第八章糖代谢

1、第八章糖代谢1第八章第八章 糖代谢糖代谢Metabolism of carbohydrates2006-8第八章糖代谢2导导 学学掌握糖在体内的代谢途径、主要过程和生理掌握糖在体内的代谢途径、主要过程和生理意义；血糖的来源和去路。意义；血糖的来源和去路。熟悉糖的生理功能；血糖浓度的调节；糖尿熟悉糖的生理功能；血糖浓度的调节；糖尿病的生化机制；糖耐量试验。病的生化机制；糖耐量试验。了解糖的消化吸收；糖代谢紊乱概况。了解糖的消化吸收；糖代谢紊乱概况。2006-8第八章糖代谢3教学内容教学内容第一节第一节 概述概述第二节第二节 糖的氧化分解糖的氧化分解第三节第三节 糖原的合成与分解糖原的合成与分解第

2、四节第四节 糖异生糖异生第五节第五节 血糖及其调节血糖及其调节第六节第六节 糖代谢紊乱糖代谢紊乱2006-8第八章糖代谢4物质代谢及其调节物质代谢及其调节构成机体的成分构成机体的成分（小分子合成大分子）（小分子合成大分子）合成代谢合成代谢-需要需要能量能量物质代谢物质代谢分解代谢分解代谢-释放释放能量能量( (大分子分解为小分子大分子分解为小分子) )能量代谢能量代谢满足生命活动需要满足生命活动需要2006-8第八章糖代谢51. 1. 氧化供能氧化供能（主要功能）（主要功能）2. 2. 其他物质的原料其他物质的原料3. 3. 组成人体组织结构的重要成分组成人体组织结构的重要成分4. 4. 参与

3、组成特殊功能的糖蛋白参与组成特殊功能的糖蛋白 5. 5. 形成许多重要的生物活性物质形成许多重要的生物活性物质2006-8第八章糖代谢6第一节第一节 概述概述一、糖的消化与吸收一、糖的消化与吸收（一）糖的消化（一）糖的消化口腔口腔胃胃小肠（主要）小肠（主要）消化部位消化部位2006-8第八章糖代谢7淀粉淀粉 麦芽糖麦芽糖+ +麦芽寡糖麦芽寡糖 葡萄糖葡萄糖 -淀粉酶（唾液、淀粉酶（唾液、胰液）胰液）麦芽糖酶麦芽糖酶 -糊精酶糊精酶 消化过程消化过程 -糊精糊精2006-8第八章糖代谢8 蔗糖蔗糖 葡萄糖葡萄糖 + + 果糖果糖 乳糖乳糖 葡萄糖葡萄糖 + + 半乳糖半乳糖 纤维素纤维素 ：人体

4、缺乏纤维素酶：人体缺乏纤维素酶 蔗糖酶蔗糖酶乳糖酶乳糖酶2006-8第八章糖代谢9（二）（二） 糖的吸收糖的吸收 吸收部位吸收部位 小肠上段小肠上段 吸收形式吸收形式 单单 糖糖 2006-8第八章糖代谢10葡萄糖吸收途径葡萄糖吸收途径小肠肠腔小肠肠腔肠黏膜上皮细胞肠黏膜上皮细胞门静脉门静脉肝肝 脏脏体循环体循环各种组织细胞各种组织细胞2006-8第八章糖代谢11淀粉淀粉葡萄糖葡萄糖糖原合成糖原合成糖糖 原原肝糖原分解肝糖原分解丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸无氧酵解无氧酵解H2O+CO2有氧氧化有氧氧化磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径核糖核糖 +NADPH乳酸、氨基酸、甘油乳酸、氨基酸、甘油二、糖代谢概况二、糖

5、代谢概况糖异生途径糖异生途径消化吸收消化吸收2006-8第八章糖代谢12第二节第二节 糖的氧化分解糖的氧化分解2006-8第八章糖代谢13糖分解代谢的主要途径糖分解代谢的主要途径一、糖酵解一、糖酵解(glycolysis)(glycolysis)二、糖的有氧氧化二、糖的有氧氧化(aerobic oxidation)(aerobic oxidation)三、磷酸戊糖途径（三、磷酸戊糖途径（pentose phosphate pathway)pentose phosphate pathway)2006-8第八章糖代谢14一、糖酵解一、糖酵解(glycolysis) 概念：概念：无氧，葡萄糖（糖原）

6、无氧，葡萄糖（糖原）乳酸乳酸 ( (lactate)lactate) 反应部位反应部位：细胞液细胞液( (cytoplasm)cytoplasm) 过程：过程：葡萄糖葡萄糖二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸丙糖磷酸丙糖2丙酮酸丙酮酸22H2乳酸乳酸22006-8第八章糖代谢15（一）糖酵解过程的（一）糖酵解过程的4个阶段个阶段1 1、葡萄糖、葡萄糖 果糖果糖-1-1，6-6-二磷酸二磷酸2 2、果糖、果糖-1-1，6-6-二磷酸二磷酸 2 2分子磷酸丙糖分子磷酸丙糖3 3、甘油醛、甘油醛-3-3-磷酸磷酸 丙酮酸丙酮酸4 4、丙酮酸、丙酮酸 乳酸乳酸2006-8第八章糖代谢161 1. .葡萄糖葡萄糖

7、果糖果糖-1-1，6-6-二磷酸二磷酸(glucose)(fructose-1，6-bisphosphate)反应不可逆反应不可逆己糖激酶己糖激酶葡萄糖激酶（肝）葡萄糖激酶（肝）2006-8第八章糖代谢17反应不可逆反应不可逆果糖磷酸激酶果糖磷酸激酶-12006-8第八章糖代谢182.2.果糖果糖-1-1，6-6-二磷酸二磷酸 2 2分子磷酸丙糖分子磷酸丙糖fructose- 1,6- bisphosphatetriose phosphate2006-8第八章糖代谢193 3. .甘油醛甘油醛 -3-3-磷酸磷酸 丙酮酸丙酮酸glyceraldehydes3-phosphatepyruvate

8、糖酵解过程中惟一的脱氢反应糖酵解过程中惟一的脱氢反应2006-8第八章糖代谢20 底物水平磷酸化生成底物水平磷酸化生成 ATPATP（substrate level phosphorylation)substrate level phosphorylation)2006-8第八章糖代谢212006-8第八章糖代谢22底物水平磷酸化产生底物水平磷酸化产生 ATPATP丙酮酸激酶丙酮酸激酶反应不可逆反应不可逆2006-8第八章糖代谢234. 乳酸的生成乳酸的生成丙酮酸在无氧条件下还原为乳酸，丙酮酸在无氧条件下还原为乳酸，有氧则进入线粒体氧化。有氧则进入线粒体氧化。 来自甘油醛来自甘油醛-3-磷酸脱

9、氢磷酸脱氢2006-8第八章糖代谢242006-8第八章糖代谢25 果糖果糖-1，6-二磷酸二磷酸2006-8第八章糖代谢26糖酵解小结糖酵解小结反应部位在胞液反应部位在胞液不需氧的产能过程（底物水平磷酸化）不需氧的产能过程（底物水平磷酸化） 1G2ATP1G2ATP，GnGn（G G）3ATP3ATP3. 3. 终产物乳酸：释放入血，进入肝脏代谢终产物乳酸：释放入血，进入肝脏代谢 分解利用分解利用 乳酸循环乳酸循环2006-8第八章糖代谢274. 有有3步不可逆反应：步不可逆反应： G G-6-P F-6-P F-1,6-BP PEP 丙酮酸丙酮酸ATP ADPATP ADPADP ATP己

10、糖激酶己糖激酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶丙酮酸激酶糖酵解小结糖酵解小结2006-8第八章糖代谢28（二）糖酵解的调节（二）糖酵解的调节关键酶关键酶 己糖激酶己糖激酶 果糖磷酸激酶果糖磷酸激酶-1-1 ( (最重要最重要) ) 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 调节代谢途径中调节代谢途径中关键酶关键酶的活性而影响代谢速度的活性而影响代谢速度2006-8第八章糖代谢29调节方式调节方式 变构调节变构调节 共价修饰调节（激素调节）共价修饰调节（激素调节） 2006-8第八章糖代谢30果糖磷酸激酶果糖磷酸激酶-1AMPADP果糖果糖-2,6-二磷酸二磷酸果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸ATP（高浓度）（

11、高浓度）柠檬酸柠檬酸长链脂肪酸长链脂肪酸激活激活 抑制抑制己糖激酶己糖激酶G-6-P长链脂酰长链脂酰CoA抑制抑制丙酮酸激酶丙酮酸激酶果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸激活激活ATP丙氨酸丙氨酸抑制抑制2006-8第八章糖代谢31（三）糖酵解生理意义（三）糖酵解生理意义 是机体相对缺氧时补充能量的一种有效方式是机体相对缺氧时补充能量的一种有效方式 某些组织在有氧时也通过糖酵解供能：某些组织在有氧时也通过糖酵解供能：2006-8第八章糖代谢32二、糖的有氧氧化二、糖的有氧氧化 概念：概念：有氧，葡萄糖（糖原）有氧，葡萄糖（糖原） COCO2 2 + H + H2 2O + ATPO + ATP 反应

12、部位：反应部位：细胞液、线粒体细胞液、线粒体cytoplasmmitochondria2006-8第八章糖代谢33有氧氧化的概况有氧氧化的概况2006-8第八章糖代谢34 第一阶段：第一阶段：葡萄糖葡萄糖 丙酮酸丙酮酸（胞液）（胞液） 第二阶段：第二阶段：丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA CoA （线粒体）（线粒体） 第三阶段：第三阶段：乙酰乙酰CoA CoA COCO2 2 + H + H2 2O + ATPO + ATP （三羧酸循环）（线粒体）（三羧酸循环）（线粒体）（一）有氧氧化的反应过程（一）有氧氧化的反应过程2006-8第八章糖代谢35Glc2CH3COCOOH2NADH + 2H+呼

13、吸链呼吸链(respiratory chain)H2O + 2 3ATP（ 2 2ATP）1 1. . 葡萄糖氧化分解为丙酮酸葡萄糖氧化分解为丙酮酸同糖酵解途径，反应在细胞液进行同糖酵解途径，反应在细胞液进行2006-8第八章糖代谢362.2.丙酮酸氧化脱羧生成乙酰丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoACoA反应不可逆反应不可逆2006-8第八章糖代谢37丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶二氢硫辛酸乙酰转移酶二氢硫辛酸乙酰转移酶二氢硫辛酸脱氢酶二氢硫辛酸脱氢酶TPPTPP（Vit BVit B1 1）HSCoAHSCoA（泛酸）泛酸）硫辛酸硫辛酸FADFAD（Vit BVit B2 2 ）NADNAD+ + （V

14、it PPVit PP）酶酶辅酶（维生素）辅酶（维生素）丙酮酸脱氢酶系的组成丙酮酸脱氢酶系的组成2006-8第八章糖代谢38丙酮酸氧化脱羧反应过程丙酮酸氧化脱羧反应过程2006-8第八章糖代谢39三羧酸循环三羧酸循环( (Tricarboxylic acid Cycle, TAC)Tricarboxylic acid Cycle, TAC) 指乙酰指乙酰CoACoA和草酰乙酸缩合生成含三个羧基的柠檬酸，和草酰乙酸缩合生成含三个羧基的柠檬酸，反复进行脱氢脱羧，又生成草酰乙酸的重复循环反反复进行脱氢脱羧，又生成草酰乙酸的重复循环反应的过程。应的过程。柠檬酸循环柠檬酸循环Krebs循环循环2006-

15、8第八章糖代谢40所有的反应均在所有的反应均在线粒体线粒体中进行中进行 TACTACCH3COSCOA （C2）草酰乙酸草酰乙酸 （C4）柠檬酸柠檬酸（C6）-酮戊二酸酮戊二酸 （C5）HSCoA2006-8第八章糖代谢41（1）反应过程）反应过程:反应不可逆反应不可逆2006-8第八章糖代谢42 反应不可逆反应不可逆2006-8第八章糖代谢43反应不可逆反应不可逆2006-8第八章糖代谢44底物水平磷酸化生成底物水平磷酸化生成ATP2006-8第八章糖代谢452006-8第八章糖代谢462006-8第八章糖代谢47三羧酸循环的总反应式：三羧酸循环的总反应式： H2O + ATP电子传递链电子

16、传递链2006-8第八章糖代谢482006-8第八章糖代谢49 循环一周氧化循环一周氧化1 1分子乙酰分子乙酰CoACoA 脱氢脱氢4 4次次(2(2H)H) 3 3（NADH+HNADH+H+ +）、）、1 1（FADHFADH2 2） 2 2次脱羧次脱羧（2 2COCO2 2）（2）三羧酸循环的反应特点）三羧酸循环的反应特点 关键酶：关键酶： 柠檬酸合酶柠檬酸合酶 异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶 - -酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系2006-8第八章糖代谢50（2）三羧酸循环的反应特点）三羧酸循环的反应特点 循环的循环的中间产物：中间产物：-起催化剂作用，本身无量的变化起催化剂作用，本身无

17、量的变化-不能直接通过循环氧化为不能直接通过循环氧化为COCO2 2和和H H2 2O O-可参与其他代谢反应，为保证循环而需补充可参与其他代谢反应，为保证循环而需补充2006-8第八章糖代谢51草酰乙酸草酰乙酸 的补充的补充草酰乙酸脱羧酶草酰乙酸脱羧酶CO22006-8第八章糖代谢52（二）糖的有氧氧化的调节（二）糖的有氧氧化的调节调节点：调节点：第一阶段：见糖酵解第一阶段：见糖酵解第二阶段：丙酮酸脱氢酶系第二阶段：丙酮酸脱氢酶系第三阶段：柠檬酸合酶第三阶段：柠檬酸合酶 异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶 -酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系 2006-8第八章糖代谢531. 1. 丙酮酸脱氢酶系的

18、调节丙酮酸脱氢酶系的调节 变构调节变构调节乙酰乙酰CoA; NADH; ATP CoA; NADH; ATP AMP; ADP; NADAMP; ADP; NAD+ + 丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系变构抑制变构抑制变构激活变构激活2006-8第八章糖代谢54 乙酰乙酰CoA/HSCoACoA/HSCoA 、 NADH/NADNADH/NAD+ + 抑制抑制能量充足能量充足丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系2006-8第八章糖代谢55共价修饰调节共价修饰调节丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶P丙酮酸脱氢丙酮酸脱氢酶酶激酶激酶ATPADP丙酮酸脱氢丙酮酸脱氢酶酶磷酸酶磷酸酶有活性有活性无活

19、性无活性2006-8第八章糖代谢562. 三羧酸循环的调节三羧酸循环的调节异柠檬酸脱氢酶、-酮戊二酸脱氢酶系ATP/ADP、ATP/AMP、NADH/NAD+抑制抑制氧化磷酸化速率影响三羧酸循环速率2006-8第八章糖代谢57细胞内能量水平细胞内能量水平 有氧氧化中的关键酶被有氧氧化中的关键酶被 激活激活 抑制抑制有氧氧化有氧氧化 加速加速 减慢减慢有氧氧化调节特点：有氧氧化调节特点：2006-8第八章糖代谢58（三）（三） 有氧氧化的生理意义有氧氧化的生理意义 有氧氧化有氧氧化是机体获得能量的主要方式是机体获得能量的主要方式 三羧酸循环三羧酸循环是体是体内糖、脂肪和蛋白质三大营养内糖、脂肪和

20、蛋白质三大营养物质分解代谢的最终代谢通路物质分解代谢的最终代谢通路 三羧酸循环是三羧酸循环是三大物质代谢相互联系的枢纽三大物质代谢相互联系的枢纽2006-8第八章糖代谢59葡萄糖有氧氧化生成的葡萄糖有氧氧化生成的ATP ATP 葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖- - -磷酸磷酸 -1-1 第一阶段：葡萄糖第一阶段：葡萄糖丙酮酸丙酮酸果糖果糖- - -磷酸磷酸果糖果糖-1,6-1,6-二磷酸二磷酸 -1-1 2*甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸2*甘油酸甘油酸-1,3-二磷酸二磷酸 NAD+ 2*3或或2*22*甘油酸甘油酸-1,3-二磷酸二磷酸2*甘油酸甘油酸-3-磷酸磷酸 2*12*烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式

21、丙酮酸磷酸2*丙酮酸丙酮酸 2*1辅酶辅酶 ATP6或或8ATP2006-8第八章糖代谢60第二阶段：第二阶段：2 2* *丙酮酸丙酮酸 2 2* *乙酰乙酰CoA CoA NADNAD+ + 2 2* *3 3辅酶辅酶 ATP6 ATP葡萄糖有氧氧化生成的葡萄糖有氧氧化生成的ATP 2006-8第八章糖代谢61第三阶段：三羧酸循环第三阶段：三羧酸循环2 2* *异柠檬酸异柠檬酸2 2* *-酮戊二酸酮戊二酸 NADNAD+ + 2 2* *3 32 2* *-酮戊二酸酮戊二酸 2 2* *琥珀酰琥珀酰CoA CoA NADNAD+ + 2 2* *3 32 2* *琥珀酰琥珀酰CoA CoA

22、 2 2* *琥珀酸琥珀酸 2 2* *1 12 2* *琥珀酸琥珀酸2 2* *延胡索酸延胡索酸 FADFAD 2 2* *2 22 2* *苹果酸苹果酸2 2* *草酰乙酸草酰乙酸 NADNAD+ + 2 2* *3 3辅酶辅酶 ATP24ATP葡萄糖有氧氧化生成的葡萄糖有氧氧化生成的ATP 2006-8第八章糖代谢62总总ATP数：数：第一阶段第一阶段6或或8第二阶段第二阶段6 36 或或 38ATP第三阶段第三阶段24葡萄糖有氧氧化生成的葡萄糖有氧氧化生成的ATP2006-8第八章糖代谢63糖原糖原 脂肪脂肪 蛋白质蛋白质葡萄糖葡萄糖 脂肪酸脂肪酸 氨基酸氨基酸 甘油甘油乙酰辅酶乙酰辅

23、酶ATCA2H1/2O2ADPPiATPH2O营养物质氧化分解的共同通路营养物质氧化分解的共同通路2006-8第八章糖代谢64物质代谢联系的枢纽物质代谢联系的枢纽CoA乙酰柠檬酸异柠檬酸酮戊二酸琥珀酰CoA琥珀酸延胡索酸苹果酸草酰乙酸TCA-丙酮酸脂肪酸TyrPheLeuIleTrp草酰乙酸乙酰CoA脂肪酸胆固醇蛋白质奇数脂肪酸血红素IleMetValThrAspPheTyr葡萄糖AspGlu蛋白质2006-8第八章糖代谢65糖酵解与有氧氧化的异同点糖酵解与有氧氧化的异同点葡萄糖葡萄糖2 2丙酮酸丙酮酸 + 2 + 2NADH+2HNADH+2H+ +相同点：相同点：2006-8第八章糖代谢6

24、6 不同点不同点 糖酵解糖酵解 有氧氧化有氧氧化 部位：部位： 细胞液细胞液 细胞液、线粒体细胞液、线粒体 需氧情况：需氧情况： 不需不需 需氧需氧 终产物：终产物： 乳酸乳酸 COCO2 2 + H + H2 2O + ATPO + ATP 产能：产能： 2 2ATP 36ATP 36或或3838mol ATPmol ATP糖酵解与有氧氧化的异同点糖酵解与有氧氧化的异同点2006-8第八章糖代谢67糖酵解与有氧氧化的异同点糖酵解与有氧氧化的异同点 不同点不同点 糖酵解糖酵解 有氧氧化有氧氧化 关键酶：关键酶： 己糖激酶己糖激酶 糖酵解糖酵解3 3个关键酶个关键酶 果糖磷酸激酶果糖磷酸激酶 丙

25、酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 柠檬酸合酶柠檬酸合酶 异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶 - -酮戊二酸脱氢酮戊二酸脱氢酶系酶系 甘油醛甘油醛-3 -3 还原丙酮酸还原丙酮酸 进入线粒体氧化成水进入线粒体氧化成水 - -磷酸脱磷酸脱 下的下的2H2H2006-8第八章糖代谢68三、磷酸戊糖途径（胞液）三、磷酸戊糖途径（胞液） 葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸核糖核糖-5-5-磷酸磷酸 + + NADPHNADPH 过程：过程：第一阶段：氧化反应第一阶段：氧化反应葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸脱氢、磷酸脱氢、 脱羧生成脱羧生成NADPHNADPH、COCO2 2第二阶段：非氧化阶段第二阶段

26、：非氧化阶段一系列基团的转移一系列基团的转移2006-8第八章糖代谢69磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段62006-8第八章糖代谢70葡萄糖葡萄糖-6-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶第一阶段：第一阶段：葡萄糖酸葡萄糖酸-6-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸葡萄糖酸葡萄糖酸-6-磷酸磷酸核酮糖核酮糖-5-磷酸磷酸2006-8第八章糖代谢71第二阶段：第二阶段：核酮糖核酮糖-5-磷酸磷酸木酮糖木酮糖-5-磷酸磷酸景天糖景天糖-7-磷酸磷酸景天糖景天糖-7-磷酸磷酸核糖核糖-5-磷酸磷酸木酮糖木酮糖-5-磷酸磷酸甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸果糖果糖-6-磷酸磷酸甘油醛甘油醛

27、-3-磷酸磷酸2006-8第八章糖代谢72 葡糖葡糖-6-6-磷酸磷酸核糖核糖甘油醛甘油醛-3-3-磷酸和果糖磷酸和果糖- -6-6-磷酸进入酵解途径。因此，磷酸戊糖途径也磷酸进入酵解途径。因此，磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路称磷酸戊糖旁路( (pentose phosphate shunt)pentose phosphate shunt)。2006-8第八章糖代谢73 3 3 葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸 + 6 + 6NADPNADP+ +2 2 果糖果糖-6-6-磷酸磷酸 + +甘油醛甘油醛-3-3-磷酸磷酸 + 6 + 6NADPH + 6HNADPH + 6H+ + +3CO +3C

28、O2 2磷酸戊糖途径总的反应：磷酸戊糖途径总的反应：2006-8第八章糖代谢74( (二二) ) 磷酸戊糖途径的调节磷酸戊糖途径的调节 葡糖葡糖-6-6-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶是磷酸戊糖途径的是磷酸戊糖途径的关键酶关键酶，其活性的高低决定葡糖其活性的高低决定葡糖-6-6-磷酸进入磷酸戊糖磷酸进入磷酸戊糖途径的流量。途径的流量。 2006-8第八章糖代谢75( (二二) ) 磷酸戊糖途径的调节磷酸戊糖途径的调节 NADPH/NADPNADPH/NADP+ +比值比值葡糖葡糖-6-6-磷酸脱氢酶酶活磷酸脱氢酶酶活性性；比值降低则活性；比值降低则活性。 另外另外NADPHNADPH对该酶有强烈抑制作用

29、。对该酶有强烈抑制作用。2006-8第八章糖代谢76( (二二) ) 磷酸戊糖途径的调节磷酸戊糖途径的调节 磷酸戊糖途径的流量取决于机体对磷酸戊糖途径的流量取决于机体对NADPH的需求。的需求。2006-8第八章糖代谢77( (三三) ) 磷酸戊糖途径的生理意义磷酸戊糖途径的生理意义 产生产生核糖核糖-5-5-磷酸磷酸，为核酸合成提供，为核酸合成提供磷酸核糖磷酸核糖 产生产生NADPH+HNADPH+H+ +作为供氢体参与脂肪酸及胆固醇等合成作为供氢体参与脂肪酸及胆固醇等合成是谷胱甘肽还原酶的辅酶是谷胱甘肽还原酶的辅酶作为羟化酶系的辅酶，参与生物转化作为羟化酶系的辅酶，参与生物转化2006-8

30、第八章糖代谢78还原型谷胱甘肽还原型谷胱甘肽(GSH)的重要作用的重要作用（1 1）保护含巯基的蛋白质或酶免受氧化剂、）保护含巯基的蛋白质或酶免受氧化剂、 尤其是过氧化物的损害。尤其是过氧化物的损害。（2 2）保护红细胞膜结构的完整性。）保护红细胞膜结构的完整性。（3 3）缺乏葡萄糖）缺乏葡萄糖-6-6-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶 NADPHGSHNADPHGSH红细胞破坏红细胞破坏溶血溶血GSSG 2GSHNADPH+H+NADP+谷胱甘肽还原酶谷胱甘肽还原酶维持细胞膜的完整性维持细胞膜的完整性2006-8第八章糖代谢79第第 三三 节节 糖原的合成与分解糖原的合成与分解Glycogenesis

31、andGlycogenesis andGlycogenolysisGlycogenolysis2006-8第八章糖代谢80糖糖 原原 (glycogen) 是动物体内糖的储存形式之一，是机体能迅速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。动用的能量储备。2006-8第八章糖代谢81糖原储存的主要器官及其生理意义糖原储存的主要器官及其生理意义 肌肉：肌肉：肌糖原，肌糖原，180 180 300g300g，主要供肌肉收缩所需主要供肌肉收缩所需 肝脏：肝脏：肝糖原，肝糖原，70 70 100100g g，维持血糖水平维持血糖水平2006-8第八章糖代谢82糖原结构糖原结构非还原端非还原

32、端2006-8第八章糖代谢83 分支多，水溶性大分支多，水溶性大 非还原端多，分解快非还原端多，分解快 糖原的合成与分解从非还糖原的合成与分解从非还原端开始原端开始糖原结构糖原结构2006-8第八章糖代谢84一、糖原的合成一、糖原的合成合成部位：合成部位：组织定位：主要在肝脏、肌肉组织定位：主要在肝脏、肌肉细胞定位：胞浆细胞定位：胞浆定义：定义：由葡萄糖合成糖原的过程由葡萄糖合成糖原的过程2006-8第八章糖代谢85 Gn G G-6-P G-1-P UDPG Gn+1 关键酶：关键酶： 糖原合酶糖原合酶 葡萄糖的供体：葡萄糖的供体： UDPG ， 需小分子糖原作引物需小分子糖原作引物消耗的能

33、量：消耗的能量： 2分子分子ATP反应过程反应过程2006-8第八章糖代谢86ATP ADP 己糖激酶己糖激酶; ;葡萄糖激酶（肝）葡萄糖激酶（肝） 葡萄糖葡萄糖 葡糖葡糖-6-6-磷酸磷酸1. 葡萄糖磷酸化生成葡糖葡萄糖磷酸化生成葡糖-6-磷酸磷酸2006-8第八章糖代谢872.葡糖葡糖-6-磷酸转变成葡糖磷酸转变成葡糖-1-磷酸磷酸葡糖葡糖-1-1-磷酸磷酸磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 葡糖葡糖 -6-6-磷酸磷酸2006-8第八章糖代谢88活性葡萄糖活性葡萄糖在体内充作葡萄糖供体在体内充作葡萄糖供体3.葡糖葡糖-1- 磷酸转变成尿苷二磷酸葡萄糖磷酸转变成尿苷二磷酸葡萄糖2006-8第

34、八章糖代谢89糖原糖原n + UDPG n + UDPG 糖原糖原n+1 + UDP n+1 + UDP 糖原合酶糖原合酶( ( glycogen synthase ) glycogen synthase ) 4.UDPG参与合成糖原参与合成糖原糖原引物糖原引物( (primer)primer)2006-8第八章糖代谢901、糖原合成酶催化的反应需要、糖原合成酶催化的反应需要引物引物（多聚葡萄糖）（多聚葡萄糖）2、糖原合成酶是、糖原合成酶是关键酶关键酶3、分枝酶形成、分枝酶形成分枝分枝（见下页）（见下页）4、每增加一个葡萄糖，消耗、每增加一个葡萄糖，消耗 2 Pi5、 UDP-Glc是葡萄糖的

35、是葡萄糖的供体供体（葡萄糖的活性形式葡萄糖的活性形式）6、糖原合成全过程是在、糖原合成全过程是在细胞质细胞质中进行中进行(二二)糖原合成特点糖原合成特点2006-8第八章糖代谢91糖原分支的形成糖原分支的形成 分分 支支 酶酶 (branching enzyme) -1,6-糖苷键糖苷键 -1,4-糖苷键糖苷键 2006-8第八章糖代谢92 二、糖原的分解二、糖原的分解 定义：定义：指肝糖原分解成为葡萄糖的过程指肝糖原分解成为葡萄糖的过程亚细胞定位：亚细胞定位：胞胞 浆浆 2006-8第八章糖代谢93(一）肝糖原分解过程一）肝糖原分解过程糖原糖原n+1 n+1 糖原糖原n + n + 葡糖葡糖

36、-1-1-磷酸磷酸 磷酸化酶磷酸化酶 1. 1. 糖原糖原分解分解为为葡糖葡糖-1- 1-磷酸磷酸关键酶关键酶2006-8第八章糖代谢94脱支酶脱支酶 (debranching enzyme)2.2.脱枝酶的作用脱枝酶的作用 转移葡萄糖残基转移葡萄糖残基水解水解 -1,6-糖苷键糖苷键 磷酸化酶磷酸化酶 转移酶活性转移酶活性 -1,6糖苷糖苷酶活性酶活性 2006-8第八章糖代谢95葡糖葡糖 -1-1-磷酸磷酸 葡糖葡糖-6-6-磷酸磷酸磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 3 3.葡糖葡糖-1-1-磷酸转变成葡糖磷酸转变成葡糖-6-6-磷酸磷酸4.葡糖葡糖-6-磷酸磷酸生成葡萄糖生成葡萄糖 葡糖

37、葡糖-6-6-磷酸酶磷酸酶 （肝，肾）（肝，肾）葡萄糖葡萄糖 葡糖葡糖-6-6-磷酸磷酸2006-8第八章糖代谢961、磷酸化酶磷酸化酶是是关键酶关键酶，磷酸化酶只作用于，磷酸化酶只作用于-1，4 糖苷键，磷酸化酶催化至距糖苷键，磷酸化酶催化至距-1,6糖苷键糖苷键 4个葡个葡萄糖单位时作萄糖单位时作 用停止用停止2、脱支酶脱支酶转移转移3个葡萄糖基至邻近糖链末端，并个葡萄糖基至邻近糖链末端，并水解水解-1,6糖苷键糖苷键 生成游离葡萄糖生成游离葡萄糖3、糖原分解全过程在、糖原分解全过程在胞质胞质中进行中进行（二）糖原分解的特点（二）糖原分解的特点2006-8第八章糖代谢97糖原的合成与分解糖

38、原的合成与分解2006-8第八章糖代谢98三、糖原合成与分解的调节三、糖原合成与分解的调节关键酶关键酶 糖原合成：糖原合成：糖原合酶糖原合酶 糖原分解：糖原分解：糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶 调节关键酶活性：调节关键酶活性：2006-8第八章糖代谢99调节方式：调节方式：共价修饰和变构调节共价修饰和变构调节酶特点：酶特点：活性、无（低）活性二种形式存在活性、无（低）活性二种形式存在 通过磷酸化和去磷酸化而相互转变通过磷酸化和去磷酸化而相互转变2006-8第八章糖代谢1001. 共价修饰调节共价修饰调节2006-8第八章糖代谢101 主要是葡萄糖作为变构效应剂对磷酸化酶进主要是葡萄糖作为变构效应剂对

39、磷酸化酶进行变构调节。行变构调节。当血糖升高时，葡萄糖当血糖升高时，葡萄糖 葡糖葡糖-6-6-磷酸磷酸 ATP ATP 增多增多2. 2. 别构调节别构调节糖原合酶糖原合酶磷酸化酶磷酸化酶a-Pa-P磷酸化酶磷酸化酶b bAMPAMP2006-8第八章糖代谢102四、糖原合成与分解的生理意义四、糖原合成与分解的生理意义维持血糖浓度的相对恒定维持血糖浓度的相对恒定2006-8第八章糖代谢103五、糖原积累症五、糖原积累症(glycogen storage diseases)特点：特点： 遗传性代谢病，体内某些器官组织中有遗传性代谢病，体内某些器官组织中有大量糖原堆积。大量糖原堆积。原因：原因：患

40、者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类患者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类2006-8第八章糖代谢104型别缺陷的酶受害器官糖原结构葡萄糖-6-磷酸酶缺陷肝、肾正常溶酶体14和16葡萄糖苷酶所有组织正常脱支酶缺失肝、肌肉分支多，外周糖链短分支酶缺失所有组织分支少，外周糖链特别长肌磷酸化酶缺失肌肉正常肝磷酸化酶缺陷肝正常肌肉和红细胞磷酸果糖激酶缺陷肌肉、红细胞正常肝脏磷酸化酶激酶缺陷脑、肝正常糖原积累症分型糖原积累症分型2006-8第八章糖代谢105第第 四四 节节 糖糖 异异 生生 Gluconeogenesis Gluconeogenesis 2006-8第八章糖代谢106* * 部位部位* * 原

41、料原料* * 概念概念 主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体 主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸等主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸等从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程2006-8第八章糖代谢107 基本上是糖酵解的逆过程基本上是糖酵解的逆过程 酵解途径中有酵解途径中有3个由关键酶催化的不可逆反个由关键酶催化的不可逆反应应。在糖异生时，须由另外的反应和酶代替。在糖异生时，须由另外的反应和酶代替。一、糖异生途径一、糖异生途径(gluconeogenic pathway)2006-8第八章糖代谢1081.1.丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸转变成

42、磷酸烯醇式丙酮酸( (PEP) PEP) -丙酮酸羧化支路丙酮酸羧化支路2006-8第八章糖代谢1092.果糖果糖 -1,6-二磷酸转变为果糖二磷酸转变为果糖-6-磷酸磷酸2006-8第八章糖代谢1103.葡糖葡糖-6-磷酸水解为葡萄糖磷酸水解为葡萄糖2006-8第八章糖代谢111糖异生的关键酶：糖异生的关键酶： 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶 果糖果糖-1,6-1,6-双磷酸酶双磷酸酶 葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶 2006-8第八章糖代谢112底物循环底物循环(substrate cycle)作用物的互变分别由不同酶催化其单向反应，作用物的互变

43、分别由不同酶催化其单向反应，这种互变循环称之为这种互变循环称之为底物循环。底物循环。2006-8第八章糖代谢113葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸 葡萄糖葡萄糖-1-磷酸磷酸 糖原糖原果糖果糖-6-磷酸磷酸果糖果糖-1，6-二磷酸二磷酸甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮甘油甘油-3-磷酸磷酸甘油甘油甘油酸甘油酸-1，3-二磷酸二磷酸甘油酸甘油酸-3-磷酸磷酸甘油酸甘油酸-2-磷酸磷酸磷酸烯醇式磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸草酰草酰乙酸乙酸苹果酸苹果酸丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸苹果酸苹果酸磷酸烯醇式磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸线粒体线粒体甘油和乳酸的糖异生途径甘油

44、和乳酸的糖异生途径2006-8第八章糖代谢114二、糖异生的调节二、糖异生的调节 多种代谢物浓度变化可调节糖异生途径中的多种代谢物浓度变化可调节糖异生途径中的4个关键酶活性个关键酶活性而改变糖异生速率。而改变糖异生速率。2006-8第八章糖代谢115二、糖异生的调节二、糖异生的调节 糖异生原料浓度糖异生原料浓度糖异生作用糖异生作用 乙酰乙酰CoA别构激活丙酮酸羧化酶别构激活丙酮酸羧化酶 糖异生作用糖异生作用 抑制丙酮酸脱氢酶抑制丙酮酸脱氢酶 ATP别构激活果糖别构激活果糖-1,6-二磷酸酶二磷酸酶糖异生作用糖异生作用 抑制果糖抑制果糖-6-磷酸激酶磷酸激酶-12006-8第八章糖代谢116三、

45、糖异生的生理意义三、糖异生的生理意义1 1、保证饥饿情况下血有、保证饥饿情况下血有 糖浓度的相对恒定糖浓度的相对恒定2 2、糖异生作用有利于乳酸的回收利用、糖异生作用有利于乳酸的回收利用3 3、协助氨基酸的分解代谢、协助氨基酸的分解代谢4 4、有助于维持酸碱平衡、有助于维持酸碱平衡2006-8第八章糖代谢117肝肝 肌肉肌肉 乳酸循环乳酸循环(lactose cycle) （Cori 循环）葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 酵解酵解乳酸乳酸 乳酸乳酸 乳酸乳酸 糖异生糖异生血液血液 2006-8第八章糖代谢118第第 五五 节节 血糖及其调节血糖及其调节Blood Glucose an

46、d The Regulation of Blood Glucose Concentration2006-8第八章糖代谢119血糖：血糖：指血液中的葡萄糖指血液中的葡萄糖血糖水平：血糖水平：即血糖浓度即血糖浓度正常血糖浓度正常血糖浓度 ：3.893.896.11mmol/L6.11mmol/L 血糖及血糖水平的概念血糖及血糖水平的概念 2006-8第八章糖代谢120血糖血糖3.893.896.116.11mmol/Lmmol/L食物食物肝糖原肝糖原糖异生糖异生H H2 2O O、COCO2 2、能能糖原糖原脂肪、脂肪、氨基酸、氨基酸、核糖等核糖等随尿排出随尿排出8.898.89mmol/Lmmo

47、l/L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一、血糖的来源和去路一、血糖的来源和去路2006-8第八章糖代谢121二、血糖的调节二、血糖的调节 肝脏调节肝脏调节 肾脏调节肾脏调节 神经调节神经调节 激素调节激素调节2006-8第八章糖代谢122（一）肝脏调节（一）肝脏调节 进食后进食后肝糖原合成肝糖原合成 不进食不进食肝糖原分解肝糖原分解 饥饿时饥饿时糖异生作用糖异生作用2006-8第八章糖代谢123（二）肾脏调节（二）肾脏调节肾糖阈：肾糖阈：肾对糖的重吸收能力肾对糖的重吸收能力(8.899.99mmol/L)（renal threshold of sugar）血糖肾糖阈：血糖肾糖阈：尿中不含葡萄糖尿中不含葡萄糖血糖肾糖阈：血糖肾糖阈：出现糖尿出现糖尿2006-8第八章糖代谢124（三）神经和激素的调节（三