糖代谢-医学讲座专家讲座.pptx

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,*,Copyright Chunhong Huang,Nanchang University,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,*,Copyright Chunhong Huang,Nanchang University,第 一 节 概 述,Introduction,糖代谢 医学讲座专家讲座,第1页,糖,(carbohydrates),即碳水化合物，其化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。,（一）糖概念,依据其水解产物情况，糖可分为,单糖,(monosacchride),丙丁戊己庚,寡糖,(oligosacchride),多糖,(polysacchride),一、糖分类与结构,糖代谢 医学讲座专家讲座,第2页,葡萄糖,(glucose),已醛糖,1.,单糖 不能再水解糖。,半乳糖,(galactose),已醛糖,糖代谢 医学讲座专家讲座,第3页,核糖,(ribose),戊醛糖,果糖,(fructose),已酮糖,糖代谢 医学讲座专家讲座,第4页,2.,寡糖,常见几个二糖有,麦芽糖,(maltose),葡萄糖,葡萄糖,蔗 糖,(sucrose),葡萄糖,果糖,乳 糖,(lactose),葡萄糖,半乳糖,能水解生成几分子单糖糖，各单糖之间借脱水缩合糖苷键相连。,糖代谢 医学讲座专家讲座,第5页,3.,多糖,能水解生成多个分子单糖糖。,常见多糖有,淀 粉,(starch),糖 原,(glycogen),纤维素,(cellulose),糖代谢 医学讲座专家讲座,第6页,淀粉 是植物中养分储存形式,淀粉,颗粒,糖代谢 医学讲座专家讲座,第7页,糖原 是动物体内葡萄糖储存形式,糖代谢 医学讲座专家讲座,第8页,纤维素 作为植物骨架,-1,4-,糖苷键,糖代谢 医学讲座专家讲座,第9页,二、糖生理功效,2.,氧化供能,，糖类供给机体所需能量,50-70%,3.,在生物体内转变成其它物质,1.,作为生物体结组成份,4.,作为细胞识别信息分子,糖代谢 医学讲座专家讲座,第10页,第二节,糖代谢概况及,血糖起源与去路,糖代谢 医学讲座专家讲座,第11页,糖代谢主要细胞内进行。进入细胞内过程是依赖一类,葡萄糖转运体,（,glucose transporter,，,GLUT,）,而实现。,糖代谢 医学讲座专家讲座,第12页,*,血糖，指血液中葡萄糖,(,单糖）。,*血糖水平，,即血糖浓度。,正常血糖浓度：,3.89,-,6.11mmol/L,血糖及血糖水平概念,糖代谢 医学讲座专家讲座,第13页,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,磷酸戊糖路径等,其它糖,脂类、氨基酸合成代谢,脂肪、氨基酸,血糖起源和去路,尿糖,糖代谢 医学讲座专家讲座,第14页,第三节,糖消化与吸收,糖代谢 医学讲座专家讲座,第15页,（一）糖消化,人类食物中糖主要有植物淀粉、动物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖、果糖等，其中以淀粉为主。,消化部位：,主要在小肠，少许在口腔,糖代谢 医学讲座专家讲座,第16页,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,-,淀粉酶,-,葡萄糖苷酶,-,临界糊精酶,消化过程,肠粘膜上皮细胞刷状缘,胃,口腔,肠腔,胰液中,-,淀粉酶,糖代谢 医学讲座专家讲座,第17页,二、糖吸收,1.,吸收部位,小肠上段,2.,吸收形式,单糖,糖代谢 医学讲座专家讲座,第18页,ADP+Pi,ATP,G,Na,+,K,+,Na,+,泵,小肠粘膜细胞,肠腔,门静脉,主动吸收,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 医学讲座专家讲座,第19页,第 四 节糖分解产能过程,糖代谢 医学讲座专家讲座,第20页,一、糖酵解反应过程,第一阶段,第二阶段,*,糖酵解,(glycolysis),定义,*,糖酵解分为两个阶段,*,糖酵解反应部位：胞浆,在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸,(lactate),过程称之为糖酵解。,由葡萄糖分解成丙酮酸,(pyruvate),，称之为糖酵解路径,(glycolytic pathway),。,由丙酮酸转变成乳酸。,糖代谢 医学讲座专家讲座,第21页,1,糖酵解路径,两个阶段,（,1,）,1,分子葡萄糖分解为,2,分子磷酸丙糖,（,2,）磷酸丙糖转变成为丙酮酸,糖代谢 医学讲座专家讲座,第22页,葡萄糖,磷酸化,己糖激酶催化反应不可逆，反应需要消耗能量ATP，Mg2+是反应激活剂，,是糖酵解第一步限速反应。已糖激酶是限速酶，又称关键酶。,已糖激酶,(HK),糖代谢 医学讲座专家讲座,第23页,反应意义：,(1),糖磷酸化后轻易参加代谢,(2),糖磷酸后带上负电荷基团，不易透过细胞质膜,(,保糖,),已糖激酶,(HK),：,四种同工酶,型,型又称为,GK,，仅存在于肝脏和胰腺,B,细胞中，对,葡萄糖亲和力较低,，在调整葡萄糖磷酸化及维持血糖水平方面起着主要生理作用。,糖代谢 医学讲座专家讲座,第24页,6-,磷酸葡萄糖,异构作用,磷酸己糖异构酶,糖代谢 医学讲座专家讲座,第25页,6-,磷酸果糖磷,酸化为,1,6-,双磷酸果糖,6-,磷酸果糖激酶,-1(PFK-1),第二步限速反应，,PFK-1,是第二个关键酶，反应需消耗,ATP,糖代谢 医学讲座专家讲座,第26页,F-6-P,F-2,6-DP,FPK-2,F-2,6-DP,是,FPK-1,最强,变构激活剂,。,糖代谢 医学讲座专家讲座,第27页,(4),磷酸丙糖生成,糖代谢 医学讲座专家讲座,第28页,磷酸丙糖,同分异构化,96%,4%,继续反应,糖代谢 医学讲座专家讲座,第29页,第二阶段：磷酸丙糖转变为丙酮酸,3-,磷酸甘油醛,氧化脱氢,糖代谢 医学讲座专家讲座,第30页,第一步生成,ATP,反应,底物水平磷酸化：,ADP,或其它核苷二磷酸,(NDP),磷酸化作用与底物脱氢作用直接相耦联生成,NTP,反应过程。,底物水平磷酸化：,1,3-,二磷酸甘油酸,磷酸转移,Mg2+,糖代谢 医学讲座专家讲座,第31页,3-,磷酸甘油酸,转变为,2-,磷酸甘油酸,Mg,2+,糖代谢 医学讲座专家讲座,第32页,2-,磷酸甘油酸,脱水为,磷酸烯醇式丙酮酸,Mg,2+,糖代谢 医学讲座专家讲座,第33页,丙酮酸生成和底物水平磷酸化,第三个限速步骤,Mg,2+,糖代谢 医学讲座专家讲座,第34页,2.,丙酮酸,还原为,乳酸,糖代谢 医学讲座专家讲座,第35页,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,糖酵解代谢路径,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,+,糖代谢 医学讲座专家讲座,第36页,糖代谢 医学讲座专家讲座,第37页,糖酵解小结,反应部位：胞浆,糖酵解是一个不需氧产能过程,反应全过程中有三步不可逆反应,G,G-6-P,ATP,ADP,己糖激酶,ATP,ADP,F-6-P,F-1,6-2P,磷酸果糖激酶,-1,ADP,ATP,PEP,丙酮酸,丙酮酸激酶,糖代谢 医学讲座专家讲座,第38页,产能方式和数量,方式：底物水平磷酸化,净生成,ATP,数量：,22-2=2ATP,终产物乳酸去路,释放入血，进入肝脏再深入代谢。,分解利用,乳酸循环（糖异生）,糖代谢 医学讲座专家讲座,第39页,果糖,己糖激酶,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,丙酮酸,半乳糖,1-,磷酸半乳糖,1-,磷酸葡萄糖,半乳糖激酶,变位酶,甘露糖,6-,磷酸甘露糖,己糖激酶,变位酶,除葡萄糖外，其它,己糖,也可转变成磷酸己糖而进入酵解路径。,6-,磷酸果糖激酶,-1,糖代谢 医学讲座专家讲座,第40页,二、糖酵解调整,关键酶,己糖激酶,6-,磷酸果糖激酶,-1,丙酮酸激酶,调整方式,别构调整,共价修饰调整,糖代谢 医学讲座专家讲座,第41页,（一）,6-,磷酸果糖激酶,-1,（,PFK-1,）,*,别构调整,别构激活剂：,AMP;ADP;F-1,6-2P,;,F-2,6-2P,别构抑制剂：柠檬酸,;,ATP,（高浓度）,此酶有二个结合,ATP,部位：,催化亚基与,ATP,高亲和力（低浓度时）,调整亚基与抑制剂结合（高浓度时）,F-1,6-2P,正反馈调整该酶,最强激活剂,糖代谢 医学讲座专家讲座,第42页,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,PFK-1,磷蛋白磷酸酶,Pi,PKA,ATP,ADP,Pi,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,糖代谢 医学讲座专家讲座,第43页,（,二）丙酮酸激酶,1.,别构调整,别构抑制剂：,ATP,丙氨酸,别构激活剂：,1,6-,双磷酸果糖,糖代谢 医学讲座专家讲座,第44页,2.,共价修饰调整,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,糖代谢 医学讲座专家讲座,第45页,(,三,),己糖激酶或葡萄糖激酶,*6-,磷酸葡萄糖可反馈抑制己糖激酶，但肝葡萄糖激酶不受其抑制。,*,长链脂肪酰,CoA,可别构抑制肝葡萄糖激酶。,糖代谢 医学讲座专家讲座,第46页,三、糖酵解生理意义,1.,是机体在缺氧情况下获取能量有效方式。,2.,是一些细胞在氧供给正常情况下主要供能路径。,无线粒体细胞，如：红细胞,代谢活跃细胞，如：白细胞、骨髓细胞,糖代谢 医学讲座专家讲座,第47页,糖有氧氧化,(aerobic oxidation),指在机体氧供充分时，,葡萄糖彻底氧化成,H,2,O,和,CO,2,，并释放出能量过程。是机体主要供能方式。,*,部位,：,胞液及线粒体,*,概念,二、糖有氧氧化,糖代谢 医学讲座专家讲座,第48页,一、有氧氧化反应过程,第一阶段：酵解路径,第二阶段：丙酮酸氧化脱羧,第三阶段：三羧酸循环,G,（,Gn,）,第四阶段：氧化磷酸化,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,糖代谢 医学讲座专家讲座,第49页,（一）丙酮酸氧化脱羧,丙酮酸进入线粒体，,氧化脱羧为乙酰,CoA,(acetyl CoA),。,丙酮酸,乙酰,CoA,NAD,+,HSCoA,CO,2,NADH+H,+,丙酮酸脱氢酶复合体,总反应式,:,糖代谢 医学讲座专家讲座,第50页,丙酮酸脱氢酶复合体组成,酶,3,种,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,HSCoA,NAD,+,辅酶,6,种,TPP,硫辛酸（,),HSCoA,FAD,NAD,+,Mg2+,S,S,L,糖代谢 医学讲座专家讲座,第51页,CO,2,CoASH,NAD,+,NADH+H,+,5.,NADH+H,+,生成,1.,-,羟乙基,-TPP,生成,2.,乙酰硫辛酰胺生成,3.,乙酰,CoA,生成,4.,硫辛酰胺生成,糖代谢 医学讲座专家讲座,第52页,糖代谢 医学讲座专家讲座,第53页,三羧酸循环,(Tricarboxylic acid Cycle,TAC),也称为,柠檬酸循环,，这是因为循环反应中第一个中间产物是一个含三个羧基柠檬酸。因为,Krebs,正式提出了三羧酸循环学说，故此循环又称为,Krebs,循环，它由一连串反应组成。,全部反应均在线粒体中进行。,（二）三羧酸循环,*,概述,*,反应部位,糖代谢 医学讲座专家讲座,第54页,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,柠檬酸合酶,顺乌头酸酶,异柠檬酸脱氢酶,-酮戊二酸脱氢酶复合体,琥珀酰,CoA,合成酶,琥珀酸脱氢酶,延胡索酸酶,苹果酸脱氢酶,目 录,糖代谢 医学讲座专家讲座,第55页,（,2,）三羧酸循环（,TAC,）主要特点：,TAC,是细胞,线粒体,内进行一系列连续酶促反应。,TAC,每运转一周净结果是氧化一分子乙酰,CoA,。,TAC,1,、,2,、,3,、,4,、,经过一次三羧酸循环，,1,一次底物水平磷酸化（,GTP,）,2,二次脱羧（,2,分子,CO2,）,3,三步不逆反应,（整个反应不可逆）,4,四次脱氢（,FAD,2,，,3NADH,）,糖代谢 医学讲座专家讲座,第56页,在第一次循环过程中，脱掉羧基来自草酰乙酸，而不是新加入乙酰基。,三羧酸循环中间产物类似于催化剂作用，本身并无量改变。,三羧酸循环是不可逆，,柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和,酮戊二酸脱氢酶复合体,为该路径限速酶，催化反应是单向不可逆反应。,糖代谢 医学讲座专家讲座,第57页,三羧酸循环生理意义,三羧酸循环不但是糖分解供能最终代谢通路，同时也是脂肪和氨基酸在体内进行生物氧化最终代谢通路；,三羧酸循环又是糖、脂肪、氨基酸代谢相互联络枢纽；,三羧酸循环在提供生物合成前体中也起主要作用。,糖代谢 医学讲座专家讲座,第58页,三、有氧氧化调整,关键酶,酵解路径：己糖激酶,丙酮酸氧化脱羧：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,糖代谢 医学讲座专家讲座,第59页,1.,丙酮酸脱氢酶复合体,变构调整,变构抑制剂：乙酰,CoA;NADH;ATP,变构激活剂：,AMP;ADP;NAD,+,*,乙酰,CoA,/,HSCoA,或,NADH,/,NAD,+,时，其活性也受到抑制。,糖代谢 医学讲座专家讲座,第60页,共价修饰调整,糖代谢 医学讲座专家讲座,第61页,乙酰,CoA,柠檬酸,草酰乙酸,琥珀酰,CoA,-,酮戊二酸,异柠檬酸,苹果酸,NADH,FADH,2,GTP,ATP,异柠檬酸,脱氢酶,柠檬酸合酶,-,酮戊二酸,脱氢酶复合体,ATP,+,ADP,ADP,+,ATP,柠檬酸,琥珀酰,CoA,NADH,琥珀酰,CoA,NADH,+,Ca,2+,Ca,2+,ATP,、,ADP,影响,产物堆积引发抑制,循环中后续反应中间产物别位反馈抑制前面反应中酶,其它，如,Ca,2+,可激活许多酶,2.,三羧酸循环调整,糖代谢 医学讲座专家讲座,第62页,有氧氧化调整特点,有氧氧化调整经过对其关键酶调整实现。,ATP/ADP,或,ATP/AMP,比值全程调整。该比值升高，所相关键酶均被抑制。,氧化磷酸化速率影响三羧酸循环。前者速率降低，则后者速率也减慢。,三羧酸循环与酵解路径相互协调。三羧酸循环需要多少乙酰,CoA,，则酵解路径对应产生多少丙酮酸以生成乙酰,CoA,。,糖代谢 医学讲座专家讲座,第63页,（三）糖有氧氧化过程当中能量代谢情况与 其生理意义,（,1,）糖有氧氧化是机体,产能最主要路径,H,+,+e,进入,呼吸链,彻底氧化生成,H,2,O,同时,ADP,偶联磷酸化生成,ATP,。,NADH+H,+,H,2,O,、,2.5ATP,O,H,2,O,、,1.5ATP,FADH,2,O,糖代谢 医学讲座专家讲座,第64页,有氧氧化生成,ATP,糖代谢 医学讲座专家讲座,第65页,葡萄糖有氧氧化生成,ATP,反,应,辅,酶,ATP,第,一,阶,段,葡萄糖,6,-,磷酸葡萄糖,-,1,6,-,磷酸果糖,1,6,-,双磷酸果糖,-,1,2,3,-,磷酸甘油醛,2,1,3,-,二磷酸甘油酸,NAD,+,2,1,3,-,二磷酸甘油酸,2,3,-,磷酸甘油酸,2,1,2,磷酸烯醇式丙酮酸,2,丙酮酸,2,1,第二阶段,2,丙酮酸,2,乙酰,CoA,2,2.5,第,三,阶,段,2,异柠檬酸,2,-,酮戊二酸,2,2.5,2,-,酮戊二酸,2,琥珀酰,CoA,2,2.5,2,琥珀酰,CoA,2,琥珀酸,2,1,2,琥珀酸,2,延胡索酸,FAD,2,1.5,2,苹果酸,2,草酰乙酸,NAD,+,2,2.5,净生成,32(,或,30)ATP,NAD,+,NAD,+,NAD,+,2.5,（或,1.5,）,2,糖代谢 医学讲座专家讲座,第66页,（,2,）糖有氧氧化是体内三大营养物质代谢总枢纽，也是体内三大营养物质相互变主要联络机构。,（,3,）糖有氧氧化路径与体内糖其它代谢路径有着亲密联络。,糖代谢 医学讲座专家讲座,第67页,有氧氧化生理意义,糖有氧氧化是机体产能最主要路径。它不但产能效率高，而且因为产生能量逐步分次释放，相当一部分形成,ATP,，所以能量利用率也高。,简言之，即“供能”,Q1:,丙酮酸完全氧化产生多少个,ATP,？,Q2,：乳酸完全氧化产生多少个,ATP,？,糖代谢 医学讲座专家讲座,第68页,四、巴斯德效应,*,概念,*,机制,有氧时，,NADH+H,+,进入线粒体内氧化，丙酮酸进入线粒体深入氧化而不生成乳酸,;,缺氧时，酵解路径加强，,NADH+H,+,在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接收体生成乳酸。,巴斯德效应,(Pastuer effect),指有氧氧化抑制糖酵解现象。,糖代谢 医学讲座专家讲座,第69页,第 五 节 磷酸戊糖路径,Pentose Phosphate Pathway,糖代谢 医学讲座专家讲座,第70页,*,概念,磷酸戊糖路径是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及,NADPH+H,+,，前者再深入转变成,3-,磷酸甘油醛和,6-,磷酸果糖反应过程。,糖代谢 医学讲座专家讲座,第71页,*,细胞定位：,胞 液,第一阶段：氧化反应,生成磷酸戊糖，,NADPH+H,+,及,CO,2,一、磷酸戊糖路径反应过程,*,反应过程可分为二个阶段,第二阶段则是非氧化反应,包含一系列基团转移。,糖代谢 医学讲座专家讲座,第72页,6-,磷酸葡萄糖,6-,磷酸葡萄糖酸,5-,磷酸核酮糖,NADPH+H,+,NADP,+,H,2,O,NADP,+,CO,2,NADPH+H,+,6-,磷酸葡萄糖脱氢酶,6-,磷酸葡萄糖酸脱氢酶,H,CO,H,CH,2,OH,C,O,6-,磷酸葡萄糖酸内酯,第一阶段：氧化阶段,糖代谢 医学讲座专家讲座,第73页,催化第一步脱氢反应,6-,磷酸葡萄糖脱氢酶是此代谢路径关键酶。,两次脱氢脱下氢均由,NADP,+,接收生成,NADPH+H,+,。,反应生成磷酸核糖是一个非常主要中间产物。,G-6-P,5-,磷酸核糖,NADP,+,NADPH+H,+,NADP,+,NADPH+H,+,CO,2,糖代谢 医学讲座专家讲座,第74页,每,3,分子,6-,磷酸葡萄糖同时参加反应，在一系列反应中，经过,3C,、,4C,、,6C,、,7C,等演变阶段，最终生成,3-,磷酸甘油醛和,6-,磷酸果糖。,3-,磷酸甘油醛和,6-,磷酸果糖，可进入酵解路径。所以，磷酸戊糖路径也称磷酸戊糖旁路,(pentose phosphate shunt),。,2.,基团转移反应,糖代谢 医学讲座专家讲座,第75页,5-,磷酸核酮糖,(C,5,)3,5-,磷酸核糖,C,5,5-,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,糖代谢 医学讲座专家讲座,第76页,磷酸戊糖路径,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,糖代谢 医学讲座专家讲座,第77页,总反应式,3,6-,磷酸葡萄糖,+6,NADP,+,2,6-,磷酸果糖,+,3-,磷酸甘油醛,+6,NADPH+H,+,+3,CO,2,糖代谢 医学讲座专家讲座,第78页,磷酸戊糖路径特点,脱氢反应以,NADP,+,为受氢体，生成,NADPH+H,+,。,反应过程中进行了一系列酮基和醛基转移反应，经过了,3,、,4,、,5,、,6,、,7,碳糖,演变过程。,反应中生成了主要中间代谢物,5-,磷酸核糖,。,一分子,G-6-P,经过反应，只能发生,一次脱羧,和,二次脱氢,反应，生成一分子,CO,2,和,2,分子,NADPH+H,+,。,糖代谢 医学讲座专家讲座,第79页,二、磷酸戊糖路径调整,*,6-,磷酸葡萄糖脱氢酶,此酶为磷酸戊糖路径关键酶，其活性高低决定,6-,磷酸葡萄糖进入磷酸戊糖路径流量。,此酶活性主要受,NADPH/NADP,+,比值影响，比值升高则被抑制，降低则被激活。另外,NADPH,对该酶有强烈抑制作用。,糖代谢 医学讲座专家讲座,第80页,三、,磷酸戊糖路径生理意义,（主要）,（一）为核苷酸生成提供,核糖,（二）提供,NADPH,作为供氢体参加各种代谢反应,糖代谢 医学讲座专家讲座,第81页,1.NADPH,是体内许多合成代谢供氢体,2.NADPH,参加体内羟化反应，参加肝脏生物转化作用,3.NADPH,可维持,GSH,还原性,2G-SH G-S-S-G,NADP,+,NADPH+H,+,A AH,2,4.NADPH,参加中性粒细胞和巨噬细胞吞噬细菌后产生超氧阴离子自由基。,糖代谢 医学讲座专家讲座,第82页,第 六 节 糖原合成与分解,Glycogenesis and Glycogenolysis,糖代谢 医学讲座专家讲座,第83页,是动物体内糖储存形式之一，是机体能快速动用能量贮备。葡萄糖直接主要以,-1,4,糖苷键链接。分子量,100W-1000W,。,肌肉：肌糖原，,180 300g,，,主要供肌肉收缩所需,肝脏：肝糖原，,70 150g,，,维持血糖水平,糖 原,(glycogen),糖原储存主要器官及其生理意义,糖代谢 医学讲座专家讲座,第84页,1.,葡萄糖单元以,-1,4-,糖苷 键,形成长链。,2.,约,10,个葡萄糖单元处形成份枝，分枝处葡萄糖以,-1,6-,糖苷键,连接，分支增加，溶解度增加。,3.,每条链都终止于一个非还原端,.,非还原端增多，以利于其被酶分解。,糖原结构特点及其意义,糖代谢 医学讲座专家讲座,第85页,一、糖原合成代谢,（二）合成部位,（一）定义,糖原合成,(glycogenesis),指由葡萄糖合成糖原过程。,组织定位：主要在肝脏、肌肉,细胞定位：胞浆,糖代谢 医学讲座专家讲座,第86页,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）糖原合成路径,糖代谢 医学讲座专家讲座,第87页,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,这步反应中磷酸基团转移意义在于：因为延长形成,-1,4-,糖苷键，所以葡萄糖分子,C,1,上半缩醛羟基必须活化，才利于与原来糖原分子末端葡萄糖游离,C,4,羟基缩合。,糖代谢 医学讲座专家讲座,第88页,*,UDPG可看作“活性葡萄糖”，在体内充作葡萄糖供体。,+,PPi,UDPG,焦磷酸化酶,2Pi+,能量,1-,磷酸葡萄糖,尿苷二磷酸葡萄糖,(uridine diphosphate glucose,UDPG),UTP,尿苷,P,P,P,糖代谢 医学讲座专家讲座,第89页,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,为原有细胞内较小糖原分子，称为糖原引物,(primer),，,作为,UDPG,上葡萄糖基接收体。,糖代谢 医学讲座专家讲座,第90页,（四）糖原分枝形成,分 支 酶,(branching enzyme,),-1,6-,糖苷键,-1,4-,糖苷键,糖代谢 医学讲座专家讲座,第91页,反应步骤,糖代谢 医学讲座专家讲座,第92页,二、糖原分解代谢,*,定义,*,亚细胞定位：胞 浆,*,肝糖元分解,糖原,n+1,糖原,n +1-,磷酸葡萄糖,磷酸化酶,1.,糖原磷酸解（不消耗能量）,限速反应,糖原分解,(glycogenolysis),习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖过程。,辅酶：磷酸吡哆醛,糖代谢 医学讲座专家讲座,第93页,1-,磷酸葡萄糖,6-,磷酸葡萄糖,磷酸葡萄糖变位酶,2,.,1-,磷酸葡萄糖转变成,6-,磷酸葡萄糖,3,.,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,肌肉组织中不存在葡萄糖,-6-,磷酸酶，所以生成,6-,磷酸葡萄糖不能转变成葡萄糖释放入血。所以肌糖原不能直接转变为葡萄糖。,糖代谢 医学讲座专家讲座,第94页,脱枝酶,(debranching enzyme),(,二,),糖原侧链水解,转移葡萄糖残基,水解,-1,6-,糖苷键,磷 酸 化 酶,转移酶活性,-1,6,糖苷,酶活性,糖代谢 医学讲座专家讲座,第95页,G-6-P,代谢去路,G,（补充血糖）,G-6-P,F-6-P,（进入酵解路径）,G-1-P,Gn,（合成糖原）,UDPG,6-,磷酸葡萄糖内酯,（进入磷酸戊糖路径）,小 结,反应部位：胞浆,糖代谢 医学讲座专家讲座,第96页,3.,糖原合成与分解总图,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,糖代谢 医学讲座专家讲座,第97页,三、糖原合成与分解调整,关键酶,糖原合成：,糖原合酶,糖原分解：,糖原磷酸化酶,这两种关键酶主要特点：,*它们快速调整有,共价修饰,和,变构调整,二种方式。,*它们都以活性、无（低）活性二种形式存在，二种形式之间可经过磷酸化和去磷酸化而相互转变。,糖代谢 医学讲座专家讲座,第98页,调整有,级联放大,作用，效率高；,两种酶磷酸化或去磷酸化后活性改变相反；,此调整为酶促反应，调整速度快；,受激素调整。,（一）糖原代谢磷酸化调整,糖代谢 医学讲座专家讲座,第99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,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）,糖代谢 医学讲座专家讲座,第100页,(,二,),别构调整,磷酸化酶：,变构激活剂：,AMP,变构抑制剂：葡萄糖、,ATP,糖原合酶：,变构激活剂：,6-,磷酸葡萄糖,糖代谢 医学讲座专家讲座,第101页,（三）肌肉内糖原代谢特殊性,1.,主要受肾上腺素调整,2.,变构效应剂主要为,AMP,、,ATP,及,6-,磷酸葡萄糖,3.Ca,2+,升高可引发肌糖原分解增加,糖代谢 医学讲座专家讲座,第102页,调整小结,双向调控,：对合成酶系与分解酶系分别进行调整，如加强合成则减弱分解，或反之。,双重调整,：别构调整和共价修饰调整。,关键酶调整上存在,级联效应,。,关键酶都以,活性、无（低）活性二种形式,存在，二种形式之间可经过,磷酸化和去磷酸化,而相互转变。,糖代谢 医学讲座专家讲座,第103页,第 七 节,糖 异 生,Gluconeogenesis,糖代谢 医学讲座专家讲座,第104页,糖异生,(gluconeogenesis),是指从非糖化合物（乳酸、甘油、丙酮酸、生糖氨基酸等）转变为葡萄糖或糖原过程。,*,部位,*,原料,*,概念,主要在,肝,，肾细胞胞浆及线粒体,主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸,糖代谢 医学讲座专家讲座,第105页,一、糖异生反应过程,（一）糖异生路径,（,gluconeogenic pathway,）,从丙酮酸生成葡萄糖反应过程称为糖异生路径,糖代谢 医学讲座专家讲座,第106页,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,2,1,丙酮酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸,(1),丙酮酸转变为草酰乙酸,（,2,）草酰乙酸生成磷酸烯醇式丙酮酸,糖代谢 医学讲座专家讲座,第107页,丙酮酸,丙酮酸,草酰乙酸,丙酮酸羧化酶,ATP+CO,2,ADP+Pi,苹果酸,NADH+H,+,NAD,+,天冬氨酸,谷氨酸,-,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,GTP,GDP+CO,2,线粒体,胞液,糖代谢 医学讲座专家讲座,第108页,1,6-,双磷酸果糖,6-,磷酸果糖,6-,磷酸果糖激酶,-1,果糖双磷酸酶,-1,ADP,ATP,Pi,2.1,6,二磷酸果糖转变为,6-,磷酸果糖,糖代谢 医学讲座专家讲座,第109页,6-,磷酸葡萄糖,葡萄糖,葡萄糖,-6-,磷酸酶,己糖激酶,ATP,ADP,Pi,3.6-,磷酸葡萄糖水解为葡萄糖,主要存在于,肝、肾,中,糖代谢 医学讲座专家讲座,第110页,底物循环,(substrate cycle),：由不一样酶催化两个单向反应使两种底物互变循环。,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,糖代谢 医学讲座专家讲座,第111页,糖异生活跃,有葡萄糖,-6,磷酸酶,【,】,肝,肌肉,葡萄糖,葡萄糖,葡萄糖,酵解路径,丙酮酸,乳酸,NADH,NAD,+,乳酸,乳酸,NAD,+,NADH,丙酮酸,糖异生路径,血液,糖异生低下,没有葡萄糖,-6,磷酸酶,【,】,（二）乳酸循环,(lactose cycle),（,Cori,循环）,糖代谢 医学讲座专家讲座,第112页,*,生理意义,乳酸再利用，防止了乳酸损失。,预防乳酸堆积引发酸中毒。,*,乳酸循环是一个耗能过程,2,分子乳酸异生为,1,分子葡萄糖需,6,分子,ATP,。,糖代谢 医学讲座专家讲座,第113页,二、糖异生调整,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,第一个底物循环在,6-,磷酸化成,1,6-,双磷酸果糖之间,糖代谢 医学讲座专家讲座,第114页,（二）在磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸之间进行第二个底物循环,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,糖代谢 医学讲座专家讲座,第115页,三、糖异生生理意义,(,一,),维持血糖浓度恒定,空腹和饥饿时,对于必须信赖葡萄糖为能源脑和红细胞含有主要意义,糖代谢 医学讲座专家讲座,第116页,(,二,),补充肝糖原,饥饿后进食,三碳路径：,指进食后，大部分葡萄糖先在肝外细胞中分解为乳酸或丙酮酸等三碳化合物，再进入肝细胞异生为糖原过程。,糖代谢 医学讲座专家讲座,第117页,(,三,),调整机体酸碱平衡,长久饥饿，,肾糖异生,作用增强，有利于维持酸碱平衡,糖代谢 医学讲座专家讲座,第118页,第 八 节,血糖水平调整与异常,Blood Glucose and The Regulation of Blood Glucose Concentration,糖代谢 医学讲座专家讲座,第119页,*,血糖，指血液中葡萄糖。,*血糖水平，,即血糖浓度。,正常血糖浓度：,3.9,-5.6,mmol/L,血糖及血糖水平概念,糖代谢 医学讲座专家讲座,第120页,一、血糖水平调整,主要调整激素,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,*,肝脏是调整血糖浓度主要器官,糖代谢 医学讲座专家讲座,第121页,(1),胰岛素,体内唯一降低血糖水平激素,1.,促进肌肉、脂肪细胞载体转运葡萄糖入细胞内,2.,经过抑制蛋白激酶促进糖原合成，抑制糖原分解,3.,降低脂肪动员，促进糖有氧氧化,4.,间接激活丙酮酸脱氢酶，加速丙酮酸氧化脱羧,5.,抑制肝内糖异生,糖代谢 医学讲座专家讲座,第122页,（,2,）胰高血糖素,体内升高血糖水平主要激素,*,另外，糖皮质激素和肾上腺素也可升高血糖，肾上腺素主要在应急状态下发挥作用。,1.,经过激活蛋白激酶促进肝糖原分解,2.,降低糖类利用,3.,加速糖异生,4.,加速脂肪动员,糖代谢 医学讲座专家讲座,第123页,二、血糖水平异常,（一）高血糖及糖尿症,1.,高血糖,(hyperglycemia),定义,2.,肾糖阈定义,临床上将空腹血糖浓度高于,6.0mmol/L,称为,高血糖,。,当血糖浓度高于,8.89,10.00mmol/L,时，超出了肾小管重吸收能力，则可出现,糖尿,。这一血糖水平称为,肾糖阈,。,糖代谢 医学讲座专家讲座,第124页,高血糖及糖尿病理和生理原因,连续性高血糖和糖尿，主要见于糖尿病,(diabetes mellitus,DM),。,b.,血糖正常而出现糖尿，见于慢性肾炎、肾病综合征等引发肾对糖吸收障碍。,c.,生理性高血糖和糖尿可因情绪激动而出现。,糖代谢 医学讲座专家讲座,第125页,*,葡萄糖耐量,(glucose tolerence),正常人体内存在一套精细调整糖代谢机制，在一次性食入大量葡萄糖后，血糖水平不会出现大波动和连续升高。,指人体对摄入葡萄糖含有很大耐受能力现象。,糖代谢 医学讲座专家讲座,第126页,糖耐量试验,(glucose tolerance test,GTT),目标,：,临床上用来诊疗病人有没有糖代谢异常。,口服糖耐量试验方法,被试者清晨空腹静脉采血测定血糖浓度，然后一次服用,100g,葡萄糖，服糖后,1/2,、,1,、,2h,（必要时可在,3h,）各测血糖一次。以测定血糖时间为横坐标（空腹时为,0h,），血糖浓度为纵坐标，绘制糖耐量曲线。,糖代谢 医学讲座专家讲座,第127页,糖耐量曲线,正常人：,服糖后,1/21h,到达高峰，然后逐步降低，普通,2h,左右恢复正常值。,糖尿病患者：,空腹血糖高于正常值，服糖后血糖浓度急剧升高，,2h,后仍可高于正常。,糖代谢 医学讲座专家讲座,第128页,(,二）低血糖,定义,低血糖影响,空腹血糖浓度低于,2.8mmol/L,时称为,低血糖,。,血糖水平过低，会影响脑细胞功效，从而出现 头晕、倦怠无力、心悸等症状，严重时出现昏迷，称为,低血糖休克,。,糖代谢 医学讲座专家讲座,第129页,引发低血糖原因：,胰性（胰岛,B,-细胞功效亢进、胰岛,A,-细胞功效