第八章糖代謝

第八章糖代謝Metabolismofcarbohydrates1第八章糖代謝導(dǎo)學(xué)掌握糖在體內(nèi)的代謝途徑、主要過程和生理意義；血糖的來源和去路。熟悉糖的生理功能；血糖濃度的調(diào)節(jié)；糖尿病的生化機制；糖耐量試驗。了解糖的消化吸收；糖代謝紊亂概況。2006-82第八章糖代謝教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)概述第二節(jié)糖的氧化分解第三節(jié)糖原的合成與分解第四節(jié)糖異生第五節(jié)血糖及其調(diào)節(jié)第六節(jié)糖代謝紊亂2006-83第八章糖代謝物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)構(gòu)成機體的成分（小分子合成大分子）合成代謝------需要能量物質(zhì)代謝分解代謝------釋放能量(大分子分解為小分子)能量代謝滿足生命活動需要2006-84第八章糖代謝1.氧化供能（主要功能）2.提供合成體內(nèi)其他物質(zhì)的原料3.組成人體組織結(jié)構(gòu)的重要成分4.參與組成特殊功能的糖蛋白5.形成許多重要的生物活性物質(zhì)

糖的生理功能2006-85第八章糖代謝第一節(jié)概述一、糖的消化與吸收（一）糖的消化口腔胃小腸（主要）消化部位2006-86第八章糖代謝淀粉麥芽糖+麥芽寡糖葡萄糖α-淀粉酶（唾液、胰液）麥芽糖酶α-糊精酶消化過程α-糊精2006-87第八章糖代謝蔗糖葡萄糖+果糖乳糖葡萄糖+半乳糖纖維素：人體缺乏纖維素酶蔗糖酶乳糖酶2006-88第八章糖代謝（二）

糖的吸收吸收部位

小腸上段

吸收形式

單糖

2006-89第八章糖代謝葡萄糖吸收途徑小腸腸腔腸黏膜上皮細胞門靜脈肝臟體循環(huán)各種組織細胞2006-810第八章糖代謝淀粉葡萄糖糖原合成糖原肝糖原分解丙酮酸乳酸無氧酵解H2O+CO2有氧氧化磷酸戊糖途徑核糖+NADPH乳酸、氨基酸、甘油二、糖代謝概況糖異生途徑消化吸收2006-811第八章糖代謝第二節(jié)糖的氧化分解2006-812第八章糖代謝糖分解代謝的主要途徑一、糖酵解(glycolysis)二、糖的有氧氧化(aerobicoxidation)三、磷酸戊糖途徑（pentosephosphatepathway)2006-813第八章糖代謝一、糖酵解(glycolysis)概念：無氧，葡萄糖（糖原）→乳酸(lactate)反應(yīng)部位：細胞液(cytoplasm)過程：葡萄糖→二磷酸果糖→磷酸丙糖×2丙酮酸×22H×2乳酸×2①②③④2006-814第八章糖代謝（一）糖酵解過程的4個階段1、葡萄糖果糖-1，6-二磷酸2、果糖-1，6-二磷酸2分子磷酸丙糖3、甘油醛-3-磷酸丙酮酸4、丙酮酸乳酸2006-815第八章糖代謝1.葡萄糖果糖-1，6-二磷酸(glucose)(fructose-1，6-bisphosphate)反應(yīng)不可逆己糖激酶葡萄糖激酶（肝）2006-816第八章糖代謝反應(yīng)不可逆果糖磷酸激酶-12006-817第八章糖代謝2.果糖-1，6-二磷酸2分子磷酸丙糖fructose-1,6-

bisphosphatetriosephosphate2006-818第八章糖代謝3.甘油醛-3-磷酸丙酮酸glyceraldehydes–3-phosphatepyruvate糖酵解過程中惟一的脫氫反應(yīng)2006-819第八章糖代謝底物水平磷酸化生成ATP（substratelevelphosphorylation)2006-820第八章糖代謝2006-821第八章糖代謝底物水平磷酸化產(chǎn)生ATP丙酮酸激酶反應(yīng)不可逆2006-822第八章糖代謝4.乳酸的生成丙酮酸在無氧條件下還原為乳酸，有氧則進入線粒體氧化。

來自甘油醛-3-磷酸脫氫2006-823第八章糖代謝2006-824第八章糖代謝果糖-1，6-二磷酸2006-825第八章糖代謝糖酵解小結(jié)反應(yīng)部位在胞液不需氧的產(chǎn)能過程（底物水平磷酸化）

1G→2ATP，Gn（G）→3ATP3.終產(chǎn)物乳酸：釋放入血，進入肝臟代謝

分解利用乳酸循環(huán)2006-826第八章糖代謝4.有3步不可逆反應(yīng)：①GG-6-P②F-6-PF-1,6-BP③PEP丙酮酸ATPADPATPADPADPATP己糖激酶磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶糖酵解小結(jié)2006-827第八章糖代謝（二）糖酵解的調(diào)節(jié)關(guān)鍵酶①己糖激酶②

果糖磷酸激酶-1

(最重要)③丙酮酸激酶調(diào)節(jié)代謝途徑中關(guān)鍵酶的活性而影響代謝速度2006-828第八章糖代謝調(diào)節(jié)方式①變構(gòu)調(diào)節(jié)②共價修飾調(diào)節(jié)（激素調(diào)節(jié)）2006-829第八章糖代謝果糖磷酸激酶-1AMPADP果糖-2,6-二磷酸果糖-1,6-二磷酸ATP（高濃度）檸檬酸長鏈脂肪酸激活抑制己糖激酶G-6-P長鏈脂酰CoA抑制丙酮酸激酶果糖-1,6-二磷酸激活A(yù)TP丙氨酸抑制2006-830第八章糖代謝（三）糖酵解生理意義是機體相對缺氧時補充能量的一種有效方式某些組織在有氧時也通過糖酵解供能：2006-831第八章糖代謝二、糖的有氧氧化概念：有氧，葡萄糖（糖原）→CO2+H2O+ATP反應(yīng)部位：細胞液、線粒體cytoplasmmitochondria2006-832第八章糖代謝有氧氧化的概況2006-833第八章糖代謝第一階段：葡萄糖→→丙酮酸（胞液）第二階段：丙酮酸→→乙酰CoA

（線粒體）第三階段：乙酰CoA

→→CO2+H2O+ATP

（三羧酸循環(huán)）（線粒體）（一）有氧氧化的反應(yīng)過程2006-834第八章糖代謝Glc2CH3COCOOH2NADH+2H+呼吸鏈(respiratorychain)H2O+2×3ATP（2×2ATP）1.葡萄糖氧化分解為丙酮酸同糖酵解途徑，反應(yīng)在細胞液進行2006-835第八章糖代謝2.丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA反應(yīng)不可逆2006-836第八章糖代謝丙酮酸脫氫酶二氫硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶二氫硫辛酸脫氫酶TPP（VitB1）HSCoA（泛酸）硫辛酸FAD（VitB2）NAD+（VitPP）酶輔酶（維生素）丙酮酸脫氫酶系的組成2006-837第八章糖代謝丙酮酸氧化脫羧反應(yīng)過程2006-838第八章糖代謝三羧酸循環(huán)(TricarboxylicacidCycle,TAC)指乙酰CoA和草酰乙酸縮合生成含三個羧基的檸檬酸，反復(fù)進行脫氫脫羧，又生成草酰乙酸的重復(fù)循環(huán)反應(yīng)的過程。3.三羧酸循環(huán)檸檬酸循環(huán)Krebs循環(huán)2006-839第八章糖代謝所有的反應(yīng)均在線粒體中進行TACCH3CO~SCOA（C2）草酰乙酸（C4）檸檬酸（C6）α-酮戊二酸（C5）HSCoA2006-840第八章糖代謝（1）反應(yīng)過程:反應(yīng)不可逆2006-841第八章糖代謝反應(yīng)不可逆2006-842第八章糖代謝反應(yīng)不可逆2006-843第八章糖代謝底物水平磷酸化生成ATP2006-844第八章糖代謝2006-845第八章糖代謝2006-846第八章糖代謝三羧酸循環(huán)的總反應(yīng)式：

H2O+ATP電子傳遞鏈2006-847第八章糖代謝三羧酸循環(huán)2006-848第八章糖代謝循環(huán)一周氧化1分子乙酰CoA

脫氫4次(2H)——3（NADH+H+）、1（FADH2）2次脫羧（2CO2）（2）三羧酸循環(huán)的反應(yīng)特點關(guān)鍵酶：檸檬酸合酶

異檸檬酸脫氫酶

α-酮戊二酸脫氫酶系2006-849第八章糖代謝（2）三羧酸循環(huán)的反應(yīng)特點循環(huán)的中間產(chǎn)物：--起催化劑作用，本身無量的變化--不能直接通過循環(huán)氧化為CO2和H2O--可參與其他代謝反應(yīng)，為保證循環(huán)而需補充2006-850第八章糖代謝草酰乙酸的補充草酰乙酸脫羧酶CO22006-851第八章糖代謝（二）糖的有氧氧化的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)點：第一階段：見糖酵解第二階段：丙酮酸脫氫酶系第三階段：檸檬酸合酶異檸檬酸脫氫酶

α-酮戊二酸脫氫酶系

2006-852第八章糖代謝1.丙酮酸脫氫酶系的調(diào)節(jié)變構(gòu)調(diào)節(jié)乙酰CoA;NADH;ATPAMP;ADP;NAD+丙酮酸脫氫酶系變構(gòu)抑制變構(gòu)激活2006-853第八章糖代謝乙酰CoA/HSCoA

、NADH/NAD+

抑制能量充足丙酮酸脫氫酶系2006-854第八章糖代謝共價修飾調(diào)節(jié)丙酮酸脫氫酶丙酮酸脫氫酶P丙酮酸脫氫酶激酶ATPADP丙酮酸脫氫酶磷酸酶有活性無活性2006-855第八章糖代謝2.三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié)異檸檬酸脫氫酶、α-酮戊二酸脫氫酶系A(chǔ)TP/ADP↑、ATP/AMP↑、NADH/NAD+↑抑制氧化磷酸化速率影響三羧酸循環(huán)速率2006-856第八章糖代謝細胞內(nèi)能量水平↓↑有氧氧化中的關(guān)鍵酶被激活抑制有氧氧化加速

減慢有氧氧化調(diào)節(jié)特點：2006-857第八章糖代謝（三）有氧氧化的生理意義有氧氧化是機體獲得能量的主要方式三羧酸循環(huán)是體內(nèi)糖、脂肪和蛋白質(zhì)三大營養(yǎng)物質(zhì)分解代謝的最終代謝通路三羧酸循環(huán)是三大物質(zhì)代謝相互聯(lián)系的樞紐2006-858第八章糖代謝葡萄糖有氧氧化生成的ATP葡萄糖→葡萄糖-６-磷酸-1

第一階段：葡萄糖→２丙酮酸果糖-６-磷酸→果糖-1,6-二磷酸-1

2*甘油醛-3-磷酸→2*甘油酸-1,3-二磷酸NAD+

2*3或2*22*甘油酸-1,3-二磷酸→2*甘油酸-3-磷酸2*12*烯醇式丙酮酸磷酸→2*丙酮酸2*1輔酶

ATP6或8ATP2006-859第八章糖代謝第二階段：2*丙酮酸→2*乙酰CoANAD+

2*3輔酶

ATP6ATP葡萄糖有氧氧化生成的ATP

2006-860第八章糖代謝第三階段：三羧酸循環(huán)2*異檸檬酸→2*α-酮戊二酸NAD+

2*32*α-酮戊二酸→2*琥珀酰CoANAD+

2*32*琥珀酰CoA→2*琥珀酸2*12*琥珀酸→2*延胡索酸FAD

2*22*蘋果酸→2*草酰乙酸NAD+

2*3輔酶

ATP24ATP葡萄糖有氧氧化生成的ATP

2006-861第八章糖代謝總ATP數(shù)：第一階段——6或8第二階段——636或38ATP第三階段——24葡萄糖有氧氧化生成的ATP2006-862第八章糖代謝糖原脂肪蛋白質(zhì)葡萄糖脂肪酸氨基酸甘油乙酰輔酶ATCA2H1/2O2ADPPiATPH2OⅠⅢⅡ營養(yǎng)物質(zhì)氧化分解的共同通路2006-863第八章糖代謝物質(zhì)代謝聯(lián)系的樞紐2006-864第八章糖代謝糖酵解與有氧氧化的異同點葡萄糖2丙酮酸+2NADH+2H+相同點：2006-865第八章糖代謝不同點糖酵解有氧氧化部位：

細胞液

細胞液、線粒體需氧情況：不需需氧終產(chǎn)物：乳酸CO2+H2O+ATP產(chǎn)能：2ATP36或38molATP糖酵解與有氧氧化的異同點2006-866第八章糖代謝糖酵解與有氧氧化的異同點不同點糖酵解有氧氧化關(guān)鍵酶：己糖激酶糖酵解3個關(guān)鍵酶果糖磷酸激酶丙酮酸脫氫酶系丙酮酸激酶檸檬酸合酶異檸檬酸脫氫酶α-酮戊二酸脫氫酶系甘油醛-3還原丙酮酸進入線粒體氧化成水-磷酸脫下的2H2006-867第八章糖代謝三、磷酸戊糖途徑（胞液）葡萄糖-6-磷酸→→核糖-5-磷酸+NADPH過程：第一階段：氧化反應(yīng)—葡萄糖-6-磷酸脫氫、脫羧生成NADPH、CO2第二階段：非氧化階段—一系列基團的轉(zhuǎn)移2006-868第八章糖代謝磷酸戊糖途徑第一階段第二階段62006-869第八章糖代謝葡萄糖-6-磷酸脫氫酶第一階段：葡萄糖酸-6-磷酸脫氫酶葡萄糖-6-磷酸葡萄糖酸-6-磷酸核酮糖-5-磷酸2006-870第八章糖代謝第二階段：核酮糖-5-磷酸木酮糖-5-磷酸景天糖-7-磷酸景天糖-7-磷酸核糖-5-磷酸木酮糖-5-磷酸甘油醛-3-磷酸果糖-6-磷酸甘油醛-3-磷酸2006-871第八章糖代謝葡糖-6-磷酸→核糖→甘油醛-3-磷酸和果糖-6-磷酸進入酵解途徑。因此，磷酸戊糖途徑也稱磷酸戊糖旁路(pentosephosphateshunt)。2006-872第八章糖代謝3葡萄糖-6-磷酸+6NADP+2果糖-6-磷酸+甘油醛-3-磷酸+6NADPH+6H++3CO2磷酸戊糖途徑總的反應(yīng)：2006-873第八章糖代謝(二)磷酸戊糖途徑的調(diào)節(jié)葡糖-6-磷酸脫氫酶是磷酸戊糖途徑的關(guān)鍵酶，其活性的高低決定葡糖-6-磷酸進入磷酸戊糖途徑的流量。

2006-874第八章糖代謝(二)磷酸戊糖途徑的調(diào)節(jié)NADPH/NADP+比值↑→葡糖-6-磷酸脫氫酶酶活性↓；比值降低則活性↑。另外NADPH對該酶有強烈抑制作用。2006-875第八章糖代謝(二)磷酸戊糖途徑的調(diào)節(jié)磷酸戊糖途徑的流量取決于機體對NADPH的需求。2006-876第八章糖代謝(三)磷酸戊糖途徑的生理意義

產(chǎn)生核糖-5-磷酸，為核酸合成提供磷酸核糖產(chǎn)生NADPH+H+①作為供氫體參與脂肪酸及膽固醇等合成②是谷胱甘肽還原酶的輔酶③作為羥化酶系的輔酶，參與生物轉(zhuǎn)化2006-877第八章糖代謝還原型谷胱甘肽(GSH)的重要作用（1）保護含巰基的蛋白質(zhì)或酶免受氧化劑、尤其是過氧化物的損害。（2）保護紅細胞膜結(jié)構(gòu)的完整性。（3）缺乏葡萄糖-6-磷酸脫氫酶→NADPH↓→GSH↓→紅細胞破壞→溶血GSSG2GSHNADPH+H+NADP+谷胱甘肽還原酶維持細胞膜的完整性2006-878第八章糖代謝第三

節(jié)

糖原的合成與分解

Glycogenesisand

Glycogenolysis2006-879第八章糖代謝糖原(glycogen)

是動物體內(nèi)糖的儲存形式之一，是機體能迅速動用的能量儲備。2006-880第八章糖代謝糖原儲存的主要器官及其生理意義肌肉：肌糖原，180～300g，主要供肌肉收縮所需

肝臟：肝糖原，70～100g，維持血糖水平2006-881第八章糖代謝糖原結(jié)構(gòu)非還原端2006-882第八章糖代謝分支多，水溶性大非還原端多，分解快糖原的合成與分解從非還原端開始糖原結(jié)構(gòu)2006-883第八章糖代謝一、糖原的合成合成部位：組織定位：主要在肝臟、肌肉細胞定位：胞漿定義：由葡萄糖合成糖原的過程2006-884第八章糖代謝

Gn

G→G-6-P→G-1-P→UDPGGn+1

關(guān)鍵酶：糖原合酶

葡萄糖的供體：UDPG，

需小分子糖原作引物

消耗的能量：2分子ATP

（一）反應(yīng)過程2006-885第八章糖代謝ATP

ADP己糖激酶;葡萄糖激酶（肝）

葡萄糖葡糖-6-磷酸1.葡萄糖磷酸化生成葡糖-6-磷酸2006-886第八章糖代謝2.葡糖-6-磷酸轉(zhuǎn)變成葡糖-1-磷酸葡糖-1-磷酸磷酸葡萄糖變位酶

葡糖-6-磷酸2006-887第八章糖代謝活性葡萄糖在體內(nèi)充作葡萄糖供體3.葡糖-1-磷酸轉(zhuǎn)變成尿苷二磷酸葡萄糖2006-888第八章糖代謝糖原n+UDPG

糖原n+1+UDP糖原合酶(glycogensynthase)4.UDPG參與合成糖原糖原引物(primer)2006-889第八章糖代謝1、糖原合成酶催化的反應(yīng)需要引物（多聚葡萄糖）2、糖原合成酶是關(guān)鍵酶3、分枝酶形成分枝（見下頁）4、每增加一個葡萄糖，消耗2~Pi5、

UDP-Glc是葡萄糖的供體（葡萄糖的活性形式）6、糖原合成全過程是在細胞質(zhì)中進行(二)糖原合成特點2006-890第八章糖代謝糖原分支的形成

分支酶

(branchingenzyme)

α-1,6-糖苷鍵

α-1,4-糖苷鍵

2006-891第八章糖代謝二、糖原的分解定義：指肝糖原分解成為葡萄糖的過程亞細胞定位：胞漿

2006-892第八章糖代謝(一）肝糖原分解過程糖原n+1糖原n+葡糖-1-磷酸磷酸化酶

1.糖原分解為葡糖-1-磷酸關(guān)鍵酶2006-893第八章糖代謝脫支酶

(debranchingenzyme)2.脫枝酶的作用

①轉(zhuǎn)移葡萄糖殘基②水解

-1,6-糖苷鍵

磷酸化酶

轉(zhuǎn)移酶活性

α-1,6糖苷酶活性

2006-894第八章糖代謝葡糖-1-磷酸葡糖-6-磷酸磷酸葡萄糖變位酶

3.葡糖-1-磷酸轉(zhuǎn)變成葡糖-6-磷酸4.葡糖-6-磷酸生成葡萄糖

葡糖-6-磷酸酶（肝，腎）葡萄糖葡糖-6-磷酸2006-895第八章糖代謝1、磷酸化酶是關(guān)鍵酶，磷酸化酶只作用于α-1，4糖苷鍵，磷酸化酶催化至距α-1,6糖苷鍵4個葡萄糖單位時作用停止2、脫支酶轉(zhuǎn)移3個葡萄糖基至鄰近糖鏈末端，并水解α-1,6糖苷鍵生成游離葡萄糖3、糖原分解全過程在胞質(zhì)中進行（二）糖原分解的特點2006-896第八章糖代謝糖原的合成與分解2006-897第八章糖代謝三、糖原合成與分解的調(diào)節(jié)關(guān)鍵酶

①糖原合成：糖原合酶

②糖原分解：糖原磷酸化酶

調(diào)節(jié)關(guān)鍵酶活性：2006-898第八章糖代謝調(diào)節(jié)方式：共價修飾和變構(gòu)調(diào)節(jié)酶特點：活性、無（低）活性二種形式存在通過磷酸化和去磷酸化而相互轉(zhuǎn)變2006-899第八章糖代謝1.共價修飾調(diào)節(jié)2006-8100第八章糖代謝主要是葡萄糖作為變構(gòu)效應(yīng)劑對磷酸化酶進行變構(gòu)調(diào)節(jié)。

當(dāng)血糖升高時，葡萄糖

葡糖-6-磷酸

ATP增多2.別構(gòu)調(diào)節(jié)糖原合酶磷酸化酶a-P磷酸化酶bAMP??

2006-8101第八章糖代謝四、糖原合成與分解的生理意義維持血糖濃度的相對恒定2006-8102第八章糖代謝五、糖原積累癥(glycogenstoragediseases)特點：遺傳性代謝病，體內(nèi)某些器官組織中有大量糖原堆積。原因：患者先天性缺乏與糖原代謝有關(guān)的酶類2006-8103第八章糖代謝型別缺陷的酶受害器官糖原結(jié)構(gòu)Ⅰ葡萄糖-6-磷酸酶缺陷肝、腎正常Ⅱ溶酶體α1→4和1→6葡萄糖苷酶所有組織正常Ⅲ脫支酶缺失肝、肌肉分支多，外周糖鏈短Ⅳ分支酶缺失所有組織分支少，外周糖鏈特別長Ⅴ肌磷酸化酶缺失肌肉正常Ⅵ肝磷酸化酶缺陷肝正常Ⅶ肌