《糖代谢生物化学》PPT课件.ppt

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1、第二篇DepartmentofBiochemistryHangzhouMedicalCollegeGuyisheng物质代谢及其调节生物化学Biochemistry代谢（Metabolism）l活细胞中的所有化学变化。物质代谢l物质分解（catabolic）物质合成(anabolic)能量代谢l能量释放，能量存储2023/1/122DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege第五章糖代谢DepartmentofBiochemistryHangzhouMedicalCollegeGuyisheng(Carbohydrate metabolism)

2、概述：一、糖化学回顾：l单糖：葡萄糖葡萄糖（Glucose）（体内糖的运输形式血糖）l果糖（Fructose）半乳糖l核糖脱氧核糖（戊糖）l双糖：麦芽糖（2分子葡萄糖）l蔗糖（葡萄糖果糖）l乳糖（半乳糖葡萄糖）2023/1/124DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollegel多糖：淀粉（食物中的主要糖类）直链淀粉（1，4糖苷键）支链淀粉（1，4糖苷键：分支处为1，6糖苷键）纤维素（1，4糖苷键）糖原糖原（动物淀粉体内糖的贮存形式，分子量比淀粉更大）（1，4糖苷键，分支处为1，6糖苷键）2023/1/125DepartmentofBiochemi

3、stry,HangzhouMedicalCollege二、糖的生理功用：1、提供生命活动所需的能量60左右（5070）2、组成人体的重要组成成分（结构成分、特殊生理功能）如：核糖（核苷酸核酸、NAD+、ATP）蛋白多糖（软骨、结缔组织的基质）糖脂（生物膜的成分）糖蛋白（多种生物学功能）3、提供碳源（转变为氨基酸、脂肪等）2023/1/126DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege三、糖的消化吸收l消化的部位：口腔小肠（为主）l吸收的部位：小肠l吸收的形式：单糖l吸收的方式：主动转运为主需要特殊的载体（SGLT），与Na+偶联，钠泵参与，AT

4、P供能2023/1/127DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege四、糖代谢的概况l有 五 种 葡 萄 糖 转 运 载 体(glucosetransporter)（GLUT15l代谢途径分解代谢：有氧氧化、糖酵解、磷酸戊糖途径糖原的合成与分解糖异生作用转变为糖的衍生物和非糖物质（脂类、氨基酸）2023/1/128DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege第一节第一节 葡萄糖的分解代谢葡萄糖的分解代谢糖在体内分解代谢的途径有三种方式：l糖酵解（糖的无氧分解）乳酸(Lactate)，ATPl糖

5、的有氧氧化CO2，H2O，ATP（正常情况下糖分解代谢的主要途径）l磷酸戊糖途径NADPH，戊糖氧化戊糖2023/1/129DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege一、糖酵解（glycolysis）l概念：在在缺缺氧氧情情况况下下，体体内内组组织织中中的的葡萄糖或糖原分解为乳酸的过程。葡萄糖或糖原分解为乳酸的过程。l细胞定位：细胞液l反应过程：两个阶段1、葡萄糖丙酮酸（酵解途径2、丙酮酸乳酸2023/1/1210DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege示意图乙醛乙醇（酵母）乙酰CoACO

6、2,H2O,ATP（有氧氧化）GG-6-P丙酮酸G-1-P糖原乳酸（酵解）乳酸（酵解）糖酵解途径糖酵解途径2023/1/1211DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege（一）糖酵解的反应过程糖酵解途径（glycolytic pathway）l1、己糖磷酸酯的生成与转变（耗能阶段）（1）葡萄糖6-磷酸葡萄糖（GG6P Glucose-6-phosphate）总图图示2023/1/1212DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege己糖激酶和葡萄糖激酶己糖激酶己糖激酶 (Hexokinase)是

7、限速酶之一（肝中为葡萄糖激酶葡萄糖激酶 Glucokinase）不可逆反应消耗ATP,需要Mg2+（若糖原开始不消耗ATP）（GnG1PG6P）比较2023/1/1213DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege（2）6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖（G6PF6P fructose-6-phosphate）l 可逆反应 磷酸己糖异构酶催化（3）6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖（F6PF1,6BP）l磷磷酸酸果果糖糖激激酶酶-1-1催化(F-6-Pkinase)糖酵解途径主要的限速酶l不可逆反应l消耗ATP,需要Mg2+图示2023/1/1214Dep

8、artmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege糖酵解途径（2）l2、磷酸丙糖生成与同分异构化（裂解阶段）l磷酸二羟丙酮 DihydroxyacetonePhosphatel3磷酸甘油醛Glyceraldehyde-3-Phosphate 分别由醛缩酶、异构酶催化 为可逆反应，体内生理条件下倾向于裂解 1分子葡萄糖生成2分子3-磷酸甘油醛而代谢1,6-二磷酸果糖 （6C）3-磷酸甘油醛(3C)磷酸二羟丙酮(3C)2023/1/1215DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege糖酵解途径（3）l3、丙酮酸

9、生成（产能阶段）(1)3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸（1,3-Bisphosphoglycerate）l3-磷酸甘油醛脱氢酶催化，脱下2H（NAD+NADH+H+）l1,3-二磷酸甘油酸是高能化合物 （含高能磷酸键）2023/1/1216DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege(2)1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸l磷酸甘油酸激酶催化，ADPATPl是糖酵解途径中的第一次底物水平磷酸化(3)3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸l磷酸甘油酸变位酶催化，磷酸基团转移位置l需要 Mg2参与 (3-Phosphoglycerate)（2-Phosph

10、oglycerate）2023/1/1217DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)l烯醇化酶催化 可逆反应lPEP是高能化合物（含高能磷酸键）磷酸烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸丙酮酸(pyruvate)l丙酮酸激酶丙酮酸激酶催化第三个限速酶l生理条件下为不可逆反应lADPATP糖酵解的第第二二次次底底物物水水平平磷磷酸酸化化（phosphoenolpyruvate）2023/1/1218DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege糖酵解途径总结：l总反应式

11、：C6H12O6+2NAD+2ADP+2H3PO42C3H4O3+2NADH+2H+2ATP+2H2O葡萄糖丙酮酸三个限速酶：己糖激酶、磷酸果糖激酶1、丙酮酸激酶生成ATP数：2分子（净生成）3分子（糖原开始）ATP2023/1/1219DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege+NADH+H+NAD+乳酸脱氢酶丙酮酸还原为乳酸NADH来自3-磷酸甘油醛脱氢，使糖酵解顺利进行LDH有五种同工酶l糖酵解全过程的总反应式为：C6H12O6+2ADP+2H3PO42C3H6O3+2ATP+2H2O在缺氧条件下进行，由乳酸脱氢酶催化，为可逆反应。(l

12、actate)2023/1/1220DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege（二）糖酵解的生理意义1、迅迅速速提提供供能能量量，供供机机体体急急需需，对骨骼肌收缩尤为重要。2、少数组织，即使有氧，糖酵解仍然旺盛，如皮肤、视网膜、睾丸、癌瘤组织等；特别是成成熟熟红红细细胞胞以以糖糖酵酵解解作作为为基基本能源本能源。3、某些病理情况（如呼吸、循环障碍），糖酵解增强，使机体缺氧时获得ATP供应。ATP2023/1/1221DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege1、成熟红细胞存在2,3-BPG

13、支路，调节带氧能力。2、乳酸运输到心、肝等，继续供能（有氧条件），或糖异生为糖。3、酵解中间产物（丙酮酸、磷酸二羟丙酮）是氨基酸、脂类合成前体酵解还是彻底有氧氧化的前奏，准备阶段注意：糖酵解过量，乳酸酸中毒。生理意义的其他方面：2023/1/1222DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege（三）糖酵解的调节磷酸果糖激酶-1（最重要）：l变构抑制剂：ATP、柠檬酸l变构激活剂：AMP、2,6-双磷酸果糖已糖激酶：l变构抑制剂：6-磷酸葡萄糖等l（但肝脏中的葡萄糖激酶则不受此影响）丙酮酸激酶：l变构抑制剂：ATP、丙氨酸图示2023/1/122

14、3DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege无氧酵解的要点概念：部位：胞浆原料：Glucose/Glycogen产物：乳酸(lactate)能量：2/3个ATP关键酶：lHexokinase/Glucokinase(HK/GK)lF-6-PkinaselPyruvatekinase(PK)生理意义：l机体在无氧或缺氧条件下获得能量的一种有效方式，也是机体在应激状态下产生能量，以满足机体生理需要的重要途径。2023/1/1224DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege二糖的有氧氧化l概念：在

15、有氧条件下，葡萄糖或糖原彻底氧化成CO2和H2O，并释放大量能量，这 一 过 程 称 为 糖 的 有 氧 氧 化(aerobicoxidation)。l细胞定位：细胞液、线粒体2023/1/1225DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege（一）有氧氧化的反应过程l l细胞液反应阶段糖酵解途径葡萄糖丙酮酸（与无氧酵解时相似）区别点：生成的NADH进入线粒体，经电子传递链生成能量。l l线粒体内反应阶段（1）丙酮酸乙酰辅酶A(AcetylCoA)（2）乙酰辅酶A进入三羧酸循环，生成CO2、H2O。l糖的有氧氧化的总反应式为：C6H12O6+6O

16、66CO2+6H2O2023/1/1226DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege丙酮酸的氧化脱羧基作用（丙酮酸（丙酮酸乙酰辅酶乙酰辅酶A A）l丙酮酸经特异载体，进入线粒体。l经丙酮酸脱氢酶复合体催化，丙酮酸经氧化、脱羧，生成乙酰辅酶A。CH3COCOOH+HSCoACH3COCoANAD+NADH+H+CO2丙酮酸脱氢酶复合体（TPP、硫辛酸、FAD等）图示2023/1/1227DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollegel包括三种酶：l丙酮酸脱氢酶（脱羧酶）l二氢硫辛酰胺转乙酰酶l二氢

17、硫辛酰胺脱氢酶5种辅助因子：TPP（含VitB1）HSCoA（含泛酸）硫辛酸FAD（含VitB2）NAD+（含VitPP）丙酮酸脱氢酶复合体（PDH complex）缺乏VitB1，引起脚气病，多发性神经炎等乙酰辅酶A有多条代谢途径图示2023/1/1228DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege乙酰乙酰CoACoA的氧化的氧化三羧酸循环三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle,TAC）l由草酰乙酸和乙酰CoA缩合成柠檬酸开始，经多个中间步骤，又重新生成草酰乙酸的循环过程。l其第一个中间产物是一个含三个羧酸的柠檬酸（ci

18、trate），是由Kreb正式提出的，所以又称柠檬酸循环或Krebs循环l以乙酰CoA为起点，多种生物大分子（糖，脂，氨基酸）的共同最终代谢途径。结构图反应式2023/1/1229DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege三羧酸循环的反应过程l第一阶段：柠檬酸的生成ll乙酰CoA草酰乙酸柠檬酸CoA-SHl此步为三羧酸循环的第一个限速步骤l柠檬酸合酶为三羧酸循环的第一个关键酶柠檬酸合酶CitratesynthaseH2O(Oxaloacetate)(Citrate)(AcetylCoA)结构图反应式2023/1/1230Departmento

19、fBiochemistry,HangzhouMedicalCollege第二阶段：异构化及氧化脱羧 l（1）异柠檬酸的形成顺乌头酸酶柠檬酸顺乌头酸异柠檬酸顺乌头酸酶H2OH2O(Isocitrate)(Aconite)(Citrate)结构图反应式2023/1/1231DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege（2）第一次氧化脱羧 异柠檬酸草酰琥珀酸-酮戊二酸NADNADH+H+CO2此步反应是三羧酸循环中的第二步限速步骤，异柠檬酸脱氢酶是三羧酸循环中的第二个关键酶。产生1分子NADH、1分子CO2(Alpha-ketoglutarate)(

20、Isocitratedehydrogenase)异柠檬酸脱氢酶结构图反应式2023/1/1232DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege（3）第二次氧化脱羧-酮戊二酸CoA-SH琥珀酰CoANADNADH+HCO2-酮戊二酸脱氢酶系此酶系是三羧酸循环中的第三个关键酶其反应同丙酮酸脱氢酶系催化的氧化脱羧类似，由三种酶和五种辅助因子组成:-酮戊二酸脱氢酶、二氢硫辛酰胺转琥珀酰基酶、二氢硫辛酰胺脱氢酶、FAD、TPP、CoASH、NAD、硫辛酸产生1分子NADH、1分子CO2(Succinyl-CoA)(-ketoglutarate)结构图反应式

21、2023/1/1233DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege（4）底物水平磷酸化反应 l琥珀酰CoA琥珀酸CoA-SHlGDP+PiGTPlGTP+ADPGDP+ATPl这是三羧酸循环中唯一的一次底物水平磷酸化l琥珀酰CoA在琥珀酸硫激酶的催化下高能硫酯键被水解生成琥珀酸，并使GDP磷酸化形成GTP，l即产生分子1分子ATP 琥珀酸硫激酶(Succinate)结构图反应式2023/1/1234DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege第三阶段：草酰乙酸的再生 琥珀酸延胡索酸FADFADH

22、2即产生1分子FADH2延胡索酸苹果酸草酰乙酸H2ONADNADH+H+即产生1分子NADH琥珀酸脱氢酶(Cis-Fumarate)延胡索酸酶苹果酸脱氢酶(L-Malate)(Oxaloacetate)结构图反应式2023/1/1235DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege乙酰CoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+3NADH+2H+FADH2+CoA+GTP中间产物起着催化剂的作用，本身并无量的变化三羧酸循环总反应式三羧酸循环总反应式2023/1/1236DepartmentofBiochemistry,Hangzho

23、uMedicalCollegeIntroduction of TAC部位：线粒体关键酶：l柠檬酸合酶l异柠檬酸脱氢酶l-酮戊二酸脱氢酶原料：乙酰CoA产物：CO2，H2O产能：12ATP生理意义：生理意义：l三羧酸循环不仅是糖的分解代谢的途径，同时也是脂肪和蛋白质在细胞内氧化供能的最终共共同途径。同途径。l三羧酸循环还是糖、脂肪和蛋白质的互变枢纽互变枢纽。l为一些物质的合成提供提供前体前体结构图反应式2023/1/1237DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege1次底物水平磷酸化（琥珀酰CoA琥珀酸）2次脱羧反应3步关键反应（关键酶）柠檬酸

24、合酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶复合体4次脱氢（3次NAD+及1次FAD+）三羧酸循环的要点三羧酸循环的要点2023/1/1238DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege三羧酸循环中的脱氢反应三羧酸循环中的脱氢反应 反反 应应辅酶辅酶氧化时生成氧化时生成ATP异柠檬酸异柠檬酸 酮戊二酸酮戊二酸NAD+3酮戊二酸酮戊二酸 琥珀酰琥珀酰CoANAD+3琥珀酸琥珀酸 延胡索酸延胡索酸FAD2苹果酸苹果酸 草酰乙酸草酰乙酸NAD+32023/1/1239DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege

25、（二）糖有氧氧化过程中ATP的生成l第一阶段：脱氢3（2）26（4）底物水平磷酸化l第二阶段：脱氢326l第三阶段：12224l合计：38（36）2023/1/1240DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege糖有氧氧化过程中ATP的生成 2023/1/1241DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege（三）有氧氧化的调节l根据机体的能量需要,调节代谢速率（如ATP过多时，一系列限速酶的活性降低）。l关键酶的活性受效应物的变构调节，由由ATP/ADP、ATP/AMP、NADH/NAD+、CH

26、3CO-SCoA/CoASH的比值所决定。2023/1/1242DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege丙酮酸脱氢酶复合体的调节变构调节：变构调节：乙酰CoA、NADH、ATP可反馈抑制丙酮酸脱氢酶复合体的活性。共价修饰：共价修饰：丙酮酸脱氢酶激酶使丙酮酸脱氢酶复合体磷酸化，活性消失磷酸化，活性消失。磷酸酶作用相反。1、ATP/ADP、ATP/AMP、NADH/NAD+、CH3CO-SCoA/CoASH的比值升高，激酶被激活，丙酮酸脱氢酶活性降低，有氧氧化被抑制。2、胰岛素可激活磷酸酶，促进有氧氧化。图示2023/1/1243Departm

27、entofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege三羧酸循环的调节l主要调节点：异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶复合体lATP/ADP、NADH/NAD+比值，上述酶活性lCa2+,上述酶活性l抑制氧化磷酸化的各因素，均可阻断三羧酸循环图示2023/1/1244DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege（四巴斯德效应l有氧氧化抑制无氧酵解的现象称为巴斯德效应（Pasteureffect）l l有氧：有氧：NADH、丙酮酸进入线粒体被氧化，不生成乳酸l l缺氧：缺氧：NADH不能被氧化，使丙酮酸生成乳酸氧化磷酸化受阻

28、，ATP生成，ADP/ATP比值，磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶活性，糖酵解2023/1/1245DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege糖有氧氧化的要点部位：胞浆，线粒体关键酶：丙酮酸脱氢酶等原料/产物：G/CO2，H2O能量：36/38ATP生理意义：1.人体活动所需要的能量主要来自糖的有氧氧化2.三羧酸循环的重要性3.多种中间产物也可参与其它代谢途径l整个反应过程可分以下三个阶段：ll1.葡萄糖丙酮酸ll2.丙酮酸乙酰CoAll3.乙酰CoACO2+H2O糖酵解途径糖酵解途径丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体TAC2023/1/124

29、6DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege三磷酸戊糖途径（pentose phosphate pathway,PPP）(hexose monophosphate shunt,HMS)l器官：肝、泌乳期乳腺、红细胞、脂肪组织、肾上腺皮质等合成代谢旺盛的组织l细胞定位：细胞液l关键酶：G-6-P脱氢酶，G-6-P酸脱氢酶l原料：G-6-Pl重要产物：NADPH，磷酸核糖2023/1/1247DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege（一）磷酸戊糖途径的反应过程1、氧化阶段：6-磷酸葡萄糖5-磷

30、酸戊糖（1）2次脱氢，受氢体为受氢体为受氢体为受氢体为NADPNADPNADPNADP+（2）脱羧，磷酸戊糖的互变（1）5-磷酸核酮糖5-磷酸核糖（2）5-磷酸核酮糖5-磷酸木酮糖2、非氧化阶段：基团转移反应（1）转酮基、转醛基（2）最终生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖，进进入入糖酵解途径糖酵解途径生成5-磷酸核酮糖图示2023/1/1248DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege磷酸戊糖途径简图糖酵解途径NADP+NADPH+H+NADP+NADPH+H+6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸5-磷酸核酮糖6-磷酸葡萄糖脱氢酶CO26-磷酸葡萄糖

31、酸脱氢酶5-磷酸核糖5-磷酸木酮糖7-磷酸景天糖4-磷酸赤藓糖3-磷酸甘油醛6-磷酸果糖图示2023/1/1249DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege（二）磷酸戊糖途径的生理意义l特点：产生5-磷酸核糖和NADPHl意义：1、产生5-磷酸核糖参与核苷酸、核酸的合成（提供原料）2、产生NADPH主要作为供氢体（三方面）2023/1/1250DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollegel1、参与脂肪酸、胆固醇、类固醇激素等的合成l2、加单氧酶体系的辅酶，参与生物转化作用(药物、毒物和一些激素

32、的生物转化有关)l3、谷胱甘肽还原酶的辅酶，维持G-SH的正常含量，维持红细胞膜的稳定性和完整性，保护巯基酶和含巯基蛋白质（如：遗传性6-磷酸葡萄糖脱氢酶缺陷，蚕豆病、伯氨奎宁性溶血）NADPH的作用2023/1/1251DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege第二节 糖原的合成与分解l糖原(glycogen)：糖的贮存形式 肝糖原和肌糖原l糖原结构：葡萄糖以糖苷键连结而成的、带有分支的多糖（两种糖苷键，还原端和非还原端）2023/1/1252DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege糖原

33、的说明糖原是动物体内糖的储存形式能源储存大部分脂肪脂肪组织小部分糖原急需时分解成葡萄糖生理意义肝糖原维持血糖水平脑、红细胞肌糖原肌肉收缩能量之需酵解2023/1/1253DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege一糖原合成(glycogenesis)l概念：单糖（主要为葡萄糖）合成糖原的过程l细胞定位：细胞液l反应过程：四步反应 消耗ATP和UTP图示2023/1/1254DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege糖原合成过程l1、葡萄糖转变为1-磷酸葡萄糖（GG-6-PG-1-P）（回顾糖

34、酵解途径）第一步反应：生成 G-6-P己糖激酶（葡萄糖激酶）催化消耗ATP第二步反应：生成 G-1-P（磷酸基变位）2023/1/1255DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollegel2、尿苷二磷酸葡萄糖的生成（G-1-PUDPG）UDPG焦磷酸化酶催化消耗UTP，释放出PPi（PPi水解成2Pi，释放能量，使反应不可逆）UDPG作为葡萄糖的供体，可看成是“活性葡活性葡萄糖萄糖”2023/1/1256DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollegel3、糖原合成（UDPG+糖原（Gn）UDP+糖原（

35、Gn+1）糖糖原原合合酶酶催化（限速酶），形成1，4糖苷键仅是糖原分子的逐步扩大（不形成新的糖原）l4、形成分支转移一段糖链（67）个葡萄糖单位分支酶分支酶催化，分支处为1，6 糖苷键注意：糖原合成中，每增加1个葡萄糖单位，消耗1分子ATP,1分子UTP,即相当于2分子ATP2023/1/1257DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege糖原合成概述l限速酶：糖原合酶l原料：G，UTP，ATPl产物：Gnl耗能：2ATPl生理意义：储存能量l肝脏：70-100g（血糖）l肌肉：180-200g（肌肉收缩）l人体24hr所需l（脂肪：10天-2

36、个月）糖原（Gn）十葡萄糖(G)十2ATP糖原（Gn+1）十2ADP十2Pi总反应式：总反应式：总反应式：总反应式：2023/1/1258DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege二糖原分解(glycogenolysis)l概念：肝糖原分解为葡萄糖的过程（即：肌糖原不能直接分解为葡萄糖）原料：Gn产物：G生理意义：维持血糖浓度细胞定位：细胞液反应过程：三步反应限速酶：糖原磷酸化酶图示2023/1/1259DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege糖原分解过程l1、糖原分解为1-磷酸葡萄糖 糖

37、原（Gn+1）H3PO4糖原（Gn）G-1-P仅仅是糖原分子的逐步缩小磷酸化酶催化（限速酶），1，4糖苷键加磷酸分解当分支处约4个葡萄糖单位时，脱支酶催化转移一段糖链（3个葡萄糖单位）水解分支处的1，6糖苷键，脱下葡萄糖脱支酶图示2023/1/1260DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollegel2、1-磷酸葡萄糖转变为6-磷酸葡萄糖（G-1-PG-6-P）可逆反应 （回顾糖原合成与糖酵解途径）l3、6-磷酸葡萄糖转变为葡萄糖 （G-6-PG）葡萄糖6磷酸酶催化，仅存在肝、肾 （亦与糖异生作用有关）补充血糖的重要方式注：注：肌肉中葡萄糖-6-磷

38、酸酶活性很低，故肌糖原分解的G-6-P只能通过酵解途径分解产能供肌肉活动的需要。2023/1/1261DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege三、糖原合成与分解的调节三、糖原合成与分解的调节糖原合成与分解是由不同酶催化的逆向反应。调节主要是改变两个过程关键酶的活性，即改变糖原合酶糖原合酶及糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶的活性。受共价修饰共价修饰调节（磷酸化和去磷酸化）和变构调节变构调节。2023/1/1262DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege（一）磷酸化酶共价修饰共价修饰l糖原磷酸化酶有

39、磷酸化和去磷酸化两种形式（磷酸化后有活性）l依次受蛋白激酶A、磷酸化酶b激酶催化（使酶蛋白磷酸化，而磷蛋白磷酸酶催化脱磷酸）l胰高血糖素使蛋白激酶A活性升高，最终促进糖原分解，抑制糖原合成图示激素2023/1/1263DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege磷酸化酶的变构调节磷酸化酶的变构调节l磷酸化酶：AMP变构激活剂ATP、G-6-P变构抑制剂l l葡萄糖是磷酸化酶（a）的变构抑制剂（肝脏，血糖升高时发挥作用）lCa2+是磷酸化酶b激酶的变构激活剂（肌肉，可促进糖原分解，供肌肉收缩需要）2023/1/1264DepartmentofBi

40、ochemistry,HangzhouMedicalCollege（二）糖原合酶l蛋白激酶A催化酶蛋白磷酸化磷酸化（糖原合酶（糖原合酶b，无活性）无活性），磷蛋白磷酸酶催化脱磷酸l糖原代谢中的两种关键酶受磷酸化和去磷酸化共价修饰调节效果不同：糖原磷酸化酶磷酸化有活性，糖原合酶去磷酸化有活性。激素2023/1/1265DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege激素调节糖原合成与分解的生理性调节因素l胰岛素：胰岛素：促进糖原合成，抑制糖原分解l胰高血糖素胰高血糖素：使蛋白激酶A活性升高，最终促进糖原分解，抑制糖原合成（肝）（肝）l肾上腺素：肾上腺

41、素：促进糖原分解、抑制糖原合成（肌肉（肌肉注注：激素作用中存在级联放大系统、“瀑布效应激素2023/1/1266DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege第三节第三节 糖异生糖异生（gluconeogenesisgluconeogenesis）概念：非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程器官：肝脏肝脏（生理情况的主要器官）肾脏肾脏（长期饥饿时作用增强）原料：丙酮酸、乳酸等有机酸，甘油，生糖氨基酸等产物：G（或糖原）2023/1/1267DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege糖异生概况糖异生概况

42、部位：胞浆、线粒体（肝脏）关键酶：G-6-P酶；F-1,6-BP酶；丙酮酸羧化酶/PEP羧激酶生理意义：l1、维持血糖浓度的相对稳定。l2、补充肝糖原（恢复糖原储备）。l3、调节酸碱平衡。2023/1/1268DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege一、糖异生途径反应部位：线粒体，胞液消耗1分子ATP与1分子GTP。丙酮酸草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶PEPCKPEPCK丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶(PAC)生物素、生物素、Mg2+GTPGDP+PiCO2CO2ATPADP+PiPhosphoenolpyr

43、uvatePyruvateOxaloacetate图示1.丙酮酸羧化支路2023/1/1269DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege21，6-双磷酸果糖到双磷酸果糖到6-磷酸果糖的转变磷酸果糖的转变果糖-1,6-双磷酸酶-11，6-二磷酸果糖6-磷酸果糖H2OPi与6-磷酸果糖激酶-1(糖酵解)催化的反应相对应2023/1/1270DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege36-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖磷酸葡萄糖水解为葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶6-磷酸葡萄糖葡萄糖H2OPi葡萄糖-6-磷酸酶

44、（肝脏）与己糖激酶/葡萄糖激酶（酵解）催化的相对应图示底物循环底物循环底物循环底物循环（substratecycle）：作用物的互变反应分别由不同的酶催化其单项反应，这种互变循环称为底物循环。（又称无效循环）2023/1/1271DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege二、糖异生的调节l主要通过对底物循环底物循环（substratecycle）调节，协调糖酵解途径和糖异生途径这两条方向相反的代谢途径。l这两个底物循环之间是通过1,6-双磷酸果双磷酸果糖糖联系和协调的。2023/1/1272DepartmentofBiochemistry,H

45、angzhouMedicalCollege第一个底物循环：6-磷酸果糖和1,6-二磷酸果糖之间6-磷酸果糖2,6-二磷酸果糖AMP1,6-二磷酸果糖2,6-二磷酸果糖二磷酸果糖是肝内调节糖酵解和糖异生反应方向的主要信号，受到激素的调节。_+FBPasePi糖异生糖异生PFKIATPADP糖酵解糖酵解（一）代谢物的调节作用2023/1/1273DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸之间第二个底物循环：第二个底物循环：丙酮酸丙酮酸羧化酶羧化酶磷酸烯醇磷酸烯醇式丙酮酸式丙酮酸羧激酶羧激酶丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶丙酮酸激酶

46、丙酮酸激酶（活性）（活性）作用2023/1/1274DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege（二）激素的调节作用l2,6-二磷酸果糖二磷酸果糖是肝内调节糖酵解和糖异生反应方向的主要信号。l胰高血糖素通过化学修饰，使2,6-二磷酸果糖生成下降，促进糖异生；胰岛素作用相反。l胰高血糖素诱导磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶合成，促进糖异生；胰岛素作用相反。作用机制2023/1/1275DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege三、糖异生的生理意义1、维持血糖浓度恒定、维持血糖浓度恒定保证大脑、神经组织的正

47、常功能2、补充肝糖原、补充肝糖原糖异生是肝糖原补充或恢复肝糖原储备的主要途径，是糖原合成间接途径（丙酮酸、乳酸等三碳化合物异生成糖原，又称三碳途径三碳途径三碳途径三碳途径）3、调节酸碱平衡、调节酸碱平衡长期饥饿，肾糖异生作用增强有利于酸碱平衡，有利于排氢保钠作用，防止机体酸中毒。2023/1/1276DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege四、乳酸循环四、乳酸循环 l肌糖原酵解产生大量乳酸，大部分则经血液运到肝脏，通过糖异生作用合成肝糖原或葡萄糖以补充血糖，血糖再被肌肉利用，如此形成乳酸循环（Cori循环）。生理意义生理意义生理意义生理意义

48、:回收乳酸能量 防止乳酸中毒更新肝糖原 补充肌肉消耗的糖图示乳酸循环是一个耗能过程，2分子乳酸异生成1分子葡萄糖要消耗6分子ATP。2023/1/1277DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege第四节第四节 血糖及其调节血糖及其调节 l血糖（bloodsugar）是指血液中的葡萄糖。（glucose,G）l血糖浓度：3.896.11mmol/L（安静、空腹、停食1214小时）l血糖浓度相对恒定对于保证组织器官特别是大脑组织的正常活动有重要意义。2023/1/1278DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedic

49、alCollege血糖3.89-6.11mmol/L一、血糖的来源和去路一、血糖的来源和去路 CO2、H2O能量氧化分解合成肝糖原肌糖原戊糖途径等其他糖类尿糖 8.89 mmol/L（肾糖阈）去路来源食物中糖消化吸收肝糖原分解非糖物质异生作用合成脂肪、氨基酸等非糖物质2023/1/1279DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege二、血糖浓度的调节二、血糖浓度的调节 机制：严格控制血糖的来源和去路血糖浓度的动态平衡是l肝、肌肉、肾等器官组织代谢协调的结果l神经、激素调节的结果l糖、脂肪、氨基酸代谢调节的结果酶水平的调节是最基本的调节方式和基础

50、2023/1/1280DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege（一）肝脏调节（一）肝脏调节肝脏是调节血糖浓度的主要器官l具有参于糖代谢的各种酶肝糖原合成肝糖原分解糖异生2023/1/1281DepartmentofBiochemistry,HangzhouMedicalCollege（二）激素的调节（二）激素的调节l血糖浓度及糖代谢的调节最重要的因素。l降低血糖的激素：胰岛素l升高血糖的激素：胰高血糖素l肾上腺素l肾上腺皮质激素l生长素l甲状腺素说明互相协调互相制约2023/1/1282DepartmentofBiochemistry,Ha