 磷酸葡萄糖酸 NADP+NADPH+H+磷酸核酮糖,G-6-P脱氢酶,Mg2+,Mg2+,内脂水解酶,

27、6磷酸葡萄糖酸脱氢酶,CO2,1、氧化脱羧,为不可逆反应。G-6-P脱氢酶是限速酶，NADPH/NADP+值，酶活性。,1、氧化脱羧,2）通过转酮酶和转醛酶与EMP连接,转酮酶,转酮酶,转醛酶,（羟乙醛基）,（二羟丙酮基）,22 2,3,3,3,2,3,3,3,6,6,6,6,6,6,4,5,2,经一系列反应：6C6 5C5+6CO2 总反应：6(G-6-P)5(R-5-P)+6CO2+12NADPH,二）磷酸己糖旁路生理意义：,1、为细胞供能2、产生NADPH（EMP和TCA都不产生NADPH），为生物合成提供还原力；3、维护红细胞及含巯基蛋白的正常4、HMS是联系戊糖代谢的途径5、中间产物

28、为许多物质的合成提供原料,3)、维护红细胞及含巯基蛋白的正常,还原型谷胱甘肽作用：1）保护某些巯基酶或蛋白质免受过氧化物（H2O2、O2 等）的损害。,维持谷胱甘肽（glutathione）还原状态:,G-S-S-G（氧化型）（还原型）2G-SHNADPH+H+NADP+,2）维持红细胞膜的完整性：,红细胞缺乏6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸戊糖途径受阻NADPH+H+G-SH 膜蛋白受损膜破裂溶血 黄疸,蚕豆病（胡豆黄）,蚕豆病是6-磷酸葡萄糖脱氢酶缺乏者进食蚕豆后发生的急性溶血性贫血。本病与遗传有关，90为男性，多见于儿童，特别是岁以下儿童。起病急，在吃蚕豆几小时至几天内突然发病，表现为头昏、心慌

29、、乏力、食欲不振、腹泻、发热、黄疸及贫血等症状。严重者可有昏迷、抽搐、血红蛋白尿，甚至休克，偶然可以致死。,蚕豆中的裂解素、锁未尔使谷胱甘肽氧化，多巴胺能激发红细胞的自身破坏。遗传性6-磷酸葡萄脱氢酶糖缺乏者，由于不能重新还原氧化型的谷胱甘肽來保护红血球细胞膜，导致红细胞大量溶解而发生蚕豆病。,4)、HMS是联系戊糖代谢的途径,各种戊糖需经过HMS进入EMP途径被分解，也通过HMS合成戊糖。5-磷酸核糖与核酸代谢和光合作用紧密相关：它是合成ATP、CoA、NAD(P)、FAD、RNA、DNA的原料。,5、为许多物质的合成提供原料。,如：4-P-赤藓糖 芳香族氨基酸,五、乙醛酸循环（glyoxy

30、late cycle）,此循环是许多微生物（如大肠杆菌、醋酸杆菌、固氮菌）氧化分解获能的一条途径。它是三羟酸循环的一条支路和补充，由于是乙醛酸为中间代谢物，故称为乙醛酸循环。,含乙酰CoA合成酶的微生物可利用乙酸为唯一能源和碳源：乙酸 乙酰CoA,乙酰CoA合成酶,关键酶：异柠檬酸酶：受葡萄糖抑制 苹果酸合成酶,植物中，乙醛酸循环主要存在于乙醛酸循环体中。,细胞质,线粒体基质,线粒体基质,细胞质,丙酮酸氧化脱羧,其他单糖分解,第四节 糖原(glycogen)的合成代谢,肝脏(肝糖原：血糖的来源，维持血糖浓度)肌肉(肌糖原：为肌肉收缩提供能量),储存器官：,糖原的合成,糖原生成作用：(glyco

31、genesis),糖异生作用：(glyconeogensis),以单糖为原料（G、果糖）,以非糖物质为原料（乳酸、甘油、丙酮酸、某些氨基酸）,一、糖原生成作用：(glycogenesis),反应场所：主要细胞质中需要的3种酶：1）UDP-葡萄糖焦磷酸化酶2）糖原合成酶：3）分支酶:反应过程：,糖原的合成,G,ATP,ADP,G-6-P,G-1-P,UTP,PPi,UDPG焦磷酸化酶,UDPG,糖原(引物)n(n2),糖原合成酶,UDP,糖原(引物)n+1,（-1,6）,葡萄糖激酶,磷酸葡萄糖变位酶,葡萄糖供体,重复m次,分支酶,UDP UTP ATP ADP,二磷酸核苷激酶,分支形成：,分支酶

32、（branching enzyme）：将6-7个G与邻近糖以-1,6糖苷键连接，形成支链结构。分支形成的意义：1）增加水溶性；2）使分解或合成的速率大大加快。,糖原合成的反应特点,1糖原合成过程中，直链的长度在6个以上葡糖单位，才能被转移形成新的分支。二个分支之间相距至少4个以上葡糖单位。2糖原合成是UDPG在糖原引物上，从糖基的非还原端开始进行合成的。3糖原合成是耗能的过程，糖原分子中每增加一个葡糖单位需消耗2ATP.,糖异生的证据：,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。根皮苷是一种从梨树茎皮中提取

33、的有毒的糖苷，它能抑制肾小管将葡萄糖重吸收进入血液中，这样血液中的葡萄糖就不断的由尿中排出。当给用根皮苷处理过的动物饲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，他们从氨基酸转化成糖的过程十分活跃。当摄入生糖氨基酸时，尿中糖含量增加。,二、糖异生作用,概念：由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程原料：乳酸、甘油、丙酮酸和生糖氨基酸等部位：主要在肝脏的细胞质中（肾在正常条件下异生能力只为肝脏的10%，长期饥饿或酸中毒时肾脏糖异生能力可大大增强）。,1、糖异生的生理意义：,糖异生作用是一个重要的生物合成葡萄糖的途径。红细胞和脑几乎完全靠血糖作能源，成人每天

34、约需要160克葡萄糖，其中120克用于脑代谢，而糖原的贮存量是很有限的（只能维持12小时），所以需要糖异生来补充糖的不足。在饥饿或剧烈运动造成糖原下降后，糖异生能使酵解产生的乳酸、脂肪分解产生的甘油以及生糖氨基酸等中间产物重新生成糖。这对维持血糖浓度，乳酸的再利用，满足组织对糖的需要是十分重要的。糖异生可以促进脂肪氧化分解供应能量，当体内糖供应不足时，机体会大量动员脂肪分解，此时会产生过多的酮体（乙酰乙酸、-羟丁酸、丙酮），而酮体则必须经过三羧酸循环才能彻底氧化，此时糖异生对维持三羧酸循环的正常进行起主要作用。,2、糖异生的途径：,糖异生途径基本上是糖酵解途径的逆过程。糖酵解途径与糖异生途径的

35、多数反应是共有的，多数酶也是共同使用。但有两方面不同：1、糖酵解途径中己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶所催化的反应不可逆，在糖异生途径中必须有另外的反应和酶代替。2、糖酵解在细胞质中进行，糖异生则分别在线粒体和细胞质中进行。,该酶主要存在于肝脏中，而肌肉或脑组织中没有此酶存在，因此糖异生作用主要在肝脏中进行。,二磷酸果糖磷酸酶,底物循环（substrate cycle）：催化单向反应的酶所催化的两个底物互变的循环称为。,F-6-P激酶-1,膜的障碍是通过OAA转变为苹果酸、天门冬氨酸来完成。,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。这个过程要逾越一个能障，即从3-磷酸甘油酸

36、转变成1,3-二磷酸甘油酸的过程中需要消耗一个ATP。此途径克服了两大障碍：能量的障碍及膜的障碍。使糖酵解进行逆转，非糖物质转变成糖。,能量使用：,丙酮酸草酰乙酸：-1个ATP草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸:-1个GTP甘油酸-3-P甘油酸-1,3-BP:-1个ATP 2丙酮酸葡萄糖：-6个ATP糖异生作用的总反应式：2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H+6H2O 葡萄糖+4ADP+2GDP+6Pi+2NAD+,三、糖原的代谢的调节,一）糖原的分解与合成的调节二）糖异生的调节,一）糖原的分解与合成的调节,调节点：磷酸化酶 糖原合酶共价调节和变构调节两种方式级联放大系统（cascade system）：通过一系列酶促反应将激素信号放大的连锁反应,1.共价修饰调节（肝）,(有活性),(有活性),2.变构调节,糖原磷酸化酶,AMP、A激酶Ca2+,抑制,G-6-P ATP,激活,糖原合成酶,AMP、A激酶Ca2+,抑制,G-6-P ATP,激活,二）糖异生的调节,F-6-P,F-1,6-P2,6-磷酸果糖激酶-1,二磷酸果糖激酶-1,PEP,丙酮酸,丙酮酸激酶,丙酮酸羧化酶,乙酰COA,F-1,6-P2,F-2,6-P2,F-2,6-P2,胰高血糖素,胰高血糖素,胰高血糖素促进糖原的分解和糖的异生；胰岛素的作用相反。,