生物化学-糖代谢

第八章糖代谢Chapter8MetabolismofCarbohydrates1第八章糖代谢教学内容content第一节概述Section1Introduction第二节糖的氧化分解Section2Carbohydratedegradation第三节糖原的合成与分解Section3Glycogenesisandglycolysis第四节糖异生Section4Gluconeogenesis第五节血糖及其调节Section5Bloodsugaranditsregulation第六节糖代谢紊乱Section6Disturanceofcarbohydratemetabolism2第八章糖代谢氧化供能（主要功能）

Oxidationandenergysupply

2.组成人体组织结构的重要成分

Asimportantingredientsintissuesandcells

糖的生理功能

Physiologicalfunctionsofcarbohydrates3第八章糖代谢

第一节概述

Section1Introduction

一、糖的消化与吸收Digestionandabsorption（一）糖的消化Digestion口腔mouth胃stomach小肠（主要）smallintestine消化部位digestivesite4第八章糖代谢淀粉starch

麦芽糖+麦芽寡糖葡萄糖glucose

α-淀粉酶（唾液、胰液）麦芽糖酶α-糊精酶消化过程degestiveprocess

α-糊精5第八章糖代谢蔗糖葡萄糖+果糖乳糖葡萄糖+半乳糖纤维素：人体缺乏纤维素酶蔗糖酶乳糖酶6第八章糖代谢（二）

糖的吸收Absorption

吸收部位site

小肠上段

吸收形式form

单糖

7第八章糖代谢淀粉starch葡萄糖glucose糖原合成glycogenesis糖原glycogen肝糖原分解glycolysis丙酮酸pyruvate乳酸lactate无氧酵解glycolysisH2O+CO2有氧氧化aerobicoxidation磷酸戊糖途径phosphatepentose核糖ribose+NADPH乳酸、氨基酸、甘油lactate,aminoacid,glycerol

二、糖代谢概况

generalintroduction

糖异生途径gluconeogenesis消化吸收Digestionandabsorption8第八章糖代谢一、糖酵解glycolysis概念：无氧，葡萄糖（糖原）→乳酸

anaerobic,glucose(glycogen)→

lactate反应部位：细胞液

cytoplasm过程：葡萄糖→二磷酸果糖→磷酸丙糖×2

GFDP丙酮酸×2pyruvate2H×2乳酸×2lactate①②③④11第八章糖代谢（一）糖酵解过程的4个阶段Stages1、葡萄糖果糖-1，6-二磷酸

GFDP2、果糖-1，6-二磷酸2分子磷酸丙糖

FDPphosphotritose3、甘油醛-3-磷酸

丙酮酸

glyceraldehyde-3-phosphatepyruvate4、丙酮酸乳酸

pyruvatelactate12第八章糖代谢1.葡萄糖果糖-1，6-二磷酸

glucosefructose-1，6-bisphosphate反应不可逆己糖激酶葡萄糖激酶（肝）13第八章糖代谢反应不可逆果糖磷酸激酶-114第八章糖代谢2.果糖-1，6-二磷酸2分子磷酸丙糖fructose-1,6-

bisphosphatetriosephosphate15第八章糖代谢3.甘油醛-3-磷酸丙酮酸glyceraldehydes–3-phosphatepyruvate糖酵解过程中惟一的脱氢反应16第八章糖代谢底物水平磷酸化生成ATPsubstratelevelphosphorylation17第八章糖代谢18第八章糖代谢底物水平磷酸化产生ATP

substratelevelphosphorylation丙酮酸激酶反应不可逆19第八章糖代谢4.乳酸的生成Formationoflactate

来自甘油醛-3-磷酸脱氢20第八章糖代谢21第八章糖代谢果糖-1，6-二磷酸22第八章糖代谢糖酵解小结summary反应部位在胞液不需氧的产能过程（底物水平磷酸化）

1G→2ATP，Gn（G）→3ATP3.终产物乳酸：释放入血，进入肝脏代谢

分解利用乳酸循环23第八章糖代谢4.有3步不可逆反应：①GG-6-P②F-6-PF-1,6-BP③PEP丙酮酸ATPADPATPADPADPATP己糖激酶磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶糖酵解小结summary24第八章糖代谢（二）糖酵解的调节Regulationofglycolysis关键酶keyenzymes①己糖激酶hexokinase②

果糖磷酸激酶fructophosphokinase

③丙酮酸激酶pyruvatekinase

25第八章糖代谢调节方式①变构调节②共价修饰调节（激素调节）26第八章糖代谢果糖磷酸激酶-1AMPADP果糖-2,6-二磷酸果糖-1,6-二磷酸ATP（高浓度）柠檬酸长链脂肪酸激活抑制己糖激酶G-6-P长链脂酰CoA抑制丙酮酸激酶果糖-1,6-二磷酸激活ATP丙氨酸抑制27第八章糖代谢（三）糖酵解生理意义是机体相对缺氧时补充能量的一种有效方式某些组织在有氧时也通过糖酵解供能：28第八章糖代谢二、糖的有氧氧化概念：有氧，葡萄糖（糖原）→CO2+H2O+ATP反应部位：细胞液、线粒体cytoplasmmitochondria29第八章糖代谢有氧氧化的概况30第八章糖代谢第一阶段：葡萄糖→→丙酮酸（胞液）第二阶段：丙酮酸→→乙酰CoA

（线粒体）第三阶段：乙酰CoA

→→CO2+H2O+ATP

（三羧酸循环）（线粒体）（一）有氧氧化的反应过程31第八章糖代谢Glc2CH3COCOOH2NADH+2H+呼吸链(respiratorychain)H2O+2×3ATP（2×2ATP）1.葡萄糖氧化分解为丙酮酸同糖酵解途径，反应在细胞液进行32第八章糖代谢2.丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA反应不可逆33第八章糖代谢丙酮酸脱氢酶二氢硫辛酸乙酰转移酶二氢硫辛酸脱氢酶TPP（VitB1）HSCoA（泛酸）硫辛酸FAD（VitB2）NAD+（VitPP）酶辅酶（维生素）丙酮酸脱氢酶系的组成34第八章糖代谢丙酮酸氧化脱羧反应过程35第八章糖代谢三羧酸循环(TricarboxylicacidCycle,TAC)指乙酰CoA和草酰乙酸缩合生成含三个羧基的柠檬酸，反复进行脱氢脱羧，又生成草酰乙酸的重复循环反应的过程。3.三羧酸循环柠檬酸循环Krebs循环36第八章糖代谢所有的反应均在线粒体中进行TACCH3CO~SCOA（C2）草酰乙酸（C4）柠檬酸（C6）α-酮戊二酸（C5）HSCoA37第八章糖代谢（1）反应过程:反应不可逆38第八章糖代谢反应不可逆39第八章糖代谢反应不可逆40第八章糖代谢底物水平磷酸化生成ATP41第八章糖代谢42第八章糖代谢43第八章糖代谢三羧酸循环的总反应式：

H2O+ATP电子传递链44第八章糖代谢三羧酸循环45第八章糖代谢循环一周氧化1分子乙酰CoA

脱氢4次(2H)——3（NADH+H+）、1（FADH2）2次脱羧（2CO2）（2）三羧酸循环的反应特点关键酶：柠檬酸合酶

异柠檬酸脱氢酶

α-酮戊二酸脱氢酶系46第八章糖代谢（2）三羧酸循环的反应特点循环的中间产物：--起催化剂作用，本身无量的变化--不能直接通过循环氧化为CO2和H2O--可参与其他代谢反应，为保证循环而需补充47第八章糖代谢草酰乙酸的补充草酰乙酸脱羧酶CO248第八章糖代谢（二）糖的有氧氧化的调节调节点：第一阶段：见糖酵解第二阶段：丙酮酸脱氢酶系第三阶段：柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶

α-酮戊二酸脱氢酶系

49第八章糖代谢1.丙酮酸脱氢酶系的调节变构调节乙酰CoA;NADH;ATPAMP;ADP;NAD+丙酮酸脱氢酶系变构抑制变构激活50第八章糖代谢乙酰CoA/HSCoA、NADH/NAD+抑制能量充足丙酮酸脱氢酶系51第八章糖代谢共价修饰调节丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶P丙酮酸脱氢酶激酶ATPADP丙酮酸脱氢酶磷酸酶有活性无活性52第八章糖代谢2.三羧酸循环的调节异柠檬酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶系ATP/ADP↑、ATP/AMP↑、NADH/NAD+↑抑制氧化磷酸化速率影响三羧酸循环速率53第八章糖代谢细胞内能量水平↓↑有氧氧化中的关键酶被激活抑制有氧氧化加速

减慢有氧氧化调节特点：54第八章糖代谢（三）有氧氧化的生理意义有氧氧化是机体获得能量的主要方式三羧酸循环是体内糖、脂肪和蛋白质三大营养物质分解代谢的最终代谢通路三羧酸循环是三大物质代谢相互联系的枢纽55第八章糖代谢葡萄糖有氧氧化生成的ATP葡萄糖→葡萄糖-６-磷酸-1

第一阶段：葡萄糖→２丙酮酸果糖-６-磷酸→果糖-1,6-二磷酸-1

2*甘油醛-3-磷酸→2*甘油酸-1,3-二磷酸NAD+

2*3或2*22*甘油酸-1,3-二磷酸→2*甘油酸-3-磷酸2*12*烯醇式丙酮酸磷酸→2*丙酮酸2*1辅酶

ATP6或8ATP56第八章糖代谢第二阶段：2*丙酮酸→2*乙酰CoANAD+

2*3辅酶

ATP6ATP葡萄糖有氧氧化生成的ATP

57第八章糖代谢第三阶段：三羧酸循环2*异柠檬酸→2*α-酮戊二酸NAD+

2*32*α-酮戊二酸→2*琥珀酰CoANAD+

2*32*琥珀酰CoA→2*琥珀酸2*12*琥珀酸→2*延胡索酸FAD

2*22*苹果酸→2*草酰乙酸NAD+

2*3辅酶

ATP24ATP葡萄糖有氧氧化生成的ATP

58第八章糖代谢总ATP数：第一阶段——6或8第二阶段——636或38ATP第三阶段——24葡萄糖有氧氧化生成的ATP59第八章糖代谢糖原脂肪蛋白质葡萄糖脂肪酸氨基酸甘油乙酰辅酶ATCA2H1/2O2ADPPiATPH2OⅠⅢⅡ营养物质氧化分解的共同通路60第八章糖代谢三、磷酸戊糖途径（胞液）葡萄糖-6-磷酸→→核糖-5-磷酸+NADPH过程：第一阶段：氧化反应—葡萄糖-6-磷酸脱氢、脱羧生成NADPH、CO2第二阶段：非氧化阶段—一系列基团的转移61第八章糖代谢磷酸戊糖途径第一阶段第二阶段662第八章糖代谢葡萄糖-6-磷酸脱氢酶第一阶段：葡萄糖酸-6-磷酸脱氢酶葡萄糖-6-磷酸葡萄糖酸-6-磷酸核酮糖-5-磷酸63第八章糖代谢第二阶段：核酮糖-5-磷酸木酮糖-5-磷酸景天糖-7-磷酸景天糖-7-磷酸核糖-5-磷酸木酮糖-5-磷酸甘油醛-3-磷酸果糖-6-磷酸甘油醛-3-磷酸64第八章糖代谢葡糖-6-磷酸→核糖→甘油醛-3-磷酸和果糖-6-磷酸进入酵解途径。因此，磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路(pentosephosphateshunt)。65第八章糖代谢3葡萄糖-6-磷酸+6NADP+2果糖-6-磷酸+甘油醛-3-磷酸+6NADPH+6H++3CO2磷酸戊糖途径总的反应：66第八章糖代谢(二)磷酸戊糖途径的调节葡糖-6-磷酸脱氢酶是磷酸戊糖途径的关键酶，其活性的高低决定葡糖-6-磷酸进入磷酸戊糖途径的流量。

67第八章糖代谢(二)磷酸戊糖途径的调节NADPH/NADP+比值↑→葡糖-6-磷酸脱氢酶酶活性↓；比值降低则活性↑。另外NADPH对该酶有强烈抑制作用。68第八章糖代谢(二)磷酸戊糖途径的调节磷酸戊糖途径的流量取决于机体对NADPH的需求。69第八章糖代谢(三)磷酸戊糖途径的生理意义

产生核糖-5-磷酸，为核酸合成提供磷酸核糖产生NADPH+H+①作为供氢体参与脂肪酸及胆固醇等合成②是谷胱甘肽还原酶的辅酶③作为羟化酶系的辅酶，参与生物转化70第八章糖代谢还原型谷胱甘肽(GSH)的重要作用（1）保护含巯基的蛋白质或酶免受氧化剂、尤其是过氧化物的损害。（2）保护红细胞膜结构的完整性。（3）缺乏葡萄糖-6-磷酸脱氢酶→NADPH↓→GSH↓→红细胞破坏→溶血GSSG2GSHNADPH+H+NADP+谷胱甘肽还原酶维持细胞膜的完整性71第八章糖代谢第三

节

糖原的合成与分解

Glycogenesisand

Glycogenolysis72第八章糖代谢糖原(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。73第八章糖代谢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74第八章糖代谢糖原结构非还原端75第八章糖代谢分支多，水溶性大非还原端多，分解快糖原的合成与分解从非还原端开始糖原结构76第八章糖代谢一、糖原的合成合成部位：组织定位：主要在肝脏、肌肉细胞定位：胞浆定义：由葡萄糖合成糖原的过程77第八章糖代谢

Gn

G→G-6-P→G-1-P→UDPGGn+1

关键酶：糖原合酶

葡萄糖的供体：UDPG，

需小分子糖原作引物

消耗的能量：2分子ATP

（一）反应过程78第八章糖代谢ATP

ADP己糖激酶;葡萄糖激酶（肝）

葡萄糖葡糖-6-磷酸1.葡萄糖磷酸化生成葡糖-6-磷酸79第八章糖代谢2.葡糖-6-磷酸转变成葡糖-1-磷酸葡糖-1-磷酸磷酸葡萄糖变位酶

葡糖-6-磷酸80第八章糖代谢活性葡萄糖在体内充作葡萄糖供体3.葡糖-1-磷酸转变成尿苷二磷酸葡萄糖81第八章糖代谢糖原n+UDPG

糖原n+1+UDP糖原合酶(glycogensynthase)4.UDPG参与合成糖原糖原引物(primer)82第八章糖代谢1、糖原合成酶催化的反应需要引物（多聚葡萄糖）2、糖原合成酶是关键酶3、分枝酶形成分枝（见下页）4、每增加一个葡萄糖，消耗2~Pi5、

UDP-Glc是葡萄糖的供体（葡萄糖的活性形式）6、糖原合成全过程是在细胞质中进行(二)糖原合成特点83第八章糖代谢糖原分支的形成

分支酶

(branchingenzyme)

α-1,6-糖苷键

α-1,4-糖苷键

84第八章糖代谢二、糖原的分解定义：指肝糖原分解成为葡萄糖的过程亚细胞定位：胞浆85第八章糖代谢(一）肝糖原分解过程糖原n+1糖原n+葡糖-1-磷酸磷酸化酶

1.糖原分解为葡糖-1-磷酸关键酶86第八章糖代谢脱支酶

(debranchingenzyme)2.脱枝酶的作用

①转移葡萄糖残基②水解-1,6-糖苷键

磷酸化酶

转移酶活性

α-1,6糖苷酶活性

87第八章糖代谢葡糖-1-磷酸葡糖-6-磷酸磷酸葡萄糖变位酶

3.葡糖-1-磷酸转变成葡糖-6-磷酸4.葡糖-6-磷酸生成葡萄糖

葡糖-6-磷酸酶（肝，肾）葡萄糖葡糖-6-磷酸88第八章糖代谢1、磷酸化酶是关键酶，磷酸化酶只作用于α-1，4糖苷键，磷酸化酶催化至距α-1,6糖苷键4个葡萄糖单位时作用停止2、脱支酶转移3个葡萄糖基至邻近糖链末端，并水解α-1,6糖苷键生成游离葡萄糖3、糖原分解全过程在胞质中进行（二）糖原分解的特点89第八章糖代谢糖原的合成与分解90第八章糖代谢三、糖原合成与分解的调节关键酶

①糖原合成：糖原合酶

②糖原分解：糖原磷酸化酶

调节关键酶活性：91第八章糖代谢调节方式：共价修饰和变构调节酶特点：活性、无（低）活性二种形式存在通过磷酸化和去磷酸化而相互转变92第八章糖代谢1.共价修饰调节93第八章糖代谢主要是葡萄糖作为变构效应剂对磷酸化酶进行变构调节。

当血糖升高时，葡萄糖

葡糖-6-磷酸

ATP增多2.别构调节糖原合酶磷酸化酶a-P磷酸化酶bAMP♁♁94第八章糖代谢四、糖原合成与分解的生理意义维持血糖浓度的相对恒定95第八章糖代谢五、糖原积累症(glycogenstoragediseases)特点：遗传性代谢病，体内某些器官组织中有大量糖原堆积。原因：患者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类96第八章糖代谢型别缺陷的酶受害器官糖原结构Ⅰ葡萄糖-6-磷酸酶缺陷肝、肾正常Ⅱ溶酶体α1→4和1→6葡萄糖苷酶所有组织正常Ⅲ脱支酶缺失肝、肌肉分支多，外周糖链短Ⅳ分支酶缺失所有组织分支少，外周糖链特别长Ⅴ肌磷酸化酶缺失肌肉正常Ⅵ肝磷酸化酶缺陷肝正常Ⅶ肌肉和红细胞磷酸果糖激酶缺陷肌肉、红细胞正常Ⅷ肝脏磷酸化酶激酶缺陷脑、肝正常糖原积累症分型97第八章糖代谢第四节糖异生Gluconeogenesis98第八章糖代谢*部位*原料*概念主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸等从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程99第八章糖代谢基本上是糖酵解的逆过程

酵解途径中有3个由关键酶催化的不可逆反应。在糖异生时，须由另外的反应和酶代替。一、糖异生途径(gluconeogenicpathway)100第八章糖代谢①②1.丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)----丙酮酸羧化支路101第八章糖代谢2.果糖-1,6-二磷酸转变为果糖-6-磷酸102第八章糖代谢3.葡糖-6-磷酸水解为葡萄糖103第八章糖代谢糖异生的关键酶：丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶果糖-1,6-双磷酸酶

葡萄糖-6-磷酸酶

104第八章糖代谢底物循环(substratecycle)作用物的互变分别由不同酶催化其单向反应，这种互变循环称之为底物循环。105第八章糖代谢葡萄糖葡萄糖-6-磷酸葡萄糖-1-磷酸糖原果糖-6-磷酸果糖-1，6-二磷酸甘油醛-3-磷酸磷酸二羟丙酮甘油-3-磷酸甘油甘油酸-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草酰乙酸苹果酸丙酮酸乳酸丙酮酸草酰乙酸苹果酸磷酸烯醇式丙酮酸线粒体甘油和乳酸的糖异生途径106第八章糖代谢二、糖异生的调节多种代谢物浓度变化可调节糖异生途径中的4个关键酶活性而改变糖异生速率。107第八章糖代谢二、糖异生的调节糖异生原料浓度↑→糖异生作用↑乙酰CoA↑→别构激活丙酮酸羧化酶→糖异生作用↑抑制丙酮酸脱氢酶ATP↑→别构激活果糖-1,6-二磷酸酶→糖异生作用↑抑制果糖-6-磷酸激酶-1108第八章糖代谢三、糖异生的生理意义1、保证饥饿情况下血有糖浓度的相对恒定2、糖异生作用有利于乳酸的回收利用3、协助氨基酸的分解代谢4、有助于维持酸碱平衡109第八章糖代谢肝肌肉乳酸循环(lactosecycle)———（Cori循环）葡萄糖葡萄糖葡萄糖酵解乳酸乳酸乳酸糖异生血液110第八章糖代谢第五节血糖及其调节

BloodGlucoseandTheRegulationofBloodGlucoseConcentration111第八章糖代谢血糖：指血液中的葡萄糖血糖水平：即血糖浓度正常血糖浓度：3.89—6.11mmol/L

血糖及血糖水平的概念112第八章糖代谢血糖3.89～6.11mmol/L食物肝糖原糖异生H2O、CO2、能糖原脂肪、氨基酸、核糖等随尿排出＞8.89mmol/L消化吸收分解非糖物质合成氧化转变一、血糖的来源和去路113第八章糖代谢二、血糖的调节肝脏调节肾脏调节神经调节激素调节114第八章糖代谢（一）肝脏调节进食后——肝糖原合成↑不进食——肝糖原分解↑饥饿时——糖异生作用↑115第八章糖代谢（二）肾脏调节肾糖阈：肾对糖的重吸收能力(8.89~9.99mmol/L)（renalthreshold