课件：第章--糖代谢.ppt

糖 代 谢,第 6 章,第 1 节 概 述,一、糖的生理功能,1. 氧化供能,如糖为某些氨基酸、脂肪酸、核苷等物质的合成提供碳源,3. 作为机体组织细胞的组成成分,这是糖的主要功能。,2. 提供碳源,如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。,4.参与重要的生理活动,二、糖代谢概况,葡萄糖,丙酮酸,H2O及CO2,乳酸,乳酸、氨基酸、甘油,糖原,核糖 + NADPH+H+,淀粉,第 2 节 糖的分解代谢,乳酸+少量ATP,糖酵解,有氧氧化,磷酸戊糖途径,5-磷酸核糖+NADPH,CO2+H2O+大量ATP,葡萄糖,一、糖酵解,* 定义：,* 糖酵解的反应部位：细胞液,在无氧或缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸的过程称之为糖酵解。,（一）糖酵解的反应过程,第一阶段,第二阶段,* 糖酵解分为两个阶段,葡萄糖分解成丙酮酸 称之为酵解途径,丙酮酸转变成乳酸,1.葡萄糖磷酸丙糖,2.磷酸丙糖丙酮酸, 葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,1. 葡萄糖磷酸丙糖,关键酶,己糖激酶同工酶有4种，分别称为至型。 、型 肝外组织；特异性不强 型称为葡萄糖激酶 肝细胞；特异性较强,磷酸己糖异构酶, 6-磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖, 6-磷酸果糖转变为1,6-二磷酸果糖,6-磷酸果糖,1,6-二磷酸果糖,关键酶, 1,6-二磷酸果糖裂解成2分子磷酸丙糖,1,6-二磷酸果糖,磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油醛,醛缩酶,磷酸丙糖异构酶,葡萄糖磷酸丙糖阶段特点：,1.能量变化 耗能：2ATP,2.有碳链长短的变化（6C3C）,（1）3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸,2.磷酸丙糖丙酮酸,3-磷酸甘油醛,1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油醛脱氢酶,（2） 1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸,1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,磷酸甘油酸激酶,底物水平磷酸化,（3） 3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,磷酸甘油酸变位酶,（4） 2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸,2-磷酸甘油酸,磷酸烯醇式丙酮酸,烯醇化酶,（5） 磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,底物水平磷酸化,关键酶,磷酸丙糖丙酮酸阶段特点：,1.能量变化 产能：2ATP,2.无碳链长短的变化（3C3C）,(二) 丙酮酸转变成乳酸,反应中的NADH+H+ 来自于上述反应中的 3-磷酸甘油醛脱氢反应。,丙酮酸,乳酸,乳酸脱氢酶,糖酵解的代谢途径,E2,E1,E3,（二）糖酵解反应的特点, 反应部位：细胞液 终产物：乳酸 糖酵解是产能过程： 方式：底物水平磷酸化 净生成ATP数量：2ATP,（3） 关键酶：3个 己糖激酶,磷酸果糖激酶,丙酮酸激酶,(4)红细胞中的2,3-二磷酸甘油酸支路,变位酶,磷酸酶,变位酶活性大于磷酸酶 红细胞中2,3-二磷酸甘油酸含量较高 调节血红蛋白运氧能力,（三）糖酵解的生理意义,1. 是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。,2. 是某些组织细胞获得能量的主要方式。, 无线粒体的细胞，如：成熟红细胞, 代谢活跃的细胞，如：皮肤、白细胞等,在有氧条件下，葡萄糖彻底氧化成H2O和CO2，并释放出能量的过程。是机体主要供能方式。,* 部位：细胞液和线粒体,* 概念,二、糖的有氧氧化,糖的有氧氧化与糖酵解,葡萄糖丙酮酸乳酸(糖酵解),葡萄糖丙酮酸,（一）有氧氧化的反应过程,第一阶段：酵解途径,第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧,第三阶段：三羧酸循环,G（Gn）,丙酮酸,乙酰CoA,H2O,O,ATP,ADP,TAC循环,胞液,线粒体,2.丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA,丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧为乙酰CoA,总反应式:,关键酶,3 种 酶： 丙酮酸脱氢酶 二氢硫辛酸乙酰基转移酶 二氢硫辛酸脱氢酶 5种辅酶： TPP、 FAD、 NAD+ 、辅酶A、硫辛酸,丙酮酸脱氢酶系,3.三羧酸循环（TAC）,* 概述,* 反应部位：线粒体,（1）TAC的过程,NADH+H+,NAD+,NAD+,NADH+H+,GTP,GDP+Pi,FAD,FADH2,NADH+H+,NAD+,柠檬酸合酶,顺乌头酸酶,异柠檬酸脱氢酶,-酮戊二酸脱氢酶复合体,琥珀酰CoA合成酶,琥珀酸脱氢酶,延胡索酸酶,苹果酸脱氢酶,草酰乙酸,柠檬酸,顺乌头酸,异柠檬酸,-酮戊二酸,琥珀酰CoA,琥珀酸,延胡索酸,苹果酸,（2） 三羧酸循环的特点 在线粒体进行 每循环一次氧化1分子乙酰CoA 四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化。 生成1分子FADH2，3分子NADH+H+ 2分子CO2， 1分子GTP。 产能12分子ATP 关键酶有：柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、-酮 戊二酸脱氢酶复合体 需要中间产物的补充,表面上看来，三羧酸循环运转必不可少的草酰乙酸及其他中间产物在三羧酸循环中是不会消耗的，可被反复利用。但是，,例如：,机体内各种物质代谢之间是彼此联系、相互配合的，三羧酸循环中的某些中间代谢物能够转变合成其他物质，借以沟通糖和其他物质代谢之间的联系。,* 所以，草酰乙酸必须不断被更新补充。,草酰乙酸,其来源如下：,（3） 三羧酸循环的生理意义,是三大营养物质氧化分解的共同途径； 是三大营养物质代谢联系的枢纽； 为某些物质的合成提供原料,H进入呼吸链彻底氧化生成H2O 的同时ADP偶联磷酸化生成ATP。,（二）有氧氧化的生理意义,葡萄糖有氧氧化生成的ATP,反,应,辅,酶,ATP,第,一,阶,段,葡萄糖,6,-,磷酸葡萄糖,-,1,6,-,磷酸果糖,1,6,-,双磷酸果糖,-,1,2,3,-,磷酸甘油醛,2,1,3,-,二磷酸甘油酸,NADH+H+,2,3,或,2,2*,2,1,3,-,二磷酸甘油酸,2,3,-,磷酸甘油酸,2,1,2,磷酸烯醇式丙酮酸,2,丙酮酸,2,1,第二阶段,2,丙酮酸,2,乙酰,CoA,2,3,第,三,阶,段,2,异柠檬酸,2,-,酮戊二酸,2,3,2,-,酮戊二酸,2,琥珀酰,CoA,2,3,2,琥珀酰,CoA,2,琥珀酸,2,1,2,琥珀酸,2,延胡索酸,FADH2,2,2,2,苹果酸,2,草酰乙酸,NADH+H+,2,3,净生成,38(,或,36)ATP,NADH+H+,NADH+H+,NADH+H+,有氧氧化的生理意义,糖的有氧氧化是机体产能最主要的途径。它不仅产能效率高，而且由于产生的能量逐步分次释放，相当一部分形成ATP，所以能量的利用率也高。,简言之，即“供能”,* 概念,磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成5-磷酸核糖及NADPH+H+，前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反应过程。,三、磷酸戊糖途径,* 细胞定位：细胞液,第一阶段： 生成磷酸戊糖，NADPH+H+,（一）磷酸戊糖途径的反应过程,* 反应过程可分为二个阶段,第二阶段：基团转移反应,6-磷酸葡萄糖脱氢酶,6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶,1. 磷酸戊糖生成,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖酸内酯,6-磷酸葡萄糖酸,5-磷酸核酮糖,5-磷酸核糖,关键酶,异构酶,催化第一步脱氢反应的6-磷酸葡萄糖脱氢酶是此代谢途径的关键酶。 两次脱氢脱下的氢均由NADP+接受生成NADPH + H+。 反应生成的5-磷酸核糖是一个非常重要的中间产物。,每3分子6-磷酸葡萄糖同时参与反应，在一系列反应中，通过3C、4C、6C、7C等演变阶段，最终生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖。,3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖，可进入酵解途径。因此，磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路,2. 基团转移反应,磷酸戊糖途径,第一阶段,第二阶段,（二）磷酸戊糖途径的生理意义,1.为核酸的合成提供原料 5-磷酸核糖,2.提供了NADPH,（1） NADPH作为供氢体参加脂肪酸、胆固醇的合成,（3） NADPH参与体内的羟化反应,（2） NADPH可维持还原型谷胱甘肽的含量,2G-SH G-S-S-G,NADP+ NADPH+H+,H2O2 2H20,6-磷酸葡萄糖脱氢酶缺乏 蚕豆病,NADPH的作用：,第 3 节 糖原的合成与分解,是动物体内糖的储存形式之一，是机体能迅速动用的能量储备。,糖 原,糖原储存的主要器官及其生理意义,1. 葡萄糖单元以-1,4-糖苷 键形成长链。 2. 约10个葡萄糖单元处形成分枝，分枝处葡萄糖以-1,6-糖苷键连接，分支增加，溶解度增加。,糖原的结构特点及其意义,一、糖原的合成,合成部位,定义,由单糖合成糖原的过程。,组织定位：主要在肝脏、肌肉 细胞定位：细胞液,1. 葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,糖原合成过程,磷酸葡萄糖变位酶,1-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,2. 6-磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖,PPi,UDPG焦磷酸化酶,3. 1- 磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖（UDPG）,1- 磷酸葡萄糖,UTP,UDPG,Gn + UDPG,Gn+1 + UDP,糖原合酶,4. 糖原的合成,Gn：糖原引物， 作为UDPG 上葡萄糖基的接受体。,关键酶,糖原分枝的形成,目 录,糖原合成的特点,1.糖原合酶是糖原合成的关键酶,2.糖原合成需要糖原引物,3.糖原合成是耗能过程：ATP、UTP， 每增加一个葡萄糖残基，消耗2分子ATP,4.UDPG是糖原合成时葡萄糖的直接供体， 称为活性葡萄糖,二、糖原的分解,* 定义,* 细胞定位：细胞液,* 肝糖原的分解对于维持血糖浓度有重要作用,指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。,二、糖原的分解,* 肝糖原的分解过程,Gn+1,Gn + 1-磷酸葡萄糖,磷酸化酶,1.1-磷酸葡萄糖 的生成,关键酶,Pi,脱支酶的作用,转移葡萄糖残基 水解-1,6-糖苷键,转移酶活性,目 录,3. 6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖,H2O Pi,* 肌糖原的分解,肌糖原分解的前三步反应与肝糖原分解过程相同 但是生成6-磷酸葡萄糖之后 由于肌肉组织中不存在葡萄糖-6-磷酸酶 所以生成的6-磷酸葡萄糖不能转变成葡萄糖 只能进入糖酵解生成乳酸 结论：肌糖原不能直接分解为葡萄糖,*糖原的合成与分解总图,葡萄糖-6-磷酸酶（肝）,第 4 节 糖 异 生,糖异生是指从非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程。,* 部位,* 原料,* 概念,主要在肝、肾,乳酸、丙酮酸、甘油、生糖氨基酸、三羧酸循环的中间物质等,一、糖异生途径,* 定义,* 过程,酵解途径中有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。,糖异生途径与酵解途径大多数反应是共有的、可逆的；,糖异生途径指从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程。,磷酸果糖激酶,丙酮酸羧化酶+磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1, 6-2P,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,磷酸烯醇式丙酮酸,己糖激酶,丙酮酸激酶,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，辅酶为生物素（线粒体）, 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（线粒体、细胞液）,丙酮酸,线粒体,胞液,果糖二磷酸酶,磷酸果糖激酶,丙酮酸羧化酶+磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1, 6-2P,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,磷酸烯醇式丙酮酸,己糖激酶,丙酮酸激酶,2. 1,6-二磷酸果糖 6-磷酸果糖,果糖二磷酸酶,磷酸果糖激酶,葡萄糖-6-磷酸酶,丙酮酸羧化酶+磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1, 6-2P,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,磷酸烯醇式丙酮酸,己糖激酶,丙酮酸激酶,3. 6-磷酸葡萄糖葡萄糖,非糖物质进入糖异生的途径, 糖异生的原料转变成糖代谢的中间产物, 上述糖代谢中间代谢产物进入糖异生途径，异生为葡萄糖或糖原,二、糖异生的生理意义,（一）维持血糖浓度恒定,（二）有利于乳酸的利用 乳酸循环,乳酸循环 （Cori 循环）, 循环过程,葡萄糖,葡萄糖,葡萄糖,丙酮酸,乳酸,乳酸,乳酸,丙酮酸,血液,6-P-G的代谢去路,G（补充血糖）,G-6-P,F-6-P （进入酵解途径）,G-1-P,Gn（合成糖原）,UDPG,6-磷酸葡萄糖内酯 （进入磷酸戊糖途径）,小 结,联系糖代谢各条途径的物质是6-P-G,第 5 节 血 糖,* 血糖: 指血液中的葡萄糖。,* 血糖水平，即血糖浓度。 正常成人空腹血糖浓度 ：3. 96.1mmol/L,血糖,一、血糖来源和去路,转变,转变,二、血糖浓度的调节,* 主要依靠激素的调节,器官调节 最主要：肝,激素调节,神经系统调节 交感兴奋时迷走兴奋时,（一）高血糖,1. 高血糖的定义,2. 糖尿,临床上将空腹血糖浓度高于7.2mmol/L称为高血糖。,当血糖浓度过高时，超过了肾糖阈时，则可出现糖尿。,三、糖代谢异常,3. 高血糖及糖尿的病理和生理原因,生理性高血糖 一过性的高血糖和糖尿,情绪激动使交感神经兴奋,一次摄入大量的糖,静脉注射葡萄糖过快,3. 高血糖及糖尿的病理和生理原因,b.病理性高血糖 持续性的高血糖和糖尿,型（胰岛素依赖型） 型（非胰岛素依赖型）,慢性肾炎、肾病综合征等引起肾糖阈下降,主要见于糖尿病,1. 低血糖的定义,2. 低血糖的影响,空腹血糖浓度低于3.3mmol/L时称为低血糖。,血糖水平过低，会影响脑细胞的功能，从而出现 头晕、倦怠无力、心悸等症状，严重时出现昏迷，称为低血糖休克。,(一）低血糖