生化第4章第4节课糖代谢课件

目 录 G-6-P可参与哪些代谢途径？ 小 结 1、磷酸戊糖途径、糖原合成和分解的概念，场所， 关键酶及意义； 2、磷酸戊糖途径的过程（第一阶段）及调节，糖原 合成与分解的过程及调节； 3、理解：糖原的结构特点与意义，蚕豆病 4、了解：糖醛酸途径、糖原累积症 目 录 G-6-P的代谢去路 G（补充血糖/糖异生） G-6-P F-6-P （进入酵解途径参与 糖酵解或有氧氧化 ） G-1-P Gn（合成糖原） UDPG 6-磷酸葡萄糖酸内酯 （进入磷酸戊糖途径） 葡萄糖醛酸 （进入葡萄糖醛酸途径） KEY： 我好饿 啊！! 血糖 正常！ 目 录 第 六 节 糖 异 生 Gluconeogenesis 目 录 概念 糖异生是指从非糖化合物转变为葡 萄糖或糖原的过程。 原料 主要有生糖氨基酸、甘油、乳酸等 部位 主要在肝脏、肾脏皮质细胞的线粒 体及胞液。 一、概 述 目 录 目 录 非糖物非糖物质进质进质进质进 入糖异生的途径入糖异生的途径 上述糖代谢中间代谢产物进入丙酮酸异生为 葡萄糖的过程，最终生成葡萄糖或糖原 目 录 二、丙酮酸异生为葡萄糖 1.定义 2. 过程 糖酵解中有3个由关键酶催化的不 可逆反应。在糖异生时，须由另 外的反应和酶代替。 丙酮酸异生为葡萄糖的过程与糖酵 解大多数反应是共有的、可逆的； 指从丙酮酸生成葡萄糖的具体 反应过程。 Glu F-6-P F-1,6-2P ATP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 丙酮酸 磷酸二 羟丙酮 3-磷酸 甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADP ATP ADP ATP G-6-P 磷酸烯醇式丙酮酸 ADP 1）丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸草酰乙酸 GTP GDP CO2 ATP ADP+Pi CO2 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 丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase)，辅酶 为生物素（线粒体内） 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（胞液和线粒体内） 目 录 草酰乙酸转运出线粒体 出线粒体 苹果酸 苹果酸 草酰乙酸 草酰乙酸 草酰乙酸 天冬氨酸 出线粒体 天冬氨酸 草酰乙酸 草酰乙酸不能自由穿梭线粒体膜； 草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸出线粒体 丙酮酸 草酰乙酸 磷酸烯醇式丙酮酸（PEP） PEP 苹果酸 苹果酸 草酰乙酸 天冬氨酸 天冬氨酸 草酰乙酸 (胞液) (线粒体) 羧化酶羧化酶 羧激酶羧激酶 羧激酶 羧激酶羧激酶 NAD+ NADH+H+ NADH+H+ NAD+ 目 录 糖异生途径所需NADH+H+的来源 由乳酸进行糖异生时，NADH+H+ 由下述反应提供。 乳酸 丙酮酸 LDH NAD+ NADH+H+ 由氨基酸或丙酮酸进行糖异生时， NADH+H+则由线粒体内提供。 苹果酸 线粒体 苹果酸 草酰 乙酸 草酰 乙酸 NAD+ NADH+H+ NAD+ NADH+H+ 胞浆 Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P ATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 丙酮酸 磷酸二 羟丙酮 3-磷酸 甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADP ATP ADP ATP 磷酸烯醇式丙酮酸 目 录 以乳酸为原料进行异生糖时，草酰乙酸 通过天冬氨酸方式进入胞液。 以丙酮酸或能转化成丙酮酸的生糖氨基 酸为原料进行糖异生时，草酰乙酸通过 苹果酸方式进入胞液。 实验证实： 目 录 （2）1,6-二磷酸果糖转变为 6-磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖 6-磷酸果糖 Pi 果糖双磷酸酶-1 （3） 6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 葡萄糖 Pi 葡萄糖-6-磷酸酶 目 录 葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖 3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮 1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸 糖酵解 1-磷酸葡萄糖 糖 原 PEP 胞 液 乳 酸氨基酸 丙 酮 酸 糖 异 生 果糖双磷酸酶-1 葡萄糖-6-磷酸酶 甘 油 3-磷酸甘油 AT P ADP NAD+ NADH+H+ ADP ATP 氨基酸 草酰乙酸 酶 ATP 丙酮酸 丙酮酸 草酰乙酸 酶 ATP NADH+H+ PEP n以丙酮酸、乳酸为原料异生为葡萄糖耗6个 ATP。 n以甘油为原料异生为葡萄糖耗2个ATP。 糖异生途径ATP的消耗： 目 录 6-磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖 6-磷酸果糖激酶-1 果糖二磷酸酶-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 ATP ADP CO2+ATP ADP+Pi GTP 磷酸烯醇丙酮酸 羧激酶 GDP+Pi +CO2 底物循环：底物循环：指作用指作用 物的物的互变反应互变反应分别分别 由由不同的酶不同的酶催化其催化其 单向反应单向反应，称为底，称为底 物循环。物循环。 酶活性相等时，又称无效循环。 糖异生的调节糖异生的调节主要是对主要是对后两个底物后两个底物 循环循环中酶进行调节，包括中酶进行调节，包括变构调节变构调节 、共价修饰调节共价修饰调节和和激素调节。激素调节。 二、糖异生的调节 目 录 6-磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖 ATP ADP 6-磷酸果 糖激酶-1 Pi 果糖二磷 酸酶-1 2,6-二磷酸果糖 AMP 1. 6-磷酸果糖与1,6-双磷酸果糖之间 胰高血糖素 胰岛素 柠檬酸 ATP （1）变构调节呈相反变化： 胰高血糖素 （2）共价修饰调节亦呈相反变化 ： 腺苷酸环化酶 cAMP PKA 6-磷酸果糖激酶-2磷酸化失活 2,6-双磷 酸果糖 6-磷酸 果糖激 酶-1 果糖双 磷 酸 酶-1 糖异生 糖酵解 目 录 2. 磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)与丙酮酸之间 PEP 丙 酮 酸 ATP ADP 丙酮酸激酶 1,6-二磷酸果糖 丙氨酸 乙 酰 CoA 草酰乙酸 饥饿 胰高血糖素 P 丙酮酸羧化酶 磷酸烯醇 丙酮酸 羧激酶 胰岛素 丙酮酸脱氢酶复合体 目 录 三、糖异生的生理意义 （一）饥饿时维持血糖水平稳定(最主要) （二）补充肝糖原（三碳途径）； 空腹12小时后血糖的来源全部依赖糖异生 。 原料：氨基酸、甘油、乳酸 以C-14标记葡萄糖输入人体，证实只有小 部分葡萄糖合成糖原，大部分通过外周组 织分解为乳酸、丙酮酸后再异生为葡萄糖 合成糖原。 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 。 目 录 （三）肾糖异生利于维持酸碱平衡 长期饥饿或酸中毒时，肾脏糖异生加强 ，有助于排H+ 保Na+ ，维持酸碱平衡 。 乳酸循环 目 录 乳酸循环（Cori 循环） （1）定义： 肌肉组织糖酵解产生的乳酸，通过 血液到肝，在肝脏异生为葡萄糖，释入 血液，被肌肉组织摄取利用的过程。 目 录 糖异生活跃 有葡萄糖-6磷酸酶 【】 肝 肌肉 （2） 循环过程 葡萄糖 葡萄糖 葡萄糖 糖酵解 丙酮酸 乳酸 NADH NAD+ 乳酸 乳酸 NAD+ NADH 丙酮酸 糖异生 血液 糖异生低下 没有葡萄糖-6磷酸酶 【】 目 录 （4）生理意义 有利于乳酸再利用，避免了乳酸的损失 。 防止乳酸的堆积引起酸中毒。 （3）乳酸循环是一个耗能的过程 2分子乳酸异生为1分子葡萄糖需6分子ATP。 目 录 二、糖醛酸途径 6-磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖 UDP-葡萄糖 UDP-UDP-葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸 1-磷酸葡萄糖醛酸 葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸 L-古洛糖酸 L-木酮糖 木酮醇 D-木酮糖 5-磷酸木酮糖 磷酸戊糖途径 CO2 UTP （glucuronate pathway） NADH+H+ Vit C 目 录 生理意义 1.生成活化的葡萄糖醛酸，是组成蛋白聚糖的 糖氨聚糖的组成成分； 2.生物转化过程中参与很多结合反应。 目 录 第 五 节 糖 代 谢 紊 乱 目 录 糖代谢的概况 葡萄糖 无氧 乳酸 糖异生 乳酸、氨基酸、甘油 肝糖原分解 糖原 糖原合成 磷酸戊糖 途径 核糖 + NADPH+H+ 淀粉 消化与吸收 糖酵解 丙酮酸 有氧 H2O+CO2 ATP 目 录 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 CO2 + H2O 或 乳酸 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、氨基酸等 血糖来源和去路 目 录 * 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 概述： 目 录 u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，通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，常利用糖酵解供能。 目 录 一、血糖水平的调节 主要调 节激素 降低血糖：胰岛素 升高血糖：胰高血糖素、糖皮质激 素、肾上腺素 u主要依靠激素的调节 u血糖调节有四个层次： 神经、激素、器官、代谢物 目 录 （一） 胰岛素 促进肌肉、脂肪细胞摄取葡萄糖； 加快糖的有氧氧化； 加速糖原合成，抑制糖原分解； 抑制肝内糖异生； 减少脂肪动员。 体内唯一降低血糖水平的激素 作用机制: 目 录 （二）胰高血糖素 促进肝糖原分解，抑制糖原合成； 抑制糖酵解，促进糖异生； 促进脂肪动员。 体内升高血糖水平的主要激素 * 此外，糖皮质激素和肾上腺素也可升高血糖， 肾上腺素主要在应急状态下发挥作用。 胰高血糖素的作用机制： 目 录 （二）胰高血糖素 促进肝糖原分解，抑制糖原合成(cAMP-PKA) 抑制酵解途径，促进糖异生(减少F-2,6-P) 增强糖异生（促进磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶合成 、抑制丙酮酸激酶、促进肝摄取氨基酸） 体内升高血糖水平的主要激素 作用机制： 促进脂肪动员（激活甘油三酯脂肪酶） 目 录 （三）糖皮质激素 引起血糖升高，肝糖原增加 糖皮质激素的作用机制可能有两方面： 促进肌肉蛋白质分解，分解产生的氨基酸转 移到肝进行糖异生。 抑制肝外组织(肌肉、脂肪)摄取和利用葡萄 糖，抑制点为丙酮酸的氧化脱羧。 * 此外，在糖皮质激素存在时，其他促进脂肪动 员的激素才能发挥最大的效果，间接抑制周围 组织摄取葡萄糖。 目 录 （四）肾上腺素 强有力的升高血糖的激素，在应激 状态下发挥调节作用 肾上腺素的作用机制 通过肝和肌肉的细胞膜受体、cAMP、蛋白 激酶级联激活磷酸化酶，加速糖原分解，因此它 能快速的升高血糖。 目 录 u 耐糖现象 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。 u 葡萄糖耐量 指机体处理摄入葡萄糖的能力；反应机体 调节糖代谢的能力。 目 录 u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。 目 录 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。 目 录 (一）低血糖 1. 低血糖的定义 2. 低血糖的影响 对于健康人群血糖浓度低于 2.8mmol/L 血糖水平过低，影响脑细胞功能，出现头晕、 心悸、出冷汗、乏力等症状，严重时（低于 45mg/dl）出现昏迷，称为低血糖休克。 二、血糖水平异常 目 录 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、胰岛素过量、剧烈运动 目 录 （二）高血糖及糖尿症 1. 高血糖的定义 2. 肾糖阈的定义 空腹血糖浓度高于 7.1 mmol/L 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。 目 录 3. 高血糖及糖尿的生理和病理原因 c. 持续性高血糖和糖尿，主要见于糖尿病。 b. 血糖正常而出现糖尿（肾性糖尿），见 于慢性肾炎、肾病综合征等引起肾对糖的 吸收障碍。 a. 生理性高血糖和糖尿可因饮食或情绪激 动而出现，是暂时的。 目 录 4、糖尿病( DM) b. 主要特点：持续性高血糖和糖尿。 型（胰岛素依赖型）和型（非胰岛素依赖型） a. 是一种由遗传基因决定的全身慢性代谢性疾病 ，由于体内胰岛素的绝对或相对不足，而引起 糖、脂肪、蛋白质的代谢紊乱。 d.