生物化学04糖代谢

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1、糖 代 谢Metabolism of Carbohydrates第第 四四 章章糖糖(carbohydrates)即即碳碳水水化化合合物物CCx x(H(H2 2O)O)y y ，其其化化学学本本质质为为多多羟羟醛醛或或多羟酮类及其衍生物或多聚物。多羟酮类及其衍生物或多聚物。糖的化学糖的化学（一）糖的概念（一）糖的概念（二）糖的分类及其结构（二）糖的分类及其结构根据其水解产物的情况，糖主根据其水解产物的情况，糖主要可分为以下四大类。要可分为以下四大类。单糖单糖 (monosacchride)寡糖寡糖 (oligosacchride)多糖多糖 (polysacchride)结合糖结合糖 (gly

2、coconjugate)葡萄糖葡萄糖(glucose) 已醛糖已醛糖果糖果糖(fructose) 已酮糖已酮糖 1. 单糖单糖 不能再水解的糖。不能再水解的糖。目目 录录2. 寡糖寡糖常见的几种二糖有常见的几种二糖有麦芽糖麦芽糖 (maltose) 葡萄糖葡萄糖 葡萄葡萄糖糖蔗蔗 糖糖 (sucrose) 葡萄糖葡萄糖 果糖果糖乳乳 糖糖 (lactose) 葡萄糖葡萄糖 半乳糖半乳糖能水解生成几分子单糖的糖，各单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。糖之间借脱水缩合的糖苷键相连。3. 多糖多糖 能水解生成多个分子单糖的糖。能水解生成多个分子单糖的糖。常见的多糖有常见的多

3、糖有淀淀 粉粉 (starch)糖糖 原原 (glycogen)纤维素纤维素 (cellulose) 淀粉淀粉 是植物中养分的储存形式是植物中养分的储存形式淀粉颗粒淀粉颗粒 糖原糖原 是动物体内葡萄糖的储存形式是动物体内葡萄糖的储存形式 每个每个支链的长支链的长度一般不度一般不超过超过10个个葡萄糖单葡萄糖单位。位。 纤维素纤维素 作为植物的骨架作为植物的骨架-1,4-糖苷键糖苷键4. 结合糖结合糖 糖与非糖物质的结合物。糖与非糖物质的结合物。糖脂糖脂 (glycolipid)：是糖与脂类的结合物。是糖与脂类的结合物。糖蛋白糖蛋白 (glycoprotein)：是糖与蛋白质的结是糖与蛋白质的结

4、合物。合物。 常见的结合糖有常见的结合糖有 第第 一一 节节 概概 述述Introduction 一、糖的生理功能一、糖的生理功能1. 氧化供能氧化供能如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆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。固醇、核苷等物质的原料。3. 作为机体组织细胞的组成成分作为机体组织细胞的组成成分这是糖的主要功能。这是糖的主要功能。2. 提供合成体内提供合成体内其他物质的原料其他物质的原料如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。成成分。二、糖的消化与吸收二、糖的消化与吸收（一）糖的消化（一）糖的消化人人类类食食物物中中的的糖糖主主

5、要要有有植植物物淀淀粉粉、动动物物糖糖原原以以及及麦麦芽芽糖糖、蔗蔗糖糖、乳乳糖糖、葡葡萄萄糖糖等等，其其中中以以淀淀粉粉为主。为主。消化部位：消化部位： 主要在小肠，少量在主要在小肠，少量在口腔口腔淀粉淀粉 麦芽糖麦芽糖+麦芽三糖麦芽三糖 （40%） （25%）-临界糊精临界糊精+异麦芽糖异麦芽糖 （30%） （5%）葡萄糖葡萄糖 唾液中的唾液中的-淀粉酶淀粉酶 -葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶 -临界糊精酶临界糊精酶 消化过程消化过程 肠粘膜肠粘膜上皮细胞上皮细胞刷状缘刷状缘 胃胃 口腔口腔 肠腔肠腔 胰液中的胰液中的-淀粉酶淀粉酶 食食物物中中含含有有的的大大量量纤纤维维素素，因因人人体体内内无无

6、 - -糖糖苷苷酶酶而而不不能能对对其其分分解解利利用用，但但却却具具有有刺刺激激肠肠蠕蠕动动等等作作用用，也也是是维维持持健健康康所所必必需。需。（二）糖的吸收（二）糖的吸收1. 吸收部位吸收部位 小肠上段小肠上段 2. 吸收形式吸收形式 单单 糖糖 ADP+Pi ATP G Na+ K+ Na+泵泵小肠粘膜细胞小肠粘膜细胞 肠肠腔腔 门静脉门静脉 3. 吸收机制吸收机制Na+依赖型葡萄糖转运体依赖型葡萄糖转运体(Na+-dependent glucose transporter, SGLT)刷状缘刷状缘 细胞内膜细胞内膜 4. 吸收途径吸收途径 小肠肠腔小肠肠腔 肠粘膜上皮细胞肠粘膜上皮细

7、胞 门静脉门静脉 肝脏肝脏 体循环体循环SGLT 各种组织细胞各种组织细胞 GLUT GLUT：葡葡萄萄糖糖转转运运体体(glucose transporter)，已已发发现现有有5种种葡葡萄萄糖糖转转运运体体(GLUT 15)。 三、糖代谢的概况三、糖代谢的概况 葡萄糖葡萄糖 酵解途径酵解途径 丙酮酸丙酮酸 有氧有氧 无氧无氧 H2O及及CO2 乳酸乳酸 糖异生途径糖异生途径 乳酸、氨基酸、甘油乳酸、氨基酸、甘油 糖原糖原 肝糖原分解肝糖原分解 糖原合成糖原合成 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 核糖核糖 + + NADPH+H+淀粉淀粉 消化与吸收消化与吸收 ATP 第第 二二 节节糖的无氧分解糖

8、的无氧分解 Glycolysis 一、糖酵解的反应过程一、糖酵解的反应过程 第一阶段第一阶段 第二阶段第二阶段* 糖酵解糖酵解(glycolysis)的定义的定义* 糖酵解分为两个阶段糖酵解分为两个阶段* 糖酵解的反应部位：糖酵解的反应部位：胞浆胞浆在在缺缺氧氧情情况况下下，葡葡萄萄糖糖生生成成乳乳酸酸(lactate)的过程称之为的过程称之为糖酵解糖酵解。 由葡萄糖分解成丙酮酸由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，称之为称之为糖酵解途径糖酵解途径(glycolytic pathway)。由丙酮酸转变成乳酸。由丙酮酸转变成乳酸。 葡萄糖葡萄糖磷酸化为磷酸化为6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖ATP

9、ADPMg2+ 己糖激酶己糖激酶(hexokinase)Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 (glucose-6-phosphate, G-6-P)（一）葡萄糖分解成丙酮酸（一）葡萄糖分解成丙酮酸哺哺乳乳类类动动物物体体内内已已发发现现有有4种种己己糖糖激激酶酶同同工工酶酶，分分别别称称为为至至型

10、型。肝肝细细胞胞中中存存在在的的是是型型，称称为为葡葡萄萄糖激酶糖激酶(glucokinase)。它的特点是：。它的特点是：对葡萄糖的亲和力很低对葡萄糖的亲和力很低受激素调控受激素调控 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖转变为转变为 6-磷酸果糖磷酸果糖 己糖异构酶己糖异构酶 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖磷酸果糖

11、(fructose-6-phosphate, F-6-P) 6-磷酸果糖磷酸果糖转变为转变为1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 ATP ADP Mg2+ 6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1(6-phosphfructokinase-1)6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖双磷酸果

12、糖(1, 6-fructose-biphosphate, F-1,6-2P)1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 磷酸己糖磷酸己糖裂解成裂解成2分子分子磷酸丙糖磷酸丙糖 醛缩酶醛缩酶(aldolase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 + 磷酸丙糖磷酸丙糖的同分异构化的同分异构化磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构

13、酶 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶 (phosphotriose isomerase)3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛氧化为氧化为1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 Pi、NAD+ NADH+H+ 3-3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-

14、2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 1,3-二磷酸二磷酸甘油酸甘油酸 1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸转变成转变成转变成转变成3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸 ADP ATP 磷酸甘油酸激酶磷酸甘

15、油酸激酶 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 在在以以上上反反应应中中，底底物物分分子子内内部部能能量量重重新新分分布布，生生成成高高能能键键，使使ADP磷磷酸酸化化生生成成ATP的的过过程程，称称为为底底物物水水平平磷磷酸酸化化(substrate level phosphorylation) 。 1,3-二磷酸二磷酸 甘油酸甘油酸3-磷酸甘油酸

16、磷酸甘油酸 磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinase) 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸转变为转变为2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶变位酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶 (phosphoglycerate mutase)3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘

17、油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸转变为转变为磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 烯醇化酶烯醇化酶(enolase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 + H2O磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 (phosphoenolpyruvate, PEP)ADP ATP K+ Mg2+丙酮酸激酶丙酮酸激酶(pyruvate kinas

18、e)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸转变成转变成丙酮酸丙酮酸， 并通过底物水平磷酸化生成并通过底物水平磷酸化生成ATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸丙酮酸 ( (二二) ) 丙酮酸转变成乳酸丙酮酸转变成乳酸丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸 反应中的反应中的NADH+H+ 来自于上述第来自于上述第6 6步反应中的步

19、反应中的 3-3-磷酸甘油醛脱氢反应。磷酸甘油醛脱氢反应。乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶(LDH) NADH + H+ NAD+ E1:己糖激酶己糖激酶 E2: 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 E3: 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 NAD+ 乳乳 酸酸 糖糖酵酵解解的的代代谢谢途途径径GluG-6-PF-6-PF-1, 6-2PATP ADP ATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 丙丙 酮酮 酸酸 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADP ATP ADP ATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 E2E1E3

20、NADH+H+ 糖酵解小结糖酵解小结 反应部位：胞浆反应部位：胞浆 糖酵解是一个不需氧的产能过程糖酵解是一个不需氧的产能过程 反应全过程中有三步不可逆的反反应全过程中有三步不可逆的反应应G G-6-P ATP ADP 己糖激酶己糖激酶 ATP ADP F-6-P F-1,6-2P 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 ADP ATP PEP 丙酮酸丙酮酸 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 产能的方式和数量产能的方式和数量方式：方式：底物水平磷酸化底物水平磷酸化净生成净生成ATP数量：数量： 从从G开始开始 22-2= 2ATP 从从Gn开始开始 22-1= 3ATP 终产物乳酸的去路终产物乳酸的去路释放入血，进入

21、肝脏再进一步代谢。释放入血，进入肝脏再进一步代谢。分解利用分解利用 乳酸循环（糖异生）乳酸循环（糖异生）果糖果糖己糖激酶己糖激酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP丙酮酸丙酮酸半乳糖半乳糖1-1-磷酸半乳糖磷酸半乳糖1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖半乳糖激酶半乳糖激酶变位酶变位酶甘露糖甘露糖6-6-磷酸甘露糖磷酸甘露糖己糖激酶己糖激酶变位酶变位酶除葡萄糖外，其它己除葡萄糖外，其它己糖也可转变成糖也可转变成磷酸己糖磷酸己糖而而进入酵解途径。进入酵解途径。 二、糖酵解的调节二、糖酵解的调节关键酶关键酶 己糖激酶己糖激酶 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶丙酮酸激

22、酶 调节方式调节方式 别构调节别构调节 共价修饰调节共价修饰调节 （一）（一） 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1(PFK-1) * * 别构调节别构调节 别构激活剂：别构激活剂：AMP; ADP; F-1,6-2P; F-2,6-2P别构抑制剂：别构抑制剂： 柠檬酸柠檬酸; ; ATP（高浓度）（高浓度） 此酶有二个结合此酶有二个结合ATP的部位：的部位： 活性中心底物结合部位（低浓度时）活性中心底物结合部位（低浓度时） 活性中心外别构调节部位（高浓度时活性中心外别构调节部位（高浓度时） F-1,6-2P 正反馈调节该酶正反馈调节该酶 F-6-P F-1,6-2P ATP ADP PFK-1磷

23、蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 Pi PKA ATP ADP Pi 胰高血糖素胰高血糖素 ATP cAMP 活化活化 F-2,6-2P +/+AMP +柠檬酸柠檬酸 AMP +柠檬酸柠檬酸 PFK-2（有活性）（有活性）FBP-2（无活性）（无活性）6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2 PFK-2（无活性）（无活性）FBP-2（有活性）（有活性）PP果糖双磷酸酶果糖双磷酸酶-2 目目 录录（二）丙酮酸激酶二）丙酮酸激酶1. 别构调节别构调节别构抑制剂：别构抑制剂：ATP, 丙氨酸丙氨酸别构激活剂：别构激活剂：1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖2. 共价修饰调节共价修饰调节丙酮酸激酶丙酮酸激酶 丙酮酸激酶丙酮酸激

24、酶 ATP ADP Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶（无活性）（无活性） （有活性）（有活性） 胰高血糖素胰高血糖素 PKA, CaM激酶激酶PPKA：蛋白激酶蛋白激酶A (protein kinase A)CaM：钙调蛋白钙调蛋白 ( (三三) ) 己糖激酶或葡萄糖激酶己糖激酶或葡萄糖激酶* 6-磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖可可反反馈馈抑抑制制己己糖糖激激酶酶，但肝葡萄糖激酶不受其抑制。但肝葡萄糖激酶不受其抑制。* 长链脂肪酰长链脂肪酰CoA可别构抑制肝葡萄可别构抑制肝葡萄糖激酶。糖激酶。 三、糖酵解的生理意义三、糖酵解的生理意义1. 是机体在缺氧情况下获取能量的是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。

25、有效方式。2. 是某些细胞在氧供应正常情况下是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。的重要供能途径。 无线粒体的细胞，如：红细胞无线粒体的细胞，如：红细胞 代谢活跃的细胞，如：白细胞、代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞骨髓细胞第第 三三 节节糖的有氧氧化糖的有氧氧化 Aerobic Oxidation of Carbohydrate糖糖 的的 有有 氧氧 氧氧 化化 (aerobic oxidation)指指在在机机体体氧氧供供充充足足时时，葡葡萄萄糖糖彻彻底底氧氧化化成成H2O和和CO2，并并释释放放出出能能量量的的过过程程。是是机机体体主主要要供供能能方式。方式。* * 部位部位：胞

26、液及线粒体胞液及线粒体 * * 概念概念 一、有氧氧化的反应过程一、有氧氧化的反应过程 第一阶段：酵解途径第一阶段：酵解途径 第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧 第三阶段：三羧酸循环第三阶段：三羧酸循环 G（Gn） 第四阶段：氧化磷酸化第四阶段：氧化磷酸化 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA CO2 NADH+H+ FADH2H2O O ATP ADP TAC循环循环 胞液胞液 线粒体线粒体 （一）丙酮酸的氧化脱羧（一）丙酮酸的氧化脱羧 丙酮酸进入线粒体，丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧为乙酰氧化脱羧为乙酰CoA (acetyl CoA)。丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA NAD+ , HS

27、CoA CO2 , NADH + H+ 丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 总反应式总反应式: 丙酮酸脱氢酶复合体的组成丙酮酸脱氢酶复合体的组成 酶酶E1：丙酮酸脱氢酶：丙酮酸脱氢酶E2：二氢硫辛酰胺转乙酰酶：二氢硫辛酰胺转乙酰酶E3：二氢硫辛酰胺脱氢酶：二氢硫辛酰胺脱氢酶HSCoANAD+ 辅辅 酶酶 TPP 硫辛酸（硫辛酸（ ) HSCoA FAD, NAD+SSLCO2 CoASHNAD+NADH+H+5. NADH+H+的生成的生成1. -羟乙基羟乙基-TPP的生成的生成 2.乙酰硫辛酰乙酰硫辛酰胺的生成胺的生成 3.乙酰乙酰CoA的生成的生成4. 硫辛酰胺的生成硫辛酰胺的生成 目目

28、 录录三三羧羧酸酸循循环环(Tricarboxylic acid Cycle, TAC)也也称称为为柠柠檬檬酸酸循循环环，这这是是因因为为循循环环反反应应中中的的第第一一个个中中间间产产物物是是一一个个含含三三个个羧羧基基的的柠柠檬檬酸酸。由由于于Krebs正正式式提提出出了了三三羧羧酸酸循循环环的的学学说说，故故此此循环又称为循环又称为Krebs循环。循环。所有的反应均在所有的反应均在线粒体线粒体中进行。中进行。 （二）三羧酸循环（二）三羧酸循环* * 概述概述* * 反应部位反应部位 CoASHNADH+H+NAD+COCO2 2NAD+NADH+H+COCO2 2GTPGTPGDP+Pi

29、GDP+PiFADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASHH2O柠檬酸合酶柠檬酸合酶顺乌头酸梅异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱戊二酸脱氢酶酶复合体复合体琥珀酰CoA合成酶琥珀酸脱氢酶延胡索酸酶苹果酸脱氢酶GTPGDPATPADP核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶目目 录录小小 结结 三三羧羧酸酸循循环环的的概概念念：指指乙乙酰酰CoA和和草草酰酰乙乙酸酸缩缩合合生生成成含含三三个个羧羧基基的的柠柠檬檬酸酸，反反复复的的进进行行脱脱氢氢脱脱羧羧，又又生生成成草草酰酰乙乙酸酸，再再重重复复循循环环反反应的过程。应的过程。 TAC过程的反应部位过程的反应部位是线粒体。

30、是线粒体。 三羧酸循环的要点三羧酸循环的要点 经过一次三羧酸循环，经过一次三羧酸循环，l消耗一分子乙酰消耗一分子乙酰CoA，l经四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平经四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化。磷酸化。l生成生成1分子分子FADH2，3分子分子NADH + H+，2分子分子CO2， 1分子分子GTP。l关键酶有：关键酶有： 柠檬酸合酶柠檬酸合酶 -酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体 异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶 三羧酸循环的中间产物三羧酸循环的中间产物三羧酸循环中间产物起催化剂三羧酸循环中间产物起催化剂的作用，本身无量的变化，不可能的作用，本身无量的变化，不可能通过三羧酸循环直接

31、从乙酰通过三羧酸循环直接从乙酰CoA合合成草酰乙酸或三羧酸循环中其他产成草酰乙酸或三羧酸循环中其他产物，同样中间产物也不能直接在三物，同样中间产物也不能直接在三羧酸循环中被氧化为羧酸循环中被氧化为CO2及及H2O。 整个循环反应为不可逆反应整个循环反应为不可逆反应表面上看来，三羧酸循环运转必不可表面上看来，三羧酸循环运转必不可少的草酰乙酸在三羧酸循环中是不会消少的草酰乙酸在三羧酸循环中是不会消耗的，它可被反复利用。但是，耗的，它可被反复利用。但是，例如：例如： 草酰乙酸草酰乙酸 天冬氨酸天冬氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸 柠檬酸柠檬酸 脂肪酸脂肪酸 琥珀酰琥珀酰CoA 卟啉卟啉 机机体

32、体内内各各种种物物质质代代谢谢之之间间是是彼彼此此联联系系、相相互互配配合合的的，TAC中中的的某某些些中中间间代代谢谢物物能能够够转转变变合合成成其其他他物物质质，借借以以沟沟通通糖和其他物质代谢之间的联系。糖和其他物质代谢之间的联系。 机机体体糖糖供供不不足足时时，可可能能引引起起TAC运运转转障障碍碍，这这时时苹苹果果酸酸、草草酰酰乙乙酸酸可可脱脱羧羧生生成成丙丙酮酮酸酸，再再进进一一步步生生成成乙乙酰酰CoA进入进入TAC氧化分解。氧化分解。 草酰乙酸草酰乙酸 草酰乙酸脱羧酶草酰乙酸脱羧酶 丙酮酸丙酮酸 CO2 苹果酸苹果酸 苹果酸酶苹果酸酶 丙酮酸丙酮酸 CO2 NAD+ NADH

33、+ H+ * * 所以，草酰乙酸必须不断被更新补充。所以，草酰乙酸必须不断被更新补充。 草草酰酰乙乙酸酸 柠檬酸柠檬酸 柠檬酸柠檬酸柠檬酸柠檬酸裂解酶裂解酶裂解酶裂解酶 乙酰乙酰CoA 丙酮酸丙酮酸 丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸羧化酶羧化酶羧化酶羧化酶 CO2 苹果酸苹果酸 苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸脱氢酶脱氢酶脱氢酶脱氢酶 NADH+H+ NAD+ 天冬氨酸天冬氨酸 谷草转氨酶谷草转氨酶谷草转氨酶谷草转氨酶 -酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸 其来源如下：其来源如下： 2. 三羧酸循环的生理意义三羧酸循环的生理意义 是三大营养物质氧化分解的共同途径；是三大营养物质氧化分解的共同途径；是三大营养物质代

34、谢联系的枢纽；是三大营养物质代谢联系的枢纽；为其它物质代谢提供小分子前体；为其它物质代谢提供小分子前体；为呼吸链提供为呼吸链提供H+ + e。H+ + e 进入进入呼吸链呼吸链彻底氧化生成彻底氧化生成H2O 的同时的同时ADP偶联磷酸化生成偶联磷酸化生成ATP。NADH+H+ H2O、3ATP O H2O、2ATP FADH2 O 二、有氧氧化生成的二、有氧氧化生成的ATP 葡萄糖有氧氧化生成葡萄糖有氧氧化生成ATP数统计数统计反反 应应 辅辅 酶酶 ATP第一阶段第一阶段 葡萄糖葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 -16-磷酸果糖磷酸果糖1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 -123-磷酸甘油醛磷酸甘油

35、醛 21,3-二磷酸甘油醛二磷酸甘油醛 NAD+ 23/2221,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸23-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 212磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸2丙酮酸丙酮酸 21第二阶段第二阶段 2丙酮酸丙酮酸2乙酰乙酰CoA NAD+ 23第三阶段第三阶段 2异柠檬酸异柠檬酸2 -酮戊二酸酮戊二酸 NAD+ 232 -酮戊二酸酮戊二酸 2琥珀酰琥珀酰CoA NAD+ 232琥珀酰琥珀酰CoA 2琥珀酸琥珀酸 212琥珀酸琥珀酸 2延胡索酸延胡索酸 FAD 222苹果酸苹果酸 2草酰乙酸草酰乙酸 NAD+ 23净生成净生成 38(或或36)有氧氧化的生理意义有氧氧化的生理意义 糖的有氧氧化是

36、机体糖的有氧氧化是机体产能最主要的产能最主要的途径途径。它不仅。它不仅产能效率高产能效率高，而且由，而且由于产生的能量逐步分次释放，相当于产生的能量逐步分次释放，相当一部分形成一部分形成ATP，所以，所以能量的利用能量的利用率也高率也高。简言之，即“供能”三、有氧氧化的调节三、有氧氧化的调节关关键键酶酶 酵解途径：酵解途径：己糖激酶己糖激酶 丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 三羧酸循环：三羧酸循环：柠檬酸合酶柠檬酸合酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1-酮戊二酸脱氢酶复合酮戊二酸脱氢酶复合体体异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶1. 丙

37、酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 别构调节别构调节别构抑制剂：乙酰别构抑制剂：乙酰CoA; NADH; ATP 别构激活剂：别构激活剂：AMP; ADP; NAD+ * 乙酰乙酰CoA/HSCoA 或或 NADH/NAD+ 时，其活性也受到抑制。时，其活性也受到抑制。 共价修饰调节共价修饰调节 乙酰乙酰CoA 柠檬酸柠檬酸 草酰乙酸草酰乙酸 琥珀酰琥珀酰CoA -酮戊二酸酮戊二酸 异柠檬酸异柠檬酸 苹果酸苹果酸 NADH FADH2 GTP ATP 异柠檬酸异柠檬酸 脱氢酶脱氢酶柠檬酸合酶柠檬酸合酶 - -酮戊二酸酮戊二酸脱氢酶复合体脱氢酶复合体 ATP +ADP ADP +ATP 柠檬酸柠

38、檬酸 琥珀酰琥珀酰CoA NADH 琥珀酰琥珀酰CoA NADH +Ca2+ Ca2+ ATP、ADP的影响的影响 产物堆积引起抑制产物堆积引起抑制 循循环环中中后后续续反反应应中中间间产产物物别别位位反反馈馈抑抑制前面反应中的酶制前面反应中的酶 其他，如其他，如Ca2+可可激活许多酶激活许多酶2. 三羧酸循环的调节三羧酸循环的调节有氧氧化的调节特点有氧氧化的调节特点 有氧氧化的调节通过对其有氧氧化的调节通过对其关键酶关键酶的调节的调节实现。实现。 ATP/ADP或或ATP/AMP比值全程调节。比值全程调节。该比值升高，所有关键酶均被抑制。该比值升高，所有关键酶均被抑制。 氧化磷酸化速率影响三

39、羧酸循环。前者氧化磷酸化速率影响三羧酸循环。前者速率降低，则后者速率也减慢。速率降低，则后者速率也减慢。 三羧酸循环与酵解途径互相协调。三羧三羧酸循环与酵解途径互相协调。三羧酸循环需要多少乙酰酸循环需要多少乙酰CoA，则酵解途径，则酵解途径相应产生多少丙酮酸以生成乙酰相应产生多少丙酮酸以生成乙酰CoA。2ADP ATP+AMP 腺苷酸激酶腺苷酸激酶 体体内内ATP浓浓度度是是AMP的的50倍倍，经经上上述述反反应应后后，ATP/AMP变变动动比比ATP变变动动大大，有有信信号放大作用，从而发挥有效的调节作用。号放大作用，从而发挥有效的调节作用。ATP/ADP或或ATP/AMP比值升高比值升高抑

40、制有氧氧化，降低则促进有氧氧化。抑制有氧氧化，降低则促进有氧氧化。ATP/AMP效果更显著。效果更显著。* 另外另外四、巴斯德效应四、巴斯德效应* 概念概念* 机制机制 有氧时，有氧时，NADH+H+进入线粒体内氧进入线粒体内氧化，丙酮酸进入线立体进一步氧化而不生化，丙酮酸进入线立体进一步氧化而不生成乳酸成乳酸; 缺氧时，酵解途径加强，缺氧时，酵解途径加强，NADH+H+在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。成乳酸。巴斯德效应巴斯德效应(Pastuer effect)指有氧氧指有氧氧化抑制糖酵解的现象。化抑制糖酵解的现象。第第 四四 节节 磷酸戊糖途径

41、磷酸戊糖途径Pentose Phosphate Pathway* 概念概念磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生是指由葡萄糖生成成磷酸戊糖磷酸戊糖及及NADPH+H+，前者，前者再进一步转变成再进一步转变成3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛和和6-磷酸果糖磷酸果糖的反应过程。的反应过程。* * 细胞定位：细胞定位：胞胞 液液 第一阶段：氧化反应第一阶段：氧化反应 生成生成磷酸戊糖磷酸戊糖，NADPH+H+及及CO2一、磷酸戊糖途径的反应过程一、磷酸戊糖途径的反应过程* * 反应过程可分为二个阶段反应过程可分为二个阶段 第二阶段则是非氧化反应包括一系第二阶段则是非氧化反应包括一系列基团转移。列基团转移。

42、磷磷酸酸戊戊糖糖途途径径第一阶段第一阶段 第第二二阶阶段段 5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 C55-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 C57-磷酸景天糖磷酸景天糖 C73-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 C34-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖 C46-磷酸果糖磷酸果糖 C66-磷酸果糖磷酸果糖 C63-磷酸磷酸甘油醛甘油醛 C36-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(C6)3 6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯(C6)3 6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸(C6)3 5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖(C5) 3 5-磷酸核糖磷酸核糖 C53NADP+ 3NADP+3H+ 6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 3NADP+ 3NADP+3H+ 6-磷酸葡萄糖

43、酸脱氢酶磷酸葡萄糖酸脱氢酶 CO2总反应式总反应式 36-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 + 6 NADP+ 26-磷酸果糖磷酸果糖+3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛+6NADPH+H+3CO2 磷酸戊糖途径的特点磷酸戊糖途径的特点 脱氢反应以脱氢反应以NADP+为受氢体，生成为受氢体，生成NADPH+H+。 反应过程中进行了一系列酮基和醛基转移反应过程中进行了一系列酮基和醛基转移反应，经过了反应，经过了3、4、5、6、7碳糖碳糖的演变过的演变过程。程。 反应中生成了重要的中间代谢物反应中生成了重要的中间代谢物5-磷磷酸核糖酸核糖。 一分子一分子G-6-P经过反应，只能发生经过反应，只能发生一次脱羧一次脱羧和和

44、二次脱氢二次脱氢反应，生成一分子反应，生成一分子CO2和和2分子分子NADPH+H+。 二、磷酸戊糖途径的生理意义二、磷酸戊糖途径的生理意义（一）为核苷酸的生成提供（一）为核苷酸的生成提供核糖核糖 （二）提供（二）提供NADPH作为供氢体参与作为供氢体参与多种代谢反应多种代谢反应 1. NADPH是体内许多合成代谢的供是体内许多合成代谢的供氢体氢体 2. NADPH参与体内的羟化反应，与参与体内的羟化反应，与生物合成生物合成或或生物转化生物转化有关有关3. NADPH可维持可维持GSH的还原性的还原性 谷胱甘肽谷胱甘肽(GSH)还原酶的作用还原酶的作用NADPH+H+NADP+6-磷酸葡萄糖磷

45、酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸2GSH+H2O2 GS-SG+2H2OGSH过氧化物酶过氧化物酶红细胞破红细胞破裂溶血裂溶血大量大量H2O2红细胞红细胞GSH还原酶还原酶G6PD第第 五五 节节 糖原的合成与分解糖原的合成与分解 Glycogenesis and Glycogenolysis是动物体内糖的储存形式之一，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。是机体能迅速动用的能量储备。肌肉：肌糖原，肌肉：肌糖原，180 300g，主要供肌肉收缩主要供肌肉收缩所需所需 肝脏：肝糖原，肝脏：肝糖原，70 100g，维持血糖水平维持血糖水平 糖糖 原原 (glycogen) 糖

46、原储存的主要器官及其生理意义糖原储存的主要器官及其生理意义 1. 葡萄糖单元以葡萄糖单元以-1,4-1,4-糖苷糖苷 键键形成长链。形成长链。2. 约约1010个葡萄糖单元处形个葡萄糖单元处形成分枝，分枝处葡萄糖成分枝，分枝处葡萄糖以以-1,6-1,6-糖苷键糖苷键连接，连接，分支增加，溶解度增加。分支增加，溶解度增加。3. 每条链都终止于一个非每条链都终止于一个非还原端还原端. .非还原端增多，非还原端增多，以利于其被酶分解。以利于其被酶分解。糖原的结构特点及其意义糖原的结构特点及其意义 目目 录录一、糖原的合成代谢一、糖原的合成代谢 （二）合成部位（二）合成部位（一）定义（一）定义糖原的合

47、成糖原的合成(glycogenesis) 指由指由葡萄糖合成糖原的过程。葡萄糖合成糖原的过程。组织定位：主要在肝脏、肌肉组织定位：主要在肝脏、肌肉细胞定位：胞浆细胞定位：胞浆(三三) 糖原合糖原合成的基本过程成的基本过程葡萄糖葡萄糖葡萄糖激酶葡萄糖激酶己糖激酶己糖激酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖UTPPPiUDP-葡萄糖葡萄糖 (UDPG)糖原糖原引物引物(Gn)变位酶变位酶糖原糖原(Gn+1)糖原糖原(形成分支形成分支)1-磷酸葡萄糖尿苷酰转移酶磷酸葡萄糖尿苷酰转移酶糖原合成酶糖原合成酶分枝酶分枝酶UDPATPADPATP ADP（四）糖原分枝的形成（四）糖原分枝的形成

48、分分 支支 酶酶 (branching enzyme) -1,6-糖苷键糖苷键 -1,4-糖苷键糖苷键 目目 录录 二、糖原的分解代谢二、糖原的分解代谢 * 定义定义* * 亚细胞定位：亚细胞定位：胞胞 浆浆 * * 肝糖元的分解肝糖元的分解 关关键酶：磷酸化酶键酶：磷酸化酶 糖原分解糖原分解 (glycogenolysis )习惯上习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。糖原分解的基本过程糖原分解的基本过程糖原糖原(n)糖原糖原(n-1)1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸化酶磷酸化酶H3PO4H2O变位酶变位酶(脱枝酶脱枝酶)葡萄糖葡萄糖-6-磷酸

49、酶磷酸酶葡萄糖葡萄糖H2OH3PO4关关键键酶酶关关键键酶酶脱枝酶脱枝酶 (debranching enzyme)转移葡萄糖残基转移葡萄糖残基水解水解 -1,6-糖苷键糖苷键 磷磷 酸酸 化化 酶酶 转移酶活性转移酶活性 -1,6糖苷糖苷酶活性酶活性 * * 肌糖原的分解肌糖原的分解肌糖原分解的前三步反应与肝糖原分解过肌糖原分解的前三步反应与肝糖原分解过程相同，但是生成程相同，但是生成6- -磷酸葡萄糖之后，由磷酸葡萄糖之后，由于肌肉组织中于肌肉组织中不存在葡萄糖不存在葡萄糖- -6- -磷酸酶磷酸酶，所以生成的所以生成的6-6-磷酸葡萄糖不能转变成葡萄磷酸葡萄糖不能转变成葡萄糖释放入血，提供

50、血糖，而只能进入酵解糖释放入血，提供血糖，而只能进入酵解途径进一步代谢。途径进一步代谢。肌糖原的分解与合成与肌糖原的分解与合成与乳酸循环乳酸循环有关。有关。 G-6-P的代谢去路的代谢去路G（补充血糖）（补充血糖）G-6-P F-6-P（进入酵解途径）（进入酵解途径）G-1-PGn（合成糖原）（合成糖原）UDPG 6-磷酸葡萄糖内酯磷酸葡萄糖内酯（进入磷酸戊糖途径）（进入磷酸戊糖途径） 葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸（进入葡萄糖醛酸途径）（进入葡萄糖醛酸途径）糖原合成与分解小结糖原合成与分解小结 反应部位：胞浆反应部位：胞浆 *（3 3）糖原合糖原合成与糖原分解成与糖原分解过程的比较过程的比较糖原糖原n

51、+1n+11-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)UTPUDPPPi6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖*ADPATPPi*糖原糖原n nPi糖原合成过程糖原合成过程糖原分解过程糖原分解过程 三、糖原合成与分解的调节三、糖原合成与分解的调节 关键酶关键酶 糖原合成：糖原合成：糖原合酶糖原合酶 糖原分解：糖原分解：糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶 这两种关键酶的重要特点：这两种关键酶的重要特点：* * 它们的快速调节有它们的快速调节有共价修饰共价修饰和和变构调变构调节节二种方式。二种方式。* * 它们都以活性、无（低）活性二种形它们都以活性、无（低）活性二种形式存在，

52、二种形式之间可通过磷酸化式存在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变。和去磷酸化而相互转变。调节有调节有级联放大级联放大作用，效率高；作用，效率高； 两种酶磷酸化或去磷酸化后活性变两种酶磷酸化或去磷酸化后活性变化相反；化相反； 此调节为酶促反应，调节速度快；此调节为酶促反应，调节速度快； 受激素调节。受激素调节。 1 1. 共价修饰调节共价修饰调节 腺苷环化酶腺苷环化酶 （无活性）（无活性）腺苷环化酶（有活性）腺苷环化酶（有活性） 激素（胰高血糖素、肾上腺素等）激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+ 受体受体 ATP cAMP PKA(无活性无活性) 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶 糖原合酶糖原

53、合酶 糖原合酶糖原合酶-P PKA(有活性有活性) 磷酸化酶磷酸化酶b 磷酸化酶磷酸化酶a-P 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶-P Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 Pi Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶抑制剂磷蛋白磷酸酶抑制剂-P 磷蛋白磷酸酶抑制剂磷蛋白磷酸酶抑制剂 PKA（有活性）（有活性） 2. 别构调节别构调节磷磷酸酸化化酶酶二二种种构构像像紧紧密密型型(T)和和疏疏松松型型(R) ，其其中中T型型的的14位位Ser暴暴露露，便于接受前述的共价修饰调节。便于接受前述的共价修饰调节。* 葡萄糖是磷酸化酶的别构抑制剂。葡萄糖是磷酸化酶的别构抑制

54、剂。 磷酸化酶磷酸化酶 a (R) 疏松型疏松型磷酸化酶磷酸化酶 a (T) 紧密型紧密型葡萄糖葡萄糖 调节小结调节小结 双向调控双向调控：对合成酶系与分解酶系分：对合成酶系与分解酶系分别进行调节，如加强合成则减弱分解，别进行调节，如加强合成则减弱分解，或反之。或反之。 双重调节双重调节：别构调节和共价修饰调节。：别构调节和共价修饰调节。 肝糖原和肌糖原代谢调节各有特点：肝糖原和肌糖原代谢调节各有特点： 如如：分分解解肝肝糖糖原原的的激激素素主主要要为为胰胰高高血血糖糖素素， 分分解解肌肌糖糖原原的的激激素素主主要要为为肾肾上上腺素腺素。 关键酶调节上存在关键酶调节上存在级联效应级联效应。 关

55、键酶都以关键酶都以活性、无（低）活性二种形活性、无（低）活性二种形式式存在，二种形式之间可通过存在，二种形式之间可通过磷酸化和磷酸化和去磷酸化去磷酸化而相互转变。而相互转变。 四、糖原积累症四、糖原积累症糖原累积症糖原累积症(glycogen storage diseases)是一类遗传性代谢病，其特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患者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类。酶类。 型别型别缺陷的酶缺陷的酶受害器官受害器官糖原结构糖原结构葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶

56、缺陷磷酸酶缺陷肝、肾肝、肾正常正常溶酶体溶酶体14和和16葡葡萄糖苷酶萄糖苷酶所有组织所有组织正常正常脱支酶缺失脱支酶缺失肝、肌肉肝、肌肉分支多，外周分支多，外周糖链短糖链短分支酶缺失分支酶缺失所有组织所有组织分支少，外周分支少，外周糖链特别长糖链特别长肌磷酸化酶缺失肌磷酸化酶缺失肌肉肌肉正常正常肝磷酸化酶缺陷肝磷酸化酶缺陷肝肝正常正常肌肉和红细胞磷酸果糖肌肉和红细胞磷酸果糖激酶缺陷激酶缺陷肌肉、红肌肉、红细胞细胞正常正常肝脏磷酸化酶激酶缺陷肝脏磷酸化酶激酶缺陷 脑、肝脑、肝正常正常糖原积累症分型糖原积累症分型第第 六六 节节 糖糖 异异 生生Gluconeogenesis糖异生糖异生(glu

57、coneogenesis)是是指从非糖化合物转变为葡萄糖指从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程。或糖原的过程。* * 部位部位* * 原料原料* * 概念概念 主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体 主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸一、一、 糖异生糖异生途径途径葡萄糖葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶丙酮酸羧化支路丙酮酸羧化支路(磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶)乳酸乳酸糖酵解途径糖酵解途径丙酮酸

58、丙酮酸 丙酮酸丙酮酸 草酰乙酸草酰乙酸 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 ATP + CO2ADP + Pi 苹果酸苹果酸 NADH + H+ NAD+ 天冬氨酸天冬氨酸 谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸 天冬氨酸天冬氨酸 苹果酸苹果酸 草酰乙酸草酰乙酸 PEP 磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶 GTP GDP + CO2 线线粒粒体体胞胞液液草酰乙酸转运出线粒体草酰乙酸转运出线粒体 非糖物质进入糖异生的途径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糖异生的原料转变成糖代谢的中间产物间产物 生糖氨基酸生糖氨基酸 -酮酸酮酸 -NH2 甘油甘油 -磷酸甘油磷酸甘油 磷酸二羟丙酮磷

59、酸二羟丙酮 乳酸乳酸 丙酮酸丙酮酸 2H 上述糖代谢中间代谢产物进入糖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异生途径，异生为葡萄糖或糖原 二、糖异生的调节二、糖异生的调节 在前面的三在前面的三个反应过程中，个反应过程中，作用物的互变分作用物的互变分别由不同酶催化别由不同酶催化其单向反应，这其单向反应，这种互变循环称之种互变循环称之为为底物循环底物循环(substratecycle)6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 果糖双磷酸酶果糖双磷酸酶-1 ADP ATP Pi 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖-6-磷

60、酸酶磷酸酶 己糖激酶己糖激酶 ATP ADP Pi PEP 丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 ATP ADP CO2+ATP ADP+Pi GTP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 羧激酶羧激酶GDP+Pi +CO2 因此，有必要通过调节使因此，有必要通过调节使糖异生糖异生途径途径与与酵解途径酵解途径相互协调，主要是相互协调，主要是对前述底物循环中的对前述底物循环中的后后2 2个底物循环个底物循环进行调节。进行调节。当当两两种种酶酶活活性性相相等等时时，则则不不能能将将代代谢谢向向前前推推进进，结结果果仅仅是是ATP分分解解释释放放出出能能量量，因因

61、而而称称之之为为无无效效循循环环(futile cycle)。6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 ATP ADP 6-磷酸果磷酸果糖激酶糖激酶-1 Pi 果糖双磷果糖双磷 酸酶酸酶-1 2,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 AMP 1. 6-磷酸果糖与磷酸果糖与1,6-双磷酸果糖之间双磷酸果糖之间 2. 磷酸烯醇式丙酮酸与丙酮酸之间磷酸烯醇式丙酮酸与丙酮酸之间PEP 丙丙 酮酮 酸酸 ATP ADP 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 丙氨酸丙氨酸 乙乙 酰酰 CoA 草酰乙酸草酰乙酸 三、糖异生的生理意义三、糖异生的生理意义（一）维持血糖浓度恒定（一）维持血糖浓度恒定

62、 （二）补充肝糖原（二）补充肝糖原 三碳途径三碳途径： 指进食后，大部指进食后，大部分葡萄糖先在肝外细胞中分解为乳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。肝细胞异生为糖原的过程。（三）调节酸碱平衡（乳酸异生为糖）（三）调节酸碱平衡（乳酸异生为糖） 糖异生活跃糖异生活跃有葡萄糖有葡萄糖-6磷酸酶磷酸酶 【】肝肝 肌肉肌肉 八、乳酸循环八、乳酸循环(lactose cycle) （Cori 循环循环） 循环过程循环过程 葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 酵酵解解途途径径 丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸 NADH NAD+ 乳

63、酸乳酸 乳酸乳酸 NAD+ NADH 丙酮酸丙酮酸 糖糖异异生生途途径径 血液血液 糖异生低下糖异生低下没有葡萄糖没有葡萄糖-6磷酸酶磷酸酶 【】 生理意义生理意义 乳酸再利用，避免了乳酸的损失。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。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是一个耗能的过程 2分子乳酸异生为分子乳酸异生为1分子葡萄糖需分子葡萄糖需6分分子子ATP。 第第 七七 节节 血糖及其调节血糖及其调节Blood Glucose and The Regulation of Blood Glucose Concentration* 血糖，血糖，指血液中

64、的葡萄糖。指血液中的葡萄糖。* 血糖水平，血糖水平，即血糖浓度。即血糖浓度。 正常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及血糖水平的概念 血糖水平恒定的生理意义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。别是某些依赖葡萄糖供能的组织器官。脑组织脑组织不能利用脂酸，正常情况下主要依赖不能利用脂酸，正常情况下主要依赖葡萄糖供能；葡萄糖供能；红细胞红细胞没有线粒体，完全通过糖酵解获能；没有线粒体，完全通过糖酵解获能；骨髓及神经组织骨髓及神经组织代谢活跃，经常利用葡萄糖代谢活跃，经常利用葡

65、萄糖供能。供能。血血糖糖食食 物物 糖糖 消化，消化，吸收吸收 肝糖原肝糖原 分解分解 非糖物质非糖物质 糖异生糖异生 氧化氧化分解分解 CO2 + H2O 糖原合成糖原合成 肝（肌）糖原肝（肌）糖原 磷酸戊糖途径等磷酸戊糖途径等 其它糖其它糖 脂类、氨基酸合成代谢脂类、氨基酸合成代谢 脂肪、氨基酸脂肪、氨基酸 一、血糖来源和去路一、血糖来源和去路 二、血糖水平的调节二、血糖水平的调节主要主要调节调节激素激素降低血糖：胰岛素降低血糖：胰岛素(insulin) 升高血糖：胰高血糖素升高血糖：胰高血糖素(glucagon) 糖皮质激素、肾上腺素糖皮质激素、肾上腺素* * 主要依靠激素的调节主要依靠

66、激素的调节 （一）（一） 胰岛素胰岛素 促进葡萄糖转运进入肝外细胞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；加速糖原合成，抑制糖原分解； 加快糖的有氧氧化；加快糖的有氧氧化； 抑制肝内糖异生；抑制肝内糖异生； 减少脂肪动员。减少脂肪动员。 体内唯一降低血糖水平的激素体内唯一降低血糖水平的激素 胰岛素的作用机制胰岛素的作用机制:（二）胰高血糖素（二）胰高血糖素 促进肝糖原分解，抑制糖原合成；促进肝糖原分解，抑制糖原合成； 抑制酵解途径，促进糖异生；抑制酵解途径，促进糖异生； 促进脂肪动员。促进脂肪动员。 体内升高血糖水平的主要激素体内升高血糖水平的主要激素 * * 此此外外，糖

67、糖皮皮质质激激素素和和肾肾上上腺腺素素也也可可升升高高血血糖糖， 肾肾上上腺腺素素主主要要在在应应急急状状态下发挥作用。态下发挥作用。胰高血糖素的作用机制：胰高血糖素的作用机制： （三）糖皮质激素（三）糖皮质激素引起血糖升高，肝糖原增加引起血糖升高，肝糖原增加 糖皮质激素的作用机制可能有两方面：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。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。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

68、进此外，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，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取葡萄糖。间接抑制周围组织摄取葡萄糖。（四）肾上腺素（四）肾上腺素强有力的升高血糖的激素强有力的升高血糖的激素 肾上腺素的作用机制肾上腺素的作用机制通通过过肝肝和和肌肌肉肉的的细细胞胞膜膜受受体体、cAMP、蛋蛋白白激激酶酶级级联联激激活活磷磷酸酸化化酶酶，加加速速糖糖原原分分解解。主主要要在在应应激激状状态态下下发发挥调节作用。挥调节作用。 *葡萄糖耐量葡萄糖耐量(glucose tolerence)正常人体内存在一套精细的调正常人体内存在一套精细的调节糖代谢的机制，在一

69、次性食入大节糖代谢的机制，在一次性食入大量葡萄糖后，血糖水平不会出现大量葡萄糖后，血糖水平不会出现大的波动和持续升高。的波动和持续升高。指人体对摄入的葡萄糖具有很大指人体对摄入的葡萄糖具有很大的耐受能力的现象。的耐受能力的现象。糖耐量试验糖耐量试验(glucose tolerance test, GTT) 目的：目的：临床上用来诊断病人有无糖代谢异常。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口服糖耐量试验的方法被被试试者者清清晨晨空空腹腹静静脉脉采采血血测测定定血血糖糖浓浓度度，然然后后一一次次服服用用100g葡葡萄萄糖糖，服服糖糖后后的的1/2、1、2h（必必要要时时可可在在

70、3h）各各测测血血糖糖一一次次。以以测测定定血血糖糖的的时时间间为为横横坐坐标标（空空腹腹时时为为0h），血血糖糖浓浓度度为为纵纵坐坐标标，绘绘制制糖糖耐耐量量曲线。曲线。糖糖耐耐量量曲曲线线 正常人：正常人：服糖后服糖后1/21h达到高峰，然后逐渐降低，达到高峰，然后逐渐降低， 一般一般2h左右恢复正常值。左右恢复正常值。糖尿病患者：糖尿病患者：空腹血糖高于正常值，服糖后血糖浓空腹血糖高于正常值，服糖后血糖浓度急剧升高，度急剧升高，2h后仍可高于正常。后仍可高于正常。 三、血糖水平异常三、血糖水平异常（一）高血糖及糖尿症（一）高血糖及糖尿症1. 高血糖高血糖(hyperglycemia)的定

71、义的定义2. 肾糖阈的定义肾糖阈的定义临床上将空腹血糖浓度高于临床上将空腹血糖浓度高于7.22 7.78 mmol/L称为称为高血糖高血糖。当血糖浓度高于当血糖浓度高于8.8910.00mmol/L时，时，超过了肾小管的重吸收能力，则可出现超过了肾小管的重吸收能力，则可出现糖尿糖尿。这一血糖水平称为这一血糖水平称为肾糖阈肾糖阈。3. 高血糖及糖尿的病理和生理原因高血糖及糖尿的病理和生理原因 a.持续性高血糖和糖尿，主要见于糖尿病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（胰岛素依赖型）型（非胰岛素依赖型）型（非胰岛素依赖型）b. 血糖

72、正常而出现糖尿，见于慢性肾炎、肾病综合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。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。生理性高血糖和糖尿可因情绪激动而出现。 糖尿病可分为二型糖尿病可分为二型: ( (二）低血糖二）低血糖1. 低血糖低血糖(hypoglycemia)的定义的定义2. 低血糖的影响低血糖的影响空腹血糖浓度低于空腹血糖浓度低于3.333.89mmol/L时时称为称为低血糖低血糖。血血糖糖水水平平过过低低，会会影影响响脑脑细细胞胞的的功功能能，从从而而出出现现 头头晕晕、倦倦怠怠无无力力、心心悸悸等等症症状状，严重时出现昏迷，称为严重时出现昏迷，称为低血糖休克低血糖休克。 3. 低血糖的病因低血糖的病因 胰性（胰岛胰性（胰岛-细胞功能亢进、细胞功能亢进、胰岛胰岛-细胞功能低下等）细胞功能低下等） 肝性（肝癌、糖原积累病等）肝性（肝癌、糖原积累病等） 内分泌异常（垂体功能低下、内分泌异常（垂体功能低下、肾上腺皮质功能低下等）肾上腺皮质功能低下等） 肿瘤（胃癌等）肿瘤（胃癌等） 饥饿或不能进食饥饿或不能进食