第五章-糖代谢ppt课件(全).ppt
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1、本章主要内容本章主要内容4 糖糖代谢概述代谢概述4 糖的分解糖的分解代谢代谢4 糖原的合成与分解糖原的合成与分解 4 糖异生糖异生作用作用4 糖代谢各途径的糖代谢各途径的联系与调节联系与调节 动物机体主要的能源和碳源动物机体主要的能源和碳源 提供提供70%的能量,神经系统、胎儿和乳的合成消耗更多的能量,神经系统、胎儿和乳的合成消耗更多的葡萄糖为氨基酸和脂肪合成提供的葡萄糖为氨基酸和脂肪合成提供C的来源的来源 构成组织细胞的成分构成组织细胞的成分 核酸中的核糖,结缔组织中的蛋白多糖,核酸中的核糖,结缔组织中的蛋白多糖,细胞膜上的糖脂细胞膜上的糖脂和糖蛋白等和糖蛋白等 其他方面其他方面 如信号传导
2、,免疫机能如信号传导,免疫机能第一节第一节 糖糖代谢概述代谢概述一、一、糖的生理功能糖的生理功能二、二、糖糖代谢概况代谢概况淀淀粉粉葡葡萄萄糖糖(肝)(肝)门静脉门静脉葡葡萄萄糖糖甘油、氨基酸、乳酸甘油、氨基酸、乳酸肝糖原肝糖原COCO2 2+H+H2 2O+O+能量能量 (血循环)葡萄糖(血循环)葡萄糖葡萄糖葡萄糖其它物质其它物质肌糖原等肌糖原等COCO2 2+H+H2 2O+O+能量能量(肝静脉)(肝静脉)血乳酸血乳酸三、血糖及其调节三、血糖及其调节 血糖血糖主要是指血液中所含的葡萄糖。每种动物的血糖主要是指血液中所含的葡萄糖。每种动物的血糖含量各不相同,但对每种动物而言血糖浓度是恒定的。
3、含量各不相同,但对每种动物而言血糖浓度是恒定的。食物中的糖食物中的糖消化消化吸收吸收肝糖原肝糖原分解分解其他物质其他物质糖异生糖异生COCO2 2+H+H2 2O+O+能量能量氧化氧化分解分解合成合成转变转变脂肪、氨基酸脂肪、氨基酸血糖血糖随尿排出随尿排出肝糖原、肌糖原肝糖原、肌糖原血糖的来源和去路血糖的来源和去路血糖水平保持恒定是糖、脂肪、氨基酸代谢协调的结果血糖水平保持恒定是糖、脂肪、氨基酸代谢协调的结果 ;也是肝、;也是肝、肌肉、脂肪组织各器官组织代谢协调的结果肌肉、脂肪组织各器官组织代谢协调的结果 。机体的各种代谢发及各器官之间的精确协调主要依靠激素的调节。机体的各种代谢发及各器官之间
4、的精确协调主要依靠激素的调节。胰岛素(胰岛素(insulininsulin)是体内唯一能降低血糖的激素,也是唯一能同)是体内唯一能降低血糖的激素,也是唯一能同进促进糖原、脂肪、蛋白质合成的激素。进促进糖原、脂肪、蛋白质合成的激素。血糖的调节血糖的调节胰岛素降血糖作用:胰岛素降血糖作用:1 1、促进肌肉、脂肪组织等细胞膜葡萄糖载体将葡萄糖转运入细胞。、促进肌肉、脂肪组织等细胞膜葡萄糖载体将葡萄糖转运入细胞。2 2、通过增强磷酸二酯酶活性,降低、通过增强磷酸二酯酶活性,降低cAMPcAMP水平,加速糖原合成、抑制水平,加速糖原合成、抑制糖原分解。糖原分解。3 3、通过激活丙酮酸脱氢酶磷酸酶而使丙酮
5、酸脱氢酶激活,加速有氧、通过激活丙酮酸脱氢酶磷酸酶而使丙酮酸脱氢酶激活,加速有氧氧化。氧化。4 4、抑制肝内糖异生。抑制、抑制肝内糖异生。抑制PEPPEP羧激酶的合成及促进氨基酸进入肌肉羧激酶的合成及促进氨基酸进入肌肉组织并合成蛋白质,减少糖异生的原料。组织并合成蛋白质,减少糖异生的原料。5 5、抑制激素敏感脂肪酶,减缓脂肪动员的速率。、抑制激素敏感脂肪酶,减缓脂肪动员的速率。血糖水平异常血糖水平异常一、高血糖及糖尿症(一、高血糖及糖尿症(hyperglycemia and glucosuriahyperglycemia and glucosuria)mmol/Lmmol/L为高血糖。为高血糖
6、。mmol/L,mmol/L,即超过了肾小管的重吸收能力即超过了肾小管的重吸收能力,则出现糖尿则出现糖尿,这一血糖水平这一血糖水平称为肾糖阈。称为肾糖阈。持续高血糖和糖尿,特别是空腹血糖和糖耐量曲线高于正常范围,持续高血糖和糖尿,特别是空腹血糖和糖耐量曲线高于正常范围,为糖尿病(为糖尿病(diabetes mellitusdiabetes mellitus)葡萄糖耐量(葡萄糖耐量(glucose tolerenceglucose tolerence)或耐糖现象:在一次性摄入大)或耐糖现象:在一次性摄入大量葡萄糖后,血糖水平不会出现大的波动和持续升高。量葡萄糖后,血糖水平不会出现大的波动和持续升
7、高。二、低血糖(二、低血糖(hypoglycemiahypoglycemia)mmol/L.mmol/L.1897年,年,Buchner兄弟由蔗糖发酵成乙醇的实验中发现。兄弟由蔗糖发酵成乙醇的实验中发现。酵解酵解是在无氧或缺氧的条件下,葡萄糖或糖原分解成乳酸并且有能量是在无氧或缺氧的条件下,葡萄糖或糖原分解成乳酸并且有能量(ATP)释放的过程。)释放的过程。总反应为总反应为:葡萄糖葡萄糖 乳酸乳酸 +能量能量 G.Embden 和和 Meyerhof揭示了其途径。揭示了其途径。酵解途径的酶系存在于胞液中。酵解途径的酶系存在于胞液中。第二节第二节 糖的分解代谢糖的分解代谢一、一、糖酵解糖酵解(G
8、lycolysis)糖的无氧氧化糖的无氧氧化第一阶段第一阶段 葡萄糖(葡萄糖(6C6C)断裂变为)断裂变为2 2个磷酸丙糖(个磷酸丙糖(3C3C)注意,这个过程消耗了注意,这个过程消耗了2 2个个ATPATP分子分子不可逆反应不可逆反应不可逆反应不可逆反应反应倾向生成磷酸甘油醛反应倾向生成磷酸甘油醛,往下以往下以2 2分子甘油醛分子甘油醛-3-P-3-P作为底物进行作为底物进行 第二阶段第二阶段 生成丙酮酸生成丙酮酸 在这个阶段发生了氧化反应(生成在这个阶段发生了氧化反应(生成NADH)和第一次形)和第一次形成了高能键,共产生了成了高能键,共产生了2个个ATP分子分子接着,烯醇化酶催化的反应使
9、分子内部基团重排能量接着,烯醇化酶催化的反应使分子内部基团重排能量重新分布,形成了第二个高能键,共生成重新分布,形成了第二个高能键,共生成2 2个个ATPATP分子分子不可逆反应不可逆反应第三阶段第三阶段 丙酮酸还原成乳酸丙酮酸还原成乳酸 在无氧的条件下,丙酮酸在乳酸脱氢酶的催化下,加氢还在无氧的条件下,丙酮酸在乳酸脱氢酶的催化下,加氢还原生成乳酸,所需的原生成乳酸,所需的NADH 来自第二阶段的反应。来自第二阶段的反应。葡萄糖葡萄糖6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-6-磷酸果糖磷酸果糖1 1,6-6-二磷酸果糖二磷酸果糖3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-3
10、-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮乙醛乙醛乳酸乳酸乙醇乙醇己糖激酶己糖激酶磷酸己糖异构酶磷酸己糖异构酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶醛缩酶醛缩酶脱氢酶脱氢酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶变位酶变位酶烯醇化酶烯醇化酶丙酮酸激丙酮酸激酶酶乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶-ATP-ATP+ATP+ATP糖原糖原1-P-G糖酵解途径汇总糖酵解途径汇总由由1分子分子G在无氧条件下氧化分解,在无氧条件下氧化分解,最终产生最终产生2分子分子ATP。如果从糖原。如果从糖原开始,则可得到开始,则可得到3分子分子ATP(见下一节见下一节)注意酵解途径
11、中的注意酵解途径中的3 3个个关键酶催化的不可逆关键酶催化的不可逆反应反应.他们是他们是:1.1.己糖激酶己糖激酶2.2.磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶3.3.丙酮酸激酶丙酮酸激酶 糖酵解途径中糖酵解途径中ATPATP的消耗和产生的消耗和产生糖酵解的生理意义糖酵解的生理意义 是动物机体在无氧或供氧不充分的情况下通过分解葡萄糖或是动物机体在无氧或供氧不充分的情况下通过分解葡萄糖或糖原获得部分能量的重要方式。糖原获得部分能量的重要方式。运动和使役的动物肌肉,一些供氧不足的组织,如视网膜、运动和使役的动物肌肉,一些供氧不足的组织,如视网膜、皮肤、睾丸以及肿瘤等组织通过这个途径获得部分能量。皮肤、睾丸以及肿
12、瘤等组织通过这个途径获得部分能量。酵解途径与糖的有氧氧化途径、磷酸戊糖途径以及异生途径酵解途径与糖的有氧氧化途径、磷酸戊糖途径以及异生途径都有密切联系。都有密切联系。二、二、有氧氧化(有氧氧化(aerobic oxidation)有氧条件下有氧条件下,葡萄糖彻底氧化生成葡萄糖彻底氧化生成CO2和和H2O,并伴有能量并伴有能量释放的过程释放的过程。C6H12O6 +6O2 6CO2+6H2O+能量能量过程分三阶段过程分三阶段,第一阶段在胞液第一阶段在胞液(同酵解同酵解),后两个阶段在线粒体中进行,后两个阶段在线粒体中进行2 丙酮酸丙酮酸第一阶段第一阶段 由葡萄糖由葡萄糖第二阶段第二阶段 丙酮酸的
13、氧化丙酮酸的氧化 丙酮酸(丙酮酸(3C3C)转变为乙酰)转变为乙酰CoACoA(2C2C),在线粒体中进行,),在线粒体中进行,由丙酮酸脱氢酶系催化,由丙酮酸脱氢酶系催化,为不可逆反应为不可逆反应,它包含有三个酶,它包含有三个酶 。总反应如下总反应如下:与无氧酵解相同与无氧酵解相同,在胞液中进行在胞液中进行注意注意 产物为产物为2 2分子乙酰分子乙酰CoACoA丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体三个酶分别是三个酶分别是:E1 丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶E2 二氢硫辛酸乙酰转移酶二氢硫辛酸乙酰转移酶E3 二氢硫辛酸脱氢酶二氢硫辛酸脱氢酶还有还有6种辅助因子种辅助因子TPP、硫辛酸、硫辛酸、CoA
14、、FAD、NAD+和和Mg2+丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体(pyruvate dehydrogenasecomplex,PDC)催化的反应催化的反应 第三阶段第三阶段 三羧酸循环三羧酸循环 1937年年Crebs提出。又称提出。又称柠檬酸循环柠檬酸循环或或Crebs循环。循环。以乙酰以乙酰CoA与草酰乙酸缩与草酰乙酸缩合成柠檬酸(含合成柠檬酸(含3个羧基)个羧基)的反应为起始,对乙酰基团的反应为起始,对乙酰基团进行氧化脱羧再生成草酰乙进行氧化脱羧再生成草酰乙酸的单向循环反应序列。酸的单向循环反应序列。在线粒体中进行。在线粒体中进行。三三 羧羧 酸酸 循循 环环 反反 应应三羧酸循环的产
15、物三羧酸循环的产物 乙酰乙酰CoA(2C)经过三羧酸循环完全分解释放)经过三羧酸循环完全分解释放2个个CO2,同时生,同时生成成3个个NADH2,1个个FADH2,1个个GTP(或(或ATP)。)。NADH2 和和 FADH2 所携带的所携带的H原子来自循环中代谢中间物的脱氢。原子来自循环中代谢中间物的脱氢。在有氧条件下,每在有氧条件下,每2个个H原子可以通过呼吸链(电子传递系统)原子可以通过呼吸链(电子传递系统)传递给传递给1/2O2,生成生成H2O,并且有能量释放用以合成,并且有能量释放用以合成ATP。1分子分子NADH2 经呼吸链生成经呼吸链生成1分子分子H2O和和3个个ATP 1分子分
16、子FADH2 经呼吸链生成经呼吸链生成1分子分子H2O和和2个个ATP 三羧酸循环反应过程三羧酸循环反应过程 三羧酸循环的特点三羧酸循环的特点 a a、三羧酸循环是在有氧情况下进行的连续循环的酶促反应过程。此循环反应、三羧酸循环是在有氧情况下进行的连续循环的酶促反应过程。此循环反应由草酰乙酸与乙酰由草酰乙酸与乙酰CoACoA缩合为柠檬酸开始,以草酰乙酸的再生结束。每运转一缩合为柠檬酸开始,以草酰乙酸的再生结束。每运转一周,进行两次脱羧反应和四次脱氢反应,周,进行两次脱羧反应和四次脱氢反应,1 1分子的乙酰基被氧化,因此,三羧分子的乙酰基被氧化,因此,三羧酸循环直接消耗的底物是乙酰基。酸循环直接
17、消耗的底物是乙酰基。b b、三羧酸循环是机体主要的产能途径。一次循环可产生、三羧酸循环是机体主要的产能途径。一次循环可产生1212个个ATPATP。c c、三羧酸循环是单向反应体系。循环中的柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶、三羧酸循环是单向反应体系。循环中的柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶、-酮戊二酸脱氢酶系是该代谢途径的限速酶,催化不可逆反应。酮戊二酸脱氢酶系是该代谢途径的限速酶,催化不可逆反应。d d、在理论上,三羧酸循环的中间产物是不会被消耗的,但实际上,由于体内、在理论上,三羧酸循环的中间产物是不会被消耗的,但实际上,由于体内的代谢途径互相联系,互相渗透,它们往往由于参加其它代谢而被消耗,如的
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