第5章 糖代谢 生物化学概论课件

第五章糖代谢

习傲登

第五章糖代谢1学习要点1.糖酵解的概念、关键酶及生理意义2.糖有氧氧化的概念、进行部位及生理意义3.磷酸戊糖途径的生理意义4.糖异生的概念、关键酶及生理意义5.血糖的来源与去路、血糖浓度的调节、高血糖与低血糖的

概念学习要点1.糖酵解的概念、关键酶及生理意义2糖的生理功能：

1.人体所需50%~70%是由糖氧化分解供给，糖的主要生理功能是氧化供能。

2.糖也是构成组织细胞的重要成分和某些生物活性物质的组成成分。

糖的生理功能：

1.人体所需50%~70%是由糖氧化分3第一节糖的分解代谢第一节糖的分解代谢4一、糖的无氧氧化

机体在氧供给不足时，体内组织细胞中的葡萄糖或糖原分解为乳酸，并生成少量能量的过程称为糖的无氧氧化。此过程与酵母菌的生醇发酵过程相似，故又称为糖酵解。

一、糖的无氧氧化5（一）糖酵解反应过程分为以下两个阶段：

第一阶段是由葡萄糖或糖原分解成丙酮酸的过程，即糖酵解途径。第二阶段是由丙酮酸还原为乳酸的过程。

（一）糖酵解反应过程分为以下两个阶段：第一阶段是6糖酵解反应过程糖酵解反应过程7（二）糖酵解要点

1.糖酵解的反应部位是组织细胞的细胞液，反应条件是氧供给不足，终产物是乳酸。2.

3-磷酸甘油醛经脱氢酶催化脱下的2H由辅酶

NAD+

接受生成NADH+H+，在乳酸脱氢酶的作用下，2H由丙酮酸接受还原成乳酸。（二）糖酵解要点1.糖酵解的反应部位是组织细胞的细胞液83.代谢若从葡萄糖开始，在生成2分子乳酸的过程中，有两步耗能反应，共消耗2分子ATP；两步产能反应，共产生4分子ATP，则可净生成2分子ATP。如果从糖原开始，可净生成3分子ATP。4.己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶是催化糖酵解过程中三个不可逆反应的关键酶。3.代谢若从葡萄糖开始，在生成2分子乳酸的过程中，9（三）糖酵解的生理意义

1.糖酵解的主要生理意义是机体在缺氧情况下迅速获得能量以供急需的有效方式，尤其对肌肉收缩更为重要。2.有些组织如肿瘤细胞、睾丸、视网膜等组织细胞，即使在有氧情况下，也主要依靠糖酵解获取能量。（三）糖酵解的生理意义1.糖酵解的主要生理意义是机体在缺103.成熟红细胞缺乏线粒体，因此不能依靠糖的有氧氧化来获取能量，所需能量的90%~95%来自于糖酵解。4.糖酵解的终产物是乳酸，剧烈运动后积累在肌肉中的乳酸可由血液运至肝脏转变为葡萄糖。在某些病理情况下，例如严重贫血、大量失血、呼吸障碍、循环障碍等，均因氧供给不足使酵解过程加强，甚至可因酵解过度，导致乳酸堆积而发生酸中毒。

3.成熟红细胞缺乏线粒体，因此不能依靠糖的有氧氧化11二、糖的有氧氧化

葡萄糖或糖原在有氧情况下彻底氧化成CO2和H2O并释放大量能量的过程称为糖的有氧氧化，反应部位是细胞液和线粒体。糖的有氧氧化分为以下三个阶段：

二、糖的有氧氧化葡萄糖或糖原在有氧情况下彻底氧化成12（一）葡萄糖分解生成丙酮酸

此阶段的反应过程与糖酵解过程基本相同，不同之处在于3-磷酸甘油醛脱氢生成的NADH+H+不参与丙酮酸还原为乳酸的反应，而是经NADH氧化呼吸链被氧化生成水，并生成ATP。（一）葡萄糖分解生成丙酮酸此阶段的反应过程与糖酵解过13（二）丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A

丙酮酸进入线粒体后，由丙酮酸脱氢酶系催化其氧化脱羧生成乙酰辅酶A。总反应式如下：

CH3COCOOH

HS-CoACH3CO~SCoA

CO2

+

+

NAD+

NADH+H+

丙酮酸

辅酶A

乙酰辅酶A

丙酮酸脱氢酶复合体

（二）丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A丙酮酸进入线粒体后14（三）乙酰辅酶A进入三羧酸循环彻底氧化1.三羧酸循环又称柠檬酸循环，是在细胞线粒体内由草酰乙酸与乙酰辅酶A缩合而成含有3个羧基的柠檬酸开始，经过一系列化学反应，重新生成草酰乙酸而构成的循环反应体系。

（三）乙酰辅酶A进入三羧酸循环彻底氧化1.三羧酸循环又称柠檬15三羧酸循环三羧酸循环162.三羧酸循环要点（1）三羧酸循环的反应部位是线粒体，反应条件为有氧，终产物是CO2、H2O和ATP。（2）柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶系是三羧酸循环过程中的关键酶。2.三羧酸循环要点（1）三羧酸循环的反应部位是线粒体，反应17（3）三羧酸循环过程中有两次脱羧反应，生成2分子

CO2。有四次脱氢反应，产生3分子NADH+H+和1分子FADH2。每分子NADH+H+和FADH2进入氧化呼吸链生成水的同时分别产生3ATP

和2ATP。（4）1分子乙酰辅酶A经三羧酸循环生成12分子ATP。（5）由于三羧酸循环的起始物草酰乙酸和中间产物可以参与其它物质代谢而被消耗，因此它们需要不断更新与补充，来保证循环的正常进行。（3）三羧酸循环过程中有两次脱羧反应，生成2分子18（四）糖的有氧氧化的主要生理意义是氧化供能1.

糖的有氧氧化的基本生理意义是氧化供能。2.三羧酸循环是糖、脂肪和蛋白质在体内氧化分解代

谢的最终途径。3.三羧酸循环是糖、脂肪和蛋白质三大营养物质代谢

相互联系与转化的枢纽（四）糖的有氧氧化的主要生理意义是氧化供能19*根据细胞液中NADH+H+进入线粒体的方式不同，ATP产生的分子数则不同。*根据细胞液中NADH+H+进入线粒体的方式不同，ATP产生20三、磷酸戊糖途径（一）在肝、脂肪组织、肾上腺皮质、哺乳期乳腺、性腺、骨髓、红细胞等组织细胞的胞液中还存在磷酸戊糖途径。

磷酸戊糖途径的主要特点是6-磷酸葡萄糖在脱氢酶的催化下发生脱氢和脱羧反应，生成NADPH+H+和5-磷酸核糖参与物质合成代谢，无ATP的产生与消耗。6-磷酸葡萄糖脱氢酶是磷酸戊糖途径的关键酶。三、磷酸戊糖途径（一）在肝、脂肪组织、肾上21磷酸戊糖途径的主要特点：1.6-磷酸葡萄糖在脱氢酶的催化下发生脱氢和脱羧反

应，生成NADPH+H+和5-磷酸核糖参与物质合成

代谢，无ATP的产生与消耗。2.6-磷酸葡萄糖脱氢酶是磷酸戊糖途径的关键酶。

磷酸戊糖途径的主要特点：22（二）磷酸戊糖途径生理意义1.生成5-磷酸核糖，用于合成体内核苷酸及核酸。2.生成NADPH，用于参与体内的多种物质代谢。

（二）磷酸戊糖途径生理意义23糖酵解、糖的有氧氧化、磷酸戊糖途径的相互联系

糖酵解、糖的有氧氧化、磷酸戊糖途径的相互联系24第二节糖原的合成与分解第二节糖原的合成与分解25

糖原是以葡萄糖为单位聚合而成的具有分支的高分子有机化合物，是体内葡萄糖的储存形式。在糖原分子中，每一条直链内的葡萄糖单位α-1,4糖苷键相连，在分支处则以α-1,6糖苷键连接。糖原糖原是以葡萄糖为单位聚合而成的具有分支的糖原26

体内多数组织细胞都可以合成糖原，其中以肝和肌肉组织的合成能力较强。肝糖原占肝湿重的6%~8%（约为70~100g）；肌糖原占肌肉总量的1%~2%，（约为250~400g）；脑组织中糖原含量最少，仅为0.1%左右。体内多数组织细胞都可以27一、糖原的合成糖原合成的基本过程（一）由葡萄糖、果糖、半乳糖等单糖类物质合成糖原的过程称为糖原的合成。一、糖原的合成糖原合成的基本过程（一）由葡萄糖、果糖、半乳糖28（二）糖原合成要点1.糖原合成酶是糖原合成过程的关键酶。2.糖原合成是一个耗能的过程，糖链上每增加1个葡萄

糖单位，需消耗2分子ATP。1分子ATP用于1-磷酸

葡萄糖的磷酸化，1分子用于ATP与UDP作用生成

UTP。

（二）糖原合成要点1.糖原合成酶是糖原合成过程的关键酶。293.UDPG作为体内葡萄糖的供体，在原有糖原作为引

物的基础上，UDPG由糖原合成酶催化将其分子中

的葡萄糖基转移至糖原引物的糖链末端，如此反复

进行使糖链不断延长。3.UDPG作为体内葡萄糖的供体，在原有糖原作为引30

分支酶作用示意图分支酶作用示意图31二、糖原的分解糖原分解的基本过程（一）由糖原分解为单糖

（葡萄糖）的过程，称为糖原的分解。其主要反应部位是在机体的肝脏中。二、糖原的分解糖原分解的基本过程（一）由糖原分解为单糖32（二）糖原分解要点1.6-磷酸葡萄糖在6-磷酸葡萄糖酶的催化下生成

葡萄糖和磷酸。该酶存在于肝和肾中，尤其是通

过肝、肾糖原的分解，可以使血糖得以补充。肌

肉组织中无此酶，肌糖原分解生成的6-磷酸葡萄

糖，只能进行糖的有氧氧化或进入糖酵解生成乳

酸。（二）糖原分解要点1.6-磷酸葡萄糖在6-磷酸葡萄糖酶的催332.磷酸化酶是糖原分解的关键酶，催化当糖链分支水

解至约为4个葡萄糖基时，由脱支酶作用，将3个葡

萄糖基转移至邻近糖链上，继续受磷酸化酶催化，

发生水解反应。2.磷酸化酶是糖原分解的关键酶，催化当糖链分支水34脱支酶作用示意图脱支酶作用示意图35第三节糖异生作用第三节糖异生作用36糖异生作用

由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖异生作用。可以进行糖异生的非糖类物质主要有乳酸、丙酮酸、甘油和生糖氨基酸等。

在生理情况下，肝和肾都可以进行糖的异生作用，其中肝的异生能力较强，约为肾脏的10倍左右。长期饥饿时，肾的异生作用会增强。

糖异生作用由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程称为37一、糖异生途径

糖异生途径是指从丙酮酸生成葡萄糖的过程，基本上是糖酵解途径的逆过程。但在糖酵解途径中由三个关键酶催化的反应是不可逆的，称为“能障”。

实现糖异生途径，需要由另外一组酶催化其逆反应的进行，越过“能障”使非糖类物质转化成葡萄糖或糖原。这些酶即是糖异生途径的关键酶，主要分布在肝和肾中。

一、糖异生途径糖异生途径是指从丙酮酸生成葡萄糖的38糖异生途径糖异生途径39二、糖异生的生理意义（一）维持饥饿或空腹时血糖浓度的相对恒定。（二）有利于乳酸的再利用及补充糖原。

二、糖异生的生理意义（一）维持饥饿或空腹时血糖浓度的相对恒定40乳酸循环乳酸循环41第四节血糖及其调节第四节血糖及其调节42一、血糖的来源与去路

血糖是指血液中的葡萄糖。正常人空腹血糖浓度为3.9～6.1mmol/L。机体通过调节对血糖来源与去路的动态平衡，使血糖浓度处于相对恒定。一、血糖的来源与去路血糖是指血液中的葡萄糖。正常人空腹43血糖的来源与去路血糖的来源与去路44二、血糖浓度的调节

（一）

肝、肾等器官的调节肝脏主要通过糖原的合成与分解来调节血糖浓度。机体长期饥饿时，肾的糖异生作用增强；当血糖浓度大于8.8mmol/L（肾糖阈），则会出现糖尿现象。（二）神经系统的调节神经系统通过对激素分泌的控制，进而使血糖浓度得以调节。二、血糖浓度的调节（一）肝、肾等器官的调节肝脏主要通45（三）激素的调节调节血糖浓度的激素有两类，一类是升高血糖浓度的激素，主要有胰高血糖素、肾上腺素、肾上腺皮质激素、生长素等；一类是降低血糖的激素，即胰岛素，