人体的物质代谢PPT演示课件

,人体的物质代谢第一节糖代谢,.,（一）氧化分解，供应能量 糖类所供给的能量是机体生命活动主要的能量来源。 正常情况下机体所需总能量的5070%来自糖的氧化分解。 1mol葡萄糖在体内完全氧化可释放2840kJ的能量。,一、糖的生理功能,.,（二）储存能量，维持血糖,糖在体内可以糖原（葡萄糖的多聚体）形式储存，当机体需要时，糖原分解，释放入血，有效地维持正常血糖浓度。,（三）提供原料，合成其他物质,糖可转变为脂肪酸和甘油，进而合成脂肪；可转变为某些氨基酸以供机体合成蛋白质所需；可转变为葡萄糖酸，参与机体生物转化反应等。,.,1. 核糖和脱氧核糖是核酸的基本组成成分； 2. 糖与脂类或蛋白质结合形成糖脂、糖蛋白或蛋白聚糖（统称糖复合物）。 糖复合物不仅是细胞的结构分子，而且是信息分子。3. 体内许多具有重要功能的蛋白质都是糖蛋白，如抗体、许多酶类和凝血因子等。,（四）参与构造组织细胞,（五）其它功能,参与构成体内一些具有生理功能的物质，如免疫球蛋白、血型物质及部分激素等。,.,二、糖代谢概况,糖的有氧氧化,糖的无氧氧化（糖酵解）,.,三、糖的分解代谢,糖的氧化分解方式根据反应条件和反应途径的不同分为三种: 糖的无氧氧化（糖酵解） 糖的有氧氧化 磷酸戊糖途径,.,（一）糖酵解,糖酵解：在无氧或缺氧情况下，由葡萄糖或糖原生成乳酸的过程称为糖酵解。,糖酵解途径：糖酵解的第一阶段，由葡萄糖分解为丙酮酸的过程称为糖酵解途径。,1.糖酵解的概念,.,2.糖酵解的反应过程,全过程在细胞液中进行，反应分三个阶段：第一阶段：葡萄糖裂解为2分子磷酸丙糖 （利用ATP阶段）第二阶段：磷酸丙糖转变为丙酮酸 （生成ATP阶段）第三阶段：丙酮酸还原为乳酸,.,（1）葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖,ATP,ADP,Mg2+,己糖激酶,P,.,注意：,4)磷酸化后的葡萄糖不能透过细胞膜而逸出细胞,1)己糖激酶催化，I-IV型，肝细胞中为IV型，又 称葡萄糖激酶 区别：型Km值小，亲和力大，特异性差，IV型Km值大，亲和力小、特异性强 意义：浓度较低时，肝细胞不能利用Glc,3)不可逆、为关键酶（限速酶），受激素调控,2)激酶（-ATP,Mg2+）,.,（2）6-磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖,.,注意：,3)可逆,2)醛糖、酮糖异构体互变，需Mg2+参与,1)磷酸己糖异构酶,.,（3）6-磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖,ATP,ADP,Mg2+,6-磷酸果糖激酶-1,.,注意：,1）6-磷酸果糖激酶-1，为关键酶（限速酶）,2）激酶（-ATP， Mg2+）,3）不可逆,.,（4）磷酸己糖裂解成2个磷酸丙糖,+,.,注意：,3)一分子二磷酸己糖裂解成两分子 磷酸丙糖,2)可逆,1)醛缩酶,.,（5）磷酸丙糖的同分异构化,.,注意：,1)磷酸丙糖异构酶 2)可逆 3)二种磷酸丙糖同分异构体的互变4)反应倾向于生成3-磷酸甘油醛5)以后的反应均为2个分子,至此完成“糖酵解途径”的上半段,.,（6）3-磷酸甘油醛氧化为 1,3-二磷酸甘油酸,.,注意：,1)3-磷酸甘油醛脱氢酶2)可逆3)胞浆中脱氢，NAD+为受氢体，还原当量可用于丙酮酸还原，亦可经穿梭作用进入线粒体氧化磷酸化4)形成高能磷酸键,.,（7）1,3-二磷酸甘油酸 转变为 3-磷酸甘油酸,ADP,ATP,磷酸甘油酸激酶,.,注意：1)磷酸甘油酸激酶 2)可逆 3)产能，生成1*2分子ATP4)底物水平磷酸化 高能化合物上的高能键直接转移给ADP生成ATP的过程称为底物水平磷酸化,.,（8）3-磷酸甘油酸 转变为 2-磷酸甘油酸,磷酸甘油酸变位酶,.,（9）2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸,.,1)烯醇化酶,3)底物脱水，引起分子内部电子重排，能量重新分布，形成高能磷酸键，为下一步反应做准备,注意：,2)可逆,.,（10）磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸,.,注意：,至此完成“糖酵解途径”,3）第二次底物水平磷酸化，产能1*2ATP,2）不可逆，限速酶,1）丙酮酸激酶，需Mg2+，K+,.,（11）丙酮酸转变成乳酸,.,注意：,1）乳酸脱氢酶,至此完成“糖酵解”全过程,2）可逆,3）2H来自于3-磷酸甘油醛脱氢,.,3.糖酵解的特点,（1）细胞内定位：胞浆,（2）限速酶：己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶，催化的反应为非平衡反应,（3）产能：,数量：2*2-2=2个ATP（从Glc开始） 2*2-1=3个ATP（从糖原开始）,方式：底物水平磷酸化,.,（4）不需氧,（5）终产物：乳酸 去路：分解利用、乳酸循环,.,4.糖酵解的生理意义,（1）糖酵解是机体在缺氧情况下供应能量的重要 方式生理性缺氧情况：剧烈运动时病理性缺氧情况：呼吸或循环机能障碍、严重贫血或失血等（2）糖酵解是红细胞供能的主要方式，成熟红细胞没有线粒体，不能进行有氧氧化（3）某些组织细胞如视网膜、睾丸、白细胞、肿瘤细胞等，即使在有氧条件下仍以糖酵解为其主要功能方式,.,运动员在进行不同项目运动时，机体的供能方式,注：摘自2001年高考理科综合试卷第I卷第2题。,.,.,.,1.糖有氧氧化的概念,指体内组织在有氧条件下，萄糖或糖原彻底氧化分解生成CO2和 H2O的过程。,有氧氧化是糖氧化的主要方式，绝大多数组织细胞都通过有氧氧化获得能量。,返回,（二）糖有氧氧化,.,第二阶段：丙酮酸氧化脱羧 丙酮酸 乙酰CoA,第一阶段：葡萄糖 丙酮酸 (糖酵解途径),第三阶段：三羧酸循环和氧化磷酸化 乙酰CoA CO2+H2O+ATP,糖有氧氧化可分为三个阶段,2.糖有氧氧化的过程,.,糖有氧氧化的三个阶段,.,第一阶段：葡萄糖生成丙酮酸,葡萄糖经糖酵解途径生成丙酮酸，此过程在胞液中进行 无氧条件下，丙酮酸还原成乳酸，称为无氧氧化 有氧条件下，丙酮酸转运入线粒体，进行有氧氧化,.,NAD+,NADH+H+,CO2,HSCoA,硫辛酸,丙酮酸脱氢酶复合体,（1） 反应式,TPP,FAD,CH3,丙酮酸,乙酰CoA,第二阶段：丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A,.,（2）酶和辅酶,辅酶 TPP（E1）HSCoA（E2）、硫辛酸（E2） 、FAD（E3）NAD+（E3）、,丙酮酸脱氢酶复合体 丙脱酸脱氢酶（E1） 二氢硫辛酸乙酰转移酶（E2） 二氢硫辛酸脱氢酶（E3）,.,丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A的过程,.,第三阶段：三羧酸循环（Tricarboxylic acid cycle, TAC, TCA cycle）,又称：柠檬酸循环 （Citrate acid cycle）,Krebs 循环 （Krebs cycle）,.,由乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸开始，经反复脱氢、脱羧再生成草酰乙酸的过程称为三羧酸循环。,（1）概念,.,柠檬酸合成酶,（2） 三羧酸循环的反应过程,1）柠檬酸的形成,柠檬酸合成酶为关键酶。反应不可逆，但在胞液中的柠檬酸裂解酶作用。下，可将柠檬酸裂解为草酰乙酸和乙酰辅酶。实际进入TAC的是乙酰基。,.,2）异柠檬酸的形成,.,异柠檬酸脱氢酶,3）第一次氧化脱羧,异柠檬酸脱氢酶为关键酶，不可逆。第一次脱氢，可生成3分子ATP。第一次脱羧。,.,4）第二次氧化脱羧,-酮戊二酸脱氢酶复合体为关键酶，不可逆，类似丙酮酸脱氢酶复合体。第二次脱氢，可生成3分子ATP 。第二次脱羧。产生高能硫酯键，为下一步底物水平磷酸化做准备。,.,琥珀酸硫激酶,5）底物水平磷酸化,琥珀酸硫激酶 ，可逆底物水平磷酸化，生成1分子ATP。是整个三羧酸循环过程中唯一一次底物水平磷酸化,.,琥珀酸脱氢酶,6）琥珀酸脱氢生成延胡索酸,第三次脱氢（FAD FADH2，可生成2分子ATP ） ,可逆,.,延胡索酸酶,7）延胡索酸加水生成苹果酸,.,苹果酸脱氢酶,8）苹果酸脱氢生成草酰乙酸,第四次脱氢（NAD+NADH+H+，生成3分子ATP ），可逆,.,三羧酸循环总图:,草酰乙酸,CH2COSoA (乙酰辅酶A),2H,2H,H,返回,.,（3）特点,1）细胞内定位,2）限速酶,3）整个过程不可逆,4）需氧参与,5）TAC一周：1次底物水平磷酸化,2次脱羧生成2分子CO2,3个不可逆反应,4次脱氢,生成3NADH和1FADH2,.,（4）糖有氧氧化的生理意义,1）糖有氧氧化的基本生理功能是氧化供能,2）糖有氧氧化是体内三大营养物质代谢 的总枢纽,3）糖有氧氧化途径与体内其它代谢途径有着 密切的联系,返回,.,糖酵解与糖有氧氧化的比较,.,1.概念,指6-磷酸葡萄糖经氧化反应首先生成5-磷酸核糖和NADPH，再经基团转移反应生成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛的反应过程。其主要功能不是生成ATP，而是生成5-磷酸核糖和NADPH。 又称为“磷酸戊糖旁路”,（三）磷酸戊糖途径,.,2.基本过程,第一阶段 磷酸戊糖的生成（氧化反应）,第二阶段 基团转移反应（非氧化反应）,6-磷酸葡萄糖 5-磷酸核糖 (2NADPH+CO2),.,磷酸戊糖途径的过程,第一阶段,第二阶段,.,3.特点,（1）组织定位：肝、泌乳期乳腺、脂肪组 织、肾上腺皮质、红细胞等,（2）细胞内定位：胞液,（3）限速酶：6-磷酸葡萄糖脱氢酶,（5）基团转移反应可逆，是5-磷酸核糖的另一生成途径,（4）受氢体为NADP+，生成NADPH+H+,.,4.生理意义,（1）生成5-磷酸核糖，为核苷酸及核酸的 合成提供原料,（2）提供NADPH作为供氢体参与代谢,NADPH的生理功能：,1）作为体内合成代谢的供氢体，如胆固醇、类固醇 激素和胆汁酸、脂肪酸的合成,3）参与体内激素、药物、毒物的生物转化中的羟 化反应,2）维持谷胱甘肽的还原状态,.,还原型谷胱甘肽的抗氧化作用,GSH的抗氧化作用： 保护巯基蛋白或巯基酶不受过氧化物的损害，保护红细胞膜的稳定性,.,磷酸戊糖途径与溶血性贫血,一些具有氧化作用的外源性物质如蚕豆、抗疟药、磺胺药等,G6PD缺乏,GSSH,.,蚕豆病 :,蚕豆病的症状是： 吃蚕豆几小时或12天后，突然感到精神疲倦、头晕、恶心、畏寒发热、全身酸痛、萎靡不振，并伴有黄疸、肝脾肿大、呼吸困难、肾功能衰竭，甚至死亡。,俗称蚕豆黄,机理: 蚕豆中有3种物质：裂解素、锁未尔和多巴胺。前两种使谷胱甘肽氧化，后一种能激发红细胞的自身破坏。遗传性D6PD缺乏者，使红细胞大量溶解而发生蚕豆病。,血像检查: 红细胞明显减少，黄疸指数明显升高。,.,（一）糖异生的概念,由非糖物质（乳酸、甘油、生糖氨基酸）转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖异生。,四、糖异生,部位： 肝脏（主要占90%）及肾脏（饥饿时占10%）,.,（二）糖异生的反应过程,基本上是糖酵解的逆过程 跨越三个能障,.,丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸,1,6-二磷酸果糖6-磷酸果糖,6-磷酸葡萄糖葡萄糖,糖异生途径的三个能障,.,1. 丙酮酸生成磷酸烯醇式丙酮酸,.,注意：,（2）丙酮酸羧化酶 ，磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶均为限速酶。前者仅存在于线粒体，后者存在于线粒体和胞液,（1）消耗2个ATP分子,.,2. 1,6-二磷酸果糖 生成6-磷酸果糖,果糖二磷酸酶为限速酶,.,葡萄糖 6-磷酸酶为限速酶,3. 6-磷酸葡萄糖生成葡萄糖,.,几种物质的糖异生过程,.,(三)糖异生的特点,1.组织定位：肝（90%）、肾（10%）,2.细胞内定位：胞液、线粒体,3.限速酶：丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激 酶、果糖二磷酸酶、葡萄糖-6-磷酸酶,4.能量:消耗ATP,.,(四)糖异生的生理意义,1.在饥饿或空腹时维持血糖浓度的恒定 饥饿时糖异生原料主要来自于甘油和氨基酸 运动时糖异生原料主要来自于乳酸,2.补充肝糖原 葡萄糖先分解成丙酮酸、乳酸等三碳化合物， 再运至肝脏异生成糖原,3.调节酸碱平衡,.,(五)乳酸循环,1.定义 在肌肉中葡萄糖经糖酵解生成乳酸，乳酸经血液运到肝脏，肝脏将乳酸异生成葡萄糖。葡萄糖释入血液后又被肌肉摄取，这种代谢循环途径称为乳酸循环，又称Cori 循环,.,肝脏,肌肉,肌肉中乳酸的利用,.,2.生理意义,（1）防止因乳酸堆积而造成的酸中毒,（2）避免乳酸的损失,.,（一）血糖的概念和正常值,1.血糖（Blood sugar， BS）：指血液中的葡萄糖,2.正常值：空腹血糖：3.896.11 mmol/L,五、血糖,.,血糖 （3.896.11mmol/L）,血糖 8.88mmol/L,（二）血糖的来源与去路,.,肝脏的调节作用 激素的调节作用,（三）血糖的调节,.,血糖,脂肪动员,餐后,空腹,乳酸、甘油等,糖异生,1.肝脏对血糖浓度的调节,.,2.激素对血糖浓度的调节,升高血糖的激素: 胰高血糖素 肾上腺素 生长素 糖皮质激素,降低血糖的激素: 胰岛素,.,胰岛素对糖代谢的调节,促进肌肉、脂肪组织等的细胞膜葡萄糖载体将葡萄糖转运入细胞内,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,抑制脂肪动员，从而促进糖的利用,.,原因： 生理性高血糖 如情绪激动、交感神经兴奋或一次性大量摄入葡萄糖等,概念：临床上一般将空腹血糖浓度高于 7.2-7.6mmol/L时称为高血糖,病理性高血糖 常见于内分泌机能失调，如糖尿病、胰岛-细胞功能低下、肾上腺皮质功能亢进等,1.高血糖,（四）糖代谢异常,.,生理性糖尿： 情感性糖尿 饮食性糖尿 病理性糖尿： 如糖尿病,当血糖浓度超过肾糖阈(8.88mmol/L)时则出现糖尿,高血糖与糖尿,.,原因：(1)糖摄入不足或吸收不良 (2)严重肝脏疾病 (3)临床治疗时使用胰岛素过量 (4)胰岛-细胞功能亢进,概念：空腹血糖浓度低于3.3-3.9 mmol/L时为低血糖,2.低血糖,表现：头昏、心悸、饥饿感及出冷汗等，严重时可发生昏迷，重者甚至死亡,.,六、糖原合成与分解,糖原是以葡萄糖为基本单位通过-1，4-糖苷键和-1，6-糖苷键相连构成的具有分支的多糖。,非还原端：多个,形 状：树枝状,分子量：100-1000万,还原端：一个,1.糖原结构特点,（一）概述,.,肝糖原： 含量可达肝重的5%(总量为90-100g),肌糖原： 含量为肌肉重量的1-2%(总量为200-300g),2.糖原的分布,.,3.肝糖原与