09 第六章 糖代谢.ppt

第1页：糖酵解（Glycolysis）途径总览

第六章糖代谢一糖的生理功能1机体的组成成分核糖糖脂2提供能量和碳源70%二糖代谢的概况（一）糖的来源1由消化道吸收（单胃动物）2由非糖物质转化而来（反刍兽）

第2页：（二）动物体内糖的主要代谢途径1分解供能

（二）动物体内糖的主要代谢途径1分解供能——酵解、有氧氧化、磷酸戊糖途径、糖原分解2贮存——糖异生、合成糖原或转变成脂肪（三）血糖人80-120mg/100ml 4.4-6.7mmol/L

第3页：血糖的来源和去路

血糖的来源和去路

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第14页：第一节糖的分解代谢(catabolism

第一节糖的分解代谢(catabolism of carbohydrate) 动物组织均能对糖进行分解代谢，主要的分解途径有三条：(1)无氧条件下进行糖酵解途径；(2)有氧条件下进行有氧氧化；(3)生成磷酸戊糖-磷酸戊糖通路。

第15页：一、糖酵解途径(glycolytic p

一、糖酵解途径(glycolytic pathway) 糖酵解途径是指细胞在胞浆中分解葡萄糖生成丙酮酸(pyruvate)的过程，此过程中伴有少量ATP的生成。

在缺氧条件下丙酮酸被还原为乳酸(lactate)称为糖酵解。

有氧条件下丙酮酸可进一步氧化分解生成乙酰CoA进入三羧酸循环，生成CO2和H2O。

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第17页：葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖

-1ATP葡萄糖（glucose G）6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phophate, G－6－P)己糖激酶(hexokinase,HK)。

葡萄糖激酶(glucokinase,GK)

第18页：6-磷酸葡萄糖对己糖激酶的反馈抑制

6－磷酸葡萄糖是HK的反馈抑制物，此酶是糖氧化反应过程的限速酶(rate limiting enzyme)或称关键酶(key enzyme)。

它有同工酶Ⅰ-Ⅳ型，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型主要存在于肝外组织，其对葡萄糖Km值为10-5～10-6M。

Ⅳ型主要存在于肝脏，特称葡萄糖激酶(glucokinase,GK)，对葡萄糖的Km值1～10-2M，正常血糖浓度为5mmol/L，当血糖浓度升高时，GK活性增加，促进合成糖原，6-磷酸葡萄糖对此酶无抑制作用。

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第21页：磷酸己糖异构酶(phosphohexos

磷酸己糖异构酶(phosphohexose isomerase)6-磷酸葡萄糖(醛糖aldose sugar)6-磷酸果糖(fructose-6-phosphate,F-6-P)

第22页：磷酸果糖激酶1催化反应

-1ATP磷酸果糖激酶1(phosphofructokinase l, PFK1)果糖1，6二磷酸（fructose1,6-biophosphate）

第23页：醛缩酶(aldolase)磷酸二羟丙酮（

醛缩酶(aldolase)磷酸二羟丙酮（dihydroxyacetone phosphate)3-磷酸甘油醛(glyceraldehyde-3-phosphate)磷酸丙糖异构酶(triose phosphate isomerase)

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第27页：3-磷酸甘油醛脱氢酶催化反应

3-磷酸甘油醛脱氢酶(glyceraldehyde 3－phosphatedehydrogenase)1，3－二磷酸甘油酸（1，3 biphosphoglycerate）2(NADH+H+)

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第29页：+2ATP磷酸甘油酸激酶(phospha

+2ATP磷酸甘油酸激酶(phosphaglycerate kinase,PGK)3-磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate)

第30页：磷酸甘油酸变位酶(phosphoglyc

磷酸甘油酸变位酶(phosphoglycerate mutase)

第31页：烯醇化酶(enolase)磷酸烯醇式丙酮

烯醇化酶(enolase)磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate PEP)

第32页：丙酮酸激酶(pyruvate

丙酮酸激酶(pyruvate kinase,PK)+2ATP

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第34页：酵解途径第一阶段总的结果

酵解途径第一阶段总的结果：葡萄糖+ 2Pi + 2NAD++ 2ADP→2丙酮酸+ 2ATP + 2NADH + 2H++ 2H2O

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第43页：糖酵解总结果反应式

总结果：葡萄糖+ 2Pi + 2ADP →2乳酸+ 2ATP + 2H2O

第44页：糖酵解及其生理意义

糖酵解及其生理意义 糖酵解是生物界普遍存在的供能途径，但其释放的能量不多，少数组织细胞，如视网膜、睾丸、肾髓质和红细胞等，即使在有氧的条件下，仍需从糖酵解获得能量。

糖酵解的特殊生理意义。

例如剧烈运动时，能量需求增加，糖分解加速，此时即使呼吸和循环加快以增加氧的供应量，仍不能满足体内糖完全氧化所需的能量，这时肌肉处于相对缺氧状态，必须通过糖酵解过程，以补充所需的能量。

在剧烈运动后，可见血中乳酸浓度成倍地升高，这是糖酵解加强的结果。

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第47页：二、糖的有氧氧化 葡萄糖在有氧条件下

二、糖的有氧氧化 葡萄糖在有氧条件下，氧化分解生成二氧化碳和水的过程称为糖的有氧氧化(aerobicoxidation)。

有氧氧化是糖分解代谢的主要方式。

丙酮酸脱氢酶系(pyruvate dehydrogenase system)1丙酮酸脱羧酶，辅酶是TPP，2二氢硫辛酸乙酰转移酶，辅酶是二氢硫辛酸和辅酶A，3二氢硫辛酸脱氢酶，辅酶是FAD及NAD+

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第65页：糖有氧氧化的生理意义

糖有氧氧化的生理意义 1.三羧酸循环是机体获取能量的主要方式。

1个分子葡萄糖经无氧酵解仅净生成2个分子ATP，而有氧氧化可净生成32（30）个ATP。

2.三羧酸循环是糖、脂肪和蛋白质三种主要有机物在体内彻底氧化的共同代谢途径。

乙酰CoA + 3NAD++ FAD + GDP + Pi + 2H2O→2CO2+ 3NADH + 3H++ FADH2+ GTP + HSCoA

第66页：Pasteur在研究酵母发酵时

Pasteur在研究酵母发酵时，发现在供氧充足的条件下，细胞内糖酵解作用受到抑制。

葡萄糖消耗和乳酸生成减少，这种有氧氧化对糖酵解的抑制作用称为巴斯德效应(Pasteur effect)。

第67页：氟乙酰胺在酰胺酶作用下生成氟乙酸

氟乙酰胺在酰胺酶作用下生成氟乙酸，后者可进一步生成氟乙酰CoA。

FCH2CONH2→ FCH2COOH → FCH2CO～SCoA解氟灵(乙酰胺)CH3CONH2→ CH3COOH → CH3CO～SCoA二者竞争性地与酰胺酶结合，以此解毒。

第68页：三、磷酸戊糖途径 磷酸戊糖途径(pent

三、磷酸戊糖途径 磷酸戊糖途径(pentose phosphate pathway)此途径由6-磷酸葡萄糖开始生成具有重要生理功能的NADPH和5-磷酸核糖。

全过程中无ATP生成，因此此过程不是机体产能的方式。

其主要发生在肝脏、脂肪组织、哺乳期的乳腺、肾上腺皮质、性腺、骨髓和红细胞等。

磷酸戊糖途径在细胞液中进行，全过程分为不可逆的氧化阶段和可逆的非氧化阶段。

第69页：磷酸戊糖途径的氧化阶段

在氧化阶段，3个分子6-磷酸葡萄糖在6-磷酸葡萄糖脱氢酶和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶等催化下经氧化脱羧生成6个分子NADPH+H+，3个分子CO2和3个分子5-磷酸核酮糖；在非氧化阶段，5-磷酸核酮糖在转酮基酶(TPP为辅酶)和转硫基酶催化下使部分碳链进行相互转换，经三碳、四碳、七碳和磷酸酯等，最终生成2分子6-磷酸果糖和1分子3-磷酸甘油，它们可转变为6-磷酸葡萄糖继续进行磷酸戊糖途径，也可以进入糖有氧氧化或糖酵解途径。

第70页：C5+C5→ C3+ C7C3+ C7→

C5+C5→ C3+ C7C3+ C7→ C4+C6C5+ C4→C3+ C6总反应3C5→ 2C6+ C3非氧化分支反应示意图

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第75页：生理意义 1. 5-磷酸核糖的生成

生理意义 1. 5-磷酸核糖的生成，此途径是葡萄糖在体内生成5-磷酸核糖的唯一途径，故命名为磷酸戊糖通路，5-磷酸核糖是合成核苷酸辅酶及核酸的主要原料，故损伤后修复、再生的组织(如梗塞的心肌、部分切除后的肝脏)，此代谢途径都比较活跃。

第76页：NADPH+H+与NADH不同

2.NADPH+H+与NADH不同，它携带的氢不是通过呼吸链氧化磷酸化生成ATP，而是作为供氢体参与许多代谢反应，具有多种不同的生理意义。

(1)作为供氢体，参与体内多种生物合成反应，例如脂肪酸、胆固醇和类固醇激素的生物合成，都需要大量的NADPH+H+。

(2)是谷胱甘肽还原酶的辅酶，对维持还原型谷胱甘肽(GSH)的正常含量，有重要作用，GSH能保护某些蛋白质中的巯基。

(3)参与肝脏生物转化反应，肝细胞内质网含有以NADPH+H+为供氢体的加单氧酶体系，参与激素、药物、毒物的生物转化过程。

第77页：调控方式1幼年时期

调控方式1幼年时期，需核糖多于NADPH，反应为5C6→6C52成年正常时，需二者相等，正常氧化C6+2NADP++H2O→C5+2NADPH+2H++CO23成年肥胖时，需NADPH多于5-磷酸核糖C6+12NADP++6H2O→6CO2+12NADPH+12H++Pi4需能时，6-磷酸葡萄糖则彻底氧化分解

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第79页：第二节糖异生非糖物质转变为葡萄糖或糖原的

第二节糖异生非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖异生(gluconeogenesis)。

非糖物质主要有生糖氨基酸(Gly、Ala、Thr、Ser、Asp、Glu、Cys、Pro、Arg、His等)、有机酸(乳酸、丙酮酸及三羧酸循环中各种羧酸等)和甘油等。

糖异生途径基本上是糖酵解或糖有氧氧化的逆过程，糖酵解通路中大多数的酶促反应是可逆的，但是糖酵解途径中己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶三个限速酶催化的三个反应过程都有相当大的能量变化，是不可逆的。

第80页：首先由丙酮酸羧化酶催化

首先由丙酮酸羧化酶催化，将丙酮酸转变为草酰乙酸，然后再由磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化，由草酰乙酸生成磷酸烯醇式丙酮酸。

1.

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第83页：催化G-6-P水解生成葡萄糖的酶为葡萄糖

2.催化G-6-P水解生成葡萄糖的酶为葡萄糖-6-磷酸酶(glucose-6-phosphatase)G-6-P + H2O G + Pi

第84页：果糖二磷酸酶催化F-1,6-P水解

催化1，6-二磷酸果糖水解生成F-6-P的酶是果糖二磷酸酶(fructose diphosphatase)F-1,6-P2+ H2O F-6-P + Pi3.

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第87页：糖异生可总结为

糖异生可总结为：2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H++6H2O →葡萄糖+2NAD++ 4ADP+2GDP+6Pi+6H+

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第90页：糖异生的生理意义

糖异生的生理意义 (一)糖异生作用的主要生理意义保证在饥饿情况下，血糖浓度的相对恒定。

(二)糖异生作用与乳酸的作用密切关系在激烈运动时，肌肉糖酵解生成大量乳酸，后者经血液运到肝脏可再合成肝糖原和葡萄糖，因而使不能直接产生葡萄糖的肌糖原间接变成血糖，并且有利于回收乳酸分子中的能量，更新肌糖原，防止乳酸酸中毒的发生。

第91页：Cori循环

Cori循环

第92页：第三节糖原的合成与分解糖原是由多个葡萄糖

第三节糖原的合成与分解糖原是由多个葡萄糖组成且带有分枝的大分子多糖，分子量一般在106-107u，是体内糖的贮存形式，分子中葡萄糖主要以α-1，4-糖苷键相连形成直链，其中部分以α-1，6-糖苷键相连构成支链，糖原主要贮存在肌肉和肝脏中，肌肉中糖原约占肌肉总重量的1%-2%，约为400克，肝脏中糖原占总量6%-8%，约为100克。

肌糖原分解为肌肉自身收缩供给能量，肝糖原分解主要维持血糖浓度。

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第94页：一、糖原的合成 由葡萄糖(包括少量果糖和

一、糖原的合成 由葡萄糖(包括少量果糖和半乳糖)合成糖原的过程称为糖原合成，反应在细胞质中进行，需要消耗ATP和UTP。

第95页：UDPG参与的糖原合成反应

1-磷酸葡萄糖+UTPUDPG+PPi(焦磷酸)UDPG+糖原(Gn)UDP+糖原(Gn+1)

第96页：糖原合成酶催化的糖原合成反应不能从头开始

糖原合成酶催化的糖原合成反应不能从头开始合成第一个糖分子，需要至少含4个葡萄糖残基的α-1，4-多聚葡萄糖作为引物(primer)，在其非还原性末端与UDPG反应，UDPG上的葡萄糖基C1与糖原分子非还原末端C4形成α-1，4-糖苷链，使糖原增加一个葡萄糖单位，UDPG是活泼葡萄糖基的供体，其生成过程中消耗UTP，故糖原合成是耗能过程，糖原合成酶只能促成α-1，4-糖苷键。

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第101页：糖原分枝链的生成需分枝酶(branchi

糖原分枝链的生成需分枝酶(branchingenzyme)催化，将7-8个葡萄糖残基寡糖直链转到另一糖原子上以α-1.6-糖苷键相连，生成分枝糖链，在其非还原性末端可继续由糖原合成酶催化进行糖链的延长。

多分枝增加糖原水溶性有利于其贮存，同时在糖原分解时可从多个非还原性末端同时开始，提高分解速度。

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第103页：二糖原的分解

二糖原的分解 糖原分解不是糖原合成的逆反应，除磷酸葡萄糖变位酶外，其它酶均不一样。

Gn糖原+ PiG-1-P+ G(n-1) G-1-PG-6-PG-6-P+H2OG+Pi

第104页：磷酸化酶只作用于糖原上的α(1→4)糖苷

磷酸化酶只作用于糖原上的α(1→4)糖苷键，并且催化至距α(1→6)糖苷键4个葡萄糖残基时就不再起作用，这时就要有脱枝酶(debranching enzyme)的参与才可将糖原完全分解。

第105页：脱枝酶是一种双功能酶

脱枝酶是一种双功能酶，它催化糖原脱枝的两个反应，第一种功能是4-α-葡聚糖基转移酶(4-α-D-glucanotrnsferase)活性，即将糖原上四葡聚糖分枝链上的三葡聚糖基转移到酶蛋白上，然后再交给同一糖原分子或相邻糖原分子末端具自由4-羟基的葡萄糖残基上，生成α(1→4)糖苷键，结果直链延长3个葡萄糖，而α(1→6)分枝处只留下1个葡萄糖残基，在脱枝酶的另一功能，即1，6-葡萄糖苷酶活性催化下，这个葡萄糖基被水解脱下，为游离的葡萄糖，在磷酸化酶与脱枝酶的协同和反复的作用下，糖原可以完全磷酸化和水解。

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第113页：血糖的激素调节1胰岛素2胰高血糖素3肾上

血糖的激素调节1胰岛素2胰高血糖素3肾上腺素素4糖皮质激素

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第115页：高血糖及糖尿病(hyperglycemi

高血糖及糖尿病(hyperglycemia and diabetesmellitus)空腹血糖浓度高于7.22～7.78mmol/L(folin-吴宪法)称为高血糖，超过肾糖阈时出现糖尿。

典型症状是“三多一少”。

低血糖(hypoglycemia)空腹血糖浓度低于3.33～3.89mmol/L(folin-吴宪法)时称为低血糖。

出现头晕、倦怠无力、心悸、手颤、出冷汗、严重时出现昏迷，称为低血糖休克。

第116页：HypoglycemiaHypoalim

HypoglycemiaHypoalimentationHypocalcemiaHypomagnesaemiaHypochromatichia毛色素不足Hyponatremia低钠Hypoosmotic低渗Hypoalgesia痛觉减退Hypogeusia味觉减退Hyposmia嗅觉减退Hypometropia近视Hypomnesia记忆减退Hypophrenia智能衰退Hypophysis垂体Hypothalamus下丘脑HypoproteinemiaHypotensionHypothermal低温HyperglycemiaHyperacusis听觉过敏Hyperaemia充血Hypercholesterolemia高胆固醇血症Hyperkinesia多动症Hyperphagia多食症Hypersomnia睡眠过多Hypertrichosis多毛症Hyperthyroidosis甲亢HyperuresisHyperplasia增生，肥大Hyperlipidemia高脂血症HyperfunctionHypersensitive过敏的Hypersonic

第117页：GlucoseGlycogenStarc

GlucoseGlycogenStarchGlycolysisGlyceraldehydeGluconeogenesisHyperglycemiaDiabetes mellitusLipoate硫辛酸Lipolysin溶脂素Lipoyllysine硫辛酰赖氨酸Aconitate乌头酸Aconitase乌头酸酶Citrate柠檬酸Isocitrate异柠檬酸

第118页：Mannose甘露糖Acetylneur

Mannose甘露糖Acetylneuraminic acid乙酰神经氨酸Sialic acid唾液酸Thiol-巯基Thiolester硫酯Lactone内酯Gluconate葡萄糖酸Glucuronate葡萄糖醛酸Muramic acid胞壁酸Fructose果糖Fucose岩藻糖Sucrose蔗糖Maltose麦芽糖Raffinose棉子糖Rhamnose鼠李糖

第119页：RiboseRibulose核酮糖Xyl

RiboseRibulose核酮糖Xylulose木酮糖Ketoglutarate酮戊二酸Malate苹果酸Oxaloacetate草酰乙酸Fumarate延胡索酸Succinate琥珀酸Malonate丙二酸Epimerase差向异构酶Gulonate谷洛糖酸Gulonolactone古洛糖酸内酯Aldonolactonase醛内酯酶Ascorbic acid抗坏血酸