第09章-糖代谢.ppt

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,*,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,*,*,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,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,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,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,*,*,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,物质代谢途径中的要点,部位,初始反应物（原料）,终产物,重要的中间产物,限速酶（关键酶）、限速步骤,能量的生成、消耗,代谢途径的生理意义,代谢途径中的重要步骤,限速步骤,加氢、脱氢步骤,能量的生成和消耗步骤,生成,CO,2,的步骤,概述,一、糖的生理功能,1.,氧化供能,为肿瘤，爱滋病，及其他疾病的治疗开辟了新的方向.,2.糖类具有结构功能,作为机体组织细胞的组成成分,这是糖的主要功能。,3.,糖具有复杂的多方面的生物活性与功能,如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。,半乳糖,(galactose),已醛糖,核糖,(ribose),戊醛糖,2.,寡糖,常见的几种二糖有,麦芽糖,(maltose),葡萄糖 葡萄糖,蔗 糖,(sucrose),葡萄糖 果糖,乳 糖,(lactose),葡萄糖 半乳糖,各单糖之间借脱水缩合的糖苷键相连而成的短链结构，能水解生成几分子单糖的糖。,3.多糖,由许多单糖分子缩合而成的长链结构，,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,直链淀粉,由a-1,4糖苷键相连而成的直链结构。,支链淀粉,由多个较短的a-1，4糖苷键直链结合而成。每两个短直链之间的连接为a-1,6糖苷键。,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,4、结合糖,(1)糖蛋白,一种或多种糖以共价键连接到肽链上的蛋白质。,连接方式,N-,连接,：,O-,连接,：,(2)蛋白聚糖,组成,核心蛋白,糖胺聚糖,糖胺,糖醛酸,葡萄糖胺,半乳糖胺,葡萄糖醛酸,艾杜糖醛酸,糖胺聚糖由二糖单位重复连接而成，不分支。,硫酸软骨素类,硫酸皮肤素,硫酸角质素,透明质酸,肝素和硫酸类肝素,体内重要的糖胺聚糖（6种）：,透明质酸,连接蛋白,核心蛋白,硫酸角质素,硫酸软骨素,糖蛋白亚基,骨骺软骨蛋白聚糖聚合物,蛋白聚糖聚合物,第 一 节 糖的消化和吸收,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。,消化部位：,主要在小肠，少量在口腔,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。,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,+,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)。,三、糖代谢的概况,葡萄糖,酵解途径,丙酮酸,有氧,无氧,H,2,O,及,CO,2,乳酸,糖异生途径,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,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,*糖酵解分为两个阶段,*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),。,丙酮酸在无氧条件下加氢还原为乳酸。,1,糖酵解途径,葡萄糖,磷酸化为,6-磷酸葡萄糖,（一）,糖酵解途径,特点：消耗1分子ATP，反应不可逆。,葡萄糖激酶（肝）,葡萄糖,Mg,2,+,A,T,P,已糖激酶,A,D,P,糖酵解过程的第一个,限速酶,哺乳类动物体内已发现有4种己糖激酶同工酶，分别称为至型。肝细胞中存在的是型，称为葡萄糖激酶(glucokinase)。它的特点是：,对葡萄糖的亲和力很低,受激素调控,糖 原 (,Gn),H,3,PO,4,磷酸化酶,糖 原(Gn-,1,),1-磷酸葡萄糖,磷酸葡萄糖变位酶,6-磷酸葡萄糖,糖原分解生成6-磷酸葡萄糖,磷酸已糖异构酶,6-磷酸葡萄糖,(G-6-P）,(F-6-P）,6-磷酸果糖,6-磷酸葡萄糖异构为,6-磷酸果糖（F-6-P）,1,2,3,4,5,6,葡萄糖,1,6-二磷酸果糖,(F-6-P）,A,D,P,A,T,P,磷酸果糖激酶-1,（PFK1）,Mg,2,+,2，6-二磷酸果糖,ADP,AMP,（+）,ATP、柠檬酸,(),6-磷酸果糖生成,1,6-二磷酸果糖(F-1,6-BP),第二个限速酶，也是,最重要的限速酶,3-,磷酸甘油醛,磷酸二羟丙酮,1，6-二磷酸果糖,醛缩酶,(4),磷酸丙糖的生成,(5)磷酸丙糖,的同分异构化,磷酸丙糖异构酶,3-磷酸甘油醛,磷酸二羟丙酮,1,3-二磷酸甘油酸,(1,3-BPG),3-磷酸甘油醛脱氢酶,3-,磷酸甘油醛,HPO,4,2,-,糖酵解,中唯一的,脱氢,反应,+,NAD,H,+,H,+,NAD,+,OPO,3,2-,（6）3-磷酸甘油醛氧化生成,1,3-磷酸甘油酸,碘乙酸可强烈抑制,3-,磷酸甘油醛脱氢酶,的活性。,砷酸盐,因与磷酸的,结构相似,可替代磷酸而生成,1-,砷酸盐,-3-,磷酸甘油酸，但后者不稳定，极易分解成,3-,磷酸甘油酸。这样就使,1,3-,二磷酸甘油酸的步骤省略,，没有脱氢反应和一步底物水平磷酸化，使能量生成受到影响。,3-磷酸甘油酸激酶,3-,磷酸甘油酸,1,3-二磷酸甘油酸(1,3-BPG),OPO,3,2-,ADP,ATP,底物水平磷酸化,（7）1,3-磷酸甘油酸,的磷酸转移,底物水平磷酸化,(,substrate level phosphorylation,),由于脱氢或脱水的作用，底物分子内部能量重新分布，生成高能键（高能磷脂键或高能硫脂键），使ADP/GDP磷酸化生成ATP/GTP的过程。,3-,磷酸甘油,磷酸甘油酸变位酶,2-磷酸甘油酸,(8)3-磷酸甘油酸转变为,2-磷酸甘油酸,磷酸烯醇式,丙酮酸,2-磷酸甘油酸,烯醇化酶,(,Mg,2+,/Mn,2+,),H,2,O,(9),2-磷酸甘油酸脱水成为,磷酸烯醇式丙酮酸,形成一个高能化合物,ADP,A,T,P,丙酮酸激酶,(,PK,),磷酸烯醇式,丙酮酸,烯醇式丙酮酸,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,Mg,2+,K,+,（10）磷酸烯醇式丙酮酸转变为,丙酮酸,丙酮酸,NAD,H,+,H,+,3-磷酸甘油醛,3-磷酸甘油醛脱氢酶,Pi,1,3-二磷酸甘油酸,乳酸,乳酸脱氢酶,NAD,+,2、丙酮酸还原为,乳酸（缺氧）,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。,2,丙酮酸,2,烯醇式丙酮酸,2,ADP,2,ATP,2,乳酸,6-磷酸果糖,1,6-二磷酸果糖,ADP,ATP,2,1,3-二磷酸甘油酸,磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛,2,P,i,2,NADH+,2,H,+,2,NAD,+,2,3-磷酸甘油酸,2,ADP,2,ATP,2,2-磷酸甘油酸,2,磷酸烯醇式丙酮酸,2H,2,O,糖原,(G,n,),6-磷酸葡萄糖,1-磷酸葡萄糖,P,i,G,n-1,ADP,ATP,葡萄糖,糖酵解过程,反应部位：胞液,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,糖酵解小结,产能的方式和数量,方式：,底物水平磷酸化,净生成ATP数量：,从葡萄糖开始 22-2=2ATP,从糖原开始 22-1=3ATP,终产物：乳酸、ATP,（二）,糖酵解的调节,关键酶,己糖激酶,6-磷酸果糖激酶-1（,最主要的调节位点）,丙酮酸激酶,调节方式,别构调节,（能量水平、底物产物）,共价修饰调节,（激素，,磷酸化位点是丝氨酸残基的羟基）,1、6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1),*别构调节,别构激活剂：,AMP;ADP;F-1,6-2P,;,F-2,6-2P,别构抑制剂：柠檬酸;,ATP,（高浓度）,此酶有二个结合,ATP,的部位：,活性中心底物结合部位（低浓度时）,活性中心外别构调节部位（高浓度时,）,F-2,6-2P,是该酶最强的变构激活剂,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,PFK-1,磷蛋白磷酸酶,Pi,PKA,ATP,ADP,Pi,胰高血糖素,ATP,cAMP,活化,F-2,6-2P,+,+,+,/,+,AMP,+,柠檬酸,AMP,+,柠檬酸,PFK-2,（有活性）,FBP-2,（无活性）,6-磷酸果糖激酶-2,PFK-2,（无活性）,FBP-2,（有活性）,P,P,果糖双磷酸酶-2,2、,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,丙酮酸激酶,丙酮酸激酶,ATP,ADP,Pi,磷蛋白磷酸酶,（无活性）,（有活性）,胰高血糖素,PKA,CaM激酶,P,PKA：,蛋白激酶,A(protein kinase A),CaM：,钙调蛋白,3、,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，但肝葡萄糖激酶不受其抑制。,*,长链脂肪酰CoA,可别构抑制肝葡萄糖激酶。,(三）糖酵解的生理意义,1.迅速供能：是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。,2.,生理供能：,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,3.,病理供能：,严重贫血、呼吸功能障碍和循环功 能障碍。,二、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,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,*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,（线粒体）,第三阶段：三羧酸循环及,氧化磷酸化（线粒体）,G（Gn）,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,NAD,+,NAD,H,+,H,+,C,H,3,COSCoA,丙酮酸,乙酰,CoA,+CoA-S,H,辅酶A,SCoA,+,C O,2,COO,丙,酮,酸,脱,氢,酶,系,ADP,(+),ATP、乙酰CoA,(-),1、丙酮酸的氧化脱羧,限速酶,丙酮酸脱氢酶系,3 种 酶,：,E,1,:,丙酮酸脱氢酶,(TPP、Mg,2+,),E,2,:二氢硫辛酰酰胺转乙酰酶,(硫辛酸、辅酶A),E,3,:二氢硫辛酰酰胺脱氢酶,(FAD、NAD,+,),6种辅助因子,：,TPP、Mg,2+,、硫辛酸、辅酶A、FAD、NAD,+,（含B,1,、硫辛酸、泛酸、B,2,、PP五种维生素）,HSCoA,NAD,+,CO,2,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。,2.三羧酸循环,*概述,*反应部位,1900-1981，德籍英国生物化学家,因发现三羧酸循环而获得1953年诺贝尔生理和医学奖。,1932年发现尿素循环,1937年发现三羧酸循环,柠檬酸合酶,草酰乙酸,CH,3,COSCoA,乙酰辅酶A,柠檬酸,CoASH,+H,2,O,AMP,ATP,长链脂酰CoA,（）,（+）,乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成,柠檬酸,三羧酸循环的第一个限速酶,异柠檬酸,H,2,O,柠檬酸,顺乌头酸,乌头酸酶,柠檬酸异构化生成,异柠檬酸,CO,2,NAD,+,异柠檬酸,-酮戊二酸,草酰琥珀酸,NADH+H,+,异柠檬酸脱氢酶,AMP,ADP,ATP,（）,（+）,第一次氧化脱羧生成,-酮戊二酸,三羧酸循环中第二个限速酶,C O,2,-酮戊二酸,脱氢酶系,CoASH,NAD,+,NADH+H,+,琥珀酰CoA,-酮戊二酸,第二次氧化脱羧生成,琥珀酰辅酶A,三羧酸循环中第三个限速酶,琥珀酰CoA合成酶,琥珀酰CoA,GDP+Pi,GTP,ATP,ADP,琥珀酸,CoASH,底物水平磷酸化,琥珀酰CoA转变为,琥珀酸（,底物水平磷酸化,）,FAD,琥珀酸,琥珀酸脱氢酶,延胡索酸,FADH,2,琥珀酸氧化脱氢生成,延胡索酸,延胡索酸,延胡索酸酶,苹果酸,H,2,O,延胡索酸水化生成,苹果酸,苹果酸脱氢生成,草酰乙酸,苹果酸脱氢酶,草酰乙酸,苹果酸,NAD,+,NADH+H,+,草酰乙酸,CH,2,COSoA(乙酰辅酶A),苹果酸,琥珀酸,琥珀酰CoA,-酮戊二酸,异柠檬酸,柠檬酸,CO,2,2H,CO,2,2H,GTP,延胡索酸,2H,2H,三羧酸循环,（TAC）,小 结,1、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。,2、,TAC过程的反应部位是,线粒体,。,3、三羧酸循环是能量产生的主要环节,经过一次三羧酸循环，,消耗一分子,乙酰CoA,，,经,四次脱氢,，,三个限速酶,、,二次脱羧,，,一次,底物水平磷酸化。共产生,12个ATP,5、,整个循环反应为,不可逆反应,(2)三羧酸循环的生理意义,是糖、脂肪、氨基酸三大营养素的最终代谢通路,是是糖、脂肪、氨基酸代谢联系的枢纽,在提供生物合成的前体中起重要作用,为呼吸链提供H,+,+e。,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、,3,ATP,O,H,2,O、,2,ATP,FADH,2,O,（二）糖有氧氧化的生理意义,1.有氧氧化生成的ATP,葡萄糖有氧氧化生成的,ATP,胞浆中NADH的氧化,胞浆,中,NADH,必须经一定,转运机制,进入线粒体，再经呼吸链进行氧化磷酸化。,转运机制,主要有：,-,磷酸甘油穿梭（,脑、骨骼肌，,36,分子,ATP,）,苹果酸,-,天冬氨酸穿梭（,肝、心肌，,38,分子,ATP,）,2.有氧氧化的生理意义,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,。,关键酶：,丙酮酸脱氢酶复合体,柠檬酸合酶,异柠檬酸脱氢酶、,a-,酮戊二酸脱氢酶复合体,己糖激酶,6-磷酸果糖激酶-1,丙酮酸激酶,（三）糖有氧氧化的调节,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,+,*,乙酰CoA,/,HSCoA,或,NADH,/,NAD,+,时，其活性也受到抑制。,共价修饰调节,2、TAC的调节,主要调节位点：,异柠檬酸脱氢酶、,a-酮戊二酸脱氢酶复合体,影响二者活性的因素：,NADH/NAD+、ATP/ADP比值；,氧化磷酸化速率；,Ca2+浓度；,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反馈抑制前面反应中的酶,其他，如Ca,2+,可激活许多酶,三羧酸循环的调节,三、磷酸戊糖途径,Pentose Phosphate Pathway,*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。,部位：,胞液,关键酶：,6-磷酸葡萄糖脱氢酶,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。,NADP,+,NADPH+H,+,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖酸内酯,6-磷酸葡萄糖脱氢酶,(G6PD),限速酶，对NADP,+,有高度特异性,（1）6-磷酸葡萄糖酸内酯的生成,1、磷酸戊糖的生成,6-磷酸葡萄糖酸内酯,6-磷酸葡萄糖酸,H,2,O,内酯酶,（2）6-磷酸葡萄糖酸的生成,CO,2,6-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,（3）6-磷酸葡萄糖酸转变为5-磷酸核酮糖,5-磷酸核酮糖,5-磷酸核糖,异构酶,2、磷酸戊糖的相互转变,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,3H,2,O,35-磷,酸核酮糖,3NADPH,3CO,2,3、基团移换,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,CO,2,（二）磷酸戊糖途径的生理意义,1.为核酸的生成提供,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的还原状态,2G-SH G-S-S-G,NADP,+,NADPH+H,+,A AH,2,第 三 节 糖原的合成与分解,Glycogenesis and Glycogenolysis,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,还原端,非还原端,葡萄糖单元以,-1,4-,糖苷 键形成长链。,2.,-1,6-,糖苷键连接为分支结构,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。,糖原的结构特点及其意义,一、糖原的合成作用,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,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,1-磷酸葡萄糖,UTP,尿苷二磷酸葡萄糖,(UDPG),PPi,UDPG焦磷酸化酶,H,2,O,2Pi,3,、尿苷二磷酸葡萄糖（UDPG）的生成,*,UDPG是葡萄糖的活化形式，在体内充作葡萄糖供体。,尿苷二磷酸葡,萄糖,(UDPG),糖原引物,(Gn),糖原合酶,糖原,(G,n+1,),UDP,4.,-1,4-糖苷 键的形成,5.糖原分枝的形成,分 支 酶,(branching enzyme,),-1,6-糖苷键,-1,4-糖苷键,糖原引物,糖原合酶,分枝酶,糖原合成的限速酶,二、糖原的分解代谢,*定义,*亚细胞定位：,胞 浆,*肝糖元的分解,糖原n,+1,糖原n+1-磷酸葡萄糖,磷酸化酶,1.糖原的磷酸解,糖原分解(glycogenolysis),习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。,G,G-1-P,Pi,脱枝酶,具有:,-1,4-葡聚糖转移酶-1,6-葡萄糖苷酶的双重作用,脱枝酶,脱枝酶,2、脱枝酶的作用,1-磷酸葡萄糖,磷酸葡萄糖变位酶,6-磷酸葡萄糖,3、1-磷酸葡萄糖转变为6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,H,3,PO,4,H,2,O,葡萄糖-6-磷酸酶,（肝、肾）,4、6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,肌肉组织细胞缺乏此酶，因此肌糖原无法补充血糖,G,（补充血糖）,G-6-P,F-6-P,（进入酵解和有氧氧化途径）,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,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,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。,腺苷环化酶,（无活性）,腺苷环化酶（有活性）,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(a),糖原合酶-P(b),PKA,(有活性),磷酸化酶b,磷酸化酶a-P,磷酸化酶b激酶-P,Pi,磷蛋白磷酸酶-1,Pi,Pi,磷蛋白磷酸酶-1,磷蛋白磷酸酶-1,磷蛋白磷酸酶抑制剂-P,磷蛋白磷酸酶抑制剂,PKA（有活性）,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。,糖原合酶,磷酸化酶a-P,磷酸化酶b,AMP,ATP及6-磷酸葡萄糖,五、糖 异 生,Gluconeogenesis,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,*概念,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,糖异生作用的部位,生理条件下,饥饿期间,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（以丙酮酸为代表的物质）,葡萄糖 6-磷酸葡萄糖,ATP ADP,糖的分解代谢,已糖激酶,(肝),H,3,PO,4,H,2,O,糖的异生作用,葡萄糖-6-磷酸酶,肝,6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖,6-磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖,ATP ADP,糖的分解代谢,磷酸果糖激酶-1,H,3,PO,4,H,2,O,糖的异生作用,果糖-1，6-二磷酸酶,1,6-二磷酸果糖转变为6-磷酸果糖,丙酮酸,磷酸烯醇式丙酮酸,葡萄糖,ADP,ATP,丙酮酸激酶,草酰乙酸,ATP,ADP,CO,2,丙酮酸羧化酶,生物素,CO,2,GTP,GDP,磷酸磷醇式丙酮酸,羧激酶,丙酮酸,转变成,磷酸烯醇式丙酮酸,-,丙酮酸羧化支路,葡萄糖,-6-,磷酸酶,果糖,-1,，,6-,二磷酸酶,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过,，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”。,糖异生作用与膜障,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,糖异生活跃,有葡萄糖-6磷酸酶,【,】,肝,肌肉,（二,）乳酸循环,(lactose cycle),（Cori,循环,）,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,【,】,(三)糖异生的生理意义,1.维持血糖浓度恒定,2.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。,3.调节酸碱平衡（乳酸异生为糖）,(四)糖异生的调节,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,ADP,ATP,CO,2,+,ATP,ADP+Pi,GTP,磷酸烯醇式丙酮酸,羧激酶,GDP+Pi,+CO,2,6-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,1.,6-磷酸果糖与1,6-双磷酸果糖之间,2.磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸之间,第 四 节 血糖水平的调节,*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。,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,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,*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。,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。,三、血糖水平异常,（一）高血糖及糖尿症,1.高血糖,(,hyperglycemia),的定义,2.肾糖阈的定义,临床上将空腹血糖浓度高于7.227.78mmol/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,。,3.高血糖及糖尿的病理和生理原因,持续性高血糖和糖尿，主要见于糖尿病,(diabetes mellitus,DM),。,型（胰岛素依赖型）,型（非胰岛素依赖型）,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。,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3.333.89mmol/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,。,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,