第4章糖代谢.ppt

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1、糖代谢,第七章 糖代谢,第一节 糖酵解第二节 糖的有氧氧化第三节 磷酸戊糖途径第四节 糖的贮存与分解第五节 血糖,一、糖的化学（一）糖的概念 是指多羟基醛或多羟基酮及其衍生物。都含有C、H、O三种元素。其分子式可用Cm（H2O）n表示，由于大部分糖分子中氢原子和氧原子数量比为2：1，与水分子的氢氧比相同，因而过去称为碳水化合物。,概 述,（二）糖的分类 根据糖分子组成特点，糖可分为四类：1.单糖 指不能用水解的方法使其降解的糖及其衍生物。如葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖、核糖等。单糖按所含碳原子数目的多少，称为丙糖（三碳糖）、丁糖（四碳糖）、戊糖（五碳糖）、己糖（六碳糖）等。最重要的是葡萄糖。,

2、2.寡糖 是指由210个单糖分子缩合成的低聚糖。最重要的是双糖，如麦芽糖、蔗糖、乳糖等。3.多糖 是由若干个单糖分子通过糖苷键聚合成的高分子聚合物。根据其分子组成可分为同多糖和杂多糖。（1）同多糖 是由相同的单糖分子缩合的多糖。常见的有淀粉、纤维素和糖原。淀粉和糖原是葡萄糖分子通过-1.4-和-1.6-糖苷键连接而成。纤维素是葡萄糖分子通过-1.4-糖苷键连接而成。（2）杂多糖 是由不同的单糖分子或单糖衍生物缩合而成的多糖。最常见的是糖胺多糖，其水溶液具有高度的粘稠性，故又称粘多糖。,4.结合糖 是指糖与蛋白质或脂类通过共价键结合所形成的复合糖类。主要包括糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂。（1）糖蛋白

3、糖蛋白是由短链寡糖与蛋白质结合形成的复合物。分子组成以蛋白质为主，含糖量较少，在体内分布广，种类多，功能复杂。（2）蛋白多糖 蛋白多糖是糖胺聚糖与核心蛋白结合而形成的复合物。主要成分是糖胺多糖，占80%95%。蛋白多糖主要作为结构成分。（3）糖脂 糖脂是由单糖或寡糖与脂类结合而成，包括鞘糖脂和甘油糖脂两类。,二、糖的生理功能（一）氧化供能 正常情况下机体所需能量的50%70%由糖氧化供给。1g糖在体内完全氧化可释放16.7kJ（4.1kcal）的能量。（二）构成组织成分 如核糖是细胞内遗传物质核酸的组成成分结合糖类是构成细胞膜、神经组织、结缔组织、细胞间质的主要成分。（三）其它功能 转变成脂肪

4、和某些氨基酸等，转变为葡萄糖醛酸，参与生物转化作用。,糖的代谢概况,食物糖,G,肝外组织,消化道,肝脏,门静脉,G,氧化供能糖原其它,血液,G,G,氧化供能糖原其它,糖分解代谢途径,第一节 糖酵解第二节 糖的有氧氧化第三节 磷酸戊糖途径,第一节 糖酵解（glycosis）一、概念：葡萄糖或糖原在不消耗氧的条件下，分解成乳酸，并释放少量能量的过程。无氧情况下 G 或Gn 乳酸 分解,二、过程,1.1，6-二磷酸果糖的生成2.磷酸丙糖的生成3.丙酮酸的生成4.乳酸的生成,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,1，6-二磷酸果糖,己糖激酶,磷酸己糖异构酶,磷酸果糖激酶,糖原,特点：1.耗能：G：2A

5、TP Gn：1ATP2.第一步反应有同工酶，肝内：葡萄糖激酶，肝外：己糖激酶。3.催化1、3步反应的酶为糖酵解的限速酶。,1，6二磷酸果糖的生成,1，6-二磷酸果糖,磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油醛,醛缩酶,特点：反应可逆，且生成的磷酸二羟丙酮和3-磷酸甘油醛可相互转化。,磷酸丙糖的生成,3-磷酸甘油醛,1，3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,磷酸烯醛式丙酮酸,丙酮酸,H2O,3-磷酸甘油醛脱氢酶,磷酸甘油酸激酶,磷酸甘油酸变位酶,烯醛化酶,丙酮酸激酶,2,丙酮酸的生成,特点：1.是糖酵解的产能阶段，产生22ATP。2.产能方式底物水平磷酸化。3.PK是糖酵解的第三个限速酶。4.有氧

6、化反应，但不需氧参与。,乳酸的生成,丙酮酸 NADH H+乳酸 NAD+,特点：1.反应可逆。2.使NAD+再生，保证糖酵解的进行。在肝脏进行糖异生。3.乳酸的去路 有氧时进一步氧化。随尿排出,三、小结：1.总反应：C 6H12 O6+2ADP+2H3 PO4 2C3 H6 O3+2ATP+2H2 O 2.终产物：乳酸。3.反应部位：胞液。4.产能情况：G 2ATP，Gn G 3ATP5.产能方式：底物水平磷酸化。6.整个过程有氧化反应发生，但无氧参加。7.有三个限速酶：HK、PFK、PK。,四、糖酵解的生理意义 1.是机体在缺氧情况下供能的一种有效方式。2.是机体某些组织供能的唯一方式。3.

7、是有氧氧化的前期阶段。,五、糖酵解的调节,主要通过调节三个限速酶的活性，尤其是PFK。1.激素调节 胰岛素可诱导上述三个限速酶的合成。2.代谢物对限速酶的变构调节,PFK,受ATP、柠檬酸变构抑制,受AMP、1，6-二磷酸果糖、2，6-二磷酸果糖变构激活,第二节 糖的有氧氧化 一、概念 葡萄糖或糖原在有氧条件下彻底氧化成CO2 和H2O，并释放大量能量的过程。,GGn,CO2+H2O+能量,二、过程丙酮酸的生成（过程与糖酵解同）乙酰CoA的生成乙酰CoA进入三羧酸循环氧化,CH3COCOOH,CH3CO-SCoA+CO2,NAD+HSCoA,NADH+H+,丙酮酸脱氢酶 复合体,乙酰CoA的生

8、成,TPP,FADH2,FAD,NAD+,NADH+H+,（CH2）4COOH,（CH2）4COOH,（CH2）4COOH,HSHS,CH3CO-S HS,SS,CO2,丙酮酸脱氢酶,二氢硫辛酸脱氢酶,硫辛酸乙酰移换酶,CH3COSCoA,HSCoA,丙酮酸脱氢酶体系,二氢硫辛酸,乙酰二氢硫辛酸,丙酮酸脱氢酶体系作用机制,NADH氧化呼吸链,柠檬酸合酶顺乌头酸酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱系琥珀酸硫激酶琥珀酸脱氢酶延胡索酸酶苹果酸脱氢酶,三、三羧酸循环的特点 1.必需在有氧条件下进行，因脱下的H要与O2结合生成H2O。2.反应不可逆，属于单向循环，朝一个方向周而复始地进行，每循环一次相当于消耗1

9、分子乙酰CoA，其中柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶、-酮戊二酸脱氢酶系是限速酶。,3.有四次脱氢，二次脱羧,产生2CO2 以NAD+为受氢体的三次，3NADH 9ATP 以FAD为受氢体的一次，FADH2 2ATP 4.产能 1分子乙酰CoA经三羧酸循环产生12ATP，其中11分子经氧化磷酸化产生，1分子经底物水平磷酸化产生。5.中间产物的补充 由于三羧酸循环的中间产物还可进行其他代谢，因此必需补充消耗的中间产物，保证三羧酸循环的速度。,四、ATP生成的计算,G,1，6-二磷酸果糖,磷酸丙糖,丙酮酸,乙酰CoA,CO2+H2O,2ATP,2ATP,12ATP,2,糖原,ATP,38（36）ATP

10、,39（37）ATP,五、糖有氧氧化的生理意义：1.是糖在体内产能的主要途径；2.三羧酸循环是体内三大物质彻底氧化及相互转化的共同途径；3.糖的有氧氧化中很多中间产物是体内合成其他物质的原料。,糖有氧氧化与糖酵解的不同点,糖酵解 有氧氧化反应部位 胞液 线粒体反应条件 不需氧 需氧终产物 乳酸 CO2+H2O产能情况 2ATP 36or38ATP产能方式 底物磷酸化 氧化磷酸化和底物磷酸化 关键酶 HK、PFK、PK PDH、CS、ICDH、-KGDH生理意义,第三节 磷酸戊糖途径,反应部位：肝、脂肪组织、乳腺、肾上腺等组织的胞液中。,反应过程：,(3）6-磷酸葡萄糖,（3）6-磷酸葡萄糖酸,

11、6-磷酸葡萄糖脱氢酶,(3)5-磷酸核酮糖,(2)5-磷酸木酮糖,3-磷酸甘油醛,(2)6-磷酸果糖,NADP NADPH+H,NADPNADPH+H,5-磷酸核糖,生理意义：1.产生5-磷酸核糖，合成核酸、核苷酸。2.产生NADPH，1）作为供氢体参与体内某些物质的合成；2）是谷胱甘肽还原酶的辅酶；3）参与生物转化过程。,葡萄糖、糖原,6-磷酸葡萄糖,丙酮酸,3-磷酸甘油醛,6-磷酸果糖,乙酰CoA,乳酸,三羧酸循环,6-磷酸葡萄糖酸,5-磷酸核糖,糖酵解,糖有氧氧化,磷酸戊塘途径,第四节 糖的储存与分解,糖原是由若干个葡萄糖通过糖苷键连接具有多分支结构的高分子化合物，是体内糖的储存形式。-

12、1，4-糖苷键（主要）形成直链结构糖苷键-1，6-糖苷键 形成支链结构,每条糖链有1个还原端和1个非还原端，分支越多，非还原端越多。糖原的合成与分解都是从非还原端开始的。糖原主要储存于肌肉组织和肝脏，肌糖原约占肌肉总重量的1%2%，约250400g；肝糖原约占肝重的6%8%，约70100g。糖原在体内起储能和调节血糖浓度的作用。,O,O,-1，6-糖苷键,非还原端,还原端,非还原端,糖原的分子结构,糖原合成酶,一、糖原合成1.概念：单糖 糖原（Glycogen)2.过程：1）G+ATP G-6-P+ADP2)G-6-P G-1-P3)G-1-P+UTP UDPG+PPi4)UDPG+Gn Gn

13、+1+UDP,糖原合成酶,分支酶,糖原合成酶与分支酶的作用,3.特点：1）耗能，每增加一个G单位，消耗2ATP。2）UDPG为G的活性形式，故糖原合成须UTP。3）糖原合成只能从小到大，不能从无到有，须有糖原引物。4）糖原合成的限速酶为糖原合成酶。,二、糖原分解1.概念：Gn G2.过程：1）Gn+Pi G-1-P+Gn-12)G-1-P G-6-P3)G-6-P+H2O G+Pi,磷酸化酶,G-6-P酶肝,葡聚糖基转移酶,-1，6-糖苷酶,脱支酶的作用,G肝糖原乳酸,G肌糖原乳酸,3.特点：1）磷酸化酶是糖原分解的限速酶。2）任何时候，糖原均不会耗竭。3）G-6-P酶只成在于肝、肾，故只有肝

14、糖原才能直接分解成G，而肌糖原只能酵解产生乳酸利用。,血液,肝,肌肉,三、糖异生作用,（一）概念：由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程。（二）部位：肝、肾。（三）原料：生糖AA、乳酸、丙酮酸、甘油等。（四）过程：基本为糖酵解过程的逆过程，在糖酵解过程中的三个不可逆反应由另外的酶催化完成。,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,己糖激酶,G-6-P酶,ATP,ADP,pi,H2O,6-磷酸果糖,1，6-二磷酸果糖,磷酸果糖激酶,ATP,ADP,果糖二磷酸酶,pi,H2O,丙酮酸羧化支路,葡萄糖,磷酸稀醇式丙酮酸,磷酸稀醇式丙酮酸羧激酶,丙酮酸,丙酮酸羧化酶,草酰乙酸,丙酮酸激酶,ADP,ATP,ADP,GDPC

15、O2,GTP,CO2ATP,葡萄糖 6磷酸葡萄糖 1磷酸葡萄糖 糖原,6磷酸果糖1，6-二磷酸果糖 3-磷酸甘油醛1，3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸,苹果酸,磷酸二羟丙酮-磷酸甘油,丙酮酸 丙酮酸 草酰乙酸,磷酸烯醇式丙酮酸,磷酸烯醇式丙酮酸 草酰乙酸 苹果酸,甘油,乳酸,线粒体,PC,PEPCK,FDPE,G-6-PE,糖异生途径,UDPG,（五）生理意义 1.在饥饿情况下维持血糖浓度的恒定。2.加强对乳酸的利用，更新肝糖原，回收乳酸中的能量，防止酸中毒。3.协助氨基酸代谢，某些氨基酸可转变成丙酮酸、-酮戊二酸和草酰乙酸，参与糖异生。,四、糖原合成与分解的调节,cAMP,蛋白激

16、酶,糖原合成酶a,磷酸化酶b,糖原合成酶b,磷酸化酶a,糖原合成,糖原分解,（有活性）,（有活性）,（无活性）,（无活性）,（）,（）,ATP,肾上腺素胰高血糖素,（）,第五节 血 糖,血液中的葡萄糖称为血糖（blood sugar）正常值：3.96.1mmol/L一、血糖的来源与去路：,二、血糖水平的调节（一）器官的调节：肝、肾。（二）激素的调节：降低血糖的激素：胰岛素。升高血糖的激素：肾上激素、胰高血糖素、肾上腺皮质激素、生长激素（三）神经的调节：通过控制激素的分泌来调节血糖。,激素对血糖水平的调节,降低血糖的激素 升高血糖的激素 1.促进葡萄糖进入肌肉、肾上腺素 1.促进肝糖原分解 脂肪

17、等组织细胞 2.促进肌糖原酵解 2.加速葡萄糖在肝、肌肉内 3.促进糖异生 合成糖原 胰高血糖素 1.抑制肝糖原合成，3.促进糖的有氧氧化 促进肝糖原分解 4.促进糖转变为脂肪 2.促进糖异生 5.抑制糖异生 糖皮质激素 1.促进糖异生 2.促进肝外组织蛋白质 分解生成氨基酸,胰岛素,三、糖代谢异常（一）高血糖 临床上将空腹血糖7.2mmol/L称为高血糖。如超过肾糖阈时，则出现糖尿。生理性：饮食性、情感性（暂时性）高血糖及糖尿 病理性：内分泌功能障碍（持续性）典型病例：糖尿病。（三多一少症状）多食、多饮、多尿、体重减轻。,（二）低血糖 临床上将空腹血糖3.6mmol/L称为低血糖。2.5mmol/L出现低血糖休克。生理性：饥饿时间过长、持续剧烈运动。低血糖 病理性：胰岛-细胞器质性病变（增生、肿瘤）；抗胰岛素的激素分泌不足（皮质 功能降低）；严重肝病疾患。,思考题 1.一分子丙酮酸彻底氧化产生多少分子ATP？2.试比较糖有氧氧化与糖酵解的不同点。3.乳酸是如何异生为葡萄糖的？4.糖有那几条分解途径？它们之间如何相互联系？各有何生理意义？,