课件：刘老师第九章糖代谢.ppt

在组织中添加碘乙酸或氟化物等，葡萄糖仍可以被消耗，这说明什么？,四、磷酸己糖旁路（ hexose monophosphate shunt，HMP）-磷酸戊糖途径 phosphopentose pathway，PPP),糖酵解和TCA循环是机体内糖分解代谢的主要途径，但不是唯一途径。实验研究表明：在组织中添加酵解抑制剂如碘乙酸或氟化物等，葡萄糖仍可以被消耗，这说明葡萄糖还有其它的代谢途径。其中，磷酸戊糖途径，也称为磷酸己糖旁路是较为重要的一种分解代谢支路。参与该途径的酶都分布在细胞质中，动物体中约有30%的葡萄糖通过此途径分解。,一) HMP的主要反应,可分2个阶段： 1、氧化脱羧阶段： 2、非氧化阶段：分子重排 1）异构化 2）通过转酮及转醛反应与EMP途径连接,G-6-P 6 磷酸葡萄糖酸内酯 NADP+ NADPH+H+ H2O 磷酸葡萄糖酸 NADP+ NADPH+H+ 磷酸核酮糖,G-6-P脱氢酶,Mg2+,Mg2+,内脂水解酶,6磷酸葡萄糖酸脱氢酶,CO2,1、氧化脱羧,为不可逆反应。 G-6-P脱氢酶是限速酶，NADPH/NADP+值 ，酶活性 。,1、氧化脱羧,2）通过转酮酶和转醛酶与EMP连接,转酮酶,转酮酶,转醛酶,（羟乙醛基）,（二羟丙酮基）,2 2 2,3,3,3,2,3,3,3,6,6,6,6,6,6,4,5,2,经一系列反应： 6C6 5C5 + 6CO2 总反应： 6(G-6-P) 5(R-5-P) + 6CO2 + 12NADPH,二）磷酸己糖旁路生理意义：,1、为细胞供能 2、产生NADPH（EMP和TCA都不产生NADPH），为生物合成提供还原力； 3、维护红细胞及含巯基蛋白的正常 4、HMS是联系戊糖代谢的途径 5、中间产物为许多物质的合成提供原料,3)、维护红细胞及含巯基蛋白的正常,还原型谷胱甘肽作用： 1）保护某些巯基酶或蛋白质免受过氧化物（H2O2、O2 等）的损害。,维持谷胱甘肽（glutathione）还原状态:,G-S-S-G（氧化型） （还原型）2G-SH NADPH+H+ NADP+,2）维持红细胞膜的完整性：,红细胞缺乏6-磷酸葡萄糖脱氢酶 磷酸戊糖途径受阻 NADPH+H+ G-SH 膜蛋白受损 膜破裂 溶血 黄疸,蚕豆病（胡豆黄）,蚕豆病是6-磷酸葡萄糖脱氢酶缺乏者进食蚕豆后发生的急性溶血性贫血。本病与遗传有关，90为男性，多见于儿童，特别是岁以下儿童。 起病急，在吃蚕豆几小时至几天内突然发病，表现为头昏、心慌、乏力、食欲不振、腹泻、发热、黄疸及贫血等症状。严重者可有昏迷、抽搐、血红蛋白尿，甚至休克，偶然可以致死。,蚕豆中的裂解素、锁未尔使谷胱甘肽氧化，多巴胺能激发红细胞的自身破坏。遗传性6-磷酸葡萄脱氢酶糖缺乏者，由于不能重新还原氧化型的谷胱甘肽來保护红血球细胞膜，导致红细胞大量溶解而发生蚕豆病。,4)、HMS是联系戊糖代谢的途径,各种戊糖需经过HMS进入EMP途径被分解，也通过HMS合成戊糖。 5-磷酸核糖与核酸代谢和光合作用紧密相关：它是合成ATP、CoA、NAD(P)、FAD、RNA、DNA的原料。,5、为许多物质的合成提供原料。,如：4-P-赤藓糖 芳香族氨基酸,五、乙醛酸循环（glyoxylate cycle）,此循环是许多微生物（如大肠杆菌、醋酸杆菌、固氮菌）氧化分解获能的一条途径。它是三羟酸循环的一条支路和补充，由于是乙醛酸为中间代谢物，故称为乙醛酸循环。,含乙酰CoA合成酶的微生物可利用乙酸为唯一能源和碳源： 乙酸 乙酰CoA,乙酰CoA合成酶,关键酶： 异柠檬酸酶：受葡萄糖抑制 苹果酸合成酶,植物中，乙醛酸循环主要存在于乙醛酸循环体中。,细胞质,线粒体基质,线粒体基质,细胞质,丙酮酸氧化脱羧,其他单糖分解,第四节 糖原(glycogen)的合成代谢,肝脏(肝糖原：血糖的来源，维持血糖浓度) 肌肉(肌糖原：为肌肉收缩提供能量),储存器官：,糖原的合成,糖原生成作用：(glycogenesis),糖异生作用：(glyconeogensis),以单糖为原料（G、果糖）,以非糖物质为原料（乳酸、甘油、丙酮酸、某些氨基酸）,一、糖原生成作用：(glycogenesis),反应场所：主要细胞质中 需要的3种酶： 1）UDP-葡萄糖焦磷酸化酶 2）糖原合成酶： 3）分支酶: 反应过程：,糖原的合成,G,ATP,ADP,G-6-P,G-1-P,UTP,PPi,UDPG焦磷酸化酶,UDPG,糖原(引物)n(n2),糖原合成酶,UDP,糖原(引物)n+1,（-1,6）,葡萄糖激酶,磷酸葡萄糖变位酶,葡萄糖供体,重复m次,分支酶,UDP UTP ATP ADP,二磷酸核 苷激酶,分支形成：,分支酶（branching enzyme）：将6-7个G与邻近糖以-1,6糖苷键连接，形成支链结构。 分支形成的意义： 1）增加水溶性； 2）使分解或合成的速率大大加快。,糖原合成的反应特点,1糖原合成过程中，直链的长度在6个以上葡糖单位，才能被转移形成新的分支。二个分支之间相距至少4个以上葡糖单位。 2糖原合成是UDPG在糖原引物上，从糖基的非还原端开始进行合成的。 3糖原合成是耗能的过程，糖原分子中每增加一个葡糖单位需消耗2ATP.,糖异生的证据：,用整体动物做实验，禁食24小时，大鼠肝脏中的糖原由7%降低到1%，饲喂乳酸、丙酮酸或三羧酸循环代谢的中间物后可以使大鼠肝糖原增加。 根皮苷是一种从梨树茎皮中提取的有毒的糖苷，它能抑制肾小管将葡萄糖重吸收进入血液中，这样血液中的葡萄糖就不断的由尿中排出。当给用根皮苷处理过的动物饲喂三羧酸循环中间代谢物或生糖氨基酸后，这些动物尿中的糖含量增加。 糖尿病人或切除胰岛的动物，他们从氨基酸转化成糖的过程十分活跃。当摄入生糖氨基酸时，尿中糖含量增加。,二、糖异生作用,概念：由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程 原料：乳酸、甘油、丙酮酸和生糖氨基酸等 部位：主要在肝脏的细胞质中（肾在正常条件下异生能力只为肝脏的10%，长期饥饿或酸中毒时肾脏糖异生能力可大大增强）。,1、糖异生的生理意义：,糖异生作用是一个重要的生物合成葡萄糖的途径。红细胞和脑几乎完全靠血糖作能源，成人每天约需要160克葡萄糖，其中120克用于脑代谢，而糖原的贮存量是很有限的（只能维持12小时），所以需要糖异生来补充糖的不足。 在饥饿或剧烈运动造成糖原下降后，糖异生能使酵解产生的乳酸、脂肪分解产生的甘油以及生糖氨基酸等中间产物重新生成糖。这对维持血糖浓度，乳酸的再利用，满足组织对糖的需要是十分重要的。 糖异生可以促进脂肪氧化分解供应能量，当体内糖供应不足时，机体会大量动员脂肪分解，此时会产生过多的酮体（乙酰乙酸、-羟丁酸、丙酮），而酮体则必须经过三羧酸循环才能彻底氧化，此时糖异生对维持三羧酸循环的正常进行起主要作用。,2、糖异生的途径：,糖异生途径基本上是糖酵解途径的逆过程。糖酵解途径与糖异生途径的多数反应是共有的，多数酶也是共同使用。 但有两方面不同： 1、糖酵解途径中己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶所催化的反应不可逆，在糖异生途径中必须有另外的反应和酶代替。 2、糖酵解在细胞质中进行，糖异生则分别在线粒体和细胞质中进行。,该酶主要存在于肝脏中，而肌肉或脑组织中没有此酶存在，因此糖异生作用主要在肝脏中进行。,二磷酸果糖磷酸酶,底物循环（substrate cycle）：催化单向反应的酶所催化的两个底物互变的循环称为。,F-6-P激酶-1,膜的障碍是通过OAA转变为苹果酸、天门冬氨酸来完成。,磷酸烯醇式丙酮酸沿酵解途径逆向反应生成1,6-二磷酸果糖。这个过程要逾越一个能障，即从3-磷酸甘油酸转变成1,3-二磷酸甘油酸的过程中需要消耗一个ATP。 此途径克服了两大障碍：能量的障碍及膜的障碍。使糖酵解进行逆转，非糖物质转变成糖。,能量使用：,丙酮酸草酰乙酸： - 1个ATP 草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸: - 1个GTP 甘油酸-3-P甘油酸-1,3-BP : - 1个ATP 2丙酮酸葡萄糖：- 6个ATP 糖异生作用的总反应式： 2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H+6H2O 葡萄糖+4ADP+2GDP+6Pi+2NAD+,三、糖原的代谢的调节,一）糖原的分解与合成的调节 二）糖异生的调节,一）糖原的分解与合成的调节,调节点：磷酸化酶 糖原合酶 共价调节和变构调节两种方式 级联放大系统（cascade system）：通过一系列酶促反应将激素信号放大的连锁反应,1.共价修饰调节（肝）,(有活性),(有活性),2.变构调节,糖原磷酸化酶,AMP、A激酶Ca2+,抑制