1、第十二章 糖类的生物合成.特点：特点：-1-1，4 4糖苷键糖苷键 -1-1，6 6糖苷键（分枝点）糖苷键（分枝点）合成、分解速度受激素和别构合成、分解速度受激素和别构酶的精细调节，直接影响血糖水平酶的精细调节，直接影响血糖水平糖原：葡萄糖分子聚合而成的带有糖原：葡萄糖分子聚合而成的带有分支的高分子多糖类化合物分支的高分子多糖类化合物第一节 糖原的合成与分解.血糖浓度是恒定的血糖浓度是恒定的(3.89-6.11mmol/L)糖原是体内糖的储存形式糖原是体内糖的储存形式 可以迅速提供机体需要可以迅速提供机体需要 贮存于贮存于 肝：血糖的重要来源肝：血糖的重要来源 肌肉：提供收缩时能量肌肉：提供收
2、缩时能量 糖原合成酶糖原合成酶 糖原合酶：直链糖原糖原合酶：直链糖原 分支酶：形成分支分支酶：形成分支 糖原分解酶糖原分解酶 糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶 脱支酶脱支酶 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶：只存在于肝肾磷酸酶：只存在于肝肾.游离的单糖不能参与双糖或多糖的合成，延长反游离的单糖不能参与双糖或多糖的合成，延长反应中提供的单糖基必须是应中提供的单糖基必须是活化的糖供体活化的糖供体糖与糖与核苷酸结合的化合物。核苷酸结合的化合物。UDPG：蔗糖、糖原合成酶、纤维素合成酶：蔗糖、糖原合成酶、纤维素合成酶 ADPG：淀粉合成酶：淀粉合成酶 GDPG：纤维素合成酶：纤维素合成酶.（一）糖原的生物合成（一）糖
3、原的生物合成非分解途径的逆转非分解途径的逆转1 1、活化：、活化：G UDPG G UDPG（尿苷二磷酸葡萄糖）尿苷二磷酸葡萄糖）三个阶段三个阶段 磷酸化磷酸化己糖激酶己糖激酶(葡萄糖激酶葡萄糖激酶)G+ATP 异构：异构：G-6-PG-1-PG-6-PG-1-P磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶G-6-P G-1-P.转形：转形：G-1-P UDPG尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶焦磷酸化酶G-1-P+UTPUDPG+PPi2、缩合：、缩合：糖原合酶（关键酶），原有糖原分子为引物，添加新的糖原合酶（关键酶），原有糖原分子为引物，添加新的G，形成形成1,4-糖苷键糖苷键糖原合酶糖原合酶
4、UDPG+(G)n(G)n+1+UDP.3 3、分支：、分支：合成合成1 1，6-6-糖苷键，分支糖原糖苷键，分支糖原 直链长度达直链长度达1111个个G G残基以上时，分支酶残基以上时，分支酶(branching enzyme)(branching enzyme)的催化下，将距末端的催化下，将距末端6 67 7个葡萄糖残基组成的寡糖链由个葡萄糖残基组成的寡糖链由-1,4-1,4-糖糖苷键苷键-1,6-1,6-糖苷键糖苷键，糖原出现分支，糖原出现分支.分分 支支 酶酶 (branching enzyme)-1,4-1,4-糖苷键糖苷键 -1,6-1,6-糖苷键糖苷键.（二）糖原分解代谢（二）糖
5、原分解代谢（glycogenolysisglycogenolysis）肝肾、肌肉肝肾、肌肉三个阶段：三个阶段：1 1水解：水解：三步，循环进行三步，循环进行1 1）解磷酸：）解磷酸：糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶（glycogen phosphorylaseglycogen phosphorylase）磷酸解磷酸解-1,4-1,4-糖苷键糖苷键 G-1-PG-1-P糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶*(G)n+Pi(G)n-1+G-1-P磷酸吡哆醛：辅助因子磷酸吡哆醛：辅助因子.2 2）转移酶：）转移酶：将将3 3个糖残基从一个糖链转移到另一个个糖残基从一个糖链转移到另一个4 4糖残基链糖残基链3 3）脱支酶
6、：）脱支酶：糖原分支点的糖原分支点的1 1，6-6-糖苷键水解，生成游离的糖苷键水解，生成游离的G G转移酶、脱支酶：同一个酶上的两个活性部位转移酶、脱支酶：同一个酶上的两个活性部位磷酸化酶：磷酸化酶：当糖链上的葡萄糖基磷酸解至分支点当糖链上的葡萄糖基磷酸解至分支点4 4个葡萄糖基个葡萄糖基时时,磷酸化酶不能发挥作用磷酸化酶不能发挥作用.多分支，提高水溶性，利于储存;多处磷酸化酶作用点，提高效率，迅速提供能量.2 2、变位、变位G-1-PG-1-PG-6-PG-6-P磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶3 3、G G的生成（只存在于肝、肾中，肌组织中没有此步骤）的生成（只存在于肝、肾中，肌组织中没
7、有此步骤）G-6-PG-6-PG G葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶.糖原的合成与分解代谢糖原的合成与分解代谢G-6-P G 己糖己糖(葡萄糖葡萄糖)激酶激酶 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 G-1-P UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 UTP UDPG PPi 糖原合酶糖原合酶 分支酶分支酶 Gn+1 UDP Gn 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶（肝）磷酸酶（肝）糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶 Pi Gn 脱支酶脱支酶.糖原代谢的调节 糖原合成和分解代谢糖原合成和分解代谢 合成活跃时，分解被抑制，才能有效进行合成活跃时，分解被抑制，才能有效进行调节；反之亦然调节；反之亦然 糖原合酶、磷酸化酶糖原合酶、磷酸化
8、酶 共价修饰（磷酸化、去磷酸化）共价修饰（磷酸化、去磷酸化）变构调节变构调节.糖异生糖异生糖异生糖异生是指从非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过是指从非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程。非糖物质包括乳酸、生糖氨基酸、甘油等均程。非糖物质包括乳酸、生糖氨基酸、甘油等均可以在哺乳动物的肝脏中转变为葡萄糖或糖原。可以在哺乳动物的肝脏中转变为葡萄糖或糖原。这一过程基本上是糖酵解途径的逆过程，但具体过程并不这一过程基本上是糖酵解途径的逆过程，但具体过程并不是完全相同，因为在酵解过程中有三步是不可逆的反应，是完全相同，因为在酵解过程中有三步是不可逆的反应，而在糖异生中要通过其它的旁路途径来绕过这三步不可逆而在糖异
9、生中要通过其它的旁路途径来绕过这三步不可逆反应，完成糖的异生过程。反应，完成糖的异生过程。糖异生概念糖异生概念.从丙酮酸生成葡萄糖的具体反映过程称为从丙酮酸生成葡萄糖的具体反映过程称为糖异糖异生途径生途径（gluconeogenic pathway)gluconeogenic pathway)(一一)糖异生的途径糖异生的途径.酵解途径与糖异生途径多数反应是共有酵解途径与糖异生途径多数反应是共有的，除了酵解途径中的，除了酵解途径中3 3个不可逆反应。个不可逆反应。糖异生方向糖异生方向1.1.丙酮酸丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸2.1,6-2.1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 6-6-磷酸果
10、糖磷酸果糖3.6-3.6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 葡萄糖葡萄糖.草草酰酰乙乙酸酸丙丙酮酮酸酸丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶磷酸磷酸烯醇烯醇式丙式丙酮酸酮酸.苹果酸苹果酸/天冬氨酸天冬氨酸苹果酸苹果酸/天冬氨酸天冬氨酸草酰乙酸草酰乙酸PEP丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸胞液胞液线粒体线粒体乙酰乙酰CoAGPEP 磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶草酰乙酸草酰乙酸 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶(只存在于线粒体中只存在于线粒体中).葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶.糖异生作用的总反应式如下：糖异生作用的总反应式如下：2 2丙酮酸丙酮酸 +4ATP+2GTP+
11、2NADH+2H+4ATP+2GTP+2NADH+2H+4H+4H2 2O O 1 1葡萄糖葡萄糖 +2NAD+2NAD+4ADP+2GDP+6Pi+4ADP+2GDP+6Pi糖酵解途径生成的能量？糖酵解途径生成的能量？问题：糖异生消耗的问题：糖异生消耗的ATPATP比糖酵解产比糖酵解产生的更多生的更多,是一种能量的浪费吗是一种能量的浪费吗?长期饥饿，肝肾糖异生作用活跃，糖异生生成长期饥饿，肝肾糖异生作用活跃，糖异生生成的糖用于供给只能利于的糖用于供给只能利于G G的器官。的器官。.1.1.维持血糖恒定维持血糖恒定 糖异生作用是一个十分重要的生物合成葡萄糖异生作用是一个十分重要的生物合成葡萄糖
12、的途径。红细胞和脑是以葡萄糖为主要燃糖的途径。红细胞和脑是以葡萄糖为主要燃料的，成人每天约需要料的，成人每天约需要160160克葡萄糖，其中克葡萄糖，其中120120克用于脑代谢，而糖原的贮存量是很有克用于脑代谢，而糖原的贮存量是很有限的，所以需要糖异生来补充糖的不足。限的，所以需要糖异生来补充糖的不足。主要原料：乳酸、氨基酸和甘油主要原料：乳酸、氨基酸和甘油糖异生的生理意义糖异生的生理意义.乳酸循环（Cori循环）肌肉收缩通过糖酵解产生乳酸。乳酸通过细胞膜弥散进入血循环，再入肝，在肝内异生为葡萄糖。葡萄糖释入血液又可被肌肉摄取，构成乳酸循环。意义在于避免损失乳酸，防止因乳酸堆积引起酸中毒。葡
13、萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸糖异生途径糖异生途径乳酸乳酸葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸糖酵解途径糖酵解途径乳酸乳酸葡萄糖葡萄糖乳酸乳酸耗能过程,4个ATP.饥饿早期：饥饿早期：蛋白质分解为氨基酸，每天生成蛋白质分解为氨基酸，每天生成90-120g90-120g葡萄糖葡萄糖甘油每天生成甘油每天生成10-15g10-15g葡萄糖葡萄糖长期饥饿：长期饥饿：脑消耗葡萄糖减少，其余器官依赖酮体为主脑消耗葡萄糖减少，其余器官依赖酮体为主蛋白质分解减少至蛋白质分解减少至35g35g甘油每天生成甘油每天生成20g20g葡萄糖葡萄糖.2.2.补充肝糖原补充肝糖原 肝脏在体内不能直接利用葡萄糖合成糖肝脏在体内不能直接利用葡萄
14、糖合成糖原，摄入的相当部分的葡萄糖先分解成原，摄入的相当部分的葡萄糖先分解成丙酮酸、乳酸等三碳化合物，后者再异丙酮酸、乳酸等三碳化合物，后者再异生成糖原。合成糖原的这条途径称为生成糖原。合成糖原的这条途径称为（间接途径）。（间接途径）。.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，排氢保钠。长期饥饿时，肾糖异生增加，排氢保钠。有利于维持酸碱平衡。有利于维持酸碱平衡。谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸-酮戊二酸酮戊二酸H2ONH3NH3糖异生糖异生+原尿原尿H+NH4+.糖异生的调节1.1.激素的调节作用激素的调节作用6-6-磷酸果糖和磷酸果糖和1,6-1,6-双磷酸果糖之间，糖酵解和
15、糖异双磷酸果糖之间，糖酵解和糖异生之间生之间.肝脏:胰高血糖素腺苷酸环化酶（无活性）腺苷酸环化酶（活性）ATPcAMPR、cAMP蛋白激酶（无活性）蛋白激酶（活性）6-磷酸果糖激酶-2（活性）（无活性）2,6-二磷酸果糖水平降低抑制糖酵解,促进糖异生ATP ADP糖分解和异生的主要信号.2.2.代谢物的调节作用代谢物的调节作用饥饿情况，脂肪动员、蛋白质分解，甘油、饥饿情况，脂肪动员、蛋白质分解，甘油、氨基酸，促进糖异生。氨基酸，促进糖异生。3.3.乙酰乙酰CoACoA增多增多乙酰乙酰CoACoA抑制丙酮酸脱氢酶，使丙酮酸堆积，抑制丙酮酸脱氢酶，使丙酮酸堆积，促进糖异生。促进糖异生。.分解和合成
16、代谢不是逆反应分解和合成代谢不是逆反应 分解和合成代谢可由同一种作用相反的方分解和合成代谢可由同一种作用相反的方式调控，分解促进则合成被抑制式调控，分解促进则合成被抑制 合成所消耗的能量要超过分解所产生的能合成所消耗的能量要超过分解所产生的能量量.血糖水平的调节 来源和去路：.四种激素共同调节血糖四种激素共同调节血糖1 1 胰岛素，是惟一降血糖的激素，也是唯一同时胰岛素，是惟一降血糖的激素，也是唯一同时促进糖原、脂肪、蛋白质合成的激素。受血糖促进糖原、脂肪、蛋白质合成的激素。受血糖调控，血糖升高胰岛素分泌增加，血糖降低，调控，血糖升高胰岛素分泌增加，血糖降低，分泌减少。分泌减少。2 2 胰高血
17、糖素，主要的升血糖激素。胰高血糖素，主要的升血糖激素。3 3 糖皮质激素，可引起血糖升高，肝糖原增加。糖皮质激素，可引起血糖升高，肝糖原增加。4 4 肾上腺素，强有力的升血糖激素。肾上腺素，强有力的升血糖激素。.胰岛素：降低血糖的唯一激素胰岛素：降低血糖的唯一激素1、促进、促进G转运入细胞，加强利用转运入细胞，加强利用2、增强磷酸二酯酶的活性，降低、增强磷酸二酯酶的活性，降低cAMP水平，水平，激活糖原合酶，抑制磷酸化酶激活糖原合酶，抑制磷酸化酶3、激活丙酮酸脱氢酶、激活丙酮酸脱氢酶磷酸磷酸酶酶活化丙酮酸脱氢活化丙酮酸脱氢酶酶4、抑制肝内糖异生、抑制肝内糖异生5、抑制激素敏感性脂肪酶，减少脂肪
18、动员、抑制激素敏感性脂肪酶，减少脂肪动员.胰高血糖素胰高血糖素 升血糖的机制升血糖的机制1.1.激活蛋白激酶激活蛋白激酶,抑制糖原合酶抑制糖原合酶,激活磷酸激活磷酸化酶化酶.2.2.通过抑制通过抑制6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2,-2,激活果糖激活果糖二磷酸酶二磷酸酶-2,-2,减少减少2,6-2,6-二磷酸果糖的合成二磷酸果糖的合成.3.3.促进磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成促进磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成,促进糖异生促进糖异生.4.4.激活激素敏感性脂肪酶激活激素敏感性脂肪酶,加速脂肪动员加速脂肪动员.血糖水平异常：高血糖和糖尿病血糖水平异常：高血糖和糖尿病 标准：空腹血糖高于标准：空
19、腹血糖高于7.28mmol/L:高血糖；高高血糖；高于于8.96mmol/L:糖尿病。糖尿病。胰岛功能异常、减退，导致胰岛素分泌减少胰岛功能异常、减退，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血糖增多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质分解体内脂肪和蛋白质,同时脂肪动员增多同时脂肪动员增多消瘦消瘦三多一少症状三多一少症状.糖酵解和糖异生途径中共同的酶是糖酵解和糖异生途径中共同的酶是()A.3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶 B.已糖激酶已糖激酶 C.丙酮酸激酶丙酮酸激酶D.果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶 E.丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶.下述因素中下述因素中,不能降低血糖的是不能降低血糖的是()A.肌糖原合成肌糖原合成 B.肝糖原合成肝糖原合成 C.胰岛素增加胰岛素增加D.糖异生作用糖异生作用 E.糖的有氧氧化糖的有氧氧化.糖原分解的关键酶是糖原分解的关键酶是()A.分支酶分支酶B.脱支酶脱支酶C.磷酸化酶磷酸化酶D.磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶 E.葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶.
