生化糖代谢学时

第八章 糖代谢,目的要求: 1、掌握：血糖概念、空腹血糖值以及血糖的 来源与去路；糖酵解、有氧氧化途 径主要过程的特点及生理意义； 2、熟悉：磷酸戊糖途径、糖原合成与分解、 糖异生的生理意义以及血糖的调节 机制； 3、了解：糖代谢紊乱与糖耐量实验。,第一节 概 述,、供能物质；,、结构成分之一。,一、糖的功能,二、糖的消化 消化部位：口腔、小肠； 消化酶：-淀粉酶、-糊精酶、麦芽糖酶。,三、单糖的吸收与转运, 单纯扩散作用； 主动转动吸收，耗ATP。,1、部位：小肠上段肠黏膜上皮细胞；,2、方式：,结论：各种单糖的吸收率不同,小肠黏膜上皮细胞,顶端膜,小肠黏膜上皮细胞吸收葡萄糖的继发性主动转运过程,钠泵,ADP+Pi,ATP,葡萄糖,Na+,K+,小肠粘膜上皮细胞,肠腔,小肠壁毛细血管,吸收过程,Na+依赖型葡萄糖转运体 (Na+-dependent glucose transporter),顶端膜,基侧膜,单糖吸收后的去向,四、糖代谢一览,细胞内的各种代谢途径相互联系，密不可分，形成机体内的代谢网络。,细胞内所进行的代谢,是由众多化学反应共同完成； 一种物质可由一组连续的酶促反应所构成的一个 代谢途径转化为其他物质，并产生生理效应；,糖代谢各途径一览表,第二节 葡萄糖分解代谢,一、糖酵解(glycolysis)途径 在供氧不足时,葡萄糖在细胞质中经过连 续多步的酶促反应,最后生成L-乳酸并释放部分能量推动合成ATP的过程。,（二）总反应式：,（一）反应部位：细胞质,由酶催化的11步连续反应,第一阶段：1分子葡萄糖生成2分子丙酮酸;,二 个 阶 段,第二阶段：2分子丙酮酸还原成2分子L-乳酸;,（三）糖酵解的反应过程,葡萄糖,2乳酸,糖酵解过程,细胞质,磷酸化；耗能,再磷酸化；耗能,裂解,2磷酸烯醇式丙酮酸,还原,催化糖酵解的酶类,限速酶/关键酶,1、催化不可逆反应；,2、活性受激素或代谢物的调节；,4、常催化整条代谢途径中前几个步骤中的某一 个反应或代谢分支后第一步反应；,5、活性改变可影响整个代谢途径的速度和方向。,特点:,3、活性低：催化的反应在整条代谢途径中是速 度最慢的；,葡萄糖,6-P-葡萄糖,6-P-果糖,1,6-2P-果糖,ATP,ADP,ATP,ADP,21,3-二磷酸甘油酸,23-磷酸甘油酸,22-磷酸甘油酸,2丙酮酸,磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油醛,2NAD+,2NADH+H+,2ADP,2ATP,2ADP,2ATP,2磷酸烯醇式丙酮酸,E2,E1,E3,糖酵解途径,在无氧条件下的细胞质中进行，共消耗2ATP,产生4ATP，即净生成2ATP，终产物是乳酸。,（四）糖酵解生理意义,1、是机体在相对缺氧时补充能量的一种 有效方式；,4、是糖异生的大部分逆反应过程；,、部分中间产物可作为其它物质的合成原料；,2、是某些组织获取能量的重要途径；,5、是生物体内普遍存在的葡萄糖降解途径， 也是有氧氧化的前过程。,糖有氧氧化与糖酵解关系,葡萄糖丙酮酸乳酸(糖酵解),葡萄糖丙酮酸,（五）糖酵解的调节机制,关键酶活性的调节:,(六) 糖酵解异常现象 在某些病理情况下，组织细胞可以利用糖酵 解来获取能量，因缺氧而酵解过度，造成乳酸堆 积太多，可发生代谢性酸中毒。,（七）多元醇途径,二、有氧氧化途径（aerobic oxidation）,在供氧充足时，葡萄糖在细胞质中分解生 成的丙酮酸进入线粒体，彻底氧化成CO2和 H2O，并释放大量能量推动合成ATP的过程。,(二) 总反应式：,实质：丙酮酸的氧化,(一) 反应部位：细胞质+线粒体,（三）反应过程,NADH+H+,分为三个阶段： 葡萄糖丙酮酸； 丙酮酸乙酰CoA； 三羧酸循环与氧化磷酸化。,22H,242H,22H,FADH2,糖有氧氧化概况,葡萄糖丙酮酸 丙酮酸乙酰CoA,CO2+H2O+ATP,三羧酸循环,细胞质,线粒体膜,线粒体基质,葡萄糖,6-P-葡萄糖,6-P-果糖,1,6-2P-果糖,ATP,ADP,ATP,ADP,21,3-二磷酸甘油酸,23-磷酸甘油酸,22-磷酸甘油酸,2丙酮酸,磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油醛,2NAD+,2NADH+H+,2ADP,2ATP,2ADP,2ATP,2磷酸烯醇式丙酮酸,E2,E1,E3,线粒体呼吸链,、葡萄糖丙酮酸 （细胞质）,转运途径,、丙酮酸乙酰辅酶A（线粒体）,乙酰CoA,+ CO2,丙酮酸脱氢酶复合体,多酶复合体： 由几种代谢上相互联系而功能不同的酶构成，有二种或以上的活性中心，各活性中心催化的反应构成连续反应，前一活性中心的产物作为底物直接转入后一活性中心，不会脱离酶蛋白；其中的每一个酶都有其特定的催化功能及发挥催化活性所必需的辅助因子。,E3-FAD,E3-FADH2,丙酮酸氧化脱羧反应,TPP-E1,CO2,HSCoA,NAD+,NADH+H+,丙酮酸脱氢酶 Mg2+,二氢硫辛酸 胺脱氢酶,B1,B2,PP,泛酸,硫辛酸,硫辛酸胺 乙酰转移酶,3、三羧酸循环与氧化磷酸化 （tricarboxylic acid cycle）,在线粒体内，乙酰CoA与草酰乙酸缩合生成柠檬酸（三羧酸），柠檬酸经一系列连续的酶促反应后，最终又生成草酰乙酸的循环反应，故称三羧酸循环。,反应过程 反应特点 意 义,P,NADH+H+,草酰乙酸,CH2COSoA 乙酰辅酶A,延胡索酸,FADH2,反应过程,催化三羧酸循环的酶类,三羧酸循环的特点, 在线粒体中进行，整个循环不可逆； 关键酶是柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和-酮 戊二酸脱氢酶复合体； 有2次脱羧反应，个CO2 ； 有4次脱氢反应，给出4对氢，其中对由NAD+ 接受并送入NADH呼吸链，1对由FAD接受并送 入FADH2，可推动9个ATP生成； 有次底物水平磷酸化，生成1个GTP（相当于 1个ATP） 循环从草酰乙酸开始，以草酰乙酸再生结束；每完 成1次循环，氧化1个乙酰基;共生成10个 ATP,个CO2 。,（三）三羧酸循环的生理意义,1、三羧酸循环是生物体内糖、脂肪、蛋白质 分解代谢的共同途径。,（四）有氧氧化途径产生的氢去向,葡萄糖有氧氧化时ATP的生成, 由于每个葡萄糖可裂解为2个磷酸丙糖，故乘2； * 根据在细胞质中产生的NADH进入线粒体的转运途径产生的ATP数目不同而定。 （3磷酸甘油转运途径；苹果酸天冬氨酸转运途径）,（五）有氧氧化调节机制,（五）有氧氧化调节机制,特点： 葡萄糖经磷酸化生成6-磷酸葡萄糖后，直 接在细胞质中进行脱氢和脱羧等反应，最后生 成NADPH+H+和5-磷酸核糖（戊糖）。,三、磷酸戊糖途径（pentose phosphate pathway）,（一）反应过程,磷酸戊糖途径总反应图,3葡萄糖,（二）生理意义:为合成某些生命物质提供原料 1、产生的磷酸核糖，为体内核苷酸的 合成提供原料。,2、产生的NADPH为还原性合成代谢供氢。, 为脂类等物质的生物合成中供氢；,碱基, 是谷胱甘肽还原酶的辅酶，参与氧化型谷胱 甘肽的转化反应,维持细胞内还原型谷胱甘肽 的正常含量，从而保护疏基酶和维持细胞(特 别是红细胞)的完整性方面有重要作用；,还原型,氧化型,NADPH+H+,NADPH+, 参加肝脏内的生物转化作用。,(三)磷酸戊糖途径调节机制,(四)磷酸戊糖途径异常,1、6-磷酸葡萄糖脱氢酶缺乏与蚕豆病,2、转酮酶缺乏与Wemicke-korsakoff 综合症,3、5-磷酸核糖异构酶与脑白质病,四、糖醛酸途径,指葡萄糖转变成UDP-葡糖醛酸的代谢过程。,（一）反应过程,（二）生理意义：,、参与肝脏生物转化作用； 、参与形成许多重要的糖胺聚糖(黏多糖)。,生成的UDP葡糖醛酸，可为机体提供活性葡糖醛酸基团：,6-P-葡萄糖-在糖代谢中的作用,6-P-葡萄糖,（一）概念：葡萄糖在细胞合成糖原的过程。,第三节 糖原代谢,（二）胞内定位：细胞质,（三）反应过程：,（四）关键酶：糖原合酶,Glcn+1,Gn合酶,一、糖原合成,糖原分支酶,二、糖原分解：,（一）概念：特指肝糖原分解为葡萄糖的过程。,（二）胞内定位：内质网和细胞质(肝细胞),肝脏,肌肉,葡萄糖 + Pi,葡萄糖-6-磷酸酶,进入糖酵解,（三）反应过程：,脱支酶,（四）关键酶：糖原磷酸化酶,三、糖原代谢的生理意义： 维持血糖浓度相对稳定,四、糖原代谢调节机制,糖原合成的关键酶：糖原合酶,糖原分解的关键酶：糖原磷酸化酶,五、糖原累积症,是以糖原结构异常或合成增多而在组织内积累 为特征的一类常染色体隐性遗传病。,一、概念：由非糖物质转变为葡萄糖的过程。,胞内定位：线粒体及细胞质,二、原料：甘油、乳酸、丙酮酸和生糖氨基酸等,三、进行部位：肝(生理条件下),第四节 糖异生,四、糖异生过程 基本上是糖酵解的逆反应过程，只有其中的三步不可逆反应不同。,糖酵解的代谢途径,1、丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸(PEP),丙酮酸,草酰乙酸,PEP, 丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase) 辅基为生物素（反应在线粒体）, 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反应在细胞质）,丙酮酸,线粒体,细胞质,细胞质,2、1，6-二磷酸果糖转变为6-磷酸果糖,3、6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖,非糖物质进入糖异生途径的方法:, 各种糖异生原料先转变成糖代谢的中间产物；, 生成上述糖代谢的中间产物后，可介入糖异生 途径，转变为葡萄糖。,五、糖异生生理意义,1、在饥饿时，维持血糖浓度的相对恒定；,2、剧烈运动后或病理状态下,通过糖异生可回收再 利用乳酸，同时可以防止代谢性酸中毒的发生；,3、饱食高蛋白食物后,参与食物氨基酸的转化与储 存；,六、糖异生调节机制,4、肾脏糖异生促进排氨排酸。,葡萄糖,葡萄糖,肌糖原,乳酸,血乳酸,乳酸,血液,七、乳酸循环,1、循环过程,2、生理意义, 乳酸回收和再利用； 防止乳酸积累引起酸中毒的发生； 利于恢复肌糖原的储量。,八、底物循环,两种底物由不同酶 催化的单向反应而相互 转化，称为底物循环。,血液中游离的葡萄糖称为血糖。,第六节 血 糖,一、血糖来源和去路, 食物糖消化吸收； 肝糖原分解； 糖异生。,1、血糖来源,健康人空腹血糖浓度值为.6.mmol/L,、血糖去路, 氧化分解供能； 合成糖原； 转变为其他糖类或非糖物质； 血糖过高时随尿液排出。,正常肾糖阈：用血糖浓度8.910.0mmol/L表示,二、血糖调节机制 （Regulation of the Blood Glucose Concentration）,、神经系统和激素的调节：,、肾脏调节：肾小管对糖强大的重吸收能力；, 激素调节, 神经系统调节,激素对血糖浓度的影响,第七节 糖代谢紊乱,一、低血糖 空腹血糖浓度3.0mmol/L；,二、高血糖及糖尿 高血糖：空腹血糖浓度6.9mmol/L；,尿 糖：血糖浓度超过.910.0mmol/L；,三、糖尿病,发病机制： 胰岛素分泌量绝对或相对不足，或靶细胞膜上的胰岛素受体数量不足、受体与胰岛素的亲和力降低，导致血糖来源增多、去路减少，破坏人体正常状态下血糖浓度的动态平衡。,一类多源性代谢紊乱症，特征是持续性的高血糖和糖尿；,1、糖尿病类型：, 1型糖尿病；, 2型糖尿病；, 妊娠型糖尿病；, 特殊型糖尿病；,2、糖尿病症状：三多一少（1型糖尿病）,患者出现下列糖代谢紊乱症状： 糖酵解和有氧氧化减弱；糖原合成减少；葡萄糖 进入肌肉和脂肪细胞的数量减少。 糖原分解加速；糖异生增多。,3、糖尿病的血液指标：, 空腹血糖（FPG）6.9 mmol/L； HbA1C6.5%； OGTT试验（口服葡萄糖耐量试验） 2小时血糖11.1mmol/L。,四、糖耐量试验（OGTT-口服葡萄糖耐量试验 ） 人体处理所给予葡萄糖的能力称为葡萄糖 耐量或耐糖现象。,方 法: 1、空腹抽血，测出其血糖浓度； 2、一次口服75g葡萄糖；0.5、1、2、3小时分别 取血，测出其血糖浓度； 3、以时间为横坐标，血糖浓度为纵坐标，绘制 耐糖曲线。,糖耐量曲线,30 60 90 120 150 180,15 10 5,血 糖 浓 度 m m o l / L,