生物化學(xué)_糖代謝

.,物質(zhì)代謝與調(diào)節(jié),新陳代謝生命的最基本特征,ATP最主要的能量載體,概念及生理意義器官和亞細(xì)胞定位代謝途徑的基本反應(yīng)過(guò)程關(guān)鍵酶及其主要調(diào)節(jié)伴隨著的能量代謝代謝之間的聯(lián)系及與疾病的關(guān)系,學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)方面,.,糖代謝,MetabolismofCarbohydrates,第四章,第一節(jié)概述,Introduction,糖(carbohydrates)由碳、氫、氧三種元素組成，是一類(lèi)多羥醛或多羥酮及其衍生物或多聚物。,一、糖的化學(xué),（一）糖的概念,（二）糖的分類(lèi)及其結(jié)構(gòu),單糖、寡糖(29)、多糖(10)、結(jié)合糖,1.單糖不能再水解的糖,核糖（戊醛糖）,半乳糖（已醛糖）,葡萄糖（已醛糖）,果糖（已酮糖）,2.寡糖,常見(jiàn)的幾種二糖有,麥芽糖（葡萄糖葡萄糖）蔗糖（葡萄糖果糖）乳糖（葡萄糖半乳糖）,能水解生成幾分子單糖的糖。,糖苷鍵,三糖：麥芽三糖、棉子糖等,3.多糖能水解生成多個(gè)單糖的糖。常見(jiàn)的多糖有淀粉、糖原、纖維素等。,4.結(jié)合糖糖與非糖物質(zhì)的結(jié)合物常見(jiàn)的結(jié)合糖有糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂。,-1,4糖苷鍵,-1,6糖苷鍵,淀粉,糖原,-1,4-糖苷鍵,-1,6-糖苷鍵,-1,4-糖苷鍵,纖維素,二、糖的生理功能,1.氧化供能,生理活性物質(zhì)（NAD、FAD、ATP等）；信息傳遞、免疫等；提供合成脂肪、膽固醇、核苷等物質(zhì)的原料。,人所需能量的5070來(lái)自糖；葡萄糖和糖原是體內(nèi)重要的能源物質(zhì)。,3.其他生理功能,2.參與組成人體組織結(jié)構(gòu),糖蛋白、糖脂是細(xì)胞膜的成分；糖蛋白、蛋白聚糖參與結(jié)締組織及骨基質(zhì)的組成；,三、糖的消化與吸收,（一）糖的消化,人類(lèi)食物中的糖主要有植物淀粉、纖維素、麥芽糖、蔗糖、葡萄糖、乳糖、動(dòng)物糖原等，其中以淀粉為主。,消化部位主要在小腸，少量在口腔,糖的來(lái)源,淀粉,麥芽糖+麥芽三糖（40%）（25%）,-臨界糊精+異麥芽糖（30%）（5%）,葡萄糖,唾液中的-淀粉酶,-葡萄糖苷酶,-臨界糊精酶,胰液中的-淀粉酶,腸粘膜刷狀緣,消化過(guò)程,蔗糖酶、乳糖酶乳糖酶缺乏,（二）糖的吸收,吸收部位小腸上段吸收形式單糖（葡萄糖、果糖、半乳糖）吸收途徑,ADP+Pi,ATP,G,Na+,K+,小腸粘膜細(xì)胞,腸腔,門(mén)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,腸粘膜上皮細(xì)胞,門(mén)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)，已發(fā)現(xiàn)有5種葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體(GLUT15)。,四、糖代謝的概況,葡萄糖,丙酮酸,有氧氧化,無(wú)氧分解,H2O+CO2,乳酸,乳酸、氨基酸、甘油,糖原,糖原合成,磷酸戊糖途徑,核糖+NADPH+H+,淀粉,第二節(jié)糖的分解代謝,1.有氧氧化；2.無(wú)氧分解，也稱為糖酵解；3.磷酸戊糖途徑；4.糖醛酸途徑,有四條途徑：,糖的無(wú)氧分解（Glycolysis）,在缺氧條件下，葡萄糖生成乳酸的過(guò)程稱為糖的無(wú)氧分解，也稱為糖酵解。,概念,反應(yīng)部位,器官定位：各種組織細(xì)胞定位：胞液,一、糖無(wú)氧分解的反應(yīng)過(guò)程,糖酵解分為三個(gè)階段,第一階段葡萄糖3-磷酸甘油醛,第二階段3-磷酸甘油醛丙酮酸,第三階段丙酮酸乳酸,葡萄糖磷酸化為6-磷酸葡萄糖,ATPADP,Mg2+,己糖激酶(葡萄糖激酶）,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,（一）葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油醛,不可逆反應(yīng),哺乳類(lèi)動(dòng)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，稱為葡萄糖激酶(glucokinase)。它的特點(diǎn)是：對(duì)葡萄糖的親和力很低受激素調(diào)控,6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸果糖,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,6-磷酸果糖再磷酸化為1,6-雙磷酸果糖,6-磷酸果糖,1,6-雙磷酸果糖,不可逆反應(yīng),1,6-雙磷酸果糖,磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖,醛縮酶,磷酸二羥丙酮,3-磷酸甘油醛,磷酸二羥丙酮轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油醛,3-磷酸甘油醛,磷酸二羥丙酮,3-磷酸甘油醛氧化為1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油醛,1,3-二磷酸甘油酸,H,糖酵解過(guò)程唯一的脫氫反應(yīng),（二）丙酮酸的生成,1,3-二磷酸甘油酸是高能化合物G=61kJ/mol,1,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油酸,1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,利用代謝底物分子內(nèi)的高能鍵，直接使ADP磷酸化生成ATP，這種產(chǎn)生ATP的方式稱為底物水平磷酸化。(substratelevelphosphorylation),H,可逆反應(yīng),3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸,磷酸甘油酸變位酶,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,H,H,2-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖?2-磷酸甘油酸,H,ADP,ATP,K+Mg2+,丙酮酸激酶,磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變成丙酮酸,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,不可逆反應(yīng)底物水平磷酸化,丙酮酸的去路,G2丙酮酸,進(jìn)入線粒體繼續(xù)氧化,乳酸,有氧,缺氧,(三)丙酮酸還原為乳酸,丙酮酸,乳酸,乳酸的去路,釋放入血，進(jìn)入肝臟再進(jìn)一步代謝。分解利用、糖異生,糖酵解的代謝途徑,E2,E1,E3,關(guān)鍵酶/限速酶,1、催化不可逆反應(yīng),2、催化的反應(yīng)速度最慢,3、受激素或代謝物的調(diào)節(jié),5、活性的改變可影響整個(gè)反應(yīng)體系的速度和方向,特點(diǎn),4、常是催化初始反應(yīng)的酶,概念指決定一個(gè)代謝途徑方向和速度的酶,二、糖酵解的調(diào)節(jié),細(xì)胞對(duì)糖酵解的調(diào)控是為了滿足細(xì)胞對(duì)能量及碳骨架的需求。關(guān)鍵酶所催化的部位是控制代謝反應(yīng)的有力部位。,（一）6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1),*別構(gòu)調(diào)節(jié),別構(gòu)激活劑：AMP;ADP;F-1,6-2P;F-2,6-2P,別構(gòu)抑制劑：檸檬酸;ATP（高濃度）,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,PFK-1,磷蛋白磷酸酶,PKA,目錄,（二）丙酮酸激酶,1.別構(gòu)調(diào)節(jié),別構(gòu)抑制劑：ATP,丙氨酸,別構(gòu)激活劑：1,6-雙磷酸果糖,2.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(wú)活性）,（有活性）,PKA：蛋白激酶A(proteinkinaseA),CaM：鈣調(diào)蛋白,(三)己糖激酶或葡萄糖激酶,*6-磷酸葡萄糖可反饋抑制己糖激酶，但肝葡萄糖激酶不受其抑制。,*長(zhǎng)鏈脂肪酰CoA可別構(gòu)抑制肝葡萄糖激酶。,三、糖酵解的生理意義,無(wú)線粒體的細(xì)胞，如：紅細(xì)胞代謝活躍的細(xì)胞，如：神經(jīng)細(xì)胞、白細(xì)胞、骨髓、腫瘤細(xì)胞,最主要的生理意義是缺氧時(shí)迅速提供能量。這對(duì)肌肉收縮非常重要。,2.某些組織細(xì)胞依賴糖酵解供能。,糖酵解代謝小結(jié),概念：在缺氧條件下，葡萄糖生成乳酸的過(guò)程稱為糖酵解。反應(yīng)部位：胞漿三個(gè)關(guān)鍵酶催化三步不可逆反應(yīng),葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,己糖激酶,6-磷酸果糖,1,6-二磷酸果糖,6-磷酸果糖激酶-1,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,丙酮酸激酶,產(chǎn)能的方式和數(shù)量方式：底物水平磷酸化凈生成ATP數(shù)量：從G開(kāi)始222=2ATP從Gn開(kāi)始221=3ATP意義缺氧時(shí)迅速提供能量；為代謝活躍組織提供能量。,糖的有氧氧化AerobicOxidationofCarbohydrate,糖的有氧氧化(aerobicoxidation)指在機(jī)體氧供充足時(shí)，葡萄糖徹底氧化成H2O和CO2，并釋放出能量的過(guò)程。是機(jī)體主要供能方式。,*部位：胞液及線粒體,*概念,一、有氧氧化的反應(yīng)過(guò)程,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),G（Gn）,第四階段：氧化磷酸化,丙酮酸,乙酰CoA,H2O,O,ATP,ADP,TAC循環(huán),胞液,線粒體,（一）丙酮酸的氧化脫羧,丙酮酸進(jìn)入線粒體，氧化脫羧為乙酰CoA(acetylCoA)。,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(guò)程,1.丙酮酸脫羧形成羥乙基-TPP。2.由二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶(E2)催化形成乙酰硫辛酰胺-E2。3.二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶(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,三羧酸循環(huán)(TricarboxylicacidCycle,TAC)也稱為檸檬酸循環(huán)，這是因?yàn)檠h(huán)反應(yīng)中的第一個(gè)中間產(chǎn)物是一個(gè)含三個(gè)羧基的檸檬酸。由于Krebs正式提出了三羧酸循環(huán)的學(xué)說(shuō)，故此循環(huán)又稱為Krebs循環(huán)，它由一連串反應(yīng)組成。,所有的反應(yīng)均在線粒體中進(jìn)行。,（二）三羧酸循環(huán),*概述,*反應(yīng)部位,-ketoglutarate,fumarate,NADH+H+,NAD+,NAD+,NADH+H+,GTP,GDP+Pi,FAD,FADH2,NADH+H+,NAD+,檸檬酸合酶,順烏頭酸梅,異檸檬酸脫氫酶,-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體,琥珀酰CoA合成酶,琥珀酸脫氫酶,延胡索酸酶,蘋(píng)果酸脫氫酶,目錄,小結(jié),三羧酸循環(huán)的概念：指乙酰CoA和草酰乙酸縮合生成含三個(gè)羧基的檸檬酸，反復(fù)的進(jìn)行脫氫脫羧，又生成草酰乙酸，再重復(fù)循環(huán)反應(yīng)的過(guò)程。TAC過(guò)程的反應(yīng)部位是線粒體。,三羧酸循環(huán)的要點(diǎn)經(jīng)過(guò)一次三羧酸循環(huán)，消耗一分子乙酰CoA，經(jīng)四次脫氫，二次脫羧，一次底物水平磷酸化。生成1分子FADH2，3分子NADH+H+，2分子CO2，1分子GTP。關(guān)鍵酶有：檸檬酸合酶-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體異檸檬酸脫氫酶,整個(gè)循環(huán)反應(yīng)為不可逆反應(yīng),三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物起催化劑的作用，本身無(wú)量的變化，不可能通過(guò)三羧酸循環(huán)直接從乙酰CoA合成草酰乙酸或三羧酸循環(huán)中其他產(chǎn)物，同樣中間產(chǎn)物也不能直接在三羧酸循環(huán)中被氧化為CO2及H2O。,表面上看來(lái)，三羧酸循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)必不可少的草酰乙酸在三羧酸循環(huán)中是不會(huì)消耗的，它可被反復(fù)利用。但是，,例如：,機(jī)體內(nèi)各種物質(zhì)代謝之間是彼此聯(lián)系、相互配合的，TAC中的某些中間代謝物能夠轉(zhuǎn)變合成其他物質(zhì)，借以溝通糖和其他物質(zhì)代謝之間的聯(lián)系。,機(jī)體糖供不足時(shí)，可能引起TAC運(yùn)轉(zhuǎn)障礙，這時(shí)蘋(píng)果酸、草酰乙酸可脫羧生成丙酮酸，再進(jìn)一步生成乙酰CoA進(jìn)入TAC氧化分解。,*所以，草酰乙酸必須不斷被更新補(bǔ)充。,草酰乙酸,其來(lái)源如下：,（三）有氧氧化的調(diào)節(jié),關(guān)鍵酶,酵解途徑：己糖激酶,丙酮酸的氧化脫羧：丙酮酸脫氫酶復(fù)合體,三羧酸循環(huán)：檸檬酸合酶,丙酮酸激酶6-磷酸果糖激酶-1,-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體異檸檬酸脫氫酶,1.丙酮酸脫氫酶復(fù)合體,別構(gòu)調(diào)節(jié),共價(jià)修飾調(diào)節(jié),目錄,異檸檬酸脫氫酶,檸檬酸合酶,-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體,檸檬酸,Ca2+,ATP、ADP的影響,產(chǎn)物堆積引起抑制,循環(huán)中后續(xù)反應(yīng)中間產(chǎn)物別位反饋抑制前面反應(yīng)中的酶,其他，如Ca2+可激活許多酶,2.三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié),有氧氧化的調(diào)節(jié)特點(diǎn),有氧氧化的調(diào)節(jié)通過(guò)對(duì)其關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)。ATP/ADP或ATP/AMP比值全程調(diào)節(jié)。該比值升高，所有關(guān)鍵酶均被抑制。氧化磷酸化速率影響三羧酸循環(huán)。前者速率降低，則后者速率也減慢。三羧酸循環(huán)與酵解途徑互相協(xié)調(diào)。三羧酸循環(huán)需要多少乙酰CoA，則酵解途徑相應(yīng)產(chǎn)生多少丙酮酸以生成乙酰CoA。,巴斯德效應(yīng),*概念,巴斯德效應(yīng)(Pastuereffect)指有氧氧化抑制糖酵解的現(xiàn)象。,（四）有氧氧化的生理意義,有氧氧化是體內(nèi)供能的主要途徑。三羧酸循環(huán)是三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氧化分解的共同途徑；三羧酸循環(huán)是三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝聯(lián)系的樞紐；三羧酸循環(huán)為其它物質(zhì)代謝提供小分子前體；,葡萄糖有氧氧化生成的ATP,磷酸戊糖途徑PentosePhosphatePathway,*概念,磷酸戊糖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3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反應(yīng)過(guò)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、磷酸戊糖途徑的反應(yīng)過(guò)程,*反應(yīng)過(guò)程可分為二個(gè)階段,第二階段則是非氧化反應(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,6-磷酸葡萄糖脫氫酶,6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯,1.磷酸戊糖生成,5-磷酸核糖,催化第一步脫氫反應(yīng)的6-磷酸葡萄糖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6-磷酸葡萄糖同時(shí)參與反應(yīng)，在一系列反應(yīng)中，通過(guò)3C、4C、6C、7C等演變階段，最終生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖。,3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖，可進(jìn)入酵解途徑。因此，磷酸戊糖途徑也稱磷酸戊糖旁路(pentosephosphateshunt)。,2.基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng),5-磷酸核酮糖(C5)3,5-磷酸核糖C5,磷酸戊糖途徑,第一階段,第二階段,總反應(yīng)式,36-磷酸葡萄糖+6NADP+,26-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛+6NADPH+H+3CO2,磷酸戊糖途徑的特點(diǎn),脫氫反應(yīng)以NADP+為受氫體，生成NADPH+H+。反應(yīng)過(guò)程中進(jìn)行了一系列酮基和醛基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，經(jīng)過(guò)了3、4、5、6、7碳糖的演變過(guò)程。反應(yīng)中生成了重要的中間代謝物5-磷酸核糖。一分子G-6-P經(jīng)過(guò)反應(yīng)，只能發(fā)生一次脫羧和二次脫氫反應(yīng)，生成一分子CO2和2分子NADPH+H+。,二、磷酸戊糖途徑的調(diào)節(jié),*6-磷酸葡萄糖脫氫酶,此酶為磷酸戊糖途徑的關(guān)鍵酶，其活性的高低決定6-磷酸葡萄糖進(jìn)入磷酸戊糖途徑的流量。,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(duì)該酶有強(qiáng)烈抑制作用。,三、磷酸戊糖途徑的生理意義,（一）為核苷酸的生成提供核糖,（二）提供NADPH作為供氫體參與多種代謝反應(yīng),1.NADPH是體內(nèi)許多合成代謝的供氫體,2.NADPH參與體內(nèi)的羥化反應(yīng)，與生物合成或生物轉(zhuǎn)化有關(guān),3.NADPH可維持GSH的還原性,2G-SHG-S-S-G,NADP+NADPH+H+,AAH2,糖醛酸途徑可生成葡萄糖醛酸,反應(yīng)過(guò)程：,對(duì)人類(lèi)而言，糖醛酸途徑的主要生理意義在于生成活化的葡萄糖醛酸，即UDPGA。葡萄糖醛酸是組成蛋白聚糖的糖胺聚糖，如透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、肝素等的組成成分。葡萄糖醛酸在生物轉(zhuǎn)化過(guò)程中參與很多結(jié)合反應(yīng)。,生理意義：,第三節(jié)糖原的合成與分解GlycogenesisandGlycogenolysis,是動(dòng)物體內(nèi)糖的儲(chǔ)存形式之一，是機(jī)體能迅速動(dòng)用的能量?jī)?chǔ)備。,糖原(glycogen),糖原儲(chǔ)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(zhǎng)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)及其意義,目錄,一、糖原的合成代謝,（二）合成部位,（一）定義,糖原的合成(glycogenesis)指由葡萄糖合成糖原的過(guò)程。,組織定位：主要在肝臟、肌肉細(xì)胞定位：胞漿,1.葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,（三）糖原合成途徑,2.6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變成1-磷酸葡萄糖,這步反應(yīng)中磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移的意義在于：由于延長(zhǎng)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(lái)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。,+,3.1-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變成尿苷二磷酸葡萄糖,1-磷酸葡萄糖,尿苷二磷酸葡萄糖(uridinediphosphateglucose,UDPG),4.糖原的合成,*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。,（四）糖原分枝的形成,目錄,二、糖原的分解代謝,*定義,*亞細(xì)胞定位：胞漿,*肝糖元的分解,糖原分解(glycogenolysis)習(xí)慣上指肝糖原分解成為葡萄糖的過(guò)程。,磷酸化酶,Gn,Gn-1+1-磷酸葡萄糖,1.糖原的磷酸解,限速酶,Pi,2.脫枝酶的作用,轉(zhuǎn)移葡萄糖殘基水解-1,6-糖苷鍵,轉(zhuǎn)移酶活性,目錄,3.1-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變成6-磷酸葡萄糖,4.6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖,*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(guò)程相同，但是生成6-磷酸葡萄糖之后，由于肌肉組織中不存在葡萄糖-6-磷酸酶，所以生成的6-磷酸葡萄糖不能轉(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,三、糖原合成與分解的調(diào)節(jié),這兩種關(guān)鍵酶的重要特點(diǎn)：*它們的快速調(diào)節(jié)有共價(jià)修飾和變構(gòu)調(diào)節(jié)二種方式。*它們都以活性、無(wú)（低）活性二種形式存在，二種形式之間可通過(guò)磷酸化和去磷酸化而相互轉(zhuǎn)變。,調(diào)節(jié)有級(jí)聯(lián)放大作用，效率高；,兩種酶磷酸化或去磷酸化后活性變化相反；,此調(diào)節(jié)為酶促反應(yīng)，調(diào)節(jié)速度快；,受激素調(diào)節(jié)。,1.共價(jià)修飾調(diào)節(jié),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,2.別構(gòu)調(diào)節(jié),磷酸化酶二種構(gòu)像緊密型(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)。,*葡萄糖是磷酸化酶的別構(gòu)抑制劑。,肌肉內(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)，而肌肉主要受腎上腺素調(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6-磷酸葡萄糖。,調(diào)節(jié)小結(jié),雙向調(diào)控：對(duì)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(jí)聯(lián)效應(yīng)。,關(guān)鍵酶都以活性、無(wú)（低）活性二種形式存在，二種形式之間可通過(guò)磷酸化和去磷酸化而相互轉(zhuǎn)變。,糖原積累癥,糖原累積癥(glycogenstoragediseases)是一類(lèi)遺傳性代謝病，其特點(diǎn)為體內(nèi)某些器官組織中有大量糖原堆積。引起糖原累積癥的原因是患者先天性缺乏與糖原代謝有關(guān)的酶類(lèi)。,糖原積累癥分型,第四節(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^(guò)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,*定義,*過(guò)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(guò)程。,1.丙酮酸轉(zhuǎn)變成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP),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(lái)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(lái)自于脂酸的-氧化或三羧酸循環(huán)，NADH+H+轉(zhuǎn)運(yùn)則通過(guò)草酰乙酸與蘋(píng)果酸相互轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)運(yùn)。,2.1,6-雙磷酸果糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸果糖,3.6-磷酸葡萄糖水解為葡萄糖,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,二、糖異生的調(diào)節(jié),1.別構(gòu)調(diào)節(jié)2.激素調(diào)節(jié),6-磷酸果糖,1,6-雙磷酸果糖,ATP,ADP,6-磷酸果糖激酶-1,Pi,果糖雙磷酸酶-1,1.6-磷酸果糖與1,6-雙磷酸果糖之間,2.磷酸烯醇式丙酮酸與丙酮酸之間,PEP,丙酮酸,ATP,ADP,丙酮酸激酶,乙酰CoA,草酰乙酸,2.激素調(diào)節(jié),糖皮質(zhì)激素腎上腺素和胰高血糖素胰島素,三、糖異生的生理意義,1在饑餓情況下維持血糖濃度的相對(duì)恒定。,2回收乳酸分子中的能量：葡萄糖在肌肉組織中經(jīng)糖的無(wú)氧酵解產(chǎn)生的乳酸，可經(jīng)血循環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)至肝，再經(jīng)糖的異生作用生成自由葡萄糖后轉(zhuǎn)運(yùn)至肌肉組織加以利用，這一循環(huán)過(guò)程就稱為乳酸循環(huán)（Cori循環(huán)）。,乳酸循環(huán)(lactosecycle)（Cori循環(huán)）,葡萄糖,葡萄糖,葡萄糖,丙酮酸,乳酸,乳酸,乳酸,丙酮酸,血液,3.補(bǔ)充肝糖原,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(guò)程。,4.調(diào)節(jié)酸堿平衡,第五節(jié)糖代謝紊亂,*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：3.896.11mmol/L,血糖及血糖水平的概念,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(méi)有線粒體，完全通過(guò)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。,血糖,一、血糖來(lái)源和去路,二、血糖水平的調(diào)節(jié),*主要依靠激素的調(diào)節(jié),（一）胰島素,促進(jìn)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入肝外細(xì)胞；,加速糖原合成，抑制糖原分解；,加快糖的有氧氧化；,抑制肝內(nèi)糖異生；,減少脂肪動(dòng)員。,體內(nèi)唯一降低血糖水平的激素,胰島素的作用機(jī)制:,（二）胰高血糖素,促進(jìn)肝糖原分解，抑制糖原合成；,抑制酵解途徑，促進(jìn)糖異生；,促進(jìn)脂肪動(dòng)員。,體內(nèi)升高血糖水平的主要激素,*此外，糖皮質(zhì)激素和腎上腺素也可升高血糖，腎上腺素主要在應(yīng)急狀態(tài)下發(fā)揮作用。,胰高血糖素的作用機(jī)制：,（三）糖皮質(zhì)激素,引起血糖升高，肝糖原增加,糖皮質(zhì)激素的作用機(jī)制可能有兩方面：促進(jìn)肌肉蛋白質(zhì)分