第5章 糖代謝 生物化學(xué)概論課件

第五章糖代謝

習(xí)傲登

第五章糖代謝1學(xué)習(xí)要點(diǎn)1.糖酵解的概念、關(guān)鍵酶及生理意義2.糖有氧氧化的概念、進(jìn)行部位及生理意義3.磷酸戊糖途徑的生理意義4.糖異生的概念、關(guān)鍵酶及生理意義5.血糖的來源與去路、血糖濃度的調(diào)節(jié)、高血糖與低血糖的

概念學(xué)習(xí)要點(diǎn)1.糖酵解的概念、關(guān)鍵酶及生理意義2糖的生理功能：

1.人體所需50%~70%是由糖氧化分解供給，糖的主要生理功能是氧化供能。

2.糖也是構(gòu)成組織細(xì)胞的重要成分和某些生物活性物質(zhì)的組成成分。

糖的生理功能：

1.人體所需50%~70%是由糖氧化分3第一節(jié)糖的分解代謝第一節(jié)糖的分解代謝4一、糖的無氧氧化

機(jī)體在氧供給不足時(shí)，體內(nèi)組織細(xì)胞中的葡萄糖或糖原分解為乳酸，并生成少量能量的過程稱為糖的無氧氧化。此過程與酵母菌的生醇發(fā)酵過程相似，故又稱為糖酵解。

一、糖的無氧氧化5（一）糖酵解反應(yīng)過程分為以下兩個(gè)階段：

第一階段是由葡萄糖或糖原分解成丙酮酸的過程，即糖酵解途徑。第二階段是由丙酮酸還原為乳酸的過程。

（一）糖酵解反應(yīng)過程分為以下兩個(gè)階段：第一階段是6糖酵解反應(yīng)過程糖酵解反應(yīng)過程7（二）糖酵解要點(diǎn)

1.糖酵解的反應(yīng)部位是組織細(xì)胞的細(xì)胞液，反應(yīng)條件是氧供給不足，終產(chǎn)物是乳酸。2.

3-磷酸甘油醛經(jīng)脫氫酶催化脫下的2H由輔酶

NAD+

接受生成NADH+H+，在乳酸脫氫酶的作用下，2H由丙酮酸接受還原成乳酸。（二）糖酵解要點(diǎn)1.糖酵解的反應(yīng)部位是組織細(xì)胞的細(xì)胞液83.代謝若從葡萄糖開始，在生成2分子乳酸的過程中，有兩步耗能反應(yīng)，共消耗2分子ATP；兩步產(chǎn)能反應(yīng)，共產(chǎn)生4分子ATP，則可凈生成2分子ATP。如果從糖原開始，可凈生成3分子ATP。4.己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶是催化糖酵解過程中三個(gè)不可逆反應(yīng)的關(guān)鍵酶。3.代謝若從葡萄糖開始，在生成2分子乳酸的過程中，9（三）糖酵解的生理意義

1.糖酵解的主要生理意義是機(jī)體在缺氧情況下迅速獲得能量以供急需的有效方式，尤其對(duì)肌肉收縮更為重要。2.有些組織如腫瘤細(xì)胞、睪丸、視網(wǎng)膜等組織細(xì)胞，即使在有氧情況下，也主要依靠糖酵解獲取能量。（三）糖酵解的生理意義1.糖酵解的主要生理意義是機(jī)體在缺103.成熟紅細(xì)胞缺乏線粒體，因此不能依靠糖的有氧氧化來獲取能量，所需能量的90%~95%來自于糖酵解。4.糖酵解的終產(chǎn)物是乳酸，劇烈運(yùn)動(dòng)后積累在肌肉中的乳酸可由血液運(yùn)至肝臟轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?。在某些病理情況下，例如嚴(yán)重貧血、大量失血、呼吸障礙、循環(huán)障礙等，均因氧供給不足使酵解過程加強(qiáng)，甚至可因酵解過度，導(dǎo)致乳酸堆積而發(fā)生酸中毒。

3.成熟紅細(xì)胞缺乏線粒體，因此不能依靠糖的有氧氧化11二、糖的有氧氧化

葡萄糖或糖原在有氧情況下徹底氧化成CO2和H2O并釋放大量能量的過程稱為糖的有氧氧化，反應(yīng)部位是細(xì)胞液和線粒體。糖的有氧氧化分為以下三個(gè)階段：

二、糖的有氧氧化葡萄糖或糖原在有氧情況下徹底氧化成12（一）葡萄糖分解生成丙酮酸

此階段的反應(yīng)過程與糖酵解過程基本相同，不同之處在于3-磷酸甘油醛脫氫生成的NADH+H+不參與丙酮酸還原為乳酸的反應(yīng)，而是經(jīng)NADH氧化呼吸鏈被氧化生成水，并生成ATP。（一）葡萄糖分解生成丙酮酸此階段的反應(yīng)過程與糖酵解過13（二）丙酮酸氧化脫羧生成乙酰輔酶A

丙酮酸進(jìn)入線粒體后，由丙酮酸脫氫酶系催化其氧化脫羧生成乙酰輔酶A。總反應(yīng)式如下：

CH3COCOOH

HS-CoACH3CO~SCoA

CO2

+

+

NAD+

NADH+H+

丙酮酸

輔酶A

乙酰輔酶A

丙酮酸脫氫酶復(fù)合體

（二）丙酮酸氧化脫羧生成乙酰輔酶A丙酮酸進(jìn)入線粒體后14（三）乙酰輔酶A進(jìn)入三羧酸循環(huán)徹底氧化1.三羧酸循環(huán)又稱檸檬酸循環(huán)，是在細(xì)胞線粒體內(nèi)由草酰乙酸與乙酰輔酶A縮合而成含有3個(gè)羧基的檸檬酸開始，經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)，重新生成草酰乙酸而構(gòu)成的循環(huán)反應(yīng)體系。

（三）乙酰輔酶A進(jìn)入三羧酸循環(huán)徹底氧化1.三羧酸循環(huán)又稱檸檬15三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)162.三羧酸循環(huán)要點(diǎn)（1）三羧酸循環(huán)的反應(yīng)部位是線粒體，反應(yīng)條件為有氧，終產(chǎn)物是CO2、H2O和ATP。（2）檸檬酸合成酶、異檸檬酸脫氫酶、α-酮戊二酸脫氫酶系是三羧酸循環(huán)過程中的關(guān)鍵酶。2.三羧酸循環(huán)要點(diǎn)（1）三羧酸循環(huán)的反應(yīng)部位是線粒體，反應(yīng)17（3）三羧酸循環(huán)過程中有兩次脫羧反應(yīng)，生成2分子

CO2。有四次脫氫反應(yīng)，產(chǎn)生3分子NADH+H+和1分子FADH2。每分子NADH+H+和FADH2進(jìn)入氧化呼吸鏈生成水的同時(shí)分別產(chǎn)生3ATP

和2ATP。（4）1分子乙酰輔酶A經(jīng)三羧酸循環(huán)生成12分子ATP。（5）由于三羧酸循環(huán)的起始物草酰乙酸和中間產(chǎn)物可以參與其它物質(zhì)代謝而被消耗，因此它們需要不斷更新與補(bǔ)充，來保證循環(huán)的正常進(jìn)行。（3）三羧酸循環(huán)過程中有兩次脫羧反應(yīng)，生成2分子18（四）糖的有氧氧化的主要生理意義是氧化供能1.

糖的有氧氧化的基本生理意義是氧化供能。2.三羧酸循環(huán)是糖、脂肪和蛋白質(zhì)在體內(nèi)氧化分解代

謝的最終途徑。3.三羧酸循環(huán)是糖、脂肪和蛋白質(zhì)三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝

相互聯(lián)系與轉(zhuǎn)化的樞紐（四）糖的有氧氧化的主要生理意義是氧化供能19*根據(jù)細(xì)胞液中NADH+H+進(jìn)入線粒體的方式不同，ATP產(chǎn)生的分子數(shù)則不同。*根據(jù)細(xì)胞液中NADH+H+進(jìn)入線粒體的方式不同，ATP產(chǎn)生20三、磷酸戊糖途徑（一）在肝、脂肪組織、腎上腺皮質(zhì)、哺乳期乳腺、性腺、骨髓、紅細(xì)胞等組織細(xì)胞的胞液中還存在磷酸戊糖途徑。

磷酸戊糖途徑的主要特點(diǎn)是6-磷酸葡萄糖在脫氫酶的催化下發(fā)生脫氫和脫羧反應(yīng)，生成NADPH+H+和5-磷酸核糖參與物質(zhì)合成代謝，無ATP的產(chǎn)生與消耗。6-磷酸葡萄糖脫氫酶是磷酸戊糖途徑的關(guān)鍵酶。三、磷酸戊糖途徑（一）在肝、脂肪組織、腎上21磷酸戊糖途徑的主要特點(diǎn)：1.6-磷酸葡萄糖在脫氫酶的催化下發(fā)生脫氫和脫羧反

應(yīng)，生成NADPH+H+和5-磷酸核糖參與物質(zhì)合成

代謝，無ATP的產(chǎn)生與消耗。2.6-磷酸葡萄糖脫氫酶是磷酸戊糖途徑的關(guān)鍵酶。

磷酸戊糖途徑的主要特點(diǎn)：22（二）磷酸戊糖途徑生理意義1.生成5-磷酸核糖，用于合成體內(nèi)核苷酸及核酸。2.生成NADPH，用于參與體內(nèi)的多種物質(zhì)代謝。

（二）磷酸戊糖途徑生理意義23糖酵解、糖的有氧氧化、磷酸戊糖途徑的相互聯(lián)系

糖酵解、糖的有氧氧化、磷酸戊糖途徑的相互聯(lián)系24第二節(jié)糖原的合成與分解第二節(jié)糖原的合成與分解25

糖原是以葡萄糖為單位聚合而成的具有分支的高分子有機(jī)化合物，是體內(nèi)葡萄糖的儲(chǔ)存形式。在糖原分子中，每一條直鏈內(nèi)的葡萄糖單位α-1,4糖苷鍵相連，在分支處則以α-1,6糖苷鍵連接。糖原糖原是以葡萄糖為單位聚合而成的具有分支的糖原26

體內(nèi)多數(shù)組織細(xì)胞都可以合成糖原，其中以肝和肌肉組織的合成能力較強(qiáng)。肝糖原占肝濕重的6%~8%（約為70~100g）；肌糖原占肌肉總量的1%~2%，（約為250~400g）；腦組織中糖原含量最少，僅為0.1%左右。體內(nèi)多數(shù)組織細(xì)胞都可以27一、糖原的合成糖原合成的基本過程（一）由葡萄糖、果糖、半乳糖等單糖類物質(zhì)合成糖原的過程稱為糖原的合成。一、糖原的合成糖原合成的基本過程（一）由葡萄糖、果糖、半乳糖28（二）糖原合成要點(diǎn)1.糖原合成酶是糖原合成過程的關(guān)鍵酶。2.糖原合成是一個(gè)耗能的過程，糖鏈上每增加1個(gè)葡萄

糖單位，需消耗2分子ATP。1分子ATP用于1-磷酸

葡萄糖的磷酸化，1分子用于ATP與UDP作用生成

UTP。

（二）糖原合成要點(diǎn)1.糖原合成酶是糖原合成過程的關(guān)鍵酶。293.UDPG作為體內(nèi)葡萄糖的供體，在原有糖原作為引

物的基礎(chǔ)上，UDPG由糖原合成酶催化將其分子中

的葡萄糖基轉(zhuǎn)移至糖原引物的糖鏈末端，如此反復(fù)

進(jìn)行使糖鏈不斷延長(zhǎng)。3.UDPG作為體內(nèi)葡萄糖的供體，在原有糖原作為引30

分支酶作用示意圖分支酶作用示意圖31二、糖原的分解糖原分解的基本過程（一）由糖原分解為單糖

（葡萄糖）的過程，稱為糖原的分解。其主要反應(yīng)部位是在機(jī)體的肝臟中。二、糖原的分解糖原分解的基本過程（一）由糖原分解為單糖32（二）糖原分解要點(diǎn)1.6-磷酸葡萄糖在6-磷酸葡萄糖酶的催化下生成

葡萄糖和磷酸。該酶存在于肝和腎中，尤其是通

過肝、腎糖原的分解，可以使血糖得以補(bǔ)充。肌

肉組織中無此酶，肌糖原分解生成的6-磷酸葡萄

糖，只能進(jìn)行糖的有氧氧化或進(jìn)入糖酵解生成乳

酸。（二）糖原分解要點(diǎn)1.6-磷酸葡萄糖在6-磷酸葡萄糖酶的催332.磷酸化酶是糖原分解的關(guān)鍵酶，催化當(dāng)糖鏈分支水

解至約為4個(gè)葡萄糖基時(shí)，由脫支酶作用，將3個(gè)葡

萄糖基轉(zhuǎn)移至鄰近糖鏈上，繼續(xù)受磷酸化酶催化，

發(fā)生水解反應(yīng)。2.磷酸化酶是糖原分解的關(guān)鍵酶，催化當(dāng)糖鏈分支水34脫支酶作用示意圖脫支酶作用示意圖35第三節(jié)糖異生作用第三節(jié)糖異生作用36糖異生作用

由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^程稱為糖異生作用?？梢赃M(jìn)行糖異生的非糖類物質(zhì)主要有乳酸、丙酮酸、甘油和生糖氨基酸等。

在生理情況下，肝和腎都可以進(jìn)行糖的異生作用，其中肝的異生能力較強(qiáng)，約為腎臟的10倍左右。長(zhǎng)期饑餓時(shí)，腎的異生作用會(huì)增強(qiáng)。

糖異生作用由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^程稱為37一、糖異生途徑

糖異生途徑是指從丙酮酸生成葡萄糖的過程，基本上是糖酵解途徑的逆過程。但在糖酵解途徑中由三個(gè)關(guān)鍵酶催化的反應(yīng)是不可逆的，稱為“能障”。

實(shí)現(xiàn)糖異生途徑，需要由另外一組酶催化其逆反應(yīng)的進(jìn)行，越過“能障”使非糖類物質(zhì)轉(zhuǎn)化成葡萄糖或糖原。這些酶即是糖異生途徑的關(guān)鍵酶，主要分布在肝和腎中。

一、糖異生途徑糖異生途徑是指從丙酮酸生成葡萄糖的38糖異生途徑糖異生途徑39二、糖異生的生理意義（一）維持饑餓或空腹時(shí)血糖濃度的相對(duì)恒定。（二）有利于乳酸的再利用及補(bǔ)充糖原。

二、糖異生的生理意義（一）維持饑餓或空腹時(shí)血糖濃度的相對(duì)恒定40乳酸循環(huán)乳酸循環(huán)41第四節(jié)血糖及其調(diào)節(jié)第四節(jié)血糖及其調(diào)節(jié)42一、血糖的來源與去路

血糖是指血液中的葡萄糖。正常人空腹血糖濃度為3.9～6.1mmol/L。機(jī)體通過調(diào)節(jié)對(duì)血糖來源與去路的動(dòng)態(tài)平衡，使血糖濃度處于相對(duì)恒定。一、血糖的來源與去路血糖是指血液中的葡萄糖。正常人空腹43血糖的來源與去路血糖的來源與去路44二、血糖濃度的調(diào)節(jié)

（一）

肝、腎等器官的調(diào)節(jié)肝臟主要通過糖原的合成與分解來調(diào)節(jié)血糖濃度。機(jī)體長(zhǎng)期饑餓時(shí)，腎的糖異生作用增強(qiáng)；當(dāng)血糖濃度大于8.8mmol/L（腎糖閾），則會(huì)出現(xiàn)糖尿現(xiàn)象。（二）神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)通過對(duì)激素分泌的控制，進(jìn)而使血糖濃度得以調(diào)節(jié)。二、血糖濃度的調(diào)節(jié)（一）肝、腎等器官的調(diào)節(jié)肝臟主要通45（三）激素的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)血糖濃度的激素有兩類，一類是升高血糖濃度的激素，主要有胰高血糖素、腎上腺素、腎上腺皮質(zhì)激素、生長(zhǎng)素等；一類是降低血糖的激素，即胰島素，