生物化学 糖代谢课件

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1、1,第六章糖 代 谢,第一节 概 述 1. 主要糖类： 葡萄糖(Glucose,Glc) 运输形式,(-1,4、-1,6糖苷键),糖元（Glycogen,Gn） 储存形式(肝,肌肉),2,2,3,2. 生理功能：,(2)细胞结构组分及重要生理活性物质(复合物形式),糖蛋白 IgG、激素,(脱氧)核糖 DNA、RNA,糖蛋白、蛋白聚糖 结缔组织、软骨,糖蛋白、糖脂 生物膜,(1)氧化供能 提供生命活动所需能量(占70%),4,糖 细胞 (中间代谢),生物(大)分子 小分子 + 能量,消化、吸收,血运输,中间代谢,合成,分解,中间代谢途径: 无氧酵解，有氧氧化, 磷酸戊糖途径， 糖原合成(分解),

2、 糖异生等,类型：,糖,5,第二节 糖的消化吸收 1. 食物糖类 淀粉，双糖，单糖 2. 参与消化的酶类 -淀粉酶（唾液，胰腺) -糊精酶(小肠),(可吸收),一、消化,产物: Glc,产物: 麦芽糖,糊精，Glc, 麦芽糖酶，蔗糖酶，乳糖酶(小肠),6,1. 部位：小肠上段,3. 主要消化部位： 小肠 4. 主要消化产物： Glc，半乳糖，果糖,图6-1,2. 方式：主动运输(逆浓度差,耗能,载体),二、吸收,7,图 6-1 葡萄糖在小肠上皮细胞的转运,逆浓度,顺浓度,顺浓度,8,第三节 血 糖,一、定义及正常值:,血糖 (blood sugar) 血液中的葡萄糖,低血糖 空腹血糖 3.9m

3、M,高血糖 空腹血糖 7.0mM,正常值 3.9-6.1mM (葡萄糖氧化酶法),9,食物中糖,氧化供能,肝糖原分解,合成糖原,糖异生,非糖物质 (脂肪、非必需aa),糖尿,其它糖，复合糖及其衍生物,血 糖,*,*,空腹,补充,肝, 肌肉,(储存),过高,二、主要来源与去路,出现糖尿时血糖的浓度值,肾糖域:,10,三、血糖浓度的调节,正常人血糖浓度: 维持在相对恒定水平(3.9-6.1mM),(以保证各组织器官对糖的利用, 脑组织 Glc供能),机体存在调节血糖平衡的机制 保证血糖浓度相对恒定,a. 神经系统：,下丘脑和自主神经 激素分泌,b. 激素： (表6-1),c. 组织器官:,肝脏最主

4、要,调节,11,相互协同/拮抗 维持血糖浓度恒定,激素对血糖浓度的调节,12,* 血糖浓度,(各组织细胞膜上),* 葡萄糖转运体,主要的影响因素,组织器官水平上调节血糖浓度,* 肝脏 最主要的器官,13,正常血糖时： 各组织细胞摄取Glc作为能源,血糖过高时： * 肝细胞快速摄取过多的Glc,(合成肝糖原，降低血糖),* 胰岛素分泌肌肉和脂肪细胞,摄取Glc,血糖偏低时: 肝脏分解糖原,(各组织细胞对G的摄取均通过Glc转运体),及糖异生,血糖浓度,(合成肌糖原/脂肪),14,肾糖域 出现糖尿时血糖的浓度值,* 正常血糖浓度时：,肾小管能重吸收原尿中全部Glc,* 血糖浓度超过肾小管重吸收能力

5、时：,( 8.889.99 mM),尿糖(-),尿糖(+),四、肾糖域、糖耐量及糖耐量试验,15,糖耐量: 一次食入大量Glc后,血糖水平波动不大（10mM）,糖尿病人： 糖耐量,(机体存在精细的调节血糖浓度的机制),16,糖耐量试验 (glucose tolerance test),0.5,1,1.5,2.0,17,第四节 糖的无氧酵解,糖的分解代谢:,无氧酵解、有氧氧化、磷酸戊糖途径 图6-3,少量能量,分解(缺氧),反应场所：胞质(酶均位于胞质),无氧酵解(anaerobic glycolysis)：,Glc/Gn,乳酸,18,图6-3 糖代谢三条途径间的关系,无氧酵解 磷酸戊糖途径 有

6、氧氧化,19,四个阶段:,I.己糖磷酸化(Glc F-1,6P),II. 磷酸己糖 磷酸丙糖,III. 磷酸丙糖 丙酮酸,IV. 丙酮酸 乳酸(无氧),氧化,还原,裂解,(1),(2),(2),(2),(2),(2),一、无氧酵解的反应过程：,20,(2),(2),(2),F-1,6-P,21,1.己糖磷酸化(Glc F-1,6P),(1) Glc/Gn磷酸化为G-6-P,第一次磷酸化反应,22,a. 己糖激酶(HK, 各种组织,尤其是大脑) 己糖激酶的同工酶(IV), 高度专一(Glc),关键酶, 专一性低, 反应不可逆, ATP,葡萄糖激酶(GK,肝),Km: 0.01-0.1mM (Gl

7、c),Km: 10-20mM (Glc),23,GK: 10-20mM Km (Glc),大量吸收Glc 合成肝糖原,(食后),（）,24,c. G-6-P: 重要的中间产物,许多糖代谢途径的连接点,(酵解、有氧氧化、戊糖途径、糖原合成/分解),d. 中间产物 含磷酸基团(-),b. 糖原降解: 磷酸化酶(水解-1,4糖苷键),(Gn G-1-P),图,25,2,26,27,(2) G-6-P生成F-6-P,28,(3) F-6-P生成F-1,6-BP,6-磷酸果糖激酶I: 限速酶, 主要调节点,第二次磷酸化，不可逆,(PFK 1),29,* 2个不可逆反应,葡萄糖开始 (己糖激酶和6-磷酸果

8、糖激酶1),糖原开始 (磷酸化酶和6-磷酸果糖激酶1),第一阶段反应(己糖磷酸化)的特点：,* 葡萄糖磷酸化 (Glc/Gn中),* 能量消耗 (G开始 2ATP, Gn开始 1ATP),* 关键酶:,30,31,四个阶段:,I.己糖磷酸化(Glc F-1,6P),II. 磷酸己糖 磷酸丙糖,III. 磷酸丙糖 丙酮酸,IV. 丙酮酸 乳酸(无氧),氧化,还原,裂解,(1),(2),(2),(2),(2),(2),无氧酵解的反应过程：,32,2. 1分子磷酸己糖裂解为两分子磷酸丙糖,33,3. 两分子磷酸丙糖氧化为丙酮酸 脱氢,加磷酸,形成高能磷酸键,(5步),34, 脱去高能键，生成ATP(

9、2),直接将底物中的高能磷酸基团转移给ADP形成ATP,* 第一次产能,* 底物水平磷酸化,35, 磷酸基转移,3,2,36, 脱水形成高能磷酸键(能量重新分配),(PEP),37, 脱去高能键,生成丙酮酸 a. 反应不可逆，关键酶(调节点) b. 第二次底物水平磷酸化(第二次产能,ATP2),(PK),38,四个阶段:,I.己糖磷酸化(Glc F-1,6P),II. 磷酸己糖 磷酸丙糖,III. 磷酸丙糖 丙酮酸,IV. 丙酮酸 乳酸(无氧),氧化,还原,裂解,(1),(2),(2),(2),(2),(2),无氧酵解的反应过程：,39,氧化,磷酸丙糖 丙酮酸,(3-磷酸甘油醛),(3-磷酸甘

10、油醛 1,3-二磷酸甘油酸),* 2次底物水平磷酸化 (生成ATP,4),1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸,磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸,* 1次脱氢 (生成NADH + H+),(5步),第三阶段反应的特点: 产能,40,41,4. 2分子丙酮酸还原为2分子乳酸 (无氧),a. NADH + H+由3磷酸甘油醛脱氢提供 (有氧时, NADH参与能量释放) b. LDH1(心肌中)对乳酸亲和力大 LDH5(骨骼肌)对丙酮酸亲和力大,(LDH),(图6-4),42,乳酸脱氢酶 (含5种同工酶):,* 骨骼肌富含LDH5,* 心肌富含LDH1,对丙酮酸亲和力大, 可使丙酮酸迅速转变成乳酸,以保证剧

11、烈运动氧供应不足时G/Gn仍能经酵解供能,对乳酸亲和力大, 可使乳酸在心肌中不断氧化供能,(无氧),(有氧),43,图6-3 糖代谢三条途径间的关系,无氧酵解 磷酸戊糖途径 有氧氧化,44,己糖激酶,6-磷酸果糖 激酶-1,丙酮酸激酶,4,(直链),45,四个阶段:,I.己糖磷酸化(Glc F-1,6P),II. 磷酸己糖 磷酸丙糖,III. 磷酸丙糖 丙酮酸,IV. 丙酮酸 乳酸(无氧),氧化,还原,裂解,(1),(2),(2),(2),(2),(2),无氧酵解的反应过程：,46,获能效率: 100% = 41%,30.52,146,二、糖酵解过程的能量变化,47,48,三、小结,2. 反应

12、分4个阶段,3. 关键酶：HK、PFK-1、PK,4. 终产物 乳酸,5. 能量变化：葡萄糖 (生成2ATP),1. 胞质中进行,限速酶：PFK-1、PK,6. 特点： 无氧参与,糖原 (生成3ATP),图6-4,49,己糖激酶,6-磷酸果糖 激酶-1,丙酮酸激酶,4,(直链),50,(图6-3),四、糖酵解的生理意义,1. 无氧状态下(迅速)供能(缺氧/肌肉供血不足) 2. 少数组织仅以此获能 红细胞(无线粒体) 3. 某些组织以此获部分能量 白细胞,视网膜,睾丸 4. 有氧氧化的前段过程 5. 中间产物是脂类,氨基酸合成的前体,图6-3,51,图6-3 糖代谢三条途径间的关系,无氧酵解 磷

13、酸戊糖途径 有氧氧化,52,1. HK活性的别构调节 HK 别构酶 调节 G6P反馈抑制HK * (肝)葡萄糖激酶不受G-6-P影响,无结合G-6-P的别构部位, 保证肝糖元合成,G G-6-P G-1-P UDPG Gn,五、糖酵解的调节,HK,GK,图,53,54,2. PFK-1的别构调节(主要调节点),(PFK-1), PFK-1 别构酶(亚基4),55,抑制剂：ATP、柠檬酸,(F-6-P),(F-1,6-BP),(作用最强),激活剂：AMP，ADP, F-2,6-BP, 调节,(PFK-1),(F-2,6-BP),56,* 生成：,* 作用：促进F-1,6-BP生成, F-2,6-

14、BP的生成与作用,(F-6-P),(F-2,6-BP),(PFK-2),图6-5,(F-6-P),(F-1,6-BP),(PFK-1),57,PFK-2活性(使F-2,6-BP) 2,6-二磷酸果糖酶2活性(使F-2,6-BP),具有, PFK-2是一双功能酶：,(F-6-P),(F-2,6-BP),(PFK-2),58,血糖,PFK-2,2,6-二磷酸果糖酶2,PFK-1,F-2,6-BP,糖酵解,(F-6-P),(F-2,6-BP),(PFK-2),(F-6-P),(F-1,6-BP),(PFK-1),(F-2,6-BP),59,己糖激酶,6-磷酸果糖 激酶-1,丙酮酸激酶,4,(直链),

15、(PFK-2),(F-2,6-BP),(F-6-P),血糖,(PFK-1),(F-6-P),(F-1,6-BP),(F-2,6-BP),60,血糖 胰高血糖素 cAMP PFK-2双功能酶磷酸化 2,6-二磷酸果糖酶2 PFK-2 F-2,6-BP,糖酵解,PFK-1,(F-6-P),(F-2,6-BP),(PFK-2),(F-6-P),(F-1,6-BP),(F-2,6-BP),61,3. PK活性的调节 结构 别构酶 调节 别构抑制剂：ATP、乙酰辅酶A， 长链脂肪酸(肝) 别构激活剂： F-1,6-BP,62,(PK),63,己糖激酶,6-磷酸果糖 激酶-1,丙酮酸激酶,4,(直链),64,己糖激酶,6-磷酸果糖 激酶-1,