复旦大学生化课件糖代谢2

1、 (Carbohydrate Metabolism) 糖的消化吸收糖的消化吸收 糖的分解代谢糖的分解代谢 血糖及其调节血糖及其调节 糖元的合成与分解糖元的合成与分解 糖元异生糖元异生 糖代谢紊乱糖代谢紊乱 血糖指血糖指血液中的葡萄糖血液中的葡萄糖，是糖在体内的运，是糖在体内的运输形式。健康人的输形式。健康人的血糖血糖相当稳定，空腹时为相当稳定，空腹时为80-120 mg/dL。血糖血糖来源来源：1. 食物糖的消化吸收（主要来源）；食物糖的消化吸收（主要来源）；2. 其他糖其他糖葡萄糖（肝脏中）（重要来葡萄糖（肝脏中）（重要来源）；源）；3. 非糖物质（甘油、乳酸、氨基酸等）非糖物质（甘油、乳酸

2、、氨基酸等）葡萄糖（糖元异生，肝脏中）。葡萄糖（糖元异生，肝脏中）。1. 各组织、细胞内各组织、细胞内氧化氧化；2. 转变为转变为肝糖元、肌糖元肝糖元、肌糖元储备；储备；3. 转变为转变为非糖物质或其他糖非糖物质或其他糖；4. 过高时（过高时（160-180 mg/dL），），糖糖尿尿排出。排出。血糖血糖食物食物肝糖原肝糖原糖异生糖异生H2O、CO2、能量能量糖原糖原脂肪、脂肪、氨基酸、氨基酸、核糖等核糖等随尿排出随尿排出过高时过高时消化吸收消化吸收分解分解非糖物质非糖物质合成合成氧化氧化转变转变 指指 健康的人由于健康的人由于糖代谢调节功能的健糖代谢调节功能的健全全，即使一次食入大量糖，即使

3、一次食入大量糖，Glc也只是暂也只是暂时升高，时升高，随即恢复到正常水平随即恢复到正常水平。 耐糖曲线：早晨空腹时测定血糖浓度，然后耐糖曲线：早晨空腹时测定血糖浓度，然后一次食入葡萄糖约一次食入葡萄糖约100克（克（1.5-1.75 g/kg体重），体重），再每隔再每隔0.5、1、2、3、4小时分别测定血糖浓度，小时分别测定血糖浓度，以时间为横坐标，血糖浓度为纵坐标绘制曲线。以时间为横坐标，血糖浓度为纵坐标绘制曲线。观察观察人体处理所给予葡萄糖的能力人体处理所给予葡萄糖的能力葡萄糖耐葡萄糖耐量量（耐糖现象耐糖现象） Sugar Tolerance Curve30 60 90 120 150 1

4、8040035030025020015010050血血糖糖浓浓度度mg/dl糖尿病患者（重症）糖尿病患者（重症）糖尿病患者（轻症）糖尿病患者（轻症）健康人健康人肾上腺皮质机能减退者肾上腺皮质机能减退者高胰岛素血症者高胰岛素血症者时间（分）时间（分）维持正常的血糖浓度是机体的重要任务,这要有许多不同的调控机制来实现,其中最重要的是胰岛素,胰高血糖素和肾上腺素的协同调节作用. 正常情况，正常情况，来路来路 去路去路，维持动态平衡，维持动态平衡1、肝脏调节肝脏调节血糖血糖 正常水平，肝糖元正常水平，肝糖元Glc，Glc 。血糖血糖 正常水平，正常水平，Glc肝糖元，肝糖元，Glc 。2、肾脏调节肾脏

5、调节 肾糖阈肾糖阈：肾脏所能保持的最高：肾脏所能保持的最高Glc在在160-180 mg/dL。正常情况，肾小管能重吸。正常情况，肾小管能重吸收肾小球滤液中的葡萄糖，回收到血液中。收肾小球滤液中的葡萄糖，回收到血液中。3 3、神经系统的调节神经系统的调节直接调控，直接调控，Glc70-80 mg/dL，情绪激动和过度兴奋，情绪激动和过度兴奋刺激交感神经或刺激延脑第四脑室，引起刺激交感神经或刺激延脑第四脑室，引起“糖中枢糖中枢”的反射性兴奋，经中枢传给肝脏，糖原分解补充血糖。的反射性兴奋，经中枢传给肝脏，糖原分解补充血糖。4 4、激素调节激素调节A. InsulinB. Adrenalin C.

6、 Glucagon D. Growth hormone(GH)E. GlucocorticoidF. Thyroxine肝糖原肝糖原肌糖原肌糖原血糖血糖血乳酸血乳酸氧化分解为氧化分解为H2O，CO2和能量和能量脂肪脂肪糖的吸收糖的吸收胰胰+ +肾肾+ +胰高胰高+生生+ +甲甲+甲甲+胰胰+胰胰+ +胰胰+甲甲+生生- -皮皮-肾肾+胰胰-肾肾+ +胰高胰高+ +皮皮+ +甲甲+胰、甲胰、甲+ +生、皮生、皮-甘油、甘油、生糖氨生糖氨基酸等基酸等血血糖糖食物糖食物糖消消 化化葡萄糖葡萄糖吸收吸收(肝脏肝脏)葡萄糖葡萄糖肝糖原肝糖原合成分解乳酸乳酸糖异生糖异生(血液血液)肌糖原肌糖原葡萄糖葡萄糖

7、合 成有氧氧化有氧氧化CO2+H2O+ATP糖酵解糖酵解乳酸乳酸+ATP血乳酸血乳酸(肌肉肌肉)转变为转变为其他物质其他物质(大量)(少量)Liver CellGlycogen structure Large molecule Branch points are frequent (about every fourth residue) allows glucose residues to be easily added or removed quicker than a linear molecule.Glucose residues linked by (1-4) glycosidic b

8、onds into chains & chains branch via (1-6) linkage 糖原是人体内糖原是人体内Glc的储存形式；的储存形式； Glc是人体内能量的运输形式；是人体内能量的运输形式； 人体内能量的储存形式主要是糖原（肌人体内能量的储存形式主要是糖原（肌糖原和肝糖原）、脂肪；糖原和肝糖原）、脂肪； 肝糖原主要用于维持血糖；肝糖原主要用于维持血糖； 肌糖原主要用于供能；肌糖原主要用于供能； 肝糖原和肌糖原的合成途径类似，但降肝糖原和肌糖原的合成途径类似，但降解途径有差异。解途径有差异。1. 糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶glycogen phosphorylase,

9、 or phosphorylating enzyme，肌肉、，肌肉、肝脏中存在，肝脏中存在，主要功能是催化糖主要功能是催化糖原的降解原的降解，生成，生成G-1-P。但。但离体酶离体酶可催化合成反应可催化合成反应:： G-1-P + nG (n+1)G + Pi2. 糖原合成酶糖原合成酶肌肉、肝脏中，催化糖原肌肉、肝脏中，催化糖原直链部直链部分分的合成，把的合成，把活化的葡萄糖活化的葡萄糖(UDPG)（称（称活性葡萄糖）活性葡萄糖）加到糖原分子的加到糖原分子的非非还原末端还原末端上使糖链延长：上使糖链延长： UDPG + nG (n+1)G + UDPD-Glc + ATP D-Glc-6-P

10、+ ADP (肝中由肝中由葡萄糖激酶葡萄糖激酶催化、肌肉中由催化、肌肉中由己糖激酶己糖激酶催化催化）Glc-6-P Glc-1-P （磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶）Glc-1-P + UTP UDPG + PPi （UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶）（糖原合成的关键反应糖原合成的关键反应）UDPG pyrophosphorylase+PPi1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖UTPUDPG糖元合成酶糖元合成酶 -1，4糖原合成酶不能直接催化糖原分枝糖原合成酶不能直接催化糖原分枝 -1，6糖苷键糖苷键的生成，必须由糖原分枝酶催化的生成，必须由糖原分枝酶催化amylo(14) transglycosylase

11、, or glycosyl-(4 6)transferase，催化由糖原分枝（至少催化由糖原分枝（至少11个糖残基个糖残基）的非还原端）的非还原端转移转移6或或7个个葡萄糖葡萄糖残基到同一个或另一个糖原分子更内部位残基到同一个或另一个糖原分子更内部位置的葡萄糖分子的置的葡萄糖分子的C6羟基上，形成一个新羟基上，形成一个新的分枝。的分枝。3. 3. 糖原分枝酶糖原分枝酶 （又称（又称Glucosyl 46 transferase）催化催化糖原支链的形成糖原支链的形成，糖原，糖原 -1,6糖苷键的分支糖苷键的分支点点不是以逐个添加不是以逐个添加Glc残基残基的方式合成的，的方式合成的，分枝酶把一段

12、糖原分子末端的一段分枝酶把一段糖原分子末端的一段切切下来下来转移转移到链上的另一点上形成糖原分枝。到链上的另一点上形成糖原分枝。O OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO O分枝酶分枝酶分枝酶的作用分枝酶的作用（1 1，4 41 1，6 6转转葡萄糖基酶）葡萄糖基酶）（12-1812-18）（6-76-7）糖原合成概括糖原合成概括: : 消耗能量消耗能量 需要引物需要

13、引物 非还原端非还原端 糖基供体：糖基供体： UDPG葡萄糖葡萄糖1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖糖原糖原(含含1,4和和1,6糖苷键糖苷键)6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖ATPATPADPADPUDPGUDPGUTPUTPPPiPPi直链糖原直链糖原(含含1，4糖苷键糖苷键)分支酶分支酶糖原合酶糖原合酶焦磷酸化酶焦磷酸化酶糖原引物糖原引物UDPUDP 糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶催化直链糖原的分催化直链糖原的分解，从糖原的解，从糖原的非还原端断裂非还原端断裂 -1，4糖糖苷键苷键，生成，生成G-1-P，分解作用可以进行，分解作用可以进行到到 -1，6分枝点两侧各余约分枝点两侧各余约4 4个个Glc残残基，产物

14、为基，产物为极限糊精和极限糊精和G-1-P。2脱枝酶脱枝酶去分枝酶去分枝酶，极限糊精，极限糊精 -1，6分分枝点两侧的枝点两侧的Glc残基经寡葡聚糖残基经寡葡聚糖1，41，4转移酶转移酶转移到另一支链上，以转移到另一支链上，以 -1，4形形式连接到分枝末端式连接到分枝末端Glc残基，经残基，经脱枝酶水脱枝酶水解解 -1，6键键，生成，生成葡萄糖葡萄糖。剩下的糖残基。剩下的糖残基由磷酸化酶催化进一步水解。转移酶和去由磷酸化酶催化进一步水解。转移酶和去分枝酶是同一个酶上的不同部分分枝酶是同一个酶上的不同部分两个活性两个活性位点位点。-水解释放的是葡萄糖水解释放的是葡萄糖1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖Pi

15、PiG Gn n磷酸化酶磷酸化酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶葡萄糖（血糖）葡萄糖（血糖）H H2 2O OPiPi葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶糖分解代谢糖分解代谢糖糖 原原 Gn+1肌肉肌肉肝脏肝脏葡萄糖葡萄糖1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖糖原糖原Gn+1UDPUDP糖原引物糖原引物G Gn nUDPGUDPGUTPUTPPPiPPiATPATPADPADP6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖ATPATPADPADPPiPiH H2 2O OPiPiG Gn n磷酸化酶磷酸化酶糖原合酶糖原合酶 糖原合成与分解的调节糖原合成与分解的调节 糖原合酶、磷酸化酶催化的是不可逆反应，故二者糖

16、原合酶、磷酸化酶催化的是不可逆反应，故二者分别是糖原合成和分解的限速酶。它们主要受共价分别是糖原合成和分解的限速酶。它们主要受共价修饰的调节。修饰的调节。 磷酸化酶经共价修饰磷酸化后有活性，去磷酸化后磷酸化酶经共价修饰磷酸化后有活性，去磷酸化后失活。而糖原合酶与它正好相反，去磷酸型有活性失活。而糖原合酶与它正好相反，去磷酸型有活性而磷酸化型则无活性。而磷酸化型则无活性。 催化磷酸化的是蛋白激酶，催化去磷酸化的是磷蛋催化磷酸化的是蛋白激酶，催化去磷酸化的是磷蛋白磷酸酶。磷酸化酶还受葡萄糖的变构抑制。白磷酸酶。磷酸化酶还受葡萄糖的变构抑制。 胰岛素通过共价修饰使磷酸化酶活性降低，抑制糖胰岛素通过共

17、价修饰使磷酸化酶活性降低，抑制糖原分解，促进糖原合成，胰高血糖素正好相反。原分解，促进糖原合成，胰高血糖素正好相反。 肌糖原合成分解主要受肾上腺素调节。肌糖原合成分解主要受肾上腺素调节。糖原合成酶存在糖原合成酶存在非（去）磷酸化非（去）磷酸化(a)和磷酸化和磷酸化(b) 两种形式，两种形式，活性形式活性形式(a)是非磷酸化形式是非磷酸化形式 ，蛋白，蛋白激酶催化酶合成酶分子上激酶催化酶合成酶分子上几个几个Ser残基磷酸化残基磷酸化，转变为非活性或低活性形式（转变为非活性或低活性形式（b），磷酸酯酶催），磷酸酯酶催化磷酸化蛋白去磷酸化，化磷酸化蛋白去磷酸化，b转变为活性形式转变为活性形式a。磷酸

18、化酶的调节包括磷酸化酶的调节包括共价和变构调节共价和变构调节，活性形活性形式式a为磷酸化的为磷酸化的（两个亚基的（两个亚基的Ser14），），去磷酸化去磷酸化变为非活性形式变为非活性形式b（AMP是变构促进剂）。是变构促进剂）。糖原合成酶和磷酸化酶通过磷酸化糖原合成酶和磷酸化酶通过磷酸化-去磷酸化去磷酸化，一个被激活，另一个则被抑制。，一个被激活，另一个则被抑制。糖原合成与分解的调节糖原合成与分解的调节 磷酸化酶磷酸化酶 变 构 调 节变 构 调 节共价修饰调节共价修饰调节 糖原合成酶糖原合成酶受同一调节系统控制受同一调节系统控制即：激素即：激素- -cAMP-cAMP-蛋白激酶蛋白激酶有两种

19、类型有两种类型即：活性形式即：活性形式和无活性形式和无活性形式糖原代谢的变构调节糖原代谢的变构调节6-6-磷酸葡萄糖可激活糖原合成酶，刺激糖原磷酸葡萄糖可激活糖原合成酶，刺激糖原合成；抑制糖原磷酸化酶阻止糖原分解。合成；抑制糖原磷酸化酶阻止糖原分解。ATPATP和葡萄糖也是糖原磷酸化酶抑制劑和葡萄糖也是糖原磷酸化酶抑制劑Ca2+Ca2+可激活磷酸化酶激酶進而激活磷酸化酶，可激活磷酸化酶激酶進而激活磷酸化酶，促進糖原分解。促進糖原分解。 结论：结论： 当葡萄糖充足时，体内糖原合成加强，糖原分解当葡萄糖充足时，体内糖原合成加强，糖原分解减弱。减弱。糖原代谢的变构调节糖原代谢的变构调节糖原合酶的共价

20、修饰调节糖原合酶的共价修饰调节A A激酶激酶( (有活性有活性) )ATPATPADPADPH H2 2O OPiPi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1糖原合酶糖原合酶a（有活性（有活性）糖原合酶糖原合酶b-（无活性（无活性）P PA A激酶激酶( (无活性无活性) )cAMPcAMP+cAMPcAMP对糖原合成与分解的调节对糖原合成与分解的调节A A激酶激酶( (有活性有活性) )A A激酶激酶( (无活性无活性) )cAMPcAMP+A A激酶激酶( (有活性有活性) )+磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶- （有活性）（有活性）P P磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶 (无活性无活性)ATPATPADPADP

21、磷酸化酶磷酸化酶b（无活性（无活性）2ATP2ATP2ADP2ADP磷酸化酶磷酸化酶a- （高活性（高活性）P P 糖原合酶糖原合酶a（有活性（有活性）糖原合酶糖原合酶b-（无活性（无活性）+P PH H2 2O OPiPi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1H H2 2O OPiPi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 肝糖原合成与分解的生理性调节主要靠肝糖原合成与分解的生理性调节主要靠胰高血糖素及胰岛素，肾上腺素在应急胰高血糖素及胰岛素，肾上腺素在应急状态发挥作用状态发挥作用,主要作用于肌肉。主要作用于肌肉。 胰高血糖素胰高血糖素可诱导生成可诱导生成cAMP促进糖原分促进糖原分解。解。 肾上腺素肾上腺素也

22、通过也通过cAMP促进糖原分解。促进糖原分解。 胰岛素胰岛素的作用机制未肯定，结果为抑制的作用机制未肯定，结果为抑制糖原分解，促进糖原合成。糖原分解，促进糖原合成。胰高血糖素胰高血糖素和肾上腺素和肾上腺素对糖原合成对糖原合成与分解的调节与分解的调节胰高血糖素、肾上腺素胰高血糖素、肾上腺素腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶+ATPATPcAMPcAMP+蛋白激酶蛋白激酶蛋白激酶蛋白激酶+糖原合酶糖原合酶糖原合酶糖原合酶+磷酸化酶磷酸化酶b b激酶激酶磷酸化酶磷酸化酶b b激酶激酶+磷酸化酶磷酸化酶b b磷酸化酶磷酸化酶a a+糖原分解加强糖原分解加强糖原合成下降糖原合成下降级联放大

23、效应返回糖原合成和分解的调节糖原合成和分解的调节糖原合成酶糖原合成酶 和和 磷酸化酶磷酸化酶调节调节激素激素-cAMP-蛋白激酶体系蛋白激酶体系肌糖原肌糖原无氧氧化为无氧氧化为乳酸乳酸，进，进入血液（血乳酸）回到肝脏经入血液（血乳酸）回到肝脏经糖原异生为糖原异生为肝糖（原肝糖（原），再由），再由血液在肌肉中转变为血液在肌肉中转变为肌糖原肌糖原的的循环过程。循环过程。 无氧条件利用糖分解功能；无氧条件利用糖分解功能； 在有额余能量时异生为糖原储存在有额余能量时异生为糖原储存能量，避免浪费；能量，避免浪费； 维持酸碱平衡，避免酸中毒；维持酸碱平衡，避免酸中毒； 扩大代谢调节网络。扩大代谢调节网络。

24、肝脏、肾脏及肠上皮细胞中，肝脏、肾脏及肠上皮细胞中，甘甘油油、乳酸乳酸和和一些氨基酸一些氨基酸等等非糖物质转非糖物质转变为糖元或葡萄糖的过程变为糖元或葡萄糖的过程。是是能转变为丙酮酸的物质能转变为丙酮酸的物质如何如何逆着酵解途径回到逆着酵解途径回到Glc的问题，的问题，即如何即如何解决解决酵解途径中的酵解途径中的三步不可逆三步不可逆反应。反应。 由非糖物质合成葡萄糖对于哺乳动由非糖物质合成葡萄糖对于哺乳动物物，因，因脑、神经系统、红细脑、神经系统、红细胞、睾丸、肾上腺髓质、胚胎组织胞、睾丸、肾上腺髓质、胚胎组织等等首选血糖作为它们几乎唯一的或主要首选血糖作为它们几乎唯一的或主要的燃料分子的燃料

25、分子。人脑每天需要超过。人脑每天需要超过120 g 的葡萄糖氧化供能。的葡萄糖氧化供能。糖元异生糖元异生发生于所有动物、植物、发生于所有动物、植物、真菌和微生物，过程相似真菌和微生物，过程相似。 哺乳动物哺乳动物糖元异生的前体物质主要有糖元异生的前体物质主要有乳酸、丙乳酸、丙酮酸、甘油和一些氨基酸酮酸、甘油和一些氨基酸。高等动物糖元异生绝。高等动物糖元异生绝大多数发生于大多数发生于肝脏肝脏，极少部分发生于肾上腺皮质。，极少部分发生于肾上腺皮质。 植物种子植物种子萌发时，种子中贮存的萌发时，种子中贮存的甘油三酯和蛋甘油三酯和蛋白质白质通过糖异生转变为蔗糖运送到生长的植物，通过糖异生转变为蔗糖运送

26、到生长的植物，葡萄糖及其衍生物是植物细胞壁、核苷酸、辅酶葡萄糖及其衍生物是植物细胞壁、核苷酸、辅酶及其他重要代谢物的合成前体。及其他重要代谢物的合成前体。 许多许多微生物微生物可以生长在可以生长在简单有机物如乙酸、乳简单有机物如乙酸、乳酸、丙酸等酸、丙酸等条件下，通过糖异生把它们转变为葡条件下，通过糖异生把它们转变为葡萄糖。萄糖。糖异生作用的过程糖异生作用的过程基本上是糖酵解的逆过程基本上是糖酵解的逆过程克服糖酵解的三步不可逆反应。克服糖酵解的三步不可逆反应。糖酵解在细胞液中进行，糖异生糖酵解在细胞液中进行，糖异生则分别在线粒体和细胞液中进行。则分别在线粒体和细胞液中进行。哺乳动物糖异生主要发

27、生于肝脏，异哺乳动物糖异生主要发生于肝脏，异生过程生过程“似乎似乎”是酵解过程的是酵解过程的，两者都发生于胞质，必需有相互和协作的两者都发生于胞质，必需有相互和协作的调节。但过程也不是独特的，因为两者享调节。但过程也不是独特的，因为两者享有几步共同的反应步骤，十步反应的七步有几步共同的反应步骤，十步反应的七步酶促反应是酵解过程的逆反应。酶促反应是酵解过程的逆反应。酵解过程的三步不可逆反应不能被用酵解过程的三步不可逆反应不能被用于异生，必需有于异生，必需有不同的酶催化反应来逾越不同的酶催化反应来逾越这三步不可逆反应这三步不可逆反应。葡萄糖葡萄糖 6-P6-P葡萄糖葡萄糖6-P6-P果糖果糖1 1

28、，6-6-二二P P果糖果糖3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛P-P-二羟丙酮二羟丙酮1 1，3-3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸1. Glucose+ATPG-6-P+ADP 2. F-6-P+ATP F-1,6-dip+ADP3. PEP+ADP Pyruvate+ATP己糖激酶己糖激酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶不能通过酵解的逆反应实现，需不能通过酵解的逆反应实现，需胞质和线胞质和线粒体酶的共同粒体酶的共同完成。完成。1、丙酮酸、丙酮酸进入线粒体进入线粒体，在，在丙酮酸羧化酶丙酮酸羧

29、化酶的作用的作用下生成下生成草酰乙酸草酰乙酸；2、草酰乙酸不能过线粒体内膜，在、草酰乙酸不能过线粒体内膜，在苹果酸脱氢苹果酸脱氢酶酶作用下生成作用下生成苹果酸苹果酸；3、苹果酸回到胞质苹果酸回到胞质，在，在苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶作用下转作用下转变回变回草酰乙酸草酰乙酸；4、草酰乙酸草酰乙酸在在PEP羧激酶羧激酶作用下生成作用下生成PEP。1.1.丙酮酸变成磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸变成磷酸烯醇式丙酮酸CH3C=OCOOH+ + COCO2 2 +ATP+ATPCOOHCH2C=OCOOH+ + ADP + PiADP + Pi丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶生物素、生物素、MgMg2 2+ +GDPGD

30、PGTPGTPCOCO2 2磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶羧激酶 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸PO3H2OCOOHCCH2丙酮酸丙酮酸+ +COCO2 2+ +ATPATP 草酰乙酸草酰乙酸+ + ADP + PiADP + Pi + +GTPGTP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 + + GDP + COGDP + CO2 2草酰乙酸草酰乙酸线粒体线粒体胞质胞质线粒体线粒体丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶胞胞质质PEP羧激酶羧激酶 2.12.1，6-6-二磷酸果糖转变为二磷酸果糖转变为6-6-磷酸果糖磷酸果糖1 1，6-6-二磷酸果糖二磷酸果糖+H+H2 2O O 6-6-磷酸果糖磷酸

31、果糖+Pi+Pi 3. 6-3. 6-磷酸葡萄糖转变为葡萄糖磷酸葡萄糖转变为葡萄糖 6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖+H+H2 2O O 葡萄糖葡萄糖+Pi+Pi果糖果糖双磷酸双磷酸酶酶-1葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶(肝内质网肝内质网)(胞液胞液)(线粒体线粒体)(线粒体线粒体,胞液胞液)天冬氨酸天冬氨酸苹果酸苹果酸天冬氨酸天冬氨酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸磷酸烯醇式磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸磷酸烯醇式磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸线粒体中线粒体中草酰乙酸的转运草酰乙酸的转运线粒体内膜线粒体内膜线粒体基质线粒体基质细胞浆细胞浆糖异生2 丙酮酸丙酮酸 2乳酸乳酸

32、2 草酰乙酸草酰乙酸2丙酮酸丙酮酸2磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖6-磷酸果糖磷酸果糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖2 草酰乙酸草酰乙酸2 天冬氨酸天冬氨酸2 天冬氨酸天冬氨酸 乳酸的糖异生作用维持血糖浓度维持血糖浓度补充肝糖原补充肝糖原调节酸碱平衡调节酸碱平衡 1) 凡可凡可生成生成Py的物质的物质，包括，包括TCA中间物，但乙中间物，但乙酰酰CoA动物体动物体不作为糖异生的前体；不作为糖异生的前体；2) 大多氨基酸大多氨基酸是生糖氨基酸，如是生糖氨基酸，如Ala, Glu, Asp, Ser, Cys, Gly, Arg, His, Thr, Pro,

33、Gln, Asn, Met, Val等，分别代谢为丙酮酸、草酰乙酸、等，分别代谢为丙酮酸、草酰乙酸、 -酮戊酮戊二酸等进入糖异生；二酸等进入糖异生；3) 肌肉剧烈运动产生的大量肌肉剧烈运动产生的大量乳酸乳酸；4) 反刍动物分解纤维素产生的反刍动物分解纤维素产生的乙酸、丙酸、丁乙酸、丙酸、丁酸等酸等；5) 奇数脂肪酸分解产生的琥珀酰奇数脂肪酸分解产生的琥珀酰CoA等。等。 1、ATP/AMP、ADP的调节的调节2、Acetyl CoA的调节的调节3、Glucagon、Adrenaline及及Glucocorticoid4、Insulin尽管糖异生的化学反应在所有的生物中都是尽管糖异生的化学反应在

34、所有的生物中都是一样的一样的,但途径发生的代谢背景和调节方式在但途径发生的代谢背景和调节方式在不同物种或者不同组织中是不同的不同物种或者不同组织中是不同的.此处讨论发生在哺乳动物肝脏的糖异生过程此处讨论发生在哺乳动物肝脏的糖异生过程. 生物组织内由生物组织内由两个不同的酶催化两个相两个不同的酶催化两个相反的代谢途径反的代谢途径，反应的，反应的一个方向需要高能一个方向需要高能化合物化合物如如ATP参与，而参与，而另一方向则自动进另一方向则自动进行行，这样循环的结果只是，这样循环的结果只是ATP被水解被水解了，了，而反应物并无变化，这种循环被称为而反应物并无变化，这种循环被称为“无无效循环效循环”

35、（Futile cycle) (substrate cycles )。 肝脏中有酵解和异生的完整酶系，可能肝脏中有酵解和异生的完整酶系，可能存在种无效循环。存在种无效循环。意义：意义：产生热能产生热能、扩大代谢的调控扩大代谢的调控。 两个主要原因可导致糖代谢的紊乱两个主要原因可导致糖代谢的紊乱：代谢酶的代谢酶的先天性缺陷先天性缺陷；调节作用的调节作用的失调失调。 （一）低血糖（一）低血糖(hypoglycemia) 空腹血糖浓度空腹血糖浓度 3.89 mmol/L（二）高血糖（二）高血糖(hyperglycemia) 空腹血糖浓度空腹血糖浓度 7.22 mmol/L（三）糖尿（三）糖尿(glu

36、cosuria) 空腹血糖浓度空腹血糖浓度8.89 mmol/L肾糖阈肾糖阈低血糖：空腹血糖低血糖：空腹血糖3.89 mmol/L【70 mg/dL】症状：头晕、心悸、出冷汗等症状：头晕、心悸、出冷汗等 严重引起脑昏迷严重引起脑昏迷原因原因: 1、饥饿或不能进食、饥饿或不能进食 2、胰岛素分泌过多、胰岛素分泌过多 3、严重肝疾患、严重肝疾患 4、内分泌异常、内分泌异常（Hypoglycemia） 生理性低血糖：生理性低血糖： 妊娠期妊娠期哺乳期哺乳期饥饿及长期剧饥饿及长期剧烈运动后。烈运动后。 病理性低血糖：病理性低血糖： 胰岛细胞增生胰岛细胞增生严重肝病严重肝病对抗对抗胰岛素的激素分泌不足胰

37、岛素的激素分泌不足过量胰岛过量胰岛素治疗等。素治疗等。高血糖及糖尿高血糖及糖尿 H高血糖：空腹血糖高血糖：空腹血糖 7.22 mmol/L 130 mg/dL糖糖 尿：血糖浓度尿：血糖浓度 8.89 mmol/L 160 mg/dL饮食性糖尿、情感性糖尿、肾性糖尿饮食性糖尿、情感性糖尿、肾性糖尿 生理性高血糖：生理性高血糖： 餐后，短时运动后，精神紧张时。餐后，短时运动后，精神紧张时。 注射葡萄糖或肾上腺素后。注射葡萄糖或肾上腺素后。 病理性高血糖：病理性高血糖： 糖尿病（糖尿病（diabetes mellitus）：）：型，型，型型 甲亢甲亢垂体前叶嗜酸性细胞腺瘤垂体前叶嗜酸性细胞腺瘤肾上腺

38、皮质肾上腺皮质功能亢进症功能亢进症 嗜铬细胞瘤嗜铬细胞瘤垂体前叶嗜碱性垂体前叶嗜碱性细胞机能亢进等。细胞机能亢进等。 Insulin缺乏、胰岛素受体异常或胰岛缺乏、胰岛素受体异常或胰岛素信号通路异常素信号通路异常，不能对抗由肾上腺素、，不能对抗由肾上腺素、胰高血糖素、肾上腺皮质激素等引起的血胰高血糖素、肾上腺皮质激素等引起的血糖升高作用，产生高血糖糖升高作用，产生高血糖( (hyperglycemia) )和糖尿。病人的代谢发生障碍，机体供能和糖尿。病人的代谢发生障碍，机体供能不足，表现出典型的多饮、多食、多尿及不足，表现出典型的多饮、多食、多尿及体重减少的体重减少的“三多一少三多一少”症状。

39、严重时还症状。严重时还伴随酮血症（伴随酮血症（ketonemia）及酸中毒）及酸中毒( (acidosis) )。糖尿病糖尿病：持续性高血糖和糖尿：持续性高血糖和糖尿类型类型：胰岛素依赖型（：胰岛素依赖型（型）型）(IDDM) 非胰岛素依赖型（非胰岛素依赖型（型）型）(NIDDM)病因病因: 胰岛素缺乏胰岛素缺乏 受体数目减少受体数目减少 受体与胰岛素的亲和力降低受体与胰岛素的亲和力降低糖尿病的危害：糖尿病的危害：糖尿病患者糖尿病患者 截肢图截肢图台湾李先生台湾李先生 55岁岁症状症状：多食、多饮、多尿、体重减少：多食、多饮、多尿、体重减少(三多一少三多一少)多食引起血糖升高多食引起血糖升高尿

40、糖尿糖带走大量水分而多尿带走大量水分而多尿多尿多尿多食多食糖氧化障碍糖氧化障碍机体能量不足机体能量不足感到饥饿而多食感到饥饿而多食多饮多饮多尿失水过多多尿失水过多引起口渴而多饮引起口渴而多饮体重减少体重减少糖供能障碍糖供能障碍脂肪、蛋白质氧化增加脂肪、蛋白质氧化增加体重减轻体重减轻糖尿病时糖尿病时脂肪脂肪(fat)动员加强动员加强酮体酮体(ketone bodies)生成过多，超过了肝外组织的氧化能力生成过多，超过了肝外组织的氧化能力 酮血症、酮尿症、酮症酸中毒等酮血症、酮尿症、酮症酸中毒等酮体：乙酰乙酸酮体：乙酰乙酸(acetoacetate) -羟丁酸羟丁酸(hydroxybutyrate

41、) 丙酮丙酮(acetone)烂苹果味道烂苹果味道99%，酸性酸性糖尿病糖尿病未得到控制未得到控制 脂肪代谢紊乱脂肪代谢紊乱 大量脂肪酸大量脂肪酸在肝内转变为在肝内转变为酮体酮体（乙酰乙酸、（乙酰乙酸、 - -羟丁酸和丙羟丁酸和丙酮酮） 肝内生酮肝内生酮超过肝外利用能力超过肝外利用能力 酮体在血中积聚，即酮体在血中积聚，即“酮血症酮血症”； 过多酮体随尿排出，过多酮体随尿排出，“酮尿症酮尿症”； 部分丙酮呼出体外部分丙酮呼出体外“烂苹果味烂苹果味”。 乙酰乙酸和乙酰乙酸和 - -羟丁酸为酸性物质，羟丁酸为酸性物质， 血中过血中过多积聚时，血液多积聚时，血液pHpH（酮症酸中毒）。（酮症酸中毒）

42、。感染感染肥胖肥胖体力活动减少体力活动减少妊娠妊娠遗传遗传环境因素环境因素糖尿病的诱发因素糖尿病的诱发因素 急性并发症急性并发症 糖尿病酮症酸中毒（糖尿病酮症酸中毒（DKA) 高渗性非酮症糖尿病昏迷高渗性非酮症糖尿病昏迷 感染（皮肤，肺结核，尿路感染，真菌感染）感染（皮肤，肺结核，尿路感染，真菌感染） 慢性并发症慢性并发症 大血管病变（动脉粥样硬化）大血管病变（动脉粥样硬化） 微血管病变（肾病，视网膜，心肌病变）微血管病变（肾病，视网膜，心肌病变） 神经病变神经病变 眼的其它病变（白内障，青光眼，黄斑病）眼的其它病变（白内障，青光眼，黄斑病） 糖尿病足糖尿病足 糖尿病皮肤病变糖尿病皮肤病变足趾

43、坏死，足背足趾坏死，足背溃烂，足掌部大溃烂，足掌部大面积溃烂，腐肉面积溃烂，腐肉较多，脓水淋漓，较多，脓水淋漓，前掌部皮肤紫暗，前掌部皮肤紫暗，渐及坏疽。渐及坏疽。一、可选用的西药一、可选用的西药1 1胰岛素：用于胰岛素：用于型糖尿病。型糖尿病。2 2双胍类降糖药：双胍类降糖药：(1)(1)苯乙双服苯乙双服( (降糖灵降糖灵) )：本品常与格列齐特等磺酰服：本品常与格列齐特等磺酰服类口服降糖药合用，但剂量应根据病情作适当调整。类口服降糖药合用，但剂量应根据病情作适当调整。(2)(2)二甲双胍二甲双胍( (降糖片降糖片) ) 。3 3磺脲类降糖药：磺脲类降糖药：(1)(1)格列齐特格列齐特( (

44、达美康，甲磺毗腮达美康，甲磺毗腮) ) (2)(2)格列喹酮格列喹酮( (糖适平糖适平) ) (3)(3)格列本脲格列本脲( (优降糖优降糖) )：(4)(4)格列吡嗪格列吡嗪( (美毗达美毗达) )：4 4拜糖平拜糖平二、可选用的中成药二、可选用的中成药1 1肺肾阴虚型肺肾阴虚型(1)(1)六味地黄丸六味地黄丸 (2)(2)麦味地黄丸麦味地黄丸( (口服液口服液) ) (3) (3)糖尿灵片糖尿灵片 (4)(4)消渴灵片消渴灵片 (5)(5)增液冲剂增液冲剂 (6)(6)益肾消渴胶囊益肾消渴胶囊2 2气阴不足型气阴不足型(1)(1)玉泉片玉泉片 (2)(2)降糖丹降糖丹 (3)(3)养阴降糖

45、片养阴降糖片 (4)(4)消渴平片消渴平片 (5)(5)糖尿乐胶囊糖尿乐胶囊 (6)(6)降糖舒胶囊降糖舒胶囊 (7)(7)消渴丸消渴丸 (8)(8)降糖甲片降糖甲片 (9)(9)玉液冲剂玉液冲剂3 3阴阳两虚型阴阳两虚型(1)(1)桂附地黄丸桂附地黄丸 (2)(2)济生肾气丸济生肾气丸(3)(3)龟鹿二胶丸龟鹿二胶丸 (4)(4)下消丸下消丸 患者先天患者先天缺乏缺乏半乳糖激酶半乳糖激酶(Galactose kinase)或或UDPG-半乳糖磷酸尿苷酰转半乳糖磷酸尿苷酰转移酶移酶(Galactose 1-phosphate uridyl transferase)，不能把，不能把Gal或或Ga

46、l-1-P转转化为化为UDPGal，Gal不能进入不能进入EMP，血，血中中Gal增多，引起半乳糖血，严重时导增多，引起半乳糖血，严重时导致半乳糖尿，患儿生长迟缓、喝奶后致半乳糖尿，患儿生长迟缓、喝奶后呕吐、腹泻、肝肿大、黄疸、智力迟呕吐、腹泻、肝肿大、黄疸、智力迟钝，继续摄入钝，继续摄入Gal会中毒死亡。会中毒死亡。（Galactosemia） 红细胞中，红细胞中，Glc磷酸化受影响，糖磷酸化受影响，糖进入进入EMP途径减少，途径减少，EMP途径的中间途径的中间产物减少产物减少，2, 3-diphosphate glycerate (2, 3-二磷酸甘油酸）缺少，二磷酸甘油酸）缺少，Hb对对

47、O2的亲和力异常高，的亲和力异常高，组织获得组织获得O2的机会的机会少少，引起组织，引起组织缺氧缺氧。 红细胞中，红细胞中，2，3-二磷酸甘油酸的重要作用是二磷酸甘油酸的重要作用是调节血调节血红蛋白的携带红蛋白的携带O2功能功能。 成熟红细胞糖酵解与其他细胞不同之处是成熟红细胞糖酵解与其他细胞不同之处是2, 3-DPG的生成。糖酵解中间产物中以的生成。糖酵解中间产物中以2，3-DPG的含量最多的含量最多（动静脉血中（动静脉血中2, 3-DPG的含量是的含量是3-磷酸甘油酸的磷酸甘油酸的177倍倍和和239倍）。这是因为红细胞中存在倍）。这是因为红细胞中存在DPG变位酶和变位酶和2, 3-DPG

48、磷酸酶。由于磷酸酶。由于2, 3-DPG磷酸酶活性较低，致使磷酸酶活性较低，致使2, 3-DPG生成大于分解，使红细胞中生成大于分解，使红细胞中2, 3-DPG的含量较高的含量较高。 红细胞中的红细胞中的2, 3-DPG与血红蛋白结合，使血红蛋白与血红蛋白结合，使血红蛋白的空间构象稳定，降低血红蛋白对的空间构象稳定，降低血红蛋白对O2的亲合力，促使的亲合力，促使O2和血红蛋白解离。当和血红蛋白解离。当血液通过组织时，红细胞中血液通过组织时，红细胞中2, 3-DPG的存在就能显著增加的存在就能显著增加O2的释放以供组织需要的释放以供组织需要。 PEP不能生成丙酮酸，不能生成丙酮酸，EMP产产物浓

49、度增高物浓度增高，2, 3-DPG增多，增多，Hb对对O2的亲和力非常低；的亲和力非常低；ATP减少，减少，降低降低Na+.K+-ATPase活性，细胞无活性，细胞无法维持正常离子浓度而肿胀、裂法维持正常离子浓度而肿胀、裂解，导致解，导致溶血性贫血溶血性贫血。临床表现。临床表现为为遗传性非球形细胞溶血性贫血遗传性非球形细胞溶血性贫血(HNHA)型。型。 先天先天葡萄糖磷酸脱氢酶葡萄糖磷酸脱氢酶缺乏者在给药缺乏者在给药（磺胺、阿司匹林等氧化性药物）后（磺胺、阿司匹林等氧化性药物）后表现为不耐，数天后产生黄疸、尿变表现为不耐，数天后产生黄疸、尿变黑、血红素下降。因红细胞中无线粒黑、血红素下降。因红细胞中无线粒体，缺乏此酶体，缺乏此酶无法产生无法产生NADPH，不不能保持红细胞内能保持红细胞内GSH水平水平，膜结构破，膜结构破坏，造成坏，造成溶血溶血、贫血贫血等。等。葡萄糖葡萄糖- 6 - - 6 - 磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶 ( ( glucose-6-phosphate dehydrogene