物质代谢及其调节

1、第二篇第二篇物质代谢及其调节物质代谢及其调节第第 六六 章章 淀粉淀粉 植物中养分的储存形式植物中养分的储存形式淀粉颗粒淀粉颗粒目目 录录 糖原糖原 动物体内糖储存形式动物体内糖储存形式 纤维素纤维素 作为植物的骨架作为植物的骨架-1,4-糖苷键糖苷键 第第 一一 节节 概概 述述 一、糖的生理功能一、糖的生理功能1. 氧化供能氧化供能3. 作为机体组织细胞的组成成分作为机体组织细胞的组成成分2. 其他物质的原料其他物质的原料淀粉淀粉 麦芽糖麦芽糖+麦芽三糖麦芽三糖 （40%） （25%）-临界糊精临界糊精+异麦芽糖异麦芽糖 （30%） （5%）葡萄糖葡萄糖 唾液中的唾液中的- -淀粉酶淀粉酶

2、 - -葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶 - -临界糊精酶临界糊精酶 肠粘膜肠粘膜上皮细胞上皮细胞刷状缘刷状缘 胃胃 口腔口腔 肠腔肠腔 胰液中的胰液中的- -淀粉酶淀粉酶 二、糖的消化与吸收二、糖的消化与吸收ADP+Pi ATP G Na+ K+ Na+泵泵小肠粘膜细胞小肠粘膜细胞 肠肠腔腔 门静脉门静脉 Na+依赖型葡萄糖转运体依赖型葡萄糖转运体(Na+-dependent glucose transporter, SGLT)刷状缘刷状缘 细胞内膜细胞内膜 糖代谢的概况糖代谢的概况 葡萄糖葡萄糖 酵解途径酵解途径 丙酮酸丙酮酸 有氧有氧 无氧无氧 H2O及及CO2 乳酸乳酸 糖异生途径糖异生途径 乳酸

3、、氨基酸、甘油乳酸、氨基酸、甘油 糖原糖原 肝糖原分解肝糖原分解 糖原合成糖原合成 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 核糖核糖 + + NADPH+H+淀粉淀粉 消化与吸收消化与吸收 ATP 第第 二二 节节 糖的无氧分解糖的无氧分解 Glycolysis 第一阶段第一阶段 第二阶段第二阶段一、定义一、定义三、三、反应过程反应过程 二、细胞定位：二、细胞定位：胞浆胞浆在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸(lactate)的过程。的过程。 糖酵解途径糖酵解途径(glycolytic pathway)丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸G 丙酮酸丙酮酸哺乳类动物体内已发现有哺乳类动物体内已发现有4

4、4种己糖激酶同种己糖激酶同工酶，分别称为工酶，分别称为至至型。肝细胞中存在的型。肝细胞中存在的是是型，称为葡萄糖激酶型，称为葡萄糖激酶(glucokinase)(glucokinase)。它。它的特点是：的特点是：对葡萄糖的亲和力很低对葡萄糖的亲和力很低受激素调控受激素调控 E1:己糖激酶己糖激酶 E2: 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 E3: 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 NAD+ 乳乳 酸酸 GluG-6-PF-6-PF-1, 6-2PATP ADP ATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 丙丙 酮酮 酸酸 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-

5、磷酸甘油醛磷酸甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADP ATP ADP ATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 E2E1E3NADH+H+ * 不需氧不需氧 * 不可逆反不可逆反应应 * 产能少产能少 * 终产物：乳酸终产物：乳酸四、糖酵解的调节四、糖酵解的调节关键酶关键酶 己糖激酶己糖激酶 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 调节方式调节方式 别构调节别构调节 共价修饰调节共价修饰调节 F-6-P F-1,6-2P ATP ADP PFK-1磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 Pi PKA ATP ADP Pi 胰高血糖素胰高血糖素 ATP cAMP 活化活化 F-2,6-2P +

6、/+AMP +柠檬酸柠檬酸 AMP +柠檬酸柠檬酸 PFK-2（有活性）（有活性）FBP-2（无活性）（无活性）6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2 PFK-2（无活性）（无活性）FBP-2（有活性）（有活性）PP果糖双磷酸酶果糖双磷酸酶-2 （二）丙酮酸激酶二）丙酮酸激酶1,6-双磷酸果糖（双磷酸果糖（+）；）；ATP, 丙氨酸（丙氨酸（-）丙酮酸激酶丙酮酸激酶 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 ATP ADP Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶（无活性）（无活性） （有活性）（有活性） 胰高血糖素胰高血糖素 PKA, CaM激酶激酶PPKA：蛋白激酶蛋白激酶A (protein kinase A)CaM：钙调

7、蛋白钙调蛋白 五、生理意义五、生理意义1. 在缺氧情况下迅速获能。在缺氧情况下迅速获能。2. 是某些特殊细胞在氧供应正常情况下的重要是某些特殊细胞在氧供应正常情况下的重要获能途径。获能途径。第第 三三 节节糖的有氧氧化糖的有氧氧化 Aerobic Oxidation of Carbohydrate在机体氧供充足时，在机体氧供充足时，葡萄糖彻底氧化葡萄糖彻底氧化成成H2O和和CO2，并释放出，并释放出能量能量的过程。的过程。二、细胞定位二、细胞定位 胞液及线粒体胞液及线粒体 三、反应过程三、反应过程 酵解途径酵解途径 丙酮酸的氧化脱羧丙酮酸的氧化脱羧 （三羧酸循环（三羧酸循环+氧化磷酸化）氧化磷

8、酸化）G（Gn） 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA CO2 NADH+H+ FADH2H2O O ATP ADP TAC循环循环 胞液胞液 线粒体线粒体 乙酰乙酰CoA的彻底氧化的彻底氧化（二）丙酮酸氧化脱羧生成乙酰（二）丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoACoA：w丙酮酸进入丙酮酸进入线粒体线粒体(mitochondrion)(mitochondrion)，在，在丙丙酮酸脱氢酶系酮酸脱氢酶系(pyruvate dehydrogenase (pyruvate dehydrogenase complex)complex)的催化下氧化脱羧生成的催化下氧化脱羧生成乙酰乙酰CoACoA。 丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢

9、酶系NADNAD+ + +HSCoA+HSCoANADH+HNADH+H+ + +CO+CO2 2*w1 1葡萄糖葡萄糖22丙酮酸丙酮酸 2 2乙酰乙酰CoACoA+2CO+2CO2 2+ +2 2（NADH+HNADH+H+ +），可生成，可生成2 22.52.5分子分子ATPATP 。w反应为反应为不可逆不可逆；丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系是糖有氧氧是糖有氧氧化途径的关键酶之一。化途径的关键酶之一。 w临床上对于代谢旺盛的如甲亢、发热患者或临床上对于代谢旺盛的如甲亢、发热患者或者输入大量葡萄糖的患者，需要补充维生素，者输入大量葡萄糖的患者，需要补充维生素，以满足糖代谢对以满足糖代谢对TPP

10、TPP的需求的需求乙酰乙酰CoA和和草酰乙酸草酰乙酸缩合生成缩合生成含三个羧基的柠含三个羧基的柠檬酸檬酸，反复的进行脱氢脱羧，又生成，反复的进行脱氢脱羧，又生成草酰乙酸草酰乙酸，再，再重复循环反应的过程。重复循环反应的过程。线粒体基质线粒体基质（三）三羧酸循环（三）三羧酸循环 (Tricarboxylic acid Cycle, (Tricarboxylic acid Cycle, TAC) TAC)* * 定义定义* * 细胞定位细胞定位 Krebs循环循环 / 柠檬酸循环柠檬酸循环柠檬酸合酶柠檬酸合酶+ +*H H2 2O OHSCoAHSCoA顺乌头酸酶顺乌头酸酶异柠檬酸异柠檬酸脱氢酶脱

11、氢酶NADNAD+ +NADH+HNADH+H+ +CO+CO2 2*-酮戊二酸脱酮戊二酸脱氢酶系氢酶系NADH+HNADH+H+ +CO+CO2 2*NADNAD+ +HSCoA+HSCoA琥珀酰琥珀酰硫激酶硫激酶GTPGTPGDP+PiGDP+PiFADFADFADHFADH2 2琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶H H2 2O ONADNAD+ +NADH+HNADH+H+ +延胡索酸酶延胡索酸酶苹果酸苹果酸脱氢酶脱氢酶pyr乙 酰辅 酶CoASH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 酸草酰乙 酸苹 果酸NADH+H+FADH2H2OH2OCO2CO2GDPG

12、TP 整个循环反应为整个循环反应为不可逆反应不可逆反应表面上看来，三羧酸循环运转必不可少的表面上看来，三羧酸循环运转必不可少的草酰乙酸在三羧酸循环中是不会消耗的，它可草酰乙酸在三羧酸循环中是不会消耗的，它可被反复利用。但是，被反复利用。但是，例如：例如： 草酰乙酸草酰乙酸 天冬氨酸天冬氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸 柠檬酸柠檬酸 脂肪酸脂肪酸 琥珀酰琥珀酰CoA 卟啉卟啉 机体内各种物质代谢之间是彼此联系、相机体内各种物质代谢之间是彼此联系、相互配合的，互配合的，TAC中的某些中间代谢物能够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转变合成其他物质，借以沟通糖和其他物质

13、代谢之间的联系。质代谢之间的联系。 机体糖供不足时，可能引起机体糖供不足时，可能引起TACTAC运转障碍，这运转障碍，这时苹果酸、草酰乙酸可脱羧生成丙酮酸，再时苹果酸、草酰乙酸可脱羧生成丙酮酸，再进一步生成乙酰进一步生成乙酰CoACoA进入进入TACTAC氧化分解。氧化分解。 草酰乙酸草酰乙酸 草酰乙酸脱羧酶草酰乙酸脱羧酶 丙酮酸丙酮酸 COCO2 2 苹果酸苹果酸 苹果酸酶苹果酸酶 丙酮酸丙酮酸 COCO2 2 NADNAD+ + NADH + HNADH + H+ + 草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰CoA CO2 NADH+H+ NAD+ - -酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸 其来源如下：其来源

14、如下： 三羧酸循环的生理意义：三羧酸循环的生理意义： w绝大多数组织细胞绝大多数组织细胞通过糖的有氧氧化途通过糖的有氧氧化途径获得能量。径获得能量。w此代谢过程在细胞此代谢过程在细胞胞液和线粒体胞液和线粒体内进行。内进行。w一分子葡萄糖一分子葡萄糖(glucose)(glucose)彻底氧化分解可彻底氧化分解可产生产生30/3230/32分子分子ATPATP。 NADH+H+ H2O、3ATP O H2O、2ATP FADH2 O （三）氧化磷酸化三）氧化磷酸化（ATP的生成）的生成）呼吸链呼吸链四、糖有氧氧化的生理意义四、糖有氧氧化的生理意义 葡萄糖有氧氧化生成的葡萄糖有氧氧化生成的ATP

15、反反应应辅辅 酶酶ATP 第第一一阶阶段段葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖-1 6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖-1 23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸NAD+ 2 3或或2 2* 21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 23-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 1 2 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 2丙酮酸丙酮酸2 1 第二阶段第二阶段2 丙酮酸丙酮酸 2 乙酰乙酰CoA2 3 第第三三阶阶段段2异柠檬酸异柠檬酸 2 -酮戊二酸酮戊二酸2 3 2-酮戊二酸酮戊二酸 2 琥珀酰琥珀酰CoA2 3 2琥珀酰琥珀酰CoA 2 琥珀酸琥珀酸2 1 2琥珀酸琥珀

16、酸 2 延胡索酸延胡索酸FAD 2 2 2苹果酸苹果酸 2 草酰乙酸草酰乙酸NAD+ 2 3 净生成净生成38(或或36)ATP NAD+ NAD+ NAD+ 五、有氧氧化的调节五、有氧氧化的调节关关键键酶酶 酵解途径：酵解途径：己糖激酶己糖激酶 丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 三羧酸循环：三羧酸循环：柠檬酸合酶柠檬酸合酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶6- 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 -1- -酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶共价修饰调节共价修饰调节 目目 录录六、巴斯德效应六、巴斯德效应 w巴斯德效应巴斯德效应是指糖的

17、有氧氧化可以抑制糖是指糖的有氧氧化可以抑制糖的无氧酵解的现象。的无氧酵解的现象。 ： 有氧时，有氧时，NADH+HNADH+H+ +进入进入线粒体线粒体内氧化，内氧化，丙酮丙酮酸酸进入进入线粒体线粒体进一步氧化而不生成乳酸进一步氧化而不生成乳酸; ; 缺氧时，酵解途径加强，缺氧时，酵解途径加强，NADH+HNADH+H+ +在在胞浆胞浆浓浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。糖代谢的概况糖代谢的概况 葡萄糖葡萄糖 酵解途径酵解途径 丙酮酸丙酮酸 有氧有氧 无氧无氧 H2O及及CO2 乳酸乳酸 糖异生途径糖异生途径 乳酸、氨基酸、甘油乳酸、氨基酸、甘油 糖原糖

18、原 肝糖原分解肝糖原分解 糖原合成糖原合成 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 核糖核糖 + + NADPH+H+淀粉淀粉 消化与吸收消化与吸收 ATP pyr乙 酰辅 酶CoASH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 酸草酰乙 酸苹 果酸NADH+H+FADH2H2OH2OCO2CO2GDPGTP 第第 四四 节节 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 Pentose Phosphate Pathway一、概念一、概念由葡萄糖生成由葡萄糖生成磷酸戊糖磷酸戊糖及及NADPH+H+，前，前者再进一步转变成者再进一步转变成3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛和和6-磷酸果糖磷酸果糖的反应过程。

19、的反应过程。二、细胞定位：二、细胞定位：胞胞 液液 第一阶段：氧化反应第一阶段：氧化反应三、反应过程三、反应过程 第二阶段：非氧化反应第二阶段：非氧化反应CCCCCOOCH2OHOHOHOHHHHOHP P6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸 CH2OHC=OCCCH2OOHOHHHP P5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖 NADPH+H+ NADP+ H2O NADP+ CO2 NADPH+H+ 6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶磷酸葡萄糖酸脱氢酶 CH2OH C O 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 CCCCCCH2OHOHOHOHHHHOHHOP P6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯

20、CCCCC=OCH2OHOHOHHHHOHOP P1. 磷酸戊糖生成磷酸戊糖生成 5-磷酸核糖磷酸核糖 G-6-P 5-磷酸核糖磷酸核糖 NADP+ NADPH+H+ NADP+ NADPH+H+ CO2 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径第一阶段第一阶段 第第二二阶阶段段 5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 C55-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 C57-磷酸景天糖磷酸景天糖 C73-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 C34-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖 C46-磷酸果糖磷酸果糖 C66-磷酸果糖磷酸果糖 C63-磷酸磷酸甘油醛甘油醛 C36-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(C6)3 6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯(C6)3 6-磷酸葡萄糖酸磷

21、酸葡萄糖酸(C6)3 5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖(C5) 3 5-磷酸核糖磷酸核糖 C53NADP+ 3NADP+3H+ 6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 3NADP+ 3NADP+3H+ 6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶磷酸葡萄糖酸脱氢酶 CO2w代谢物脱下的氢均由代谢物脱下的氢均由NADP+接受生成接受生成NADPH + H+w关键酶：关键酶： 6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶四、磷酸戊糖途径的调节四、磷酸戊糖途径的调节 受受NADPH/NADP+比值比值的影响的影响五、磷酸戊糖途径的生理意义五、磷酸戊糖途径的生理意义1.1.是体内生成是体内生成NADPHNADPH的主要代谢途径的主要代谢途径

22、：NADPHNADPH在体内可用于：在体内可用于： 作为供氢体，参与体内的合成代谢：作为供氢体，参与体内的合成代谢：如参与合如参与合成脂肪酸、胆固醇，一些氨基酸。成脂肪酸、胆固醇，一些氨基酸。 参与羟化反应参与羟化反应：作为加单氧酶的辅酶，参与对：作为加单氧酶的辅酶，参与对代谢物的羟化。代谢物的羟化。 NADPHNADPH是谷胱甘肽还原酶的辅酶是谷胱甘肽还原酶的辅酶。 a a、维持细胞中还原型谷胱甘肽的含量、维持细胞中还原型谷胱甘肽的含量 b b、维持巯基酶的活性。、维持巯基酶的活性。 c c、维持红细胞膜的完整性：由于、维持红细胞膜的完整性：由于6-6-磷磷酸葡萄糖脱氢酶酸葡萄糖脱氢酶遗传性

23、缺陷可导致遗传性缺陷可导致蚕豆病蚕豆病，表现为溶血性贫血。表现为溶血性贫血。2. 2. 是体内生成是体内生成5-5-磷酸核糖磷酸核糖的唯一途径的唯一途径w体内合成核苷酸和核酸所需的体内合成核苷酸和核酸所需的核糖核糖或或脱脱氧核糖氧核糖均以均以5-5-磷酸核糖磷酸核糖的形式提供，这的形式提供，这是体内唯一的一条能生成是体内唯一的一条能生成5-5-磷酸核糖的磷酸核糖的代谢途径。代谢途径。w磷酸戊糖途径是体内磷酸戊糖途径是体内糖代谢与核苷酸及糖代谢与核苷酸及核酸代谢的交汇途径核酸代谢的交汇途径。 第第 五五 节节 糖原的合成与分解糖原的合成与分解三三糖糖的的合合成成代代谢谢自自然然界界中中糖糖的的基

24、基本本来来源源是是绿绿色色植植物物及及光光能能细细菌菌进进行行的的光光合合作作用用（Photosynthesis）Tangde hecheng 动物体内糖的储存形式之一，是机体能迅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。速动用的能量储备。肌肉：肌糖原，肌肉：肌糖原，180 300g，主要供肌肉收缩所需，主要供肌肉收缩所需 肝脏：肝糖原，肝脏：肝糖原，70 100g，维持血糖水平，维持血糖水平 糖糖 原原 (glycogen) w糖原储存的主要器官及其生理意义糖原储存的主要器官及其生理意义 -1,4-1,4-糖苷键糖苷键 -1,6-1,6-糖苷键糖苷键一、糖原的合成代谢一、糖原的合

25、成代谢 （二）合成部位（二）合成部位（一）定义（一）定义由葡萄糖合成糖原的过程由葡萄糖合成糖原的过程器官定位：肝脏、肌肉器官定位：肝脏、肌肉细胞定位：胞浆细胞定位：胞浆1. 葡萄糖磷酸化生成葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 ATP ADP 己糖激酶己糖激酶;葡萄糖激酶（肝）葡萄糖激酶（肝） 1- 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 6- 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 2. 6-磷酸葡萄糖转变成磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 * UDPG：“活性葡萄糖活性葡萄糖”UTP 尿苷尿苷 PPPPPi UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化

26、酶 3. 1- 磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖 2Pi+能量能量 1- 磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 OHHOOHHOHHOHHOHCH2OHHP P P 尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖 ( uridine diphosphate glucose , UDPG ) OHHOOHHOHHOHHOHCH2OHHP P P尿苷尿苷P尿苷尿苷P P糖原糖原n + UDPG 糖原糖原n+1 + UDP 糖原合酶糖原合酶( glycogen synthase ) UDP UTP ADP ATP 核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶4. -1,4-糖苷键式结合糖苷键式结合 糖原糖原n ：

27、糖原引物糖原引物 (primer)糖原糖原n+1 + UDP糖原糖原n + UDPG糖原合酶糖原合酶(glycogen synthase)（四）糖原分枝的形成（四）糖原分枝的形成 分分 支支 酶酶 (branching enzyme) -1,6-糖苷键糖苷键 -1,4-糖苷键糖苷键 二、糖原的分解代谢二、糖原的分解代谢 (glycogenolysis )* 定义定义* * 细胞定位：细胞定位：胞胞 浆浆 * * 肝糖肝糖原原的分解的分解 糖原糖原n n+1 +1 糖原糖原n + 1-n + 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸化酶磷酸化酶 1. 1. 糖原的磷酸解糖原的磷酸解习惯上指肝糖原分解成为葡

28、萄糖的过程习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 3. 1-磷酸葡萄糖转变成磷酸葡萄糖转变成6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 4. 6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶 （肝，肾）（肝，肾）葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 肌肌酵解途径酵解途径糖原的合成与分解总图糖原的合成与分解总图UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 G-1-P UTP UDPG PPi 糖原糖原n+1 UDP G-6-P G 糖原合酶糖原合酶 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 己糖己糖(葡萄糖葡萄糖)激酶

29、激酶 糖原糖原n Pi 磷酸化酶磷酸化酶 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶（肝）磷酸酶（肝） 糖原糖原n 三、糖原合成与分解的调节三、糖原合成与分解的调节关键酶关键酶 糖原合成：糖原合成：糖原合酶糖原合酶 糖原分解：糖原分解：糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶 这两种关键酶的重要特点：这两种关键酶的重要特点：* * 它们的快速调节有它们的快速调节有共价修饰共价修饰和和变构调节变构调节二二种方式。种方式。* * 它们都以活性、无（低）活性二种形式存它们都以活性、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在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变。化而相互转变。（有活性）（有活性）（有活性）（

30、有活性）腺苷环化酶腺苷环化酶 （无活性）（无活性）腺苷环化酶（有活性）腺苷环化酶（有活性） 激素（胰高血糖素、肾上腺素等）激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+ 受体受体 ATP cAMP PKA(无活性无活性) 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶 糖原合酶糖原合酶 糖原合酶糖原合酶-P PKA(有活性有活性) 磷酸化酶磷酸化酶b 磷酸化酶磷酸化酶a-P 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶-P Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 Pi Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶抑制剂磷蛋白磷酸酶抑制剂-P 磷蛋白磷酸酶抑制剂磷蛋白磷酸酶抑制剂 PKA（有活性）（有活性） 肌肉肌肉

31、* * 在糖原分解代谢时肝主要受在糖原分解代谢时肝主要受胰高血糖素胰高血糖素的调的调节，而肌肉主要受节，而肌肉主要受肾上腺素肾上腺素调节。调节。 * * 肌肉内糖原合酶及磷酸化酶的变构效应物主肌肉内糖原合酶及磷酸化酶的变构效应物主要为要为AMPAMP、ATPATP及及6-6-磷酸葡萄糖。磷酸葡萄糖。 糖原合酶糖原合酶磷酸化酶磷酸化酶a-Pa-P磷酸化酶磷酸化酶b bAMPAMPATPATP及及6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 双向调控双向调控：对合成酶系与分解酶系分别进行：对合成酶系与分解酶系分别进行调节，如加强合成则减弱分解，或反之。调节，如加强合成则减弱分解，或反之。 双重调节双重调节：别构调

32、节和共价修饰调节。：别构调节和共价修饰调节。 肝糖原和肌糖原代谢调节各有特点：肝糖原和肌糖原代谢调节各有特点： 如：分解如：分解肝糖原肝糖原的激素主要为的激素主要为胰高血糖素胰高血糖素， 分解分解肌糖原肌糖原的激素主要为的激素主要为肾上腺素肾上腺素 关键酶都以关键酶都以活性、无（低）活性二种形式活性、无（低）活性二种形式存存在，二种形式之间可通过在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化磷酸化和去磷酸化而相互转变。存在而相互转变。存在级联效应级联效应。 糖原累积症糖原累积症(glycogen storage diseases)(glycogen storage diseases)是一类遗传性代谢病

33、，其特点为体内某些器官是一类遗传性代谢病，其特点为体内某些器官组织中有大量糖原堆积。引起糖原累积症的原组织中有大量糖原堆积。引起糖原累积症的原因是患者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类。因是患者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类。 型别型别缺陷的酶缺陷的酶受害器官受害器官糖原结构糖原结构葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶缺陷磷酸酶缺陷肝、肾肝、肾正常正常溶酶体溶酶体14和和16葡葡萄糖苷酶萄糖苷酶所有组织所有组织正常正常脱支酶缺失脱支酶缺失肝、肌肉肝、肌肉分支多，外周分支多，外周糖链短糖链短分支酶缺失分支酶缺失所有组织所有组织分支少，外周分支少，外周糖链特别长糖链特别长肌磷酸化酶缺失肌磷酸化酶缺失肌肉肌肉正常正

34、常肝磷酸化酶缺陷肝磷酸化酶缺陷肝肝正常正常肌肉和红细胞磷酸果糖肌肉和红细胞磷酸果糖激酶缺陷激酶缺陷肌肉、红肌肉、红细胞细胞正常正常肝脏磷酸化酶激酶缺陷肝脏磷酸化酶激酶缺陷 脑、肝脑、肝正常正常糖原积累症分型糖原积累症分型第第 六六 节节 糖糖 异异 生生Gluconeogenesis从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程。的过程。* * 器官定位：器官定位：肝、肾肝、肾* * 原料原料* * 概念概念 细胞定位：细胞定位：胞浆及线粒体胞浆及线粒体主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸一、糖异生途径一、糖异生途径 (gluconeogenic pat

35、hway) * 定义定义* * 过程过程 糖异生途径与糖酵解途径大多数反糖异生途径与糖酵解途径大多数反应是共有的、可逆的应是共有的、可逆的丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程1. 1. 丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)丙酮酸丙酮酸 草酰乙酸草酰乙酸 PEP ATP ADP+Pi CO2 GTP GDPCO2 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase)(pyruvate carboxylase)，辅酶为生物素（反应在线粒体）辅酶为生物素（反应在线粒体） 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反应在线粒体、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶

36、（反应在线粒体、胞液）胞液）草酰乙酸不能直接透过线粒体内膜，需要转变成草酰乙酸不能直接透过线粒体内膜，需要转变成苹果酸或苹果酸或ASP进入胞浆中进入胞浆中出线粒体出线粒体 苹果酸苹果酸 苹果酸苹果酸 草酰乙酸草酰乙酸 草酰乙酸草酰乙酸 草酰乙酸草酰乙酸 天冬氨酸天冬氨酸 出线粒体出线粒体 天冬氨酸天冬氨酸 草酰乙酸草酰乙酸 丙酮酸丙酮酸 丙酮酸丙酮酸 草酰乙酸草酰乙酸 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 ATP + CO2ADP + Pi 苹果酸苹果酸 NADH + H+ NAD+ 天冬氨酸天冬氨酸 谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸 天冬氨酸天冬氨酸 苹果酸苹果酸 草酰乙酸草酰乙酸 PEP 磷酸烯醇型丙

37、酮酸羧激酶磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶 GTP GDP + CO2 线线粒粒体体胞胞液液2. 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 转变为转变为 6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 6-磷酸果糖磷酸果糖 Pi 果糖双磷酸酶果糖双磷酸酶 3. 6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖磷酸葡萄糖水解为葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 Pi 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶 糖异生途径中，糖异生途径中，1,3-1,3-二磷酸甘油酸生成二磷酸甘油酸生成3-3-磷酸甘油醛时，需要磷酸甘油醛时，需要NADH+HNADH+H+ +。 由乳酸为原料异生糖时，由乳酸为原料异生糖时， NADH+HNADH+H+

38、+由下述由下述 反应提供。反应提供。乳酸乳酸 丙酮酸丙酮酸 LDH LDH NADNAD+ + NADH+HNADH+H+ + 由氨基酸为原料进行糖异生时，由氨基酸为原料进行糖异生时， NADH+HNADH+H+ +则由线则由线粒体内粒体内NADH+HNADH+H+ +提供，它们来自于脂酸的提供，它们来自于脂酸的-氧化氧化或三羧酸循环，或三羧酸循环，NADH+HNADH+H+ +转运则通过草酰乙酸与转运则通过草酰乙酸与苹果酸相互转变而转运。苹果酸相互转变而转运。苹果酸苹果酸 线粒体线粒体 苹果酸苹果酸 草酰草酰乙酸乙酸草酰草酰乙酸乙酸NAD+ NADH+H+ NAD+ NADH+H+ 胞浆胞浆

39、 糖异生的原料转变成糖代谢的中间产物糖异生的原料转变成糖代谢的中间产物 生糖氨基酸生糖氨基酸 - -酮酸酮酸 -NH-NH2 2 甘油甘油 - -磷酸甘油磷酸甘油 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 乳酸乳酸 丙酮酸丙酮酸 2H 2H 上述糖代谢中间代谢产物进入糖异生途径，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异生为葡萄糖或糖原 如：如：丙酮酸丙酮酸可以经过糖异生途径转变为葡萄糖可以经过糖异生途径转变为葡萄糖注意：注意：乙酰乙酰CoA CoA 不可以作为糖异生的原料不可以作为糖异生的原料在前面的三个在前面的三个反应过程中，作用反应过程中，作用物的互变分别由不物的互变分别由不同酶催化其单

40、向反同酶催化其单向反应，这种互变循环应，这种互变循环称之为称之为底物循环底物循环(substratecycle)(substratecycle)。6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 果糖双磷酸酶果糖双磷酸酶-1 ADP ATP Pi 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶 己糖激酶己糖激酶 ATP ADP Pi PEP 丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 ADP ATP CO2+ATP ADP+Pi GTP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 羧激酶羧激酶GDP+Pi +C

41、O2 因此，有必要通过调节使因此，有必要通过调节使糖异生途径糖异生途径与与酵酵解途径解途径相互协调，主要是对前述底物循环中的相互协调，主要是对前述底物循环中的后后2 2个底物循环个底物循环进行调节。进行调节。当两种酶活性相等时，则不能将代谢向当两种酶活性相等时，则不能将代谢向前推进，结果仅是前推进，结果仅是ATPATP分解释放出能量，因而分解释放出能量，因而称之为称之为无效循环无效循环(futile cycle)(futile cycle)。通过代谢物和激素进行调节通过代谢物和激素进行调节。（一）维持血糖浓度恒定（一）维持血糖浓度恒定 l尤其饥饿时尤其饥饿时, , 保证保证红细胞和脑红细胞和脑

42、的用糖的用糖红细胞：红细胞：不含有线粒体，只能依靠糖酵解获不含有线粒体，只能依靠糖酵解获得能量。不能利用脂肪酸或者其他非糖物质。得能量。不能利用脂肪酸或者其他非糖物质。脑组织：脑组织：不能利用脂肪酸等形式的能量，不能利用脂肪酸等形式的能量，几几乎以葡萄糖为唯一能源乎以葡萄糖为唯一能源只有在只有在极度饥饿极度饥饿的情况下，经过适应，脑每的情况下，经过适应，脑每天消耗的葡萄糖减少，可以以天消耗的葡萄糖减少，可以以酮体酮体为原料为原料肌糖原肌糖原 乳酸乳酸 肝脏中进行糖异生，补充血糖肝脏中进行糖异生，补充血糖 脂肪动员，脂肪动员，甘油甘油生成增多，异生成糖，生成增多，异生成糖，v剧烈运动剧烈运动v饥

43、饿状态：饥饿状态：（主要原料为（主要原料为氨基酸氨基酸）饥饿使得蛋白质发生分解，以丙氨酸和谷氨饥饿使得蛋白质发生分解，以丙氨酸和谷氨酰胺形式运送至肝进行异生酰胺形式运送至肝进行异生（二）补充肝糖原（二）补充肝糖原 三碳途径三碳途径： 指进食后，大部分葡萄糖指进食后，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。化合物，再进入肝细胞异生为糖原的过程。（糖原合成的间接途径糖原合成的间接途径）饥饿后进食饥饿后进食 ： 糖异生原料丰富糖异生原料丰富 葡萄糖激酶葡萄糖激酶KmKm高，其摄取葡萄糖的能力弱高，其摄取葡萄糖的能力

44、弱此时，糖异生成为补充肝糖原的重要途径此时，糖异生成为补充肝糖原的重要途径w肾小管细胞将肾小管细胞将NHNH3 3分泌入管腔中，与分泌入管腔中，与原尿中原尿中H H+ +结合，结合，降低原尿降低原尿H H+ +的浓度，有利于排氢保纳作用的进行，的浓度，有利于排氢保纳作用的进行，对于对于防止酸中毒防止酸中毒有重要作用。有重要作用。（三）调节酸碱平衡（三）调节酸碱平衡( (促进肾小管的泌氨作用促进肾小管的泌氨作用) ) NH3NH3糖异生活跃糖异生活跃有葡萄糖有葡萄糖-6磷酸酶磷酸酶 【】肝肝 肌肉肌肉 循环过程循环过程 葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 酵解途径酵解途径 丙酮酸丙酮酸 乳

45、酸乳酸 NADH NAD+ 乳酸乳酸 乳酸乳酸 NAD+ NADH 丙酮酸丙酮酸 糖异生途径糖异生途径 血液血液 糖异生低下糖异生低下没有葡萄糖没有葡萄糖-6磷酸酶磷酸酶 【】 生理意义生理意义 乳酸再利用，避免了乳乳酸再利用，避免了乳 酸的损失。酸的损失。 防止乳酸的堆积引起酸防止乳酸的堆积引起酸中毒。中毒。 乳酸循环是耗能的过程乳酸循环是耗能的过程 2 2分子乳酸分子乳酸异生为异生为1 1分子葡分子葡萄糖需萄糖需6 6分子分子ATPATP。 第第 七七 节节 血血 糖糖血血糖糖食食 物物 糖糖 消化，消化，吸收吸收 肝糖原肝糖原 分解分解 非糖物质非糖物质 糖异生糖异生 氧化氧化分解分解

46、CO2 + H2O 糖原合成糖原合成 肝（肌）糖原肝（肌）糖原 磷酸戊糖途径等磷酸戊糖途径等 其它糖其它糖 脂类、氨基酸合成代谢脂类、氨基酸合成代谢 脂肪、氨基酸脂肪、氨基酸 一、血糖来源和去路一、血糖来源和去路血液中的葡萄糖浓度 ：3.89-6.11mmol/L 主要调主要调节激素节激素降低血糖：胰岛素降低血糖：胰岛素(insulin)(insulin) 升高血糖：胰高血糖素升高血糖：胰高血糖素(glucagon)(glucagon)、糖皮质激素、肾上腺素糖皮质激素、肾上腺素* * 主要依靠激素的调节主要依靠激素的调节 （一）（一） 胰岛素胰岛素 体内唯一降低血糖水平的激素体内唯一降低血糖水

47、平的激素 w胰岛素的分泌受血糖水平的控制：胰岛素的分泌受血糖水平的控制：血糖升高血糖升高 胰岛素胰岛素 分泌增加分泌增加 降低降低 胰岛素胰岛素 分泌减少分泌减少（二）胰高血糖素（二）胰高血糖素 体内升高血糖水平的主要激素体内升高血糖水平的主要激素 血糖降低或者血中氨基酸升高刺激血糖降低或者血中氨基酸升高刺激胰高血糖素的分泌胰高血糖素的分泌* * 此外，此外，糖皮质激素糖皮质激素和和肾上腺素肾上腺素也可升高血糖，也可升高血糖， 肾上腺素主要在应急状态下发挥作用。肾上腺素主要在应急状态下发挥作用。* * 胰岛素和胰高血糖素胰岛素和胰高血糖素是调节血糖和三大营养是调节血糖和三大营养物质代谢物质代谢

48、最主要的两种激素最主要的两种激素，两种激素的，两种激素的比比例例决定体内糖、脂肪和氨基酸代谢的变化。决定体内糖、脂肪和氨基酸代谢的变化。* *葡萄糖耐量葡萄糖耐量(glucose tolerence)(glucose tolerence)正常人体内存在一套精细的调节糖代谢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。水平不会出现大的波动和持续升高。指人体对摄入的葡萄糖具有很大的耐受能指人体对摄入的葡萄糖具有很大的耐受能力的现象。力的现象。目的：目的：临床上用来诊断病人有无糖代谢异常。临床上用来诊断病

49、人有无糖代谢异常。 口服糖耐量试验的方法口服糖耐量试验的方法被试者清晨空腹静脉采血测定血糖浓度，被试者清晨空腹静脉采血测定血糖浓度，然后一次服用然后一次服用100g100g葡萄糖，服糖后的葡萄糖，服糖后的1/21/2、1 1、2h2h（必要时可在（必要时可在3h3h）各测血糖一次。以测定血）各测血糖一次。以测定血糖的时间为横坐标（空腹时为糖的时间为横坐标（空腹时为0h0h），血糖浓度），血糖浓度为纵坐标，绘制糖耐量曲线。为纵坐标，绘制糖耐量曲线。糖耐量曲线糖耐量曲线 正常人：正常人：服糖后服糖后1/2-1h1/2-1h达到高峰，然后逐渐降低，达到高峰，然后逐渐降低， 一般一般2h2h左右恢复正

50、常值。左右恢复正常值。糖尿病患者：糖尿病患者：空腹血糖高于正常值，服糖后血糖浓空腹血糖高于正常值，服糖后血糖浓度急剧升高，度急剧升高，2h2h后仍可高于正常。后仍可高于正常。（一）高血糖及糖尿症（一）高血糖及糖尿症1. 1. 高血糖高血糖(hyperglycemia)(hyperglycemia)的定义的定义2. 2. 肾糖阈的定义肾糖阈的定义临床上将空腹血糖浓度高于临床上将空腹血糖浓度高于7.227.227.78mmol/L7.78mmol/L称为称为高血糖高血糖。当血糖浓度高于当血糖浓度高于8.898.8910.00mmol/L10.00mmol/L时，超过时，超过了肾小管的重吸收能力，则

51、可出现了肾小管的重吸收能力，则可出现糖尿糖尿。这一血糖。这一血糖水平称为水平称为肾糖阈肾糖阈。a.a. 持续性高血糖和糖尿，主要见于持续性高血糖和糖尿，主要见于糖尿病糖尿病(diabetes mellitus, DM)(diabetes mellitus, DM)。型（胰岛素依赖型）型（胰岛素依赖型）型（非胰岛素依赖型）型（非胰岛素依赖型）b. b. 血糖正常而出现糖尿，见于慢性肾炎、肾病综血糖正常而出现糖尿，见于慢性肾炎、肾病综合征等引起肾对糖的吸收障碍。合征等引起肾对糖的吸收障碍。c. c. 情绪激动，交感神经兴奋，肾上腺素分泌，情绪激动，交感神经兴奋，肾上腺素分泌， 形成生理性高血糖和糖

52、尿。形成生理性高血糖和糖尿。 糖尿病可分为二型糖尿病可分为二型: : ( (二）低血糖二）低血糖1. 1. 低血糖低血糖(hypoglycemia)(hypoglycemia)的定义的定义2. 2. 低血糖的影响低血糖的影响空腹血糖浓度低于空腹血糖浓度低于3.333.333.89mmol/L3.89mmol/L时称为时称为低血糖低血糖。血糖水平过低，会影响脑细胞的功能，从血糖水平过低，会影响脑细胞的功能，从而出现而出现 头晕、倦怠无力、心悸等症状，严重时头晕、倦怠无力、心悸等症状，严重时出现昏迷，称为出现昏迷，称为低血糖休克低血糖休克。 3. 3. 低血糖的病因低血糖的病因 重重 点点w掌握糖的无氧酵解、有氧氧化细胞定位掌握糖的无氧酵解、有氧氧化细胞定位基本过程关键酶基本过程关键酶及生及生理理意义意义；w掌握磷酸戊糖途径生理意义及糖异生的原料及基本过程掌握磷酸戊糖途径生理意义及糖异生的原料及基本过程,乳酸乳酸循环的基本概念循环的基本概念w掌握糖合成与分解代谢各个途径的掌握糖合成与分解代谢各个途径的细胞定位细胞定位、关键酶（限速关键酶（限速酶）酶）及生理意义；及生理意义