糖代谢糖原的合成与分解VIP

第四章糖代谢,第四节糖原的合成与分解第五节糖异生第六节磷酸戊糖途径第七节血糖及其调节,糖类,氧化供能,肝糖原,血糖来源,肌糖原,供肌肉收缩,脂肪,第四节糖原的合成与分解,肝糖原的合成与分解肝糖原的合成与分解的调节肌糖原的合成与分解,肝糖原的合成与分解,糖原的合成与分解都由非还原性末端开始。,还原性末端,非还原性末端,非还原性末端,-1,4-糖苷键,-1,6-糖苷键,糖原的合成,分步反应：GG-1-P,葡萄糖激酶,磷酸葡萄糖转位酶,G,G-6-P,G-1-P,尿苷二磷酸葡萄糖（UDPG）的合成,+,+PPi,UDPG焦磷酸化酶,UDPG（被看成活性葡萄糖）,糖原合成,糖原,+UDPG,糖原,+UDP,糖原合成酶,引物,分支的形成：,糖原合成的全过程：,分支的形成：,分支酶,糖原合成与分解的全过程：,2Pi,能量变化,每延长一个葡萄糖需消耗2个ATP。(1个ATP+1个UTP),糖原的分解,分步反应：从糖链的非还原端开始,糖原,+H3PO4,糖原,+G-1-P,磷酸化酶,磷酸化酶只能分解-1,4-糖苷键，对-1,6-糖苷键无作用。,脱分支：,转移酶,-1,6-糖苷酶,-1,6-糖苷酶和转移酶为同一种酶的种活性，合称脱支酶（debranchingenzyme）。,G-1-P,G-6-P,葡萄糖-6-磷酸酶（肝、肾）,G-6-P,G,磷酸葡萄糖转位酶,+H3PO4,糖原分解的全过程：,葡萄糖-6-磷酸酶只存在于肝、肾中，而不存在于肌肉中，所以只有肝和肾可补充血糖，而肌糖原不能分解为葡萄糖，不能补充血糖，只能进行糖酵解或有氧氧化。,肝糖原的合成与分解的调节,共价修饰磷酸化酶：糖原分解的限速酶糖原合成酶：糖原合成的限速酶别构调节别构效应物：葡萄糖,磷酸化酶b(无活性),(+),(+),(+),ATP,(+),cAMP,胰岛素,(+),(-),糖原合成酶a(活性),(+),升血糖,降血糖,肾上腺素胰高血糖素,磷酸二酯酶,5-AMP,(+),腺苷酸环化酶,PPi,ATP,3,5-cAMP,肌糖原的合成与分解,受肾上腺素调节。别构效应剂：AMP、ATP、6-P-GCa2+的升高可以引起肌糖原的分解增加。,Ca2+激活磷酸化酶激酶,磷酸化酶b激酶（无活性）,磷酸化酶b激酶（活性）,肌糖原与肝糖原合成与分解的比较,糖原累积症：患者体内有大量糖原堆积,本小节的要求,掌握肝糖原合成与分解的过程，熟悉限速酶及调节；熟悉肌糖原与肝糖原在合成与分解过程的异同,第五节糖异生（gluconeogenesis),概念：从非糖物质（如丙酮酸、乳酸、甘油、生糖氨基酸等）转变成葡萄糖或糖原的过程。部位：肝、肾糖异生途径糖异生的调节糖异生的生理意义乳酸循环,糖异生途径(gluconeogenesis)：丙酮酸葡萄糖,糖酵解中三个不可逆反应须由其他反应完成。PAPEPF-1,6-BPF-6-PG-6-PG,PAPEP,丙酮酸羧化酶（位于线粒体），辅酶为生物素。,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶在线粒体和胞液中都存在.,生物素,丙酮酸羧化酶,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶,线粒体,天冬氨酸,Asp,GOT,GOT,草酰乙酸苹果酸,苹果酸MA,草酰乙酸OX,F-1,6-BPF-6-P,1,6-二磷酸果糖F-1,6-BP,果糖二磷酸酶-1,+H2O,6-磷酸果糖F-6-P,+Pi,G-6-PG,G-6-P+H2O,葡萄糖-6-磷酸酶,G+Pi,糖异生耗能,2丙酮酸葡萄糖2丙酮酸2PEP：2ATP2=423-P-甘油酸21,3-BP-甘油酸：12=2共计6分子ATP,糖异生的调节,第一个底物循环：,2，6-双磷酸果糖的水平是肝内调节糖的分解或糖异生反应方向的主要信号。,第二个底物循环,底物循环（substratecycle）：作用物的互变反应分别由不同的酶催化其单向反应，这种互变循环称之为底物循环。当两种酶活性相等时，则不能将代谢向前推进，称之为无效循环。,糖异生的生理意义,1、维持血糖水平恒定。糖异生的主要原料为乳酸、氨基酸及甘油。饥饿时主要为氨基酸和甘油。2、补充糖原储备直接途径：GUDPG糖原间接途径（三碳途径）：G三碳化合物糖原,丙酮酸、乳酸,3、调节酸碱平衡,乳酸循环（Cori循环）,肌肉,肝,G,丙酮酸,乳酸,糖酵解,NADH+H+,NAD+,乳酸,乳酸,丙酮酸,G,NAD+,NADH+H+,G,糖异生,血液,乳酸循环的形成是由于肝和肌肉组织中酶的特点所致。生理意义：避免损失乳酸；防止乳酸堆积造成酸中毒。乳酸循环是耗能的过程，2分子乳酸异生为葡萄糖需消耗6分子ATP。,本小节的要求,掌握糖异生的概念、反应过程、限速酶、生理意义，了解糖异生的调节；掌握乳酸循环的概念及意义。,测试题,合成糖原时，葡萄糖基的直接供体是A、葡萄糖-1-磷酸B、葡萄糖-6-磷酸C、UDPGD、CDPGE、GDPG,与丙酮酸异生为葡萄糖无关的酶是A、果糖二磷酸酶-1B、丙酮酸激酶C、磷酸已糖异构酶D、烯醇化酶E、醛缩酶,测试题,果糖-2，6-双磷酸A、胰高血糖素促进其合成B、胰高血糖素抑制其合成C、含量高是肝脏内葡萄糖转向糖酵解途径的信号D、含量高是转向糖异生途径的信号,测试题,A、丙酮酸激酶B、丙酮酸脱氢酶C、丙酮酸羧化酶D、PEP羧激酶1、需要生物素2、反应有GTP参与3、底物或产物都没有CO24、多酶复合体,（C）,（D）,（A）,（B）,测试题,A、糖原合成酶B、糖原磷酸化酶C、两者都是D、两者都不是5、磷酸化时活性升高6、磷酸化时活性降低7、体内催化的反应是可逆的,（B）,（A）,（D）,测试题,A、糖酵解B、糖异生C、两者都是D、两者都不是9、所有组织都可进行10、受胰高血糖素调节11、必须有氧才能进行12、乙酰CoA多时有促进作用,（D）,（C）,（A）,（B）,糖的其他代谢途径,磷酸戊糖途径糖醛酸途径多元醇的生成,第六节磷酸戊糖途径（pentosephosphate）,细胞定位：胞浆途径：分两个阶段氧化反应阶段：生成NADPH及CO2；非氧化反应阶段：一系列基团的转移。,氧化反应阶段,G-6-P,6-P-葡萄糖酸内酯,6-P-葡萄糖酸,6-P-葡萄糖脱氢酶,内酯酶,6-P-葡萄糖酸,5-P-核酮糖,6-P-葡萄糖酸脱氢酶,非氧化反应阶段,分步反应：,5-P-核酮糖,5-P-木酮糖,5-P-核糖,5-P-木酮糖,5-P-核糖,3-P-甘油醛,7-P-景天糖,3-P-甘油醛,7-P-景天糖,转醛醇酶,+,4-P-赤癣糖,6-P-果糖,+,4-P-赤癣糖,5-P-木酮糖,转酮醇酶,TPP,+,6-P-果糖,3-P-甘油醛,全过程：,调节,6-P-葡萄糖脱氢酶的活性决定G-6-P进入此途径的流量，为限速酶。该酶受NADPH/NADP+的调节。,生理意义,生成核糖提供NADPH为生物合成提供氢：脂酸、胆固醇参与羟化反应（与生物合成、生物转化有关）维持谷胱甘肽处于还原状态,生物转化（biotransformation）,概念：指体内一些活性物质（如激素）、代谢产物（胆红素）、进入机体的药物、毒物在体内进行代谢转化的过程。意义：通过生物转化使这些物质的生物活性、毒性减弱；或水溶性增加，易于排出。,羟化反应,需O2、NADPH，由加单氧酶催化。反应式：,还原型谷胱甘肽的作用,保护一些含-SH的蛋白质免受氧化剂或过氧化物的损害；保护红细胞膜的完整性；蚕豆病保持血红蛋白Fe于2价。,糖醛酸途径：,第七节血糖及其调节,血糖水平：3.896.11mmol/L(70110mg%),食物中的糖,消化吸收,肝糖原,分解,其他物质,糖异生,CO2+H2O+能量,氧化分解,肝糖原、肌糖原,合成,转变,脂肪、氨基酸,血糖的来源和去路,血糖水平的调节,血糖水平保持恒定是糖、脂肪、氨基酸代谢协调的结果；也是肝、肌肉、脂肪组织各器官组织代谢协调的结果。机体的各种代谢发及各器官之间的精确协调主要依靠激素的调节。胰岛素（insulin）是体内唯一能降低血糖的激素，也是唯一能同进促进糖原、脂肪、蛋白质合成的激素。,胰岛素降血糖作用：1、促进肌肉、脂肪组织等细胞膜葡萄糖载体将葡萄糖转运入细胞。2、通过增强磷酸二酯酶活性，降低cAMP水平，加速糖原合成、抑制糖原分解。3、通过激活丙酮酸脱氢酶磷酸酶而使丙酮酸脱氢酶激活，加速有氧氧化。4、抑制肝内糖异生。抑制PEP羧激酶的合成及促进氨基酸进入肌肉组织并合成蛋白质，减少糖异生的原料。5、抑制激素敏感脂肪酶，减缓脂肪动员的速率。,胰高血糖素（glucagon）是体内升高血糖的激素：1、经肝细胞膜受体激活依赖cAMP的蛋白激酶，抑制糖原合酶，激活磷酸化酶，使糖原分解，血糖升高。2、抑制6-磷酸果糖激酶-2，激活果糖双磷酸酶-2，从而减少F-2，6-BP的合成，抑制糖酵解，促进糖异生。3、促进PEP羧激酶的合成；加速肝摄取血中的氨基酸，从而增强糖异生。4、激活激素敏感脂肪酶，加速脂肪动员。,激素对血糖水平的调节,I：胰岛素G：胰高血糖素Ad：肾上腺素C：皮质醇,糖代谢主要途径：,血糖水平异常,一、高血糖及糖尿症（hyperglycemiaandglucosuria）空腹血糖浓度高于7.227.78mmol/L为高血糖。当血糖浓度高于8.8910.00mmol/L,即超过了肾小管的重吸收能力,则出现糖尿,这一血糖水平称为肾糖阈。持续高血糖和糖尿，特别是空腹血糖和糖耐量曲线高于正常范围，为糖尿病（diabetesmellitus）葡萄糖耐量（glucosetolerence）或耐糖现象：在一次性摄入大量葡萄糖后，血糖水平不会出现大的波动和持续升高。,低血糖（hypoglycemia）：空腹血糖浓度低于3.333.89mmol/L.低血糖休克,本小节要求,了解磷酸戊糖途径，掌握其生理意义。掌握正常血糖水平及调节血糖水平的激素种类。,测试题,饥饿时维持血糖水平主要靠：（选一最佳答案）A、肝糖原糖异生B、肝糖原分解C、肠道吸收葡萄糖D、肌糖原分解E、糖的有氧氧化减少,（A）,测试题,肝脏对血糖的调节是通过:A、糖异生B、糖原的分解C、糖原的合成D、糖转变成非糖物质E、糖氧化分解,（A、B、C、D）,测试题,胰岛素的作用包括:A、糖氧化增加B、糖原合成增加C、糖转变成脂肪增加D、糖原异生增加E、使细胞膜对葡萄糖通透性增加,（A、B、C、E）,测试题,（A）,（B）,（C）,（B）,（B）,（A）,A、丙酮酸脱氢酶B、丙酮酸羧化酶C、两者都是D、两者都不是需硫胺素需生物素反应中有CO2需要ATP被乙酰CoA激活被乙酰CoA抑制,测试题,A、糖酵解途径B、磷酸戊糖途径C、两者都是D、两者都不是果糖-6-磷酸果糖-1，6-双磷酸甘油醛-3-磷酸葡萄糖-6-磷酸有需要NADP+的脱氢酶,（C）,（B）,（C）,（A）,（C）,测试题,A、转变为葡萄糖B、合成肝糖原C、进行糖酵解D、进行磷酸戊糖途径E、进