第四章-糖代谢12.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,*,第,四,章,糖 代 谢,温州医学院生化教研室,李春洋,（677249）,糖,是一类化学本质为多羟醛或多羟酮及其衍生物的有机化合物。,糖在生命过程中的主要作用是提供碳源和能源，人体所需能量的5070%来自于糖。食物中的糖类主要是,淀粉,，体内的主要以,葡萄糖,和,糖原,两种形式存在。,糖与一些非糖物质结合成复合物成为体内一些具有重要的生理功能的物质，如：糖蛋白、糖脂、蛋白聚糖、核糖（脱氧核糖）等。,葡萄糖在体内转变成多种非糖物质；一些非糖物质又可以转变为葡萄糖。,第一节,糖的消化吸收及转运,糖的主要生理功能是氧化供能,糖的消化吸收主要在小肠进行,糖代谢的概况,植物淀粉,异麦芽糖,麦芽糖,麦芽三糖,-临界糊精,动物糖原,蔗糖,乳糖,食物,-淀粉酶,麦芽糖酶,-葡萄糖酐酶,异麦芽糖酶,-临界糊精酶,葡萄糖,乳糖酶,葡萄糖,半乳糖,蔗糖酶,葡萄糖,果 糖,Na,+,依赖性葡萄糖转运蛋白,第二节,糖的无氧氧化,在机体缺氧条件下，葡萄糖经一系列酶促反应生成丙酮酸进而还原生成乳酸的过程称为,糖酵解,亦称为,糖的无氧氧化,。,这个代谢过程常见于运动时的骨骼肌，与某些植物和微生物的乙醇发酵（葡萄糖分解产生的丙酮酸转变为乙醇和二氧化碳）的过程非常相似。,糖酵解的代谢反应中由葡萄糖分解成丙酮酸的过程，又称为,糖酵解途径,，是糖的有氧氧化和无氧氧化共有的过程，其全部反应均在胞浆中进行。,.,一、反应过程,第一阶段：糖酵解途径（1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸）,第二阶段：乳酸生成（丙酮酸还原成乳酸）,CH,2,OH,OH,HO,H,H,OH,H,H,H,O,O,P,O,CH,2,H,O,P,OH,H,HO,H,CH,2,OH,OH,O,CH,2,H,O,P,OH,H,HO,H,CH,2,OH,O,P,己糖激酶,ATP,ADP,Mg,2+,6-磷酸果糖激酶-1,ATP,ADP,Mg,2+,CH,2,OH,OH,HO,H,H,OH,H,H,H,O,HO,磷酸己糖异构酶,O,CH,2,H,O,P,OH,H,HO,HCH,2,OH,O,P,CH,2,O,P,C,CH,2,OH,O,CHO,O,P,CHOH,CH,2,磷酸丙糖异构酶,醛缩酶,CHO,O,P,CHOH,CH,2,C,O,P,CHOH,CH,2,O,O,P,COOH,O,P,CHOH,CH,2,COOH,OH,C,CH,2,H,O,P,COOH,C,CH,2,O,P,COOH,C,CH,3,O,NAD,+,NADH+H,+,Pi,ADP,ATP,H,2,O,烯醇化酶,Mg,2+、,K,+,ATP,ADP,丙酮酸激酶,3-磷酸甘油醛脱氢酶,磷酸甘油酸激酶,磷酸甘油酸变位酶,除葡萄糖外，己糖激酶等可催化果糖、半乳糖等其他己糖转变成磷酸己糖而进入糖酵解途径代谢转化。,COOH,C,CH,3,O,COOH,C,CH,3,OH,H,NADH+H,+,NAD,+,乳酸脱氢酶,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,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,乳酸,ATP,ADP,ATP,ADP,NAD,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,己糖激酶,6-磷酸果糖激酶-1,丙酮酸激酶,二、糖酵解的调节,6-磷酸果糖激酶-1,对调节糖酵解途径的流量最重要,丙酮酸激酶,是糖酵解的第二个重要的调节点,己糖激酶,受到反馈抑制调节,三糖酵解的生理意义,主要的生理功能是在机体缺氧时迅速提供能量,正常情况下为一些细胞提供部分能量,1mol葡萄糖经过糖酵解可净生成2mol ATP储存起来，其储存效率为31%,6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,1，3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,磷酸烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸,-1,-1,21,21,反应步骤,ATP变化每分子葡萄糖,净得,第三节,糖的有氧氧化,机体利用氧将葡萄糖彻底氧化成CO,2,和H,2,O的反应过程称为,有氧氧化,。,有氧氧化是,体内,糖,分解,供能的主要方式，绝大多数细胞都通过它获得能量。,肌组织,中葡萄糖通过,无氧,氧化所,生成的乳酸，,也可作为运动时某些组织的重要能源，彻底氧化生成CO,2,和H,2,O提供足够的能量。,有氧氧化过程概括：,O,2,O,2,O,2,H,2,O,H,+,+e,CO,2,乙 酰,CoA,丙酮酸,丙酮酸,葡糖,-,6-磷酸,葡萄糖,葡萄糖,胞 液,（第一阶段）,线 粒 体,（第二阶段）,T,CA,（第三阶段）,丙酮酸,+NAD,+,+CoASH,乙酰CoA,+NADH,+H,+,+CO,2,丙酮酸脱氢酶复合体,一、有氧氧化反应过程,（一）葡萄糖循糖酵解途径分解为丙酮酸,（二）丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰CoA,（三）乙酰CoA进入,柠檬,酸循环以及氧化磷酸化生成ATP,COOH,C,CH,3,O,OH,CH,TTP,TTP,CH,3,HS,HS,(CH,2,),4,COOH,S,HS,(CH,2,),4,COOH,CH,3,C,O,O,C,S,CH,3,CoA,FADH,2,NADH+H,+,丙酮酸脱氢酶,二氢硫辛酰胺转乙酰酶,二氢硫辛酰胺脱氢酶,CO,2,S,S,(CH,2,),4,COOH,FAD,NAD,+,FAD,TPP,HS,CoA,二、,柠檬,酸循环,柠檬酸循环,也称为,三羧酸循环,是由线粒体内一系列酶促反应构成的循环反应系统，,该循环是Hans Krebs于1937年正式提,出，亦,称为,Krebs循环,。,柠檬酸循环反应过程中，首先以乙酰CoA与草酰乙酸缩合生成含3个羧基的柠檬酸，再经过4次脱氢、2次脱羧，生成4分子还原当量和2分子CO2，最终重新生成草酰乙酸再进入下一个循环。,还原当量,一般是指以氢原子或氢离子形式存在的一个电子或一个电子当量。,CH,3,O,C,SCoA,COOH,O,C,COOH,CH,2,HSCoA,H,2,0,COOH,CH,2,CH,2,COOH,OH,C,HOOC,柠檬酸合酶,COOH,CH,2,CH,COOH,C,HOOC,H,2,0,H,2,0,COOH,CH,2,COOH,HOOC,OH,C,H,H,C,NADH+H,+,NAD,+,CO,2,异柠檬酸脱氢酶,COOH,COOH,O,CH,2,CH,2,C,COOH,COOH,OCH,2,CH,2,C,SCoA,C,CH,2,COOH,O,CH,2,-戊二酸脱氢酶复合体,HS-CoA,+,NADH+H,+,NAD,+,CO,2,COOH,CH,2,COOH,CH,2,Pi,GDP,GTP,琥珀酰CoA合成酶,COOH,CH,COOH,CH,琥珀酸脱氢酶,FAD,FADH,2,COOH,CH,2,COOH,CHOH,延胡索酸酶,H,2,O,COOH,O,C,COOH,CH,2,NADH+H,+,NAD,+,苹果酸脱氢酶,COOH,CH,2,COOH,HOOC,OH,C,H,H,C,HOOC,COOH,O,CH,2,CH,2,C,CoAS,C,CH,2,COOH,O,CH,2,COOH,CH,2,COOH,CH,2,COOH,CH,COOH,CH,HO,COOH,H,C,CH,2,COOH,HOOC,O,C,COOH,CH,2,NAD,+,NADH+H,+,+,CO,2,NAD,+,+HSCoA,NADH+H,+,+,CO,2,GTP,GDP+Pi,FAD,FADH,2,H,2,O,NAD,+,NADH+H,+,CH,3,COSCoA,HS-CoA,H,2,O,COOH,CH,2,CH,2,COOH,OH,C,HOOC,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,三羧酸循环,反应过程,柠檬,酸循环是乙酰辅酶的彻底氧化过程，也是能量的产生过程,同位素示踪实验显示；在,柠檬酸,循环中，CO,2,中的碳原子来自于草酰乙酸,柠檬酸,循环中的中间产物起着催化剂的作用,CH,3,COSCoA,HS-CoA,3,NADH+H,+,2,CO,2,GTP,GDP+Pi,FAD,FADH,2,3,NADH,+,2,H,2,O,（,二,）,柠檬酸,循环的重要生理意义,柠檬,酸循环是三大,营养,物质,分解产能的共同通路,三羧酸循环本身并不是释放能量、生成ATP的主要环节，而是为氧化磷酸化反应生成ATP提供,NADH+H,+,和,FADH,2,柠檬,酸循环是糖、脂肪、氨基酸代谢联系的枢纽,三大营养物质通过柠檬酸循环在一定程度上相互转变,三羧酸循环在提供某些物质生物合成前体中起重要作用,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,胞质内反应阶段,线粒体内反应阶段,-1,6-磷酸果糖,1，6-二磷酸果糖,-1,3-磷酸甘油醛,1，3-二磷酸甘油酸,22.5 或 21.5,1，3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,21,磷酸烯醇式丙酮酸,烯醇式丙酮酸,21,丙酮酸,乙酰CoA,22.5,异柠檬酸,-酮戊二酸,22.5,-酮戊二酸,琥珀酰CoA,22.5,琥珀酰CoA,琥珀酸,21,琥珀酸,延胡索酸,21.5,苹果酸,草酰乙酸,22.5,净生成32（或30）ATP,反应过程,生成ATP数,三、糖有氧氧化是,糖分解生成,ATP的主要方式,四、糖有氧氧化的调节是基于能量的需求,丙酮酸脱氢酶复合体的调节,柠檬,酸循环的调节,五、,糖有氧氧化可抑制糖无氧氧化,巴斯德效应,是指在有氧的条件下，糖有氧氧化抑制糖无氧酵解。肌组织也存在这种情况。,在一些代谢旺盛的正常组织和肿瘤细胞中，即使在有氧的条件下，仍然以糖无氧酵解为产生的主要方式，称为,Cratree效应,或,反巴斯德效应,。,第四节,葡,萄糖磷酸戊糖途径,磷酸戊糖途径,是,指从糖酵解的中间产物葡萄糖-6-磷酸开始形成旁路，通过氧化、基团转移两个阶段生成果糖-6-磷酸和3-磷酸甘油醛，从而返回糖酵解的代谢途径，亦称为,磷酸戊糖旁路,。,葡萄糖经,磷酸戊糖途径,分解的,主要,意义在于产生参与体内合成代谢所需要的,NADPH+H,+,和,5-,磷酸核糖,，,而不是产,生,ATP,。,磷酸戊糖途径在肝、脂肪组织、肾上腺皮质、红细胞和哺乳期乳腺中,较活跃,，,反应的全过程都在细胞液中进行,。,一、葡萄糖,磷酸戊糖途径的反应过程,第一阶段：氧化反应,阶段,（磷酸,核,糖的生成）,第二阶段：非氧化反应,阶段,（基团转移反应）,6-磷酸葡,萄,糖,6-磷酸葡萄糖酸内酯,6-磷酸葡萄糖酸,5-磷酸核酮糖,5-磷酸木酮糖,5-磷酸核糖,5-磷酸木酮糖,3-磷酸甘油醛,6-磷酸果糖,4-磷酸赤藓糖,7-磷酸景天糖,6-磷酸果糖,3-磷酸甘油醛,NADPH+H,+,NADP,+,H,2,O,CO,2,葡萄糖分解途径,6-磷酸葡,萄,糖脱氢酶,内酯酶,转酮醇酶,转醛醇酶,磷酸戊糖途径反应过程,6-磷酸葡糖酸脱氢酶,异（表）构酶,NADPH+H,+,NADP,+,转酮醇酶,二、葡萄糖,磷酸戊糖途径的生理意义,提供NADPH+H,+,作为供氢体参与多种代谢反应,NADPH+H,+,是体内许多合成代谢的供氢体；,NADPH+H,+,参与体内的羟化反应；,NADPH+H,+,用于维持谷胱甘肽的还原状态（,蚕豆病,）。,为,核苷酸、,核酸的生物合成提供,5-磷酸,核糖,肌肉组织内磷酸核糖依靠基团转移反应生成。,第五节,糖原合成与,糖原,分解,糖原,是,动物,体内,葡萄,糖的储存形式，,摄入的糖类大部分转变成脂肪后储存于脂肪组织内，,另,有一小部分以糖原的形式储存,在肝和肌肉组织中,。,糖原生物学意义在于迅速提供葡萄糖，主要以肝糖原和肌糖原形式存在。,肝糖原,的合成与分解主要是为了维持血糖,浓度,的相对恒定；,肌糖原,是肌肉糖酵解的主要来源。,糖原,是以,葡萄糖残基为基本单位通过,-1，4-糖苷键,和,-1，6-糖苷键,连接而成的带有分支的大分子多糖。,-1，4-糖苷键,-1，6-糖苷键,还原末端,一、糖原合成,（一）糖链的延长,（二）糖链分支,的形成,CH,2,OH,OH,HO,H,OH,H,H,O,HO,H,H,葡糖磷酸变位酶,ATP,ADP,Mg,2+,UTP+,己糖激酶,UDPG焦磷酸化酶,CH,2,OH,OH,HO,H,OH,H,H,O,O,H,H,P,CH,2,HO,OH,HO,H,OH,H,H,O,O,H,H,P,CH,2,HO,OH,HO,H,OH,H,H,O,O,H,H,P,P,尿苷,PPi,-1,4-糖苷键,-1,6-糖苷键,分支酶,二、糖原分解,在限速酶,糖原磷酸化酶,的催化下，糖原从分支的非还原端开始，逐个分解以-1，4-糖苷键连接的葡萄糖残基，形成1-磷酸葡萄糖。,1-磷酸葡萄糖转变为6-磷酸葡萄糖后，肝及肾中含有,葡萄糖-6-磷酸酶,，使其水解变成游离的葡萄糖，释放到血中，维持血糖浓度的相对恒定。,脱支酶,（葡聚糖转移酶磷酸化酶,脱支酶,（-1，6-糖苷酶）,糖原G,n+1,1-磷酸葡萄糖,UDPG,糖原磷酸化酶,糖原合酶,糖原G,n,6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,Pi,UDP,PPi,UTP,糖原合成与分解,Pi,H,2,O,ADP,ATP,三、糖原合成与分解的调节,磷酸化酶,有磷酸化和去磷酸化两种形式，当其14位丝氨酸被磷酸化后，活性很低的磷酸化酶（磷酸化酶b）转弯成活性很强的磷酸型磷酸化酶（磷酸化酶a）；磷酸化过程由磷酸化酶b激酶催化。,糖原合酶,糖原合酶也有两种形式，糖原合酶a有活性，磷酸化后的糖原合酶b无活性。,激素（胰高血糖素、肾上腺素等）,AC,AC,（有活性）,ATP,cAMP,PKAa,PKA磷酸化酶b激酶,磷酸化酶b激酶-P,Pi,磷蛋白磷酸酶-1,磷酸化酶a-P,磷酸化酶b,Pi,磷蛋白磷酸酶-1,Pi,磷蛋白磷酸酶-1,糖原合酶a,糖原合酶b-P,胰岛素,磷蛋白磷酸酶抑制物-1-P,磷蛋白磷酸酶抑制物-1,（二）糖原合酶的调节,（一）糖原磷酸化酶的调节,葡萄糖,Ca,2+,AMP,ATP、G-6-P,第六节,糖异生,作用,以,非糖,物质（,如生糖氨基酸、乳酸、丙酮酸及甘油等,）为原料，在酶的作用下将其,转变为葡萄糖或糖原的过程,称为,糖异生,。,机体内进行糖异生补充血糖的最主要器官是,肝,，,肾,在正常情况下葡糖异生能力只有肝的1/10，长期饥饿时肾葡糖异生能力大大增强。,一、糖异生,作用的,反应过程,从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程称为,糖异生途径,。,糖异生途径基本上是糖酵解反应的逆反应，也包括部分三羧酸循环的逆反应。,在糖酵解途径中，由于,己糖激酶,、,6-,磷酸果糖激酶-1,和,丙酮酸激酶,催化的反应不可逆，因此，要完成葡萄糖酵解的逆反应，必须使这三步反应能逆向进行。,（一）丙酮酸,转变为,磷酸烯醇式丙酮酸,（丙酮酸羧化支路）,COOH,C,CH,2,O,P,COOH,C,CH,3,O,COOH,C,CH,2,O,COOH,ATP+CO,2,ADP+Pi,Mg,2+,丙酮酸羧化酶,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶,GDP+CO,2,GTP,Mg,2+、,K,+,ATP,丙酮酸激酶,ADP,COOH,C,CH,2,O,P,COOH,C,CH,3,O,（生物素）,基质侧,胞液侧,线粒体,内膜,苹果酸,草酰乙酸,NADH+H,+,NAD,+,草酰乙酸,苹果酸,NADH+H,+,NAD,+,苹果酸脱氢酶,草酰乙酸,天冬氨酸,谷氨酸,-酮戊二酸,谷草转氨酸,-酮戊二酸,草酰乙酸,天冬氨酸,谷氨酸,谷草转氨酸,苹果酸脱氢酶,（二）1，6-二磷酸果糖转变为6-磷酸果糖,O,CH,2,H,O,P,OH,H,HO,H,CH,2,OH,OH,O,CH,2,H,O,P,OH,H,HO,H,CH,2,OH,O,P,果糖-,1，6-二磷酸酶-1,O,CH,2,H,O,P,OH,H,HO,H,CH,2,OH,OH,O,CH,2,H,O,P,OH,H,HO,H,CH,2,OH,O,P,6-磷酸果糖激酶-1,ATP,ADP,Mg,2+,Pi,H,2,O,（三）6-磷酸,葡萄,糖,转变,为葡萄糖,CH,2,OH,OH,HO,H,H,OH,H,H,H,O,O,P,葡萄糖-6-磷酸酶,CH,2,OH,OH,HO,H,H,OH,H,H,H,O,HO,CH,2,OH,OH,HO,H,H,OH,H,H,H,O,O,P,己糖激酶,ATP,ADP,Mg,2+,CH,2,OH,OH,HO,H,H,OH,H,H,H,O,HO,Pi,H,2,O,反应中作用物的互相转变是由不同的酶催化的单向的不可逆反应，这种作用的互变循环,称为,底物循环,。,相同活性的两种酶催化作用的结果只是消耗能量而不能推进反应的时行，形成所谓的,无效循环,。,二、糖异生,作用的调节,（一）,果糖,-,6-磷酸,与,1,6-二磷酸,果,糖,之间的底物循环,的调节,（二）,磷酸烯醇式丙酮酸,与,丙酮酸,之间的底物循环,的调节,果糖二磷酸酶-1,6-磷酸果糖,1,6-二磷酸果糖,ATP,ADP,Pi,6-磷酸果糖激酶-1,2，6-二磷酸果糖,AMP,草酰乙酸,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,ATP,ADP,丙酮酸激酶,1，6-二磷酸果糖,乙酰CoA,三、糖异生,作用,的生理意义,维持血糖,浓度的相对,恒定糖,乳酸再利用,补充肝糖原储备（,三碳途径,或,间接途径,）,缓解酸中毒,血液,葡萄糖,葡萄糖,乳酸,NAD,+,NADH+H,+,丙酮酸,葡萄糖,丙酮酸,NADH+H,+,NAD,+,乳酸,乳酸,糖酵解途径,糖异生途径,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,3-磷酸甘油醛,丙酮酸,乙酰CoA,三羧酸循环,乳酸,1-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,5-磷酸核糖,糖原,无O,2,有O,2,第,七,节,血糖及其调节,一、血糖的来源和去路,食物中糖,肝糖原,非糖物质（乳酸、甘油、氨基酸等）,血,糖,CO,2,+H,2,O+能量,肝、肌糖原,其他糖（戊糖等）,非糖物质（脂肪、,非必需,氨基酸等）,消化吸收,氧化分解,糖原合成,分解,糖异生其他代谢途径,转变,二、血糖,浓度的,调节,1.,胰岛素,调节血糖的作用机制,促进肌、脂肪组织等的细胞膜摄取葡萄糖,增强磷酸二酯酶活性，降低cAMP浓度，加速糖原合成，抑制糖原分解,激活丙酮酸脱氢酶（脱磷酸），加快糖的有氧氧化,抑制肝内糖异生（抑制磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶,的合成,及促进,进入,肌组织生成蛋白质）,抑制脂肪动员并抑制脂肪氧化,生成,葡萄糖,2.胰高血糖素调节血糖的作用机制,经肝细胞膜受体激活依赖cAMP的蛋白激酶，从而抑制糖原合酶和激活磷酸化酶,抑制6-磷酸果糖激酶-2并激活果糖二磷酸酶-2,抑制糖酵解加速糖异生,促进磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成，加速糖异生,加速脂肪动员（激活激素敏感性脂肪酶）,3,.,肾上腺素调节血糖的作用机制,通过肝和肌的细胞膜受体,、cAMP、蛋白激酶级联系统,激活磷酸化酶，加速糖原分解,人体对摄入的葡萄糖具有很大的耐受能力的这种现象称为,葡萄糖耐量,或,耐糖现象,。,（一）,低血糖,是指血糖浓度低于,2,.,8,mmol/L。,（二）,高血糖,是指空腹血糖浓度高于,7,.,1,mmol/L。,（三）,糖尿病,是最常见的糖代谢紊乱疾病，临床上分为胰岛素依赖型（型）和非胰岛素依赖型（型）两类。,（四）,高糖,刺激产生损伤细胞的生物学效应,三、,血糖水平异常,1,、字体安装与设置,如果您对PPT模板中的字体风格不满意，可进行批量替换，一次性更改各页面字体。,在,“,开始”,选,项卡,中,，点击“,替,换”按,钮右,侧箭,头,，,选,择“,替,换,字,体,”。（如下,图）,在图“替换”下拉列表中选择要更改字体。（如下图）,在“替换为”下拉列表中选择替换字体。,点击“替换”按钮，完成。,58,2,、替换模板中的图片,模板中的图片展示页面，您可以根据需要替换这些图片，下面介绍两种替换方法。,方法一：更改图片,选中模版中的图,片,（,有些图片与其他,对象,进行了组合，,选,择,时,一定要选中图,片 本身，而不是组合）。,单击鼠标右键，选择“更改图片”，选择要替换的图片。（如下图）,注意：,为防止替换图片发生变形，请使用与原图长宽比例相同的图片。,58,赠送精美图标,