第九章糖代謝

1、1第九章第九章糖代謝糖代謝 生化教研室生化教研室 程莉娟程莉娟2 新陳代謝新陳代謝又稱物質(zhì)代謝，即生物體在其生存期間與又稱物質(zhì)代謝，即生物體在其生存期間與周圍環(huán)境不斷地進行物質(zhì)交換的過程。周圍環(huán)境不斷地進行物質(zhì)交換的過程。消化吸收消化吸收 中間代謝中間代謝 排泄排泄31.1. 人體主要的供能物質(zhì)人體主要的供能物質(zhì) 供給供給70%70%以上所需能量以上所需能量 氧化氧化 17KJ/g17KJ/g葡萄糖葡萄糖第一節(jié)第一節(jié) 糖的生理功能糖的生理功能42.2.組成人體的重要成分之一（人體干重組成人體的重要成分之一（人體干重2%2%）糖脂糖脂 糖與脂類形成，糖與脂類形成， 組成神經(jīng)組織、細胞膜組織成分組

2、成神經(jīng)組織、細胞膜組織成分糖蛋白糖蛋白 糖與蛋白形成，糖與蛋白形成， 抗體、酶、激素和膜受體抗體、酶、激素和膜受體蛋白多糖蛋白多糖 糖胺聚糖與蛋白形成，糖胺聚糖與蛋白形成， 構(gòu)成結(jié)締組織基質(zhì)構(gòu)成結(jié)締組織基質(zhì)核糖、脫氧核糖核糖、脫氧核糖 遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì)糖的磷酸衍生物糖的磷酸衍生物 CoASHCoASH、ATPATP、FADFAD、NADNAD+ +5第二節(jié)第二節(jié) 糖的消化吸收糖的消化吸收 一、糖的消化一、糖的消化 多糖多糖 單糖單糖 主要部位：小腸主要部位：小腸6 二、糖的吸收二、糖的吸收 單糖單糖 部位：小腸部位：小腸7第三節(jié)第三節(jié) 血糖血糖一、概念一、概念 通過各種途徑進入血液的葡萄糖。通

3、過各種途徑進入血液的葡萄糖。q空腹血糖空腹血糖4.46.7mmol/LFolin-吳法吳法3.96.4mmol/L鄰甲苯胺法鄰甲苯胺法3.96.1mmol/L葡萄糖氧化酶法葡萄糖氧化酶法8二、來源與去路二、來源與去路食物糖食物糖氧化供能氧化供能肝糖原肝糖原糖原合成糖原合成非糖物質(zhì)非糖物質(zhì)8.9 8.9 - - 1010mmol/Lmmol/L轉(zhuǎn)化為脂肪、核糖、轉(zhuǎn)化為脂肪、核糖、氨基酸等氨基酸等消化吸收消化吸收分解分解糖異生糖異生3.9 3.9 6.1mmol/L6.1mmol/L9三、血糖的調(diào)節(jié)三、血糖的調(diào)節(jié)1.肝臟調(diào)節(jié)肝臟調(diào)節(jié)是調(diào)節(jié)血糖濃度的最主要器官是調(diào)節(jié)血糖濃度的最主要器官糖原合成與分解

4、糖原合成與分解2.腎臟調(diào)節(jié)腎臟調(diào)節(jié)腎糖閾（腎糖閾（renalthresholdofsugar）腎對糖的重吸收以血糖濃度腎對糖的重吸收以血糖濃度8.910.0mmol/L來表示來表示10第四節(jié)第四節(jié) 糖的氧化分解糖的氧化分解途途徑徑1.糖酵解：糖酵解：缺氧條件下，缺氧條件下，G乳酸，乳酸，釋放少量能量釋放少量能量2.有氧氧化：氧充足時，有氧氧化：氧充足時，GCOCO2 2+H+H2 2O O， 供能主要途徑供能主要途徑3.磷酸戊糖途徑：產(chǎn)生磷酸核糖，磷酸戊糖途徑：產(chǎn)生磷酸核糖，NADPH4.糖醛酸途徑：產(chǎn)生葡糖醛酸糖醛酸途徑：產(chǎn)生葡糖醛酸各途徑產(chǎn)物可相互轉(zhuǎn)化各途徑產(chǎn)物可相互轉(zhuǎn)化11一、糖酵解（一

5、、糖酵解（glycolysis）1.1.概念概念 缺氧缺氧的條件下，高等動物體內(nèi)葡萄糖分解的條件下，高等動物體內(nèi)葡萄糖分解為為乳酸乳酸，同時釋放，同時釋放少量的能量少量的能量，反應(yīng)過程類似，反應(yīng)過程類似酵母生醇發(fā)酵。酵母生醇發(fā)酵。2.反應(yīng)部位反應(yīng)部位胞液胞液3.3.基本過程基本過程（4 4個階段）個階段）121)1)葡萄糖變成葡萄糖變成1 1，6 6二磷酸果糖并消耗二磷酸果糖并消耗2 2分子分子ATPATP* * 耗能過程耗能過程* * 2 2個不可逆反應(yīng)個不可逆反應(yīng)己糖激酶己糖激酶葡萄糖激酶（肝）葡萄糖激酶（肝）磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶1 1132)2)1 1，6 6二磷酸果糖分解為二磷酸果

6、糖分解為2 2分子分子3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛143)3)3-3-磷酸甘油轉(zhuǎn)化為丙酮酸磷酸甘油轉(zhuǎn)化為丙酮酸* * 糖酵解途徑中唯一的脫氫反應(yīng)糖酵解途徑中唯一的脫氫反應(yīng)* * 1 1個不可逆反應(yīng)個不可逆反應(yīng)* * 每每1 1分子分子3-3-磷酸甘油醛共產(chǎn)生磷酸甘油醛共產(chǎn)生2 2分子分子ATPATP丙酮酸激酶丙酮酸激酶154)4)乳酸的生成乳酸的生成* * 乳酸是糖酵解的最終產(chǎn)物乳酸是糖酵解的最終產(chǎn)物16 17總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：葡萄糖葡萄糖+2Pi+2ADP 2+2Pi+2ADP 2乳酸乳酸+2ATP+2H+2ATP+2H2 2O O關(guān)鍵酶關(guān)鍵酶己糖激酶己糖激酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶1主要

7、限速酶主要限速酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶184.4.生理意義生理意義v 是機體相對缺氧時補充能量的一種有效方式是機體相對缺氧時補充能量的一種有效方式v 有些組織在有氧時也以此途徑供能有些組織在有氧時也以此途徑供能 紅細胞、皮膚、睪丸、視網(wǎng)膜、大腦等紅細胞、皮膚、睪丸、視網(wǎng)膜、大腦等v 糖酵解的中間產(chǎn)物是其他物質(zhì)的合成原料糖酵解的中間產(chǎn)物是其他物質(zhì)的合成原料 磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮 甘油甘油 3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 絲氨酸、甘氨酸、半胱氨酸絲氨酸、甘氨酸、半胱氨酸 丙酮酸丙酮酸 丙氨酸、草酰乙酸丙氨酸、草酰乙酸q 病理情況、惡性腫瘤病理情況、惡性腫瘤 糖酵解增強糖酵解增強 19二、糖的有氧氧

8、化（二、糖的有氧氧化（aerobic oxidationaerobic oxidation）1.1.概念概念 糖在糖在有氧有氧的條件下，的條件下，徹底氧化徹底氧化成水和二氧成水和二氧化碳并產(chǎn)生大量能量的過程?；疾a(chǎn)生大量能量的過程。進入生進入生物氧化物氧化202.2.反應(yīng)過程反應(yīng)過程（3 3個階段）個階段） GlcGlc 丙酮酸丙酮酸 * * 反應(yīng)過程類似酵解反應(yīng)過程類似酵解 * * 能量變化能量變化-直接進入生物氧化直接進入生物氧化21* * 為不可逆反應(yīng)過程為不可逆反應(yīng)過程 ， 是連接糖酵解和三羧酸循環(huán)的重要環(huán)節(jié)是連接糖酵解和三羧酸循環(huán)的重要環(huán)節(jié) * * 生成乙酰輔酶生成乙酰輔酶A A，

9、 產(chǎn)生一分子產(chǎn)生一分子COCO2 2和一對和一對NADH+HNADH+H+ +丙酮酸氧化脫羧生成乙酰輔酶丙酮酸氧化脫羧生成乙酰輔酶A A22* * 丙酮酸脫氫酶系丙酮酸脫氫酶系- -多酶復(fù)合體多酶復(fù)合體2324 三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)（tricarboxylictricarboxylic acid cycle acid cycle）概念概念: : 乙酰輔酶乙酰輔酶A A和草酰乙酸和草酰乙酸縮合縮合，生成帶有，生成帶有三個羧基的三個羧基的檸檬酸檸檬酸，再經(jīng)過一系列的反應(yīng)重，再經(jīng)過一系列的反應(yīng)重新生成新生成草酰乙酸草酰乙酸完成一個循環(huán)，也稱檸檬酸完成一個循環(huán)，也稱檸檬酸循環(huán)。循環(huán)。25 過程過程 乙

10、酰輔酶乙酰輔酶A A與草酰乙酸縮合成檸檬酸與草酰乙酸縮合成檸檬酸 * * 為不可逆反應(yīng)過程為不可逆反應(yīng)過程 * * 檸檬酸合成酶檸檬酸合成酶 -循環(huán)中的第一個循環(huán)中的第一個限速酶限速酶，重要調(diào)節(jié)點，重要調(diào)節(jié)點26（2 2）檸檬酸轉(zhuǎn)變成異檸檬酸）檸檬酸轉(zhuǎn)變成異檸檬酸* *順烏頭酸酶順烏頭酸酶27（3 3）異檸檬酸氧化脫羧）異檸檬酸氧化脫羧 * * 不可逆反應(yīng)不可逆反應(yīng) * * 異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶 是是TCA TCA 循環(huán)中的第二個循環(huán)中的第二個限速酶限速酶28(4)-酮戊二酸氧化脫羧成琥珀酰酮戊二酸氧化脫羧成琥珀酰CoACoA* * 為不可逆反應(yīng)為不可逆反應(yīng) 29酶酶輔酶輔酶維生素維生

11、素-酮戊二酸脫氫酶酮戊二酸脫氫酶 TPP TPP vitB vitB1 1 琥珀酰硫辛酸轉(zhuǎn)移酶琥珀酰硫辛酸轉(zhuǎn)移酶 硫辛酸硫辛酸 輔酶輔酶A A 硫辛酸硫辛酸 泛酸泛酸 二氫硫辛酸脫氫酶二氫硫辛酸脫氫酶 FAD FAD NAD NAD+ + vitBvitB2 2 vitPP vitPP * *-酮戊二酸脫氫酶系酮戊二酸脫氫酶系 為一多酶復(fù)合體，組成與丙酮酸脫氫酶為一多酶復(fù)合體，組成與丙酮酸脫氫酶系類似，是系類似，是TCA TCA 循環(huán)中的第三個循環(huán)中的第三個限速酶限速酶30* * 琥珀酸硫激酶催化琥珀酸硫激酶催化* * TCATCA循環(huán)中的唯一底物水平磷酸化反應(yīng)循環(huán)中的唯一底物水平磷酸化反應(yīng)(

12、5)琥珀酰琥珀酰CoACoA轉(zhuǎn)變成琥珀酸轉(zhuǎn)變成琥珀酸31(6)(6)草酰乙酸的再生草酰乙酸的再生脫氫脫氫 加水加水 再脫氫再脫氫經(jīng)呼吸鏈，經(jīng)呼吸鏈，氧化磷酸化產(chǎn)生氧化磷酸化產(chǎn)生2 2個個ATPATP32經(jīng)呼吸鏈，經(jīng)呼吸鏈，氧化磷酸化產(chǎn)生氧化磷酸化產(chǎn)生3 3個個ATPATP333個個ATP3個個ATP3個個ATP2個個ATP1個個ATP34三羧酸反應(yīng)特點三羧酸反應(yīng)特點: :(1)(1)每每1 1循環(huán)消耗循環(huán)消耗1 1個乙酰基個乙?；淮蔚孜锼搅姿峄淮蔚孜锼搅姿峄?（1 ATP1 ATP） 一個循環(huán)一個循環(huán) 二次脫羧二次脫羧 產(chǎn)生產(chǎn)生1212個個ATPATP四次脫氫（四次脫氫（11 ATP1

13、1 ATP）35(3)(3)中間產(chǎn)物總量不變中間產(chǎn)物總量不變 數(shù)量不變，但在循環(huán)中是不斷更新的數(shù)量不變，但在循環(huán)中是不斷更新的(2)3(2)3個限速酶個限速酶 檸檬酸合成酶檸檬酸合成酶 異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶 三羧酸循環(huán)最重要調(diào)節(jié)酶三羧酸循環(huán)最重要調(diào)節(jié)酶 -酮戊二酸脫氫酶系酮戊二酸脫氫酶系36 三羧酸循環(huán)的生理意義三羧酸循環(huán)的生理意義(1)(1)釋放大量能量釋放大量能量37(2)(2)是三大物質(zhì)分解代謝的共同途徑。是三大物質(zhì)分解代謝的共同途徑。(3)(3)是糖、脂肪和氨基酸的聯(lián)系通路。是糖、脂肪和氨基酸的聯(lián)系通路。386.6.糖的有氧氧化總結(jié)糖的有氧氧化總結(jié) 糖的有氧氧化是在胞漿與線粒體

14、中進行糖的有氧氧化是在胞漿與線粒體中進行 反應(yīng)分為三個階段反應(yīng)分為三個階段 有氧氧化的關(guān)鍵酶有氧氧化的關(guān)鍵酶: :(1)(1)己糖激酶、磷酸果糖激酶己糖激酶、磷酸果糖激酶1 1、丙酮酸激酶、丙酮酸激酶 (2)(2)丙酮酸脫氫酶系丙酮酸脫氫酶系(3)(3)檸檬酸合成酶、異檸檬酸脫氫酶、檸檬酸合成酶、異檸檬酸脫氫酶、 -酮戊二酸脫氫酶系酮戊二酸脫氫酶系39 每進行一次三羧酸循環(huán)每進行一次三羧酸循環(huán): :消耗消耗1mol1mol乙?；?，產(chǎn)生乙?；?，產(chǎn)生COCO2 2，H H2 2O O和和1212個個ATPATP 糖的有氧氧化能量的計算糖的有氧氧化能量的計算: : 1mol 1mol葡萄糖徹底氧化產(chǎn)

15、生葡萄糖徹底氧化產(chǎn)生3636或或3838個個ATPATP。 40三、磷酸戊糖途徑（三、磷酸戊糖途徑（pentosephosphatepathway）1.1.存在此途徑的器官存在此途徑的器官 肝、紅細胞、腎上腺皮質(zhì)、脂肪、骨髓等肝、紅細胞、腎上腺皮質(zhì)、脂肪、骨髓等 2.2.特點特點胞液內(nèi)胞液內(nèi)不經(jīng)過三碳糖階段不經(jīng)過三碳糖階段直接進行脫氫和脫羧等反應(yīng)直接進行脫氫和脫羧等反應(yīng)生成大量生成大量 NADPH + HNADPH + H+ + 416-6-磷酸葡萄糖脫氫酶磷酸葡萄糖脫氫酶6-6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶磷酸葡萄糖酸脫氫酶425.5.生理意義生理意義 1.1.提供生物合成所需的原料提供生物合成所需的

16、原料 a a、5-5-磷酸核糖磷酸核糖- - 合成核酸合成核酸 b b、還原型、還原型NADPH+HNADPH+H+ + 為合成脂肪酸、類固醇物質(zhì)供氫為合成脂肪酸、類固醇物質(zhì)供氫 谷胱甘肽還原酶的輔酶，維持體內(nèi)一定量谷胱甘肽還原酶的輔酶，維持體內(nèi)一定量的的GSHGSH，保持紅細胞的完整性，保護巰基酶，保持紅細胞的完整性，保護巰基酶的活性的活性 c c、參與肝內(nèi)生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)、參與肝內(nèi)生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)43NADPH+HNADPH+H+ + NADP NADP+ + GS-SG GSHGS-SG GSH（氧化型）（氧化型） （還原型）（還原型） 6-6-磷酸葡萄糖脫氫酶缺乏磷酸葡萄糖脫氫酶缺乏 - -

17、溶血性貧血（蠶豆?。┤苎载氀ㄐQ豆?。?44四、糖醛酸途徑四、糖醛酸途徑葡萄糖葡萄糖 6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 UDP-UDP-葡萄糖葡萄糖 UDP-UDP-葡糖醛酸葡糖醛酸+ H+ H2 2O + 2NADO + 2NAD+ +UDP-UDP-葡萄葡萄糖脫氫酶糖脫氫酶意義：活性葡糖醛酸參與生物轉(zhuǎn)化、合成雜多糖意義：活性葡糖醛酸參與生物轉(zhuǎn)化、合成雜多糖45第五節(jié)第五節(jié) 糖原代謝和糖異生糖原代謝和糖異生46 合成過程（合成過程（4 4步反應(yīng)）步反應(yīng)）(1)6-磷酸葡萄糖的生成磷酸葡萄糖的生成 * * 消耗一個高能磷酸鍵消耗一個高能磷酸鍵 * * 己糖激酶己糖激

18、酶/ /葡萄糖激酶葡萄糖激酶( (肝肝) )催化催化一、糖原的合成一、糖原的合成 （GlycogenesisGlycogenesis） 概念概念 由單糖合成糖原的過程。由單糖合成糖原的過程。47(2)1-磷酸葡萄糖的生成磷酸葡萄糖的生成 * * 磷酸葡萄糖變位酶催化磷酸葡萄糖變位酶催化48(3)UDP-Glc的生成的生成 * * 消耗一個高能磷酸鍵消耗一個高能磷酸鍵 * * UDP-UDP-GlcGlc焦磷酸化酶催化焦磷酸化酶催化49(4)糖原的合成糖原的合成 * * 糖原合成酶催化糖原合成酶催化 * * 需糖原引物需糖原引物( (原有的糖鏈分子）原有的糖鏈分子） * * UDP-UDP-Gl

19、cGlc提供活性葡萄糖殘基提供活性葡萄糖殘基, ,以以-1-1，4 4糖苷鍵糖苷鍵加入糖原引物非還原端加入糖原引物非還原端50 糖原的分支糖原的分支 * * 糖鏈長度糖鏈長度 1212個個糖殘基時糖殘基時 * * 分支酶分支酶催化將催化將6-76-7糖殘基以糖殘基以-1-1，6 6糖苷鍵連糖苷鍵連接于臨近糖鏈接于臨近糖鏈 * * 新形成的分支須與原有糖鏈有新形成的分支須與原有糖鏈有4 4個糖殘基個糖殘基距離距離 * * 使糖原分解與合成加速使糖原分解與合成加速, ,并加大糖原溶解度并加大糖原溶解度51-1,6-1,6糖苷鍵糖苷鍵52 特點特點肝、腎、肌肉肝、腎、肌肉是合成的主要組織是合成的主要

20、組織動物細胞中糖的主要儲存形式動物細胞中糖的主要儲存形式 UDP-GUDP-G-糖的活性形式糖的活性形式53 糖原合成酶糖原合成酶-限速酶限速酶 -1-1，4 4糖苷鍵糖苷鍵-直鏈直鏈 -1-1，6 6糖苷鍵糖苷鍵-支鏈支鏈 為一耗能過程為一耗能過程 每增加一個葡萄糖單位消耗每增加一個葡萄糖單位消耗2 2分子分子ATPATP54二、糖原的分解（二、糖原的分解（GlycogenolysisGlycogenolysis） 概念概念 糖原分解成葡萄糖的過程。糖原分解成葡萄糖的過程。55特點：特點： 磷酸化酶磷酸化酶-糖原分解的關(guān)鍵酶糖原分解的關(guān)鍵酶 葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸酶主要存在于肝、腎，磷酸

21、酶主要存在于肝、腎， 故肝糖元可直接分解為葡萄糖故肝糖元可直接分解為葡萄糖 56糖原合成與分解的意義糖原合成與分解的意義 維持血糖平衡維持血糖平衡* * 血糖濃度升高血糖濃度升高 生成糖原，儲存生成糖原，儲存 下降下降 分解糖原，供能分解糖原，供能* * CrioCrio氏循環(huán)氏循環(huán)57三、糖異生（三、糖異生（glucogluconeoneogenesisgenesis） 1. 1.概念概念 非糖物質(zhì)非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟堑倪^程。轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟堑倪^程。 * *甘油、有機酸（乳酸、丙酮酸等）、生糖氨基酸甘油、有機酸（乳酸、丙酮酸等）、生糖氨基酸 2.2.糖異生的主要器官：糖異生的主要器官：肝、腎上腺

22、皮質(zhì)肝、腎上腺皮質(zhì)584.4.反應(yīng)過程反應(yīng)過程 基本上是酵解的逆過程基本上是酵解的逆過程 三個能障不可逆行，需另外的酶催化三個能障不可逆行，需另外的酶催化 * * 丙酮酸羧化支路丙酮酸羧化支路 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶 * * 1,6-1,6-二磷酸果糖變成二磷酸果糖變成6-6-磷酸果糖磷酸果糖 果糖果糖-1,6-1,6-二磷酸酶二磷酸酶 * * 6-6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖 葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶59O(a) 丙酮酸羧化支路糖酵解中糖異生中60糖酵解中糖異生中底物循環(huán)底物循環(huán)：不同酶催化的單向反應(yīng)使兩個底物

23、通過循環(huán)：不同酶催化的單向反應(yīng)使兩個底物通過循環(huán)相互轉(zhuǎn)化。相互轉(zhuǎn)化。615.5.生理意義生理意義 空腹或饑餓狀態(tài)下空腹或饑餓狀態(tài)下維持血糖濃度的相對恒定維持血糖濃度的相對恒定 有利于乳酸的有利于乳酸的回收利用回收利用 乳酸循環(huán)（乳酸循環(huán)（coriscoris cycle cycle） 協(xié)助氨基酸的轉(zhuǎn)化和儲存協(xié)助氨基酸的轉(zhuǎn)化和儲存 (-(-酮酸酮酸 ) )62第七節(jié)第七節(jié) 糖代謝紊亂糖代謝紊亂神經(jīng)系統(tǒng)功能紊亂神經(jīng)系統(tǒng)功能紊亂內(nèi)分泌失調(diào)內(nèi)分泌失調(diào)先天性某些酶缺陷先天性某些酶缺陷肝、腎功能障礙肝、腎功能障礙糖代謝紊亂糖代謝紊亂低血糖低血糖高血糖及糖尿高血糖及糖尿糖尿病糖尿病糖原累積癥糖原累積癥63一、低血糖（一、低血糖（hypoglycemia）1.概念概念空腹血糖濃度空腹血糖濃度3.3mmol/L2.2.原因原因 * * 胰島胰島 細胞增生細胞增生/ /癌變等導(dǎo)致胰島素分泌過多癌變等導(dǎo)致胰島素分泌過多 * * 垂體前葉或腎上腺皮質(zhì)機能減退使對抗胰島素的生垂體前葉或腎上腺皮質(zhì)機能減退使對抗胰島素的生 長素長素/ /糖皮質(zhì)激素分泌不足糖皮質(zhì)激素分泌不足 * * 嚴(yán)重肝腎患者嚴(yán)重肝腎患者 * * 饑餓、持續(xù)劇烈體力活動饑餓、持續(xù)劇烈體力活動 3