生物化学第四章-糖代谢.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,根据其水解产物的情况，糖主要可分为以下四大类。,单糖,(monosacchride),寡糖,(oligosacchride),多糖,(polysacchride),结合糖,(glycoconjugate),淀粉,植物中养分的储存形式,淀粉颗粒,目 录,糖原,动物体内糖储存形式,一、糖的生理功能,1.,氧化供能,3.,作为机体组织细胞的组成成分,2.,提供合成体内,其他物质的原料,淀粉,麦芽糖+麦芽三糖,（40%）（25%）,-临界糊精+异麦芽糖,（30%）（5%）,葡萄糖,唾液中的,-淀粉酶,-葡萄糖苷酶,-临界糊精酶,肠粘膜上皮细胞刷状缘,胃,口腔,肠腔,胰液中的,-淀粉酶,二、糖的消化与吸收,ADP+Pi,ATP,G,Na,+,K,+,Na,+,泵,小肠粘膜细胞,肠腔,门静脉,Na,+,依赖型葡萄糖转运体,(,Na,+,-dependent glucose transporter,SGLT,),刷状缘,细胞内膜,糖代谢的概况,葡萄糖,酵解途径,丙酮酸,有氧,无氧,H,2,O,及,CO,2,乳酸,糖异生途径,乳酸、氨基酸、甘油,糖原,肝糖原分解,糖原合成,磷酸戊糖途径,核糖,+,NADPH+H,+,淀粉,消化与吸收,ATP,第 二 节 糖的无氧分解,Glycolysis,第一阶段,第二阶段,一、定义,三、,反应过程,二、细胞定位：,胞浆,在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸(lactate)的过程。,糖酵解途径(glycolytic pathway),丙酮酸,乳酸,G 丙酮酸,(二)丙酮酸转变成乳酸,丙酮酸,乳酸,NADH+H,+,的来源？,乳酸脱氢酶,(LDH),NADH+H,+,NAD,+,E,1,:己糖激酶,E,2,:6-磷酸果糖激酶-1,E,3,:丙酮酸激酶,NAD,+,乳 酸,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,丙 酮 酸,磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油醛,NAD,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,E2,E1,E3,NADH+H,+,*不需氧,*不可逆反应,*产能少,*终产物：乳酸,四、糖酵解的调节,关键酶,己糖激酶,6-磷酸果糖激酶-1,丙酮酸激酶,调节方式,别构调节,共价修饰调节,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,PFK-1,磷蛋白磷酸酶,Pi,PKA,ATP,ADP,Pi,胰高血糖素,ATP,cAMP,活化,F-2,6-2P,+,+,+,/,+,AMP,+,柠檬酸,AMP,+,柠檬酸,PFK-2,（有活性）,FBP-2,（无活性）,6-磷酸果糖激酶-2,PFK-2,（无活性）,FBP-2,（有活性）,P,P,果糖双磷酸酶-2,（,二）丙酮酸激酶,1,6-双磷酸果糖（+）；,ATP,丙氨酸（-）,丙酮酸激酶,丙酮酸激酶,ATP,ADP,Pi,磷蛋白磷酸酶,（无活性）,（有活性）,胰高血糖素,PKA,CaM激酶,P,PKA：,蛋白激酶,A(protein kinase A),CaM：,钙调蛋白,五、生理意义,1.,在缺氧情况下迅速获能。,2.,是某些特殊细胞在氧供应正常情况下的重要获能途径。,第 三 节糖的有氧氧化,Aerobic Oxidation of,Carbohydrate,在机体氧供充足时，,葡萄糖彻底氧化成,H,2,O,和,CO,2,，并释放出,能量,的过程。,二、细胞定位,胞液及线粒体,一、定义,三、反应过程,酵解途径,丙酮酸的氧化脱羧,（三羧酸循环+,氧化磷酸化）,G（Gn）,丙酮酸,乙酰,CoA,CO,2,NADH+H,+,FADH,2,H,2,O,O,ATP,ADP,TAC循环,胞液,线粒体,乙酰,CoA,的彻底氧化,（一）丙酮酸的氧化脱羧,E,1,：丙酮酸脱氢酶,E,2,：二氢硫辛酰胺转乙酰酶,E,3,：二氢硫辛酰胺脱氢酶,辅 酶,TPP,硫辛酸,HSCoA,FAD,NAD,+,S,S,L,二氢硫辛酰胺,乙酰CoA和,草酰乙酸,缩合生成,含三个羧基的柠檬酸,，反复的进行脱氢脱羧，又生成,草酰乙酸,，再重复循环反应的过程。,线粒体基质,（二）三羧酸循环,(Tricarboxylic acid Cycle,TAC),*定义,*细胞定位,Krebs循环/柠檬酸循环,CoASH,NADH+H,+,NAD,+,CO,2,NAD,+,NADH+H,+,CO,2,GTP,GDP+Pi,FAD,FADH,2,NADH+H,+,NAD,+,H,2,O,H,2,O,H,2,O,CoASH,CoASH,H,2,O,ATP,ADP,核苷二磷酸激酶,GDP,GTP,NADH+H,+,H,2,O、,3,ATP,O,H,2,O、,2,ATP,FADH,2,O,（,三）氧化磷酸化,（ATP的生成）,呼吸链,四、糖有氧氧化的生理意义,葡萄糖有氧氧化生成的,ATP,五、有氧氧化的调节,关键酶,酵解途径：,己糖激酶,丙酮酸的氧化脱羧：,丙酮酸脱氢酶复合体,三羧酸循环：,柠檬酸合酶,丙酮酸激酶,6-磷酸果糖激酶-1,-酮戊二酸脱氢酶复合体,异柠檬酸脱氢酶,共价修饰调节,目 录,六、巴斯德效应,(Pastuer effect),*概念,有氧氧化抑制糖酵解的现象,有氧和缺氧的情况分析,*机制,第 四 节 磷酸戊糖途径,Pentose Phosphate Pathway,一、概念,由葡萄糖生成,磷酸戊糖,及,NADPH+H,+,，前者再进一步转变成,3-磷酸甘油醛,和,6-磷酸果糖,的反应过程。,二、细胞定位：,胞 液,第一阶段：氧化反应,三、反应过程,第二阶段：非氧化反应,磷酸戊糖途径,第一阶段,第二阶段,5-磷酸木酮糖,C,5,5-磷酸木酮糖,C,5,7-磷酸景天糖,C,7,3-磷酸甘油醛,C,3,4-磷酸赤藓糖,C,4,6-磷酸果糖,C,6,6-磷酸果糖,C,6,3-磷酸甘油醛,C,3,6-磷酸葡萄糖(,C,6,),3,6-磷酸葡萄糖酸内酯(,C,6,),3,6-磷酸葡萄糖酸(,C,6,),3,5-磷酸核酮糖(,C,5,),3,5-磷酸核糖,C,5,3NADP,+,3NADP+3H,+,6-磷酸葡萄糖脱氢酶,3NADP,+,3NADP+3H,+,6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶,CO,2,代谢物脱下的氢均由,NADP,+,接受生成,NADPH+H,+,关键酶：,6-磷酸葡萄糖脱氢酶,四、磷酸戊糖途径的调节,受,NADPH/NADP+比值,的影响,五、磷酸戊糖途径的生理意义,第 五 节 糖原的合成与分解,Glycogenesis and Glycogenolysis,Tangde hecheng,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(glycogen),糖原储存的主要器官及其生理意义,-1,4-糖苷键,-1,6-糖苷键,一、糖原的合成代谢,（二）合成部位,（一）定义,由葡萄糖合成糖原的过程,器官定位：肝脏、肌肉,细胞定位：胞浆,1.,葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,ATP,ADP,己糖激酶;,葡萄糖激酶（肝）,（三）糖原合成途径,1-磷酸葡萄糖,磷酸葡萄糖变位酶,6-磷酸葡萄糖,2.,6-磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖,*,UDPG：“活性葡萄糖”,+,UTP,尿苷,P,P,P,PPi,UDPG焦磷酸化酶,3.,1-磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖,2Pi+能量,1-磷酸葡萄糖,尿苷二磷酸葡萄糖,(uridine diphosphate glucose,UDPG),糖原,n+,UDPG,糖原n,+1,+,UDP,糖原合酶,(glycogen synthase),UDP,UTP,ADP,ATP,核苷二磷酸激酶,4.,-1,4-糖苷键式结合,糖原,n,：,糖原引物,(,primer),糖原n+1+UDP,糖原n+UDPG,糖原合酶,(glycogen synthase),（四）糖原分枝的形成,分 支 酶,(branching enzyme,),-1,6-糖苷键,-1,4-糖苷键,二、糖原的分解代谢,(glycogenolysis),*定义,*细胞定位：,胞 浆,*肝糖,原,的分解,糖原n,+1,糖原n+1-磷酸葡萄糖,磷酸化酶,1.糖原的磷酸解,习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程,1-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,磷酸葡萄糖变位酶,3,.,1-磷酸葡萄糖转变成6-磷酸葡萄糖,4.,6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖,葡萄糖-6-磷酸酶,（肝，肾）,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,肌,酵解途径,糖原的合成与分解总图,UDPG焦磷酸化酶,G-1-P,UTP,UDPG,PPi,糖原n,+1,UDP,G-6-P,G,糖原合酶,磷酸葡萄糖变位酶,己糖(葡萄糖)激酶,糖原n,Pi,磷酸化酶,葡萄糖-6-磷酸酶（肝）,糖原n,三、糖原合成与分解的调节,关键酶,糖原合成：,糖原合酶,糖原分解：,糖原磷酸化酶,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,ATP,cAMP,PKA,(无活性),磷酸化酶b激酶,糖原合酶,糖原合酶-P,PKA,(有活性),磷酸化酶b,磷酸化酶a-P,磷酸化酶b激酶-P,Pi,磷蛋白磷酸酶-1,Pi,Pi,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）,*葡萄糖（-）磷酸化酶,磷酸化酶,a,(R),疏松型,磷酸化酶,a,(T),紧密型,葡萄糖,糖原合酶,磷酸化酶a-P,磷酸化酶b,AMP,ATP及6-磷酸葡萄糖,双向调控,双重调节,第 六 节,糖 异 生,Gluconeogenesis,从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程。,*器官定位：,肝、肾,*原料,*概念,细胞定位：,胞浆及线粒体,主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸,一、糖异生途径,(gluconeogenic pathway),*定义,*过程,糖异生途径与糖酵解途径大多数反应是共有的、可逆的,丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程,1.丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸(,PEP,),丙酮酸,草酰乙酸,PEP,ATP,ADP+Pi,CO,2,GTP,GDP,CO,2,丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase)，辅酶为生物素（线粒体）,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（线粒体/胞液）,NADH+H,+,的来源？,糖异生途径中，1,3-二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油醛时，需要,NADH+H,+,2.,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,3.,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,二、糖异生的调节,底物循环,6-磷酸果糖,1,6-双磷酸果糖,6,-,磷酸果糖激酶,-,1,果糖双磷酸酶-1,ADP,ATP,Pi,6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,葡萄糖-6-磷酸酶,己糖激酶,ATP,ADP,Pi,PEP,丙酮酸,草酰乙酸,丙酮酸激酶,丙酮酸羧化酶,ADP,ATP,CO,2,+,ATP,ADP+Pi,GTP,磷酸烯醇式丙酮酸,羧激酶,GDP+Pi,+CO,2,(substratecycle),6-磷酸果糖,1,6-双磷酸果糖,ATP,ADP,6-磷酸果糖激酶-1,Pi,果糖双磷 酸酶-1,2,6-双磷酸果糖,AMP,1.,6-磷酸果糖与1,6-双磷酸果糖之间,2.,磷酸烯醇式丙酮酸与丙酮酸之间,PEP,丙 酮 酸,ATP,ADP,丙酮酸激酶,1,6-双磷酸果糖,丙氨酸,乙 酰 CoA,草酰乙酸,三、糖异生的生理意义,（一）维持血糖浓度恒定,（二）补充肝糖原,（三）调节酸碱平衡,肝,肌肉,乳酸循环,(lactose cycle),（Cori 循环）,葡萄糖,葡萄糖,葡萄糖,酵解途径,丙酮酸,乳酸,NADH,NAD,+,乳酸,乳酸,NAD,+,NADH,丙酮酸,糖异生途径,血液,第 七 节 血 糖,Blood Glucose,血糖,食 物 糖,消化，吸收,肝糖原,分解,非糖物质,糖异生,氧化分解,CO,2,+H,2,O,糖原合成,肝（肌）糖原,磷酸戊糖途径等,其它糖,脂类、氨基酸合成代谢,脂肪、氨基酸,一、血糖来源和去路,血液中的葡萄糖浓度：3.896.11mmol/L,二、血糖水平的调节,主要调节激素,降低血糖：胰岛素(insulin),升高血糖：胰高血糖素(glucagon)、糖皮质激素、肾上腺素,*主要依靠激素的调节,*葡萄糖耐量(glucose tolerence),正常人体内存在一套精细的调节糖代谢的机制，在一次性食入大量葡萄糖后，血糖水平不会出现大的波动和持续升高。,指人体对摄入的葡萄糖具有很大的耐受能力的现象。,糖耐量试验,(glucose tolerance test,GTT),临床上用来诊断病人有无糖代谢异常,三、血糖水平异常,（一）高血糖,(hyperglycemia),肾糖阈,(二）低血糖,(hypoglycemia),空腹血糖浓度低于3.333.89mmol/L,空腹血糖浓度高于7.227.78mmol/L,