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1、糖原的合成与分解GlycogenesisandGlycogenolysis 2 糖原 glycogen 是由许多葡萄糖分子聚合而成的带有分支的高分子多糖类化合物 一 什么是糖原 3 糖原 glycogen 是由许多葡萄糖分子聚合而成的带有分支的高分子多糖类化合物 是动物体内糖的重要贮存形式 是机体能迅速动用的能量储备 一 什么是糖原 4 葡萄糖单元以 1 4 糖苷键形成长链 约10个葡萄糖单元处形成分枝 分枝出葡萄糖以 1 6 糖苷键连接 溶解度增加 形状 树枝状分子量 100 1000万 糖原的结构特点 1 4糖苷键 1 6糖苷键 5 主链自还原端开始 每条链都终止于一个非还原端 还原端 一
2、个非还原端 多个糖原合成或分解时 其葡萄糖残基的添加或去除 均在其非还原端进行 非还原端增多 利于其被酶分解 糖原的结构特点 非还原端 还原端 6 肝糖原含量可达肝重的5 总量为70 100g 肌糖原含量为肌肉重量的1 2 总量为200 400g 糖原的分布 维持血糖水平 主要供肌肉收缩所需 7 一 定义糖原的合成 glycogenesis 是指由单糖合成糖原的过程 二 合成部位组织定位 主要在肝脏 肌肉组织细胞定位 胞浆 二 糖原的合成 8 糖原合成的反应过程可分为三个阶段 三 反应过程 1 活化 2 缩合3 分支 由葡萄糖生成尿苷二磷酸葡萄糖 是一耗能過程 己糖激酶 葡萄糖激酶 6 磷酸葡
3、萄糖 1 磷酸葡萄糖 葡萄糖 磷酸葡萄糖变位酶 磷酸化 异构 UDPG焦磷酸化酶 尿苷二磷酸葡萄糖 UDPG 转形 PPi 1 活化 2ATP PPi 2ADP UTP 2 缩合 在关键酶糖原合酶 glycogensynthase 的催化下 以原有糖原分子为引物 添加新的葡萄糖单位 尿苷二磷酸葡萄糖 尿苷二磷酸 尿苷二磷酸葡萄糖 UDPG 活性葡萄糖 UDPG 在体内充当葡萄糖供体 糖原 糖原n为原有的细胞内的较小糖原分子 称为糖原引物 primer 作为UDPG上葡萄糖基的接受体 3 分支 当直链长度达12个葡萄糖残基以上时 在分支酶 branchingenzyme 的催化下 将距末端6 7
4、个葡萄糖残基组成的寡糖链由 1 4 糖苷键转变为 1 6 糖苷键 使糖原出现分支 糖原的合成与分解代谢 分枝酶 17 四 糖原合成的特点 必须以原有糖原分子作为引物 合成反应在糖原的非还原端进行 合成为一耗能过程 每增加一个葡萄糖残基 需消耗2个高能磷酸键 2分子ATP 关键酶是糖原合酶 glycogensynthase 为一共价修饰酶 需UTP参与 以UDP为载体 三 糖原的水解与分解代谢 分枝酶 1 水解 包括三步反应 循环交替进行 磷酸解 由糖原磷酸化酶 glycogenphosphorylase 催化对 1 4 糖苷键磷酸解 生成G 1 P 转寡糖链 当糖原被水解到离分支点四个葡萄糖残
5、基时 由葡聚糖转移酶催化 将分支链上的三个葡萄糖残基转移到直链的非还原端 使分支点暴露 脱枝 由 1 6 葡萄糖苷酶催化 将 1 6 糖苷键水解 生成一分子自由葡萄糖 22 糖原水解小结 磷酸化酶只作用于 1 4糖苷键 对 1 6糖苷键不起作用 当磷酸解反应进行到距分支点约4个葡萄糖基时 脱支酶开始发挥作用 它首先将3个葡萄糖基转移到邻近糖链的非还原末端 以 1 4糖苷键相连 然后将剩下的以 1 6糖苷键连接的葡萄糖基直接水解为游离葡萄糖 脱支酶有两种酶活性 葡聚糖转移酶和 1 6葡萄糖苷酶 除去分支后 磷酸化酶则继续发挥作用 因此在磷酸化酶与脱支酶的共同作用下 糖原的分支越来越少 分子不断变
6、小 2 异构 1 磷酸葡萄糖在变位酶作用下转变为6 磷酸葡萄糖 3 脱磷酸 6 磷酸葡萄糖由葡萄糖 6 磷酸酶 glucose 6 phosphatase 催化水解为葡萄糖 葡萄糖6 磷酸酶主要存在于肝 肾细胞 肌肉组织中不含此酶 因此肌糖原不能分解为葡萄糖 只能进入糖酵解或有氧氧化 G 6 P的代谢去路 G 补充血糖 G 6 P F 6 P 进入酵解途径 G 1 P Gn 合成糖原 UDPG 6 磷酸葡萄糖酸内酯 进入磷酸戊糖途径 葡萄糖醛酸 进入葡萄糖醛酸途径 27 糖原的合成与分解代谢 分枝酶 脱枝酶 肝糖原与肌糖原比较 29 糖原累积症 glycogenstoragediseases
7、是一类遗传性代谢病 其特点为体内某些器官组织中有大量糖原堆积 引起糖原累积症的原因是患者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类 五 糖原累积症 30 五 糖原合成与分解的生理意义 1 贮存能量 2 调节血糖浓度 3 利用乳酸 肝中可经糖异生途径利用糖无氧酵解产生的乳酸来合成糖原 第六节 糖异生Gluconeogenesis 32 一 糖异生作用的概念 由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖异生作用 部位 原料 主要有乳酸 甘油 生糖氨基酸 主要在肝 肾细胞的胞浆及线粒体 33 二 糖异生作用的过程 基本上是糖酵解的逆过程跨越三个障碍酵解途径中有3个由关键酶催化的不可逆反应 在糖异生时 须由另外的反应
8、和酶代替 葡萄糖 6 P葡萄糖 6 P果糖 1 6 二P果糖 3 磷酸甘油醛 P 二羟丙酮 1 3 二磷酸甘油酸 3 磷酸甘油酸 2 磷酸甘油酸 PEP 丙酮酸 35 1 丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸 PEP 丙酮酸 草酰乙酸 磷酸烯醇丙酮酸 PEP 丙酮酸羧化酶 pyruvatecarboxylase 辅酶为生物素 反应在线粒体 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶 反应在线粒体 胞液 葡萄糖 6 P葡萄糖 6 P果糖 1 6 二P果糖 3 磷酸甘油醛 P 二羟丙酮 1 3 二磷酸甘油酸 3 磷酸甘油酸 2 磷酸甘油酸 PEP 丙酮酸 37 2 1 6 双磷酸果糖转变为6 磷酸果糖 38 葡萄糖6 磷酸酶
9、存在于肝 肾细胞 肌肉组织中不含此酶 3 6 磷酸葡萄糖水解为葡萄糖 39 非糖物质进入糖异生的途径 糖异生的原料转变成糖代谢的中间产物 上述糖代谢中间代谢产物进入糖异生途径 异生为葡萄糖或糖原 40 二 激素的调节作用 促进糖异生作用的激素肾上腺素 胰高血糖素 糖皮质激素抑制糖的异生作用的激素是胰岛素 41 四 糖异生作用的意义 一 维持血糖浓度恒定 二 补充肝糖原 三碳途径 指进食后 大部分葡萄糖先在肝外细胞中分解为乳酸或丙酮酸等三碳化合物 再进入肝细胞异生为糖原的过程 三 调节酸碱平衡 乳酸异生为糖 42 循环过程 葡萄糖 葡萄糖 葡萄糖 丙酮酸 乳酸 乳酸 乳酸 丙酮酸 血液 乳酸循环
10、 lactosecycle Cori循环 43 乳酸的利用 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 乳酸循环是一个耗能的过程 乳酸循环 lactosecycle Cori循环 第五节 血糖及其调节BloodGlucoseandtheRegulationofBloodGlucoseconcentration 46 血糖是糖在体内的运输形式 血中的单糖 主要是葡萄糖 称为血糖 正常人空腹血糖 3 89 6 11mmol L 葡萄糖氧化酶法 概念 47 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
11、依赖葡萄糖供能 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 血糖 3 3 5 6mmol L 血糖 8 9mmol L 一 血糖的来源与去路 49 肝脏的调节作用激素的调节作用 二 血糖的调节 50 血糖 脂肪动员 餐后 空腹 乳酸 甘油等 糖异生 一 肝脏对血糖浓度的调节 51 二 激素对血糖浓度的调节 主要依靠激素的调节 52 一 胰岛素 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 加快糖的有氧氧化 抑制肝内糖异生 减少脂肪动员 体内唯一降低血糖水平的激素 胰岛素的作用机制 53 二 胰高血糖素 促进肝糖原分解 抑制糖原合成 抑制酵解途径
12、促进糖异生 促进脂肪动员 体内升高血糖水平的主要激素 此外 糖皮质激素和肾上腺素也可升高血糖 肾上腺素主要在应急状态下发挥作用 胰高血糖素的作用机制 54 三 肾上腺素 强有力的升高血糖的激素 肾上腺素的作用机制 通过肝和肌肉的细胞膜受体 cAMP 蛋白激酶级联激活磷酸化酶 加速糖原分解 主要在应激状态下发挥调节作用 55 四 糖皮质激素 引起血糖升高 肝糖原增加 糖皮质激素的作用机制可能有两方面 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葡萄糖 抑制点为丙酮酸的氧化脱羧 此外 在糖皮质激素存在时 其他促进脂肪动员的激素才能发挥最大的效果 间接抑制周围组织摄
13、取葡萄糖 56 葡萄糖耐量 glucosetolerence 正常人体内存在一套精细的调节糖代谢的机制 在一次性食入大量葡萄糖后 血糖水平不会出现大的波动和持续升高 指人体对摄入的葡萄糖具有很大的耐受能力的现象 57 糖耐量试验 glucosetolerancetest GTT 目的 临床上用来诊断病人有无糖代谢异常 口服糖耐量试验的方法 被试者清晨空腹静脉采血测定血糖浓度 然后一次服用100g葡萄糖 服糖后的1 2 1 2h 必要时可在3h 各测血糖一次 以测定血糖的时间为横坐标 空腹时为0h 血糖浓度为纵坐标 绘制糖耐量曲线 糖耐量曲线 正常人 服糖后1 2 1h达到高峰 然后逐渐降低 一
14、般2h左右恢复正常值 糖尿病患者 空腹血糖高于正常值 服糖后血糖浓度急剧升高 2h后仍可高于正常 59 三 糖代谢异常 一 高血糖 二 低血糖 60 一 高血糖 原因 生理性高血糖如情绪激动 交感神经兴奋或一次性大量摄入葡萄糖等 概念 临床上一般将空腹血糖浓度高于7 2 7 6mmol L时称为高血糖 病理性高血糖常见于内分泌机能失调 如糖尿病 胰岛 细胞功能低下 肾上腺皮质功能亢进等 61 生理性糖尿 情感性糖尿饮食性糖尿病理性糖尿 如糖尿病 肾性糖尿病 当血糖浓度超过肾糖阈 8 89mmol L 时则出现糖尿 高血糖与糖尿 62 二 低血糖 1 低血糖 hypoglycemia 的定义 2 低血糖的影响 空腹血糖浓度低于3 33 3 89mmol L时称为低血糖 血糖水平过低 会影响脑细胞的功能 从而出现头晕 倦怠无力 心悸等症状 严重时出现昏迷 称为低血糖休克 63 3 低血糖的病因 胰性 胰岛 细胞功能亢进 胰岛 细胞功能低下等 肝性 肝癌 糖原积累病等 内分泌异常 垂体功能低下 肾上腺皮质功能低下等 肿瘤 胃癌等 饥饿或不能进食
