糖代谢学时的课件资料

糖代谢学时的课件资料第1页/共97页临床检验血糖：28mmol/L(3.8-6.1)尿糖：22mmol/L（无）尿酮体：1.5mmol/L(低于0.2)糖化血红蛋白：20％（4.7-8.1)血脂.甘油三脂.HDL.LDL都明显高于正常。诊断：糖尿病Ⅰ型伴脑血栓。第2页/共97页考虑问题1.这是一种什么病？是如何引起的？2.为什么会出现“三多一少”症状？生化机理如何？第3页/共97页第四章

糖代谢

第一节糖代谢概述(了解）第二节糖的无氧分解（掌握）第三节糖的有氧氧化（掌握）第四节磷酸戊糖途径（掌握生理意义）

第五节糖原的合成与分解（掌握）第六节糖异生（掌握）第七节血糖及其调节（熟悉）

第4页/共97页第一节概述

一、糖的生理功能二、糖的消化和吸收三、糖代谢的概况第5页/共97页一。糖的生理功能1。氧化供能。2。糖是机体重要的碳源。糖可转变成其他的含碳化合物，如氨基酸、脂肪酸、核苷等。3。糖是组成人体组织结构的重要成分。4。糖还有其他的一些特殊功能.体内还有一些具有特殊生理功能的糖蛋白.第6页/共97页二、糖的消化吸收糖的吸收部位：小肠上段。各种单糖的吸收速率：葡萄糖100D-半乳糖110D-果糖43D-甘露糖19吸收原理：葡萄糖的吸收主要是载体参与的需Na+和耗能的主动转运过程。

第7页/共97页图淀粉的消化第8页/共97页血糖三、糖代谢概况食物糖消化葡萄糖吸收(肝脏)葡萄糖肝糖原合成分解乳酸糖异生(血液)肌糖原葡萄糖合成有氧氧化CO2+H2O+ATP糖酵解乳酸+ATP血乳酸(肌肉)转变为其他物质(大量)(少量)第9页/共97页学习技巧1。概念；2。反应过程：反应阶段、起始物终产物限速酶、重要的脱氢反应（NAD+、FAD递氢体）产能与耗能反应；3。反应部位：器官，细胞内定位；4。生理意义：如生成ATP的数量；5。代谢调节：主要调节点，主要变构抑制剂、变构激活剂。第10页/共97页第二节糖酵解(glycolyticpathway)定义：葡萄糖和糖原在不需氧的条件下分解生成乳酸和ATP的过程称为糖的无氧分解。由于此过程与酵母菌生醇发酵的过程基本相似，故又称为糖酵解。反应部位：胞液反应过程关键酶（限速酶）己糖激酶磷酸果糖激酶-1

丙酮酸激酶

第11页/共97页一、糖酵解的反应过程糖酵解的代谢反应过程分为两个阶段：

第一阶段:由葡萄糖分解成丙酮酸的过程第二阶段:丙酮酸转变成乳酸的过程(一)葡萄糖分解成丙酮酸

1．葡萄糖磷酸化成为6—磷酸葡萄糖己糖激酶己糖激酶是限速酶第12页/共97页肝细胞存在的是Ⅳ型同工酶，称为葡萄糖激酶。两者有三点不同。2．6-磷酸葡萄糖转变为6—磷酸果糖磷酸己糖异构酶第13页/共97页

3．6-磷酸果糖转变为1，6-双磷酸果糖由6-磷酸果糖激酶-1催化，6-磷酸果糖激酶-1是限速酶第14页/共97页4．磷酸己糖裂解成2个磷酸丙糖醛缩酶5．磷酸丙糖的同分异构化磷酸丙糖异构酶第15页/共97页6．3-磷酸甘油醛氧化为1，3-二磷酸甘油酸

7．1，3—二-磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油酸激酶第16页/共97页糖酵解过程中第一个产生ATP的反应。底物水平磷酸化：将底物的高能磷酸基直接转移给ADP生成ATP.（这种ADP或其它核苷二磷酸的磷酸化作用与底物的脱氢作用直接相偶联的反应过程，被称为底物水平磷酸化作用。）第17页/共97页8．3—磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸9．2-磷酸甘油酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸磷酸甘油酸变位酶烯醇化酶第18页/共97页10．磷酸烯醇式丙酮酸转变成ATP和丙酮酸反应由丙酮酸激酶催化，这是糖酵解途径中第二次底物水平磷酸化。丙酮酸激酶是限速酶丙酮酸激酶第19页/共97页（二）丙酮酸转变成乳酸丙酮酸还原成乳酸所需的氢原子由NADH+H+提供，来自上述第6步反应中的3-磷酸甘油醛的脱氢反应。在缺氧情况下，这对氢用于还原丙酮酸生成乳酸，NADH+H+重新转变成NAD+，糖酵解才能继续进行。第20页/共97页第21页/共97页

葡萄糖6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖糖原6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮1,3-二磷酸甘油酸×2磷酸烯醇式丙酮酸×2烯醇式丙酮酸×2丙酮酸×2乳酸×2(胞液)己糖激酶磷酸果糖激酶3-磷酸甘油酸×22-磷酸甘油酸×22ADP

2ATP丙酮酸激酶NAD+NADH+H+NADH+H+ADPATPADPATP脱氢酶2ATP2ADP糖酵解NADH+H+NAD+第22页/共97页

（三）糖酵解反应特点反应部位：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：GG-6-PATPADP己糖激酶ATPADPF-6-PF-1,6-2P磷酸果糖激酶-1ADPATPPEP丙酮酸丙酮酸激酶第23页/共97页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2×2-2=2ATP从Gn开始2×2-1=3ATP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）第24页/共97页二、糖酵解调节通过别构剂和激素对糖酵解的三个不可逆反应的限速酶：己糖激酶、磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶的活性进行调节，使糖酵解的速率与机体的能量需求相适应。第25页/共97页(一)６-磷酸果糖激酶-1（最重要）：

1）变构调节：变构抑制剂：ATP、柠檬酸变构激活剂：AMP、ADP、1,6-双磷酸果糖、2,6-双磷酸果糖（最强）

2）共价修饰调节：

cAMP-蛋白激酶途径：激素→受体→G蛋白→腺苷酸环化酶→cAMP↑→激活依赖cAMP蛋白激酶→靶蛋白磷酸化第26页/共97页（二）丙酮酸激酶

1）变构调节

变构抑制剂：ATP、丙氨酸（肝）变构激活剂：1,6-双磷酸果糖

2）共价修饰调节激素：依赖cAMP蛋白激酶（胰高血糖素）依赖Ca+-钙调蛋白的蛋白激酶→丙酮酸激酶磷酸化而失活第27页/共97页（三）己糖激酶、葡萄糖激酶

己糖激酶：变构抑制剂：6-磷酸葡萄糖萄糖激酶：变构抑制剂：长链脂酰CoA

胰岛素可诱导合成调节小结细胞内：ATP——ATP/AMP(ADP)变构调节（能量调控）细胞外：血糖——激素共价修饰调节（维持血糖水平）组织：ATP/AMP比例→影响活性

·６-磷酸果糖激酶-1

·丙酮酸激酶第28页/共97页肝：血糖↑：胰高血糖素分泌↓→2,6-双磷酸糖合成↑→糖酵解↑→乙酰CoA↑→

脂酸合成↑

胰岛素分泌↑→葡萄糖激酶合成↑→糖原合成↑第29页/共97页三、糖酵解的生理意义

1.缺氧条件下,能迅速为生命活动提供能量.

1molG经糖酵解可净生成2molATP

1molGn的G单位经糖酵解可净生成3molATP

2.是机体某些组织获能或主要获能的方式。如：视网膜、神经、等的重要获能方式；

成熟红细胞几乎完全依赖糖酵解供应能量。3.乳酸的利用。可通过乳酸循环在肝脏异生为糖。第30页/共97页第三节糖的有氧氧化定义：葡萄糖或糖原在有氧条件彻底氧化成二氧化碳和水，并产生大量ATP的过程称为糖的有氧氧化。反应部位胞液和线粒体。生理意义：1.一般状况下人体大多数组织获能的主要方式。2.是糖、脂肪和氨基酸在体内氧化功能的共同通路，也是它们的互变枢扭。第31页/共97页糖原或葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰CoA三羧酸循环CO2+H2O+ATP有氧氧化(胞液)(线粒体)乳酸糖酵解糖的有氧氧化概况第32页/共97页

一、有氧氧化的反应过程糖的有氧氧化大致可分为三个阶段

第一阶段：葡萄糖循糖酵解途径分解成丙酮酸。第二阶段：丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧生成乙酰CoA。第三阶段：三羧酸循环第四阶段：氧化磷酸化第33页/共97页

(一)丙酮酸的氧化脱羧总反应式为：

丙酮酸+NAD++HSCoA乙酰CoA+NADH+H++CO2

丙酮酸脱氢酶复合体：

丙酮酸脱氢酶（E1）二氢硫辛酰胺转乙酰酶(E2)

二氢硫辛酰胺脱氢酶(E3)

辅酶：TPP、硫辛酸、FAD、NAD+及CoA第34页/共97页

丙酮酸脱氢酶系丙酮酸+COA乙酰COA+CO2NAD+NADH+H+

2第35页/共97页丙酮酸脱氢酶复合体的组成和作用

蛋白酶辅酶含维生素作用

E1TPP硫胺素(B1)结合羟乙基产生CO2E2硫辛酸转移乙酰基

HSCoA泛酸转移乙酰基生成乙酰CoAE3FAD核黄素(B2)传递氢

NAD+尼克酰胺(PP)传递氢

第36页/共97页CO2CoASHNAD+NADH+H+5.

NADH+H+的生成1.-羟乙基-TPP的生成2.乙酰硫辛酰胺的生成3.乙酰CoA的生成4.硫辛酰胺的生成第37页/共97页丙酮酸第38页/共97页（二）三羧酸循环

概念：从乙酰CoA与草酰乙酸缩合成含三个羧基的柠檬酸开始，通过一系列代谢反应，乙酰基被彻底氧化，草酰乙酸得以再生的过程。

部位：线粒体

限速酶：柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶复合体

第39页/共97页1．三羧酸循环的反应过程(1)柠檬酸的形成：乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸。反应由柠檬酸合酶催化柠檬酸合酶是限速酶第40页/共97页

（2）异柠檬酸的形成：柠檬酸与异柠檬酸的异构化可逆互变反应酶：顺乌头酸酶第41页/共97页

第一次氧化脱羧：生成1NADH+H+异柠檬酸脱氢酶是限速酶

第42页/共97页第二次氧化脱羧：生成一高能硫酯键和2NADH+H+

-酮戊二酸脱氢酶复合体是限速酶第43页/共97页

(5)底物水平磷酸化反应：酶：琥珀酰CoA合成酶。底物水平磷酸化，是三羧酸循环中唯一直接生成高能磷酸键的反应。第44页/共97页（6）琥珀酸脱氢生成延胡索酸：

酶：琥珀酸脱氢酶该酶结合在线粒体内膜上.其辅酶是FAD。第45页/共97页（7）延胡索酸加水生成苹果酸：延胡索酸酶(8)苹果酸脱氢生成草酰乙酸：苹果酸脱氢酶3NADH+H+

第46页/共97页柠檬酸合成酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶复合体乙酰CoACO2[2H]CO2[2H][2H][2H]GTP草酰乙酸第47页/共97页三羧酸循环的特点1。有氧，产物为NADH，FAD,（ATP）CO2，H2O。2。是主要产能途经，1分子乙酰COA通过四次脱氢一次底物水平磷酸化共产生10分子ATP。3。为单向不可逆反应，三个限速酶为柠檬酸合成酶，异柠檬酸脱氢酶，-酮戊二酸脱氢酶复合体。4。需不断补充中间物。第48页/共97页表面上看来，三羧酸循环运转必不可少的草酰乙酸在三羧酸循环中是不会消耗的，它可被反复利用。实际上：例如：草酰乙酸天冬氨酸α-酮戊二酸

谷氨酸柠檬酸脂肪酸琥珀酰CoA卟啉Ⅰ.机体内各种物质代谢之间是彼此联系、相互配合的，TAC中的某些中间代谢物能够转变合成其他物质，借以沟通糖和其他物质代谢之间的联系。第49页/共97页Ⅱ.机体糖供不足时，可能引起TAC运转障碍，这时苹果酸、草酰乙酸可脱羧生成丙酮酸，再进一步生成乙酰CoA进入TAC氧化分解。草酰乙酸草酰乙酸脱羧酶丙酮酸CO2苹果酸苹果酸酶丙酮酸CO2NAD+NADH+H+所以，草酰乙酸必须不断被更新补充。第50页/共97页草酰乙酸柠檬酸柠檬酸裂解酶乙酰CoA丙酮酸丙酮酸羧化酶CO2苹果酸苹果酸脱氢酶NADH+H+NAD+天冬氨酸谷草转氨酶α-酮戊二酸

谷氨酸草酰乙酸的来源如下：第51页/共97页2.三羧酸循环的生理意义

1）是糖、脂肪、氨基酸的最终代谢通路；氧化供能的主要途径

2）是糖、脂肪、氨基酸代谢联系的枢纽第52页/共97页二，三羧酸循环的反应过程总结：：脱氢反应共有4次。其中3次脱氢由NAD+接受，1次由FAD接受，三羧酸循环本身每循环一次只能以底物水平磷酸化生成1个高能磷酸键用14C标记乙酰CoA进行的实验发现，CO2的碳原子来自草酰乙酸而不是乙酰CoA第53页/共97页反应辅酶最终获得ATP第一阶段（胞浆）葡糖糖→6-磷酸葡糖糖-16-磷酸果糖→1,6-二磷酸果糖-12×3-磷酸甘油醛→2×1,3-二磷酸甘油酸2NADH3或5*2×1,3-二磷酸甘油酸→2×3-磷酸甘油酸22×磷酸烯醇式丙酮酸→2×丙酮酸2第二阶段（线粒体基质）2×丙酮酸→2×乙酰CoA2NADH5第三阶段（线粒体基质）2×异柠檬酸→2×α-酮戊二酸2×α-酮戊二酸→2×琥珀酰CoA2×琥珀酰CoA→2×琥珀酸2×琥珀酸→2×延胡索酸2×苹果酸→2×草酰乙酸2NADH2NADH2FADH2

2NADH55235由一个葡糖糖总共获得30或32第54页/共97页四、糖有氧氧化的调节是基于能量的需求关键酶①

酵解途径：②丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体③

三羧酸循环：己糖激酶丙酮酸激酶6-磷酸果糖激酶-1柠檬酸合酶α-酮戊二酸脱氢酶复合体异柠檬酸脱氢酶第55页/共97页丙酮酸脱氢酶复合体的调节别构调节别构抑制剂：乙酰CoA；NADH；ATP别构激活剂：AMP；ADP；NAD+乙酰CoA/HSCoA或NADH/NAD+时，其活性也受到抑制。这两种情况见于饥饿、大量脂酸被动员利用时，这时糖的有氧氧化被抑制，大多数组织器官利用脂酸作为能量来源以确保脑等重要组织对葡萄糖的需要。

第56页/共97页乙酰CoA柠檬酸草酰乙酸琥珀酰CoAα-酮戊二酸异柠檬酸苹果酸NADHFADH2GTPATP异柠檬酸脱氢酶柠檬酸合酶α-酮戊二酸脱氢酶复合体–ATP

+ADP

ADP

+ATP

–柠檬酸

琥珀酰CoANADH–琥珀酰CoANADH

+Ca2+Ca2+①ATP、ADP的影响②产物堆积引起抑制③循环中后续反应中间产物别位反馈抑制前面反应中的酶④其他，如Ca2+可激活许多酶三羧酸循环的调节第57页/共97页第58页/共97页五、巴斯德效应是指糖有氧氧化抑制糖酵解的现象概念机制有氧时，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(Pastuereffect)

指有氧氧化抑制糖酵解的现象。第59页/共97页第四节磷酸戊糖途径定义：以6-磷酸葡萄糖开始，在6-磷酸葡萄糖脱氢酶催化下形成6-磷酸葡萄糖酸，进而代谢生成磷酸戊糖为中间代谢产物，故将此过程称为磷酸戊糖途径。反应部位：胞液。反应过程：两个阶段：第一阶段是氧化反应，生成磷酸戊糖、

NADPH及CO2

第二阶段则是非氧化反应，包括一系列基团转移。第60页/共97页一、磷酸戊糖途径的反应过程1．磷酸戊糖生成6-磷酸葡萄糖脱氢酶第61页/共97页酶：6-磷酸葡萄糖脱氢酶

6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶异构酶差向异构酶产物：1分子磷酸戊糖细胞中合成代谢消耗的

2分子NADPHNADPH远比核糖需要量

1分子CO2大，因此葡萄糖经此途径生成了多余的核糖2．基团转移反应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—磷酸甘油醛而进入糖酵解途径。第62页/共97页5-磷酸核糖6-磷酸葡萄糖×3第63页/共97页二，生理意义（一）为核酸的生物合成提供5-磷酸核糖（二）提供NADPH参与多种代谢反应第64页/共97页NADPH的主要功能1。作为供氢体参与体内多种生物合成反应2。是谷胱甘肽还原酶的辅酶3。参加肝脏生物转化反应4。参与体内嗜中性粒细胞及巨噬细胞在吞噬细菌后产生超氧阴离子的反应，有杀菌作用。第65页/共97页第五节糖原的合成与分解一。糖原的合成二。糖原分解三。糖原合成与分解的调节四。生理意义第66页/共97页糖原(glycogen)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。肌肉：肌糖原，180~300g，主要供肌肉收缩所需肝脏：肝糖原，70~100g，维持血糖水平糖原的定义：糖原储存的主要器官及其生理意义：第67页/共97页第68页/共97页（一）定义：利用单糖（葡萄糖和少量果糖、半乳糖）合成糖原的过程。器官和部位：肝脏和肌肉是合成糖原的主要器官（胞液）反应的关键酶：糖原合成酶一。糖原合成第69页/共97页反应过程糖原合酶第70页/共97页(二）反应过程1。G+ATP6-P-G+ADP2。6-P-G1-P-G3。1-P-G+UTPUDPG4.UDPG+GnUDP+（Gn+1G）

糖原合成酶第71页/共97页

当糖链长度达到12-18个葡萄糖基时，分支酶将一段糖链约6～7个葡萄糖基转移到邻近的糖链上，以-1，6糖苷键相接，从而形成分支分支的形成不仅可增加糖原的水溶性，更重要的是可增加非还原端数目，以便磷酸能迅速分解糖原。第72页/共97页（三）糖原的合成反应特点

1。糖原合成是耗能过程，需要糖原引物分子，2。糖原合成酶只能增加糖链，不能形成分支，需分支酶协助。3。关键酶：

糖原合成酶4。UDPG是葡萄糖基的供体。第73页/共97页二。糖原分解（一）定义：肝糖原分解为葡萄糖以补充血糖的过程。作用器官和部位：肝糖原可以直接分解补充血糖，肌肉缺乏葡萄糖6-磷酸酶，肌糖原不能分解为葡萄糖，产生的6-磷酸葡萄糖科经糖酵解转变为乳酸。关键酶：

磷酸化酶第74页/共97页（二）反应过程1。Gn1-P-G+Gn-1

磷酸化酶2。1-P-G6-P-G3。6-P-GG

第75页/共97页

距离

-1，6-糖苷键分支处有4个葡萄糖残基时磷酸化酶停止作用，由

-1，4-葡聚糖转移酶催化，将

-1，4-糖苷键连接的3个葡萄糖残基转移到主链的非还原端，将分支点暴露出来，被

-1，6-葡萄糖苷酶水解为游离的葡萄糖。除去分支后，磷酸化酶即可继续发挥作用。第76页/共97页G-6-P的代谢去路：G（补充血糖）G-6-PF-6-P（进入酵解途径）G-1-PGn（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

第77页/共97页三、糖原合成与分解的调节主要是对糖原合成酶与磷酸化酶的快速调节有别构调节和共价修饰两种方式。别构调节:

糖原合成和分解的两个关键酶糖原合酶和磷酸化酶的别构效应物主要为ATP，AMP及6-磷酸葡萄糖。磷酸化酶激酶的亚基是钙调蛋白，胞液内Ca2+浓度升高可激活磷酸化酶激酶。第78页/共97页腺苷环化酶（无活性）腺苷环化酶（有活性）激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+受体ATPcAMP

PKA(无活性)(无活性)磷酸化酶b激酶糖原合酶糖原合酶-P

(无活性)

PKA(有活性)(无活性)磷酸化酶b磷酸化酶a-P磷酸化酶b激酶-PPi磷蛋白磷酸酶-1PiPi磷蛋白磷酸酶-1磷蛋白磷酸酶-1––

–磷蛋白磷酸酶抑制剂-P磷蛋白磷酸酶抑制剂PKA（有活性）第79页/共97页四、糖原累积症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。第80页/共97页第六节糖异生概念：由非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖异生。非糖物质有生糖氨基酸、乳酸和甘油等。作用部位：肝、肾糖异生途径：从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程称为糖异生途径。第81页/共97页一、糖异生途径糖异生途径基本上是糖酵解途径的逆过程，但由于糖酵解有三个不可逆反应而构成三个“能障”，因此必须由另外的酶（限速酶）催化才能绕过这三个“能障”实现糖异生。第82页/共97页葡萄糖6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖糖原葡萄糖6-磷酸酶6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖果糖二磷酸酶3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸草酰乙酸(线粒体基质)丙酮酸羧化酶苹果酸苹果酸草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶乳酸(胞液)线粒体内膜甘油第83页/共97页糖异生的关键酶丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶果糖二磷酸酶葡萄糖-6-磷酸酶Gluconeogensis第84页/共97页1．丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸第一个反应的酶：丙酮酸羧化酶

（线粒体）

辅酶：生物素需消耗ATP第二个反应的酶：磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶

（线粒体和胞液）

反应中消耗一个高能磷酸键反应共消耗2个ATP第85页/共97页2．1，6—双磷酸果糖转变为6-磷酸果糖

酶：果糖双磷酸酶-1

3．6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖酶：葡萄糖—6-磷酸酶第86页/共97页三，糖异生的生理意义1。空腹或饥饿时、维持血糖浓度的恒定。2。补充糖原储备。3。回收和再利用乳酸，调节酸碱平衡。第87页/共97页四、乳酸循环定义：肌通过糖酵解生成乳