1、第九章 糖代謝,作 者：王 英 聯(lián)系電話第一節(jié) 糖的消化與吸收,一、糖的概念和生理功能,（一）糖的概念：,糖即碳水化合物(carbohydrates) ，其化學本質為多羥醛或多羥酮類及其衍生物或多聚物。,（二）人體能利用的糖類,1、單糖類：葡萄糖、半乳糖、 果 糖,2、雙糖類：麥芽糖、乳 糖 、蔗 糖,3、多糖類：淀 粉 、糖 原 、纖維素,(三)、糖的生理功能,1. 氧化供能,合成某些氨基酸、脂肪、膽固醇、核苷等物質的原料。,3. 作為組織細胞的組成成分,這是糖的主要功能，占人體總能量的5070。,2. 提供合成其他物質的原料,糖是糖蛋白、糖脂、蛋白聚糖等的組成成分

2、。,4. 參與構成體內某些重要生物活性物質,DNA、RNA、FAD、ATP等,二、糖的消化與吸收,（一）糖的消化,食物中的糖主要有淀粉、糖原以及麥芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等。,1、消化部位： 主要在小腸,2、消化酶： -淀粉酶 、-葡萄糖苷酶 、,-臨界糊精酶、異麥芽糖酶,淀粉,麥芽糖（65%）,-糊 精（35%）,葡萄糖,唾液中的-淀粉酶,麥芽糖酶,-糊精酶,3、消化過程,腸粘膜上皮細胞刷狀緣,胃,口腔,腸腔,胰液中的-淀粉酶,（二）糖的吸收,1. 吸收部位： 小腸上段,2. 吸收形式 ： 單 糖 ，主動耗能的載體轉運過程,3. 吸收途徑 ：,小腸腸腔,腸粘膜 上皮細胞,門靜脈,肝臟,體循環(huán)

3、,食物中的纖維素人體雖不能消化吸收，但具有刺激腸蠕動等作用，也是維持健康所必需。,各種組織細胞,SGLT,GLUT,ADP+Pi,ATP,G,Na+,K+,小腸粘膜細胞,腸腔,門靜脈,4. 吸收機制：,Na+依賴型葡萄糖轉運體 (Na+-dependent glucose transporter, SGLT),刷狀緣,細胞內膜,血糖,食 物 糖,消化吸收,尿,160mg%,三、糖代謝的概況,糖氧化分解代謝比較表,有氧氧化,磷酸戊糖 途徑,條 件,終 產 物,意 義,缺O(jiān)2,O2供應充足,乳酸,CO2H2O,產生少量ATP(應急),產生大量ATP,不是以供能為目的，主要是產生核糖和NADPH,分

4、解代謝,（1）無氧氧化（糖酵解）,（2）有氧氧化,（3）磷酸戊糖途徑,糖氧化分解,產生少量ATP(應急),無氧氧化,第二節(jié) 糖的分解代謝,一、糖的無氧氧化,第一階段：糖分解成丙酮酸，稱之為糖酵解途徑,第二階段：丙酮酸轉變成乳酸（氧化產能階段）。,概 念：,糖酵解過程：,糖酵解的反應部位：胞漿,在缺氧條件下，葡萄糖或糖元氧化分解成乳酸(lactate)的過程，稱為糖的無氧氧化,也稱糖酵解(glycolysis) 。, 葡萄糖磷酸化為6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖 ( G-6-P ),（一）葡萄糖分解成丙酮酸,OH,OH,CH2OH,O,OH,OH,葡萄糖 (G),已糖激酶,ATP,ADP

5、,CH2O-,O,OH,OH,OH,OH,6-磷酸葡萄糖 (G-6-P),P,CH2OH,OH,OH,OH,1-磷酸葡萄糖,O- P,糖 原,葡萄糖激酶（肝）,Mg2+,磷酸葡萄糖變位酶,磷酸化酶,從糖原生成6-磷酸葡萄糖,H3PO4, 6-磷酸葡萄糖轉變?yōu)?6-磷酸果糖,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖 ( F-6-P ), 6-磷酸果糖轉變?yōu)?,6-雙磷酸果糖,ATP ADP,Mg2+,6-磷酸果糖激酶-1,6-磷酸果糖,1,6-雙磷酸果糖 ( F-1,6-2P),6-磷酸果糖激酶-1(6-phosphfructokinase-1),(限速酶),ATP ADP,Mg2+,6-磷酸果糖激酶-1,

6、6-磷酸果糖,1,6-雙磷酸果糖 ( F-1,6-2P),(限速酶),1,6-雙磷酸果糖, 磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖,磷酸丙糖的同分異構化,磷酸丙糖異構酶 (phosphotriose isomerase),3-磷酸甘油醛, 3-磷酸甘油醛氧化為1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油醛脫氫酶 (glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase),3-磷酸甘油醛,1,3-二磷酸 甘油酸,H, 1,3-二磷酸甘油酸轉變成3-磷酸甘油酸,底物分子內部能量重新分布，生成高能鍵，使ADP磷酸化生成ATP的過程，稱為底物水平磷酸化(substrate level phosp

7、horylation) 。,1,3-二磷酸 甘油酸,3-磷酸甘油酸,(phosphoglycerate kinase),H,H, 3-磷酸甘油酸轉變?yōu)?-磷酸甘油酸,磷酸甘油酸變位酶 (phosphoglycerate mutase),3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,H,H, 2-磷酸甘油酸轉變?yōu)榱姿嵯┐际奖?H, 磷酸烯醇式丙酮酸轉變成丙酮酸， 并通過底物水平磷酸化生成ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,(二) 丙酮酸轉變成乳酸,丙酮酸,乳酸,反應中的NADH+H+ 來自于上述第6步反應中的 3-磷酸甘油醛脫氫反應。,糖酵解的代謝途徑,E2,E1,E3,糖酵解小結：,1、一次裂解，一次脫氫

8、, 一次脫水,2、二次耗能，二次產能,3、三個關鍵酶，三步不可逆反應,4、產 4 分子ATP ， 從G開始凈得 2 分子ATP， 從糖原開始凈得 3 分子ATP。,5、產能方式：底物水平磷酸化,6、終 產 物：乳 酸,7、反應條件：缺 O2 8、反應部位: 胞 漿,(二) 糖酵解的調節(jié),關鍵酶,調節(jié)方式,1、 6-磷酸果糖激酶-1 (PFK-1),別構調節(jié)：,別構激活劑：AMP; ADP; F-1,6-2P; F-2,6-2P,別構抑制劑： 檸檬酸; ATP（高濃度）,( F-1,6-2P 正反饋調節(jié)該酶，促進糖酵解 ),此酶有二個結合ATP的部位：, 活性中心外別構調節(jié)部位（ATP高濃度時）

9、, 活性中心底物結合部位（ATP低濃度時）,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,PFK-1,磷蛋白磷酸酶,PKA,目 錄,（三）糖酵解的生理意義,1. 機體在缺氧情況下快速獲取能量的有效方式。,2. 某些細胞在氧供應正常情況下的重要供能途徑。, 無線粒體的細胞，如：紅細胞, 代謝活躍的細胞，如：神經細胞、白細胞、 骨髓細胞、皮膚等 。,缺氧,生理性：激烈運動等,病理性：貧血、肺心病、腫瘤等,二 糖的有氧氧化,糖在有氧條件下徹底氧化分解成CO2和H2O，并產生大量ATP的過程，稱為糖的有氧氧化（ Aerobic Oxidation of Carbohydrate ） 。,概 念：,反應

10、部位：胞液及線粒體,（一）有氧氧化的反應過程,第一階段：酵解途徑,第二階段：丙酮酸的氧化脫羧,第三階段：三羧酸循環(huán),G（Gn）,第四階段：氧化磷酸化,丙酮酸,乙酰CoA,H2O,O,ATP,ADP,TAC循環(huán),胞液,線粒體,1、丙酮酸的氧化脫羧,丙酮酸進入線粒體氧化脫羧為乙酰CoA,總反應式:,丙酮酸,丙酮酸脫氫酶復合體(關鍵酶),丙酮酸脫氫酶復合體的組成,E1：丙酮酸脫氫酶 E2：二氫硫辛酸轉乙?；?E3：二氫硫辛酸脫氫酶,1、TPP是VitB1 2、HSCoA含泛酸 3、硫辛酸（B族維生素） 4、FAD含VitB2 (黃素腺嘌呤二核苷酸) 5、NAD+含VitPP (尼克酰胺腺嘌呤二核苷

11、酸),酶,輔 酶,CO2,CoASH,NAD+,NADH+H+,5. NADH+H+的生成,1. -羥乙基-TPP的生成,2.乙酰硫辛酰胺的生成,3.乙酰CoA的生成,4. 硫辛酰胺的生成,目 錄,2、 三羧酸循環(huán),反應從乙酰CoA和草酰乙酸縮合生成含有三個羧基的檸檬酸開始，反復的進行脫氫脫羧，又生成草酰乙酸，而組成一個循環(huán)的反應過程,故稱為三羧酸循環(huán)( TAC ),也稱為檸檬酸循環(huán)。,概 念：,反應部位: 在線粒體中進行。,反應過程: 共分為步 。,NADH+H+,NAD+,NAD+,NADH+H+,CO2,GTP,GDP+Pi,FAD,FADH2,NADH+H+,NAD+,檸檬酸合酶,順烏

12、頭酸酶,異檸檬酸脫氫酶（限速酶）,-酮戊二酸脫氫酶復合體,琥珀酰CoA合成酶,琥珀酸脫氫酶,延胡索酸酶,蘋果酸脫氫酶,TAC小結 (TAC運轉一周),一次縮合,一次底物水平磷酸化,生成1分子GTP， 1分子乙酰CoA被消耗。, 二次脫羧，生成2分子CO2。,三個不 可逆反應, 關鍵酶,異檸檬酸脫氫酶（限速酶）,檸檬酸合酶,-酮戊二酸脫氫酶復合體, 四次脫氫,生成3分子NADH+H+，1分子FADH2。, 一次TAC產12ATP,2H,H2O,釋放能量,合成ATP,呼吸鏈,1 2,O2,一次底物水平磷酸化生成1分子GTP,12ATP,1 ATP,GTP,GDP,ADP,三羧酸循環(huán)的生理意義：,1

13、. 是三大營養(yǎng)物質氧化分解代謝的共同途徑； 2. 是三大營養(yǎng)物質代謝聯(lián)系的樞紐； 3. 為其它物質代謝提供小分子前體； 4. 為呼吸鏈提供成對的氫。,糖的有氧氧化是糖在體內供能的主要代謝方式。,（二）糖有氧氧化生理意義,2*,生成 40 或 38 ATP,（三）有氧氧化的調節(jié),關鍵酶, 酵解 途徑： 己糖激酶, 丙酮酸氧化：丙酮酸脫氫酶復合體, 三羧酸循環(huán)：檸檬酸合酶 異檸檬酸脫氫酶,6-磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶,-酮戊二酸脫氫酶復合體,異檸檬酸 脫氫酶,檸檬酸合酶,-酮戊二酸 脫氫酶復合體,檸檬酸NADH琥珀酰CoA,Ca2+, ATP和ADP的調節(jié), 產物反饋抑制,Ca2+可激活許多酶

14、,三羧酸循環(huán)的調節(jié):,三、 磷酸戊糖途徑,概 念:,磷酸戊糖途徑是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+的反應過程。,G,G-6-P,3-磷酸甘油醛,丙酮酸,乙酰CoA,三羧酸循環(huán),6-磷酸葡萄糖酸,5磷酸核糖,細胞定位：胞 液,生成磷酸戊糖，NADPH+H+及CO2,（一）磷酸戊糖途徑的反應過程,反應過程可分為二個階段,第二階段則是非氧化反應 包括一系列基團轉移。,第一階段：氧化反應,磷酸戊糖途徑,第一階段,第二階段,催化第一步脫氫反應的6-磷酸葡萄糖脫酶(G6PD)是此代謝途徑的關鍵酶。 兩次脫氫脫下的氫均由NADP+接受生成NADPH + H+。 反應生成的磷酸核糖是一個非常重要的中間

15、產物。,G-6-P,5-磷酸核糖,NADP+,NADPH+H+,NADP+,NADPH+H+,CO2,G6PD,（二）磷酸戊糖途徑的生理意義,（一）為核酸的生物合成提供核糖,（二）提供NADPH作為供氫體參與多種代謝反應,1.體內羥化反應生物合成生物轉化的供氫體,2.維持GSH的還原性,2G-SH G-S-S-G,NADP+ NADPH+H+,A AH2,第三節(jié) 糖原的合成與分解,糖 原 (glycogen),糖原儲存的主要器官及其生理意義:,肌糖原: 180 300g，供肌肉收縮所需,肝糖原: 70 100g，維持血糖水平,由許多葡萄糖組成的帶分枝的大分子多糖,是動物體內糖的儲存形式之一。,

16、1. 葡萄糖以-1,4-糖苷鍵形成長鏈。 2. 約10個葡萄糖單元處形成分枝，分枝處葡萄糖以-1,6-糖苷鍵連接，分支增加，溶解度增加。 3. 每條鏈都終止于一個非還原端.非還原端增多，以利于其被酶分解。,糖原的結構特點:,目 錄,一、糖原的合成代謝,合成部位：,概 念:,由葡萄糖合成糖原的過程,稱為糖原的合成(glycogenesis) 。,組織定位：主要在肝臟、肌肉 細胞定位：胞漿,1、葡萄糖磷酸化：,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,糖原合成過程包括4步反應：,Mg2+,2、1-磷酸葡萄糖的生成 ：,* UDPG可看作“活性葡萄糖”，在體內充作葡萄糖供體。,+,3、 1- 磷酸葡萄糖生成尿苷二磷酸

17、葡萄糖,1- 磷酸葡萄糖,尿苷二磷酸葡萄糖 ( uridine diphosphate glucose , UDPG ),4、 -1,4-糖苷鍵結合,糖原n 為原有的細胞內的較小糖原分子，稱為糖原引物(primer)， 作為UDPG 上葡萄糖基的接受體。,5、糖原分枝的形成,目 錄,二、糖原的分解代謝,概念：,亞細胞定位：胞 漿,肝糖原分解成為葡萄糖的過程，稱糖原分解 (glycogenolysis )。,肝糖元的分解過程：,糖原Gn,1-磷酸葡萄糖 + 糖原Gn-1,磷酸化酶,(限速酶),6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,Pi,葡萄糖,Pi,葡萄糖-6-磷酸酶,Pi,脫枝酶的作用:,轉移葡萄糖殘基 水

18、解-1,6-糖苷鍵,磷 酸 化 酶,(葡萄糖轉移酶活性),(-1,6糖苷酶活性),目 錄,脫枝酶,脫枝酶,糖原的合成與分解總圖,三、糖原合成與分解的調節(jié),這兩種關鍵酶的重要特點： 1.快速調節(jié)有共價修飾和變構調節(jié)二種方式。 2.以有活性和無活性二種形式存在，二種形式之間可通過磷酸化和去磷酸化而相互轉變。,五、 糖 異 生,（一）概念：,由非糖化合物轉變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^程,稱為糖異生(gluconeogenesis)。,（二）部位：,主要在肝的胞漿及線粒體,（三）原料：,丙酮酸、乳酸、甘油、生糖氨基酸等,（四）糖異生途徑,1、定義：,2、過程 ：,（2）酵解途徑有3個關鍵酶催化的不可逆反應，在

19、糖異生時，由另外的酶代替。,（1）糖異生途徑與酵解途徑大多數(shù)反應是共有的、可逆的；,從丙酮酸生成葡萄糖的具體反應過程，稱為糖異生途徑。,這三個反應過程，作用物的互變分別由不同的酶催化其單向反應，這種互變循環(huán)稱之為底物循環(huán)。,目 錄,丙酮酸激酶,（五）糖異生的乳酸循環(huán)（Cori 循環(huán)）,葡萄糖,葡萄糖,葡萄糖,丙酮酸,乳酸,乳酸,乳酸,丙酮酸,血液,（六）糖異生的生理意義,1、維持血糖濃度恒定,3、調節(jié)酸堿平衡（乳酸異生為糖）,2、補充肝糖原,6-磷酸果糖,1,6-雙磷酸果糖,ATP,ADP,6-磷酸果糖激酶-1,Pi,果糖二磷 酸酶,1、代謝物的調節(jié),ATP、檸檬酸,+,+,ATP、檸檬酸,（1） ATP、檸檬酸促進糖異生作用,（七）糖異生的調節(jié),（2） 乙 酰 CoA 促進糖異生作用,PEP,丙 酮 酸,ATP,ADP,丙酮酸激酶,乙 酰 CoA,草酰乙酸,丙酮酸羧化酶,2、激素調節(jié),糖皮質激素,腎上腺素 胰高血糖素,血糖,胰島素,血糖,第四節(jié) 血糖及其調節(jié),血糖及血糖水平的概念 :