糖代谢2011学习教程.pptx

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1、 单糖：不能被水解为更小分子的糖。单糖：不能被水解为更小分子的糖。重要单糖：重要单糖：a.三碳糖：甘油醛，二羟丙酮三碳糖：甘油醛，二羟丙酮 b.戊糖：核糖，脱氧核糖戊糖：核糖，脱氧核糖 c.己糖：己糖：D-葡萄糖（葡萄糖（glucose），），D-果糖果糖(fructose)，D-半乳糖半乳糖,L-山梨糖山梨糖 d.糖醇：山梨醇糖醇：山梨醇 第1页/共73页寡糖：由寡糖：由2-62-6个单糖分子缩合的短链结构的糖。个单糖分子缩合的短链结构的糖。常见二糖：蔗糖常见二糖：蔗糖(sucrose)、乳糖、麦芽糖、乳糖、麦芽糖常见三糖：棉子糖常见三糖：棉子糖=葡萄糖葡萄糖+半乳糖半乳糖+果糖果糖第2页/

2、共73页多糖：由很多单糖单位构成的糖类物质多糖：由很多单糖单位构成的糖类物质 多糖的分类：多糖的分类：a.a.来源：植物多糖、动物多糖、微生物多糖、海洋生物多糖、人工合成多糖来源：植物多糖、动物多糖、微生物多糖、海洋生物多糖、人工合成多糖 b.b.生理功能生理功能 ：贮存多糖、结构多糖：贮存多糖、结构多糖c.c.构成成分：单纯多糖、复合多糖、黏多糖构成成分：单纯多糖、复合多糖、黏多糖第3页/共73页重要多糖的结构和功能重要多糖的结构和功能1.淀粉淀粉(starch)：直链淀粉，由单个葡萄糖以直链淀粉，由单个葡萄糖以（1 14 4）糖苷键缩合，卷曲成螺旋状。）糖苷键缩合，卷曲成螺旋状。b.b.支

3、链淀粉，以支链淀粉，以（1 14 4）糖苷键构成糖链以外，在支点处存在）糖苷键构成糖链以外，在支点处存在（1 16 6）糖苷键。）糖苷键。c.c.淀粉的消化，淀粉淀粉的消化，淀粉糊精糊精寡糖寡糖葡萄糖，相应的淀粉酶有：葡萄糖，相应的淀粉酶有：-淀粉酶，淀粉酶，-淀粉酶，葡萄糖淀粉淀粉酶，葡萄糖淀粉酶，酶，-1,6-1,6-糖苷酶糖苷酶第4页/共73页 2.2.糖原糖原(glycogen)：动物的一种能源储存形式。主要存在于肝脏，骨骼肌中。：动物的一种能源储存形式。主要存在于肝脏，骨骼肌中。3.3.葡聚糖（右旋糖酐）葡聚糖（右旋糖酐）(dextran)4.4.纤维素纤维素(cellulose)5

4、.5.琼脂琼脂6.6.几丁质几丁质7.7.透明质酸透明质酸8.8.肝素肝素第5页/共73页结合糖：糖与非糖物质的共价结合，有糖蛋白，结合糖：糖与非糖物质的共价结合，有糖蛋白，糖脂，蛋白聚糖。糖脂，蛋白聚糖。生物学功能：生物学功能：1.1.对于细胞识别和信号传递具有关键意义。对于细胞识别和信号传递具有关键意义。2.2.是细胞膜的组成成分。是细胞膜的组成成分。3.3.对于外来组织的细胞识别有一定作用。对于外来组织的细胞识别有一定作用。4.4.对于自体免疫系统具有重要意义。对于自体免疫系统具有重要意义。第6页/共73页糖类寡糖多糖同多糖杂多糖复合糖单糖第7页/共73页糖的消化糖的消化糖的来源包括植物

5、淀粉、动物糖原、乳糖、麦芽糖等。淀粉经糖的来源包括植物淀粉、动物糖原、乳糖、麦芽糖等。淀粉经-淀粉酶（唾液和胰液中）降解淀粉酶（唾液和胰液中）降解 1 1，4 4糖苷键，得到麦芽糖，麦芽三糖（由糖苷键，得到麦芽糖，麦芽三糖（由-葡萄糖苷酶进一步水解），异麦芽糖和葡萄糖苷酶进一步水解），异麦芽糖和-临界糊精（由临界糊精（由-临界糊临界糊精酶进一步水解），最后终产物为葡萄糖。精酶进一步水解），最后终产物为葡萄糖。第8页/共73页淀粉淀粉 麦芽糖麦芽糖+麦芽三糖麦芽三糖（40%）（25%）-极限糊精极限糊精+异麦芽糖异麦芽糖 （30%）（5%）葡萄糖葡萄糖 唾液中的唾液中的-淀粉酶淀粉酶 -葡糖苷酶

6、葡糖苷酶 -极限糊精酶极限糊精酶 肠粘膜肠粘膜上皮细胞上皮细胞刷状缘刷状缘 胃胃 口腔口腔 肠腔肠腔 胰液中的胰液中的-淀粉酶淀粉酶 第9页/共73页糖的吸收糖的吸收糖以单糖形式（糖以单糖形式（D-D-葡萄糖，葡萄糖，D-D-果糖，果糖，D-D-半乳糖）在小肠被吸收，经由小肠腔上表皮细胞膜内的半乳糖）在小肠被吸收，经由小肠腔上表皮细胞膜内的NaNa+-单糖协单糖协同转运系统（同转运系统（D-D-葡萄糖，葡萄糖，D-D-半乳糖）和易化扩散系统（半乳糖）和易化扩散系统（D-D-果糖）转运入细胞。经门静脉进入肝，一部分果糖）转运入细胞。经门静脉进入肝，一部分变为肝糖原，另一部分葡萄糖经肝静脉进入血液

7、循环运送到全身组织，血液中的葡萄糖称为变为肝糖原，另一部分葡萄糖经肝静脉进入血液循环运送到全身组织，血液中的葡萄糖称为血糖血糖，是糖在，是糖在体内的体内的运输形式。运输形式。第10页/共73页ADP+Pi ATP G Na+K+Na+泵泵小肠粘膜细胞小肠粘膜细胞 肠肠腔腔 门静脉门静脉 吸收机制吸收机制Na+依赖型葡萄糖转运体依赖型葡萄糖转运体(Na+-dependent glucose transporter,SGLT)刷状缘刷状缘 细胞内膜细胞内膜 第11页/共73页 吸收途径吸收途径 小肠肠腔小肠肠腔 肠粘膜上皮细胞肠粘膜上皮细胞 门静脉门静脉 肝脏肝脏 体循环体循环 各种组织细胞各种组

8、织细胞 第12页/共73页代谢代谢(metabolism)(metabolism)的概述的概述代谢代谢:营养物质在生物体内所经历的一切化学变化总称为新陈代谢营养物质在生物体内所经历的一切化学变化总称为新陈代谢.代谢是高度协调高度整合的代谢是高度协调高度整合的网络。网络。包括分解代谢（包括分解代谢（catabolismcatabolism）和合成代谢）和合成代谢(anabolism)(anabolism)。分解代谢分解代谢=大分子大分子小分子小分子+能量释放。能量释放。合成代谢合成代谢=小分子小分子大分子大分子+能量消耗能量消耗第13页/共73页 葡萄糖葡萄糖 酵解途径酵解途径 丙酮酸丙酮酸 有

9、氧有氧 无氧无氧 H2O+CO2 乳酸乳酸 糖异生途径糖异生途径 乳酸、氨基酸、甘油乳酸、氨基酸、甘油 糖原糖原 肝糖原分解肝糖原分解 糖原合成糖原合成 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 核糖核糖 +NADPH+H+淀粉淀粉 消化与吸收消化与吸收 ATP 葡萄糖代谢概况葡萄糖代谢概况第14页/共73页 糖的分解代谢糖的分解代谢糖酵解在细胞糖酵解在细胞胞液胞液中进行（无氧条件），是葡萄糖经过酶催化作用降解成丙酮酸，中进行（无氧条件），是葡萄糖经过酶催化作用降解成丙酮酸，并伴随生成并伴随生成ATPATP的过程。它是动物、植物和微生物细胞中葡萄糖分解的共同代谢途的过程。它是动物、植物和微生物细胞中葡萄糖分解

10、的共同代谢途径。径。三羧酸循环在三羧酸循环在线粒体线粒体中进行（有氧条件）。在有氧条件下，糖酵解生成的丙酮酸进中进行（有氧条件）。在有氧条件下，糖酵解生成的丙酮酸进入线粒体，经三羧酸循环被氧化成入线粒体，经三羧酸循环被氧化成COCO2 2和和H H2 2O O。酵解过程中产生的。酵解过程中产生的NADHNADH，则经呼吸链，则经呼吸链氧化产生氧化产生ATPATP和和H H2 2O O。所以，糖酵解是三羧酸循环和氧化磷酸化的前奏。如果供氧不足，所以，糖酵解是三羧酸循环和氧化磷酸化的前奏。如果供氧不足，NADHNADH不进入呼吸不进入呼吸链，而是把丙酮酸还原成乳酸。链，而是把丙酮酸还原成乳酸。第1

11、5页/共73页葡萄糖+ATP6-磷酸-葡萄糖+ADP6-磷酸-果糖+ATP1，6-二磷酸-果糖+ADP磷酸二羟丙酮3-磷酸-甘油醛+NAD第第一一阶阶段段1，3-二磷酸甘油酸+NADH3-磷酸甘油酸+ATP2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸+ADP丙酮酸+ATP第第二二阶阶段段己糖激酶己糖激酶磷酸葡萄糖异构酶磷酸葡萄糖异构酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶醛缩酶醛缩酶磷酸丙糖异构酶磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶烯醇化酶烯醇化酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶第16页/共73页糖酵解的生理意义糖酵解的生理意义是机体相对缺氧时生理获得能量的主要途径。是机体相对

12、缺氧时生理获得能量的主要途径。是某些组织在有氧时获得能量的有效方式。是某些组织在有氧时获得能量的有效方式。是肌肉即使在有氧条件下进行收缩时迅速获得能量的主要途径。是肌肉即使在有氧条件下进行收缩时迅速获得能量的主要途径。为合成某些物质提供前体。为合成某些物质提供前体。第17页/共73页糖酵解的调节机制糖酵解的调节机制已糖激酶的调节（重要调节位点）：受已糖激酶的调节（重要调节位点）：受6 6磷酸葡萄糖的别构抑制，葡萄糖激酶受胰岛素诱导合成。磷酸葡萄糖的别构抑制，葡萄糖激酶受胰岛素诱导合成。（激酶：从高能供体分子（如（激酶：从高能供体分子（如ATPATP）转移磷酸基团到特定靶分子（底物）的酶。）转移

13、磷酸基团到特定靶分子（底物）的酶。）丙酮酸激酶的调节：丙酮酸激酶的调节：1 1，6 6二磷酸果糖别构激活，二磷酸果糖别构激活，ATPATP、丙氨酸别构抑制，胰高血糖素的磷酸化修饰抑制。、丙氨酸别构抑制，胰高血糖素的磷酸化修饰抑制。第18页/共73页糖酵解的调节机制糖酵解的调节机制磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1的调节（主要调节位点）：的调节（主要调节位点）：调节机制：可逆变构调节，酶的共价修饰调节。调节机制：可逆变构调节，酶的共价修饰调节。抑制剂：抑制剂：ATPATP，柠檬酸，脂肪酸抑制，柠檬酸，脂肪酸抑制,H,H+；激活剂：激活剂：2 2，6 6二磷酸果糖，二磷酸果糖，6-6-磷酸果糖磷酸果

14、糖 2 2，6 6二磷酸果糖（磷酸果糖激酶二磷酸果糖（磷酸果糖激酶-2,2,去磷酸化）去磷酸化）2 2，6 6二磷酸果糖二磷酸果糖 6-6-磷酸果糖（果糖二磷酸酶，磷酸果糖（果糖二磷酸酶，磷酸化）磷酸化）磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2 -2 果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶 胰高血糖素和胰岛素主导的共价修饰调节胰高血糖素和胰岛素主导的共价修饰调节 激活剂：激活剂：1 1，6 6二磷酸果糖二磷酸果糖,AMP,AMP激活。激活。蛋白激酶蛋白激酶蛋白磷酸酶蛋白磷酸酶第19页/共73页糖酵解的总反应式和糖酵解的总反应式和ATPATP的产生的产生葡萄糖葡萄糖+2Pi+2ADP+2NAD+2Pi+2ADP+2NAD

15、+22丙酮酸丙酮酸+2ATP+2NADH+2H+2ATP+2NADH+2H+2H+2H2 2O O无氧条件下酵解产生无氧条件下酵解产生2 2分子分子ATP,ATP,有氧条件下有氧条件下NADHNADH进入呼吸链氧化，因此一分子葡萄糖酵解共产生进入呼吸链氧化，因此一分子葡萄糖酵解共产生6-86-8分子分子ATPATP。生理意义：迅速提供能量。生理意义：迅速提供能量。第20页/共73页丙酮酸的去路丙酮酸的去路1.1.变成乙酰变成乙酰CoA,CoA,有氧条件下丙酮酸进入线粒体变成乙酰有氧条件下丙酮酸进入线粒体变成乙酰CoACoA参加三羧酸循环，参加三羧酸循环，最终氧化成最终氧化成COCO2 2和和H

16、 H2 2O O2.2.生成乳酸，无氧条件下，丙酮酸接受生成乳酸，无氧条件下，丙酮酸接受3-3-磷酸甘油醛脱氢酶形成的磷酸甘油醛脱氢酶形成的NADHNADH上上的氢，在乳酸脱氢酶催化下形成乳酸。的氢，在乳酸脱氢酶催化下形成乳酸。丙酮酸丙酮酸+NADH+H+NADH+H+乳酸乳酸+NAD+NAD+总反应式：葡萄糖总反应式：葡萄糖+2Pi+2ADP2+2Pi+2ADP2乳酸乳酸+2ATP+2H+2ATP+2H2 2O O第21页/共73页 3.3.生成乙醇：生成乙醇：总反应式：葡萄糖总反应式：葡萄糖+2Pi+2ADP+2H+2Pi+2ADP+2H+2 2乙醇乙醇+2CO+2CO2 2+2ATP+2

17、H+2ATP+2H2 2O O第22页/共73页丙酮酸的有氧氧化丙酮酸的有氧氧化-三羧酸循环三羧酸循环葡萄糖通过糖酵解产生的丙酮酸，在有氧条件下，将进入三羧酸循环进行完全氧化，生成葡萄糖通过糖酵解产生的丙酮酸，在有氧条件下，将进入三羧酸循环进行完全氧化，生成H H2 2O O 和和COCO2 2，并释，并释放出大量能量。丙酮酸的有氧氧化包括两个阶段：放出大量能量。丙酮酸的有氧氧化包括两个阶段：第一第一 阶段：丙酮酸的氧化脱羧（丙酮酸阶段：丙酮酸的氧化脱羧（丙酮酸 乙酰辅酶乙酰辅酶A A，简写为乙酰，简写为乙酰CoACoA）第二阶段：三羧酸循环（乙酰第二阶段：三羧酸循环（乙酰CoA CoA H

18、H2 2O O 和和COCO2 2，释放出能量），释放出能量）第23页/共73页（1 1）丙酮酸的氧化脱羧）丙酮酸的氧化脱羧丙酮酸氧化脱羧反应是连接糖酵解和三羧酸丙酮酸氧化脱羧反应是连接糖酵解和三羧酸循环的中间环节。此反应在真核细胞的线粒循环的中间环节。此反应在真核细胞的线粒体基质中进行。体基质中进行。丙酮酸在丙酮酸脱氢酶系催化下，脱羧形成丙酮酸在丙酮酸脱氢酶系催化下，脱羧形成乙酰乙酰CoACoA。丙酮酸脱氢酶系是一个非常复杂的。丙酮酸脱氢酶系是一个非常复杂的多酶体系，主要包括：三种不同的酶（丙酮多酶体系，主要包括：三种不同的酶（丙酮酸脱氢酶酸脱氢酶E E1 1、二氢硫辛酸乙酰转移酶、二氢硫辛

19、酸乙酰转移酶E E2 2和二和二氢硫辛酸脱氢酶氢硫辛酸脱氢酶E E3 3），和），和6 6种辅因子（种辅因子（TTPTTP、硫辛酸、硫辛酸、FADFAD、NADNAD+、CoACoA和和MgMg2+2+）。）。丙酮酸丙酮酸+HS-CoA+NAD+HS-CoA+NAD 乙酰CoA+COCoA+CO2 2+NADH+H+NADH+H+第24页/共73页丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系第25页/共73页酶系调节机制酶系调节机制产物反馈抑制：乙酰辅酶产物反馈抑制：乙酰辅酶A A和和NADHNADH核苷酸反馈调节：核苷酸反馈调节：ATP/ADPATP/ADP或或AMPAMP可逆磷酸化共价调节可逆磷酸化共价调

20、节激素调节：胰高血糖素激素调节：胰高血糖素/胰岛素胰岛素第26页/共73页乙酰-CoA柠檬酸顺乌头酸异柠檬酸草酰琥珀酸-酮戊二酸琥珀酰-CoA琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸柠檬酸合成酶（缩合）异柠檬酸脱氢酶（氧化脱羧）顺乌头酸酶（脱水顺乌头酸酶（脱水）顺乌头酸酶顺乌头酸酶（水化）（水化）-酮戊二酸脱氢酶系（氧化脱羧）琥珀酰琥珀酰-CoA合成酶合成酶（底物水平磷酸化）（底物水平磷酸化）琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶（氧化）（氧化）延胡索酸酶延胡索酸酶（加水）（加水）苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶（氧化）（氧化）NAD（P）HCO2NADHCO2GTPFADH2NADHH2OH2OH

21、2OH2O第27页/共73页 柠檬酸代谢的生物意义柠檬酸代谢的生物意义柠檬酸循环具有分解代谢和合成代谢双重作用，既大量产能，也可以为其他物质的合成提供碳骨架。柠檬酸循环具有分解代谢和合成代谢双重作用，既大量产能，也可以为其他物质的合成提供碳骨架。第28页/共73页柠檬酸循环的调控柠檬酸循环的调控关键酶：柠檬酸合酶，异柠檬酸脱氢酶，关键酶：柠檬酸合酶，异柠檬酸脱氢酶，a-a-酮戊二酸脱氢酶。酮戊二酸脱氢酶。1.1.生成产物的浓度抑制，即乙酰辅酶生成产物的浓度抑制，即乙酰辅酶A A，柠檬酸，柠檬酸，NADHNADH。2.ATP,ADP2.ATP,ADP和和Ca Ca 2+2+对柠檬酸循环的调节。对

22、柠檬酸循环的调节。巴斯德效应，反巴斯德效应巴斯德效应，反巴斯德效应第29页/共73页TCATCA循环的回补反应循环的回补反应1.1.丙酮酸在丙酮酸羧化酶催化下形成草酰乙酸丙酮酸在丙酮酸羧化酶催化下形成草酰乙酸2.2.磷酸烯醇式丙酮酸在磷酸烯醇式丙酮酸激酶的催化下形成草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸在磷酸烯醇式丙酮酸激酶的催化下形成草酰乙酸3.3.转氨作用将天冬氨酸和谷氨酸转变为草酰乙酸和转氨作用将天冬氨酸和谷氨酸转变为草酰乙酸和-酮戊二酸。酮戊二酸。第30页/共73页葡萄糖+ATP6-磷酸-葡萄糖+ADP6-磷酸-果糖+ATP1，6-二磷酸-果糖+ADP磷酸二羟丙酮3-磷酸-甘油醛+NAD第第一一阶阶

23、段段1，3-二磷酸甘油酸+NADH3-磷酸甘油酸+ATP2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸+ADP丙酮酸+ATP第第二二阶阶段段己糖激酶己糖激酶磷酸葡萄糖异构酶磷酸葡萄糖异构酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶醛缩酶醛缩酶磷酸丙糖异构酶磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶烯醇化酶烯醇化酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶第31页/共73页1.1.-磷酸甘油穿梭磷酸甘油穿梭（glycerol-glycerol-phosphate shuttle-phosphate shuttle）部位部位 脑、骨骼肌脑、骨骼肌 催化酶催化酶 磷酸甘油脱氢酶（磷酸甘油脱氢酶（FADFA

24、D）2.2.苹果酸苹果酸-天冬氨酸穿梭天冬氨酸穿梭（malate-aspartate shuttlemalate-aspartate shuttle）部位部位 肝、心肌肝、心肌 催化酶催化酶 苹果酸苹果酸脱氢酶（脱氢酶（NADNAD+）、谷草转氨酶）、谷草转氨酶第32页/共73页第33页/共73页第34页/共73页糖分解代谢糖分解代谢ATPATP的计算的计算糖酵解的糖酵解的ATPATP:第一部分消耗第一部分消耗ATP=2ATP=2个个第二部分生成第二部分生成ATP=21ATP=2121=421=4个个净生成净生成ATP=4ATP=42=22=2个个产生产生NADH=2 1NADH=2 1，进入

25、呼吸链后得，进入呼吸链后得ATP=4-6ATP=4-6个个一共得一共得ATP=6-8ATP=6-8个个三羧酸循环的总结算：三羧酸循环的总结算：每次循环，加入每次循环，加入1 1个乙酰个乙酰-CoACoA，生成，生成3 3个个NADHNADH、1 1个个FADH2FADH2和和1 1个个GTPGTP。同时脱。同时脱去去2 2个个CO2CO2，消耗，消耗2 2个个H2OH2O。共得共得ATP=3ATP=3个个NADH*3+1NADH*3+1个个FADH2*2+1FADH2*2+1个个GTP=12GTP=12个个ATPATP1 1分子糖彻底氧化产生分子糖彻底氧化产生1212（1616）个）个+12*

26、2+12*2个个=36=36（3838）个）个ATPATP第35页/共73页磷酸戊糖途径（磷酸己糖支路）磷酸戊糖途径（磷酸己糖支路）磷酸戊糖途径可分为氧化阶段和非氧磷酸戊糖途径可分为氧化阶段和非氧化阶段。化阶段。第一阶段第一阶段6-6-磷酸葡萄糖脱氢脱羧生成磷酸葡萄糖脱氢脱羧生成5-5-核糖。核糖。第二阶段磷酸戊糖分子重排，产生不第二阶段磷酸戊糖分子重排，产生不同碳链长度的磷酸单糖，进入酵解途同碳链长度的磷酸单糖，进入酵解途径。径。第36页/共73页6-磷酸-葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸-内酯6-磷酸葡萄糖酸5-磷酸-核酮糖66665-磷酸-核糖25-磷酸-木酮糖5-磷酸-木酮糖227-磷酸-景天庚

27、酮糖3-磷酸-甘油醛226-磷酸-果糖4-磷酸-赤藓糖22+6-磷酸-果糖23-磷酸-甘油醛+26-磷酸-葡萄糖46-磷酸葡萄糖氧化阶段1NADPHNADPH66CO26Pi1H+6H+6+非氧化阶段HO26第37页/共73页 生理意义：生理意义：产生产生NADPNADP，为生物合成提供还原力。，为生物合成提供还原力。生成磷酸戊糖进入核酸代谢。生成磷酸戊糖进入核酸代谢。NADPHNADPH使红细胞中还原谷胱苷肽再生，对维持红细胞还原性有重要作用。使红细胞中还原谷胱苷肽再生，对维持红细胞还原性有重要作用。该途径是植物光合作用中从该途径是植物光合作用中从COCO2 2合成葡萄糖的部分途径。合成葡萄

28、糖的部分途径。个别情况下为细胞供能。个别情况下为细胞供能。第38页/共73页糖的异生糖的异生糖的异生（糖的异生（gluconeogenesis)gluconeogenesis)即形成即形成“新新”糖的意思，糖的意思，指从非糖物质合成指从非糖物质合成葡萄糖的过程。葡萄糖的过程。体内进行糖异生补充血糖的主要器官是肝，肾脏在正常情况下糖异生能力只体内进行糖异生补充血糖的主要器官是肝，肾脏在正常情况下糖异生能力只有肝脏的有肝脏的1/101/10，在长期饥饿时肾脏糖异生能力可以大为增强。，在长期饥饿时肾脏糖异生能力可以大为增强。从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程称为糖异生途径（从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应

29、过程称为糖异生途径（gluconeogenesis gluconeogenesis pathwaypathway）第39页/共73页糖异生的生理意义糖异生的生理意义糖的异生作用是一个十分重要的生物合成葡萄糖的途径。糖的异生作用是一个十分重要的生物合成葡萄糖的途径。在饥饿、剧烈运动造成糖原下降后，糖异生使酵解产生的乳酸、脂肪分解产生的甘油以及生糖氨基酸等中在饥饿、剧烈运动造成糖原下降后，糖异生使酵解产生的乳酸、脂肪分解产生的甘油以及生糖氨基酸等中间产物重新生成糖，这对维持血糖浓度，满足组织对糖的需要是十分重要的。同时对肝糖原进行补充，以间产物重新生成糖，这对维持血糖浓度，满足组织对糖的需要是十分

30、重要的。同时对肝糖原进行补充，以及调节机体酸碱平衡。及调节机体酸碱平衡。第40页/共73页丙酮酸乳酸氨基酸草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸2-磷酸-甘油酸3-磷酸-甘油酸1，3-二磷酸-甘油酸3-磷酸-甘油醛磷酸二羟丙酮甘油1，6-二磷酸-果糖6-磷酸-果糖6-磷酸-葡萄糖葡萄糖丙酮酸羧化酶果糖-1，6二磷酸酶葡萄糖-6-磷酸酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶第41页/共73页糖异生作用和酵解作用的代谢协调控糖异生作用和酵解作用的代谢协调控制制1.1.高浓度的高浓度的6-6-磷酸葡萄糖抑制已糖激酶，活化葡萄糖磷酸葡萄糖抑制已糖激酶，活化葡萄糖6-6-磷酸酶，从而抑制酵解促进糖异生。磷酸酶，从而抑制酵解促进糖异生

31、。6-6-磷酸果糖与磷酸果糖与1 1，6-6-二磷酸果糖的转化是酵解与糖异生的控制点。二磷酸果糖的转化是酵解与糖异生的控制点。丙酮酸向磷酸烯醇式丙酮酸的转化在糖异生中由丙酮酸羧化酶调节，酵解中由丙酮酸激酶丙酮酸向磷酸烯醇式丙酮酸的转化在糖异生中由丙酮酸羧化酶调节，酵解中由丙酮酸激酶调节。乙酰调节。乙酰CoACoA和激活前者，抑制后者；和激活前者，抑制后者；ADPADP激活后者，抑制前者。激活后者，抑制前者。激素的调控。激素的调控。第42页/共73页乳酸循环乳酸循环(cori(cori循环循环)葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸乳酸乳酸葡萄糖葡萄糖NADHNADHN

32、ADHNADH肝肝血液血液肌肉肌肉糖糖异异生生糖糖酵酵解解第43页/共73页第44页/共73页丙酮酸丙酮酸 丙酮酸丙酮酸 草酰乙酸草酰乙酸 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 ATP+CO2ADP+Pi 苹果酸苹果酸 NADH+H+NAD+天冬氨酸天冬氨酸 谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸 天冬氨酸天冬氨酸 苹果酸苹果酸 草酰乙酸草酰乙酸 PEP 磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶 GTP GDP+CO2 线线粒粒体体胞胞液液第45页/共73页糖异生的能量结算糖异生的能量结算糖异生的总反应式：糖异生的总反应式：2 2丙酮酸丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H+4H2O+4ATP+2GT

33、P+2NADH+2H+4H2O葡萄糖葡萄糖+2NAD+4ADP+2GDP+6Pi+2NAD+4ADP+2GDP+6Pi第46页/共73页在前面的三个在前面的三个反应过程中，作用反应过程中，作用物的互变分别由不物的互变分别由不同酶催化其单向反同酶催化其单向反应，这种互变循环应，这种互变循环称之为底物循环称之为底物循环(substrate cycle)。6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 果糖双磷酸酶果糖双磷酸酶-1 ADP ATP Pi 6-磷酸葡糖磷酸葡糖 葡萄糖葡萄糖 葡糖葡糖-6-磷酸酶磷酸酶 己糖激酶己糖激酶 ATP ADP Pi PEP

34、 丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 ADP ATP CO2+ATP ADP+Pi GTP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 羧激酶羧激酶GDP+Pi +CO2 第47页/共73页6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 ATP ADP 6-磷酸果磷酸果糖激酶糖激酶-1 Pi 果糖双磷果糖双磷 酸酶酸酶-1 2,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 AMP 第一个底物循环在第一个底物循环在6-6-磷酸果糖与磷酸果糖与1,6-1,6-双磷酸果糖之双磷酸果糖之间进行间进行 糖异生的调节与糖酵解的调节彼此协调糖异生的调节与糖酵解的调节彼此协调第48页/共73页

35、在在磷酸烯醇式丙酮酸与丙酮酸之间进行磷酸烯醇式丙酮酸与丙酮酸之间进行第第二个底物循环二个底物循环PEP 丙丙 酮酮 酸酸 ATP ADP 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 丙氨酸丙氨酸 乙乙 酰酰 CoA 草酰乙酸草酰乙酸 第49页/共73页糖异生途径的前体物质糖异生途径的前体物质可生成丙酮酸的物质均可变成葡萄糖。可生成丙酮酸的物质均可变成葡萄糖。生糖氨基酸可转变能为丙酮酸、生糖氨基酸可转变能为丙酮酸、a-a-酮戊二酸、草酰乙酸等三羧酸循环的中间酮戊二酸、草酰乙酸等三羧酸循环的中间产物进行糖异生。产物进行糖异生。肌肉剧烈运动后产生的大量乳酸在肝脏被氧化为丙酮酸参加糖异生途径，

36、变肌肉剧烈运动后产生的大量乳酸在肝脏被氧化为丙酮酸参加糖异生途径，变成葡萄糖，在进入血液运送到肌肉中，即成葡萄糖，在进入血液运送到肌肉中，即CoriCori循环。循环。奇数脂肪酸可转变为琥珀酰奇数脂肪酸可转变为琥珀酰CoACoA加入糖异生途径。加入糖异生途径。第50页/共73页糖原的合成与分解糖原的合成与分解糖原是动物体内糖的储藏形式。糖原是动物体内糖的储藏形式。糖原作为葡萄糖储备的生物学意义在于当机体需要葡萄糖时可以被迅速动用糖原作为葡萄糖储备的生物学意义在于当机体需要葡萄糖时可以被迅速动用以被急需。糖原的分解和合成速度直接影响血糖水平。以被急需。糖原的分解和合成速度直接影响血糖水平。肝和肌

37、肉是储藏糖原的主要组织器官，肝糖原总量约肝和肌肉是储藏糖原的主要组织器官，肝糖原总量约7070100g100g，肌糖原约，肌糖原约为为180180300g300g。肌糖原主要供肌收缩时能量的需要，肝糖原则是血糖的重要。肌糖原主要供肌收缩时能量的需要，肝糖原则是血糖的重要来源。来源。第51页/共73页1.葡萄糖单元以葡萄糖单元以-1,4-1,4-糖苷糖苷 键键形成长链。形成长链。2.约约1010个葡萄糖单元处形成分个葡萄糖单元处形成分枝，分枝处葡萄糖以枝，分枝处葡萄糖以-1,6-1,6-糖苷键连接，分支增加，溶糖苷键连接，分支增加，溶解度增加。解度增加。3.每条链都终止于一个非还原每条链都终止于

38、一个非还原端端.非还原端增多，以利于其非还原端增多，以利于其被酶分解。被酶分解。糖原的结构特点糖原的结构特点第52页/共73页糖原的分解糖原的分解糖原磷酸解为糖原磷酸解为1-1-磷酸葡萄糖。（磷酸化酶，调节点）磷酸葡萄糖。（磷酸化酶，调节点）（葡萄糖）（葡萄糖）n n+H+H3 3POPO4 4 （葡萄糖）（葡萄糖）n-1n-1+1-+1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖第53页/共73页 脱枝酶（脱枝酶（debranching enzyme)debranching enzyme)催化分支点的催化分支点的1 1，6 6糖苷键断裂。糖苷键断裂。去分支酶是一种双功能酶，即可催化两种反应，第一：去分支酶是一种双

39、功能酶，即可催化两种反应，第一：4-a4-a葡萄糖转移酶活葡萄糖转移酶活性；第二：性；第二：1 1，6-6-葡萄糖苷酶活性。葡萄糖苷酶活性。第54页/共73页 1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖（磷酸葡萄糖变位酶）（磷酸葡萄糖变位酶）6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖+H2O+H2O 葡萄糖葡萄糖+Pi+Pi（葡萄糖（葡萄糖-6-6-磷酸酶）磷酸酶）(肝糖原特有肝糖原特有)第55页/共73页糖原的合成糖原的合成葡萄糖的磷酸化：葡萄糖葡萄糖的磷酸化：葡萄糖+ATP+ATP 6-6-磷酸葡磷酸葡萄糖萄糖+ADP(+ADP(己糖激酶己糖激酶)6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 1-1-磷

40、酸葡萄糖（磷磷酸葡萄糖（磷酸葡萄糖变位酶）酸葡萄糖变位酶）第56页/共73页*UDPG可看作可看作“活性葡萄糖活性葡萄糖”，在体内充作葡萄糖供体。，在体内充作葡萄糖供体。+UTP 尿苷尿苷 PPPPPi UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 3.1-磷酸葡糖转变成尿苷二磷酸葡糖磷酸葡糖转变成尿苷二磷酸葡糖2Pi+能量能量 1-磷酸葡糖磷酸葡糖 尿苷二磷酸葡糖尿苷二磷酸葡糖(uridine diphosphate glucose,UDPG)第57页/共73页糖原糖原n+UDPG 糖原糖原n+1+UDP 糖原合酶糖原合酶(glycogen synthase)UDP UTP ADP ATP 核苷二磷酸激酶核

41、苷二磷酸激酶4.-1,4-糖苷键式结合糖苷键式结合 第58页/共73页 分支链形成：分支酶（分支链形成：分支酶（branching enzyme)branching enzyme)转移约转移约7 7个葡萄糖基至临近糖链个葡萄糖基至临近糖链上，以上，以1 1，6 6糖苷键连接形成分支。糖苷键连接形成分支。第59页/共73页糖原的合成与分解总图糖原的合成与分解总图UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 G-1-P UTP UDPG PPi 糖原糖原n+1 UDP G-6-P G 糖原合酶糖原合酶 磷酸葡糖变位酶磷酸葡糖变位酶 己糖己糖(葡萄糖葡萄糖)激酶激酶 糖原糖原n Pi 磷酸化酶磷酸化酶 葡糖葡糖-6

42、-磷酸酶（肝）磷酸酶（肝）糖原糖原n 第60页/共73页糖原合成与分解受到彼此相反的调节 关键酶关键酶 糖原合成：糖原合酶糖原合成：糖原合酶 糖原分解：糖原磷酸化酶糖原分解：糖原磷酸化酶 这两种关键酶的重要特点：这两种关键酶的重要特点：它们的快速调节有它们的快速调节有共价修饰共价修饰和和 别构调节别构调节二种方式。二种方式。它们都以活性、无（低）活性二种形式存在，二种它们都以活性、无（低）活性二种形式存在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变。形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变。第61页/共73页糖原合成酶与糖原磷酸化酶的协调控糖原合成酶与糖原磷酸化酶的协调控制制第62页/共73

43、页激素通过环状激素通过环状AMPAMP来协调糖原的代谢分解来协调糖原的代谢分解激素如肾上腺素与靶细胞的质膜上的受体接合，使腺苷酸环化酶活化。激素如肾上腺素与靶细胞的质膜上的受体接合，使腺苷酸环化酶活化。活化的腺苷酸环化酶催化活化的腺苷酸环化酶催化ATPATP生成生成cAMPcAMPcAMPcAMP别构刺激蛋白质激酶的活性别构刺激蛋白质激酶的活性蛋白质激酶使糖原合成酶磷酸化，使之活性降低，同时使磷酸化激酶磷酸化。蛋白质激酶使糖原合成酶磷酸化，使之活性降低，同时使磷酸化激酶磷酸化。磷酸化激酶使糖原磷酸化酶磷酸化，具有活性，加强糖原分解。磷酸化激酶使糖原磷酸化酶磷酸化，具有活性，加强糖原分解。第63

44、页/共73页腺苷环化酶腺苷环化酶 （无活性）（无活性）腺苷环化酶（有活性）腺苷环化酶（有活性）激素（胰高血糖素、肾上腺素等）激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+受体受体 ATP cAMP PKA(无活性无活性)磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶 糖原合酶糖原合酶 糖原合酶糖原合酶-P PKA(有活性有活性)磷酸化酶磷酸化酶b 磷酸化酶磷酸化酶a-P 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶-P Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 Pi Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶抑制剂磷蛋白磷酸酶抑制剂-P 磷蛋白磷酸酶抑制剂磷蛋白磷酸酶抑制剂 PKA（有活性）（有活性）第64页/共7

45、3页 肝糖原：受血糖浓度控制。肝糖原：受血糖浓度控制。胰高血糖素刺激糖原分解；葡萄糖变构磷酸化酶。胰高血糖素刺激糖原分解；葡萄糖变构磷酸化酶。肌糖原：受细胞能荷状态控制。肌糖原：受细胞能荷状态控制。肾上腺素刺激糖原分解；肾上腺素刺激糖原分解；AMP可变构激活磷酸化酶可变构激活磷酸化酶b，ATP、6-磷酸葡萄糖可变磷酸葡萄糖可变构抑制磷酸化酶构抑制磷酸化酶a，同时激活糖原合酶。钙离子升高帮助磷酸化酶，同时激活糖原合酶。钙离子升高帮助磷酸化酶b转化为磷酸转化为磷酸化酶化酶a，刺激糖原分解。，刺激糖原分解。第65页/共73页血糖，指血液中的葡萄糖。血糖，指血液中的葡萄糖。血糖水平，即血糖浓度。血糖水

46、平，即血糖浓度。正常血糖浓度：正常血糖浓度：3.896.11mmol/L 血糖及血糖水平的概念血糖及血糖水平的概念 第66页/共73页血糖水平恒定的生理意义血糖水平恒定的生理意义 保证重要组织器官的能量供应，特别是某些依保证重要组织器官的能量供应，特别是某些依赖葡萄糖供能的组织器官。赖葡萄糖供能的组织器官。脑组织不能利用脂酸，正常情况下主要依赖葡萄糖脑组织不能利用脂酸，正常情况下主要依赖葡萄糖供能；供能；红细胞没有线粒体，完全通过糖酵解获能；红细胞没有线粒体，完全通过糖酵解获能；骨髓及神经组织代谢活跃，经常利用葡萄糖供能。骨髓及神经组织代谢活跃，经常利用葡萄糖供能。第67页/共73页血血糖糖食

47、食 物物 糖糖 消化，消化，吸收吸收 肝糖原肝糖原 分解分解 非糖物质非糖物质 糖异生糖异生 氧化氧化分解分解 CO2+H2O 糖原合成糖原合成 肝（肌）糖原肝（肌）糖原 磷酸戊糖途径等磷酸戊糖途径等 其它糖其它糖 脂类、氨基酸合成代谢脂类、氨基酸合成代谢 脂肪、氨基酸脂肪、氨基酸 血糖的来源和去路是相对平衡的血糖的来源和去路是相对平衡的第68页/共73页 血糖水平的平衡主要受到激素调节血糖水平的平衡主要受到激素调节 主要调主要调节激素节激素降低血糖：胰岛素降低血糖：胰岛素(insulin)升高血糖：胰高血糖素升高血糖：胰高血糖素(glucagon)、糖皮质激素、肾上腺素糖皮质激素、肾上腺素血

48、糖水平保持恒定是糖、脂肪、氨基酸代谢协调的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、肌肉、脂肪组织等各器官组织代谢结果；也是肝、肌肉、脂肪组织等各器官组织代谢协调的结果协调的结果.主要依靠激素的调节，酶水平的调节是最基本的调主要依靠激素的调节，酶水平的调节是最基本的调节方式和基础。节方式和基础。第69页/共73页胰岛素胰岛素是体内唯一降低血糖的激素是体内唯一降低血糖的激素 促进葡萄糖转运进入肝外细胞促进葡萄糖转运进入肝外细胞 ；加速糖原合成，抑制糖原分解；加速糖原合成，抑制糖原分解；加快糖的有氧氧化；加快糖的有氧氧化；抑制肝内糖异生；抑制肝内糖异生；减少脂肪动员。减少脂肪动员。

49、胰岛素的分泌受血糖控制，血糖升高立即引起胰胰岛素的分泌受血糖控制，血糖升高立即引起胰岛素分泌；血糖降低，分泌即减少。岛素分泌；血糖降低，分泌即减少。胰岛素的作用机制胰岛素的作用机制:第70页/共73页机体在不同状态下有相应的升高血糖的激素机体在不同状态下有相应的升高血糖的激素 促进肝糖原分解，抑制糖原合成；促进肝糖原分解，抑制糖原合成；抑制酵解途径，促进糖异生；抑制酵解途径，促进糖异生；促进脂肪动员。促进脂肪动员。血糖降低或血内氨基酸升高刺激胰高血糖素血糖降低或血内氨基酸升高刺激胰高血糖素（glucagon）的分泌。）的分泌。1 1胰高血糖素是体内主要升高血糖的激素胰高血糖素是体内主要升高血糖的激素 胰高血糖素的作用机制：胰高血糖素的作用机制：第71页/共73页2.2.肾上腺素是强有力的升高血糖的激素肾上腺素是强有力的升高血糖的激素 肾上腺素的作用机制：肾上腺素的作用机制：通通过过肝肝和和肌肌肉肉的的细细胞胞膜膜受受体体、cAMP、蛋蛋白白激酶级联激活磷酸化酶，加速糖原分解。激酶级联激活磷酸化酶，加速糖原分解。肾上腺素主要在应激状态下发挥调节作用。肾上腺素主要在应激状态下发挥调节作用。第72页/共73页感谢您的观看！第73页/共73页