第八章 糖代谢.ppt

1、1,第八章 糖代谢,(Metabolism of Carbohydrates),2,教 学 内 容,概述 糖的氧化分解 糖原的合成与分解 糖异生 血糖及其调节 糖代谢紊乱,3,* 糖的生理功能,1. 氧化产能 (约占总需能量的70%以上)； 2. 糖脂 3. 蛋白多糖 4. 糖蛋白 5. 核糖和脱氧核糖,第一节 概 述,4,唾 液 - 淀 粉 酶,小肠是消化糖类的主要部位 胰 - 淀 粉 酶 麦 芽 糖 酶 - 糊 精 酶,一、糖的消化和吸收,5,（一）糖的消化,淀粉,-淀粉酶,（唾液和胰液）,麦芽糖,麦芽寡糖 -糊精,葡萄糖,-糊精酶,麦芽糖酶,-淀粉酶和麦芽糖酶 : 水解-1，4-糖苷键；

2、 -糊精酶: 水解-1，4-和-1，6-糖苷键。,6,（ 二） 糖的吸收 主动吸收(active absorption) 低 高 , 主动转运，吸收快， 耗能、需钠。 2. 单纯扩散作用（simple diffusion） 高 低 , 被动扩散，吸收慢，不耗能；,逆浓度差,G,顺浓度差,G,7,葡萄糖的主动吸收,葡萄糖的吸收 需载体蛋白参与的、耗能、需钠的主动吸收过程。,8,糖吸收后的去向,二、糖代谢概况,9,二、糖代谢概况,糖代谢,合成代谢,分解代谢,糖原合成 糖异生,糖原分解 无氧分解 有氧氧化 磷酸戊糖途径,10,第二节 糖的氧化分解,乳酸 + 少量能量 （有氧氧化） NADPH + H

3、+ +磷酸戊糖,糖的无氧分解,糖的有氧氧化,磷酸戊糖途径,（代谢旁路）,（糖酵解）,葡萄糖,CO2 + H2O +大量能量,11,一、糖的无氧分解（*糖酵解，glycolisis ),（一） 反应过程 （共11步化学反应，分为以下4个阶段）, 葡萄糖或糖原转变为果糖1，6 二磷酸 果糖1，6 二磷酸分解为2分子磷酸丙糖 2分子磷酸丙糖转变为2分子丙酮酸 2分子丙酮酸还原生成为2分子乳酸,12,ATP,ADP,Mg2+,己糖激酶（肝外）,葡萄糖激酶（肝内）,葡萄糖,葡糖6磷酸,P,1) 葡萄糖（G）转变为果糖-1，6- 二磷酸(FBP),（G-6-P）,糖原 G-1-P G-6-P （Gn） （

4、不耗ATP）,H3PO4,糖原磷酸化酶,13,（F-1,6-BP）,14,2) F-1,6-BP分解为2分子磷酸丙糖,果糖- 1，6二磷酸 （F-1,6-BP）,醛缩酶,磷酸二羟丙酮,甘油醛 3磷酸,异构酶,15,3) 2分子磷酸丙糖转变为2分子丙酮酸,甘油酸-1,3-二磷酸,甘油酸3磷酸激酶,ADP,ATP,Mg2+,甘油酸-3-磷酸,底物水平磷酸化,16,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸激酶,ADP,ATP,Mg2+,烯醇式丙酮酸,丙酮酸,底物水平磷酸化,17,4) 2分子丙酮酸还原生成为2分子乳酸,18,糖酵解全过程,19,果糖-1，6-二磷酸,20,糖酵解全过程,（中文过程1）,21,糖酵解全

5、过程,（中文过程2）,22,(二) 糖酵解小结 1. 亚细胞部位: 胞质 2. 需O2情况: 不需氧 3. 产物: 乳酸 4. 产能情况(1分子G): 2分子ATP 5. 关键酶(3个):,己糖激酶 (肝:葡萄糖激酶) 果糖磷酸激酶-1 丙酮酸激酶,(三) 糖酵解意义,23,二、糖的有氧氧化（aerobic oxidation）,有氧氧化,葡萄糖 丙酮酸 乙酰CoA,NADH + H+,乳酸,无氧酵解,三羧酸 循环,CO2+H2O+能量,(线粒体),( 胞质 ),24, 葡萄糖 丙酮酸（胞质） 丙酮酸 乙酰CoA （线粒体） 乙酰CoA CO2 + H2O + ATP （线粒体） （三羧酸循环

6、）,(一) 糖有氧氧化的反应过程(3个阶段),25,G,2分子 CH3COCOOH,2 x (NADH + H+),呼吸链,H2O + 2 x (2或3)分子ATP,1. 葡萄糖氧化分解成丙酮酸,2分子ATP,(此阶段反应基本上类似糖酵解过程),26,丙酮酸脱氢酶系,2 CH3COSCoA + 2 CO2,2 NAD+ HSCoA,2 (NADH+H+),2,2. 丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA,呼吸链,2 x 3 分子ATP,TPP 硫辛酸 FAD,27,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 Vit B1,HSCoA 泛酸,硫辛酸 硫辛酸,FAD Vit B2 NAD+

7、 Vit PP,酶,辅酶 含有的Vit.,丙酮酸脱氢酶系的组成,28,TCAC,CH3COSCOA （乙酰CoA）,CH2COOH COCOOH （ 草酰乙酸）,CH2COOH HO-C-COOH CH2COOH （柠檬酸）,CH2-COOH CH2 C=O COOH (-酮戊二酸),2 HSCoA,3. 三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle, TCAC）,H2O,29,CH3COCOOH,CO2,(1) 三羧酸循环 反应过程,30,（2） 三羧酸循环的反应特点, 循环一次,消耗1分子乙酰CoA,产生,2分子CO2 3H2 3 x 3 = 9分子ATP 4H2 2H 2

8、分子ATP 1次底物水平磷酸化 1分子ATP,NADH 呼吸链,FADH2呼吸链,共产生: 12分子ATP 整个循环高度不可逆（3个不可逆反应）,31,各中间物参与循环，虽量不变，但在不断更新 草酰乙酸 天冬氨酸 酮戊二酸 谷氨酸 丙酮酸 丙氨酸 欲使中间物彻底氧化分解，必需先转变为丙酮酸 需消耗氧 在线粒体内进行,转氨基作用,32,（二） 糖的有氧氧化的生理意义 1. 产生大量能量（比较1分子G经有O2氧化与无O2酵解的产能情况） G 2. 丙酮酸 2. 乙酰CoA TCAC 2.ATP 2(NADH+H+ ) 2 x 3 ATP 2 x 12 ATP,胞质 线粒体,有氧氧化: G 36或3

9、8分子ATP 糖酵解: G 乳酸 + 2 分子ATP,O,酵解,2. TCAC是三大营养物（糖、脂和蛋白质）氧化供能的 共同途径，也是三者互变的联系枢纽,2 X （2或3）ATP,33,物质代谢联系的枢纽,甘油,葡萄糖,葡萄糖,甘油醛-3-磷酸,脂肪,34,(三) 糖的有氧氧化的小结(与无氧酵解比较) 有氧氧化 无氧酵解 相同点: G 2分子丙酮酸 不同点: 部位: 胞质 线粒体 胞质 需氧情况: 需氧 不需氧 终产物: CO2 + H2O 乳酸 能量净生成(G): 36或38 分子 2分子 关键酶: 3+4个 3个,胞质,己糖激酶 磷酸果糖激酶 丙酮酸激酶,丙酮酸脱氢酶系 柠檬酸合成酶 异柠

10、檬酸脱氢酶 -酮戊二酸脱氢酶系,35,(一) 简要反应过程,-6-,葡糖-6-磷酸脱氢酶,三、磷酸戊糖途径,36,（二） 磷酸戊糖途径小结 葡糖- 6-磷酸 核糖-5-磷酸+ NADPH + H+,葡糖-6-磷酸脱氢酶,（关键酶）,（胞质）,(三) 磷酸戊糖途径生理意义 1. 产生核糖-5-磷酸 作为核苷酸与核酸的合成原料,37,2. 产生NADPH+H+及其功用 作为供氢体，参与脂肪酸、胆固醇等物质的合成 作为谷胱甘肽(GSSG)还原酶的辅酶，促进GSH的生成 作为羟化酶系的辅酶，参与生物转化作用 * 先天性缺乏葡糖-6-磷酸脱氢酶患者， 进食蚕豆 后易诱发溶血性贫血或溶血性黄疸，被称为蚕豆

11、病。,38,第四节 糖原的合成与分解和糖异生,非还原性末端是糖原合成与分解的起始点,39,一、糖原合成（glycogenesis）,4. UDPG + Gn UDP + Gn + 1,糖原合酶*,（糖原引物）,分支酶,（ UDP + ATP UTP + ADP ）,GK / HK,变位酶,UDPG焦磷酸化酶,（一） 反应过程,(4步反应、5个酶),40,活性葡萄糖形式 （在体内充当葡萄糖的直接供体）,UDPG的生成,41,糖原合酶催化的反应,糖原合酶,42,O,O,O,O,O,O,O,O,O,O,O,O,O,O,O,O,O,O,O,O,O,O,O,O,O,O,O,O,O,O,O,O,O,O,O

12、,O,O,O,O,O,O,O,O,O,O,分支酶,1，6糖苷键相连,（12 G）,（6-7）,分支酶的作用,1，4糖苷键断裂,分支酶,O,43,1. 关键酶 糖原合酶 ； 2. 需糖原引物，UDPG是葡萄糖的直接供体； 3. 每增加一个G单位，需消耗 2 分子ATP； 4. 需分支酶催化, 形成分支； 5. 部位： 主要在肝脏和肌肉细胞的胞质。,（二）糖原合成特点,44,二、糖原的分解（glycogenolysis）,（肝内特有）,脱支酶,变位酶,血糖,寡糖链,G,Pi,（一）反应过程,（3步反应、4个酶）,45,糖原磷酸化酶的作用,46,O,O,O,O,O,O,O,3,O,2,O,1,O,O

13、,O,O,O,O,O,O,O,O,O,1 2 3,寡糖链,脱支酶,-1,6-糖苷键断裂 释出游离“G”,脱支酶的作用,极限糊精,转移3个糖单位,以1，4糖苷键相连,脱支酶,47,1. 部位 胞质； 2. 关键酶 磷酸化酶 ； 3. 脱支酶暴露分支点，生成游离葡萄糖； 4. 葡糖6磷酸酶只存在于肝内； 5. 只有肝糖原分解直接向血液提供G。,（二） 糖原分解特点,48,肌肉组织缺乏葡糖6-磷酸酶 肌糖原 葡糖6磷酸 乳酸 Cori氏循环 间接补充血糖,Cori氏循环意义 （1） 间接补充血糖；（2）回收利用乳酸，防止乳酸酸中毒 。,8-12,酵解,49,糖原的合成与分解,GK/HK,葡糖6磷酸酶

14、,50,1. 进食后， G 肝糖原和肌糖原； 不进食时， 肝糖原 G 提供血糖； 3. 肌糖原 Cori氏循环 间接补充血糖。 通过以上作用，参与维持血糖浓度相对恒定。 (已讲),三、 糖原合成和分解的生理意义,51,五. 糖原累积症,葡糖-6-磷酸酶缺陷 （糖原累积症型）一岁前后起病： 矮小，进行性肝和脾肿大，腹部明显突出。严重低血糖，惊厥。乳酸性酸中毒。,主要由于糖原结构异常或糖原在组织细胞内堆积过多而引起的遗传性疾病。,52,第四节 糖异生（gluconeogenesis） 概念： 非糖物质转变为葡萄糖的过程。 原料： 甘油、 乳酸、丙酮酸 、生糖氨基酸 ； 器官：主要在肝脏 长期饥饿或

15、酸中毒时，肾脏也能加强糖异生作用； 途径： 基本上循糖酵解逆过程进行（但必须绕过3个能障)。,53,1.丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP),一、糖异生途径,丙酮酸羧化支路,54,2. 果糖-1，6-二磷酸 转变成果糖- 6-磷酸,3. 葡糖-6-磷酸水解生成葡萄糖,葡糖-6-磷酸 葡萄糖,葡糖-6-磷酸酶,葡萄糖激酶,H2O,Pi,ADP,ATP,果糖-1，6-二磷酸 果糖-6 - 磷酸,果糖-1，6-二磷酸酶,果糖-6-磷酸激酶,ADP,ATP,Pi,H2O,底物循环,55,糖 异 生 （举 例） 2分子乳酸 葡萄糖,循糖酵解逆过程,（消耗6分子ATP）,56,丙酮酸羧化酶、 磷酸烯醇式

16、丙酮酸羧激酶、 果糖-1，6-二磷酸酶、 葡糖-6-磷酸酶,(二) 糖异生关键酶,1. 保证饥饿情况下血糖浓度的相对恒定 2. 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,（三）糖异生意义,57,第五节 血糖及其调节,一、血糖的来源和去路,消化吸收,分解,非糖物质,合成,分解,转变,肾糖阈： 肾脏所能保持的最高血糖浓度范围(8.899.99mmol/L),58,二、血糖的调节,（一）肝脏调节 1. 合成糖原 2. 肝糖原分解 3. 糖异生 （二）肾脏调节 1. 血糖 肾糖阈时，肾小管重吸收葡萄糖 2. 血糖 肾糖阈时，部分葡萄糖随尿排出 （三）神经调节 （四）激

17、素的调节*,参与维持血糖浓度的相对恒定,59,（四）激素的调节 血糖胰岛素*(insulin) 血糖胰高血糖素*(glucagon) 肾上腺素*(adrenaline/epinephrine) 糖皮质激素(glucocorticoid) 生长激素(grouth factor) 甲状腺激素(thyroid hormone),60,（增加血糖去路） 1. 促进肌肉、脂肪细胞的葡萄糖载体活性； 2. 促进糖的氧化； 3. 促进糖原合成； 4. 促进糖转变为脂肪。 （减少血糖来源） 1. 抑制糖原分解 2. 抑制糖异生。,胰岛素降低血糖的作用,61,胰高血糖素增高血糖浓度的作用 （增加血糖来源） 1.

18、 促进肝糖原分解为葡萄糖； 2. 促进糖异生作用。,62,肾上腺素升高血糖浓度的作用,（增加血糖来源） 1. 促进肝糖原分解为葡萄糖； 2. 促进肌糖原分解为乳酸，提供糖异生原料； 3. 促进糖异生作用。,63,第六节 糖代谢紊乱,正常人空腹血糖浓度： 3.89 6.11mmol/L （一）低血糖 空腹血糖浓度 3.89mmol/L （二）高血糖 空腹血糖浓度 7.22 mmol/L （三）糖尿病（diabetes ） 空腹血糖浓度 8.89 mmol/L,64,原因： 生理性： 饥饿时间过长，长时间剧烈运动， 高强度体力劳动，妊娠妇女（需更多能量）等 病理性： 1、胰岛-细胞增生 胰岛素分泌

19、过多 2. 垂体前叶功能减退或肾上腺皮质机能减退等 3、严重肝脏疾病等 症状： 有饥饿感，四肢无力， 头晕、心悸、出冷汗、面色苍白等， 严重时可引起低血糖昏迷 / 甚至休克,一、 低血糖,65,原因： 生理性： 饮食性糖尿，情感性糖尿， 病理性： 脑垂体及肾上腺皮质功能亢进，肾性糖尿等。 临床持续性高血糖和糖尿多见于糖尿病患者， 中医称为“消渴证”。,二、 高血糖与糖尿,66,病因： 胰岛素不足 糖的来源 ，去路 出现高血糖及糖尿； 典型者可出现“三多一少”症状 。,三. 糖尿病（diabetes mellitus）,67,糖氧化 能量不足 有饥饿感 多食； 多食 血糖 大量糖随尿排出 多尿； 多尿 失水过多 血液浓缩 口渴 多饮 。 由于产能不足 大量动员脂肪和蛋白质分解 严重时因消耗过多 身体逐渐消瘦 体重减轻（少）.,“三多一少”,68,糖尿病未得到控制 脂肪代谢紊乱 大量 脂肪酸在肝内转变为酮体（乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮） 当肝内生酮超过肝外利用能力时， 酮体在血中积聚，即“酮血症”； 过多酮体随尿排出，即“酮尿症”； 部分丙酮呼出体外，呼气有 “烂苹果味”。 乙酰乙酸和-羟丁酸为酸性物质，在血中过多积聚时 血液pH导致酮症酸中毒 。,严重糖尿病并发酮症酸中毒,69,