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1、糖是有机体重要的能源和碳源。 动物和大多数微生物所需的能量，主要是由糖的分解代谢提供的。另方面，糖分解的中间产物，又为生物体合成其它类型的生物分子，如氨基酸、核苷酸和脂肪酸等，提供碳源或碳链骨架。 糖代谢包括分解代谢和合成代谢。糖的分解代谢包括糖酵解糖的共同分解途径；三羧酸循环糖的最后氧化途径。糖的合成代谢包括糖原异生非糖物质形成糖的途径，糖原的合成，结构多糖的合成等。糖的中间代谢途径还有磷酸戊糖途径，糖醛酸途径等。,第九章 糖代谢,一、多糖和低聚糖的酶水解,二糖在酶作用下，能水解成单糖。主要的二糖酶为蔗糖酶、半乳糖酶和麦芽糖酶。这三种酶广泛存在于人及动物的小肠液和微生物中。 蔗糖酶：它的作用
2、是将蔗糖水解成D-葡萄糖和D-果糖。 半乳糖酶：它能将乳糖水解为D-葡萄糖和D-半乳糖。 麦芽糖酶：其作用是将麦芽糖水解成D-葡萄糖。,1二糖的酶水解,2淀粉的酶水解,淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成。 直链淀粉是由-D-葡萄糖分子通过-1,4-糖苷键连接而成的链状化合物。 支链淀粉是由多个直链淀粉通过1,6-糖苷键连接而成的树枝状多糖。能够水解淀粉的酶称为淀粉酶。,淀粉水解酶,-淀粉酶：它是一种内切酶，以随机方式水解-1,4-糖苷键，能将淀粉切断成分子量较小的糊精。 -淀粉酶：它是仅作用于链的末端单位。它从链的非还原性末端开始，每次切下两个葡萄糖单位麦芽糖。 葡萄糖淀粉酶：它是一种外切酶，能够将
3、淀粉链端基葡萄糖水解下来。最终可以将淀粉完全水解成葡萄糖。 -1,6-糖苷酶（脱支酶）：是一种能水解-1,6-糖苷键的淀粉酶。,淀粉和糖原在细胞内的降解,主要经磷酸化酶的磷酸解作用生成葡萄糖-1-磷酸。 磷酸化酶作用于糖原分子的非还原端，连续释放G-1-P,直到在分支点以前还有4各葡萄糖残基为止，寡聚1,41,4葡聚糖转移酶主要是将以1,6-键连接于分支点的4个残基的葡三糖转移至另一链的非还原端使其延长，而在分支点处还留有一个1,6-键葡萄糖残基由脱支酶水解。,3纤维素的酶水解,纤维素是由-D-葡萄糖通过-1, 4-糖苷键连接而成的长链大分子。纤维素酶能特异性地水解-1, 4-糖苷键，最终将纤
4、维素水解成葡萄糖。 人和动物的消化系统中不能分泌出纤维素酶，所以不能直接利用纤维素作为食物。反刍动物（牛，羊等）的消化道中含有某些微生物，这些微生物能分泌出纤维素酶，因此反刍动物能利用纤维素作为食物。,二 糖原的合成代谢,蔗糖的合成 淀粉的合成 糖原的合成 糖原的异生作用,1. 蔗糖的合成,蔗糖合成酶途径 G-1-P+UTPUDPG+Ppi UDPG+果糖蔗糖+UDP 蔗糖磷酸合成酶途径 UDPG+果糖-6-P 蔗糖磷酸+UDP 蔗糖磷酸蔗糖H3PO4,2. 淀粉的合成,-1,4-糖苷键的形成 nUDPG+引物nUDP+ (-1,4-葡萄糖)n 支链淀粉的形成 Q酶催化-1,4-糖苷键转换为-
5、1,6-糖苷键,3. 糖原的合成,G-1-P在UDPG焦磷酸化酶催化下生成UDPG。 在糖原合成酶的催化下，UDPG将葡萄糖残基加到糖原引物非还原端形成-1,4-糖苷键 在分枝酶的催化下，将-1,4-糖苷键转换为-1,6-糖苷键,4. 糖原的异生作用,糖原异生作用：许多非糖物质如甘油、丙酮酸、乳酸以及某些氨基酸等能在肝脏中转变为糖原，称糖原异生作用。 各类非糖物质转变为糖原的具体步骤基本上按酵解逆行过程进行 要克服三个激酶催化的三个不可逆反应,糖异生(gluconeogenesis),异生：非糖物质合成糖原或糖原。 部位：肝脏 主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体,提问：哪些物质可以转变成G或糖原？
6、,答案：凡能转变成糖代谢中间产物的物质。,包括 有机酸：乳酸、丙酮酸，TAC中各种羧酸 甘油 生糖氨基酸,糖异生的概念,糖异生： 非糖化合物（如乳酸、甘油、生糖氨基酸等）在肝脏中酶的作用下转变为葡萄糖或糖原的过程。 糖异生途径： 从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程。,糖异生途径,乳 酸葡萄糖：糖异生 丙酮酸葡萄糖：糖异生途径 葡萄糖丙酮酸：糖酵解途径 葡萄糖乳 酸：糖酵解,一、糖异生途径,* 过程,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，须由另外的反应和酶代替。,糖异生途径与酵解途径大多数反应是共有的、可逆的；,乳酸,糖酵解,已糖激酶,6-磷酸果糖 激酶-1,丙酮酸激酶,三个不可逆
7、 反应,糖异生,第1步 丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸,提问：如何进行？,丙酮酸,草酰乙酸,磷酸烯醇式 丙酮酸,提问：这里CO2的作用是什么？,能量载体,合成的草酰乙酸新COOH中储存了ATP水解的键能，脱碳时损失的键能相对较少。,果糖16-二磷酸酶,葡萄糖-6-磷酸酶,第1步,第2步,第3步,草酰乙酸,丙酮酸 羧化支路,丙酮酸羧化酶,磷酸烯醇式丙酮酸 羧激酶,丙酮酸,草酰乙酸,磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）,PEP,苹果酸,苹果酸,草酰乙酸,天冬氨酸,天冬氨酸,草酰乙酸,(胞液),(线粒体),羧化酶,羧激酶,羧激酶,羧激酶,NAD+,NADH+H+,NADH+H+,NAD+,3-磷酸甘油激酶,3-磷酸
8、甘油脱氢酶,葡萄糖-6-磷酸酶,第1步,第2步,第3步,草酰乙酸,丙酮酸羧化酶,磷酸烯醇式丙酮酸 羧激酶,果糖16-二磷酸酶,葡萄糖异生作用的调节,高浓度的G-6-P 可抑制已糖激酶，活化葡萄糖-6-磷酸酶从而抑制酵解，促进了糖异生。 果糖-1,6-二磷酸酶是糖异生的关键酶，果糖磷酸激酶是糖酵解的关键调控酶。ATP抑制后者，激活前者。柠檬酸对果糖磷酸激酶也有抑制作用。果糖-2,6-二磷酸是调节两酶活性的强效应物。当葡萄糖含量丰富时，激素调节使果糖-2,6-二磷酸增加，从而激活果糖磷酸激酶活性，并强烈抑制果糖-1,6-二磷酸活性，从而加速酵解，减弱糖异生。 丙酮酸羧化酶是糖异生的另一个调节酶，其
9、活性受乙酰辅酶A和ATP激活，受ADP抑制。 糖酵解速度也受丙酮酸激酶的调控，ATP、丙氨酸、NADH对该酶活性有抑制作用，对果糖-1,6-二磷酸酶则有激活作用。,葡萄糖异生作用的调节,糖酵解作用 果糖-6-磷酸 糖异生作用,磷酸果糖激酶,果糖1.6-二磷酸酶,果糖-1、6-二磷酸,PEP,丙酮酸,草酰乙酸,丙酮酸激酶,丙酮酸羧化酶,PEP羧激酶,G F-2、6BP AMP ATP 柠檬酸 H+,活化,抑制,F-1、6BP活化 ATP ALa,抑制,F-2、6BP AMP,柠檬酸活化,抑制,ADP抑制,乙酰CoA活化 ADP抑制,-,脱磷酸化的酶 （激酶2活性） （酯酶2活性）,F-6-P,F
10、-2、6-BP,具有一条肽链的酶蛋白，由于某些氨基酸 的磷酸化和脱磷酸化使之具有两种酶活性 ，这种酶称双功能酶。,果糖-2、6-二磷酸合成与降解的调控,血糖低- 胰高血糖素释放- cAMP级联作用- 蛋白磷酸化。 血糖高-胰岛素释放- F-2、6-BP多,磷酸化的酶,糖异生与糖酵解作用的相互调节：,1、磷酸果糖激酶（PFK）和果糖-1、6-二磷酸酶的调节： 当AMP水平高时，表明需要ATP， PFK激活，增加糖酵解，由于果糖-1、6-二磷酸酶受抑制，则糖异生关闭。当ATP和柠檬酸水平高时， PFK受抑制，降低糖酵解的速率，柠檬酸增加果糖-1、6-二磷酸酶活性，从而增加糖异生速率。 当饥饿时，由
11、于血糖水平低，激素胰高血糖素释放，引起cAMP的级联作用， 使酶蛋白磷酸化（FBPase2活化），降低F-2、6-BP；当进食时，血糖水平较高，激素胰岛素释放，使F-2、6-BP增加，激活PFK，加速酵解；同时F-2、6-BP的增加抑制果糖-1、6-二磷酸酶活性，使糖异生作用受抑制。,2、丙酮酸激酶、丙酮酸羧化酶和PEP羧激酶的调节： 高水平的ATP和Ala抑制丙酮酸激酶，从而抑制糖酵解；由于该情况下乙酰CoA亦是充裕的，则活化丙酮酸羧化酶，有助于糖异生的进行。反之，在细胞供能状态较低时，ADP水平较高，则抑制丙酮酸羧化酶和PEP羧激酶，关闭糖异生作用。 丙酮酸激酶被F-1、6BP活化（前馈激
12、活），即需要糖酵解加速时该酶的活性被提高。 当饥饿时，由于血糖水平低，激素胰高血糖素释放，引起cAMP的级联作用，使丙酮酸激酶发生磷酸化，从而失去活性，抑制糖酵解。,糖异生与糖酵解作用的相互调节：,糖异生与糖酵解作用的紧密相互调节防止了 二者共同进行时的无效循环。,糖异生的生理意义,维持血糖浓度恒定： 保证某些主要依赖葡萄糖供能的组织的功能具有重要意义 补充肝糖原 机体摄入的葡萄糖先分解为丙酮酸、乳酸等三碳化合物，后者再异生成糖原的途径称为三碳途径，也称之为间接途径 调节酸碱平衡,葡萄糖 丙酮酸 乳酸,葡萄糖 丙酮酸 乳酸,葡萄糖,NADH,NAD+,NADH,NAD+,糖酵解途径,糖异生途径
13、,乳酸,肝 血液 肌肉,乳酸循环,概念：肌收缩（尤其是氧供应不足时）通过糖酵解产生乳酸，因为肌肉内糖异生活性低，所以乳酸通过细胞膜弥散进入血液后，再入肝，在肝内异生为葡萄糖，葡萄糖入血后又可被肌肉摄取，这就构成了一个循环，成为乳酸循环，也叫Cori循环。 意义：在于避免损失乳酸及防止乳酸堆积引起酸中毒。,第七节 血糖及其调节,血糖的来源和去路 血糖水平的调节 血糖水平异常,血 糖,血糖：指血液中的葡萄糖。 正常值：人空腹静脉血含葡萄糖3.896.11mmol/L 血糖含量维持一定水平，对于保证人体各组织器官特别是脑组织的正常机能活动极为重要。,血糖的来源与去路,血糖水平的调节,血糖水平保持恒定
14、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协调的结果。 机体的各种代谢以及各器官之间能这样精确协调，以适应能量、燃料供求的变化。 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：,降低血糖：,1. 促进葡萄糖转运入细胞内。 2. 通过调节糖原代谢的关键酶，加速糖原合成，抑制糖原分解. 3. 通过诱导糖酵解途径的关键酶，激活丙酮酸脱氢酶而加快糖的氧化分解过程。 4. 抑制肝内糖异生。 5. 抑制脂肪动员，增加葡萄糖利用，促进葡萄糖转变成脂肪 。,胰岛素,胰高血糖素,升高血糖，机制： 通过调节糖原代谢的关键酶，抑制糖原合成，促进糖原分解 。 通过抑制关键酶活
15、性，抑制糖酵解途径，减少糖的氧化。 促进磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶合成，并加速肝摄取氨基酸原料，加强糖异生。 通过加速脂肪动员，生成的大量脂肪酸可抑制周 围组织摄取利用葡萄糖。,胰高血糖素,升高血糖，增加肝糖原。作用机制： 1. 促进肌肉蛋白质分解，产生的氨基酸 转移到肝进行糖异生 2. 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。 3. 使其他促进脂肪动员的激素发挥最大效果,糖皮质激素,强有力的升高血糖激素，在应激状态下发挥作用。 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。,肾上腺素,血糖水平异常,高血糖(hyperglycemia ） 空腹血糖浓度高于7.227.78 mmol/L称为高血糖。 当血糖浓度高于8.89 10.00 mmol/L（肾糖阈），超过肾小管的重吸收能力，可出现糖尿。 糖尿病(diabetes mellitus) 持续性高血糖和糖尿，特别是空腹血糖和糖耐量曲线高于正常范围，主要见于糖尿病 。 临床上常见的糖尿病有两型：胰岛素依赖型（I型）和非胰岛素依赖型（II型）。,糖耐量曲线,血糖水平异常,低血糖： 空腹血糖浓度低于3.333.89mmol/L 病因： (1)胰性(胰岛-细胞机能亢进、胰岛-细胞机能低下等)； (2)肝性(肝癌、糖原积累病
