生化课糖代谢.pptx

目目 录录G-6-PG-6-P可参与哪些代谢途径？可参与哪些代谢途径？小小 结结 1 1、磷酸戊糖途径、磷酸戊糖途径、糖原合成和分解糖原合成和分解的的概念，场所，概念，场所，关键酶关键酶及及意义；意义；2 2、磷酸戊糖途径的磷酸戊糖途径的过程（第一阶段）过程（第一阶段）及调节，及调节，糖原糖原 合成与分解的过程及调节；合成与分解的过程及调节；3 3、理解：糖原的结构特点与意义，蚕豆病、理解：糖原的结构特点与意义，蚕豆病 4 4、了解：、了解：糖醛酸途径、糖醛酸途径、糖原累积症糖原累积症目目 录录G-6-P的代谢去路的代谢去路G（补充血糖（补充血糖/糖异生）糖异生）G-6-P F-6-P（进入酵解途径参与（进入酵解途径参与 糖酵解或有氧氧化）糖酵解或有氧氧化）G-1-PGn（合成糖原）（合成糖原）UDPG 6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯（进入磷酸戊糖途径）（进入磷酸戊糖途径）葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸（进入葡萄糖醛酸途径）（进入葡萄糖醛酸途径）KEYKEY：目目 录录第第 六六 节节糖糖 异异 生生Gluconeogenesis目目 录录 概念概念 糖异生糖异生是指从是指从非糖化合物非糖化合物转变为转变为葡葡萄糖或糖原萄糖或糖原的过程。的过程。原料原料主要有主要有生糖氨基酸、甘油、乳酸等生糖氨基酸、甘油、乳酸等 部位部位 主要在主要在肝脏、肾脏皮质细胞的线粒肝脏、肾脏皮质细胞的线粒体及胞液体及胞液。一、概一、概述述目目 录录非糖物质进入糖异生的途径非糖物质进入糖异生的途径 糖异生的原料转变成糖代谢的中间产物糖异生的原料转变成糖代谢的中间产物 生糖氨基酸生糖氨基酸 -酮酸酮酸 -NH2 乳酸乳酸 丙酮酸丙酮酸 2H 甘油甘油 -磷酸甘油磷酸甘油 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 NADHH目目 录录非糖物质进入糖异生的途径非糖物质进入糖异生的途径 上述糖代谢中间代谢产物进入上述糖代谢中间代谢产物进入丙酮酸异生为丙酮酸异生为葡萄糖的过程葡萄糖的过程，最终生成葡萄糖或糖原，最终生成葡萄糖或糖原 目目 录录二、丙酮酸异生为葡萄糖二、丙酮酸异生为葡萄糖1.定义定义2.过程过程 糖糖酵酵解解中中有有3个个由由关关键键酶酶催催化化的的不不可可逆逆反反应应。在在糖糖异异生生时时，须须由由另另外的反应和酶代替。外的反应和酶代替。丙酮酸异生为葡萄糖的过程与糖酵丙酮酸异生为葡萄糖的过程与糖酵解大多数反应是共有的、可逆的；解大多数反应是共有的、可逆的；指从指从丙酮酸丙酮酸生成生成葡萄糖葡萄糖的具体的具体反应过程。反应过程。GluF-6-PF-1,6-2PATPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛 NAD+NADH+H+ADPATPADPATPG-6-P磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸ADP1）丙酮酸丙酮酸转变成转变成磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙丙 酮酮 酸酸草酰乙酸草酰乙酸 GTP GDPCO2 ATP ADP+Pi CO2 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase)，辅酶，辅酶为生物素（为生物素（线粒体线粒体内）内）磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（胞液胞液和和线粒体线粒体内）内）目目 录录 草酰乙酸转运出线粒体草酰乙酸转运出线粒体 出线粒体出线粒体 苹果酸苹果酸 苹果酸苹果酸 草酰乙酸草酰乙酸 草酰乙酸草酰乙酸 草酰乙酸草酰乙酸 天冬氨酸天冬氨酸 出线粒体出线粒体 天冬氨酸天冬氨酸 草酰乙酸草酰乙酸 草酰乙酸不能自由穿梭线粒体膜；草酰乙酸不能自由穿梭线粒体膜；草酰乙酸草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸出出线粒体线粒体 丙酮酸丙酮酸 草酰乙酸草酰乙酸 磷酸烯醇式丙酮酸（磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）PEP 苹果酸苹果酸 苹果酸苹果酸 草酰乙酸草酰乙酸 天冬氨酸天冬氨酸 天冬氨酸天冬氨酸 草酰乙酸草酰乙酸 (胞液胞液)(线粒体线粒体)羧化酶 羧激酶 羧激酶羧激酶 羧激酶羧激酶 NAD+NADH+H+NADH+H+NAD+目目 录录糖异生途径所需糖异生途径所需NADH+HNADH+H+的来源的来源 由乳酸进行糖异生时，由乳酸进行糖异生时，NADH+H+由下述反应提供。由下述反应提供。乳酸乳酸 丙酮酸丙酮酸 LDH NAD+NADH+H+由氨基酸或丙酮酸进行糖异生时，由氨基酸或丙酮酸进行糖异生时，NADH+H+则由线粒体内提供。则由线粒体内提供。苹果酸苹果酸 线粒体线粒体苹果酸苹果酸 草酰草酰乙酸乙酸草酰草酰乙酸乙酸NAD+NADH+H+NAD+NADH+H+胞浆胞浆GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛 NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸目目 录录以乳酸为原料进行异生糖时，以乳酸为原料进行异生糖时，草酰乙酸草酰乙酸通过通过天冬氨酸方式天冬氨酸方式进入胞液。进入胞液。以以丙酮酸或能转化成丙酮酸的生糖氨基丙酮酸或能转化成丙酮酸的生糖氨基酸为原料进行糖异生时，酸为原料进行糖异生时，草酰乙酸通过草酰乙酸通过苹果酸方式苹果酸方式进入胞液。进入胞液。实验证实：实验证实：目目 录录（2）1,6-二磷酸果糖转变为二磷酸果糖转变为 6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 6-磷酸果糖磷酸果糖 Pi 果糖双磷酸酶果糖双磷酸酶-1（3）6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖磷酸葡萄糖水解为葡萄糖 6磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 Pi 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶目目 录录葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 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-磷酸甘油酸糖糖酵酵解解1-磷酸葡萄糖糖 原PEP胞胞 液液乳乳 酸酸氨基酸氨基酸丙丙酮酮酸酸糖糖异异生生果糖双磷酸酶果糖双磷酸酶-1葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶甘甘 油油3-3-磷酸甘油磷酸甘油ATATP PADPNAD+NADH+H+ADPATP氨基酸草酰乙酸酶酶ATP丙酮酸丙酮酸草酰乙酸酶酶ATPNADH+H+PEPn以丙酮酸、乳酸为原料异生为葡萄糖耗以丙酮酸、乳酸为原料异生为葡萄糖耗6个个ATP。n以甘油为原料异生为葡萄糖耗以甘油为原料异生为葡萄糖耗2个个ATP。糖异生途径糖异生途径ATP的消耗：的消耗：目目 录录6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶-1 ADP ATP Pi 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶 己糖激酶己糖激酶 ATP ADP Pi PEP 丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 ATP ADP CO2+ATP ADP+Pi GTP 磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸 羧激酶羧激酶GDP+Pi +CO2 底物循环：底物循环：底物循环：底物循环：指作用指作用指作用指作用物的物的物的物的互变反应互变反应互变反应互变反应分别分别分别分别由由由由不同的酶不同的酶不同的酶不同的酶催化其催化其催化其催化其单向反应单向反应单向反应单向反应，称为底，称为底，称为底，称为底物循环。物循环。物循环。物循环。酶活性相等时，又称无效循环。酶活性相等时，又称无效循环。糖异生的调节糖异生的调节主要是对主要是对后两个底物后两个底物循环循环中酶进行调节，包括中酶进行调节，包括变构调节变构调节、共价修饰调节共价修饰调节和和激素调节。激素调节。二、糖异生的调节二、糖异生的调节 目目 录录6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 ATP ADP 6-磷酸果磷酸果糖激酶糖激酶-1 Pi 果糖二磷果糖二磷 酸酶酸酶-1 2,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 AMP 1.6-磷酸果糖与磷酸果糖与1,6-双磷酸果糖之间双磷酸果糖之间 胰高血糖素胰高血糖素胰岛素胰岛素 柠檬酸柠檬酸 ATP （1）变构调节呈相反变化：）变构调节呈相反变化：胰高血糖素胰高血糖素（2）共价修饰调节亦呈相反变化）共价修饰调节亦呈相反变化：腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶cAMP PKA6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2磷酸化失活磷酸化失活2,6-双磷双磷酸果糖酸果糖6-磷酸磷酸果糖激果糖激酶酶-1 果糖双果糖双磷磷 酸酸 酶酶-1 糖异生糖异生糖酵解糖酵解目目 录录2.磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)与丙酮酸之间与丙酮酸之间PEP 丙丙 酮酮 酸酸 ATP ADP 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 丙氨酸丙氨酸 乙乙 酰酰 CoA 草酰乙酸草酰乙酸 饥饿饥饿胰高血糖素胰高血糖素P丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶磷酸烯醇磷酸烯醇丙酮酸丙酮酸羧激酶羧激酶胰岛素胰岛素丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体目目 录录 三、糖异生的生理意义三、糖异生的生理意义（一）饥饿时维持血糖水平稳定（一）饥饿时维持血糖水平稳定(最主要最主要)（二）补充肝糖原（三碳途径）；（二）补充肝糖原（三碳途径）；空腹空腹12小时后血糖的来源全部依赖糖异生。小时后血糖的来源全部依赖糖异生。原料：原料：氨基酸、甘油氨基酸、甘油、乳酸、乳酸以以C-14标记标记葡萄糖葡萄糖输入人体，证实只有输入人体，证实只有小小部分部分葡萄糖葡萄糖合成糖原合成糖原，大部分大部分通过外周组通过外周组织分解为乳酸、丙酮酸后再织分解为乳酸、丙酮酸后再异生异生为葡萄糖为葡萄糖合成糖原。合成糖原。三碳途径三碳途径：指进食后，大部分葡萄糖先指进食后，大部分葡萄糖先在肝外细胞中分解为乳酸或丙酮酸等在肝外细胞中分解为乳酸或丙酮酸等三碳三碳化合物化合物，再进入肝细胞异生为糖原的过程。，再进入肝细胞异生为糖原的过程。目目 录录（三）肾糖异生利于维持酸碱平衡（三）肾糖异生利于维持酸碱平衡长期饥饿或酸中毒时，肾脏糖异生加强，长期饥饿或酸中毒时，肾脏糖异生加强，有助于排有助于排H+保保Na+，维持酸碱平衡。，维持酸碱平衡。乳酸循环乳酸循环目目 录录第第 五五 节节 糖糖 代代 谢谢 紊紊 乱乱目目 录录糖代谢的概况糖代谢的概况 葡萄糖葡萄糖 无氧无氧 乳酸乳酸 糖异生糖异生乳酸乳酸、氨基酸氨基酸、甘油甘油 肝糖原分解肝糖原分解 糖原糖原 糖原合成糖原合成 磷酸戊糖磷酸戊糖途径途径 核糖核糖 +NADPH+H+淀粉淀粉 消化与吸收消化与吸收 糖酵解糖酵解丙酮酸丙酮酸 有氧有氧 H2O+CO2 ATP 目目 录录血血糖糖食食 物物 糖糖 消化，消化，吸收吸收 肝糖原肝糖原 分解分解 非糖物质非糖物质 糖异生糖异生 氧化氧化分解分解 CO2+H2O 或或乳酸乳酸 糖原合成糖原合成 肝（肌）糖原肝（肌）糖原 磷酸戊糖途径等磷酸戊糖途径等 其它糖其它糖 脂类、氨基酸合成代谢脂类、氨基酸合成代谢 脂肪、氨基酸等脂肪、氨基酸等 血糖来源和去路血糖来源和去路目目 录录*血糖，指血液中的葡萄糖。血糖，指血液中的葡萄糖。*血糖水平，即血糖浓度。血糖水平，即血糖浓度。正常血糖浓度正常血糖浓度：3.896.11mmol/L 血糖及血糖水平的概念血糖及血糖水平的概念 概述：概述：目目 录录u血糖水平恒定的生理意义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。某些依赖葡萄糖供能的组织器官。脑组织脑组织不能利用脂酸，通常情况下主要依赖葡萄不能利用脂酸，通常情况下主要依赖葡萄糖供能；糖供能；红细胞红细胞没有线粒体，完全通过糖酵解获能；没有线粒体，完全通过糖酵解获能；骨髓及神经组织骨髓及神经组织代谢活跃，常利用糖酵解供能。代谢活跃，常利用糖酵解供能。目目 录录 一、血糖水平的调节一、血糖水平的调节主要调主要调节激素节激素降低血糖：胰岛素降低血糖：胰岛素升高血糖：胰高血糖素、糖皮质激升高血糖：胰高血糖素、糖皮质激素、肾上腺素素、肾上腺素u主要依靠激素的调节主要依靠激素的调节 u血糖调节有四个层次：血糖调节有四个层次：神经、激素、器官、代谢物神经、激素、器官、代谢物目目 录录（一）（一）胰岛素胰岛素 促进肌肉、脂肪细胞摄取葡萄糖；促进肌肉、脂肪细胞摄取葡萄糖；加快糖的有氧氧化；加快糖的有氧氧化；加速糖原合成，加速糖原合成，抑制糖原分解；抑制糖原分解；抑制肝内糖异生；抑制肝内糖异生；减少脂肪动员。减少脂肪动员。体内唯一降低血糖水平的激素体内唯一降低血糖水平的激素 作用机制作用机制:目目 录录（二）胰高血糖素（二）胰高血糖素 促进肝糖原分解，抑制糖原合成；促进肝糖原分解，抑制糖原合成；抑制糖酵解，促进糖异生；抑制糖酵解，促进糖异生；促进脂肪动员。促进脂肪动员。体内升高血糖水平的主要激素体内升高血糖水平的主要激素 *此此外外，糖糖皮皮质质激激素素和和肾肾上上腺腺素素也也可可升升高高血血糖糖，肾上腺素主要在应急状态下发挥作用。肾上腺素主要在应急状态下发挥作用。胰高血糖素的作用机制：胰高血糖素的作用机制：目目 录录（三）糖皮质激素（三）糖皮质激素引起血糖升高，肝糖原增加引起血糖升高，肝糖原增加 糖皮质激素的作用机制可能有两方面：糖皮质激素的作用机制可能有两方面：促进促进肌肉蛋白质分解，分解产生的氨基酸转肌肉蛋白质分解，分解产生的氨基酸转移到肝进行移到肝进行糖异生糖异生。抑制抑制肝外组织肝外组织(肌肉、脂肪肌肉、脂肪)摄取和利用葡萄摄取和利用葡萄糖糖，抑制点为丙酮酸的氧化脱羧。，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。组织摄取葡萄糖。目目 录录（四）肾上腺素（四）肾上腺素强有力的升高血糖的激素，在应激强有力的升高血糖的激素，在应激状态下发挥调节作用状态下发挥调节作用 肾上腺素的作用机制肾上腺素的作用机制通通过过肝肝和和肌肌肉肉的的细细胞胞膜膜受受体体、cAMP、蛋蛋白白激激酶酶级级联联激激活活磷磷酸酸化化酶酶，加加速速糖糖原原分分解解，因因此此它它能能快速快速的升高血糖。的升高血糖。目目 录录u 耐糖现象耐糖现象正常人体内存在一套精细的调节糖代谢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。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指人体对摄入的葡萄糖具有很大的耐受能力的现象。力的现象。u 葡萄糖耐量葡萄糖耐量指机体处理摄入葡萄糖的能力；反应机体指机体处理摄入葡萄糖的能力；反应机体调节糖代谢的能力。调节糖代谢的能力。目目 录录(一）低血糖一）低血糖1.低血糖的定义低血糖的定义2.低血糖的影响低血糖的影响对于健康人群血糖浓度低于对于健康人群血糖浓度低于 2.8mmol/L 血血糖糖水水平平过过低低，影影响响脑脑细细胞胞功功能能，出出现现头头晕晕、心心悸悸、出出冷冷汗汗、乏乏力力等等症症状状，严严重重时时（低低于于4545mg/dl）出现昏迷，称为）出现昏迷，称为低血糖休克低血糖休克。二、血糖水平异常二、血糖水平异常目目 录录（二）高血糖及糖尿症（二）高血糖及糖尿症1.高血糖的定义高血糖的定义2.肾糖阈的定义肾糖阈的定义空腹血糖浓度高于空腹血糖浓度高于 7.1 mmol/L当血糖浓度高于当血糖浓度高于8.8910.00mmol/L时，超过了肾时，超过了肾小管的重吸收能力，则可出现小管的重吸收能力，则可出现糖尿糖尿。这一血糖水平。这一血糖水平称为称为肾糖阈肾糖阈。目目 录录3.高血糖及糖尿的生理和病理原因高血糖及糖尿的生理和病理原因 c.持续性高血糖和糖尿，主要见于糖尿病持续性高血糖和糖尿，主要见于糖尿病。b.血糖正常而出现糖尿（肾性糖尿），见血糖正常而出现糖尿（肾性糖尿），见于慢性肾炎、肾病综合征等引起肾对糖的于慢性肾炎、肾病综合征等引起肾对糖的吸收障碍。吸收障碍。a.生理性生理性高血糖和糖尿可因饮食或情绪激高血糖和糖尿可因饮食或情绪激动而出现，是动而出现，是暂时的暂时的。目目 录录4、糖尿病、糖尿病(DM)b.主要特点：持续性高血糖和糖尿主要特点：持续性高血糖和糖尿。型（胰岛素依赖型）和型（胰岛素依赖型）和型（非胰岛素依赖型）型（非胰岛素依赖型）a.是一种由遗传基因决定的全身慢性代谢性疾病，是一种由遗传基因决定的全身慢性代谢性疾病，由于体内胰岛素的绝对或相对不足，而引起糖、由于体内胰岛素的绝对或相对不足，而引起糖、脂肪、蛋白质的代谢紊乱。脂肪、蛋白质的代谢紊乱。d.临床表现：多饮、多食、多尿、临床表现：多饮、多食、多尿、消瘦等表现，即消瘦等表现，即“三三 多一少多一少”症状。症状。c.糖尿病可分为二型糖尿病可分为二型:目目 录录小小 结结2、乳酸循环的乳酸循环的概念概念及及生理意义；生理意义；1、糖异生的糖异生的概念、器官、原料、关键酶、概念、器官、原料、关键酶、调节及调节及意义；意义；3、血糖的血糖的基本概念基本概念、来源和去路；来源和去路；4、胰岛素、胰高血糖素调节血糖的机制；胰岛素、胰高血糖素调节血糖的机制；5、名词解释：名词解释：糖异生、糖异生、底物循环、三碳途径、底物循环、三碳途径、乳酸循环乳酸循环、肾糖阈。肾糖阈。本章主要内容：本章主要内容：4 糖代谢的概述：糖代谢的概述：生理功能、消化吸收等生理功能、消化吸收等4糖的无氧分解：糖的无氧分解：糖酵解糖酵解4糖的有氧氧化：糖的有氧氧化：三羧酸循环（三羧酸循环（TCA循环）循环）4磷酸戊糖途径：磷酸戊糖途径：糖的代谢旁路糖的代谢旁路4糖原的合成与分解：糖的储存形式糖原的合成与分解：糖的储存形式4糖异生：糖异生：4血糖及其调节：血糖及其调节：