生物化学(人卫版)教案：第四章 糖代谢.pdf

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1、授课章节授课对象授课地点第四章第四章糖代谢糖代谢普教 2007 级临床、口腔本科学时10教 材时 间见首页2008 年92510145-315、5-506、2-3011、掌握：糖的主要生理功能；糖的无氧分解（酵解）、有氧氧化、糖原合成及分解、糖异生的基本反应过程、部位、关键酶（限速教学目的要求酶）、生理意义；磷酸戊糖途径的生理意义；血糖概念、正常值、血糖来源与去路、调节血糖浓度的主要激素。2、熟悉：糖的消化吸收；糖代谢的概况；糖代谢各途径的调节。3、了解：磷酸戊糖途径的基本过程；糖醛酸途径；多元醇的生成；果糖、半乳糖、甘露糖的代谢概况；血糖水平异常。教学重点：糖的主要生理功能；糖的无氧分解（酵

2、解）、有氧氧化、教学重点难点糖原合成及分解、糖异生的基本反应过程、部位、关键酶（限速酶）、生理意义；磷酸戊糖途径的生理意义；血糖概念、正常值、血糖来源与去路、调节血糖浓度的主要激素。教学难点：糖代谢各途径的具体反应过程及其调节。教学方法教具第一节概述大课系统讲授多媒体辅以板书一、糖的主要生理功能是氧化供能二、糖的消化吸收主要是在小肠进行三、糖代谢的概况授课提纲第二节糖的无氧分解一、糖无氧氧化反应过程分为酵解途径和乳酸生成两个阶段二、糖酵解的调控是对 3 个关键酶活性的调节三、糖酵解的主要生理意义是在机体缺氧的情况下快速供能第三节糖的有氧氧化一、糖有氧氧化的反应过程包括糖酵解途径、丙酮酸氧化脱羧

3、、三羧酸循环及氧化磷酸化二、三羧酸循环是以形成柠檬酸为起始物的循环反应系统三、糖有氧氧化是机体获得 ATP的主要方式四、糖有氧氧化的调节是基于能量的需求五、巴斯德效应是指糖有氧氧化抑制糖酵解的现象六、葡萄糖的其他代谢途径第四节 葡萄糖的其他代谢途径一、磷酸戊糖途径生成 NADPH 和磷酸戊糖二、糖醛酸途径可生成葡萄糖醛酸三、多元醇途径可生成木糖醇、山梨醇等第五节 糖原的合成与分解一、糖原的合成代谢主要在肝和肌组织中进行二、肝糖原分解产物葡萄糖可补充血糖三、糖原合成与分解受到彼此相反的调节四、糖原积累症是由先天性酶缺陷所致第六节 糖异生一、糖异生途径不完全是糖酵解的逆反应二、糖异生的调节通过对

4、2 个底物循环的调节与糖酵解调节彼此协调三、糖异生的生理意义主要在于维持血糖水平恒定四、肌中产生的乳酸运输至肝进行糖异生形成乳酸循环第七节 其它单糖的代谢一、果糖被磷酸化后进入糖酵解途径二、半乳糖可转变为 1-磷酸葡萄糖成为糖酵解途径的中间产物三、甘露糖可转变为 6-磷酸果糖进入糖酵解途径第八节 血糖及其调节一、血糖的来源和去路是相对平衡的血糖水平的平衡主要是受到激素调节二、血糖水平异常及糖尿病是最常见的糖代谢紊乱教教 学学 主主 要要 内内 容容物质代谢概论一、概述糖的概念:糖(carbohydrates)即碳水化合物，其化学本质为多羟醛或多羟酮及其衍生物。糖主要根据其水解产物的情况可分为四

5、大类:糖、多糖、结合糖。糖的生理功能1、提供碳源和能源（这是糖的主要功能）2、提供合成体内其它物质的原料糖可转变成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、核苷等。3、作为机体组织细胞的组成成分如糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂。糖的消化吸收备备注注20mins15 mins单糖、寡10 mins15 mins5mins5mins糖的消化：人类食物中的糖主要有植物淀粉、动物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以淀粉为主。消化部位：主要在小肠，少量在口腔糖的吸收吸收部位：小肠上段吸收形式：单糖吸收机制：Na+依赖型葡萄糖转运体糖代谢概况二、糖的无氧分解(糖酵解)概念：糖的无氧分解指在机体缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸（

6、lactate）的过程，也称为糖酵解（glycolysis)由葡萄糖分解成丙酮酸（pyruvate)的过程，这一过程又称为糖酵解途径（glycolytic pathway)反应部位：胞液反应过程：第一阶段：由葡萄糖分解成丙酮酸第二阶段：由丙酮酸转变成乳酸的过程。1、6-磷酸葡萄糖的生成15 mins教教 学学 主主 要要 内内 容容2、6-磷酸葡萄糖转化为 6-磷酸果糖3、6-磷酸果糖转变为 1,6-双磷酸果糖4、磷酸己糖裂解成 2 个磷酸丙糖5、磷酸丙糖的同分异构化6、3-磷酸甘油醛氧化为 1,3-二磷酸甘油酸7、1,3-二磷酸甘油酸转变为 3-磷酸甘油酸8、3-磷酸甘油酸转变为 2-磷酸甘

7、油酸9、2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸10、磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸,并生成 ATP11、丙酮酸转变成乳酸糖酵解特点：1.反应部位：胞浆2.糖酵解为一个不需氧的产能过程3.反应全过程中有三步不可逆的反应备备注注10 mins15 mins5 mins10 mins4.产能的方式和数量方式：底物水平磷酸化数量：从 G 开始22-2=2ATP从 Gn 开始22-1=3ATP5终产物乳酸的去路：释放入血进入肝脏再发生转变糖酵解的生理意义：1、是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。2、是某些细胞在氧供正常情况下的重要供能途径：无线粒体的细胞，如：红细胞 代谢活跃的细胞，如：白细胞、神经元、骨

8、髓细胞三、糖的有氧氧化概念：糖的有氧氧化(aerobic oxidation)指在机体氧供充足时，葡萄糖彻底氧化成 H2O 和 CO2，并释放出能量的过程。是机体主要供能方式。反应部位：胞液及线粒体反应过程：教教 学学 主主 要要 内内 容容第一阶段：酵解途径第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧为乙酰 CoA第三阶段：乙酰 CoA 进入三羧酸循环第四阶段：进入呼吸链进行氧化磷酸化1.丙酮酸的生成酵解途径2.丙酮酸的氧化脱羧生成乙酰 CoA3.三羧酸循环与氧化磷酸化备备注注25mins三羧酸循环的概念：指乙酰 CoA 和草酰乙酸缩合生成含三个羧基的柠檬酸，反复的进行脱氢脱羧，又生成草酰乙酸，再重复循环反应

9、的过程。三羧酸循环(Tricarboxylic acid Cycle,TAC)也称为柠檬酸循环，这是因为循环反应中的第一个中间产物是一个含三个羧基的柠檬酸。由于 Krebs 正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为 Krebs 循环，它由一连串反应组成。三羧酸循环的要点：经过一次三羧酸循环，消耗一分子乙酰 CoA，经四次脱氢，二次脱羧，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。关键酶有：柠檬酸合酶、-酮戊二酸脱氢酶复合体、异柠檬酸脱氢酶三羧酸循环的生理意义：10 mins是三大营养物质氧化分解的最后共同途径，是产生能量的主要

10、阶段；是三大营养物质代谢联系的枢纽；为其它物质代谢提供小分子前体；为呼吸链提供 H+e。有氧氧化的能量生成情况：H+e 进入呼吸链彻底氧化生成 H2O 的同时 ADP 偶联磷酸化生成 ATP教教 学学 主主 要要 内内 容容一分子葡萄糖经过有氧氧化净生成 30 或 32 分子 ATP备备注注有氧氧化的生理意义：糖的有氧氧化是机体产能最主要的途径。它不仅产能效率高，而且由于产生的能量逐步分次释放，相当一部分形成 ATP，所以能量的利用率也高有氧氧化的调节特点：有氧氧化的调节通过对其关键酶的调节实现。ATP/ADP 或 ATP/AMP 比值全程调节。该比值升高，所有关键酶均被抑制。氧化磷酸化速率影

11、响三羧酸循环。前者速率降低，则后者速率也减慢。三羧酸循环与酵解途径互相协调。三羧酸循环需要多少乙酰 CoA，则酵解途径相应产生多少丙酮酸以生成乙酰 CoA。巴斯德效应。概念：指有氧氧化抑制糖酵解的现象。机制：有氧时，NADH+H+进入线粒体内氧化，丙酮酸进入线粒体进一步氧化而不生成乳酸；缺氧时，酵解途径加强，NADH+H+在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。四、葡萄糖的其他代谢途径（一）磷酸戊糖途径概念：磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再进一步转变成 3-磷酸甘油醛和 6-磷酸果糖的反应过程。细胞定位：胞液过程：第一阶段：氧化反应。生成磷酸戊糖，NADPH+

12、H+及 CO2第二阶段：基团转移反应（磷酸戊糖的转变阶段）在一系列反应中，通过 3C、4C、6C、7C 等演变阶段，最终生成 3-磷酸甘油醛和 6-磷酸果糖，每3 分子 6-磷酸葡萄糖通过磷酸戊糖途径代谢后，转变为一分子的 3-磷酸甘油醛和二分子的 6-磷酸葡萄糖20 mins5 mins25 mins教教 学学 主主 要要 内内 容容调节：备备注注10mins6-磷酸葡萄糖脱氢酶为磷酸戊糖途径的关键酶，其活性的高低决定 6-磷酸葡萄糖进入磷酸戊糖途径的流量，此酶活性主要受 NADPH/NADP+比例的影响，比例升高则被抑制，降低则被启动。另外 NADPH 对该酶有强烈抑制作用。5 mins生

13、理意义：1、为核酸、核苷酸的生成提供 磷酸核糖2、提供 NADPH 作为供氢体参与多种代谢反应 NADPH 是体内许多合成代谢的供氢体 NADPH 参与体内的羟化反应，与生物合成或生物转化有关 NADPH 可维持 GSH 的还原性10 mins（二）糖醛酸途径过程：生理意义：对人类而言，糖醛酸途径的主要生理意义在于生成活化的葡萄糖醛酸，即 UDPGA。葡萄糖醛酸是组成蛋白聚糖的糖胺聚糖，如透明质酸、硫酸软骨素、肝素等的组成成分。葡萄糖醛酸在生物转化过程中参与很多结合反应。（三）多元醇途径10 mins葡萄糖代谢过程中可生成一些多元醇，如木糖醇(xylitol)、山梨醇(sorbitol)等，所

14、以被称为多元醇途径(polyol pathway)。五、糖原的合成与分解糖原是动物体内糖的储存形式之一，是机体能迅速动用的5 mins能量储备糖原储存的主要器官及其生理意义：肌肉：肌糖原，180 300g，主要供肌肉收缩所需肝脏：肝糖原，70 100g，维持血糖水平15 mins糖原的合成代谢概念：糖原的合成(glycogenesis)指由葡萄糖合成糖原的过教教 学学 主主 要要 内内 容容程。合成部位：组织定位：主要在肝脏、肌肉细胞定位：胞浆反应过程：1.葡萄糖磷酸化生成 6-磷酸葡萄糖2.6-磷酸葡萄糖转变成 1-磷酸葡萄糖3.1-磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖4.-1,4-糖苷键式结合

15、5糖原分枝的形成糖原的分解代谢概念：糖原分解(glycogenolysis)习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程亚细胞定位：胞浆过程：1.糖原的磷酸解2.脱枝酶的作用3.1-磷酸葡萄糖转变成 6-磷酸葡萄糖4.6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖调节关键酶：糖原合成：糖原合酶糖原分解：糖原磷酸化酶调节形式：共价修饰和别构调节六、糖异生概念：糖异生(gluconeogenesis)是指从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程部位：主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体原料：主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸过程：糖异生途径与酵解途径大多数反应是共有的、可逆的；酵解途径中有 3 个由关键酶催化的不可逆反应。在糖异生时，须由另

16、外的反应和酶代替1.丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)备备注注10 mins15 mins5 mins15 mins教教 学学 主主 要要 内内 容容2.1,6-双磷酸果糖 转变为 6-磷酸果糖3.6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖调节：在这三个反应过程中，作用物的互变分别由不同酶催化其单向反应，这种互变循环称之为底物循环，有必要通过调节使糖异生途径与酵解途径相互协调，主要是对前述底物循环中的后 2个底物循环进行调节糖异生的生理意义：1维持血糖浓度恒定2补充肝糖原3调节酸碱平衡（乳酸异生为糖）乳酸循环肌肉酵解 G 生成乳酸，后者通过血液循环到肝脏，异生为 G，并输出为肌肉利用，此过和循环进行，称为

17、乳酸循环。生理意义：乳酸再利用，避免了乳酸的损失 防止乳酸的堆积引起酸中毒七、其它单糖的代谢果糖、半乳糖和甘露糖都是通过转变为糖酵解途径的中间产物而进入糖酵解途径代谢。果糖被磷酸化后进入糖酵解途径半乳糖可转变为 1-磷酸葡萄糖成为糖酵解途径的中间产物甘露糖可转变为 6-磷酸果糖进入糖酵解途径八、血糖及其调节血糖的概念：指血液中的葡萄糖正常血糖浓度：3.896.11mmol/（70110mg/dl)）来源：食物糖消化吸收、肝糖原分解、非糖物质糖异生去路：氧化分解供能、合成糖原、转变为其它物质升高和降低血糖的激素及其作用机理降低血糖：胰岛素(insulin)机理：备备注注10 mins5 mins

18、10 mins10 mins10 mins5 mins教教 学学 主主 要要 内内 容容 促进肌、脂肪组织等的细胞膜葡萄糖载体将葡萄糖转运入细胞。通过增强磷酸二酯酶活性，降低 cAMP 水平，从而使糖原合酶活性增强、磷酸化酶活性降低，加速糖原合成、抑制糖原分解。通过激活丙酮酸脱氢酶磷酸酶而使丙酮酸脱氢酶激活，加速丙酮酸氧化为乙酰 CoA，从而加快糖的有氧氧化。抑制肝内糖异生。这是通过抑制磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成以及促进氨基酸进入肌组织并合成蛋白质，减少肝糖异生的原料。通过抑制脂肪组织内的激素敏感性脂肪酶，可减缓脂肪动员的速率。升高血糖：胰高血糖素(glucagon)、糖皮质激素、肾上腺素、

19、生长激素等。胰高血糖素机制：经肝细胞膜受体激活依赖 cAMP 的蛋白激酶，从而抑制糖原合酶和激活磷酸化酶，迅速使肝糖原分解，血糖升高。通过抑制 6-磷酸果糖激酶-2，激活果糖双磷酸酶-2，从而减少 2,6-双磷酸果糖的合成，后者是 6-磷酸果糖激酶-1的最强的变构激活剂以及果糖双磷酸酶-1 的抑制剂。于是糖酵解被抑制，糖异生则加速。促进磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成；抑制肝 L 型丙酮酸激酶；加速肝摄取血中的氨基酸，从而增强糖异生。通过激活脂肪组织内激素敏感性脂肪酶，加速脂肪动员，从而间接升高血糖水平。糖皮质激素机制：促进肌肉蛋白质分解，分解产生的氨基酸转移到肝进行糖异生。抑制肝外组织摄取和利用

20、葡萄糖，抑制点为丙酮酸的氧化脱羧。备备注注15 mins教教 学学 主主 要要 内内 容容肾上腺素机制：通过肝和肌肉的细胞膜受体、cAMP、蛋白激酶级联启动磷酸化酶，加速糖原分解。主要在应激状态下发挥调节作用。血糖水平异常及糖尿病低血糖是指血糖浓度低于 3.0mmol/L危害：低血糖影响脑的正常功能，因为脑细胞所需要的能量主要来自葡萄糖的氧化。当血糖水平过低时，就会影响脑细胞的功能，从而出现头晕、倦怠无力、心悸等，严重时出现昏迷，称为低血糖休克。如不及时给病人静脉补充葡萄糖，可导致死亡。原因：胰性(胰岛-细胞机能亢进、胰岛-细胞机能低下等)；肝性（肝癌、糖原累积病等）；内分泌异常（垂体机能低下、肾上腺皮质机能低下等）；肿瘤（胃癌等）；饥饿或不能进食者等。高血糖是指空腹血糖高于 6.9mmol/L原因：糖尿病；遗传性胰岛素受体缺陷 某些慢性肾炎、肾病综合症等；生理性高血糖和糖尿。备备注注10 mins10mins糖尿病是一种因部分或完全胰岛素缺失、或细胞胰岛素受5 mins体减少、或受体敏感性降低导致的疾病，它是除了肥胖症之外人类最常见的内分泌紊乱性疾病。分为二型:型（胰岛素依赖型）型（非胰岛素依赖型）