生物与化学复习资料第七章 糖代谢(广东医学院).doc

生化第七章第七章 糖 代 谢糖(carbohydrates)即碳水化合物，其化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。根据其水解产物的情况，糖主要可分为以下四大类：单糖 (monosacchride) 寡糖 (oligosacchride) 多糖 (polysacchride)糖复合物 (glycoconjugate) 单糖：不能再水解的糖（如葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖等）。常见的单糖-葡萄糖淀粉：是植物中养分的储存形式糖原：为多聚葡萄糖，是动物体内葡萄糖的储存形式，又称动物淀粉。第1节 概 述 Introduction糖的生理功能：1.氧化供能: 2840kJ能量/1mol葡萄糖 。这是糖的主要功能。2提供合成体内其他物质的原料 。如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、核苷等物质的原料。3.作为机体组织细胞的组成成分 。如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。糖的消化 ：人类食物中的糖主要有植物淀粉、动物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以淀粉为主。消化部位： 主要在小肠，少量在口腔糖的吸收：吸收部位：小肠上段 吸收形式：单糖 第二节 糖的无氧分解在体内组织无氧情况下，细胞液中的葡萄糖分解生成乳酸和少量ATP的过程称为糖的无氧氧化(anaerobic oxidation) ，亦称糖酵解(glycolysis) 。 糖酵解的反应部位：胞浆糖酵解分为两个阶段：第一阶段 由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，称之为糖酵解途径(glycolytic pathway)。第二阶段 由丙酮酸转变成乳酸。哺乳类动物体内已发现有4种己糖激酶同工酶，分别称为至型。肝细胞中存在的是型，称为葡萄糖激酶(glucokinase)。它的特点是： 葡萄糖的亲和力很低 受激素调控 产能的方式和数量方式：底物水平磷酸化净生成ATP数量：从G开始 ：22-2= 2ATP 从Gn开始 ：22-1= 3ATP终产物乳酸的去路释放入血，进入肝脏再进一步代谢：分解利用 ；乳酸循环（糖异生）二、糖酵解的调节关键酶：己糖激酶、6-磷酸果糖激酶-1 、丙酮酸激酶调节方式： 别构调节 共价修饰调节 限速酶/关键酶 特点： 1、催化非平衡反应 2、活性低 3、受激素或代谢物的调节 4、活性的改变可影响整个反应体系的反应速度（一）6-磷酸果糖激酶-1对调节酵解途径的流量最重要变构激活剂：2，6-双磷酸果糖（最强）、 1，6-双磷酸果糖、AMP、ADP 变构抑制剂：柠檬酸、 ATP（高浓度）（二）丙酮酸激酶1. 别构调节别构激活剂：1,6-双磷酸果糖 别构抑制剂：ATP, 丙氨酸（三）己糖激酶受到反馈抑制调节6-磷酸葡萄糖可反馈抑制己糖激酶，但肝葡萄糖激酶不受其抑制。长链脂肪酰CoA可别构抑制肝葡萄糖激酶。胰岛素可诱导葡萄糖激酶基因的转录，促进酶的合成。 三、糖酵解的主要生理意义是在机体缺氧的情况下快速供能 是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。 是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。 无线粒体的细胞，如：红细胞 代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞第三节 糖的有氧氧化糖有氧氧化的概念糖的有氧氧化(aerobic oxidation)指在机体氧供充足时，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：胞液及线粒体一、糖有氧氧化的过程 四个阶段 第一阶段： 丙酮酸的生成（胞浆） 第二阶段： 丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA（线粒体）第三阶段： 乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化（线粒体）第四阶段： 氧化磷酸化三羧酸循环(Tricarboxylic acid Cycle, TAC)也称为柠檬酸循环，这是因为循环反应中的第一个中间产物是一个含三个羧基的柠檬酸。由于Krebs正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为Krebs循环，它由一连串反应组成。反应部位 所有的反应均在线粒体中进行。 小 结 三羧酸循环的概念：指乙酰CoA和草酰乙酸缩合生成含三个羧基的柠檬酸，反复的进行脱氢脱羧，又生成草酰乙酸，再重复循环反应的过程。TAC过程的反应部位是线粒体。三羧酸循环的要点：经过一次三羧酸循环， 消耗一分子乙酰CoA； 经四次脱氢，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。 关键酶有：柠檬酸合酶，-酮戊二酸脱氢酶复合体，异柠檬酸脱氢酶。整个循环反应为不可逆反应。小 结 三羧酸循环的中间产物三羧酸循环中间产物起催化剂的作用，本身无量的变化，不可能通过三羧酸循环直接从乙酰CoA合成草酰乙酸或三羧酸循环中其他产物。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；为呼吸链提供H+ + e。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，而且能量的利用率也高。简言之，即“供能”丙酮酸脱氢酶复合体 别构调节 别构抑制剂：乙酰CoA;NADH; ATP 别构激活剂：AMP; ADP; NAD+ 乙酰CoA/HSCoA或 NADH/NAD+时，其活性也受到抑制。四、巴斯德（Pasteur）效应 概念：巴斯德效应(Pastuer effect) 指有氧氧化抑制糖酵解的现象。机制：有氧时，NADH+H+进入线粒体内氧化，丙酮酸进入线粒体进一步氧化而不生成乳酸;缺氧时，酵解途径加强，NADH+H+在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。第四节 磷酸戊糖途径 pentose phosphate pathway一、磷酸戊糖途径以6-磷酸葡萄糖为底物，代谢生成磷酸戊糖为中间代谢物的过程，称为磷酸戊糖途径。细胞定位：胞液 反应过程可分为三个阶段：1. 脱氢氧化（生成NADPH+H+ ） 2. 异构化反应（生成5-磷酸核糖） 3. 基团转移（生成6-磷酸果糖及3-磷酸甘油醛）3经过基团转移反应进入糖酵解途径第二阶段反应的意义就在于通过一系列基团转移反应，将核糖转变成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛而进入酵解途径。因此磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路（pentose phosphate shunt）。二、磷酸戊糖途径的调节 6-磷酸葡萄糖脱氢酶 此酶为磷酸戊糖途径的关键酶，其活性的高低决定6-磷酸葡萄糖进入磷酸戊糖途径的流量。 此酶活性主要受NADPH/NADP+比值的影响，比值升高则被抑制，降低则被激活。另外NADPH对该酶有强烈抑制作用。三、磷酸戊糖途径的意义：产生5-磷酸核糖；产生NADPH(1) 5-磷酸核糖： 为核酸的生物合成提供核糖(2) NADPH的主要功能：1) 作为供氢体 -参与体内多种生物合成反应。2) 作为加单氧酶的辅酶参与体内羟化反应 -参与肝脏对激素、药物和毒物的生物转化作用。(3) 是谷胱甘肽还原酶的辅酶-对维持细胞中还原型谷胱甘肽（GSH）的正常含量起重要作用 。磷酸戊糖途径与溶血性贫血第五节糖异生 定义： 由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖异生作用非糖物质： 生糖氨基酸、乳酸、甘油等 部位： 主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体 糖异生过程 ：基本上是糖酵解的逆过程；跨越三个能障，一个膜障 当两种酶活性相等时，则不能将代谢向前推进，结果仅是ATP分解释放出能量，因而称之为无效循环(futile cycle)。 在细胞内两酶活性不完全相等，使代谢反应仅向一个方向进行。 三、糖异生的生理意义1.维持血糖浓度恒定；2.补充肝糖原 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。3.调节酸碱平衡（乳酸异生为糖） （1） 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 （2） 生理意义 ： 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 第六节 糖原的合成与分解糖原的定义：糖 原 (glycogen)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。糖原储存的主要器官及其生理意义：肌肉：肌糖原，180 300g，主要供肌肉收缩所需肝脏：肝糖原，70 100g，维持血糖水平糖原的结构特点及其意义：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。3. 每条链都终止于一个非还原端。非还原端增多，以利于其被酶分解。 一、糖原合成定义： 由单糖合成糖原的过程称为糖原的合成 部位： 肝脏、肌肉组织等细胞的胞浆中糖原n 为原有的细胞内的较小糖原分子，称为糖原引物(primer)， 作为UDPG 上葡萄糖基的接受体。 （5）糖原分枝的形成 ： 分 支 酶 (branching enzyme) 二、肝糖原分解产物葡萄糖可补充血糖 糖原分解： 指肝糖原分解为葡萄糖的过程。部位：肝脏 亚细胞定位：胞浆 产物：葡萄糖脱枝酶的作用： 1。转移葡萄糖残基 2。水解a-1,6-糖苷键 (2)1-磷酸葡萄糖转变为6-磷酸葡萄糖：磷酸葡萄糖变位酶 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释放入血，提供血糖，而只能进入酵解途径进一步代谢。三、糖原合成与分解的调节 关键酶： 糖原合成：糖原合酶 糖原分解：糖原磷酸化酶 这两种关键酶的重要特点：* 它们的快速调节有共价修饰和变构调节二种方式。* 它们都以活性、无（低）活性二种形式存在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变。肌肉内糖原代谢的二个关键酶的调节与肝糖原不同： 在糖原分解代谢时肝主要受胰高血糖素的调节，而肌肉主要受肾上腺素调节。 肌肉内糖原合酶及磷酸化酶的变构效应物主要为AMP、ATP及6-磷酸葡萄糖。 ATP及6-磷酸葡萄糖 激活 糖原合酶ATP及6-磷酸葡萄糖 抑制 磷酸化酶a-PAMP 激活 磷酸化酶b第七节 血糖及其调节血糖，指血中的单糖（主要指葡萄糖）。 血糖水平，即血糖浓度 正常血糖浓度 ：3.896.11mmol/L (邻甲苯胺法)血糖浓度是表示体内糖代谢情况的一项重要指标。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。 （1）脑组织不能利用脂酸，正常情况下主要依赖葡萄糖供能（2）红细胞没有线粒体，完全通过糖酵解获能（3）骨髓及神经组织代谢活跃，经常利用葡萄糖供能二、血糖浓度的调节 主要依靠激素的调节 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（一） 胰岛素 体内唯一降低血糖水平的激素 胰岛素的作用机制:1.促进葡萄糖转运进入肝外细胞 ； 2.加速糖原合成，抑制糖原分解； 3.加快糖的有氧氧化；4.抑制肝内糖异生；5.减少脂肪动员。 （二）胰高血糖素 体内升高血糖水平的主要激素 胰高血糖素的作用机制： 1.促进肝糖原分解，抑制糖原合成；2.抑制酵解途径，促进糖异生； 3.促进脂肪动员。（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。 抑制肝外组织摄取和利用葡萄糖，抑制点为丙酮酸的氧化脱羧。 （四）肾上腺素强有力的升高血糖的激素 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。主要在应激状态下发挥调节作用。 三、血糖水平异常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。（一）高血糖及糖尿病1. 高血糖(hyperglycemia)的定义临床上将空腹血糖浓度高于7.0 mmol/L称为高血糖。当血糖浓度超过了肾小管的重吸