第四章-糖代谢Metabolism-of-Carbohydrates-课件.ppt

1、第四章 糖代谢Metabolism of Carbohydrates PPT课件一、糖的分类及其结构一、糖的分类及其结构OHOHHHOHHOHOOHOOHHHHOHOHHOHHCH2OH葡萄糖葡萄糖(glucose)已醛糖已醛糖果糖果糖(fructose)已酮糖已酮糖 OHOHOHOHHHOHHOH1.单糖单糖 不能再水解的糖。不能再水解的糖。OOHOHHOH2CHHOHHCH2OHOOHHHOHHOHHOHHCH2OHOHHHHOHOHOHHOH2COHOHOHOHHOHHHOH半乳糖半乳糖(galactose)已醛糖已醛糖 核糖核糖(ribose)戊醛糖戊醛糖 OHHOHHOHOHOH2.

2、寡糖寡糖常见的几种二糖有：常见的几种二糖有：麦芽糖麦芽糖 (maltose)葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖蔗蔗 糖糖(sucrose)葡萄糖葡萄糖 果糖果糖乳乳 糖糖(lactose)葡萄糖葡萄糖 半乳糖半乳糖能水解生成几分子单糖的糖，各单糖之间借能水解生成几分子单糖的糖，各单糖之间借脱水缩合的糖苷键相连。脱水缩合的糖苷键相连。3.多糖多糖 能水解生成多个分子单糖的糖。能水解生成多个分子单糖的糖。常见的多糖有：常见的多糖有：淀淀 粉粉(starch)糖糖 原原(glycogen)纤维素纤维素 (cellulose)淀粉淀粉 是植物中养分的储存形式是植物中养分的储存形式淀粉颗粒淀粉颗粒 糖原糖原 是

3、动物体内葡萄糖的储存形式是动物体内葡萄糖的储存形式4.结合糖结合糖 糖与非糖物质的结合物。糖与非糖物质的结合物。糖脂糖脂(glycolipid)：是糖与脂类的结合物。是糖与脂类的结合物。糖蛋白糖蛋白(glycoprotein)：是糖与蛋白质的结合物。是糖与蛋白质的结合物。常见的结合糖有常见的结合糖有 淀粉淀粉 麦芽糖麦芽糖+麦芽三糖麦芽三糖（40%）（25%）-临界糊精临界糊精+异麦芽糖异麦芽糖 （30%）（5%）葡萄糖葡萄糖 唾液中的唾液中的-淀粉酶淀粉酶 -葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶 -临界糊精酶临界糊精酶 消化过程消化过程 肠粘膜肠粘膜上皮细胞上皮细胞刷状缘刷状缘 胃胃 口腔口腔 肠腔肠腔 胰

4、液中的胰液中的-淀粉酶淀粉酶 二、糖的消化与吸收二、糖的消化与吸收ADP+Pi ATP G Na+K+Na+泵泵小肠粘膜细胞小肠粘膜细胞 肠肠腔腔 门静脉门静脉 吸收吸收Na+依赖型葡萄糖转运体依赖型葡萄糖转运体(Na+-dependent glucose transporter,SGLT)G G 2 2 乳乳 酸酸 净生成净生成2ATP糖酵解小结：糖酵解小结：反应部位：胞浆反应部位：胞浆 不需氧不需氧 有三步不可逆反应有三步不可逆反应G G-6-P ATP ADP 己糖激酶己糖激酶 ATP ADP F-6-P F-1,6-2P 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 ADP ATP PEP 丙酮酸丙酮

5、酸 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 产能的方式和数量产能的方式和数量方式：方式：底物水平磷酸化底物水平磷酸化净生成净生成ATP数量：数量：从从G开始开始 22-2=2ATP从从Gn开始开始 22-1=3ATP 终产物乳酸的去路终产物乳酸的去路释放入血，进入肝脏再进一步代谢。释放入血，进入肝脏再进一步代谢。分解利用分解利用 乳酸循环（糖异生）乳酸循环（糖异生）（四）糖酵解的调节（四）糖酵解的调节关键酶关键酶 己糖激酶己糖激酶 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 调节方式调节方式 别构调节别构调节 共价修饰调节共价修饰调节 1.6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1(PFK-1)*别构调节别构

6、调节 别构激活剂：别构激活剂：AMP;ADP;F-1,6-2P;*F-2,6-2P别构抑制剂：别构抑制剂：柠檬酸柠檬酸;ATP（高浓度）（高浓度）此酶有二个结合此酶有二个结合ATP的部位：的部位：活性中心底物结合部位（低浓度时）活性中心底物结合部位（低浓度时）活性中心外别构调节部位（高浓度时活性中心外别构调节部位（高浓度时）F-1,6-2P 正反馈调节该酶正反馈调节该酶 共价修饰调节共价修饰调节丙酮酸激酶丙酮酸激酶 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 ATP ADP Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶（无活性）（无活性）（有活性）（有活性）胰高血糖素胰高血糖素 PKA,CaM激酶激酶P2.丙酮酸激酶丙酮酸激酶别

7、构调节别构调节别构抑制剂：别构抑制剂：ATP,丙氨酸丙氨酸别构激活剂：别构激活剂：1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 3.3.己糖激酶或葡萄糖激酶己糖激酶或葡萄糖激酶 哺乳类动物己糖激酶同工酶有哺乳类动物己糖激酶同工酶有4种（种（至至型）。型）。肝细胞中存在的是肝细胞中存在的是型：葡萄糖激酶。型：葡萄糖激酶。对葡萄糖的亲和力很低对葡萄糖的亲和力很低 受激素调控受激素调控 返回返回 丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸丙酮酸+NAD+HSCoA 乙酰乙酰CoA+NADH+H+CO2丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶二氢硫辛酰胺二氢硫辛酰胺转乙酰酶转乙酰酶二氢硫辛酰胺二氢硫辛酰胺脱氢酶脱氢酶辅酶：辅酶：TP

8、P 硫辛酸硫辛酸 CoA FAD NAD+是三大营养物质氧化分解的共同途径，代谢联系的枢纽；是三大营养物质氧化分解的共同途径，代谢联系的枢纽；为其它物质代谢提供小分子前体；为其它物质代谢提供小分子前体；为呼吸链提供为呼吸链提供H+e。柠檬酸合酶柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶酮戊二酸脱氢酶关键酶：关键酶：糖、脂、蛋白质分解的三个阶段糖、脂、蛋白质分解的三个阶段糖、脂、蛋白质分解的三个阶段糖、脂、蛋白质分解的三个阶段氧化磷酸化氧化磷酸化氧化磷酸化氧化磷酸化三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环ADP+PiADP+Pi乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoACoACoACoACoACo

9、ACoA糖糖糖糖 原原原原脂脂脂脂 肪肪肪肪蛋蛋蛋蛋 白白白白 质质质质葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖甘油甘油甘油甘油 脂肪酸脂肪酸脂肪酸脂肪酸氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸第一阶段第一阶段第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段第三阶段第三阶段2 2H HCOCO2 2ATPATPO O2 2 H H2 2O OTAC TAC 小结小结 三羧酸循环的概念三羧酸循环的概念：指乙酰指乙酰CoA和和草酰乙酸草酰乙酸缩合生成缩合生成含三个羧基的柠檬酸含三个羧基的柠檬酸，反复的进行，反复的进行脱氢脱羧，又生成脱氢脱羧，又生成草酰乙酸草酰乙酸，再重复循环反，再重复循环反应的过程。应的过程。反

10、应部位反应部位：线粒体。：线粒体。三羧酸循环的要点三羧酸循环的要点 经过一次三羧酸循环，经过一次三羧酸循环，l消耗一分子乙酰消耗一分子乙酰CoA。l四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化。四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化。生成生成1分子分子FADH2，3分子分子NADH+H+，2分子分子CO2，1分子分子GTP。与呼吸链偶联共产生。与呼吸链偶联共产生12分子分子ATP。l关键酶有：关键酶有：柠檬酸合酶柠檬酸合酶 -酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体 异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶CoASHNADH+H+NAD+NAD+NADH+H+FADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OC

11、oASHCoASHH2O柠檬酸合酶柠檬酸合酶顺乌头酸酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶复合体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 三羧酸循环的中间产物三羧酸循环的中间产物三羧酸循环中间产物起催化剂的作用，三羧酸循环中间产物起催化剂的作用，本身无量的变化，本身无量的变化，但但TAC要顺利进行，中间要顺利进行，中间代谢物需要及时补充。代谢物需要及时补充。不可能通过三羧酸循环直接从乙酰不可能通过三羧酸循环直接从乙酰CoA合成草酰乙酸或三羧酸循环中其他产物。合成草酰乙酸或三羧酸循环中其他产物。中间产物也不能直接在三羧酸循环中被中间产物也不能直接在三羧酸循

12、环中被氧化为氧化为CO2及及H2O。葡萄糖有氧氧化能量计算葡萄糖有氧氧化能量计算反反应应辅辅 酶酶ATP 第第一一阶阶段段葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖-1 6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖-1 23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸NAD+2 3或或2 2*21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 23-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 1 2 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 2丙酮酸丙酮酸2 1 第二阶段第二阶段2 丙酮酸丙酮酸 2 乙酰乙酰CoA2 3 第第三三阶阶段段2异柠檬酸异柠檬酸 2 -酮戊二酸酮戊二酸2 3 2-酮戊二酸酮戊二酸 2 琥珀酰琥

13、珀酰CoA2 3 2琥珀酰琥珀酰CoA 2 琥珀酸琥珀酸2 1 2琥珀酸琥珀酸 2 延胡索酸延胡索酸FAD 2 2 2苹果酸苹果酸 2 草酰乙酸草酰乙酸NAD+2 3 净生成净生成38(或或36)ATP NAD+NAD+NAD+巴斯德效应巴斯德效应(Pastuer effect)有氧氧化抑制生醇发酵（糖酵解）的现象。有氧氧化抑制生醇发酵（糖酵解）的现象。机制：机制：有氧时有氧时NADH被氧化，丙酮酸不能生成乳酸，被氧化，丙酮酸不能生成乳酸，而进行有氧氧化。而进行有氧氧化。（四）有氧氧化的调节（四）有氧氧化的调节关关键键酶酶 酵解途径：酵解途径：己糖激酶己糖激酶 丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸的氧化脱

14、羧：丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 三羧酸循环：三羧酸循环：柠檬酸合酶柠檬酸合酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1-酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶 ATP/ADP NADH/NAD+产物堆积引起抑制产物堆积引起抑制:乙酰乙酰CoA/HSCoA（别构反馈抑制）（别构反馈抑制）相关代谢物的调节相关代谢物的调节 如脂肪酸如脂肪酸 1、R-5-P-为核甘酸合成提供戊碳糖为核甘酸合成提供戊碳糖 维持维持RBC膜的稳定和功能完整膜的稳定和功能完整总反应式总反应式 36-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖+6 NADP+26-磷酸果糖磷酸果糖+3-磷酸

15、甘油醛磷酸甘油醛+6NADPH+H+3CO2 磷酸化酶磷酸化酶 分分 支支 酶酶 三、糖原合成与分解的调节三、糖原合成与分解的调节 糖原合酶糖原合酶磷酸化酶磷酸化酶a-P磷酸化酶磷酸化酶bAMPATP及及6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 +*在糖原分解代谢时肝主要受在糖原分解代谢时肝主要受胰高血糖素胰高血糖素的调节，的调节，而肌肉主要受而肌肉主要受肾上腺素肾上腺素调节。调节。四、糖原积累症四、糖原积累症糖原累积症糖原累积症(glycogen storage diseases)是一是一类遗传性代谢病，其特点为体内某些器官组织类遗传性代谢病，其特点为体内某些器官组织中有大量糖原堆积。引起糖原累积症的原因是

16、中有大量糖原堆积。引起糖原累积症的原因是患者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类。患者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类。型别型别缺陷的酶缺陷的酶受害器官受害器官糖原结构糖原结构葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶缺陷磷酸酶缺陷肝、肾肝、肾正常正常溶酶体溶酶体14和和16葡葡萄糖苷酶萄糖苷酶所有组织所有组织正常正常脱支酶缺失脱支酶缺失肝、肌肉肝、肌肉分支多，外周分支多，外周糖链短糖链短分支酶缺失分支酶缺失所有组织所有组织分支少，外周分支少，外周糖链特别长糖链特别长肌磷酸化酶缺失肌磷酸化酶缺失肌肉肌肉正常正常肝磷酸化酶缺陷肝磷酸化酶缺陷肝肝正常正常肌肉和红细胞磷酸果糖肌肉和红细胞磷酸果糖激酶缺陷激酶缺陷肌肉、红肌肉、

17、红细胞细胞正常正常肝脏磷酸化酶激酶缺陷肝脏磷酸化酶激酶缺陷 脑、肝脑、肝正常正常糖原积累症分型糖原积累症分型注意注意:（1 1）非糖物质进入糖异生的途径非糖物质进入糖异生的途径生糖氨基酸生糖氨基酸 -酮酸酮酸 -NH2 甘油甘油 -磷酸甘油磷酸甘油 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 乳酸乳酸 丙酮酸丙酮酸 2H （2）无效循环）无效循环当两种酶活性相等时，则不能将代谢向前推当两种酶活性相等时，则不能将代谢向前推进，结果仅是进，结果仅是ATP分解释放出能量，因而称之为分解释放出能量，因而称之为无无效循环效循环(futile cycle)。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

18、量供应，特别是某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。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，正常情况下主要依赖葡萄糖供能；不能利用脂酸，正常情况下主要依赖葡萄糖供能；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，经常利用葡萄糖供能。代谢活跃，经常利用葡萄糖供能。三、血糖水平的调节三、血糖水平的调节降低血糖：胰岛素降低血糖：胰岛素(insulin)升高血糖：胰高血糖素升高血糖：胰高血糖素(glucagon)、糖皮质激素、肾上腺素糖皮质激素、肾上腺素*主要依靠激素的调节主要依靠激素的调节

19、（一）（一）胰岛素胰岛素 促进葡萄糖转运进入肝外细胞促进葡萄糖转运进入肝外细胞 ；加速糖原合成，抑制糖原分解；加速糖原合成，抑制糖原分解；加快糖的有氧氧化；加快糖的有氧氧化；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 胰岛素的作用机制胰岛素的作用机制:（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；抑制酵解途径，促进糖异生；抑制酵解途径，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 胰高血糖素的作用机制：胰高血糖素的作用机制：（三）

20、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 作用机制可能有两方面：作用机制可能有两方面：促进肌肉蛋白质分解，分解产生的氨基酸转促进肌肉蛋白质分解，分解产生的氨基酸转移到肝进行糖异生。移到肝进行糖异生。抑制肝外组织摄取和利用葡萄糖，抑制点为抑制肝外组织摄取和利用葡萄糖，抑制点为丙酮酸的氧化脱羧。丙酮酸的氧化脱羧。*在糖皮质激素存在时，其他促进脂肪动员的激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，间接抑制周围组织摄取素才能发挥最大的效果，间接抑制周围组织摄取葡萄糖。葡萄糖。（四）肾上腺素（四）肾上腺素强有力的升高血糖的激素强有力的升高血糖的激素

21、肾上腺素的作用机制肾上腺素的作用机制通过肝和肌肉的细胞膜受体、通过肝和肌肉的细胞膜受体、cAMP、蛋白、蛋白激酶级联激活磷酸化酶，加速糖原分解。激酶级联激活磷酸化酶，加速糖原分解。主要在应激状态下发挥调节作用。主要在应激状态下发挥调节作用。糖耐量试验糖耐量试验(glucose tolerance test,GTT)目的：目的：临床上用来诊断病人有无糖代谢异常。临床上用来诊断病人有无糖代谢异常。口服糖耐量试验的方法口服糖耐量试验的方法清晨空腹静脉采血测定血糖浓度，然后一清晨空腹静脉采血测定血糖浓度，然后一次服用次服用100g葡萄糖，服糖后的葡萄糖，服糖后的1/2、1、2h（必要（必要时可在时可在

22、3h）各测血糖一次。以测定血糖的时间）各测血糖一次。以测定血糖的时间为横坐标（空腹时为为横坐标（空腹时为0h），血糖浓度为纵坐标，），血糖浓度为纵坐标，绘制糖耐量曲线。绘制糖耐量曲线。糖耐量曲线糖耐量曲线 四、血糖水平异常四、血糖水平异常（一）高血糖及糖尿症（一）高血糖及糖尿症1.高血糖高血糖(hyperglycemia)的定义的定义2.肾糖阈的定义肾糖阈的定义临床上将空腹血糖浓度高于临床上将空腹血糖浓度高于7.227.78mmol/L称称为为高血糖高血糖。当血糖浓度高于当血糖浓度高于8.8910.00mmol/L时，超过了时，超过了肾小管的重吸收能力，则可出现肾小管的重吸收能力，则可出现糖尿

23、糖尿。这一血糖水。这一血糖水平称为平称为肾糖阈肾糖阈。3.高血糖及糖尿的病理和生理原因高血糖及糖尿的病理和生理原因 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(diabetes mellitus,DM)。型（胰岛素依赖型）型（胰岛素依赖型）型（非胰岛素依赖型）型（非胰岛素依赖型）b.血糖正常而出现糖尿，见于慢性肾炎、肾病综合血糖正常而出现糖尿，见于慢性肾炎、肾病综合征等引起肾对糖的吸收障碍。征等引起肾对糖的吸收障碍。c.生理性高血糖和糖尿可因情绪激动而出现。生理性高血糖和糖尿可因情绪激动而出现。(二）低血糖二）低血糖1.低血糖低血糖(hypoglycemia)的定义的

24、定义2.低血糖的影响低血糖的影响空腹血糖浓度低于空腹血糖浓度低于3.333.89mmol/L时称为时称为低低血糖血糖。血糖水平过低，会影响脑细胞的功能，从血糖水平过低，会影响脑细胞的功能，从而出现而出现 头晕、倦怠无力、心悸等症状，严重时头晕、倦怠无力、心悸等症状，严重时出现昏迷，称为出现昏迷，称为低血糖休克低血糖休克。3.低血糖的病因低血糖的病因 胰性（胰岛胰性（胰岛-细胞功能亢进、胰岛细胞功能亢进、胰岛-细胞功能低细胞功能低下等）下等）肝性（肝癌、糖原积累病等）肝性（肝癌、糖原积累病等）内分泌异常（垂体功能低下、肾上腺皮质功能内分泌异常（垂体功能低下、肾上腺皮质功能低下等）低下等）肿瘤（胃癌等）肿瘤（胃癌等）饥饿或不能进食饥饿或不能进食