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1、糖 代 谢,Metabolism of Carbohydrates,本章主要讨论的内容：,小肠上皮细胞对葡萄糖 的吸收机：主动吸收,2. 血糖的概念。降低血糖的激素是胰岛 素，它的作用机制。升高血糖的激素 有肾上腺素、胰高血糖素、糖皮质激 素和生长激素。,糖的有氧化及三羧酸循环的概念，反应 过程、关键酶、能量变化、生理意义。 参与糖有氧化反应的辅酶及它们所含的 维生素。,5. 磷酸戊糖途径的概念，第一阶段的反应过 程、关键酶、生理意义。,3. 糖酵解的概念，反应过程、关键酶、能 量变化、生理意义。在糖酵解调节中，对 6-磷酸果糖-1的调节,7. 肝糖原能调节血糖浓度是因为肝组织中 存在葡萄糖-
2、6-磷酸酶,8. 糖异生的概念、反应过程、关键酶、 生理意义,6. 糖原合成、糖原分解的概念，反应过程、 关键酶、生理意义。在糖原合成、糖原分 解中对关键酶的调节。,糖(carbohydrates)即碳水化合物，其化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。,糖的化学,（一）糖的概念,（二）糖的分类及其结构,根据其水解产物的情况，糖主要可分为以下四大类。,单糖 (monosacchride) 寡糖 (oligosacchride) 多糖 (polysacchride) 结合糖 (glycoconjugate),葡萄糖(glucose) 已醛糖,果糖(fructose) 已酮糖,1. 单糖 不
3、能再水解的糖。,目 录,半乳糖(galactose) 已醛糖,核糖(ribose) 戊醛糖,目 录,2. 寡糖,常见的几种二糖有,麦芽糖 (maltose) 葡萄糖 葡萄糖,蔗 糖 (sucrose) 葡萄糖 果糖,乳 糖 (lactose) 葡萄糖 半乳糖,能水解生成几分子单糖的糖，各单糖之间借脱水缩合的糖苷键相连。,3. 多糖 能水解生成多个分子单糖的糖。,常见的多糖有,淀 粉 (starch),糖 原 (glycogen),纤维素 (cellulose), 淀粉 是植物中养分的储存形式,淀粉颗粒,目 录, 糖原 是动物体内葡萄糖的储存形式,目 录, 纤维素 作为植物的骨架,目 录,4.
4、结合糖 糖与非糖物质的结合物。,糖脂 (glycolipid)：是糖与脂类的结合物。 糖蛋白 (glycoprotein)：是糖与蛋白质的结合物。,常见的结合糖有,第 一 节 概 述,Introduction,新陈代谢过程：,分三个阶段：,消化吸收 中间代谢 分泌排泄,淀粉 G G,糖原,中间产物,氨基酸 NH3 尿素,蛋白质,CO2+H2O+ATP,肺 肾,一、糖的生理功能,1. 氧化供能,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。,3. 作为机体组织细胞的组成成分,这是糖的主要功能。,2. 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。,二、糖的消化
5、与吸收,（一）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,淀粉,麦芽糖+麦芽三糖 （40%） （25%）,-临界糊精+异麦芽糖 （30%） （5%）,葡萄糖,唾液中的-淀粉酶,-葡萄糖苷酶,-临界糊精酶,消化过程,肠粘膜上皮细胞刷状缘,胃,口腔,肠腔,胰液中的-淀粉酶,食物中含有的大量纤维素，因人体内无-糖苷酶而不能对其分解利用，但却具有刺激肠蠕动等作用，也是维持健康所必需。,（二）糖的吸收,1. 吸收部位 小肠上段,2. 吸收形式 单 糖,ADP+Pi,ATP,G,Na+,K+,小肠粘膜细胞,肠腔,门
6、静脉,3. 吸收机制,Na+依赖型葡萄糖转运体 (Na+-dependent glucose transporter, SGLT),刷状缘,细胞内膜,主动运输,G,G,G,顺浓度差,4. 吸收途径,小肠肠腔,肠粘膜上皮细胞,门静脉,肝脏,体循环,SGLT,各种组织细胞,GLUT,GLUT：葡萄糖转运体(glucose transporter)，已发现有5种葡萄糖转运体(GLUT 15)。,SGLT ：Na+依赖型葡萄糖转运体(Na+-dependent glucose transporter,),三、糖代谢的概况,葡萄糖,丙酮酸,H2O及CO2,乳酸,乳酸、氨基酸、甘油,糖原,核糖 + NAD
7、PH+H+,淀粉,第 三 节 血糖及其调节 Blood Glucose and The Regulation of Blood Glucose Concentration,* 血糖，指血液中的葡萄糖。,* 血糖水平，即血糖浓度。 正常血糖浓度 ：3.896.11mmol/L,血糖及血糖水平的概念,血糖,一、血糖来源和去路,糖尿,肾糖阈,二、血糖水平的调节,血糖相对恒定是神经系统、激素及组织器官共同调节的结果。 神经系统主要依靠激素对血糖进行调节,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，正常情况下主要依赖葡萄糖供能； 红细胞没
8、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。,肝脏是调节血糖的最主要器官,器官水平调节的两个主要影响因素：血糖浓度和 组织细胞膜上GLUT： 血糖浓度正常时： GLUT1和GLUT3摄取葡萄糖作为能 量来源。 GLUT5与小肠内葡萄糖吸收有关。 血糖浓度过高时：肝细胞膜上GLUT2，快速摄取葡萄 糖合成肝糖原；肌肉细胞膜上GLUT4 ，摄取 葡萄糖合成肌糖原；脂肪细胞膜上GLUT4，摄 取葡萄糖合成脂肪。 血糖浓度偏低时：肝脏通过糖原分解及糖异生来升 高血糖浓度。,（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
9、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:,（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，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：,（三）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
10、接抑制周围组织摄取葡萄糖。,（四）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，加速糖原分解为血糖、促进肌糖原酵解并促进糖异生。主要在应激状态下发挥调节作用。,（五）生长激素,早期：有胰岛素样作用（时间很短） 晚期：有抗胰岛素作用（主要作用）,*葡萄糖耐量(glucose tolerence),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。,糖耐量试验(glucose tolerance test, GTT),目的：临床
11、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1/21h达到高峰，然后逐渐降低， 一般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。,三、血糖水平异常,（一）高血糖及糖尿症,1. 高血糖(hyperglycemia)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称为高血糖。,当血糖
12、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。,3. 高血糖及糖尿的病理和生理原因,持续性高血糖和糖尿，主要见于糖尿病(diabetes mellitus, DM)。,型（胰岛素依赖型） 型（非胰岛素依赖型）,b. 血糖正常而出现糖尿，见于慢性肾炎、肾病综合征等引起肾对糖的吸收障碍。,c. 生理性高血糖和糖尿可因情绪激动而出现。,糖尿病可分为二型:,(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3.333.89mmol/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
13、晕、倦怠无力、心悸等症状，严重时出现昏迷，称为低血糖休克。,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,第 四 节 糖的无氧分解 Glycolysis,一、糖分解代谢途径,无氧酵解 (anaerobic glycolysis),有氧氧化 (aerobic oxidation),磷酸戊糖途径 (pentose phosphate pathway),3,磷酸戊糖途径,有氧氧化,无氧酵解, 糖的无氧酵解 概念：,在缺氧的条件下，葡萄糖或糖原分解为乳酸， 释放少量的
14、能量，反应过程与酵母生醇发酵 相似，故称之为无氧酵解。, 糖的无氧酵解总反应 葡萄糖 2 乳酸,C6H6O6+2ADP+H3PO4 2CH3CHOHCOOH+2ATP+2H2O,反应过程,反应部位: 细胞浆中 整个途径分为四个阶段,1. 己糖磷酸化,2. 磷酸己糖裂解为2分子磷酸丙糖,3. 磷酸丙糖氧化为丙酮酸 产生ATP,4. 丙酮酸还原为乳酸,消耗ATP,糖 酵 解 途 径,糖酵解途径,糖酵解的反应过程,第一阶段,第二阶段,* 糖酵解(glycolysis)的定义,* 糖酵解分为两个阶段,* 糖酵解的反应部位：胞浆,在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸(lactate)的过程称之为糖酵解。,由葡萄
15、糖分解成丙酮酸(pyruvate)，称之为糖酵解途径(glycolytic pathway)。,由丙酮酸转变成乳酸。, 葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖 (glucose-6-phosphate, G-6-P),（一）葡萄糖分解成丙酮酸,G-6-P：是重要的中间代谢产物，是许多糖代谢途径的连接点。,哺乳类动物体内已发现有4种己糖激酶同工酶，分别称为至型。肝细胞中存在的是型，称为葡萄糖激酶(glucokinase)。它的特点是： 对葡萄糖的亲和力很低（饮食后才起作用） 受激素调控, 6-磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖 (fructose-6-phosphate, F-6-P), 6-磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖,6-磷酸果糖激酶-1：主要限速酶，主要调节点。,6-磷酸果糖,1,6-双磷酸果糖(1, 6-fructose-biphosphate, F-1,6-2P),(6-phosphfructokinase-1),1,6-双磷酸果糖, 磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖, 磷酸丙糖的同分异构化,磷酸丙糖异构酶 (phosphotriose isomerase),3-磷酸甘油醛,磷酸二羟丙酮, 3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油醛脱氢
