糖代谢生物化学幻灯片中职

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1、第五章 糖 代 谢,生 物 化 学,糖(carbohydrates)又叫碳水化合物，但不全面，其化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。,糖的概念,正常人体所需能量的50%70%由糖的分解 代谢提供，因此糖是人体能量的主要来源。 可被体内利用的食物中的糖类主要是淀粉。 人体内主要的糖类是葡萄糖和糖原。,葡萄糖(G)： 糖在血液中的运输形式，在机体糖代谢中占据主要地位。 糖原(Gn)： 糖原是葡萄糖的多聚体,包括肝糖原、肌糖原和肾糖原等是糖在体内的储存形式。,糖的主要生理功能是氧化供能,糖在生命活动中的主要作用是提供碳源和能源。,如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、核苷等物质的原料。,

2、作为机体组织细胞的组成成分。,提供合成体内其他物质的原料。,如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。,糖的消化,来源：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,糖的消化与吸收,糖 代 谢 概 况,葡萄糖,丙酮酸,有氧氧化,无氧 分解,H2O+CO2,乳酸,乳酸、氨基酸、甘油,糖原,糖原 合成,磷酸戊糖 途径,核糖 + NADPH+H+,淀粉,糖 代 谢 概 况 5个途径,第 一 节 糖 的 分 解 代 谢,第一节 糖的分解代谢,乳酸+少量ATP,糖 酵 解,有氧

3、氧化,磷酸戊糖途径,5-磷酸核糖+NADPH,CO2+H2O+大量ATP,葡萄糖, 定义： 在缺氧条件下，葡萄糖生成乳酸的过程称为糖的无氧分解，也称为糖酵解。类似与酵母生醇发酵的过程。, 反应部位： 胞 液,一， 糖 酵 解, 反应过程： 第一阶段：葡萄糖分解为丙酮酸 第二阶段：丙酮酸转变为乳酸,糖酵解的反应特点：,1，反应部位：细胞质 反应条件：无氧 终产物：乳酸 进入肝脏乳酸循环（糖异生） 2，NADH+H+的去路：2H交给丙酮酸 3，产能的方式和数量 方式：底物水平磷酸化 净生成ATP数量： 从葡萄糖开始 2 ATP 从糖原开始 3 ATP,糖酵解的反应特点：,4， 3 种关键酶,葡萄糖

4、,6-磷酸葡萄糖,己糖激酶,6-磷酸果糖,1,6-二磷酸果糖,磷酸果糖激酶,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,丙酮酸激酶,限速酶：催化反应速度最慢，它的速度决定整个代谢途径的总速度,糖酵解的生理意义,1. 迅速提供能量。 2.是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。在剧烈运动，肌肉局部血流不足，肌肉收缩时相对缺氧，葡萄糖有氧氧化过程较长，提供能量较慢，可由糖酵解（缺血、缺氧性疾病，可引起乳酸中毒）,3. 是某些组织细胞获得能量的主要方式。, 无线粒体的细胞，如：成熟红细胞, 代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞,二，糖的有氧氧化,定义： 在有氧条件下，葡萄糖彻底氧化成H2O和CO2，并释放出能量的过程。

5、这是糖氧化的主要方式，是机体获得能量的主要途径。 部位：胞液和线粒体,反 应 过 程：,（一）葡萄糖分解成为丙酮酸 与糖酵解生成丙酮酸的过程相同。 不同的是：脱下的2H进入到NADH氧化呼吸链。 （二）丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A,总反应式:,反 应 过 程,（三）乙酰辅酶A的彻底氧化 三羧酸循环（TAC）,乙酰CoA与草酰乙酸结合进入循环,经一系列反应再回到草酰乙酸的过程。在此过程中乙酰CoA被氧化成H2O和CO2并产生大量的能量。,柠檬酸合酶,顺乌头酸梅,异柠檬酸脱氢酶,-酮戊二酸脱氢酶复合体,琥珀酰CoA合 成酶,琥珀酸脱氢酶,苹果酸脱氢酶,延胡索酸酶,乙酰CoA,+,CO2,CO2,N

6、AD +,NAD +,NAD+,FAD,ATP,2 次脱羧： 4 次脱氢： NADH FADH2 1 次底物水平 磷酸化：,乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合生成含有3个羧基的柠檬酸，再经过一系列反应重新变成草酰乙酸完成一轮循环，其中氧化反应脱下的氢经线粒体内膜上经呼吸链传递生成H2O，氧化磷酸化生成ATP；而脱羧反应生成的CO2则通过血液运输到呼吸系统而被排出，是体内CO2的主要来源。,三羧酸循环的特点：,三羧酸循环是乙酰CoA的彻底氧化过程。草酰乙酸在反应前后并无量的变化。三羧酸循环中的草酰乙酸主要来自丙酮酸的直接羧化。 三羧酸循环是能量的产生过程，1分子乙酰CoA通过TCA经历了4次脱氢（3次脱氢

7、生成NADH+H+，1次脱氢生成FADH2）、2次脱羧生成CO2，1次底物水平磷酸化，共产生12分子ATP。 3x3+2+1=12 三羧酸循环中柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、-酮戊二酸脱氢酶复合体是反应的关键酶，是反应的调节点。,四，糖有氧氧化与TAC的生理意义,1，氧化供能 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。 一分子葡萄糖经有氧氧化可净得38分子ATP.,糖有氧氧化过程中ATP的生成,2，三羧酸循环是三大营养物质氧化分 解的共同途径； 3，三羧酸循环是三大营养物质代谢联 系的枢纽。,三，磷酸戊糖途径

8、,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 。 葡萄糖-6-磷酸 核糖-5-磷酸 + NADPH,磷酸戊糖途径的生理意义,1生成5-磷酸核糖，为核酸的生物合成提 供核糖 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参与体内羟化反应 NADPH还用于维持谷胱甘肽的还原状态,第 二 节 糖原的合成与分解,第二节 糖原的合成与分解,糖原： 以葡萄糖为基本单位通过-1,4糖苷键和-1,6糖苷键连接聚合而成的高度分支的大分子化合物，是糖的贮存形式。 直链： -1,4糖苷键 支链： -1

9、,6糖苷键,-1,6糖苷键,-1,4糖苷键,糖原是动物体内糖的储存形式之一，是机体能迅速动用的能量储备。,糖原储存的主要器官及其生理意义,一 ，糖 原 合 成,合成部位:,定义:,由单糖（葡萄糖）合成糖原的过程。,组织定位：主要在肝脏、肌肉 细胞定位：胞液,糖原n为原有的细胞内的较小糖原分子，称为糖原引物， 作为UDPG 上葡萄糖基的接受体。 尿苷二磷酸葡萄糖 (UDPG): 可看作“活性葡萄糖”，在体内充作葡萄糖供体。,糖 原 合 成,（二）糖原合成的要点,1，能力代谢 耗能，2 ATP 2，关键酶：糖原合成酶 3，葡萄糖的供体：尿苷二磷酸葡萄糖 UDPG，将其分子中的葡萄糖基转移至引物的糖

10、链末端。 （三）糖原合成的生理意义 1、是葡萄糖储存的方式，也是能量储存的一种方式。 2、维持体内血糖浓度平衡。,二，糖 原 分 解,糖原分解： 习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。 * 肌糖原缺乏分解的酶系统(葡萄糖-6-磷酸 酶) ，故不能进行糖原的分解。,（一）糖 原 分 解 过 程,磷酸化酶,Gn,Gn-1 + 1-磷酸葡萄糖,Pi,糖原的合成与分解总图,（二）、糖原分解的生理意义 肌糖原分解提供主要供肌肉收缩所需能量 肝糖原分解主要在不进食情况下维持体内血糖浓度平衡。,第 三 节 糖 异 生 作 用,第三节 糖 异 生 作 用,* 定义： 糖异生是指从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过

11、程。 * 原料： 主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸、丙酮酸 * 部位：肝 肾,一，糖 异 生 途 径,越过三个“能障“反应，需要四个关键酶：,1、丙酮酸羧化酶 2、磷酸烯醇丙酮酸羧激酶 3、果糖二磷酸酶-1 4、葡萄糖-6-磷酸酶,二，糖异生的生理意义,1在饥饿情况下维持血糖浓度的相对恒定。 空腹或饥饿血糖肝糖原分解血糖 长期饥饿时肾糖原分解 *依赖葡萄糖供能的脑和红细胞,2有利于乳酸的利用： 葡萄糖在肌肉组织中经糖的无氧酵解产生的乳酸，可经血循环转运至肝，再经糖的异生作用生成自由葡萄糖后转运至肌肉组织加以利用，这一循环过程就称为乳酸循环（Cori循环）。,乳酸循环 （Cori 循环）, 循环过程

12、,葡萄糖,葡萄糖,葡萄糖,丙酮酸,乳酸,乳酸,乳酸,丙酮酸,血液,3.调节酸碱平衡 长期饥饿时，肾糖异生增加，排氢保钠。有利于维持酸碱平衡。,第 四 节 血糖及其调节,一，血糖的来源和去路,血糖: 指血液中的葡萄糖。 正常成人空腹血糖浓度： 3.96.1mmol/L,血糖,血糖来源和去路,二，血糖浓度的调节,（一）器官的调节 肝脏 餐后血糖肝糖原合成血糖 空腹血糖肝糖原分解血糖 饥饿糖异生（肝）血糖,二，血糖浓度的调节,（二）激素的调节 主要方式,三，血 糖 水 平 异 常,（一）高血糖及糖尿症,1. 高血糖的定义,2. 肾糖阈的定义,临床上将空腹血糖浓度高于7.227.78mmol/L称为高

13、血糖。,当血糖浓度高于8.8910.00mmol/L时，超过了肾小管的重吸收能力，则可出现糖尿。这一血糖水平称为肾糖阈。,根据引起高血糖的原因，可分为：,生理性：糖的来源增加；情感性高血糖。 病理性：糖尿病 （三多一少） *胰岛功能异常、减退，导致胰岛素分泌减少葡萄糖转运受阻，糖异生增加，乙酰CoA合成脂肪减少 *组织可利用的糖减少饥饿感进食增多血糖增多尿糖排出大量水分多尿口渴多饮 *组织可利用的糖减少分解体内脂肪和蛋白质消瘦,（二）低血糖,1. 低血糖的定义,2. 低血糖的影响,空腹血糖浓度低于3.333.89mmol/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

14、无力、心悸等症状，严重时出现昏迷，称为低血糖休克。,三，血 糖 水 平 异 常,一、名词解释： 糖异生 乳酸循环 糖酵解 糖的有氧氧化 磷酸戊糖途径 三羧酸循环 二、填空题： 1、1分子葡萄糖转化为2分子乳酸净生成 分子ATP。 2、磷酸戊糖途径可分为 阶段，分别称为 和 ， 3、糖酵解在细胞的 中进行，该途径是将 转变为 ，同时生成 和 的一系列酶促反应。 4、糖异生的主要原料为 、 和 。 5、合成糖原的前体分子是 ，糖原分解的产物是 。 6、正常人血糖浓度为-， 三、选择题 1、糖的有氧氧化的最终产物是 A、CO2+H2O+ATP B、乳酸 C、丙酮酸 D、乙酰辅酶A 2、原核生物中，1

15、mmol葡萄糖经糖有氧氧化可产生ATP物质的量（mol） A、12 B、24 C、36 D、32 3、不能经糖异生合成葡萄糖的物质是 A.-磷酸甘油 B.丙酮酸 C.乳酸 D.乙酰辅酶A E.生糖氨基酸 4、动物饥饿后摄食，其肝细胞主要糖代谢途径是 A.糖异生 B.糖有氧氧化 C.糖酵解 D.糖原分解 E.磷酸戊糖途径,5.下列哪个中间产物是磷酸戊糖途径所特有？ A.丙酮酸 B.3-磷酸甘油醛 C.6-磷酸果糖 D.1,3-二磷酸甘油酸 E.6-磷酸葡萄糖酸 6.原核生物有氧条件下，利用1mol葡萄糖生成的净ATP摩尔数与在无氧条件下利用1mol葡萄糖生成的净ATP摩尔数的最近比值是 A.2:1 B.9:1 C.18:1 D.16:1 E.25:1 7.厌氧条件下，哪种化合物会在哺乳动物肌肉组织中积累 A.丙酮酸 B.乙醇 C.乳酸 D.CO2 8.磷酸戊糖途径的真正意义在于产生 的同时产生许多中间物如核糖等 A.NADPH+H+ B.NAD+ C.ADP D.CoA-SH 9.短期饥饿后体内肝糖原减少，血糖趋于降低，此时体内分泌增加的激素主要是