生物化學(xué)與分子生物學(xué)八年制課件10.ppt

第九章糖代謝 CarbohydrateMetabolism 第一節(jié)糖代謝概況 Introdution 一 糖的主要生理功能是氧化供能 1 氧化供能 如糖可提供合成某些氨基酸 脂肪 膽固醇 核苷等物質(zhì)的原料 3 作為機(jī)體組織細(xì)胞的組成成分 這是糖的主要功能 2 提供合成體內(nèi)其他物質(zhì)的原料 如糖是糖蛋白 蛋白聚糖 糖脂等的組成成分 二 糖的消化吸收是在小腸進(jìn)行的 一 糖的消化 人類食物中的糖主要有植物淀粉 動物糖原以及麥芽糖 蔗糖 乳糖 葡萄糖等 其中以淀粉為主 消化部位 主要在小腸 少量在口腔 淀粉 麥芽糖 麥芽三糖 40 25 極限糊精 異麥芽糖 30 5 葡萄糖 唾液中的 淀粉酶 葡萄糖苷酶 極限糊精酶 消化過程 腸黏膜上皮細(xì)胞刷狀緣 胃 口腔 腸腔 胰液中的 淀粉酶 食物中含有的大量纖維素 因人體內(nèi)無 糖苷酶而不能對其分解利用 但卻具有刺激腸蠕動等作用 也是維持健康所必需 二 糖的吸收 1 吸收部位小腸上段 2 吸收形式單糖 ADP Pi ATP G Na K 小腸黏膜細(xì)胞 腸腔 門靜脈 3 吸收機(jī)制 Na 依賴型葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體 Na dependentglucosetransporter SGLT 刷狀緣 細(xì)胞內(nèi)膜 4 吸收途徑 小腸腸腔 腸黏膜上皮細(xì)胞 門靜脈 肝臟 體循環(huán) SGLT 各種組織細(xì)胞 GLUT GLUT 葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體 glucosetransporter 三 糖代謝是指葡萄糖在體內(nèi)的復(fù)雜化學(xué)反應(yīng) 葡萄糖吸收入血后 依賴一類葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體 glucosetransporter GLUT 而進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)代謝 葡萄糖 丙酮酸 H2O CO2 乳酸 乳酸 氨基酸 甘油 糖原 核糖 NADPH H 淀粉 葡萄糖代謝概況 第二節(jié)葡萄糖的無氧氧化AnaerobicOxidationofGlucose 糖酵解 glycolysis 乳酸發(fā)酵 lacticacidfermentation 在缺氧條件下 葡萄糖經(jīng)酵解生成的丙酮酸還原為乳酸 lactate 一分子葡萄糖裂解為兩分子丙酮酸的過程 乙醇發(fā)酵 ethanolfermentation 在某些植物 脊椎動物組織和微生物 酵解產(chǎn)生的丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)橐掖己虲O2 即乙醇發(fā)酵 有氧氧化 aerobicoxidation 在有條件下 需氧生物和哺乳動物組織內(nèi)的丙酮酸徹底氧化分解為CO2和H2O 即糖的有氧氧化 一 糖無氧氧化反應(yīng)過程分為糖酵解和乳酸生成兩個(gè)階段 糖無氧氧化的反應(yīng)部位 胞漿 第一階段是 糖 酵解 第二階段為乳酸生成 分為兩個(gè)階段 由葡萄糖分解成丙酮酸 pyruvate 稱為酵解途徑 glycolyticpathway 由丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸 1 葡萄糖磷酸化成為葡糖 6 磷酸 葡萄糖 葡糖 6 磷酸 glucose 6 phosphate G 6 P 一 葡萄糖經(jīng)酵解途徑分解為兩分子丙酮酸 哺乳類動物體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)有4種己糖激酶同工酶 分別稱為 至 型 肝細(xì)胞中存在的是 型 稱為葡糖激酶 glucokinase 它的特點(diǎn)是 對葡萄糖的親和力很低 受激素調(diào)控 2 葡糖 6 磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楣?6 磷酸 葡糖 6 磷酸 果糖 6 磷酸 fructose 6 phosphate F 6 P 3 果糖 6 磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楣?1 6 二磷酸 磷酸果糖激酶 1 phosphfructokinase 1 PFK 1 果糖 6 磷酸 果糖 1 6 二磷酸 1 6 fructose biphosphate F 1 6 BP 果糖 1 6 二磷酸 4 磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖 5 磷酸二羥丙酮轉(zhuǎn)變?yōu)楦视腿?3 磷酸 丙糖磷酸異構(gòu)酶 triosephosphateisomerase 甘油醛 3 磷酸 磷酸二羥丙酮 上述 部反應(yīng)為酵解途徑的耗能階段 1分子葡萄糖的代謝消耗了2分子ATP 產(chǎn)生了2分子甘油醛 3 磷酸 6 磷酸甘油醛氧化為1 3 二磷酸甘油酸 甘油醛 3 磷酸脫氫酶 glyceraldehyde 3 phosphatedehydrogenase 甘油醛 3 磷酸 1 3 二磷酸甘油酸 7 1 3 二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成甘油酸 3 磷酸 1 3 二磷酸甘油酸 甘油酸 3 磷酸 磷酸甘油酸激酶 phosphoglyceratekinase 這是酵解過程中第一次產(chǎn)生ATP的反應(yīng) 將底物的高能磷酸鍵直接轉(zhuǎn)移給ADP生成ATP 這種ADP或其他核苷二磷酸的磷酸化作用與底物的脫氫作用直接相偶聯(lián)的反應(yīng)稱為底物水平磷酸化 substrate levelphosphorylation 8 甘油酸 3 磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楦视退?2 磷酸 磷酸甘油酸變位酶 phosphoglyceratemutase 甘油酸 3 磷酸 甘油酸 2 磷酸 9 甘油酸 2 磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖?甘油酸 2 磷酸 10 磷酸烯醇式丙酮酸將高能磷酸基轉(zhuǎn)移給ADP形成ATP和丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 這是酵解途徑中的第二次底物水平磷酸化 二 丙酮酸被還原為乳酸 丙酮酸 乳酸 反應(yīng)中的NADH H 來自于上述第6步反應(yīng)中的甘油醛 3 磷酸脫氫反應(yīng) 糖酵解的代謝途徑 E2 E1 E3 二 糖酵解的調(diào)控是對三個(gè)關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié) 關(guān)鍵酶 調(diào)節(jié)方式 一 磷酸果糖激酶 1對調(diào)節(jié)酵解途徑的流量最重要 別構(gòu)調(diào)節(jié) 別構(gòu)激活劑 AMP ADP F 1 6 BP F 2 6 2P 別構(gòu)抑制劑 檸檬酸 ATP 高濃度 F 2 6 2P是磷酸果糖激酶 1最強(qiáng)的別構(gòu)激活劑 F 2 6 2P的作用是與AMP一起取消ATP 檸檬酸對磷酸果糖激酶 1的別構(gòu)抑制作用 F 6 P F 1 6 BP ATP ADP PFK 1 磷蛋白磷酸酶 PKA 目錄 二 丙酮酸激酶是糖酵解的第二個(gè)重要的調(diào)節(jié)點(diǎn) 別構(gòu)調(diào)節(jié) 別構(gòu)抑制劑 ATP 丙氨酸 別構(gòu)激活劑 果糖 1 6 二磷酸 共價(jià)修飾調(diào)節(jié) 丙酮酸激酶 丙酮酸激酶 ATP ADP Pi 磷蛋白磷酸酶 無活性 有活性 PKA 蛋白激酶A proteinkinaseA CaM 鈣調(diào)蛋白 三 己糖激酶受到反饋抑制調(diào)節(jié) 葡糖 6 磷酸可反饋抑制己糖激酶 但肝葡萄糖激酶不受其抑制 長鏈脂肪酰CoA可別構(gòu)抑制肝葡萄糖激酶 三 糖無氧氧化的主要生理意義是在機(jī)體缺氧狀況下迅速供能 糖無氧氧化最主要的生理意義在于迅速提供能量 這對肌肉收縮更為重要 當(dāng)機(jī)體缺氧或劇烈運(yùn)動肌肉局部血流不足時(shí) 能量主要通過糖無氧氧化獲得 紅細(xì)胞沒有線粒體 完全依賴糖無氧氧化供應(yīng)能量 神經(jīng) 白細(xì)胞和骨髓等代謝極為活躍 即使不缺氧也常由糖無氧氧化提供部分能量 糖無氧氧化時(shí) 1mol葡萄糖可經(jīng)底物水平磷酸化生成4molATP 在葡萄糖和果糖 6 磷酸磷酸化時(shí)消耗2molATP 故凈生成2molATP 第三節(jié)葡萄糖的有氧氧化AerobicOxidationofGlucose 葡萄糖在有氧條件下徹底氧化成水和CO2的反應(yīng)過程稱為有氧氧化 aerobicoxidation 部位 胞液及線粒體 概念 一 糖的有氧氧化反應(yīng)分為3個(gè)階段 第一階段 酵解途徑 第二階段 丙酮酸的氧化脫羧 第三階段 三羧酸循環(huán)和氧化磷酸化 G 丙酮酸 乙酰CoA H2O O ATP ADP TCA循環(huán) 胞液 線粒體 一 葡萄糖循糖酵解途徑分解為丙酮酸 二 丙酮酸進(jìn)入線粒體氧化脫羧生成乙酰CoA 總反應(yīng)式 丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的組成 酶E1 丙酮酸脫氫酶E2 二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰基酶E3 二氫硫辛酰胺脫氫酶 丙酮酸脫氫酶復(fù)合體催化的反應(yīng)過程 1 丙酮酸脫羧形成羥乙基 TPP 2 由二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙?；?E2 催化形成乙酰硫辛酰胺 E2 3 二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙?；?E2 催化生成乙酰CoA 同時(shí)使硫辛酰胺上的二硫鍵還原為2個(gè)巰基 4 二氫硫辛酰胺脫氫酶 E3 使還原的二氫硫辛酰胺脫氫 同時(shí)將氫傳遞給FAD 5 在二氫硫辛酰胺脫氫酶 E3 催化下 將FADH2上的H轉(zhuǎn)移給NAD 形成NADH H CO2 CoASH NAD NADH H 5 NADH H 的生成 1 羥乙基 TPP的生成 2 乙酰硫辛酰胺的生成 3 乙酰CoA的生成 4 硫辛酰胺的生成 目錄 45 三 乙酰CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán)以及氧化磷酸化生成ATP 三羧酸循環(huán)的第一步是乙酰CoA與草酰乙酸縮合成6個(gè)碳原子的檸檬酸 然后檸檬酸經(jīng)過一系列反應(yīng)重新生成草酰乙酸 完成一輪循環(huán) 經(jīng)過一輪循環(huán) 乙酰CoA的2個(gè)碳原子被氧化成CO2 在循環(huán)中有1次底物水平磷酸化 可生成1分子ATP 更為重要的是有4次脫氫反應(yīng) 氫的接受體分別為NAD 或FAD 生成3分子NADH H 和1分子FADH2 在H 電子沿電子傳遞鏈傳遞過程中能量逐步釋放 同時(shí)伴有ADP磷酸化成ATP 吸收這些能量儲存于ATP中 即氧化與磷酸化反應(yīng)是偶聯(lián)在一起的 稱為氧化磷酸化 三羧酸循環(huán)中脫下的氫進(jìn)入呼吸鏈氧化磷酸化 生成水和ATP 二 糖有氧氧化是機(jī)體獲得ATP的主要方式 三羧酸循環(huán)一次最終共生成10個(gè)ATP 1mol葡萄糖徹底氧化生成CO2和H2O 可凈生成30或32molATP 獲得ATP的數(shù)量取決于還原當(dāng)量進(jìn)入線粒體的穿梭機(jī)制 葡糖 6 磷酸 目錄 有氧氧化的生理意義 糖的有氧氧化是機(jī)體產(chǎn)能最主要的途徑 它不僅產(chǎn)能效率高 而且由于產(chǎn)生的能量逐步分次釋放 相當(dāng)一部分形成ATP 所以能量的利用率也高 簡言之 即 供能 三 糖有氧氧化的調(diào)節(jié)是基于能量的需求 此處主要敘述丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的調(diào)節(jié) 別構(gòu)調(diào)節(jié) 共價(jià)修飾調(diào)節(jié) 目錄 ATP ADP或ATP AMP比值升高抑制有氧氧化 降低則促進(jìn)有氧氧化 ATP AMP效果更顯著 有氧氧化的調(diào)節(jié)是為了適應(yīng)機(jī)體或器官對能量的需要 有氧氧化全過程中許多酶的活性都受細(xì)胞內(nèi)ATP ADP或ATP AMP比例的影響 四 糖有氧氧化可抑制糖無氧氧化 概念 巴斯德效應(yīng) Pastuereffect 指有氧氧化抑制生醇發(fā)酵 或糖酵解 的現(xiàn)象 第四節(jié)戊糖磷酸途徑PentosePhosphatePathway 戊糖磷酸途徑是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH H 前者再進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成甘油醛 3 磷酸和果糖 6 磷酸的反應(yīng)過程 細(xì)胞定位 胞液 第一階段 氧化反應(yīng)生成磷酸戊糖 NADPH H 及CO2 一 戊糖磷酸途徑的反應(yīng)過程可分為兩個(gè)階段 反應(yīng)過程可分為二個(gè)階段 第二階段則 非氧化反應(yīng)包括一系列基團(tuán)轉(zhuǎn)移 6 磷酸葡萄糖酸 5 磷酸核酮糖 葡糖 6 磷酸脫氫酶 6 磷酸葡萄糖酸脫氫酶 葡糖 6 磷酸 6 磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯 一 葡糖 6 磷酸在氧化階段生成磷酸戊糖和NADPH 5 磷酸核糖 催化第一步脫氫反應(yīng)的葡糖 6 磷酸脫氫酶是此代謝途徑的關(guān)鍵酶 兩次脫氫脫下的氫均由NADP 接受生成NADPH H 反應(yīng)生成的磷酸核糖是一個(gè)非常重要的中間產(chǎn)物 G 6 P 5 磷酸核糖 NADP NADPH H NADP NADPH H CO2 每3分子葡糖 6 磷酸同時(shí)參與反應(yīng) 在一系列反應(yīng)中 通過3C 4C 6C 7C等演變階段 最終生成甘油醛 3 磷酸和果糖 6 磷酸 二 經(jīng)過基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)進(jìn)入糖酵解途徑 這些基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)可分為兩類 一類是轉(zhuǎn)酮醇酶 transketolase 反應(yīng) 轉(zhuǎn)移含1個(gè)酮基 1個(gè)醇基的2碳基團(tuán) 接受體都是醛糖 另一類是轉(zhuǎn)醛醇酶 transaldolase 反應(yīng) 轉(zhuǎn)移3碳單位 接受體也是醛糖 5 磷酸核酮糖 C5 3 5 磷酸核糖C5 第二階段反應(yīng)的意義就在于通過一系列基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng) 將核糖轉(zhuǎn)變成果糖 6 磷酸和甘油醛 3 磷酸而進(jìn)入酵解途徑 因此戊糖磷酸途徑也稱戊糖磷酸旁路 pentosephosphateshunt 磷酸戊糖途徑 第一階段 第二階段 戊糖磷酸途徑的總反應(yīng)式 3 葡糖 6 磷酸 6NADP 2 果糖 6 磷酸 甘油醛 3 磷酸 6NADPH H 3CO2 二 戊糖磷酸途徑主要受NADPH NADP 比值的調(diào)節(jié) 葡糖 6 磷酸脫氫酶 此酶為戊糖磷酸途徑的關(guān)鍵酶 其活性的高低決定葡糖 6 磷酸進(jìn)入戊糖磷酸途徑的流量 此酶活性主要受NADPH NADP 比值的影響 比值升高則被抑制 降低則被激活 另外NADPH對該酶有強(qiáng)烈抑制作用 三 戊糖磷酸途徑的生理意義在于生成NADPH和5 磷酸核糖 一 戊糖磷酸途徑為核酸生物合成提供核糖 二 提供NADPH作為供氫參與多種代謝反應(yīng) 1 NADPH是體內(nèi)許多合成代謝的供氫體 2 NADPH參與體內(nèi)羥化反應(yīng) 3 NADPH還用于維持谷胱甘肽的還原狀態(tài) 還原型谷胱甘肽是體內(nèi)重要的抗氧化劑 可以保護(hù)一些含 SH基的蛋白質(zhì)或酶免受氧化劑 尤其是過氧化物的損害 在紅細(xì)胞中還原型谷胱甘肽更具有重要作用 可以保護(hù)紅細(xì)胞膜蛋白的完整性 第五節(jié)糖原的合成與分解GlycogenesisandGlycogenolysis 是動物體內(nèi)糖的儲存形式之一 是機(jī)體能迅速動用的能量儲備 糖原 glycogen 糖原儲存的主要器官及其生理意義 1 葡萄糖單元以 1 4 糖苷鍵形成長鏈 2 約10個(gè)葡萄糖單元處形成分枝 分枝處葡萄糖以 1 6 糖苷鍵連接 分支增加 溶解度增加 3 每條鏈都終止于一個(gè)非還原端 非還原端增多 以利于其被酶分解 糖原的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 目錄 一 糖原合成的代謝反應(yīng)主要發(fā)生在肝和骨骼肌 糖原合成 glycogenesis 指由葡萄糖合成糖原的過程 組織定位 主要在肝 骨骼肌細(xì)胞定位 胞漿 1 葡萄糖磷酸化生成葡萄糖 6 磷酸 葡萄糖 葡糖 6 磷酸 糖原合成途徑 2 葡糖 6 磷酸轉(zhuǎn)變成葡糖 1 磷酸 這步反應(yīng)中磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移的意義在于 由于延長形成 1 4 糖苷鍵 所以葡萄糖分子C1上的半縮醛羥基必須活化 才利于與原來的糖原分子末端葡萄糖的游離C4羥基縮合 半縮醛羥基與磷酸基之間形成的O P鍵具有較高的能量 UDPG可看作 活性葡萄糖 在體內(nèi)充作葡萄糖供體 3 葡糖 1 磷酸轉(zhuǎn)變成尿苷二磷酸葡糖 1 磷酸葡萄糖 尿苷二磷酸葡萄糖 uridinediphosphateglucose UDPG 4 1 4 糖苷鍵式結(jié)合 糖原n為原有的細(xì)胞內(nèi)的較小糖原分子 稱為糖原引物 primer 作為UDPG上葡萄糖基的接受體 糖原分支的形成 目錄 分支的形成不僅可增加糖原的水溶性 更重要的是可增加非還原端數(shù)目 以便磷酸化酶能迅速分解糖原 從葡萄糖合成糖原是耗能的過程 近來人們在糖原分子的核心發(fā)現(xiàn)了一種名為蛋白 酪氨酸 葡糖基轉(zhuǎn)移酶 glycogenin 的蛋白質(zhì) Glycogenin可對其自身進(jìn)行共價(jià)修飾 將UDP 葡萄糖分子的C1結(jié)合到其酶分子的酪氨酸殘基上 從而使它糖基化 這個(gè)結(jié)合上去的葡萄糖分子即成為糖原合成時(shí)的引物 糖原合成過程中作為引物的第一個(gè)糖原分子從何而來 目錄 二 糖原分解不是糖原合成的逆反應(yīng) 亞細(xì)胞定位 胞漿 肝糖原的分解過程 1 糖原的磷酸解 糖原分解 glycogenolysis 習(xí)慣上指肝糖原分解成為葡萄糖的過程 2 脫支酶的作用 轉(zhuǎn)移葡萄糖殘基 水解 1 6 糖苷鍵 轉(zhuǎn)移酶活性 目錄 3 葡糖 1 磷酸轉(zhuǎn)變成葡糖 6 磷酸 4 葡糖 6 磷酸水解生成葡萄糖 肌糖原的分解 肌糖原分解的前三步反應(yīng)與肝糖原分解過程相同 但是生成葡糖 6 磷酸之后 由于肌肉組織中不存在葡糖 6 磷酸酶 所以生成的葡糖 6 磷酸不能轉(zhuǎn)變成葡萄糖釋放入血 提供血糖 而只能進(jìn)入酵解途徑進(jìn)一步代謝 肌糖原的分解與合成與乳酸循環(huán)有關(guān) G 6 P的代謝去路 G 補(bǔ)充血糖 G 6 P F 6 P 進(jìn)入酵解途徑 G 1 P Gn 合成糖原 UDPG 6 磷酸葡萄糖內(nèi)酯 進(jìn)入磷酸戊糖途徑 葡萄糖醛酸 進(jìn)入葡萄糖醛酸途徑 小結(jié) 反應(yīng)部位 胞漿 3 糖原的合成與分解總圖 目錄 三 糖原合成與分解受到彼此相反的調(diào)節(jié) 這兩種關(guān)鍵酶的重要特點(diǎn) 快速調(diào)節(jié)有共價(jià)修飾和別構(gòu)調(diào)節(jié)二種方式 都以活性 無 低 活性二種形式存在 二種形式之間可通過磷酸化和去磷酸化而相互轉(zhuǎn)變 一 糖原磷酸化酶是糖原分解的關(guān)鍵酶 磷蛋白磷酸酶 1 磷蛋白磷酸酶 1 依賴cAMP的蛋白激酶 依賴cAMP的蛋白激酶 cAMP dependentproteinkinase 簡稱蛋白激酶A 其活性受cAMP調(diào)節(jié) 這種通過一系列酶促反應(yīng)將激素信號放大的連鎖反應(yīng)稱為級聯(lián)放大系統(tǒng) cascadesystem 與酶含量調(diào)節(jié)相比 一般以幾小時(shí)或天計(jì) 反應(yīng)快 效率高 其意義有二 一是放大效應(yīng) 二是級聯(lián)中各級反應(yīng)都存在有可以被調(diào)節(jié)的方式 糖原磷酸化酶還受變構(gòu)調(diào)節(jié) 葡萄糖是其變構(gòu)調(diào)節(jié)劑 磷酸化酶二種構(gòu)象 緊密型 T 和疏松型 R 其中T型的14位Ser暴露 便于接受前述的共價(jià)修飾調(diào)節(jié) 二 糖原合酶是糖原合成的關(guān)鍵酶 磷蛋白磷酸酶 1 依賴cAMP的蛋白激酶 糖原合酶a有活性 磷酸化成糖原合酶b后即失去活性 磷酸化酶b激酶 糖原合酶 糖原合酶 P 磷酸化酶b 磷酸化酶a P 磷蛋白磷酸酶抑制劑 糖原合成與分解的生理性調(diào)節(jié)主要靠胰島素和胰高血糖素 胰島素抑制糖原分解 促進(jìn)糖原合成 但其機(jī)制還未肯定 胰高血糖素可誘導(dǎo)生成cAMP 促進(jìn)糖原分解 腎上腺素也可通過cAMP促進(jìn)糖原分解 但可能僅在應(yīng)激狀態(tài)發(fā)揮作用 骨骼肌內(nèi)糖原代謝的二個(gè)關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)與肝糖原不同 在糖原分解代謝時(shí)肝主要受胰高血糖素的調(diào)節(jié) 而骨骼肌主要受腎上腺素調(diào)節(jié) 肌肉內(nèi)糖原合酶及磷酸化酶的變構(gòu)效應(yīng)物主要為AMP ATP及葡糖 6 磷酸 Ca2 的升高可引起肌糖原分解增加 調(diào)節(jié)小結(jié) 雙向調(diào)控 對合成酶系與分解酶系分別進(jìn)行調(diào)節(jié) 如加強(qiáng)合成則減弱分解 或反之 雙重調(diào)節(jié) 別構(gòu)調(diào)節(jié)和共價(jià)修飾調(diào)節(jié) 肝糖原和肌糖原代謝調(diào)節(jié)各有特點(diǎn) 如 分解肝糖原的激素主要為胰高血糖素 分解肌糖原的激素主要為腎上腺素 關(guān)鍵酶調(diào)節(jié)上存在級聯(lián)效應(yīng) 關(guān)鍵酶都以活性 無 低 活性二種形式存在 二種形式之間可通過磷酸化和去磷酸化而相互轉(zhuǎn)變 第六節(jié)糖異生Gluconeogenesis 糖異生 gluconeogenesis 是指從非糖化合物轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^程 部位 原料 概念 主要在肝 腎細(xì)胞的胞漿及線粒體 主要有乳酸 甘油 生糖氨基酸 一 糖異生途徑不完全是糖酵解的逆行反應(yīng) 過程 酵解途徑中有3個(gè)由關(guān)鍵酶催化的不可逆反應(yīng) 在糖異生時(shí) 須由另外的反應(yīng)和酶代替 糖異生途徑與酵解途徑大多數(shù)反應(yīng)是共有的 可逆的 糖異生途徑 gluconeogenicpathway 指從丙酮酸生成葡萄糖的具體反應(yīng)過程 一 丙酮酸經(jīng)丙酮酸羧化支路轉(zhuǎn)變成磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 草酰乙酸 PEP 丙酮酸羧化酶 pyruvatecarboxylase 輔酶為生物素 反應(yīng)在線粒體 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶 反應(yīng)在線粒體 胞液 目錄 草酰乙酸轉(zhuǎn)運(yùn)出線粒體 丙酮酸 線粒體 胞液 糖異生途徑所需NADH H 的來源 糖異生途徑中 1 3 二磷酸甘油酸生成3 磷酸甘油醛時(shí) 需要NADH H 由氨基酸為原料進(jìn)行糖異生時(shí) NADH H 則由線粒體內(nèi)NADH H 提供 它們來自于脂酸的 氧化或三羧酸循環(huán) NADH H 轉(zhuǎn)運(yùn)則通過草酰乙酸與蘋果酸相互轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)運(yùn) 二 果糖 1 6 二磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楣?6 磷酸 三 葡糖 6 磷酸水解為葡萄糖 非糖物質(zhì)進(jìn)入糖異生的途徑 糖異生的原料轉(zhuǎn)變成糖代謝的中間產(chǎn)物 上述糖代謝中間代謝產(chǎn)物進(jìn)入糖異生途徑 異生為葡萄糖或糖原 目錄 在前面的三個(gè)反應(yīng)過程中 作用物的互變分別由不同酶催化其單向反應(yīng) 這種互變循環(huán)稱之為底物循環(huán) substratecycle 因此 有必要通過調(diào)節(jié)使糖異生途徑與酵解途徑相互協(xié)調(diào) 主要是對前述底物循環(huán)中的后2個(gè)底物循環(huán)進(jìn)行調(diào)節(jié) 當(dāng)兩種酶活性相等時(shí) 則不能將代謝向前推進(jìn) 結(jié)果僅是ATP分解釋放出能量 因而稱之為無效循環(huán) futilecycle 一 第一個(gè)底物循環(huán)在果糖 6 磷酸與果糖 1 6 二磷酸之間進(jìn)行 二 糖異生的調(diào)節(jié)與糖酵解的調(diào)節(jié)彼此協(xié)調(diào) 二 在磷酸烯醇式丙酮酸與丙酮酸之間進(jìn)行第二個(gè)底物循環(huán) 三 糖異生的主要生理意義是維持血糖濃度的恒定 一 維持血糖濃度恒定是糖異生最重要的生理作用 空腹或饑餓時(shí)依賴氨基酸 甘油等異生成葡萄糖 以維持血糖水平恒定 正常成人的腦組織不能利用脂酸 主要依賴氧化葡萄糖供給能量 紅細(xì)胞沒有線粒體 完全通過乳酸酵解獲得能量 骨髓 神經(jīng)等組織由于代謝活躍 經(jīng)常進(jìn)行乳酸酵解 二 糖異生是補(bǔ)充或恢復(fù)肝糖原儲備的重要途徑 三碳途徑 指進(jìn)食后 大部分葡萄糖先在肝外細(xì)胞中分解為乳酸或丙酮酸等三碳化合物 再進(jìn)入肝細(xì)胞異生為糖原的過程 糖異生是肝補(bǔ)充或恢復(fù)糖原儲備的重要途徑 這在饑餓后進(jìn)食更為重要 發(fā)生這一變化的原因可能是饑餓造成的代謝性酸中毒所致 三 腎糖異生增強(qiáng)有利于維持酸堿平衡 體液pH降低 促進(jìn)腎小管中磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成 從而使糖異生作用增強(qiáng) 腎臟中 酮戊二酸因異生成糖而減少時(shí) 可促進(jìn)谷氨酰胺脫氨生成谷氨酸以及谷氨酸的脫氨反應(yīng) 腎小管細(xì)胞將NH3分泌入管腔中 與原尿中H 結(jié)合 降低原尿H 的濃度 有利于排氫保鈉作用的進(jìn)行 對于防止酸中毒有重要作用 四 肌肉收縮產(chǎn)生的可被其他組織利用而形成乳酸循環(huán) 肌肉收縮 尤其是氧供應(yīng)不足時(shí) 通過乳酸酵解生成乳酸 肌肉內(nèi)糖異生活性低 所以乳酸通過細(xì)胞膜彌散進(jìn)入血液后 再入肝 在肝內(nèi)異生為葡萄糖 葡萄糖釋入血液后又可被肌肉攝取 這就構(gòu)成了一個(gè)循環(huán) 此循環(huán)稱為乳酸循環(huán) 也叫做Cori循環(huán) 乳酸循環(huán)的生理意義 乳酸再利用 避免了乳酸的損失 防止乳酸的堆積引起酸中毒 乳酸循環(huán)是一個(gè)耗能的過程 2分子乳酸異生為1分子葡萄糖需6分子ATP 第七節(jié)其他單糖的代謝概況Metabolismofothermonosaccharides 一 果糖被磷酸化后進(jìn)入糖酵解途徑 果糖的代謝一部分在肝 一部分被周圍組織主要為肌肉和脂肪組織攝取 肌肉和脂肪組織 肝臟 果糖不耐受性 fructoseintolerance 是一種遺傳病 這種病因?yàn)槿狈型醛縮酶 吃果糖也會造成果糖 1 磷酸堆積 大量消耗肝臟中磷酸的儲備 進(jìn)而使ATP濃度下降 從而加速乳酸酵解 造成乳酸酸中毒和餐后低血糖 這種病癥常表現(xiàn)為自我限制 即果糖不耐受的人很快發(fā)展成強(qiáng)烈的對任何甜食的厭惡感 二 半乳糖可轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸?1 磷酸成為糖酵解的中間代謝物 牛乳中的乳糖是半乳糖的主要來源 半乳糖在肝內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?尿嘧啶核苷二磷酸半乳糖 uridinediphosphategalactose UDPGal 不僅是半乳糖轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟堑闹虚g產(chǎn)物 也是半乳糖供體 可用以合成糖脂 蛋白聚糖和糖蛋白 另一方面 由于差向異構(gòu)酶反應(yīng)可自由逆轉(zhuǎn) 用于合成糖脂 蛋白聚糖和糖蛋白的半乳糖并不必依賴食物而可由UDPG轉(zhuǎn)變生成 半乳糖的代謝 三 甘露糖可轉(zhuǎn)變?yōu)楣?6 磷酸進(jìn)入糖酵解途徑 甘露糖在結(jié)構(gòu)上是葡萄糖C2位的立體異構(gòu)物 是多糖和糖蛋白的消化產(chǎn)物 第八節(jié)血糖及其調(diào)節(jié)BloodSugarandItsRegulationBlood 血糖 指血液中的葡萄糖 血糖水平 即血糖濃度 正常血糖濃度 3 89 6 11mmol L 血糖及血糖水平的概念 血糖 一 血糖的來源和去路相對平衡 血糖水平恒定的生理意義 保證重要組織器官的能量供應(yīng) 特別是某些依賴葡萄糖供能的組織器官 腦組織不能利用脂酸 正常情況下主要依賴葡萄糖供能 紅細(xì)胞沒有線粒體 完全通過糖酵解獲能 骨髓及神經(jīng)組織代謝活躍 經(jīng)常利用葡萄糖供能 二 血糖水平的平衡主要受到激素調(diào)節(jié) 血糖水平保持恒定是糖 脂肪 氨基酸代謝協(xié)調(diào)的結(jié)果 也是肝 肌肉 脂肪組織等各器官組織代謝協(xié)調(diào)的結(jié)果 主要依靠激素的調(diào)節(jié) 酶水平的調(diào)節(jié)是最基本的調(diào)節(jié)方式和基礎(chǔ) 一 胰腺分泌胰島素和胰高糖素應(yīng)對血糖的變化 胰島素的分泌受血糖控制 血糖升高立即引起胰島素分泌 血糖降低 分泌即減少 胰島素的作用機(jī)制 1 胰島素是降低血糖的唯一激素 血糖降低或血內(nèi)氨基酸升高刺激胰高血糖素 glucagon 的分泌 2 胰高血糖素是升高血糖的主要激素 胰高血糖素的作用機(jī)制 1 腎上腺素是強(qiáng)有力的升高血糖的激素 腎上腺素的作用機(jī)制 通過肝和肌肉的細(xì)胞膜受體 cAMP 蛋白激酶級聯(lián)激活磷酸化酶 加速糖原分解 腎上腺素主要在應(yīng)激狀態(tài)下發(fā)揮調(diào)節(jié)作用 二 機(jī)體升高血糖的激素還有腎上腺素和糖皮質(zhì)激素 2 糖皮質(zhì) 激 素可升高血糖 糖皮質(zhì)激素作用機(jī)制 促進(jìn)肌肉蛋白質(zhì)分解 分解產(chǎn)生的氨基酸轉(zhuǎn)移到肝進(jìn)行糖異生 抑制肝外組織攝取和利用葡萄糖 抑制點(diǎn)為丙酮酸的氧化脫羧 此外 在糖皮質(zhì)激素存在時(shí) 其他促進(jìn)脂肪動員的激素才能發(fā)揮最大的效果 這種協(xié)助促進(jìn)脂肪動員的作用 可使得血中游離脂酸升高 也可間接抑制周圍組織攝取葡萄糖 第九節(jié)糖代謝與疾病的關(guān)系A(chǔ)bnormalCarbohydrateMetabo