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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,糖 代 谢,第 八 章,第 一 节,概述,糖的化学,糖(carbohydrates),即碳水化合物，其化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。,糖的,概念,糖的分类及其结构,根据其水解产物的情况，糖主要可分为以下四大类:,单糖,(monosacchride),寡糖,(oligosacchride),多糖,(,polysacchride,),结合糖,(,glycoconjugate,),葡萄糖,(glucose),（,已醛糖）,果糖(fructose),（已酮糖）,单糖,不能再水解的糖。,多糖,能水解生成多个分子单糖的糖。,常见的多糖有：,淀粉,(starch),糖原,(glycogen),纤维素,(cellulose),淀粉,是植物中养分的储存形式。,淀粉颗粒,糖原,是动物体内葡萄糖的储存形式。,纤维素,作为植物的骨架。,-1,4-糖苷键,结合糖,糖与非糖物质的结合物。,糖脂,(glycolipid)：,是糖与脂类的结合物。,糖蛋白,(glycoprotein)：,是糖与蛋白质的结合物。,常见的结合糖有：,一、糖的功能,1、供能物质,2、结构成分,3、合成原料,4、细胞识别,5、代谢调节,6、其它作用,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。,消化部位：,主要在小肠，少量在口腔,二、糖的消化,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,消化过程,肠粘膜上皮细胞刷状缘,胃,口腔,肠腔,胰液中的,-淀粉酶,食物中含有的大量纤维素，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。,三、糖的吸收,1.吸收部位,小肠上段,2.吸收形式,单 糖,G,Na,+,Na,+,泵,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,SGLT,),刷状缘,细胞内膜,4.吸收途径,小肠肠腔,肠粘膜上皮细胞,门静脉,肝脏,体循环,SGLT,各种组织细胞,GLUT,GLUT,：,葡萄糖转运体(glucose transporter)，已发现有5种葡萄糖转运体(GLUT 15)。,四、糖代谢的概况,葡萄糖,糖酵解途径,丙酮酸,有氧,无氧,H,2,O,及,CO,2,乳酸,糖异生,乳酸、氨基酸、甘油,糖原,肝糖原分解,糖原合成,磷酸戊糖途径,核糖,+,NADPH+H,+,淀粉,消化与吸收,ATP,三羧酸循环,糖无氧分解,糖酵解,糖有氧氧化,第 二 节,糖的分解代谢,一、,糖的无氧分解,第一阶段,第二阶段,糖酵解(glycolysis)的定义,糖酵解的反应部位：,胞浆,在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸(lactate)的过程称之为,糖酵解,。,由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，称之为糖酵解途径,(glycolytic pathway)。,由丙酮酸转变成乳酸。,葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖,ATP,ADP,Mg,2+,己糖激酶,(hexokinase),Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,丙酮酸,磷酸二,羟丙酮,3-磷酸,甘油醛,NAD,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,(glucose-6-phosphate,G-6-P),己糖激酶,(hexokinase),（一）糖酵解反应过程,1糖酵解途径,ATP,ADP,6-磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖,己糖异构酶,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,丙酮酸,磷酸二,羟丙酮,3-磷酸,甘油醛,NAD,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,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,ATP ADP,Mg,2+,6-磷酸果糖激酶-1,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,丙酮酸,磷酸二,羟丙酮,3-磷酸,甘油醛,NAD,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,6-,磷酸果糖激酶-,1,(6-phosphfructokinase-1),6-磷酸果糖,1,6-双磷酸果糖,(1,6-fructose-biphosphate,F-1,6-2P),1,6-双磷酸果糖,磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖,醛缩酶,(aldolase),Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,丙酮酸,磷酸二,羟丙酮,3-磷酸,甘油醛,NAD,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油醛,+,磷酸丙糖的同分异构化,磷酸丙糖异构酶,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,丙酮酸,磷酸二,羟丙酮,3-磷酸,甘油醛,NAD,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,磷酸丙糖异构酶 (phosphotriose isomerase),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,Pi、NAD,+,NADH+H,+,3-磷酸甘油醛脱氢酶,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,丙酮酸,磷酸二,羟丙酮,3-磷酸,甘油醛,NAD,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,3-磷酸甘油醛脱氢酶,(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase),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,ADP ATP,磷酸甘油酸激酶,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,丙酮酸,磷酸二,羟丙酮,3-磷酸,甘油醛,NAD,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,1,3-二磷酸,甘油酸,3-磷酸甘油酸,磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinase),在这步反应中，底物分子内部能量重新分布，生成高能键，使ADP磷酸化生成ATP的过程，称为底物水平磷酸化。,3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸,磷酸甘油酸,变位酶,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,丙酮酸,磷酸二,羟丙酮,3-磷酸,甘油醛,NAD,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,磷酸甘油酸变位酶(phosphoglycerate mutase),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,烯醇化酶,(enolase),Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,丙酮酸,磷酸二,羟丙酮,3-磷酸,甘油醛,NAD,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,2-磷酸甘油酸,+,H,2,O,磷酸烯醇式丙酮酸,(phosphoenolpyruvate,PEP),ADP,ATP,K,+,Mg,2+,丙酮酸激酶,(pyruvate kinase),Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,丙酮酸,磷酸二,羟丙酮,3-磷酸,甘油醛,NAD,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸，并通过底物水平磷酸化生成ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,2、丙酮酸转变成乳酸,丙酮酸,乳酸,反应中的,NADH+H,+,来自于上述第6步反应中的,3-磷酸甘油醛脱氢反应。,乳酸脱氢酶,(LDH),NADH+H,+,NAD,+,E,1,:己糖激酶,E,2,:6-磷酸果糖激酶-1,E,3,:丙酮酸激酶,NAD,+,乳 酸,糖酵解的代谢途径,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,丙 酮 酸,磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油醛,NAD,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,E2,E1,E3,NADH+H,+,转至,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,G,G-6-P,ATP,ADP,己糖激酶,ATP,ADP,F-6-P,F-1,6-2P,磷酸果糖激酶-1,ADP,ATP,PEP,丙酮酸,丙酮酸激酶,产能的方式和数量,方式：,底物水平磷酸化,净生成ATP数量：,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）,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,变位酶,甘露糖,6-磷酸甘露糖,己糖激酶,变位酶,除葡萄糖外，其它己糖也可转变成,磷酸己糖,而进入酵解途径。,（二）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。,无线粒体的细胞，如：红细胞,代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞,葡萄糖-乳酸自由能降低196KJ，2x30.5/196=31%,关键酶,己糖激酶,6-磷酸果糖激酶-1,丙酮酸激酶,调节方式,变构调节,共价修饰调节,（三）糖酵解的调节,（四）糖酵解异常,（五）多元醇途径,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,H,2,O,和,CO,2,，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,二、有氧氧化途径,第一阶段：氧化分解为丙酮酸,第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧,第三阶段：三羧酸循环及,氧化磷酸化,G,丙酮酸,乙酰,CoA,CO,2,NADH+H,+,FADH,2,H,2,O,O,ATP,ADP,TAC循环,胞液,线粒体,概况,丙酮酸,乙酰,CoA,NAD,+,HSCoA,CO,2,NADH+H,+,丙酮酸脱氢酶复合体,总反应式:,H,（一）葡萄糖氧化分解为丙酮酸,（二）丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA,丙酮酸脱氢酶复合体的组成,酶,E,1,：丙酮酸脱氢酶,E,2,：二氢硫辛酰胺转乙酰酶,E,3,：二氢硫辛酰胺脱氢酶,HSCoA,NAD,+,12 60 6,三羧酸循环(Tricarboxylic acid Cycle,TAC),也称为,柠檬酸循环,，这是因为循环反应中的第一个中间产物是一个含三个羧基的柠檬酸。由于Krebs正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为Krebs循环，它由一连串反应组成。,所有的反应均在,线粒体,中进行。,概述,反应部位,（三）三羧酸循环与氧化磷酸化,1932-1936,Hans Adolf Krebs(25 August 1900 22 November 1981)was a German born British,physician,and,biochemist,.Krebs is best known for his identification of two important metabolic cycles:the,urea cycle,and the,citric acid cycle,.The latter,the key sequence of metabolic chemical reactions that produces energy in cells,is also known as the,Krebs cycle,and earned him a,Nobel Prize,in 1953.,Hans Adolf Krebs(19001981)英籍生物化学家。,1900年 8月25日生于德国希尔德斯海姆，1981年10月22日卒于英国牛津。,1925年在汉堡大学获医学博士学位。,19261930年在O.H.瓦尔堡领导的柏林威廉皇家生物学研究所工作。,1932年转入弗赖堡大学医学院任教。,1933年因犹太血统受希特勒种族主义政策迫害逃亡英国。在剑桥大学获得硕士学位后，便在霍普金斯手下从事研究。,1935年转入设菲尔德大学任药理学讲师。,1945年任生物化学教授。,1954年起在牛津大学任生物化学教授并受聘为该校研究细胞代谢的医学研究中心的主任。,1967年退休。以后被聘为牛津大学临床医学系研究员。,1932年，他与其同事共同发现了脲循环，阐明了人体内尿素生成的途径。,1937年他发现了柠檬酸循环（又称三羧酸循环或克雷布斯循环）。揭示了生物体内糖经酵解途径变为三碳物质后，进一步氧化为二氧化碳和水的途径以及代谢能的主要来源。这一循环与糖、蛋白质、脂肪等的代谢都有密切关系，是所有需氧生物代谢中的重要环节。这一发现被公认为代谢研究的里程碑。他于1947年被选为英国皇家学会会员。,1953年与美国生化学家F.A.李普曼一起荣获诺贝尔生理学、医学奖。,1964年被选为美国科学院外籍院士。他曾获得欧美诸国14所大学的荣誉学位，还被选为法国、荷兰等许多国家科学院的外籍院士。他与英国H.L.科恩伯格合著的生物体内的能量转化(1957)一书风行一时，已被译成许多种文字。,1、三羧酸循环的反应过程,CoASH,NADH+H,+,NAD,+,CO,2,NAD,+,NADH+H,+,CO,2,GTP,GDP+Pi,FAD,FADH,2,NADH+H,+,NAD,+,H,2,O,H,2,O,H,2,O,CoASH,CoASH,H,2,O,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,柠檬酸,顺乌头酸,异柠檬酸,琥珀酰CoA,琥珀酸,延胡索酸,苹果酸,草酰乙酸,酮戊二酸,返回,2、三羧酸循环的反应特点,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,是线粒体。,三羧酸循环的要点,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FADH,2,，3分子NADH+H,+,，2分子CO,2,，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,三羧酸循环的中间产物(本身无量的变化),转至,3、,三羧酸循环的生理意义,是三大营养物质氧化分解的共同途径；,是三大营养物质代谢联系的枢纽；,H,+,+e,进入,呼吸链,彻底氧化生成,H,2,O,的同时ADP偶联磷酸化生成,ATP,。,NADH+H,+,H,2,O、2.5ATP,O,H,2,O、1.5ATP,FADH,2,O,4、三羧酸循环还原当量去向（,糖有氧氧化的生理意义）,反 应,辅 酶,最终获得ATP,第一阶段（胞浆）,葡糖糖6-磷酸葡糖糖,-1,6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖,-1,23-磷酸甘油醛21,3-二磷酸甘油酸,2NADH,3或5*,21,3-二磷酸甘油酸23-磷酸甘油酸,2,2磷酸烯醇式丙酮酸2丙酮酸,2,第二阶段（线粒体基质）,2丙酮酸2乙酰CoA,2NADH,5,第三阶段（线粒体基质）,2异柠檬酸2-酮戊二酸,2-酮戊二酸2琥珀酰CoA,2琥珀酰CoA2琥珀酸,2琥珀酸2延胡索酸,2苹果酸2草酰乙酸,2NADH,2NADH,2FADH,2,2NADH,5,5,2,3,5,由一个葡糖糖总共获得,30或32,糖的有氧氧化是机体,产能最主要的途径,。它不仅,产能效率高,，而且由于产生的能量逐步分次释放，相当一部分形成ATP，所以,能量的利用率也高。,简言之，即“供能”,葡萄糖彻底氧化分解释放能量2840KJ,38x30.5/2840=41%,（四）糖有氧氧化的调节,关键酶,酵解途径：,己糖激酶,丙酮酸的氧化脱羧：,丙酮酸脱氢酶复合体,三羧酸循环：,柠檬酸合酶,丙酮酸激酶,6-磷酸果糖激酶-1,-酮戊二酸脱氢酶复合体,异柠檬酸脱氢酶,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,FADH,2,GTP,ATP,异柠檬酸,脱氢酶,柠檬酸合酶,-酮戊二酸,脱氢酶复合体,ATP,+,ADP,ADP,+,ATP,柠檬酸,琥珀酰,CoA,NADH,琥珀酰,CoA,NADH,+,Ca,2+,Ca,2+,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Ca,2+,可激活许多酶,返回,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。,机制,有氧时，,NADH+H,+,进入线粒体内氧化，丙酮酸进入线粒体进一步氧化而不生成乳酸;,缺氧时，酵解途径加强，,NADH+H,+,在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。,巴斯德效应,(Pastuer effect),指有氧氧化抑制糖酵解的现象。,（五）,巴斯德效应,概念,磷酸戊糖途径,是指由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。,三、磷酸戊糖途径,细胞定位：,胞 液,第一阶段：氧化反应,生成,磷酸戊糖，,NADPH+H,+,及,CO,2,（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,NADPH+H,+,NADP,+,H,2,O,NADP,+,CO,2,NADPH+H,+,6-磷酸葡萄糖脱氢酶,6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶,H,COO,H,CH,2,OH,C,O,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,内酯酶,异构酶,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,+,CO,2,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、5C、6C、7C,等演变阶段，最终生成1分子,3-磷酸甘油醛,和2分子,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 phosphate shunt)。,2.,基团转移反应,5-磷酸核酮糖(C,5,),3,5-磷酸核糖,C,5,5-磷酸木酮糖,C,5,5-磷酸木酮糖,C,5,7-磷酸景天糖,C,7,3-磷酸甘油醛,C,3,4-磷酸赤藓糖,C,4,6-磷酸果糖,C,6,6-磷酸果糖,C,6,3-磷酸甘油醛,C,3,2,3,2,磷酸戊糖途径,第一阶段,第二阶段,5-磷酸木酮糖,C,5,5-磷酸木酮糖,C,5,7-磷酸景天糖,C,7,3-磷酸甘油醛,C,3,4-磷酸赤藓糖,C,4,6-磷酸果糖,C,6,6-磷酸果糖,C,6,3-磷酸甘油醛,C,3,6-磷酸葡萄糖(,C,6,),3,6-磷酸葡萄糖酸内酯(,C,6,),3,6-磷酸葡萄糖酸(,C,6,),3,5-磷酸核酮糖(,C,5,),3,5-磷酸核糖,C,5,3NADP,+,3NADP+3H,+,6-磷酸葡萄糖脱氢酶,3NADP,+,3NADP+3H,+,6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶,3CO,2,返回,磷酸戊糖途径的特点,脱氢反应以,NADP,+,为受氢体，生成,NADPH+H,+,。,反应过程中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。,反应中生成了重要的中间代谢物,5-磷酸核糖,。,一分子G-6-P经过反应，只能发生,一次脱羧,和,二次脱氢,反应，生成一分子CO,2,和2分子,NADPH+H,+,。,（二）磷酸戊糖途径的生理意义,（三）磷酸戊糖途径的调节机制,（四）磷酸戊糖途径的异常,1、为核苷酸的生成提供,核糖,2、提供,NADPH,作为供氢体参与多种代谢反应,1.NADPH是体内许多合成代谢的供氢体,2.NADPH参与体内的羟化反应，与生物合成或生物转化有关,3.NADPH可维持GSH的还原性,2G-SH G-S-S-G,NADP,+,NADPH+H,+,A AH,2,谷胱甘肽,(glutathione,GSH),GSH,过氧化物酶,H,2,O,2,2GSH,2H,2,O,GSSG,GSH,还原酶,NADPH,+,H,+,NADP,+,中国蚕豆病的最先发现者儿科专家杜顺德,年月月间，四川医学院儿科收治了例病儿，其共同临床特点是突然尿呈酱油色，贫血及脾大。杜顺德对名病儿的家属补问了病史，得知名病儿病前天都吃过未煮熟的蚕豆。这样杜顺德在中国最先将吃蚕豆引起的急性溶血性贫血命名为蚕豆病（俗称胡豆病）。,年粤东地区发生蚕豆病大流行，患者达人以上。广东省很重视这一问题，特邀杜顺德及其在中山医学院的长子杜传书，进行现场调查。杜传书对蚕豆成分进行了研究，并证实患者红细胞内缺乏磷酸葡萄糖脱氢酶，因而发生急性溶血。,蚕豆病,第 三 节 糖原代谢,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，,主要供肌肉收缩所需,肝脏：肝糖原，70 100g，,维持血糖水平,糖 原(glycogen),糖原储存的主要器官及其生理意义,糖原的结构,一、糖原代谢过程,合成部位,定义,糖原的合成,(glycogenesis),指由葡萄糖合成糖原的过程。,组织定位：主要在肝脏、肌肉,细胞定位：胞浆,（一）糖原的合成,1.,葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,ATP,ADP,己糖激酶;,葡萄糖激酶（肝）,1-磷酸葡萄糖,磷酸葡萄糖变位酶,6-磷酸葡萄糖,2.,6-磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖,这步反应中磷酸基团转移的意义在于：由于延长形成-1,4-糖苷键，所以,葡萄糖分子C,1,上的半缩醛羟基必须活化,，才利于与原来的糖原分子末端葡萄糖的游离C,4,羟基缩合。,*,UDPG可看作“活性葡萄糖”，在体内充作葡萄糖供体。,+,UTP,尿苷,P,P,P,PPi,UDPG焦磷酸化酶,3.,1-磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖,2Pi+能量,1-磷酸葡萄糖,尿苷二磷酸葡萄糖,(uridine diphosphate glucose,UDPG),糖原,n+,UDPG,糖原n,+1,+,UDP,糖原合酶,(glycogen synthase),4.,-1,4-糖苷键式结合,糖原n 为原有的细胞内的较小糖原分子，称为,糖原引物,(primer)，,作为UDPG 上葡萄糖基的接受体。,5、糖原分枝的形成,分 支 酶,(brancing enzyme,),-1,6-糖苷键,-1,4-糖苷键,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,C,1,结合到其酶分子的酪氨酸残基上，从而使它糖基化。这个结合上去的葡萄糖分子即成为糖原合成时的引物。,糖原合成过程中作为引物的第一个糖原分子从何而来？,（二）糖原分解,定义,亚细胞定位：,胞 浆,肝糖元的分解,糖原分解(glycogenolysis)习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。,糖原n,+1,糖原n+1-磷酸葡萄糖,磷酸化酶,1.糖原的磷酸解,Pi,脱枝酶,(debranching enzyme),2.脱枝酶的作用,转移葡萄糖残基,水解,-1,6-糖苷键,磷 酸 化 酶,转移酶活性,-1,6糖苷,酶活性,1-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,磷酸葡萄糖变位酶,3,.,1-磷酸葡萄糖转变成6-磷酸葡萄糖,4.,6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖,葡萄糖-6-磷酸酶,（肝，肾）,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,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,，所以生成的6-磷酸葡萄糖不能转变成葡萄糖释放入血，提供血糖，而只能进入酵解途径进一步代谢。,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-磷酸葡萄糖酸内酯,（进入磷酸戊糖途径）,小 结,反应部位：胞浆,糖原的合成与分解总图,UDPG焦磷酸化酶,G-1-P,UTP,UDPG,PPi,糖原n,+1,UDP,G-6-P,G,糖原合酶,磷酸葡萄糖变位酶,己糖(葡萄糖)激酶,糖原n,Pi,磷酸化酶,葡萄糖-6-磷酸酶（肝）,糖原n,返回,二、,糖原代谢生理意义,三、糖原代谢的调节,关键酶,糖原合成：,糖原合酶,糖原分解：,糖原磷酸化酶,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。,Nobel Prize of 1971,Earl W.Sutherland,Jr.,(1915-1974),Vanderbilt University Nashville,TN,USA,for his discoveries concerning the mechanisms of the action of hormones,四、糖原累积症,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。,型别,缺陷的酶,受害器官,糖原结构,葡萄糖-6-磷酸酶缺陷,肝、肾,正常,溶酶体14和16葡萄糖苷酶,所有组织,正常,脱支酶缺失,肝、肌肉,分支多，外周糖链短,分支酶缺失,所有组织,分支少，外周糖链特别长,肌磷酸化酶缺失,肌肉,正常,肝磷酸化酶缺陷,肝,正常,肌肉和红细胞磷酸果糖激酶缺陷,肌肉、红细胞,正常,肝脏磷酸化酶激酶缺陷,脑、肝,正常,糖原积累症分型,第 四 节 糖异生,糖异生,(gluconeogenesis),是指从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程。,部位,原料,主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体,主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸,首先由乳酸转为丙酮酸，丙酮酸转为葡萄糖（丙酮酸羧化支路）。,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。,糖异生与,酵解途径,大多数反应是共有的、可逆的；,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,丙酮酸,磷酸二,羟丙酮,3-磷酸,甘油醛,NAD,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,糖异生途径,(gluconeogenic pathway),指从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程。,一、糖异生过程,1、,丙酮酸羧化支路,丙酮酸,草酰乙酸,PEP,ATP,ADP+Pi,CO,2,GTP,GDP,CO,2,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（反应在胞液）,草酰乙酸转运出线粒体,出线粒体,苹果酸,苹果酸,草酰乙酸,草酰乙酸,草酰乙酸,天冬氨酸,出线粒体,天冬氨酸,草酰乙酸,丙酮酸,丙酮酸,草酰乙酸,丙酮酸羧化酶,ATP+CO,2,ADP+Pi,苹果酸,NADH+H,+,NAD,+,天冬氨酸,谷氨酸,-酮戊二酸,天冬氨酸,苹果酸,草酰乙酸,PEP,磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶,GTP,GDP+CO,2,线粒体,胞液,1,6-双磷酸果糖,6-磷酸果糖,Pi,果糖双磷酸酶,6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,Pi,葡萄糖-6-磷酸酶,非糖物质进入糖异生的途径,糖异生的原料转变成糖代谢的中间产物,生糖氨基酸,-酮酸,-NH,2,甘油,-磷酸甘油,磷酸二羟丙酮,乳酸,丙酮酸,2H,甘油激酶,磷酸甘油脱氢酶,上述糖代谢中间代谢产物进入糖异生途径，异生为葡萄糖或糖原,返回,二、糖异生生理意义,1、在饥饿时维持血糖浓度恒定,2、参与食物氨基酸的转化与储存,3、参与乳酸的回收利用,4、肾脏糖异生促进排氨排酸,糖异生活跃,有葡萄糖-6磷酸酶,【,】,肝,肌肉,四、乳酸循环,(lactose cycle),（Cori 循环）,1、循环过程,葡萄糖,葡萄糖,葡萄糖,酵解途径,丙酮酸,乳酸,NADH,NAD,+,乳酸,乳酸,NAD,+,NADH,丙酮酸,糖异生途径,血液,糖异生低下,没有葡萄糖-6磷酸酶,【,】,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。,2分子乳酸异生为1分子葡萄糖需,6分子ATP,。,三、糖异生调节机制,五、底物循环,在前面的三个反应过程中，作用物的互变分别由不同酶催化其单向反应，这种互变循环称之为,底物循环,(substratecycle),。,6-磷酸果糖,1,6-双磷酸果糖,6,-,磷酸果糖激酶,-,1,果糖双磷酸酶-1,ADP,ATP,Pi,6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,葡萄糖-6-磷酸酶,己糖激酶,ATP,ADP,Pi,PEP,丙酮酸,草酰乙酸,丙酮酸激酶,丙酮酸羧化酶,ATP,CO,2,+,ATP,ADP+Pi,GTP,磷酸烯醇式丙酮酸,羧激酶,GDP+Pi,+CO,2,ADP,因此，有必要通过调节使,糖异生途径,与,酵解途径,相互协调，主要是对前述底物循环中的,后2个底物循环,进行调节。,当两种酶活性相等时，则不能将代谢向前推进，结果仅是ATP分解释放出能量，因而称之为,无效循环(futile cycle)。,6-磷酸果糖,1,6-双磷酸果糖,ATP,ADP,6-磷酸果糖激酶-1,Pi,果糖双磷 酸酶-1,2,6-双磷酸果糖,AMP,6-磷酸果糖与1,6-双磷酸果糖之间,第五节 其他单糖代谢,第 六 节 血糖,血糖，,指血液中的葡萄糖。,血糖水平，,即血糖浓度。,正常血糖浓度：3.896.11mmol,/L,血糖及血糖水平的概念,血糖,食 物 糖,消化，吸收,肝糖原,分解,非糖物质,糖异生,氧化分解,CO,2,+H,2,O,糖原合成,肝（肌）糖原,磷酸戊糖途径等,其它糖,脂类、氨基酸合成代谢,脂肪、氨基酸,一、血糖来源和去路,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。,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,主要调节激素,降低血糖：胰岛素(insulin),升高血糖：胰高血糖素(glucagon)、糖皮质激素、肾上腺素,主要依靠激素的调节,胰岛素,促进葡萄糖转运进入肝外细胞；,加速糖原合成，抑制糖原分解；,加快糖的有氧氧化；,抑制肝内糖异生；,减少脂肪动员。,体内唯一降低血糖水平的激素,胰岛素的作用机制:,胰高血糖素,促进肝糖原分解，抑制糖原合成；,抑制酵解途径，促进糖异生；,促进脂肪动员。,体内升高血糖水平的主要激素,此外，糖皮质激素和肾上腺素也可升高血糖，肾上腺素主要在应急状态下发挥作用。,胰高血糖素的作用机制：,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。,肾上腺素,强有力的升高血糖的激素,肾上腺素的作用机制,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。,三、血糖测定,第 七 节 糖代谢紊乱,一、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3.333.89mmol/L时称为,低血糖,。,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。,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,二、高血糖及糖尿,1.高血糖,(,hyperglycemia),的定义,2.肾糖阈的定义,临床上将空腹血糖浓度高于6.9mmol/L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，则可出现,糖尿,。这一血糖水平称为,肾糖阈,。,b.血糖正常而出现糖尿，见于慢性肾炎、肾病综合征等引起肾对糖的吸收障碍。,c.生理性高血糖和糖尿可因情绪激动而出现。,a.糖尿病引起的糖尿,型（胰岛素依赖型）,型（非胰岛素依赖型）,糖尿病主要分为二型:,三、糖尿病,(diabetes mellitus,DM),1、糖尿病的类型,葡萄糖耐量(glucose tolerence),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。,指人体对摄入的葡萄糖具有很大的耐受能力的现象。,四、,葡萄糖耐量试验,小结,糖酵解的定义,糖酵解反应过程的,ATP,的生成和关键酶。,糖酵解的生理意义,糖有氧氧化的定义、基本过程、关键酶；,三羧酸循环的详细过程、关键酶、三羧酸循环的生理意义；有氧氧化的生理意义,有氧氧化生成的,ATP,磷酸戊糖途径的反应过程的,定义；关键酶、生理意义,。,糖原的合成代谢的,定义；基本过程；关键酶。,糖原的分解代谢的,定义；基本过程；关键酶。,糖异生的,定义；基本过程；关键酶和生理意义。,血糖的来源和去路,胰岛素的作用,