课件：第九章糖代谢.ppt

1,第九章 糖代谢 生化教研室 程莉娟,2,新陈代谢 又称物质代谢，即生物体在其生存期间与周围环境不断地进行物质交换的过程。,消化吸收 中间代谢 排泄,3,人体主要的供能物质 供给70%以上所需能量 氧化 17KJ/g葡萄糖,第一节 糖的生理功能,4,2.组成人体的重要成分之一（人体干重2%） 糖脂 糖与脂类形成， 组成神经组织、细胞膜组织成分 糖蛋白 糖与蛋白形成， 抗体、酶、激素和膜受体 蛋白多糖 糖胺聚糖与蛋白形成， 构成结缔组织基质 核糖、脱氧核糖 遗传物质 糖的磷酸衍生物 CoASH、ATP、FAD、NAD+,5,第二节 糖的消化吸收 一、糖的消化,多糖 单糖 主要部位：小肠,6,二、糖的吸收,单糖 部位：小肠,7,第三节 血糖,一、概念 通过各种途径进入血液的葡萄糖。,空腹血糖 4.46.7mmol/L Folin-吴法 3.96.4mmol/L 邻甲苯胺法 3.96.1mmol/L 葡萄糖氧化酶法,8,二、来源与去路,食物糖,氧化供能,肝糖原,糖原合成,非糖物质,8.9 - 10mmol/L,转化为脂肪、核糖、氨基酸等,尿糖,血 糖,消化吸收,分解,糖异生,3.9 6.1mmol/L,9,三、血糖的调节,1. 肝脏调节 是调节血糖浓度的最主要器官 糖原合成与分解,2. 肾脏调节 肾糖阈（renal threshold of sugar） 肾对糖的重吸收以血糖浓度8.910.0 mmol / L来表示,10,第四节 糖的氧化分解,途径,1.糖酵解：缺氧条件下，G 乳酸， 释放少量能量,2.有氧氧化：氧充足时，G CO2+H2O， 供能主要途径,3.磷酸戊糖途径：产生磷酸核糖，NADPH,4.糖醛酸途径：产生葡糖醛酸,各途径产物可相互转化,11,一、糖酵解（glycolysis）,1.概念 缺氧的条件下，高等动物体内葡萄糖分解为乳酸，同时释放少量的能量，反应过程类似酵母生醇发酵。,2.反应部位 胞液,3.基本过程（4个阶段）,12,葡萄糖变成1，6二磷酸果糖并消耗2分子ATP,* 耗能过程 * 2个不可逆反应,己糖激酶 葡萄糖激酶（肝）,磷酸果糖激酶1,13,1，6二磷酸果糖分解为2分子3-磷酸甘油醛,14,3-磷酸甘油转化为丙酮酸,* 糖酵解途径中唯一的脱氢反应 * 1个不可逆反应 * 每1分子3-磷酸甘油醛共产生2分子ATP,丙酮酸激酶,15,乳酸的生成,* 乳酸是糖酵解的最终产物,16,17,总反应式： 葡萄糖+2Pi+2ADP 2乳酸+2ATP+2H2O,关键酶 己糖激酶 磷酸果糖激酶1 主要限速酶 丙酮酸激酶,18,4.生理意义 是机体相对缺氧时补充能量的一种有效方式 有些组织在有氧时也以此途径供能 红细胞、皮肤、睾丸、视网膜、大脑等 糖酵解的中间产物是其他物质的合成原料 磷酸二羟丙酮 甘油 3-磷酸甘油酸 丝氨酸、甘氨酸、半胱氨酸 丙酮酸 丙氨酸、草酰乙酸 病理情况、恶性肿瘤 糖酵解增强,19,二、糖的有氧氧化（aerobic oxidation） 1.概念 糖在有氧的条件下，彻底氧化成水和二氧化碳并产生大量能量的过程。,进入生物氧化,20,2.反应过程（3个阶段） Glc 丙酮酸 * 反应过程类似酵解 * 能量变化-直接进入生物氧化,21,* 为不可逆反应过程 ， 是连接糖酵解和三羧酸循环的重要环节,* 生成乙酰辅酶A， 产生一分子CO2和一对NADH+H+,丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A,22,* 丙酮酸脱氢酶系-多酶复合体,23,24, 三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle） 概念: 乙酰辅酶A和草酰乙酸缩合，生成带有三个羧基的柠檬酸，再经过一系列的反应重新生成草酰乙酸完成一个循环，也称柠檬酸循环。,25,过程 乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合成柠檬酸 * 为不可逆反应过程 * 柠檬酸合成酶 -循环中的第一个限速酶，重要调节点,26,（2）柠檬酸转变成异柠檬酸 *顺乌头酸酶,27,（3）异柠檬酸氧化脱羧 * 不可逆反应 * 异柠檬酸脱氢酶 是TCA 循环中的第二个限速酶,28,(4) -酮戊二酸氧化脱羧成琥珀酰CoA,* 为不可逆反应,29,*-酮戊二酸脱氢酶系 为一多酶复合体，组成与丙酮酸脱氢酶系类似，是TCA 循环中的第三个限速酶,30,* 琥珀酸硫激酶催化 * TCA循环中的唯一底物水平磷酸化反应,(5)琥珀酰CoA转变成琥珀酸,31,(6)草酰乙酸的再生 脱氢 加水 再脱氢,经呼吸链， 氧化磷酸化产生2个ATP,32,经呼吸链， 氧化磷酸化产生3个ATP,33,34,三羧酸反应特点: (1)每1循环消耗1个乙酰基 一次底物水平磷酸化 （1 ATP） 一个循环 二次脱羧 产生12个ATP 四次脱氢（11 ATP）,35,(3)中间产物总量不变 数量不变，但在循环中是不断更新的,(2)3个限速酶 柠檬酸合成酶 异柠檬酸脱氢酶 三羧酸循环最重要调节酶 -酮戊二酸脱氢酶系,36,三羧酸循环的生理意义 (1)释放大量能量,37,(2)是三大物质分解代谢的共同途径。 (3)是糖、脂肪和氨基酸的联系通路。,38,6.糖的有氧氧化总结,糖的有氧氧化是在胞浆与线粒体中进行,反应分为三个阶段,有氧氧化的关键酶: (1)己糖激酶、磷酸果糖激酶1、丙酮酸激酶 (2)丙酮酸脱氢酶系 (3)柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶、 -酮戊二酸脱氢酶系,39,每进行一次三羧酸循环: 消耗1mol乙酰基，产生CO2，H2O和12个ATP,糖的有氧氧化能量的计算: 1mol葡萄糖彻底氧化产生36或38个ATP。,40,三、磷酸戊糖途径（pentose phosphate pathway）,1.存在此途径的器官 肝、红细胞、肾上腺皮质、脂肪、骨髓等 2.特点 胞液内 不经过三碳糖阶段 直接进行脱氢和脱羧等反应 生成大量 NADPH + H+,41,6-磷酸葡萄糖脱氢酶,6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶,42,5.生理意义 1.提供生物合成所需的原料 a、5-磷酸核糖- 合成核酸 b、还原型NADPH+H+ 为合成脂肪酸、类固醇物质供氢 谷胱甘肽还原酶的辅酶，维持体内一定量的GSH，保持红细胞的完整性，保护巯基酶的活性 c、参与肝内生物转化反应,43,NADPH+H+ NADP+ GS-SG GSH （氧化型） （还原型） 6-磷酸葡萄糖脱氢酶缺乏 - 溶血性贫血（蚕豆病）,44,四、糖醛酸途径,葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖 UDP-葡萄糖 UDP-葡糖醛酸,+ H2O + 2NAD+,UDP-葡萄糖脱氢酶,意义：活性葡糖醛酸参与生物转化、合成杂多糖,45,第五节 糖原代谢和糖异生,46,合成过程（4步反应）,6-磷酸葡萄糖的生成 * 消耗一个高能磷酸键 * 己糖激酶/葡萄糖激酶(肝)催化,一、糖原的合成 （Glycogenesis）,概念 由单糖合成糖原的过程。,47,(2) 1-磷酸葡萄糖的生成 * 磷酸葡萄糖变位酶催化,48,(3) UDP-Glc的生成 * 消耗一个高能磷酸键 * UDP-Glc焦磷酸化酶催化,49,(4) 糖原的合成 * 糖原合成酶催化 * 需糖原引物(原有的糖链分子） * UDP-Glc提供活性葡萄糖残基,以-1，4糖苷键加入糖原引物非还原端,50,糖原的分支 * 糖链长度 12个糖残基时 * 分支酶催化将6-7糖残基以-1，6糖苷键连接于临近糖链 * 新形成的分支须与原有糖链有4个糖残基距离 * 使糖原分解与合成加速,并加大糖原溶解度,51,12-18,6-7,-1,6糖苷键,52,特点 肝、肾、肌肉是合成的主要组织 动物细胞中糖的主要储存形式 UDP-G-糖的活性形式,53,糖原合成酶-限速酶 -1，4糖苷键-直链 -1，6糖苷键-支链 为一耗能过程 每增加一个葡萄糖单位消耗2分子ATP,54,二、糖原的分解（Glycogenolysis）,概念 糖原分解成葡萄糖的过程。,55,特点： 磷酸化酶-糖原分解的关键酶 葡萄糖-6-磷酸酶主要存在于肝、肾， 故肝糖元可直接分解为葡萄糖,56,糖原合成与分解的意义,维持血糖平衡,* 血糖浓度升高 生成糖原，储存 下降 分解糖原，供能,* Crio氏循环,57,三、糖异生（gluconeogenesis）,1.概念 非糖物质转变为葡萄糖的过程。 *甘油、有机酸（乳酸、丙酮酸等）、生糖氨基酸 2.糖异生的主要器官：肝、肾上腺皮质,58,4.反应过程 基本上是酵解的逆过程 三个能障不可逆行，需另外的酶催化 * 丙酮酸羧化支路 丙酮酸羧化酶 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶 * 1,6-二磷酸果糖变成6-磷酸果糖 果糖-1,6-二磷酸酶 * 6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖 葡萄糖-6-磷酸酶,59,O,糖酵解中,糖异生中,60,糖酵解中,糖异生中,底物循环：不同酶催化的单向反应使两个底物通过循环相互转化。,61,5.生理意义 空腹或饥饿状态下维持血糖浓度的相对恒定 有利于乳酸的回收利用 乳酸循环（coris cycle） 协助氨基酸的转化和储存 (-酮酸 ),62,第七节 糖代谢紊乱,神经系统功能紊乱,内分泌失调,先天性某些酶缺陷,肝、肾功能障碍,糖代谢紊乱,低血糖,高血糖及糖尿,糖尿病,糖原累积症,63,一、低血糖（hypoglycemia）,1. 概念 空腹血糖浓度 3.3 mmol/L,2.原因 * 胰岛 细胞增生/癌变等导致胰岛素分泌过多 * 垂体前叶或肾上腺皮质机能减退使对抗胰岛素的生 长素/糖皮质激素分泌不足 * 严重肝肾患者 * 饥饿、持续剧烈体力活动,3. 症状 头晕、心悸、出冷汗、饥饿 2.48 mmol/L 低血糖昏迷,64,二、高血糖(hyperglycemia)及糖尿,概念 高血糖 空腹血糖浓度 7.0mmol/L 尿糖 血糖浓度 肾糖阈8.910.0mmol/L,饮食性糖尿 情感性糖尿 肾性糖尿,糖尿病,65,三、糖尿病,类型 胰岛素依赖型（ 型） 非胰岛素依赖型（ 型） 症状 三多一少 出现糖代谢紊乱,66,胰岛素分泌不足,糖利用障碍,饥饿,血糖,多食,酮血症酸中毒,脂肪、蛋白质分解,形体消瘦体重减少,肾糖阈,糖尿（带走大量水分）,多尿,血液浓缩,口渴，多饮,67,糖耐量（glucose tolerance） 人体处理被给予的葡萄糖能力,五、糖耐量试验,正常人的耐糖曲线 大量进食糖后 血糖浓度暂时升高 但 7.0mmol/L 2hr后恢复正常 糖尿病人的耐糖曲线 阿狄森病人的耐糖曲线,68,69,曲线特点,正常人 空腹血糖浓度正常;食入糖后血糖浓度 升高,在1hr内达高峰,不超过肾糖阈, 后迅速降低,在23hr恢复到正常,糖尿病患者 空腹血糖浓度高于正常;食入糖后血糖急剧上升,超过肾糖阈, 23hr不能恢复到正常,阿狄森患者 空腹血