生物化学糖代谢3

生物化学糖代谢3第1页/共56页概论糖的无氧氧化糖的有氧氧化葡萄糖的其他代谢途径糖原的合成与分解糖异生其他单糖的代谢血糖及其调节

学习内容第2页/共56页本次课的学习重点糖异生的概念、限速步骤的反应物、产物及限速酶糖异生的调节及生理意义血糖调节理论解释葡萄糖能源的有效利用第3页/共56页第六节

糖异生

Gluconeogenesis第4页/共56页非糖物质葡萄糖，饥饿时维持血糖恒定。部位：肝(主要)、肾胞液(主要)、线粒体甘油(脂肪分解)、乳酸(肌糖原无氧分解)生糖aa(Pr分解)、丙酮酸

(乳酸、生糖aa的中间代谢物)第5页/共56页葡萄糖6－磷酸葡萄糖6－磷酸果糖1,6－二磷酸果糖2分子

3－磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮⑤

2分子

1,3－二磷酸甘油酸2分子

3－磷酸甘油酸2分子

2－磷酸甘油酸2分子磷酸烯醇式丙酮酸2分子丙酮酸*磷酸果糖激酶

己糖激酶丙酮酸激酶葡萄糖-6-磷酸酶(肌无)果糖二磷酸酶丙酮酸羧化酶(线粒体)磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶耗能糖异生产能酵解1－磷酸葡萄糖糖原2NAD+2NADH第6页/共56页（一）丙酮酸经丙酮酸羧化支路变为磷酸烯醇式丙酮酸

丙酮酸草酰乙酸PEPATPADP+PiCO2①GTPGDPCO2

②①丙酮酸羧化酶(pyruvatecarboxylase)，辅酶为生物素（反应在线粒体）②磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反应在线粒体、胞液）第7页/共56页草酰乙酸转运出线粒体：出线粒体苹果酸

苹果酸

草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸

出线粒体天冬氨酸

草酰乙酸第8页/共56页丙酮酸丙酮酸草酰乙酸

丙酮酸羧化酶ATP+CO2ADP+Pi苹果酸NADH+H+NAD+天冬氨酸谷氨酸α-酮戊二酸天冬氨酸苹果酸草酰乙酸

PEP磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶GTPGDP+CO2线粒体胞液乳酸第9页/共56页葡萄糖①

6－磷酸葡萄糖6－磷酸果糖②

磷酸己糖异构酶③

1,6－二磷酸果糖醛缩酶2分子

3－磷酸甘油醛④

磷酸二羟丙酮⑤

⑥

2分子

1,3－二磷酸甘油酸⑦

2分子

3－磷酸甘油酸2分子

2－磷酸甘油酸⑧

磷酸甘油酸变位酶2分子磷酸烯醇式丙酮酸烯醇酶⑨

2分子丙酮酸⑩

ADP*磷酸果糖激酶ATP己糖激酶ADPATP22ADP丙酮酸激酶ATP22NAD+3-磷酸甘油醛脱氢酶NADH2ADP2磷酸甘油酸激酶ATP糖异生途径所需NADH+H+的来源？第10页/共56页由乳酸为原料异生糖时，NADH+H+由下述反应提供。乳酸丙酮酸LDHNAD+NADH+H+第11页/共56页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β-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。苹果酸线粒体苹果酸草酰乙酸草酰乙酸NAD+NADH+H+NAD+NADH+H+胞浆第12页/共56页（二）1,6-双磷酸果糖转变为6-磷酸果糖1,6-双磷酸果糖6-磷酸果糖Pi果糖双磷酸酶（三）6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖6-磷酸葡萄糖葡萄糖Pi葡萄糖-6-磷酸酶第13页/共56页葡萄糖磷酸烯醇式丙酮酸草酰乙酸丙酮酸+乙酰CoA线粒体TAC草酰乙酸苹果酸－天冬氨酸穿梭胞液丙酮酸羧化酶

甘油

磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶糖异生果糖二磷酸酶-1葡萄糖-6-磷酸酶丙酮酸１233个能障乳酸第14页/共56页葡萄糖6－磷酸葡萄糖6－磷酸果糖1,6－二磷酸果糖2分子

3－磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮⑤

2分子

1,3－二磷酸甘油酸2分子

3－磷酸甘油酸2分子

2－磷酸甘油酸2分子磷酸烯醇式丙酮酸2分子丙酮酸*磷酸果糖激酶

己糖激酶丙酮酸激酶葡萄糖-6-磷酸酶(肌无)丙酮酸羧化酶(线粒体)磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶123果糖二磷酸酶第15页/共56页

底物循环(substratecycle)

在以上反应过程中，作用物的互变反应分别由不同的酶催化其单向反应，这种互变循环被称为底物循环(substratecycle)。AB酶X酶Y第16页/共56页葡萄糖6－磷酸葡萄糖6－磷酸果糖1,6－二磷酸果糖2分子

3－磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮⑤

2分子

1,3－二磷酸甘油酸2分子

3－磷酸甘油酸2分子

2－磷酸甘油酸2分子磷酸烯醇式丙酮酸2分子丙酮酸*磷酸果糖激酶

己糖激酶丙酮酸激酶葡萄糖-6-磷酸酶(肌无)丙酮酸羧化酶(线粒体)磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶1233个底物循环果糖二磷酸酶第17页/共56页X=Y代谢向某一方向推进1代谢不能向任一方向推进无效循环(futilecycle)X=Y2当两种酶活性相等时，就不能将代谢向前推进，结果仅是ATP分解释放出能量，因而又称为无效循环(futilecycle)。而在细胞内两酶活性不完全相等，使代谢反应仅向一个方向进行。第18页/共56页1.代谢物

原料糖异生糖酵解途径的激活物糖异生2.激素

促进血糖的激素糖异生使血糖的激素糖异生总效应血糖供应不足时增强二、糖异生的调节——2、3底物循环

第19页/共56页（一）在6-磷酸果糖——1，6-双磷酸果糖底物循环的调节6-磷酸果糖1,6-双磷酸果糖ATPADP6-磷酸果糖激酶-1Pi果糖双磷酸酶-12,6-双磷酸果糖AMP第20页/共56页F-6-PF-1,6-2PATPADPPFK-1PKAATPADPPi胰高血糖素

ATPcAMP

活化F-2,6-2P+PFK-2（有活性）FBP-2（无活性）6-磷酸果糖激酶-2PFK-2（无活性）FBP-2（有活性）PP果糖双磷酸酶-2第21页/共56页（二）磷酸烯醇式丙酮酸——丙酮酸底物循环的调节PEP丙酮酸ATPADP丙酮酸激酶1,6-双磷酸果糖丙氨酸乙酰CoA草酰乙酸胰高血糖素

ATPcAMPPKAF-2,6-2P第22页/共56页三、糖异生的生理意义1.

运动、饥饿时维持血糖稳定乳酸甘油生糖aa

3.调节酸碱平衡，防止酸中毒直接途径UDPG丙酮酸、乳酸等间接途径(三碳途径)2.补充肝糖原消化吸收的葡萄糖肝糖原第23页/共56页四、乳酸循环(lactosecycle，Coricycle)耗能，回收乳酸能量，可防止乳酸堆积性酸中毒。葡萄糖丙酮酸乳酸糖酵解NADHNAD+葡萄糖葡萄糖乳酸NADHNAD+糖异生血液肌肉肝肌糖原肝糖原O2不足乳酸丙酮酸第24页/共56页1947年因发现Cori循环而获诺贝尔生理学医学奖第25页/共56页第七节

其它单糖的代谢

MetabolismofOtherMonose第26页/共56页果糖、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。第27页/共56页一、果糖被磷酸化后进入糖酵解途径果糖是膳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。第28页/共56页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第29页/共56页果糖不耐受性(fructoseintolerance)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浓度下降，从而加速乳酸酵解，造成乳酸酸中毒和餐后低血糖。第30页/共56页葡萄糖①

6－磷酸葡萄糖6－磷酸果糖②

③

1,6－二磷酸果糖2分子

3－磷酸甘油醛④

磷酸二羟丙酮⑤

⑥

2分子

1,3－二磷酸甘油酸⑦

2分子

3－磷酸甘油酸2分子

2－磷酸甘油酸⑧

2分子磷酸烯醇式丙酮酸⑨

2分子丙酮酸⑩

果糖甘露糖半乳糖第31页/共56页第八节

血糖及其调节

TheDefinition,LevelandRegulationofBloodGlucose第32页/共56页血糖，指血液中的葡萄糖。血糖水平，即血糖浓度。血糖及血糖水平的概念：正常血糖浓度：3.89~6.11mmol/L第33页/共56页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。第34页/共56页一、血糖的来源与去路血糖

3.89-6.11

mmol/L

食物

肝糖原非糖物质糖异生分解消化吸收氧化分解CO2+H2O

肝、肌糖原其它糖脂、氨基酸合成磷酸戊糖途径转变8.96-10.08mmol/L尿糖肾糖阈第35页/共56页

各代谢途径的协调

各器官代谢的协调血糖浓度的相对稳定取决于：第36页/共56页葡萄糖(血糖)脂酸或氨基酸小肠肝血液食物中糖消化酶葡萄糖肝糖原葡萄糖门静脉脂肪餐后葡萄糖脂酸第37页/共56页食物中糖葡萄糖(血糖)小肠肝血液肌肉葡萄糖肌蛋白长期饥饿氨基酸氨基酸脂肪甘油甘油其他组织第38页/共56页升高血糖肾上腺素胰高血糖素肾上腺皮质激素生长激素整体水平的调节激素水平的调节细胞水平的调节

降低血糖胰岛素第39页/共56页血糖

3.89-6.11

mmol/L

食物

肝糖原非糖物质糖异生分解消化吸收氧化分解CO2+H2O

肝、肌糖原其它糖脂、氨基酸合成磷酸戊糖途径转变胰岛素——降低血糖第40页/共56页血糖

3.89-6.11

mmol/L

食物

肝糖原非糖物质糖异生分解消化吸收氧化分解CO2+H2O

肝、肌糖原其它糖脂、氨基酸合成磷酸戊糖途径转变胰高血糖素——升高血糖第41页/共56页胰岛素和胰高血糖素是调节血糖，实际上也是调节三大营养物代谢最主要的两种激素。机体内糖、脂肪、氨基酸代谢的变化主要取决于这两种激素的比例。引起胰岛素分泌的信号（如血糖升高）可抑制胰高血糖素分泌。反之，使胰岛素分泌减少的信号可促进胰高血糖素分泌。第42页/共56页胰岛素减少胰高血糖素增加饥饿状态下血糖如何保持相对恒定？

1.短期饥饿

肝糖原分解加强糖利用减少(改用脂类供能)

糖异生增强(蛋白质、脂类分解的代谢物)

2.长期饥饿肾脏糖异生明显增强(与肝脏相等)第43页/共56页①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。②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。此外，在糖皮质激素存在时，其他促进脂肪动员的激素才能发挥最大的效果，间接抑制周围组织摄取葡萄糖。糖皮质激素的作用机制可能有两方面：糖皮质激素——升高血糖第44页/共56页肾上腺素的作用机制：通过肝和肌肉的细胞膜受体、cAMP、蛋白激酶级联激活磷酸化酶，加速糖原分解。主要在应激状态下发挥调节作用。肾上腺素——升高血糖第45页/共56页二、糖代谢异常1.低血糖<3.33mmol/L

病理(肝、激素)

生理(长期饿，持续剧烈体力劳动)第46页/共56页低血糖影响脑的正常功能，因为脑细胞所需要的能量主要来自葡萄糖的氧化。当血糖水平过低时，就会影响脑细胞的功能，从而出现头晕、倦怠无力、心悸等，严重时出现昏迷，称为低血糖休克。如不及时给病人静脉补充葡萄糖，可导致死亡。低血糖的危害：第47页/共56页2.高血糖>7.22mmol/L

生理(过量吃糖，情绪激动肾上腺素)

病理(肝、激素)第48页/共56页3.糖尿病是最常见的糖代谢紊乱疾病糖尿病是一种因部分或完全胰岛素缺