糖代谢-医学生物化学-课件-上海交通大学医学院-06.ppt

1 第六章糖代谢 新陈代谢 合成代谢anabolism 同化作用 小分子大分子需要能量 分解代谢catabolism 异化作用 大分子小分子释放能量 2 3 4 第一节概述 一 糖是一类化学本质为多羟醛或多羟酮及其衍生物的有机化合物 二 糖的生理作用 1 主要功能是供给人体生命活动所需的能量2 是体内一些重要生理活性物质的组成成分3 参与组成细胞结构 5 6 四 人体内糖的中间代谢途径主要有 1 糖的无氧酵解2 有氧氧化3 磷酸戊糖途径4 糖原合成与糖原分解5 糖异生6 其他己糖代谢 7 第二节糖的消化吸收一 消化 8 二 吸收1 部位 小肠2 方式 1 简单的被动扩散2 消耗能量的主动运输过程 依赖Na 的耗能过程 有特定的载体参与Na 葡萄糖联合转运体单向葡萄糖转运体 unidirectionalglucosetransporter 9 Na K ATP酶 10 第三节血糖 bloodsugar 一 基本概念 1 血液中的葡萄糖 称为血糖2 正常人空腹血糖浓度为3 9 6 1mmol L 葡萄糖氧化酶法 3 空腹血浆葡萄糖浓度高于7 0mmol L称高血糖 低于3 9mmol L称低血糖4 血糖浓度大于8 88 9 99mmol L 超过肾小管重吸收能力 出现糖尿 5 肾糖阈 出现糖尿时的血糖浓度 11 12 三 血糖浓度的调节1 维持人体血糖浓度在相对稳定的重要性2 保持血糖浓度相对恒定是神经系统 激素及组织器官共同调节的结果 13 3 调节血糖的激素主要有胰岛素能降低血糖肾上腺素胰高血糖素糖皮质激素生长激素 能升高血糖 14 15 4 肝脏是调节血糖的主要调节器官5 器官调节主要影响因素 1 血糖浓度2 各组织细胞膜上葡萄糖转运体 glucosetransporters GLUT 6 葡萄糖耐量试验 glucosetolerancetest GTT 16 17 18 19 20 21 22 23 1 催化葡萄糖生成G 6 P的是己糖激酶 hexokinase HK 己糖激酶 属别构酶 有四种同工酶 型 型酶只存在于肝脏 对葡萄糖有高度专一性 又称葡萄糖激酶 glucokinase GK Mg2 作为激活剂 ATP提供磷酸基团 所催化的反应不可逆 是糖无氧酵解过程的关键酶之一 24 己糖激酶与葡萄糖激酶的比较 glucokinase GK 己糖激酶葡萄糖激酶分布各组织细胞中肝内专一性不高高Km0 01 0 1mmol L10 20mmol LG6P的抑制作用 25 26 3 G 6 P是一个重要的中间代谢产物 是许多糖代谢途径的连接点 4 葡萄糖磷酸化的目的 葡萄糖磷酸化后极性增高 不易逸出胞外 反应限制在细胞质中进行 ATP中释放出的能量储存在G 6 p中 G 6 p减低酶促反应的活化能 并提高酶促反应的特异性 27 G 6 P生成6 磷酸果糖 fructose 6 phosphate F 6 P a 催化反应的酶是磷酸己糖异构酶b 反应可逆 28 29 催化此反应的酶是6 磷酸果糖激酶1 6 phosphofructokinase1 PFK1 属别构酶 需Mg2 参与 并消耗ATP 所催化的反应不可逆 糖酵解过程中的主要限速酶 30 31 32 33 34 35 36 37 38 乳酸脱氢酶有多种同工酶LDH1 LDH2 LDH3 LDH4 LDH5其中LDH1 心肌中 对乳酸亲和力大LDH5 骨骼肌中 对丙酮酸亲和力大 39 40 41 42 白细胞 皮肤 神经组织 睾丸 骨髓等代谢旺盛的组织在不缺氧的情况下 糖酵解也提供部分能量 3 糖酵解是糖有氧氧化的前段过程 某些中间代谢物是脂类 氨基酸等合成的前体 43 44 45 46 血糖浓度处于低水平血糖浓度处于高水平胰高血糖素cAMP浓度双功能酶磷酸化双功能酶去磷酸化果糖二磷酸酶 2活性6 磷酸果糖激酶 2活性F2 6BP浓度酵解F2 6BP浓度酵解 F 2 6BP对糖酵解的调节机制 47 48 49 糖酵解小结 1 糖酵解是在无氧条件下进行的 2 糖酵解部位 胞浆中进行 3 关键酶是 己糖激酶 磷酸果糖激酶 1 丙酮酸激酶 4 脱氢反应的酶 3 磷酸甘油醛脱氢酶 5 加氢反应的酶 乳糖脱氢酶 50 51 52 53 54 55 56 4 丙酮酸脱氢酶 由三种酶组成 5种辅酶参与反应 此不可逆反应过程 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 三羧酸循环的特点 1 三羧酸循环是乙酰基的彻底氧化过程 2 三羧酸循环是能量的产生过程 1分子乙酰CoA通过TCA产生12分子ATP 3 三羧酸循环中柠檬酸合酶 异柠檬酸脱氢酶 酮戊二酸脱氢酶复合体是反应的关键酶 是反应调节点 73 草酰乙酸的来源 74 75 二 糖的有氧氧化生理意义1 主要功能是提供能量 人体内绝大多数组织细胞通过糖的有氧氧化获取能量 1 体内l分子葡萄糖彻底有氧氧化生成38 或36 分子ATP2 通过氧化磷酸化反应得到34 或32 分子ATP 通过底物水平磷酸化生成6分子ATP 76 77 78 79 80 四 糖有氧氧化与糖酵解的相互调节1 巴斯德效应 Pastuereffect 在有氧的条件下糖有氧氧化抑制糖无氧酵解 2 Cratree效应或反巴斯德效应 在一些代谢旺盛的正常组织和肿瘤细胞中 即使在有氧的条件下 仍然以糖无氧酵解为产生ATP的主要方式 81 82 83 84 85 4 此阶段经2次脱氢 1次脱羧 使G 6 P转变为5 磷酸核糖 并产生2分子NADPH及CO2 3 第一阶段总反应G 6 P 2NADP H2O5 磷酸核糖 CO2 2NADPH 2H 86 第二阶段 非氧化反应 一系列基团转移 1 催化基团转移反应的酶 转酮醇酶转移酮醇基 CO CH2OH 转醛醇酶转移醛醇基 CHOHCOCH2OH 2 生成三碳 七碳 四碳和六碳等的单糖磷酸酯 87 图6 11磷酸戊糖反应过程简图 88 磷酸戊糖途径总反应1 6 G 6 P 12 NADP 6CO2 4 G 6 P 2 3 磷酸甘油醛 12NADPH 12H 2 2 3 磷酸甘油醛G 6 P3 6分子G 6 P通过磷酸戊糖途径 则有1分子G 6 P被氧化分解 89 90 2 NADPH H 是加单氧酶体系的辅酶之一 参与体内羟化反应a参与肝脏生物转化反应b参与类固醇代谢 91 92 2 5 磷酸核糖为核苷酸 核酸的合成提供原料 3 三碳糖 四碳糖 五碳糖 七碳糖及六碳糖通过磷酸戊糖途径互相转换 93 12 94 概述 1 糖原是体内糖的储存形式1 肝糖原2 肌糖原2 主要的化学键 1 4 糖苷键 直链 1 6 糖苷键 分枝 95 3 定义 1 糖原合成 glycogenesis 是由葡萄糖合成糖原的过程 2 糖原分解 glycogenolysis 是指肝糖原分解为葡萄糖的过程 4 糖原合成及分解反应都是从糖原分支的非还原性末端开始 分别由两组不同的酶催化 96 97 一 糖原的合成 一 概述 1 合成场所 细胞胞浆2 先以葡萄糖为原料合成尿苷二磷酸葡萄糖 uridinediphosphateglucose UDP Glc 3 限速酶糖原合酶 glycogensynthase 4 将UDP Glc转给糖原蛋白 glycogenin 延长糖链5 分支酶的作用 98 1 反应过程1 葡萄糖 ATPG 6 P ADP2 G 6 PG 1 PUDP Glc焦磷酸酶3 G 1 P UTPUDP Glc PPi4 UDP Glc GnUDP Gn 1 葡萄糖激酶 己糖激酶 磷酸葡萄糖变位酶 糖原合酶 二 糖原的合成反应第一阶段 糖链的延长 99 100 101 1 4 糖苷键 第二阶段 糖链分支 102 分枝酶分支酶可将一段糖链 至少含有6个葡萄糖残基 转移到邻近糖链上 以 1 6 糖苷键相连接 形成新的分支 103 糖原蛋白1 是糖链延长的引物 2 具有糖基转移酶 glucosyltransferase 的活性3 糖原蛋白参与糖原合成过程4 糖原蛋白每增加一个葡萄糖残基要消耗2分子ATP 104 二 糖原的分解 一 概述 1 糖原的分解场所 胞浆2 限速酶 糖原磷酸化酶 glycogenphosphorylase 3 肝及肾中含有葡萄糖 6 磷酸酶4 脱支酶的作用 105 106 4 脱支酶 具有转寡糖基酶与 1 6糖苷酶的活性 107 三 糖原的合成与分解的调节调节对象 磷酸化酶 糖原合酶调节方式 共价修饰 别构调节 108 1 共价修饰调节 1 糖原磷酸化酶有2种形式 糖原磷酸化酶a 磷酸化的 有活性 糖原磷酸化酶b 去磷酸化的 无活性 磷酸化酶b磷酸化酶a 去磷酸化 磷酸化 磷酸化酶激酶 磷蛋白磷酸酶 1 1 糖原磷酸化酶活性调节 109 110 2 别构调节 1 肌糖原分解别构调节机制 Ca2 是糖原磷酸化酶激酶b别构激活剂 AMP是糖原磷酸化酶别构激活剂ATP是糖原磷酸化酶别构抑制剂 111 112 113 图6 18糖原合酶与糖原磷酸化酶的共价修饰调节 114 3 磷蛋白磷酸酶1 催化糖原磷酸化酶激酶a 糖原磷酸化酶a和糖原合酶b脱磷酸 2 磷蛋白磷酸酶与磷酸化的磷蛋白磷酸酶抑制物结合而失去活性 115 116 四 糖原贮积病 glycogenstoragedisease 1 概念 糖原贮积病是一类遗传性疾病 表现为异常种类和数量的糖原在组织中沉积 产生不同类型的糖原贮积病 2 每种类型糖原贮积病表现为糖原代谢中的一个特定的酶缺陷或缺失而使糖原贮存 3 糖原贮积病的最主要累及部位 肝脏和骨骼肌 117 118 一 糖异生反应过程 反应过程基本是糖酵解的逆过程 糖酵解过程中三个不可逆反应其逆反应分别通过相应的酶催化 使反应逆行完成糖异生反应过程 119 120 1 丙酮酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸激酶催化反应由丙酮酸羧化支路催化反应使其逆行 丙酮酸羧化支路 丙酮酸羧化酶 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶 121 丙酮酸羧化酶 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶 122 123 124 125 126 127 128 三 糖异生调节调节对象 四个关键酶调节方式 改变酶的合成速度共价修饰别构调节 129 2 6 磷酸果糖激酶2的共价修饰调节 130 131 132