1、糖 代 謝,Metabolism of Carbohydrates,第 四 章,糖(carbohydrates)即碳水化合物，其化學(xué)本質(zhì)為多羥醛或多羥酮類及其衍生物或多聚物。,糖的化學(xué),（一）糖的概念,（二）糖的分類及其結(jié)構(gòu),根據(jù)其水解產(chǎn)物的情況，糖主要可分為以下四大類。,單糖 (monosacchride) 寡糖 (oligosacchride) 多糖 (polysacchride) 結(jié)合糖 (glycoconjugate),葡萄糖(glucose) 已醛糖,果糖(fructose) 已酮糖,1. 單糖 不能再水解的糖。,目 錄,半乳糖(galactose) 已醛糖,核糖(ribose) 戊

2、醛糖,目 錄,2. 寡糖,常見(jiàn)的幾種二糖有,麥芽糖 (maltose) 葡萄糖 葡萄糖,蔗 糖 (sucrose) 葡萄糖 果糖,乳 糖 (lactose) 葡萄糖 半乳糖,能水解生成幾分子單糖的糖，各單糖之間借脫水縮合的糖苷鍵相連。,3. 多糖 能水解生成多個(gè)分子單糖的糖。,常見(jiàn)的多糖有,淀 粉 (starch),糖 原 (glycogen),纖維素 (cellulose), 淀粉 是植物中養(yǎng)分的儲(chǔ)存形式,淀粉顆粒,目 錄, 糖原 是動(dòng)物體內(nèi)葡萄糖的儲(chǔ)存形式,目 錄, 纖維素 作為植物的骨架,目 錄,4. 結(jié)合糖 糖與非糖物質(zhì)的結(jié)合物。,糖脂 (glycolipid)：是糖與脂類的結(jié)合物。

3、糖蛋白 (glycoprotein)：是糖與蛋白質(zhì)的結(jié)合物。,常見(jiàn)的結(jié)合糖有,第 一 節(jié) 概 述,Introduction,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、膽固醇、核苷等物質(zhì)的原料。,3. 作為機(jī)體組織細(xì)胞的組成成分,這是糖的主要功能。,2. 提供合成體內(nèi)其他物質(zhì)的原料,如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的組成成分。,二、糖的消化與吸收,（一）糖的消化,人類食物中的糖主要有植物淀粉、動(dòng)物糖原以及麥芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以淀粉為主。,消化部位： 主要在小腸，少量在口腔,淀粉,麥芽糖+麥芽三糖 （40%） （25%）,-臨界糊精+異麥芽糖 （30%） （5%

4、）,葡萄糖,唾液中的-淀粉酶,-葡萄糖苷酶,-臨界糊精酶,消化過(guò)程,腸粘膜上皮細(xì)胞刷狀緣,胃,口腔,腸腔,胰液中的-淀粉酶,食物中含有的大量纖維素，因人體內(nèi)無(wú)-糖苷酶而不能對(duì)其分解利用，但卻具有刺激腸蠕動(dòng)等作用，也是維持健康所必需。,（二）糖的吸收,1. 吸收部位 小腸上段,2. 吸收形式 單 糖,ADP+Pi,ATP,G,Na+,K+,小腸粘膜細(xì)胞,腸腔,門(mén)靜脈,3. 吸收機(jī)制,Na+依賴型葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體 (Na+-dependent glucose transporter, SGLT),刷狀緣,細(xì)胞內(nèi)膜,4. 吸收途徑,小腸腸腔,腸粘膜上皮細(xì)胞,門(mén)靜脈,肝臟,體循環(huán),SGLT,各種組織細(xì)胞,

5、GLUT,GLUT：葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體(glucose transporter)，已發(fā)現(xiàn)有5種葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體(GLUT 15)。,三、糖代謝的概況,葡萄糖,丙酮酸,H2O及CO2,乳酸,乳酸、氨基酸、甘油,糖原,核糖 + NADPH+H+,淀粉,第 二 節(jié)糖的無(wú)氧分解 Glycolysis,一、糖酵解的反應(yīng)過(guò)程,第一階段,第二階段,* 糖酵解(glycolysis)的定義,* 糖酵解分為兩個(gè)階段,* 糖酵解的反應(yīng)部位：胞漿,在缺氧情況下，葡萄糖生成乳酸(lactate)的過(guò)程稱之為糖酵解。,由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，稱之為糖酵解途徑(glycolytic pathway)。,由丙酮酸轉(zhuǎn)

6、變成乳酸。, 葡萄糖磷酸化為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,哺乳類動(dòng)物體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)有4種己糖激酶同工酶，分別稱為至型。肝細(xì)胞中存在的是型，稱為葡萄糖激酶(glucokinase)。它的特點(diǎn)是： 對(duì)葡萄糖的親和力很低 受激素調(diào)控, 6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)?6-磷酸果糖,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖 (fructose-6-phosphate, F-6-P), 6-磷酸果糖轉(zhuǎn)變?yōu)?,6-雙磷酸果糖,6-磷酸果糖激酶-1(6-phosphfructokinase-1),6-磷酸果糖,1,6-雙磷酸果糖(1, 6-

7、fructose-biphosphate, F-1,6-2P),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(gòu)化,磷酸丙糖異構(gòu)酶 (phosphotriose isomerase),3-磷酸甘油醛,磷酸二羥丙酮, 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, 1,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油酸,在以上反應(yīng)中，底物分子內(nèi)部能量重新分布，生成高能鍵，使ADP磷酸化生成ATP的過(guò)程，稱為底物水平磷酸化(substrate l

8、evel phosphorylation) 。,1,3-二磷酸 甘油酸,3-磷酸甘油酸,磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinase), 3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)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, 2-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖?2-磷酸甘油酸, 磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變成丙酮酸， 并通過(guò)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(zhuǎn)變成乳酸,丙酮酸,乳酸,反應(yīng)中的NADH+H+ 來(lái)自于上述第6步反應(yīng)中的 3-磷酸甘油醛脫氫反應(yīng)。,糖酵解的代謝途徑,E2,E1,E3,糖酵解

9、小結(jié), 反應(yīng)部位：胞漿 糖酵解是一個(gè)不需氧的產(chǎn)能過(guò)程 反應(yīng)全過(guò)程中有三步不可逆的反應(yīng), 產(chǎn)能的方式和數(shù)量 方式：底物水平磷酸化 凈生成ATP數(shù)量：從G開(kāi)始 22-2= 2ATP 從Gn開(kāi)始 22-1= 3ATP 終產(chǎn)物乳酸的去路 釋放入血，進(jìn)入肝臟再進(jìn)一步代謝。 分解利用 乳酸循環(huán)（糖異生）,除葡萄糖外，其它己糖也可轉(zhuǎn)變成磷酸己糖而進(jìn)入酵解途徑。,二、糖酵解的調(diào)節(jié),關(guān)鍵酶,調(diào)節(jié)方式,（一） 6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1),* 別構(gòu)調(diào)節(jié),別構(gòu)激活劑：AMP; ADP; F-1,6-2P; F-2,6-2P,別構(gòu)抑制劑： 檸檬酸; ATP（高濃度）,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP

10、,PFK-1,磷蛋白磷酸酶,PKA,目 錄,（二）丙酮酸激酶,1. 別構(gòu)調(diào)節(jié),別構(gòu)抑制劑：ATP, 丙氨酸,別構(gòu)激活劑：1,6-雙磷酸果糖,2. 共價(jià)修飾調(diào)節(jié),丙酮酸激酶,丙酮酸激酶,ATP,ADP,Pi,磷蛋白磷酸酶,（無(wú)活性）,（有活性）,PKA：蛋白激酶A (protein kinase A),CaM：鈣調(diào)蛋白,(三) 己糖激酶或葡萄糖激酶,* 6-磷酸葡萄糖可反饋抑制己糖激酶，但肝葡萄糖激酶不受其抑制。,* 長(zhǎng)鏈脂肪酰CoA可別構(gòu)抑制肝葡萄糖激酶。,三、糖酵解的生理意義,1. 是機(jī)體在缺氧情況下獲取能量的有效方式。,2. 是某些細(xì)胞在氧供應(yīng)正常情況下的重要供能途徑。, 無(wú)線粒體的細(xì)胞，

11、如：紅細(xì)胞, 代謝活躍的細(xì)胞，如：白細(xì)胞、骨髓細(xì)胞,第 三 節(jié)糖的有氧氧化 Aerobic Oxidation of Carbohydrate,糖的有氧氧化(aerobic oxidation)指在機(jī)體氧供充足時(shí)，葡萄糖徹底氧化成H2O和CO2，并釋放出能量的過(guò)程。是機(jī)體主要供能方式。,* 部位：胞液及線粒體,* 概念,一、有氧氧化的反應(yīng)過(guò)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,（一）丙酮酸的氧化脫羧,丙酮酸進(jìn)入線粒體，氧化脫羧為乙酰CoA (acety

12、l CoA)。,總反應(yīng)式:,丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的組成,酶 E1：丙酮酸脫氫酶 E2：二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶 E3：二氫硫辛酰胺脫氫酶,丙酮酸脫氫酶復(fù)合體催化的反應(yīng)過(guò)程,1. 丙酮酸脫羧形成羥乙基-TPP。 2. 由二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶(E2)催化形成乙酰硫辛酰胺-E2。 3. 二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶(E2)催化生成乙酰CoA, 同時(shí)使硫辛酰胺上的二硫鍵還原為2個(gè)巰基。 4. 二氫硫辛酰胺脫氫酶(E3)使還原的二氫硫辛酰胺脫氫，同時(shí)將氫傳遞給FAD。 5. 在二氫硫辛酰胺脫氫酶(E3)催化下，將FADH2上的H轉(zhuǎn)移給NAD+，形成NADH+H+。,CO2,CoASH,NAD+,NADH+H+,5.

13、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,三羧酸循環(huán)(Tricarboxylic acid Cycle, TAC)也稱為檸檬酸循環(huán)，這是因?yàn)檠h(huán)反應(yīng)中的第一個(gè)中間產(chǎn)物是一個(gè)含三個(gè)羧基的檸檬酸。由于Krebs正式提出了三羧酸循環(huán)的學(xué)說(shuō)，故此循環(huán)又稱為Krebs循環(huán)，它由一連串反應(yīng)組成。,所有的反應(yīng)均在線粒體中進(jìn)行。,（二）三羧酸循環(huán),* 概述,* 反應(yīng)部位,NADH+H+,NAD+,NAD+,NADH+H+,GTP,GDP+Pi,FAD,FADH2,NADH+H+,NAD+,檸檬酸合酶,順烏頭酸梅,異檸檬酸脫氫

14、酶,-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體,琥珀酰CoA合成酶,琥珀酸脫氫酶,延胡索酸酶,蘋(píng)果酸脫氫酶,目 錄,小 結(jié), 三羧酸循環(huán)的概念：指乙酰CoA和草酰乙酸縮合生成含三個(gè)羧基的檸檬酸，反復(fù)的進(jìn)行脫氫脫羧，又生成草酰乙酸，再重復(fù)循環(huán)反應(yīng)的過(guò)程。 TAC過(guò)程的反應(yīng)部位是線粒體。, 三羧酸循環(huán)的要點(diǎn) 經(jīng)過(guò)一次三羧酸循環(huán)， 消耗一分子乙酰CoA， 經(jīng)四次脫氫，二次脫羧，一次底物水平磷酸化。 生成1分子FADH2，3分子NADH+H+，2分子CO2， 1分子GTP。 關(guān)鍵酶有：檸檬酸合酶 -酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體 異檸檬酸脫氫酶, 整個(gè)循環(huán)反應(yīng)為不可逆反應(yīng), 三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物 三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物起催化劑的作用，

15、本身無(wú)量的變化，不可能通過(guò)三羧酸循環(huán)直接從乙酰CoA合成草酰乙酸或三羧酸循環(huán)中其他產(chǎn)物，同樣中間產(chǎn)物也不能直接在三羧酸循環(huán)中被氧化為CO2及H2O。,表面上看來(lái)，三羧酸循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)必不可少的草酰乙酸在三羧酸循環(huán)中是不會(huì)消耗的，它可被反復(fù)利用。但是，,例如：, 機(jī)體內(nèi)各種物質(zhì)代謝之間是彼此聯(lián)系、相互配合的，TAC中的某些中間代謝物能夠轉(zhuǎn)變合成其他物質(zhì)，借以溝通糖和其他物質(zhì)代謝之間的聯(lián)系。, 機(jī)體糖供不足時(shí)，可能引起TAC運(yùn)轉(zhuǎn)障礙，這時(shí)蘋(píng)果酸、草酰乙酸可脫羧生成丙酮酸，再進(jìn)一步生成乙酰CoA進(jìn)入TAC氧化分解。,* 所以，草酰乙酸必須不斷被更新補(bǔ)充。,草酰乙酸,其來(lái)源如下：,2. 三羧酸循環(huán)的生理意義

16、,是三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氧化分解的共同途徑； 是三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝聯(lián)系的樞紐； 為其它物質(zhì)代謝提供小分子前體； 為呼吸鏈提供H+ + e。,H+ + e 進(jìn)入呼吸鏈徹底氧化生成H2O 的同時(shí)ADP偶聯(lián)磷酸化生成ATP。,二、有氧氧化生成的ATP,葡萄糖有氧氧化生成的ATP,此表按傳統(tǒng)方式計(jì)算ATP。目前有新的理論，在此不作詳述,有氧氧化的生理意義,糖的有氧氧化是機(jī)體產(chǎn)能最主要的途徑。它不僅產(chǎn)能效率高，而且由于產(chǎn)生的能量逐步分次釋放，相當(dāng)一部分形成ATP，所以能量的利用率也高。,簡(jiǎn)言之，即“供能”,三、有氧氧化的調(diào)節(jié),關(guān)鍵酶, 酵解途徑：己糖激酶, 丙酮酸的氧化脫羧：丙酮酸脫氫酶復(fù)合體, 三羧酸循環(huán)：檸檬

17、酸合酶,丙酮酸激酶 6-磷酸果糖激酶-1,-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體 異檸檬酸脫氫酶,1. 丙酮酸脫氫酶復(fù)合體, 別構(gòu)調(diào)節(jié), 共價(jià)修飾調(diào)節(jié),目 錄,異檸檬酸 脫氫酶,檸檬酸合酶,-酮戊二酸 脫氫酶復(fù)合體,檸檬酸,Ca2+, ATP、ADP的影響, 產(chǎn)物堆積引起抑制, 循環(huán)中后續(xù)反應(yīng)中間產(chǎn)物別位反饋抑制前面反應(yīng)中的酶, 其他，如Ca2+可激活許多酶,2. 三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié),有氧氧化的調(diào)節(jié)特點(diǎn), 有氧氧化的調(diào)節(jié)通過(guò)對(duì)其關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)。 ATP/ADP或ATP/AMP比值全程調(diào)節(jié)。該比值升高，所有關(guān)鍵酶均被抑制。 氧化磷酸化速率影響三羧酸循環(huán)。前者速率降低，則后者速率也減慢。 三羧酸循環(huán)與酵解途徑互相

18、協(xié)調(diào)。三羧酸循環(huán)需要多少乙酰CoA，則酵解途徑相應(yīng)產(chǎn)生多少丙酮酸以生成乙酰CoA。,體內(nèi)ATP濃度是AMP的50倍，經(jīng)上述反應(yīng)后，ATP/AMP變動(dòng)比ATP變動(dòng)大，有信號(hào)放大作用，從而發(fā)揮有效的調(diào)節(jié)作用。,ATP/ADP或ATP/AMP比值升高抑制有氧氧化，降低則促進(jìn)有氧氧化。 ATP/AMP效果更顯著。,* 另外,四、巴斯德效應(yīng),* 概念,巴斯德效應(yīng)(Pastuer effect)指有氧氧化抑制糖酵解的現(xiàn)象。,第 四 節(jié) 磷酸戊糖途徑Pentose Phosphate Pathway,* 概念,磷酸戊糖途徑是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油醛和6-磷酸

19、果糖的反應(yīng)過(guò)程。,* 細(xì)胞定位：胞 液,第一階段：氧化反應(yīng) 生成磷酸戊糖，NADPH+H+及CO2,一、磷酸戊糖途徑的反應(yīng)過(guò)程,* 反應(yīng)過(guò)程可分為二個(gè)階段,第二階段則是非氧化反應(yīng) 包括一系列基團(tuán)轉(zhuǎn)移。,6-磷酸葡萄糖酸,5-磷酸核酮糖,6-磷酸葡萄糖脫氫酶,6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯,1. 磷酸戊糖生成,5-磷酸核糖,催化第一步脫氫反應(yīng)的6-磷酸葡萄糖脫氫酶是此代謝途徑的關(guān)鍵酶。 兩次脫氫脫下的氫均由NADP+接受生成NADPH + H+。 反應(yīng)生成的磷酸核糖是一個(gè)非常重要的中間產(chǎn)物。,G-6-P,5-磷酸核糖,NADP+,NADPH+H+,NADP+,NAD

20、PH+H+,CO2,每3分子6-磷酸葡萄糖同時(shí)參與反應(yīng)，在一系列反應(yīng)中，通過(guò)3C、4C、6C、7C等演變階段，最終生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖。,3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖，可進(jìn)入酵解途徑。因此，磷酸戊糖途徑也稱磷酸戊糖旁路(pentose phosphate shunt)。,2. 基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng),5-磷酸核酮糖(C5) 3,5-磷酸核糖 C5,磷酸戊糖途徑,第一階段,第二階段,總反應(yīng)式,36-磷酸葡萄糖 + 6 NADP+,26-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛+6NADPH+H+3CO2,磷酸戊糖途徑的特點(diǎn), 脫氫反應(yīng)以NADP+為受氫體，生成NADPH+H+。 反應(yīng)過(guò)程中進(jìn)行了一系列酮基和醛

21、基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，經(jīng)過(guò)了3、4、5、6、7碳糖的演變過(guò)程。 反應(yīng)中生成了重要的中間代謝物5-磷酸核糖。 一分子G-6-P經(jīng)過(guò)反應(yīng)，只能發(fā)生一次脫羧和二次脫氫反應(yīng)，生成一分子CO2和2分子NADPH+H+。,二、磷酸戊糖途徑的調(diào)節(jié),* 6-磷酸葡萄糖脫氫酶,此酶為磷酸戊糖途徑的關(guān)鍵酶，其活性的高低決定6-磷酸葡萄糖進(jìn)入磷酸戊糖途徑的流量。,此酶活性主要受NADPH/NADP+比值的影響，比值升高則被抑制，降低則被激活。另外NADPH對(duì)該酶有強(qiáng)烈抑制作用。,三、磷酸戊糖途徑的生理意義,（一）為核苷酸的生成提供核糖,（二）提供NADPH作為供氫體參與多種代謝反應(yīng),1. NADPH是體內(nèi)許多合成代謝的供氫體

22、,2. NADPH參與體內(nèi)的羥化反應(yīng)，與生物合成或生物轉(zhuǎn)化有關(guān),3. NADPH可維持GSH的還原性,2G-SH G-S-S-G,NADP+ NADPH+H+,A AH2,第 五 節(jié) 糖原的合成與分解 Glycogenesis and Glycogenolysis,是動(dòng)物體內(nèi)糖的儲(chǔ)存形式之一，是機(jī)體能迅速動(dòng)用的能量?jī)?chǔ)備。,糖 原 (glycogen),糖原儲(chǔ)存的主要器官及其生理意義,1. 葡萄糖單元以-1,4-糖苷 鍵形成長(zhǎng)鏈。 2. 約10個(gè)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(gè)非還原端.非還原端增多，以利于其被酶分解。,糖

23、原的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其意義,目 錄,一、糖原的合成代謝,（二）合成部位,（一）定義,糖原的合成(glycogenesis) 指由葡萄糖合成糖原的過(guò)程。,組織定位：主要在肝臟、肌肉 細(xì)胞定位：胞漿,1. 葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,（三）糖原合成途徑,2. 6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變成1-磷酸葡萄糖,這步反應(yīng)中磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移的意義在于：由于延長(zhǎng)形成-1,4-糖苷鍵，所以葡萄糖分子C1上的半縮醛羥基必須活化，才利于與原來(lái)的糖原分子末端葡萄糖的游離C4羥基縮合。,半縮醛羥基與磷酸基之間形成的O-P鍵具有較高的能量。,* UDPG可看作“活性葡萄糖”，在體內(nèi)充作葡萄糖供體。,+,3. 1-

24、 磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變成尿苷二磷酸葡萄糖,1- 磷酸葡萄糖,尿苷二磷酸葡萄糖 ( uridine diphosphate glucose , UDPG ),4. -1,4-糖苷鍵式結(jié)合,* 糖原n 為原有的細(xì)胞內(nèi)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。,（四）糖原分枝的形成,目 錄,近來(lái)人們?cè)谔窃肿拥暮诵陌l(fā)現(xiàn)了一種名為glycogenin的蛋白質(zhì)。Glycogenin可對(duì)其自身進(jìn)行共價(jià)修飾，將UDP-葡萄糖分子的C1結(jié)合到其酶分子的酪氨酸殘基上，從而使它糖基化。這個(gè)結(jié)合上去的葡萄糖分子即成為糖原合成時(shí)的引物。,糖原合成過(guò)程中作為引物的第一個(gè)糖原分子從何而來(lái)

25、？,目 錄,二、糖原的分解代謝,* 定義,* 亞細(xì)胞定位：胞 漿,* 肝糖元的分解,1. 糖原的磷酸解,糖原分解 (glycogenolysis )習(xí)慣上指肝糖原分解成為葡萄糖的過(guò)程。,2. 脫枝酶的作用,轉(zhuǎn)移葡萄糖殘基 水解-1,6-糖苷鍵,轉(zhuǎn)移酶活性,目 錄,3. 1-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變成6-磷酸葡萄糖,4. 6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖,* 肌糖原的分解,肌糖原分解的前三步反應(yīng)與肝糖原分解過(guò)程相同，但是生成6-磷酸葡萄糖之后，由于肌肉組織中不存在葡萄糖-6-磷酸酶，所以生成的6-磷酸葡萄糖不能轉(zhuǎn)變成葡萄糖釋放入血，提供血糖，而只能進(jìn)入酵解途徑進(jìn)一步代謝。 肌糖原的分解與合成與乳酸循環(huán)有關(guān)。,

26、 G-6-P的代謝去路,G（補(bǔ)充血糖）,G-6-P,F-6-P （進(jìn)入酵解途徑）,G-1-P,Gn（合成糖原）,UDPG,6-磷酸葡萄糖內(nèi)酯 （進(jìn)入磷酸戊糖途徑）,葡萄糖醛酸 （進(jìn)入葡萄糖醛酸途徑）,小 結(jié), 反應(yīng)部位：胞漿,3. 糖原的合成與分解總圖,三、糖原合成與分解的調(diào)節(jié),這兩種關(guān)鍵酶的重要特點(diǎn)： * 它們的快速調(diào)節(jié)有共價(jià)修飾和變構(gòu)調(diào)節(jié)二種方式。 * 它們都以活性、無(wú)（低）活性二種形式存在，二種形式之間可通過(guò)磷酸化和去磷酸化而相互轉(zhuǎn)變。,調(diào)節(jié)有級(jí)聯(lián)放大作用，效率高；,兩種酶磷酸化或去磷酸化后活性變化相反；,此調(diào)節(jié)為酶促反應(yīng)，調(diào)節(jié)速度快；,受激素調(diào)節(jié)。,1. 共價(jià)修飾調(diào)節(jié),磷酸化酶b激酶,

27、糖原合酶,糖原合酶-P,磷酸化酶b,磷酸化酶a-P,磷蛋白磷酸酶抑制劑,2. 別構(gòu)調(diào)節(jié),磷酸化酶二種構(gòu)像緊密型(T)和疏松型(R) ，其中T型的14位Ser暴露，便于接受前述的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)。,* 葡萄糖是磷酸化酶的別構(gòu)抑制劑。,肌肉內(nèi)糖原代謝的二個(gè)關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)與肝糖原不同,* 在糖原分解代謝時(shí)肝主要受胰高血糖素的調(diào)節(jié)，而肌肉主要受腎上腺素調(diào)節(jié)。 * 肌肉內(nèi)糖原合酶及磷酸化酶的變構(gòu)效應(yīng)物主要為AMP、ATP及6-磷酸葡萄糖。,調(diào)節(jié)小結(jié), 雙向調(diào)控：對(duì)合成酶系與分解酶系分別進(jìn)行調(diào)節(jié)，如加強(qiáng)合成則減弱分解，或反之。, 雙重調(diào)節(jié)：別構(gòu)調(diào)節(jié)和共價(jià)修飾調(diào)節(jié)。, 肝糖原和肌糖原代謝調(diào)節(jié)各有特點(diǎn)： 如：分解肝

28、糖原的激素主要為胰高血糖素， 分解肌糖原的激素主要為腎上腺素。, 關(guān)鍵酶調(diào)節(jié)上存在級(jí)聯(lián)效應(yīng)。, 關(guān)鍵酶都以活性、無(wú)（低）活性二種形式存在，二種形式之間可通過(guò)磷酸化和去磷酸化而相互轉(zhuǎn)變。,四、糖原積累癥,糖原累積癥(glycogen storage diseases)是一類遺傳性代謝病，其特點(diǎn)為體內(nèi)某些器官組織中有大量糖原堆積。引起糖原累積癥的原因是患者先天性缺乏與糖原代謝有關(guān)的酶類。,糖原積累癥分型,第 六 節(jié) 糖 異 生 Gluconeogenesis,糖異生(gluconeogenesis)是指從非糖化合物轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^(guò)程。,* 部位,* 原料,* 概念,主要在肝、腎細(xì)胞的胞漿及線

29、粒體,主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸,一、糖異生途徑,* 定義,* 過(guò)程,酵解途徑中有3個(gè)由關(guān)鍵酶催化的不可逆反應(yīng)。在糖異生時(shí)，須由另外的反應(yīng)和酶代替。,糖異生途徑與酵解途徑大多數(shù)反應(yīng)是共有的、可逆的；,糖異生途徑(gluconeogenic pathway)指從丙酮酸生成葡萄糖的具體反應(yīng)過(guò)程。,1. 丙酮酸轉(zhuǎn)變成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP),丙酮酸,草酰乙酸,PEP, 丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase)，輔酶為生物素（反應(yīng)在線粒體）, 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反應(yīng)在線粒體、胞液）,目 錄, 草酰乙酸轉(zhuǎn)運(yùn)出線粒體,丙酮酸,線粒體,胞液,糖異生途徑所需NADH+H+的來(lái)源,糖異

30、生途徑中，1,3-二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油醛時(shí)，需要NADH+H+。, 由氨基酸為原料進(jìn)行糖異生時(shí)， NADH+H+則由線粒體內(nèi)NADH+H+提供，它們來(lái)自于脂酸的-氧化或三羧酸循環(huán)，NADH+H+轉(zhuǎn)運(yùn)則通過(guò)草酰乙酸與蘋(píng)果酸相互轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)運(yùn)。,2. 1,6-雙磷酸果糖 轉(zhuǎn)變?yōu)?6-磷酸果糖,3. 6-磷酸葡萄糖水解為葡萄糖,非糖物質(zhì)進(jìn)入糖異生的途徑, 糖異生的原料轉(zhuǎn)變成糖代謝的中間產(chǎn)物, 上述糖代謝中間代謝產(chǎn)物進(jìn)入糖異生途徑，異生為葡萄糖或糖原,目 錄,二、糖異生的調(diào)節(jié),在前面的三個(gè)反應(yīng)過(guò)程中，作用物的互變分別由不同酶催化其單向反應(yīng)，這種互變循環(huán)稱之為底物循環(huán)(substratecycle)

31、。,因此，有必要通過(guò)調(diào)節(jié)使糖異生途徑與酵解途徑相互協(xié)調(diào)，主要是對(duì)前述底物循環(huán)中的后2個(gè)底物循環(huán)進(jìn)行調(diào)節(jié)。,當(dāng)兩種酶活性相等時(shí)，則不能將代謝向前推進(jìn)，結(jié)果僅是ATP分解釋放出能量，因而稱之為無(wú)效循環(huán)(futile cycle)。,6-磷酸果糖,1,6-雙磷酸果糖,ATP,ADP,6-磷酸果糖激酶-1,Pi,果糖雙磷 酸酶-1,1. 6-磷酸果糖與1,6-雙磷酸果糖之間,2. 磷酸烯醇式丙酮酸與丙酮酸之間,PEP,丙 酮 酸,ATP,ADP,丙酮酸激酶,乙 酰 CoA,草酰乙酸,三、糖異生的生理意義,（一）維持血糖濃度恒定,（二）補(bǔ)充肝糖原,三碳途徑： 指進(jìn)食后，大部分葡萄糖先在肝外細(xì)胞中分解為乳

32、酸或丙酮酸等三碳化合物，再進(jìn)入肝細(xì)胞異生為糖原的過(guò)程。,（三）調(diào)節(jié)酸堿平衡（乳酸異生為糖）,八、乳酸循環(huán)(lactose cycle) （Cori 循環(huán)）, 循環(huán)過(guò)程,葡萄糖,葡萄糖,葡萄糖,丙酮酸,乳酸,乳酸,乳酸,丙酮酸,血液, 生理意義, 乳酸再利用，避免了乳酸的損失。, 防止乳酸的堆積引起酸中毒。, 乳酸循環(huán)是一個(gè)耗能的過(guò)程,2分子乳酸異生為1分子葡萄糖需6分子ATP。,第 七 節(jié) 血糖及其調(diào)節(jié)Blood Glucose and The Regulation of Blood Glucose Concentration,* 血糖，指血液中的葡萄糖。,* 血糖水平，即血糖濃度。 正常血糖

33、濃度 ：3.896.11mmol/L,血糖及血糖水平的概念,血糖水平恒定的生理意義,保證重要組織器官的能量供應(yīng)，特別是某些依賴葡萄糖供能的組織器官。,腦組織不能利用脂酸，正常情況下主要依賴葡萄糖供能； 紅細(xì)胞沒(méi)有線粒體，完全通過(guò)糖酵解獲能； 骨髓及神經(jīng)組織代謝活躍，經(jīng)常利用葡萄糖供能。,血糖,一、血糖來(lái)源和去路,二、血糖水平的調(diào)節(jié),* 主要依靠激素的調(diào)節(jié),（一） 胰島素, 促進(jìn)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入肝外細(xì)胞 ；, 加速糖原合成，抑制糖原分解；, 加快糖的有氧氧化；, 抑制肝內(nèi)糖異生；, 減少脂肪動(dòng)員。, 體內(nèi)唯一降低血糖水平的激素,胰島素的作用機(jī)制:,（二）胰高血糖素, 促進(jìn)肝糖原分解，抑制糖原合成；, 抑制酵解途徑，促進(jìn)糖異生；, 促進(jìn)脂肪動(dòng)員。, 體內(nèi)升高血糖水平的主要激素,* 此外，糖皮質(zhì)激素和腎上腺素也可升高血糖， 腎上腺素主要在應(yīng)急狀態(tài)下發(fā)揮作用。,