第4章 糖代谢.ppt

1、2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,糖 代 谢,Metabolism of Carbohydrates,第 四 章,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,糖(carbohydrates)即碳水化合物，其化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。,糖的化学,（一）糖的概念,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,（二）糖的分类及其结构,根据其水解产物的情况，糖主要可分为以下四大类。,单糖 (monosacchride) 寡糖 (oligosacchride) 多糖 (polysacchride) 结合糖 (glycoconjugate),2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,葡萄糖(

2、glucose) 已醛糖,果糖(fructose) 已酮糖,1. 单糖 不能再水解的糖。,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,半乳糖(galactose) 已醛糖,核糖(ribose) 戊醛糖,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,2. 寡糖,常见的几种二糖有,麦芽糖 (maltose) 葡萄糖 葡萄糖,蔗 糖 (sucrose) 葡萄糖 果糖,乳 糖 (lactose) 葡萄糖 半乳糖,能水解生成几分子单糖的糖，各单糖之间借脱水缩合的糖苷键相连。,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,3. 多糖 能水解生成多个分子单糖的糖。,常见的多糖有,淀 粉 (starch),糖 原 (glyc

3、ogen),纤维素 (cellulose), 淀粉 是植物中养分的储存形式,淀粉颗粒,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳, 糖原 是动物体内葡萄糖的储存形式, 纤维素 作为植物的骨架,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,4. 结合糖 糖与非糖物质的结合物。,糖脂 (glycolipid)：是糖与脂类的结合物。 糖蛋白 (glycoprotein)：是糖与蛋白质的结合物。,常见的结合糖有,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,第 一 节 概 述,Introduction,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,一、糖的生理功能,1. 氧化供能,如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、核

4、苷等物质的原料。,3. 作为机体组织细胞的组成成分,这是糖的主要功能。,2. 提供合成体内其他物质的原料,如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,ATP,ADP,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,二、糖的消化与吸收,（一）糖的消化,人类食物中的糖主要有植物淀粉、动物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以淀粉为主。,消化部位： 主要在小肠，少量在口腔,淀粉,麦芽糖+麦芽三糖 （40%） （25%）,-临界糊精+异麦芽糖 （30%） （5%）,葡萄糖,唾液中的-淀粉酶,-葡萄糖苷酶,-临界糊精酶,消化过程,肠粘膜上皮细胞刷状缘,口腔,肠腔,胰

5、液中的-淀粉酶,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,食物中含有的大量纤维素，因人体内无-糖苷酶而不能对其分解利用，但却具有刺激肠蠕动等作用，也是维持健康所必需。,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,（二）糖的吸收,1. 吸收部位 小肠上段,2. 吸收形式 单 糖,ADP+Pi,ATP,G,Na+,K+,小肠粘膜细胞,肠腔,门静脉,3. 吸收机制,Na+依赖型葡萄糖转运体 (Na+-dependent glucose transporter, SGLT),刷状缘,细胞内膜,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,4. 吸收途径,小肠肠腔,肠粘膜上皮细胞,门静脉,肝脏,体循环,SGLT,各

6、种组织细胞,GLUT,GLUT：葡萄糖转运体(glucose transporter)，已发现有5种葡萄糖转运体(GLUT 15)。,三、糖代谢的概况,葡萄糖,丙酮酸,H2O及CO2,乳酸,乳酸、氨基酸、甘油,糖原,核糖 + NADPH+H+,淀粉,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,第 二 节糖的无氧分解 Glycolysis(糖酵解）,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,在机体缺氧条件下，葡萄糖经一系列酶促反应生成丙酮酸进而还原生成乳酸的过程称为糖酵解(glycolysis)，亦称糖的无氧氧化(anaerobic oxidation)。 糖酵解的反应部位：胞浆。,2020/8/16

7、,广东药学院 梅寒芳,一、糖无氧氧化反应过程分为酵解途径和乳酸生成两个阶段,第一阶段：由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，称之为糖酵解途径(glycolytic pathway)。 第二阶段：由丙酮酸转变成乳酸,糖酵解（glycolysis)分为两个阶段：, 葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖 (glucose-6-phosphate, G-6-P),（一）葡萄糖分解成丙酮酸,ATP （consume, 6-磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖 (fructose-6-phosphate, F-6-P), 6-磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖,6

8、-磷酸果糖激酶-1(6-phosphfructokinase-1),6-磷酸果糖,1,6-双磷酸果糖(1, 6-fructose-biphosphate, F-1,6-2P),1,6-双磷酸果糖, 磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖,磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油醛,+, 磷酸丙糖的同分异构化,磷酸丙糖异构酶 (phosphotriose isomerase),3-磷酸甘油醛,磷酸二羟丙酮, 3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油醛,1,3-二磷酸 甘油酸, 1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸,在以上反应中，底物分子内部能量重新分布，生成高能键，使ADP磷酸化生成ATP的过程，称为

9、底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation) 。,1,3-二磷酸 甘油酸,3-磷酸甘油酸,磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinase), 3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸,磷酸甘油酸变位酶 (phosphoglycerate mutase（变位酶),3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸, 2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸,2-磷酸甘油酸, 磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸， 并通过底物水平磷酸化生成ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,(二) 丙酮酸转变成乳酸,丙酮酸,乳酸,思考题： 反应中的NADH+H+

10、 来自哪？,糖酵解的代谢途径,E2,E1,E3,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,糖酵解小结, 反应部位：胞浆 糖酵解是一个不需氧的产能过程 反应全过程中有三步不可逆的反应,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳, 产能的方式和数量 方式：底物水平磷酸化 净生成ATP数量：从G开始 22-2= 2ATP 具体过程？怎样？ 终产物乳酸的去路 释放入血，进入肝脏再进一步代谢。 分解利用 乳酸循环（糖异生）,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,除葡萄糖外，其它己糖也可转变成磷酸己糖而进入酵解途径。,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,二、糖酵解的调节,关键酶,调节方式,2020/8/1

11、6,广东药学院 梅寒芳,三、糖酵解的主要生理意义是在机体缺氧的情况下快速供能,是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。 是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。, 无线粒体的细胞，如：红细胞, 代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞,葡萄糖-乳酸自由能降低196KJ，2x30.5/196=31%,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,第 三 节糖的有氧氧化 Aerobic Oxidation of Carbohydrate,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,糖酵解途径,无氧,有氧,CO2+H2O,ATP,TCA（tricarboxylic acid cycle）,糖酵解和有氧氧化概况,

12、葡萄糖,丙酮酸,乳酸,乙酰CoA,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,糖的有氧氧化(aerobic oxidation)指在机体氧供充足时，葡萄糖彻底氧化成H2O和CO2，并释放出能量的过程。是机体主要供能方式。,* 部位：胞液及线粒体,* 概念,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,一、有氧氧化的反应过程,第一阶段：酵解途径,第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧,第三阶段：三羧酸循环,G（Gn）,第四阶段：氧化磷酸化,丙酮酸,乙酰CoA,H2O,O,ATP,ADP,TAC循环,胞液,线粒体,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,（一）葡萄糖循糖酵解途径分解为丙酮酸,总反应式:,（二）丙酮酸进入

13、线粒体氧化脱羧生成 乙酰CoA,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,丙酮酸脱氢酶复合体的组成,酶 E1：丙酮酸脱氢酶 E2：二氢硫辛酰胺转乙酰酶 E3：二氢硫辛酰胺脱氢酶,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,三羧酸循环(Tricarboxylic acid Cycle, TAC)由乙酰CoA与草酰乙酸缩合生成柠檬酸开始，而后经过反复脱氢、脱羧再生成草酰乙酸的循环反应过程，由于首先生成的柠檬酸是三羧酸，故称为三羧酸循环或柠檬酸循环（citric acid cycle），三羧酸循环是由Krebs于1937年首先提出，故又称为 krebs循环。,所有的反应均在线粒体中进行。,（三）三羧酸循环

14、,* 概述,* 反应部位,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,Hans Adolf Krebs (25 August 1900 22 November 1981) was a German born British physician（医师） and biochemist（生物化学家）. Krebs is best known for his identification（确定）of two important metabol c（新陈代谢的） cycles: the urea cycle（尿素循环） and the citric acid cycle（三羧酸循环.） The latter

15、（后者）, the key sequence（顺序） of metabolic chemical reactions that produces energy in cells, is also known as the Krebs cycle and earned him a Nobel Prize in 1953.,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,Hans Adolf Krebs (19001981)英籍生物化学家。 1900年 8月25日生于德国希尔德斯海姆，1981年10 月22日卒于英国牛津。 1925年在汉堡大学获医学博士学位。 19261930年在O.H.瓦尔堡领导的柏林

16、威廉皇家生物学研究所工作。 1932年转入弗赖堡大学医学院任教。 1933年因犹太血统受希特勒种族主义政策迫害逃亡英国。在剑桥大学获得硕士学位后，便在霍普金斯手下从事研究。 1935年转入设菲尔德大学任药理学讲师。 1945年任生物化学教授。 1954年起在牛津大学任生物化学教授并受聘为该校研究细胞代谢的医学研究中心的主任。 1967年退休。以后被聘为牛津大学临床医学系研究员。,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,1932年，他与其同事共同发现了脲循环，阐明了人体内尿素生成的途径。 1937年他发现了柠檬酸循环（又称三羧酸循环或克雷布斯循环）。揭示了生物体内糖经酵解途径变为三碳物质后，进一

17、步氧化为二氧化碳和水的途径以及代谢能的主要来源。这一循环与糖、蛋白质、脂肪等的代谢都有密切关系，是所有需氧生物代谢中的重要环节。这一发现被公认为代谢研究的里程碑。 他于1947年被选为英国皇家学会会员。 1953年与美国生化学家F.A.李普曼一起荣获诺贝尔生理学、医学奖。 1964年被选为美国科学院外籍院士。他曾获得欧美诸国14所大学的荣誉学位，还被选为法国、荷兰等许多国家科学院的外籍院士。他与英国H.L.科恩伯格合著的生物体内的能量转化(1957)一书风行一时，已被译成许多种文字。,NADH+H+,NAD+,NAD+,NADH+H+,GTP,GDP+Pi,FAD,FADH2,NADH+H+,

18、NAD+,柠檬酸合酶,顺乌头酸酶,异柠檬酸脱氢酶,-酮戊二酸脱氢酶复合体,琥珀酰CoA合成酶,琥珀酸脱氢酶,延胡索酸酶,苹果酸脱氢酶,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,TAC的具体过程：,乙酰CoA+草酰乙酸异柠檬酸 异柠檬酸琥珀酸 琥珀酸草酰乙酸,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,小 结, 三羧酸循环的概念：指乙酰CoA和草酰乙酸缩合生成含三个羧基的柠檬酸，反复的进行脱氢脱羧，又生成草酰乙酸，再重复循环反应的过程。 TAC过程的反应部位是线粒体。,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,经过一次三羧酸循环， 消耗一分子乙酰CoA； 经四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化； 生成

19、1分子FADH2，3分子NADH+H+，2分子CO2， 1分子GTP； 关键酶有：柠檬酸合酶，-酮戊二酸脱氢酶复合体， 异柠檬酸脱氢酶。,整个循环反应为不可逆反应。,三羧酸循环的要点：, 三羧酸循环的中间产物 三羧酸循环中间产物起催化剂的作用，本身无量的变化，不可能通过三羧酸循环直接从乙酰CoA合成草酰乙酸或三羧酸循环中其他产物，同样中间产物也不能直接在三羧酸循环中被氧化为CO2及H2O。（循环中草酰乙酸补充主要来自丙酮酸的直接羧化，也可来自苹果酸脱氢。）,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,（二）TCA循环受底物、产物和关键酶活性的调节,1TCA循环中有3个关键酶,2020/8/16,广

20、东药学院 梅寒芳,异柠檬酸 脱氢酶,柠檬酸合酶,-酮戊二酸脱氢酶复合体,柠檬酸,Ca2+, ATP、ADP的影响, 产物堆积引起抑制,循环中后续反应中间产物别位反馈抑制前面反应中的酶,其他，如Ca2+可激活许多酶,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,2TCA循环与上游和下游反应协调,在正常情况下，（糖）酵解途径和TCA循环的速度是相协调的。这种协调不仅通过高浓度的ATP、NADH的抑制作用，亦通过柠檬酸对磷酸果糖激酶-1的别构抑制作用而实现。 氧化磷酸化的速率对TCA循环的运转也起着非常重要的作用。,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,（三）TCA循环在3大营养物质代谢中具有重要生理意

21、义,TCA循环是3大营养素的最终代谢通路,其作用在于通过4次脱氢，为氧化磷酸化反应生成ATP提供还原当量。 TCA循环是糖、脂肪、氨基酸代谢联系的枢纽。,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,H+ + e 进入呼吸链彻底氧化生成H2O 的同时ADP偶联磷酸化生成ATP。,三、糖有氧氧化是机体获得ATP的主要方式,葡萄糖有氧氧化生成的ATP,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,有氧氧化的生理意义,糖的有氧氧化是机体产能最主要的途径。它不仅产能效率高，而且由于产生的能量逐步分次释放，相当一部分形成ATP，所以能量的利用率也高。 葡萄糖彻底氧化分解释放能量2840KJ, 32x30.5/284

22、0=34%,简言之，即“供能”,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,三、有氧氧化的调节,关键酶, 酵解途径：己糖激酶, 丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体, 三羧酸循环：柠檬酸合酶,丙酮酸激酶 6-磷酸果糖激酶-1,-酮戊二酸脱氢酶复合体 异柠檬酸脱氢酶,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,有氧氧化的调节特点, 有氧氧化的调节通过对其关键酶的调节实现。 ATP/ADP或ATP/AMP比值全程调节。该比值升高，所有关键酶均被抑制。 氧化磷酸化速率影响三羧酸循环。前者速率降低，则后者速率也减慢。 三羧酸循环与酵解途径互相协调。三羧酸循环需要多少乙酰CoA，则酵解途径相应产生多少丙酮酸以生

23、成乙酰CoA。,异柠檬酸 脱氢酶,柠檬酸合酶,-酮戊二酸 脱氢酶复合体,柠檬酸,Ca2+, ATP、ADP的影响, 产物堆积引起抑制, 循环中后续反应中间产物别位反馈抑制前面反应中的酶, 其他，如Ca2+可激活许多酶,三羧酸循环的调节,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,体内ATP浓度是AMP的50倍，经上述反应后，ATP/AMP变动比ATP变动大，有信号放大作用，从而发挥有效的调节作用。,ATP/ADP或ATP/AMP比值升高抑制有氧氧化，降低则促进有氧氧化。 ATP/AMP效果更显著。,* 另外,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,五、巴斯德效应是指糖有氧氧化抑制糖酵解的现象,概念

24、,机制,有氧时，NADH+H+进入线粒体内氧化，丙酮酸进入线粒体进一步氧化而不生成乳酸; 缺氧时，酵解途径加强，NADH+H+在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。,巴斯德效应(Pastuer effect) 指有氧氧化抑制糖酵解的现象。,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,第 四 节 葡萄糖的其他代谢途径Other Metabolism Pathways of Glucose,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,* 概念,磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反应过程。,一、磷酸戊糖途径,2020/8/16,广东

25、药学院 梅寒芳,* 细胞定位：胞 液,第一阶段：氧化反应 生成磷酸戊糖，NADPH+H+及CO2,（一）磷酸戊糖途径的反应过程,* 反应过程可分为二个阶段,第二阶段则是非氧化反应 包括一系列基团转移。,6-磷酸葡萄糖酸,5-磷酸核酮糖,6-磷酸葡萄糖脱氢酶,6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖酸内酯,1. 磷酸戊糖生成,5-磷酸核糖,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,催化第一步脱氢反应的6-磷酸葡萄糖脱氢酶是此代谢途径的关键酶。 两次脱氢脱下的氢均由NADP+接受生成NADPH + H+。 反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间产物。,G-6-P,5-磷酸核糖,NADP

26、+,NADPH+H+,NADP+,NADPH+H+,CO2,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,第二阶段反应的意义就在于通过一系列基团转移反应，将核糖转变成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛而进入酵解途径。因此磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路（pentose phosphate shunt）。,2. 基团转移反应,5-磷酸核酮糖(C5) 3,5-磷酸核糖 C5,磷酸戊糖途径,第一阶段,第二阶段,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,总反应式,36-磷酸葡萄糖 + 6 NADP+,26-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛+6NADPH+H+3CO2,磷酸戊糖途径的特点, 脱氢反应以NADP+为受氢体，生成NA

27、DPH+H+。 反应过程中进行了一系列酮基和醛基转移反应，经过了3、4、5、6、7碳糖的演变过程。 反应中生成了重要的中间代谢物5-磷酸核糖。 一分子G-6-P经过反应，只能发生一次脱羧和二次脱氢反应，生成一分子CO2和2分子NADPH+H+。,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,（二）磷酸戊糖途径主要受NADPH/NADP+比值的调节,6-磷酸葡萄糖脱氢酶此酶为磷酸戊糖途径的关键酶，其活性的高低决定6-磷酸葡萄糖进入磷酸戊糖途径的流量。 此酶活性主要受NADPH/NADP+比值的影响，比值升高则被抑制，降低则被激活。另外NADPH对该酶有强烈抑制作用。,2020/8/16,广东药学院 梅

28、寒芳,（三）磷酸戊糖途径的生理意义在于生成NADPH和5-磷酸核糖,2提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应,1为核酸的生物合成提供核糖,（1）NADPH是体内许多合成代谢的供氢体； （2）NADPH参与体内羟化反应； （3）NADPH还用于维持谷胱甘肽(glutathione，GSH)的还原状态。,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,GSH过氧化物酶,GSH还原酶,NADPH+H+,NADP+,还原型谷胱甘肽是体内重要的抗氧化剂，可以保护一些含-SH基的蛋白质或酶免受氧化剂尤其是过氧化物的损害。 在红细胞中还原型谷胱甘肽更具有重要作用。它可以保护

29、红细胞膜蛋白的完整性。,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,中国蚕豆病的最先发现者儿科专家杜顺德,年月月间，四川医学院儿科收治了例病儿，其共同临床特点是突然尿呈酱油色，贫血及脾大。杜顺德对名病儿的家属补问了病史，得知名病儿病前天都吃过未煮熟的蚕豆。这样杜顺德在中国最先将吃蚕豆引起的急性溶血性贫血命名为蚕豆病（俗称胡豆病）。 年粤东地区发生蚕豆病大流行，患者达人以上。广东省很重视这一问题，特邀杜顺德及其在中山医学院的长子杜传书，进行现场调查。杜传书对蚕豆成分进行了研究，并证实患者红细胞内缺乏磷酸葡萄糖脱氢酶，因而发生急性溶血。,蚕豆病,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,二、糖醛酸途径可

30、生成葡萄糖醛酸,三、多元醇途径可生成木糖醇、山梨醇等,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,第 五 节 糖原的合成与分解 Glycogenesis and Glycogenolysis,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。,糖 原 (glycogen),糖原储存的主要器官及其生理意义,1. 葡萄糖单元以-1,4-糖苷 键形成长链。 2. 约10个葡萄糖单元处形成分枝，分枝处葡萄糖以-1,6-糖苷键连接，分支增加，溶解度增加。 3. 每条链都终止于一个非还原端.非还原端增多，以利于其被酶分解。,糖原的结构特点及其意义,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,一、糖原的合成代

31、谢主要在肝和肌组织中进行,（二）合成部位,（一）定义,糖原的合成(glycogenesis) 指由葡萄糖合成糖原的过程。,组织定位：主要在肝脏、肌肉 细胞定位：胞浆,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,1. 葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,（三）糖原合成途径,2. 6-磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖,这步反应中磷酸基团转移的意义在于：由于延长形成-1,4-糖苷键，所以葡萄糖分子C1上的半缩醛羟基必须活化，才利于与原来的糖原分子末端葡萄糖的游离C4羟基缩合。,半缩醛羟基与磷酸基之间形成的O-P键具有较高的能量。,* UDPG可看作“活性葡萄糖”，在体内充作葡萄糖供体。

32、,+,3. 1- 磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖,1- 磷酸葡萄糖,尿苷二磷酸葡萄糖 ( uridine diphosphate glucose , UDPG ),2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,4. -1,4-糖苷键式结合,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,* 糖原n 为原有的细胞内的较小糖原分子，称为糖原引物(primer)， 作为UDPG 上葡萄糖基的接受体。,（四）糖原分枝的形成,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,二、糖原的分解代谢产物葡萄糖可补充血糖,* 定义,* 亚细胞定位：胞 浆,* 肝糖原的分解,1. 糖原的磷酸解,糖原分解 (glycogenolysis

33、 )习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。,2. 脱枝酶的作用,转移葡萄糖残基 水解-1,6-糖苷键,转移酶活性,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,3. 1-磷酸葡萄糖转变成6-磷酸葡萄糖,4. 6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,* 肌糖原的分解,肌糖原分解的前三步反应与肝糖原分解过程相同，但是生成6-磷酸葡萄糖之后，由于肌肉组织中不存在葡萄糖-6-磷酸酶，所以生成的6-磷酸葡萄糖不能转变成葡萄糖释放入血，提供血糖，而只能进入酵解途径进一步代谢。 肌糖原的分解与合成与乳酸循环有关。, G-6-P的代谢去路,G（补充血糖）,G-6-P,F-6-P （进入酵

34、解途径）,G-1-P,Gn（合成糖原）,UDPG,6-磷酸葡萄糖内酯 （进入磷酸戊糖途径）,葡萄糖醛酸 （进入葡萄糖醛酸途径）,小 结, 反应部位：胞浆,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,3. 糖原的合成与分解总图,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,当糖原合成途径活跃时，分解途径则被抑制，才能有效地合成糖原；反之亦然。,三、糖原合成与分解受到彼此相反的调节,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,它们的快速调节有共价修饰和变构调节二种方式。 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化而相互转变。,这两种关键酶的重要特点：,2020/8/16,广东药学

35、院 梅寒芳,四、糖原积累症,糖原累积症(glycogen storage diseases)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因是患者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类。,糖原积累症分型,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,练习题,糖原的1个葡萄糖基经糖酵解可生成几个ATP? A1 B2 C3 D4 E5,C,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,第 六 节 糖 异 生 Gluconeogenesis,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,糖异生(gluconeogenesis)是指从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程。,* 部位,* 原料,*

36、 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,一、糖异生途径,* 定义,* 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。,糖异生途径与酵解途径大多数反应是共有的、可逆的；,糖异生途径(gluconeogenic pathway)指从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程。,1. 丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP),丙酮酸,草酰乙酸,PEP, 丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase)，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、胞液）, 草酰乙酸转运出线粒体,丙酮酸,线粒体,胞液,2020/8/

37、16,广东药学院 梅寒芳,糖异生途径所需NADH+H+的来源,糖异生途径中，1,3-二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油醛时，需要NADH+H+。,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳, 由氨基酸为原料进行糖异生时， NADH+H+则由线粒体内NADH+H+提供，它们来自于脂酸的-氧化或三羧酸循环，NADH+H+转运则通过草酰乙酸与苹果酸相互转变而转运。,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,2. 1,6-双磷酸果糖 转变为 6-磷酸果糖,3. 6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,非糖物质进入糖异生的途径, 糖异生的原料转变成糖代谢的中间产物, 上述糖代谢中间代谢产

38、物进入糖异生途径，异生为葡萄糖或糖原,二、糖异生的调节,在前面的三个反应过程中，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(substratecycle)。,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,因此，有必要通过调节使糖异生途径与酵解途径相互协调，主要是对前述底物循环中的后2个底物循环进行调节。,当两种酶活性相等时，则不能将代谢向前推进，结果仅是ATP分解释放出能量，因而称之为无效循环(futile cycle)。,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,6-磷酸果糖,1,6-双磷酸果糖,ATP,ADP,6-磷酸果糖激酶-1,Pi,果糖双磷 酸酶-1,1. 6-磷酸果

39、糖与1,6-双磷酸果糖之间,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,2. 磷酸烯醇式丙酮酸与丙酮酸之间,PEP,丙 酮 酸,ATP,ADP,丙酮酸激酶,乙 酰 CoA,草酰乙酸,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,三、糖异生的生理意义,（一）维持血糖浓度恒定,（二）补充肝糖原,三碳途径： 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化合物，再进入肝细胞异生为糖原的过程。,（三）调节酸碱平衡（乳酸异生为糖） （四)是体内利用乳酸的主要方式。,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,八、乳酸循环(lactose cycle) （Cori 循环）, 循环过程,葡萄糖,葡萄糖,葡萄

40、糖,丙酮酸,乳酸,乳酸,乳酸,丙酮酸,血液,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳, 生理意义, 乳酸再利用，避免了乳酸的损失。, 防止乳酸的堆积引起酸中毒。, 乳酸循环是一个耗能的过程,2分子乳酸异生为1分子葡萄糖需？分子ATP。,（6）,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,第 七 节其它单糖的代谢Metabolism of Other Monose,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,果糖、半乳糖和甘露糖都是通过转变为糖酵解途径的中间产物而进入糖酵解途径代谢。,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,一、果糖被磷酸化后进入糖酵解途径,果糖是膳

41、食中一个重要的燃料来源。 果糖的代谢一部分在肝，一部分被周围组织主要为肌和脂肪组织摄取。但这两部分代谢的途径不同。,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,果糖在肌和脂肪组织中的代谢,果糖,6-磷酸果糖,己糖激酶,循糖酵解途径分解,合成糖原（肌）,果糖在肝中的代谢,果糖,1-磷酸果糖,果糖激酶,1-磷酸果糖醛缩酶,磷酸二羟丙酮,甘油醛,丙糖激酶,3-磷酸甘油醛,循糖酵解途径分解或合成糖原,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,果糖不耐受性(fructose intolerance)是一种遗传病，这种病因为缺乏B型醛缩酶，吃果糖也会造成1-磷酸果糖堆积，大量消耗肝中磷酸的储备，进而使ATP浓度

42、下降，从而加速乳酸酵解，造成乳酸酸中毒和餐后低血糖。 这种病症常表现为自我限制，即果糖不耐受的人很快发展成强烈的对任何甜食的厌恶感。,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,二、半乳糖可转变为1-磷酸葡糖脱成为糖酵解的中间代谢产物,半乳糖-1-磷酸尿苷酰转移酶,（半乳糖血症）,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,三、甘露糖可转变为6-磷酸果糖进入酵解途径,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,第 八 节 血糖及其调节Blood Glucose and The Regulation of Blood Glucose Concentration,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,* 血

43、糖，指血液中的葡萄糖。,* 血糖水平，即血糖浓度。 正常血糖浓度 ：3.896.11mmol/L,血糖及血糖水平的概念,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,血糖水平恒定的生理意义,保证重要组织器官的能量供应，特别是某些依赖葡萄糖供能的组织器官。,脑组织不能利用脂酸，正常情况下主要依赖葡萄糖供能； 红细胞没有线粒体，完全通过糖酵解获能； 骨髓及神经组织代谢活跃，经常利用葡萄糖供能。,血糖,一、血糖来源和去路是相对平衡的,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,二、血糖水平的平衡主要是受到激素调节,* 主要依靠激素的调节,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,（一） 胰岛素, 促进葡萄糖转运

44、进入肝外细胞 ；, 加速糖原合成，抑制糖原分解；, 加快糖的有氧氧化；, 抑制肝内糖异生；, 减少脂肪动员。, 体内唯一降低血糖水平的激素,胰岛素的作用机制:,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,（二）胰高血糖素, 促进肝糖原分解，抑制糖原合成；, 抑制酵解途径，促进糖异生；, 促进脂肪动员。, 体内升高血糖水平的主要激素,* 此外，糖皮质激素和肾上腺素也可升高血糖， 肾上腺素主要在应急状态下发挥作用。,胰高血糖素的作用机制：,2020/8/16,广东药学院 梅寒芳,（三）糖皮质激素,引起血糖升高，肝糖原增加,糖皮质激素的作用机制可能有两方面： 促进肌肉蛋白质分解，分解产生的氨基酸转移到肝进行糖异生。 抑制肝外组织摄取和利用葡萄糖，抑制点为丙酮酸的氧化脱羧。,*