《生物化学》课件-10.糖代谢

,第十章糖代谢,演讲人,2,教学内容,上海中医药大学生化教研室制作,学习目的,上海中医药大学生化教研室制作,3,通过学习糖的无氧分解、有氧氧化、戊糖磷酸途径、糖原分解、糖原合成和糖异生作用等相关知识，理解机体利用糖类物质的代谢概况，为其他营养物（脂肪、蛋白质）等物质代谢与能量代谢奠定基础。同时有助于了解高血糖、糖尿病及其并发症（酮症酸中毒等）等的发生原因，指导临床对相关患者设计合理的护理方案和措施，促进康复及有效预防糖尿病及其并发症的发生。,4,第一节糖代谢概况,上海中医药大学生化教研室制作,5,物质代谢,消化吸收,中间代谢,排泄,合成代谢,分解代谢,能量代谢,上海中医药大学生化教研室制作,一、糖的生理功能,6,氧化供能是糖主要的生理功能糖也是人体的重要组成成分之一糖与蛋白质形成的糖蛋白具有重要生理功能糖的磷酸化衍生物可以形成许多重要的生物活性物质,上海中医药大学生化教研室制作,二、糖的消化吸收消化,7,上海中医药大学生化教研室制作,8,纤维素：人体内缺乏纤维素酶，不能被消化,上海中医药大学生化教研室制作,二、糖的消化吸收吸收,9,上海中医药大学生化教研室制作,10,口腔、小肠消化,肝静脉血液循环,葡萄糖吸收途径,糖类物质,单糖,肝脏（部分代谢）,门静脉,上海中医药大学生化教研室制作,三、糖代谢概况,11,上海中医药大学生化教研室制作,12,第二节糖的氧化分解,上海中医药大学生化教研室制作,糖氧化分解的途径,13,上海中医药大学生化教研室制作,一、糖的无氧分解,14,葡萄糖,丙酮酸,乳酸+少量能量,在氧供不足时：,上海中医药大学生化教研室制作,（一）糖酵解的反应过程,15,上海中医药大学生化教研室制作,16,1.葡萄糖或糖原果糖-1,6-二磷酸,糖原（Gn）,磷酸葡萄糖变位酶,H3PO4,糖原(Gn-1),糖原磷酸化酶,Pi,Pi,己糖激酶葡萄糖激酶(肝),ATP,ADP,Mg2+,上海中医药大学生化教研室制作,17,Pi,磷酸己糖异构酶,Pi,果糖磷酸激酶-1,ATP,ADP,Mg2+,耗能阶段,上海中医药大学生化教研室制作,18,2.果糖-1,6-二磷酸2分子磷酸丙糖,Pi,Pi,醛缩酶,磷酸丙糖异构酶,裂解阶段,上海中医药大学生化教研室制作,19,3.2分子磷酸丙糖2分子丙酮酸,Pi,+Pi+NAD+,甘油醛-3-磷酸脱氢酶,ATP,甘油酸-3-磷酸激酶,ADP,Mg2+,第一次底物水平磷酸化产生ATP,+NADH+H+,产能阶段,上海中医药大学生化教研室制作,20,磷酸甘油酸变位酶,Pi,烯醇化酶,Mg2+或Mn2+,上海中医药大学生化教研室制作,21,第二次底物水平磷酸化产生ATP,丙酮酸激酶,Mg2+,K+,ADP,ATP,上海中医药大学生化教研室制作,22,4.2分子丙酮酸还原生成2分子乳酸,+NADH+H+,乳酸脱氢酶,+NAD+,上海中医药大学生化教研室制作,23,糖酵解反应全过程,葡萄糖,葡萄糖-6-磷酸,果糖-6-磷酸,果糖-1,6-磷酸,磷酸二羟丙酮,甘油醛-3-磷酸,2甘油酸-1,3-二磷酸,2甘油酸-3-磷酸,2甘油酸-2-磷酸,2磷酸烯醇式丙酮酸,2丙酮酸,2乳酸,己糖激酶,果糖磷酸激酶-1,丙酮酸激酶,-ATP,-ATP,+2ATP,+2ATP,2(NADH+H+),糖原,葡萄糖-1-磷酸,上海中医药大学生化教研室制作,24,1.全过程无需氧的参与2.产能（底物水平磷酸化）1G2ATP，Gn（G）3ATP3.关键酶：己糖激酶、果糖磷酸激酶-1、丙酮酸激酶4.反应部位：细胞质,糖酵解小结,上海中医药大学生化教研室制作,（二）糖酵解生理意义,25,1.是机体相对缺氧时补充能量的一种方式2某些组织在有氧时也通过糖酵解供能,上海中医药大学生化教研室制作,二、糖的有氧氧化,26,供氧充足时：,葡萄糖（糖原）,丙酮酸,CO2+H2O+能量,上海中医药大学生化教研室制作,27,葡萄糖,丙酮酸,乙酰CoA,乳酸,NADH+H+,细胞质,线粒体,CO2+H2O+能量,葡萄糖有氧氧化与糖酵解的关系,无氧氧化,三羧酸循环,有氧氧化,上海中医药大学生化教研室制作,（一）糖有氧氧化的反应过程,28,第一阶段：葡萄糖丙酮酸（胞浆）第二阶段：丙酮酸乙酰辅酶A（线粒体）第三阶段：乙酰辅酶ACO2+H2O+ATP(线粒体),上海中医药大学生化教研室制作,29,1.葡萄糖2丙酮酸,葡萄糖,2CH3COCOOH,2NADH+2H+,呼吸链,H2O+22.5ATP（21.5ATP）,过程与糖酵解途径相同，但胞质中产生的2H去路不同,上海中医药大学生化教研室制作,30,2.丙酮酸乙酰辅酶A,+HSCoA,丙酮酸脱氢酶系,+CO2,NAD+,NADH+H+,COOH,上海中医药大学生化教研室制作,31,丙酮酸脱氢酶复合体的组成,上海中医药大学生化教研室制作,32,3.三羧酸循环(乙酰辅酶ACO2+H2O),从2碳的乙酰辅酶A与4碳的草酰乙酸缩合生成6碳的柠檬酸（三羧酸）开始，经过多次脱氢和脱羧等连续反应，又生成4碳的草酰乙酸的循环反应。,三羧酸循环、柠檬酸循环、krebs循环、TCA循环,上海中医药大学生化教研室制作,33,CoA-HS,（1）反应过程,NADH+H+,FADH2,柠檬酸合酶,草酰乙酸,柠檬酸,顺乌头酸,异柠檬酸,草酰琥珀酸,琥珀酰辅酶A,琥珀酸,延胡索酸,苹果酸,底物水平磷酸化生成ATP,H2O,-酮戊二酸,上海中医药大学生化教研室制作,34,（2）三羧酸循环的小结,三羧酸循环是乙酰基彻底氧化的过程,三羧酸循环反应不可逆,三羧酸循环中间产物不断更新,一次循环：1份乙酰辅酶A被氧化2份CO2生成3个关键酶4次脱氢3（NADH+H+）、1FADH210份ATP（1GTP+32.5+11.5）,关键酶：柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶系,上海中医药大学生化教研室制作,（二）有氧氧化的生理意义,35,有氧氧化是机体内的主要产能方式,2.三羧酸循环是三大营养物质氧化产能的共同途径,3.三羧酸循环是三大营养物质代谢相互联系的枢纽,上海中医药大学生化教研室制作,36,1mol葡萄糖有氧氧化生成的ATP数：,总：30或32（mol）,第一阶段2+21.5(2.5)=5或7,第二阶段22.5=5,第三阶段210=20,上海中医药大学生化教研室制作,37,糖原脂肪蛋白质,葡萄糖脂肪酸氨基酸甘油,乙酰-CoA,TCAC是三大物质分解代谢的最终通路,上海中医药大学生化教研室制作,38,TCAC是物质代谢的联系枢纽,上海中医药大学生化教研室制作,三、磷酸戊糖途径,39,核糖-5-磷酸NADPH,葡萄糖-6-磷酸,部位：肝脏、脂肪组织、泌乳期乳腺、肾上腺皮质、性腺、骨髓、红细胞等细胞质中,果糖-6-磷酸，甘油醛-3-磷酸,上海中医药大学生化教研室制作,（一）主要反应过程,40,葡萄糖-6-磷酸脱氢酶,NADPH+H+,NADP+,NADP+,NADPH+H+,氧化阶段,基团移换阶段,核糖-5-磷酸,上海中医药大学生化教研室制作,（二）磷酸戊糖途径的生理意义,41,1.提供核糖-5-磷酸,2.提供NADPHH+,戊糖磷酸途径是体内利用葡萄糖生成核糖5-磷酸的唯一途径，为体内核苷酸乃至核酸的合成提供原料,作为供氢体：,（1）参与脂肪酸、胆固醇和类固醇激素等的合成,（2）NADPHH+是谷胱甘肽还原酶的辅酶，维持谷胱甘肽的还原状态,（3）参与生物转化作用,上海中医药大学生化教研室制作,42,溶血(蚕豆病),戊糖磷酸途径and红细胞,缺乏G-6-P脱氢酶,NADPH,GSH,红细胞膜的完整性受损,上海中医药大学生化教研室制作,43,第三节糖原合成与分解,上海中医药大学生化教研室制作,肌糖原：1%（为肌肉运动提供能量）,44,糖原（糖的储存形式）,肝糖原：7%（维持血糖浓度恒定）,上海中医药大学生化教研室制作,一、糖原的合成,45,由单糖（主要是葡萄糖）合成糖原的过程称为糖原合成（glycogenesis）,上海中医药大学生化教研室制作,（一）反应过程,46,糖原合酶,活性葡萄糖,上海中医药大学生化教研室制作,（二）糖原合成特点,47,1.需要引物2.关键酶：糖原合酶3.分支酶：形成分支4.糖原上每增加一个葡萄糖：消耗2ATP5.部位：细胞质,上海中医药大学生化教研室制作,48,糖原分支的形成,糖原合酶分支酶,上海中医药大学生化教研室制作,二、糖原分解,49,糖原分解为葡萄糖的过程称为糖原分解,上海中医药大学生化教研室制作,（一）糖原分解的反应过程,50,上海中医药大学生化教研室制作,（二）糖原分解反应的特点,51,1.关键酶：糖原磷酸化酶2.脱支酶：转移3个葡萄糖残基、生成游离葡萄糖3.部位：细胞质4.肌糖原不能分解为葡萄糖,上海中医药大学生化教研室制作,52,上海中医药大学生化教研室制作,53,糖原合成与分解,葡萄糖-6-磷酸酶（肝）,上海中医药大学生化教研室制作,三、糖原合成与分解的生理意义,54,维持血糖浓度的相对恒定饱食：糖原合成空腹：糖原分解,上海中医药大学生化教研室制作,55,第四节糖异生,上海中医药大学生化教研室制作,56,概念：非糖物质转变为葡萄糖或糖原原料：氨基酸、乳酸、甘油等部位：肝脏，肾（长期饥饿时）过程：基本上是糖酵解的逆过程,糖异生,上海中医药大学生化教研室制作,一、糖异生途径,57,糖异生,葡萄糖葡萄糖-6-磷酸葡萄糖-1-磷酸糖原,磷酸二羟丙酮,甘油-3-磷酸,甘油,果糖-6-磷酸,果糖-1，6-二磷酸,甘油醛-3-磷酸,甘油酸-1，3-二磷酸,甘油酸-3-磷酸,甘油酸-2-磷酸,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,乳酸,?,?,?,糖酵解,上海中医药大学生化教研室制作,58,糖酵解关键酶,上海中医药大学生化教研室制作,二、糖异生的生理意义,59,1.保证饥饿情况下血糖浓度的相对恒定2.糖异生作用有利于乳酸的回收利用3.协助氨基酸代谢4.有助于维持酸碱平衡,上海中医药大学生化教研室制作,60,第五节血糖及其调节,上海中医药大学生化教研室制作,一、血糖的来源和去路,61,食物糖,消化吸收,肝糖原,分解,非糖物质,糖异生,H2O、CO2、能量,肝糖原、肌糖原,脂肪、核糖、氨基酸,氧化,合成,转化,上海中医药大学生化教研室制作,二、血糖浓度的调节,62,肝脏肾脏神经激素,上海中医药大学生化教研室制作,（一）肝脏调节,63,维持血糖浓度的相对恒定,肝糖原合成肝糖原分解糖异生,上海中医药大学生化教研室制作,（二）肾脏调节,64,血糖浓度肾糖阈时，肾小管重吸收葡萄糖血糖浓度肾糖阈时，部分葡萄糖随尿排出,肾糖阈：8.899.99mmol/L，肾回吸收葡萄糖的能力,上海中医药大学生化教研室制作,（三）神经激素的调节,65,用电刺激交感神经系的视丘下部腹内侧核或内脏神经，能使肝糖原分解，血糖升高用电刺激副交感神经系的视丘下部外侧或迷走神经时，肝糖原合成增加，血糖浓度下降,1.神经调节,上海中医药大学生化教研室制作,66,（1）降低血糖的激素：胰岛素（2）升高血糖的激素：胰高血糖素肾上腺素糖皮质激素生长素甲状腺激素等,2.激素调节,上海中医药大学生化教研室制作,67,胰岛素,胰高血糖素,糖酵解糖原分解糖异生脂肪动员葡萄糖向细胞内转运糖有氧氧化糖原合成,+,+,+,-,+,+,+,-,-,-,上海中医药大学生化教研室制作,68,第六节糖代谢紊乱,上海中医药大学生化教研室制作,一、低血糖,69,空腹血糖水平低于3.89mmol/L低血糖可以严重影响脑的正常功能低血糖可分为生理性和病理性两种,上海中医药大学生化教研室制作,70,1.生理性低血糖,长时间饥饿时，外源性糖的来源断绝，内源性的肝糖原已经耗竭，糖异生作用亦相应减弱，因而易造成低血糖,上海中医药大学生化教研室制作,71,(1)胰岛-细胞增生胰岛素分泌过多(2)严重肝疾患(3)垂体机能或肾上腺机能低下等,2.病理性低血糖,上海中医药大学生化教研室制作,二、高血糖与糖尿,72,空腹血糖水平高于7.22mmol/L血糖浓度肾糖阈值，则出现糖尿引起高血糖的原因也有生理性与病理性两类,上海中医药大学生化教研室制作,73,1.生理性高血糖,饮食性高血糖情感性高血糖,上海中医药大学生化教研室制作,74,2.病理性高血糖,升高血糖的激素分泌过多、或胰岛素分泌减少或生物学效应降低肾脏疾患引起肾糖阈下降称为肾性糖尿,上海中医药大学生化教研室制作,三、糖尿病,75,糖尿病是一组由遗传和环境因素相互作用，胰岛素的绝对或相对不足或者细胞对胰岛素敏感性降低，引起糖、脂肪、蛋白质、水和电解质等一系列代谢紊乱的临床综合征糖尿病在中医学中属于“消渴证”,上海中医药大学生化教研室制作,76,糖尿病“三多一少”：,多食多饮多尿体重减轻,上海中医药大学生化教研室制作,77,糖尿病“酮症酸中毒”,糖尿病,脂肪动员加强,酮血症、酮尿症、酮症酸中毒,酮体生成过多,上海中医药大学生化教研室制作,78,上海中医药大学生化教研室制作,四、糖耐量试验,79,人体处理葡萄糖的能力称为葡萄糖耐量,耐糖曲线,上海中医药大学生化教研室制作,复习思考题,上海中医药大学生化教研室制作,