1、 第第五五章章 糖糖 代代 谢谢生 物 化 学糖糖(carbohydrates)即碳水化合物，即碳水化合物，其化学本质为多羟醛或多羟酮类及其化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。其衍生物或多聚物。正常正常人体所需能量的人体所需能量的50%50%70%70%由糖的分解由糖的分解代谢提供，因此糖是人体能量的代谢提供，因此糖是人体能量的主要来源主要来源。可可被体内利用的食物中的糖类主要是淀粉。被体内利用的食物中的糖类主要是淀粉。人人体内主要的糖类是体内主要的糖类是葡萄糖葡萄糖和和糖原糖原。葡萄糖葡萄糖(G)：糖在血液中的糖在血液中的运输形式运输形式，在机体糖代谢中，在机体糖代谢中占据主要地位
2、。占据主要地位。糖原糖原(Gn)：糖原是葡萄糖的多聚体糖原是葡萄糖的多聚体,包括肝糖原、肌包括肝糖原、肌糖原和肾糖原等是糖在体内的糖原和肾糖原等是糖在体内的储存形式储存形式。糖在生命活动中的主要作用是提供碳源和能源。糖在生命活动中的主要作用是提供碳源和能源。如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、核苷等物质的原料。核苷等物质的原料。作为机体组织细胞的组成成分。作为机体组织细胞的组成成分。提供合成体内其他物质的原料。提供合成体内其他物质的原料。如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。成分。n糖的消化糖的消化来源：人类食
3、物中的糖主要有植物淀来源：人类食物中的糖主要有植物淀粉、动物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、粉、动物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以淀粉为主。葡萄糖等，其中以淀粉为主。消化部位：消化部位：主要在小肠，少量在口腔。主要在小肠，少量在口腔。n糖的吸收糖的吸收吸收部位：小肠上段吸收部位：小肠上段 吸收形式：单糖吸收形式：单糖 葡萄糖葡萄糖 丙酮酸丙酮酸 有氧氧化有氧氧化 无氧无氧 分解分解 H2O+CO2 乳酸乳酸 糖异生途径糖异生途径 乳酸乳酸、氨基酸氨基酸、甘油甘油 糖原糖原 糖原糖原分解分解 糖原糖原合成合成 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
4、化与吸收 ATP 乳酸乳酸+少量少量ATP糖糖 酵酵 解解有氧氧化有氧氧化磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径5-磷酸核糖磷酸核糖+NADPHCO2+H2O+大量大量ATP葡萄糖 定义：定义：在缺氧条件下，葡萄糖生成乳酸的在缺氧条件下，葡萄糖生成乳酸的过程称为糖的过程称为糖的无氧分解无氧分解，也称为，也称为糖酵解糖酵解。类似与酵母生醇发酵的过程。类似与酵母生醇发酵的过程。反应反应部位：部位：胞胞 液液一，一，糖糖 酵酵 解解 反应过程：反应过程：第一阶段：葡萄糖分解为丙酮酸第一阶段：葡萄糖分解为丙酮酸 第二阶段：丙酮酸转变为乳酸第二阶段：丙酮酸转变为乳酸糖酵解反应过程糖酵解的糖酵解的反应特点：反应特点：1
5、，反应部位：细胞质，反应部位：细胞质 反应条件：反应条件：无氧无氧 终产物：终产物：乳酸乳酸 进入肝脏进入肝脏乳酸循环（糖异生）乳酸循环（糖异生）2，NADH+H+的去路：的去路：2H交给丙酮酸交给丙酮酸3，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=2 ATP 从从Gn开始开始 22-1=3 ATP糖酵解的糖酵解的反应特点：反应特点：4，3 种关键酶种关键酶葡萄糖葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖己糖激酶己糖激酶 6-磷酸果糖磷酸果糖1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇
6、式丙酮酸 丙酮酸丙酮酸 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 限速酶：催化反应速度最慢，它的速度决定整个代谢途径的总速度1.是机体在是机体在缺氧缺氧情况下获取能量的有效方式情况下获取能量的有效方式。在在剧烈运动剧烈运动，肌肉局部血流不足，肌肉收缩，肌肉局部血流不足，肌肉收缩时相对缺氧，葡萄糖有氧氧化过程较长，提时相对缺氧，葡萄糖有氧氧化过程较长，提供能量较慢，可由供能量较慢，可由糖酵解糖酵解迅速提供能量。迅速提供能量。（缺血、缺氧性疾病）（缺血、缺氧性疾病）2.是某些组织细胞获得能量的主要方式。是某些组织细胞获得能量的主要方式。无线粒体的细胞，如：成熟红细胞无线粒体的细胞，如：成熟红细胞 代谢活跃的细胞，如：
7、白细胞、骨髓细代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞胞 定义：定义：在有氧条件下，葡萄糖彻底氧化成H2O和CO2，并释放出能量的过程。这是糖氧化的主要方式，是机体获得能量的主要途径。部位：部位：胞液和线粒体 反反 应应 过过 程程：n（一）葡萄糖分解成为丙酮酸（一）葡萄糖分解成为丙酮酸与糖酵解生成丙酮酸的过程相同。与糖酵解生成丙酮酸的过程相同。不同的是：脱下的不同的是：脱下的2H进入到进入到NADH氧化呼吸链。氧化呼吸链。n（二）丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶（二）丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA NAD+,HSCoA CO2,NADH+H+丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合
8、体 总反应式总反应式:丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系n3 3 种种 酶酶：丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶 二氢硫辛酸乙酰基转移酶二氢硫辛酸乙酰基转移酶 二氢硫辛酸脱氢酶二氢硫辛酸脱氢酶n5 5 种辅酶种辅酶：TPP、FAD、NAD+、辅酶、辅酶A、硫辛酸硫辛酸n5 5 种维生素种维生素 :B1、B2、PP、泛酸、泛酸、硫辛酸硫辛酸反反 应应 过过 程程n（三）乙酰辅酶（三）乙酰辅酶A的彻底氧化的彻底氧化 乙酰乙酰CoACoA与草酰乙酸结合进入循环与草酰乙酸结合进入循环,经一经一系列反应再回到草酰乙酸的过程。在此过程系列反应再回到草酰乙酸的过程。在此过程中乙酰中乙酰CoACoA被氧化成被氧化成H H2
9、2O O和和COCO2 2并产生大量的并产生大量的能量。能量。草酰乙草酰乙酸酸柠檬酸柠檬酸异柠檬异柠檬酸酸-酮戊酮戊二酸二酸琥珀酰琥珀酰CoACoA琥珀酸琥珀酸延胡索延胡索酸酸苹果酸苹果酸柠檬酸合酶柠檬酸合酶顺乌头酸梅顺乌头酸梅异柠檬酸异柠檬酸脱脱氢酶氢酶-酮戊二酮戊二酸酸脱氢酶脱氢酶复合体复合体琥珀酰琥珀酰CoA合合成成酶酶琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶延胡索酸酶延胡索酸酶乙酰乙酰CoA+CO2CO2NAD+NAD+NAD+FADATP2 次次脱羧脱羧：4 次次脱氢脱氢：NADH FADH2 1 次次底物水平底物水平 磷酸化磷酸化：乙酰辅酶乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合生成含与草
10、酰乙酸缩合生成含有有3个羧基的柠檬酸，再经过一系列反个羧基的柠檬酸，再经过一系列反应重新变成草酰乙酸完成一轮循环，其应重新变成草酰乙酸完成一轮循环，其中氧化反应脱下的氢经线粒体内膜上经中氧化反应脱下的氢经线粒体内膜上经呼吸链呼吸链传递生成传递生成H2O，氧化磷酸化氧化磷酸化生成生成ATP；而脱羧反应生成的；而脱羧反应生成的CO2则通过血则通过血液运输到呼吸系统而被排出，是体内液运输到呼吸系统而被排出，是体内CO2的主要来源。的主要来源。三羧酸循环是乙酰三羧酸循环是乙酰CoA的彻底氧化过程。草酰乙酸的彻底氧化过程。草酰乙酸在反应前后并无量的变化。三羧酸循环中的草酰乙在反应前后并无量的变化。三羧酸
11、循环中的草酰乙酸主要来自丙酮酸的直接羧化。酸主要来自丙酮酸的直接羧化。三羧酸循环是能量的产生过程，三羧酸循环是能量的产生过程，1分子乙酰分子乙酰CoA通通过过TCA经历了经历了4次脱氢（次脱氢（3次脱氢生成次脱氢生成NADH+H+，1次脱氢生成次脱氢生成FADH2）、）、2次脱羧生成次脱羧生成CO2，1次底物次底物水平磷酸化，共产生水平磷酸化，共产生12分子分子ATP。3x3+2+1=12三羧酸循环中三羧酸循环中柠檬酸合酶柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶、-酮酮戊二酸脱氢酶复合体戊二酸脱氢酶复合体是反应的是反应的关键酶关键酶，是反应的调，是反应的调节点。节点。1，氧化供能 糖的有氧氧化
12、是机体糖的有氧氧化是机体产能产能最主要的途径。它最主要的途径。它不仅产能效率高，而且由于产生的能量逐步分次不仅产能效率高，而且由于产生的能量逐步分次释放，相当一部分形成释放，相当一部分形成ATPATP，所以能量的利用率，所以能量的利用率也高。也高。一分子葡萄糖经有氧氧化可净得一分子葡萄糖经有氧氧化可净得3838分子分子ATP.ATP.反反 应应ATP第一阶段第一阶段两次耗能反应两次耗能反应-2两次生成两次生成ATP的反应的反应22一次脱氢一次脱氢(NADH+H+)22 或或23 第二阶段第二阶段一次脱氢一次脱氢(NADH+H+)23第三阶段第三阶段三次脱氢三次脱氢(NADH+H+)233一次脱
13、氢一次脱氢(FADH2)22一次生成一次生成ATP的反应的反应21净生成净生成36或或38 2，三羧酸循环是三大营养物质氧化分 解的共同途径；3，三羧酸循环是三大营养物质代谢联 系的枢纽。三，磷酸戊糖途径三，磷酸戊糖途径 磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反应过程。葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸 核糖核糖-5-5-磷酸磷酸+NADPHNADPH1生成5-磷酸核糖，为核酸的生物合成提 供核糖2提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应 NADPH是体内许多合成代谢的供氢体 NADPH参与体内羟化反应 NADPH还用于维持谷胱甘肽
14、的还原状态 以葡萄糖为基本单位通过以葡萄糖为基本单位通过-1,4糖苷键和糖苷键和-1,6糖苷键连接聚合而成的高度分支的大分子化合物，糖苷键连接聚合而成的高度分支的大分子化合物，是糖的贮存形式。是糖的贮存形式。直链：直链：-1,4糖苷键糖苷键 支链：支链：-1,6糖苷键糖苷键-1,6糖苷键糖苷键-1,4糖苷键糖苷键 糖原是糖原是动物体内糖的动物体内糖的储存形式储存形式之一，之一，是机体能迅速动用的是机体能迅速动用的能量储备能量储备。肌肉：肌糖原，肌肉：肌糖原，180300g180300g，主要供肌肉收缩所需主要供肌肉收缩所需 肝脏：肝糖原，肝脏：肝糖原，70100g70100g，维持血糖水平维持
15、血糖水平 糖原储存的主要器官及其生理意义糖原储存的主要器官及其生理意义 由单糖（葡萄糖）合成糖原的过程。组织定位：主要在肝脏、肌肉细胞定位：胞液（一）糖原合成的过程 糖原糖原n为原有的细胞内的较小糖原分子，为原有的细胞内的较小糖原分子，称为称为糖原引物糖原引物，作为作为UDPG 上葡萄糖基的接上葡萄糖基的接受体。受体。尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG):可看作可看作“活性活性葡萄糖葡萄糖”，在体内充作葡萄糖供体在体内充作葡萄糖供体。糖原糖原n+UDPG 糖原糖原n+1+UDP 糖原糖原合酶合酶（二）糖原合成的要点（二）糖原合成的要点n1，能力代谢，能力代谢 耗能，耗能，2 ATPn2
16、，关键酶：糖原合成酶，关键酶：糖原合成酶n3，葡萄糖的供体：，葡萄糖的供体：尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖 UDPG，将其分子中的葡萄糖基转移至引物的糖链末端。将其分子中的葡萄糖基转移至引物的糖链末端。糖原分解：糖原分解：习惯上指习惯上指肝糖原肝糖原分解成为葡萄糖的过程。分解成为葡萄糖的过程。*肌糖原缺乏分解的酶系统肌糖原缺乏分解的酶系统(葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸 酶酶)，故不能进行糖原的分解。，故不能进行糖原的分解。磷酸化酶磷酸化酶 G Gn n G Gn-1n-1+1-+1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 Pi 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变
17、位酶 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶 （肝肝，肾），肾）葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 目目 录录 糖原的合成与分解总图糖原的合成与分解总图UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 G-1-P UTP UDPG PPi 糖原糖原n+1 UDP G-6-P G 糖原合酶糖原合酶 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 己糖己糖(葡萄糖葡萄糖)激酶激酶 糖原糖原n Pi 磷酸化酶磷酸化酶 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶（肝）磷酸酶（肝）糖原糖原n *定义：定义：糖异生是指从非糖化合物转变为糖异生是指从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程。葡萄糖或糖原的过程。*原料：原料：主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸主要有乳酸、甘油
18、、生糖氨基酸*部位：部位：肝肝 肾肾E1:己糖激酶己糖激酶 E2:磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶E3:丙酮酸激酶丙酮酸激酶 NAD+乳乳 酸酸 糖酵解的代谢途径糖酵解的代谢途径GG-6-PF-6-PF-1,6-2PATP ADP ATPADP1,3-二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 丙丙 酮酮 酸酸 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 NAD+NADH+H+ADP ATP ADP ATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 E2E1E3NADH+H+越过三个越过三个“能障能障反应，需要四个关键酶：反应，需要四个关键酶：1、丙酮酸羧化酶、丙酮酸羧
19、化酶2、磷酸烯醇丙酮酸羧激酶、磷酸烯醇丙酮酸羧激酶3、果糖二磷酸酶、果糖二磷酸酶-14、葡萄糖、葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶1在饥饿情况下维持血糖浓度的相对恒定。在饥饿情况下维持血糖浓度的相对恒定。空腹或饥饿空腹或饥饿血糖血糖肝糖原分解肝糖原分解血糖血糖 长期饥饿时长期饥饿时肾糖原分解肾糖原分解*依赖葡萄糖供能的依赖葡萄糖供能的脑脑和和红细胞红细胞2 2有利于乳酸的利用：有利于乳酸的利用：葡萄糖在肌肉组织中经糖的葡萄糖在肌肉组织中经糖的无氧酵解无氧酵解产生的乳酸，可经血循环转运至肝，再经产生的乳酸，可经血循环转运至肝，再经糖的异生作用生成自由葡萄糖后转运至肌糖的异生作用生成自由葡萄糖后转运至肌肉组
20、织加以利用，这一循环过程就称为肉组织加以利用，这一循环过程就称为乳乳酸循环（酸循环（CoriCori循环）循环）。糖异生活跃糖异生活跃有葡萄糖有葡萄糖-6磷酸酶磷酸酶【】肝肝 肌肉肌肉 循环过程循环过程 葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 酵解途径酵解途径 丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸 NADH NAD+乳酸乳酸 乳酸乳酸 NAD+NADH 丙酮酸丙酮酸 糖异生途径糖异生途径 血液血液 糖异生低下糖异生低下没有葡萄糖没有葡萄糖-6磷酸酶磷酸酶【】3.3.调节酸碱平衡调节酸碱平衡 长期饥饿时，肾糖异生增加，排长期饥饿时，肾糖异生增加，排氢保钠。有利于维持酸碱平衡。氢保钠。有利于维持酸碱平衡。血糖
21、血糖:指血液中的葡萄糖。指血液中的葡萄糖。正常成人正常成人空腹空腹血糖浓度：血糖浓度：3.96.1mmol/L 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 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、氨基酸脂肪、氨基酸 血糖来源和去路血糖来源和去路（一）器官的调节（一）器官的调节 肝脏肝脏n 餐后血糖餐后血糖肝糖原合成肝糖原合成血糖血糖n 空腹血糖空腹血糖肝糖原分解肝糖原分解血糖血糖n 饥饿饥饿糖异生
22、（肝）糖异生（肝）血糖血糖n（二）激素的调节（二）激素的调节 主要方式主要方式降低血糖：胰岛素降低血糖：胰岛素(insulin)升高血糖：胰高血糖素、糖升高血糖：胰高血糖素、糖皮质皮质 激素激素、肾上腺素、肾上腺素（一）高血糖及糖尿症（一）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，则可出现糖尿。这一血糖水肾小管的重吸收能力，则可出现糖尿。这一血糖水平称为平称为肾糖阈肾糖阈。
23、根据引起高血糖的原因，可分为：根据引起高血糖的原因，可分为：生理性生理性：糖的来源增加；情感性高血糖。：糖的来源增加；情感性高血糖。病理性病理性：糖尿病：糖尿病 （三多一少）（三多一少）*胰岛功能异常、减退胰岛功能异常、减退，导致胰岛素分泌减少，导致胰岛素分泌减少葡萄糖转运受阻，糖异生增加，乙酰葡萄糖转运受阻，糖异生增加，乙酰CoA合成合成脂肪减少脂肪减少 *组织可利用的糖减少组织可利用的糖减少饥饿感饥饿感进食增多进食增多血糖增多血糖增多尿糖尿糖排出大量水分排出大量水分多尿多尿口渴口渴多饮多饮 *组织可利用的糖减少组织可利用的糖减少分解体内脂肪和蛋白分解体内脂肪和蛋白质质消瘦消瘦（二）低血糖（二）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空腹血糖浓度低于空腹血糖浓度低于3.333.89mmol/L时时称为称为低血糖低血糖。血糖水平过低，会影响脑细胞的功能，血糖水平过低，会影响脑细胞的功能，从而出现从而出现 头晕、倦怠无力、心悸等症状，头晕、倦怠无力、心悸等症状，严重时出现昏迷，称为严重时出现昏迷，称为低血糖休克低血糖休克。Thank you!
