糖代谢-医学生物化学-课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第六章 糖代谢,新陈代谢,合成代谢,anabolism,(同化作用 ),小分子 大分子,需要能量,分解代谢,catabolism,(异化作用),大分子 小分子,释放能量,1,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 NH,3,尿素,蛋白质,CO,2,+H,2,O+ATP,肺 肾,2,新陈代谢的特点,在调节系统作用下，具有多步骤，多酶体系，,能量逐步释放利用的特点,1. 通过一系列的中间过程完成,E1 E2 E3,A B C D,2. 绝大多数反应是由酶催化在液体体温下进行,3. 能量的释放是逐步进行的,4. 具有灵敏的自动调节,3,第一节 概述,一、糖是一类化学本质为多羟醛或多羟,酮及其衍生物的有机化合物,二 、 糖的生理作用：,1. 主要功能是供给人体生命活动所需,的能 量,2. 是体内一些重要生理活性物质的组,成成分,3. 参与组成细胞结构,4,三、人体内糖的主要形式,1.葡萄糖,(Glucose,Glc),直接利用形式,运输形式,2. 糖原,（Glycogen,Gn）,储存形式,OH,糖原分子,葡萄糖分子,5,四、人体内糖的中间代谢途径主要有:,1.,糖的无氧酵解,2.有氧氧化,3.磷酸戊糖途径,4.糖原合成与糖原分解,5.糖异生,6.其他己糖代谢,6,麦芽糖酶,麦芽糖,麦芽糖酶,-淀粉酶,麦芽三糖,淀粉,-糊精酶,-糊精,葡萄糖,葡萄糖,乳糖 半乳糖+葡萄糖,蔗糖 果糖+葡萄糖,乳糖酶,蔗糖酶,第二节 糖的消化吸收,一、消化,7,二、吸收,1.部位：,小肠,2.方式：,1）简单的被动扩散,2）消耗能量的主动运输过程,依赖,Na,+,的耗能过程,有特定的载体参与,Na,+,-,葡萄糖联合转运体,单向葡萄糖转运体,（,unidirectional glucose transporter,）,8,图6-1葡萄糖在小肠上皮细胞的转运,单向葡萄糖转运体,+,Na,+,K,+,-ATP酶,9,第三节 血糖,(blood sugar),一、基本概念:,1.血液中的葡萄糖,称为,血糖,2. 正常人空腹血糖浓度为,3.9-6.1mmol/L(,葡萄糖氧化酶法,),3.,空腹血浆葡萄糖浓度高于,7.0 mmol,L,称高血糖，低于,3.9mmol,L,称低血糖,4.,血糖浓度大于,8.88,9.99mmol,L,，,超过肾小管重吸收能力，出现糖尿。,5.,肾糖阈：,出现糖尿时的血糖浓度,10,消化吸收,来源,去路,CO,2,+H,2,O,+能量,各组织氧化分解,糖原合成,肝糖原,肌糖原,脂类,氨基酸代谢,非糖物质,其他糖,超过肾糖阈,糖尿,食物中糖,糖原分解,肝糖原,糖异生,非糖物质,血,糖,二、主要来源与去路,11,三、血糖浓度的调节,1.维持人体血糖浓度在相对稳定的重要性,2.保持血糖浓度相对恒定是神经系统、,激素及组织器官共同调节的结果。,12,3. 调节血糖的,激素,主要有,胰岛素,能降低血糖,肾上腺素,胰高血糖素,糖皮质激素,生长激素,能升高血糖,13,14,4.肝脏,是调节血糖的,主要调节器官,5.器官调节主要影响因素：,1）血糖浓度,2）各组织细胞膜上葡萄糖转运体,（,glucose transporters,GLUT,）,6.葡萄糖耐量试验,（,glucose tolerance test,，,GTT,）,15,16,第四节 糖的无氧酵解,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),17,图6 - 3,18,*,糖的无氧酵解的概述,1.定义：,当机体缺氧情况,(,如剧烈运动,),时，葡萄糖,或糖原分解生成乳酸，并产生能量的过程,称为糖的无氧酵解 。,2.,糖的,无氧酵解总反应,葡萄糖,2,乳酸,C,6,H,12,O,6,+2ADP+H,3,PO,4,2,CH,3,CHOHCOOH,+,2ATP,+2H,2,O,19,一、,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,20,21,己糖磷酸化,葡萄糖或糖原磷酸化为,6-,磷酸葡萄糖,（,glucose-6-phosphate,G-6-P,）,22,1）催化葡萄糖生成,G-6-P,的是,己糖激酶,（,hexokinase,，,HK,）,* 己糖激酶, 属别构酶,有四种同工酶,-,型。,型酶只存在于肝脏，对葡萄糖有高度专,一性，又称葡萄糖激酶,(glucokinase,，,GK), Mg,2+,作为激活剂, ATP提供磷酸基团,所催化的反应不可逆。, 是糖无氧酵解过程的,关键酶,之一,23,己糖激酶与葡萄糖激酶 的比较,(glucokinase ,GK),己糖激酶,葡萄糖激酶,分布 各组织细胞中 肝内,专一性 不高 高,Km,10-20 mmol/L,G6P的抑制作用 + -,24,2）从糖原开始的分解途径，在磷酸化酶,作用下成为1-磷酸葡萄糖（G-1-P），,再变位成为G-6-P。,*,磷酸化酶,(phosphorylase), 催化,糖原,分子(Gn)的降解, 是从(Gn)开始的糖无氧酵解,过程的,关键酶,之一,25,3,）,G-6-P,是一个重要的中间代谢产物，,是许多糖代谢途径的连接点。,4）葡萄糖磷酸化,的,目的,葡萄糖磷酸化后极性增高，不易逸出,胞外，反应限制在细胞质中进行；,ATP中释放出的能量储存,在,G-6-p中；,G-6-p减低酶促反应的活化能，,并,提高酶促反应的特异性。,26, G-6-P生成6-磷酸果糖,（fructose-6-phosphate,F-6-P,）,a. 催化反应的酶是磷酸己糖异构酶,b. 反应可逆,27, 6-磷酸果糖生成1，6-二磷酸果糖,(Fructose l，6 bisphosphate，F-1，6-BP),-BP,28,* 催化此反应的酶是,6-,磷酸果糖激酶,1,(6-phosphofructokinase1，PFK 1), 属别构酶, 需Mg,2+,参与,并,消耗ATP,所催化的反应,不可逆,，, 糖酵解过程中的,主要限速酶,29,第,一,阶段,己糖磷酸化过程中的,能量变化,1.,从葡萄糖开始消耗,2个ATP,G G6P,F6P F1,6BP,2.从糖原开始消耗,1个ATP,F6P F1,6,B,P,关键酶：,己糖激酶、,6-,磷酸果糖激酶,1,关键酶：,磷酸化酶、,6-,磷酸果糖激酶,1,30,2.1分子磷酸己糖裂解为2分子磷酸丙糖,1）催化反应的酶:,醛缩酶，反应可逆,2）,磷酸二羟丙酮在,磷酸丙糖异构酶催化,下不断,转变为,3-磷酸甘油醛,3) 1分子F-1,6-BP生成,2分子3-磷酸甘油醛,。,BP,31,3. 2,分子磷酸丙糖氧化为,2,分子丙酮酸,（,产生第一个ATP 2,步反应）, 3-磷酸甘油醛脱氢氧化成为1,3二磷,酸甘油酸,催化反应的酶 :,3-磷酸甘油醛脱氢酶,辅酶:,NAD+,32,催化反应的酶 : 3-磷酸甘油酸激酶,产生ATP,的方式：,底物水平的磷酸化,(substrate level phosphorylation), 1,3-二磷酸甘油酸转变3-磷酸甘油酸,33,* 产生第二个ATP 3,步反应,3-磷酸甘油酸转变成2-磷酸甘油酸,., 2-,磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇,式丙酮酸,(phosphoenolpyruvate,，,PEP),34,磷酸烯醇式丙酮酸转变丙酮酸,催化反应的酶 :,丙酮酸激酶,(pyruvate kinase),是糖酵解的关键酶,催化反应生理条件下,不可逆,辅助因子: Mg,2+,产生ATP的方式：,底物水平的磷酸化,35,第三阶段,磷酸丙糖氧化为丙酮酸,过程中的能量变化,1. 在此阶段中,1分子葡萄糖,产生,4分子ATP,2 1，3二磷酸甘油酸 +2ADP 2 3磷酸甘油酸 +,2ATP,2 磷酸烯醇式丙酮酸 +2ADP 2 丙酮酸+,2ATP,关键酶：,丙酮酸激酶,36,催化反应的酶 : 乳酸脱氢酶,供氢体:,NADH+H,+,(来自3-磷酸甘油醛脱氢酶,),4. 2分子丙酮酸还原为2分子乳酸,37,乳酸脱氢酶有多种同工酶,LDH1,、,LDH2,、,LDH3,、,LDH4,、,LDH5,其中,LDH1,（,心肌中,） 对乳酸亲和力大,LDH5,（,骨骼肌中,）对丙酮酸亲和力大,38,二 糖酵解过程的能量变化,30.5,所以通过酵解获能效率是: = 41%,146,每形成分子 ATP,G,0,= 30.5kJ/mol,*从糖原分子的葡萄糖残基开始分解，则每分子糖基分解后产生3分子ATP。,BP,39,图6-4 无氧酵解反应过程,40,三,、糖酵解的生理意义,1.,主要的生理功能是在缺氧时迅速,提供能量,2.,正常情况下为一些细胞提供部分能量, 红细胞没有线粒体，以糖酵解为唯,一供能途径,41,白细胞、皮肤、神经组织、睾丸、,骨髓等代谢旺盛的组织在不缺氧的,情况下，糖酵解也提供部分能量。,3. 糖酵解是糖有氧氧化的前段过程，某,些中间代谢物是脂类、氨基酸等合成,的前体。,42,四、糖酵解的调节,糖酵解途径中有,3个不可逆反应,是糖酵解,途径的,3个调节点其中以磷酸果糖激酶1,为主要调节点。,1.,己糖激酶,活性的别构调节,己糖激酶是别构酶，,产物G6P,是己酸激酶,的,别构抑制剂，,葡萄糖激酶活性受到,F6P,的抑制,，,而不受,G6P,的抑制,。,43,2.,磷酸果糖激酶-1,的别构调节,1) 磷酸果糖激酶-1 是,别构酶,别构抑制剂：高浓度ATP、柠檬酸,别构激活剂：AMP 、 ADP 、 F-2,6BP,44, 6-磷酸果糖激酶-2,是一双功能酶，,该酶,同时具有,PFK-2,和2,6,果糖二磷酸酶2,的活性,2) 2，6二磷酸果糖 (F-2,6BP), 底物 F-6-P是6-磷酸果糖激酶-2的别构,激活剂, 6-磷酸果糖激酶-2的活性受到,共价修,饰调节,BP,45,血糖浓度处于低水平,血糖浓度处于高水平,胰高血糖素,cAMP,浓度,双功能酶,磷酸化,双功能酶,去磷酸化,果糖二磷酸酶-2活性 6-磷酸果糖激酶-2活性,F2,6BP浓度 酵解 F2,6BP浓度 酵解,F-2,6BP,对糖酵解的调节机制,46,6-磷酸果糖激酶1,6-磷酸果糖+ATP 1，6-二磷酸果糖+ADP,（+） （-）,AMP、ADP、2，6-二磷酸果糖,ATP、柠檬酸,图6-5 6-磷酸果糖激酶1的调节,6-磷酸果糖激酶1的激活剂与抑制剂,(+)-激活作用，(-)-抑制作用,47,3.,丙酮酸激酶,的调节,* 丙酮酸激酶是,别构酶,别构激活剂： F-1,6BP,别构抑制剂：ATP、乙酰辅酶A 、,游离长链脂肪酸,48,糖酵解小结,1.糖酵解是在,无氧条件,下进行的,2.糖酵解部位:,胞浆中进行,3.关键酶是：己糖激酶、,磷酸果糖激酶-1,、,丙酮酸激酶,4.脱氢反应的酶: 3-磷酸甘油醛脱氢酶,5.加氢反应的酶: 乳糖脱氢酶,49,6. 产生ATP,的方式:,底物水平的磷酸化,7. 产生ATP的反应:,1,3二磷酸甘油酸+ADP 3-磷酸甘油酸 +ATP,磷酸烯醇式丙酮酸+ADP 丙酮酸+ATP,8. 终产物是,乳酸,9. 从,Glc,开始产生,2分子ATP,从,Gn,开始产生,3分子ATP,50,第五节 糖的有氧氧化,（aerobic oxidation）,*,糖的,有氧氧化,的概述,1.定义：,是指葡萄糖生成丙酮酸后，在有氧条件下，,进一步氧化生成乙酰辅酶,A,，经三羧酸循环,彻底氧化成水、二氧化碳及能量的过程。,51,2.,糖的,有氧氧化总的反应,C,6,H,12,O,6,+6O,2,6CO,2,+6H,2,O,52,一 、 反应过程,分三个阶段,葡萄糖 丙酮酸,(在,胞液,中进行,过程与,无氧酵解相同,), 丙酮酸 乙酰辅酶A,(在,线粒体,中进行), 三羧酸循环,CO,2,+H,2,O并释放能量,(通过生物氧化),(在,线粒体,中进行),53,1.葡萄糖氧化生成丙酮酸,葡萄糖 丙酮酸,1)反应 在,胞浆内,进行,2)反应过程与酵解相同,3) 此阶段,产生2分子ATP和2对NADH+H,+,54,2.丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A,丙酮酸,氧化脱羧生成,乙酰辅酶A,1)反应在,线粒体,进行,2)反应过程,3),催化反应的酶：,丙酮酸脱氢酶复合体,(pyruvate dehydrogenase complex),复合物,55,4）丙酮酸脱氢酶, 由,三种酶,组成，,5种辅酶,参与反应, 此,不可逆反应,过程,56,5),此阶段产生,1分子CO,2,和1对NADH+H,+,57,3. 三羧酸循环,（tricarboxylic acid cycle, TCA cycle ）,又称krebs 循环,又称柠檬酸循环,(citrate cycle),* 三羧酸循环概念：,乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合生成柠檬酸，,经过一系列反应重新变成草酰乙酸完成,一轮循环，其中脱下的氢经呼吸链生成,水并产生 ATP而二氧化碳经,呼吸系统而,被排出,。,58,1）,乙酰辅酶A,与,草酰乙酸,缩合生成,柠檬酸,催化反应的酶为,柠檬酸合酶,是TCA 循环中的,关键酶,此反应,不可逆,1.三羧酸循环反应过程：,59,2,）柠檬酸经顺乌头酸生成异柠檬酸,* 催化反应的酶为,顺乌头酸酶,此反应,可逆,60,3,）异柠檬酸,-,氧化、脱羧生成,-,酮戊二酸, 第一次 氧化脱羧,(,-,氧化脱羧,), 催化反应的酶：异柠檬酸脱氢酶,a. 是TCA 循环中的限速酶,b. 此反应,不可逆,此反应产生1分子,CO,2,和1对,NADH+H,+,61,4,）,-,酮戊二酸氧化、脱羧生成琥珀酰辅酶, 第二次 氧化脱羧,(,-,氧化脱羧,),催化反应的酶是,-酮戊二酸脱氢酶复合体,a. -酮戊二酸脱氢酶系为一,多酶复合体,b. 是TCA 循环中的关键酶,c.,此反应,不可逆,此反应产生1分子,CO,2,和1对,NADH+H,+,-,酮戊二酸脱氢酶复合体,62,-酮戊二酸脱氢酶,-酮戊二酸脱羧,硫辛酸琥珀酰基,转移酶,转移,琥珀酰基到辅酶A上,形成琥珀酰辅酶A,*-酮戊二酸脱氢酶复合体组成,与丙酮酸脱氢酶复合体类似,63, 催化反应的酶是,琥珀酸硫激酶(琥珀酸合成酶), 此反应是,可逆的,底物水平磷酸化,反应，,生成1分子ATP。,5,）琥珀酰辅酶,A,转变为琥珀酸,64, 催化反应的酶是,琥珀酸脱氢酶,a. 辅基为,FAD,b. 此反应是,可逆的,此反应产生1个,FADH,2,6,）琥珀酸脱氢转变为延胡索酸,65,7,）延胡索酸转变为苹果酸,催化反应的酶是,延胡索酸酶,此反应是,可逆的,66,8,）苹果酸脱氢生成草酰乙酸,催化反应的酶是,苹果酸脱氢酶,a.,辅酶,为,NAD,+,b. 此反应是,可逆的,此反应产生1对,NADH+H,+,67,CO,2,柠檬酸合酶,synthase,合酶,synthetase,合成酶,复合体,68,三羧酸循环小结,1.,二次脱羧,1）异柠檬酸的,-氧化脱羧,催化反应的酶,异柠檬酸脱氢酶,2）-酮戊二酸的,-,氧化脱羧,催化反应的酶是,-酮戊二酸脱氢酶系,69,产生,催化反应的酶,辅酶,能量,3. 一次底物水平的磷酸化,2）,-酮戊二酸,-酮戊二酸脱氢酶复合体,NAD,+,3ATP,3）琥珀酸 琥珀酸脱氢酶 FAD 2ATP,4）苹果酸 苹果酸脱氢酶 NAD,+,3ATP,2. 四次脱氢,1）异拧檬酸 异柠檬酸脱氢酶 NAD,+,3ATP,琥珀酰CoA 琥珀酸硫激酶 1GTP,70,4 . 三步反应在生理上不可逆，所以三羧,酸循环不可逆,5 . 三羧酸循环是糖、 脂、氨基酸代谢共,同途径,6. 三羧酸循环总的反应为,乙酰CoA+3NAD,+,+FAD+GDP+Pi+2H,2,O,CoA-SH+,3(NADH+H,+,),+,FADH,2,+2CO,2,+,GTP,71, 三羧酸循环的特点：,1,)三羧酸循环是,乙酰基的彻底氧化过,程。,2)三羧酸循环是能量的产生过程，1分,子,乙酰CoA通过TCA产生12分子ATP,。,3)三羧酸循环中,柠檬酸合酶、异柠檬,酸脱氢酶、-酮戊二酸脱氢酶复合,体是反应的关键酶，是反应调节点,。,72,草酰乙酸的来源:,73, 三羧酸循环的生理意义,1)三羧酸循环,是糖、,脂和蛋白质三大,物质代谢的最终,代谢通路。,2,)三羧酸循环,是糖、,脂和蛋白质三大,物质代谢的枢纽,。,图6-9,74,二、糖的有氧氧化生理意义,1.主要功能是提供能量，人体内绝大多数,组织细胞通过糖的有氧氧化获取能量。,1）体内,l,分子葡萄糖彻底有氧氧化生成,38,(,或,36),分子,ATP,2）通过,氧化磷酸化反应得到,34(,或,32),分子,ATP,，通过,底物水平磷酸化生,成,6,分子,ATP,。,75,30.5,38,所以通过糖有氧氧化获能效率是,: =,41.5%,2840,表6-4 葡萄糖有氧氧化生成的ATP,76,三 、 糖的有氧氧化的调节,* G 丙酮酸的调节与酵解相同,1.,丙酮酸脱氢酶复合体的调节,别构调节,别构抑制剂：,ATP,、乙酰辅酶,A,、,NADH,、脂肪酸等。,别构激活剂：,ADP,、,CoA,、,NAD,+,和,Ca,2+,等。,77,共价修饰调节,丙酮酸脱氢酶激酶,丙酮酸脱氢酶 丙酮酸脱氢酶,-P,有活性,丙酮酸脱氢酶磷酸酶,活性丧失,丙酮酸脱氢酶激酶,的别构激活剂：,ATP,78,2. 三羧酸循环的调节,1）,关键调节点：,柠檬酸合酶、,异柠檬酸脱氢酶、,-,酮戊二酸脱氢酶复合体,这三,个限速酶,2）最重要的调节点是,异柠檬酸脱氢酶,3）最主要的调节因素是,ATP和NADH的浓度,。,4）底物乙酰CoA、草酰乙酸的不足，,产物柠檬酸、ATP产生过多，都能抑制,柠檬酸合酶。,79,四、糖有氧氧化与糖酵解的相互调节,1.巴斯德效应（,Pastuer effect,）：,在有氧的条件下糖有氧氧化抑制糖无,氧酵解。,2. Cratree,效应或反巴斯德效应：,在一些代谢旺盛的正常组织和肿瘤细,胞中，即使在有氧的条件下，仍然以,糖无氧酵解为产生,ATP,的主要方式。,80,第六节 磷酸戊糖途径,(pentose phosphate pathway),*,磷酸戊糖途径概述,1. 磷酸戊糖途径存的在器官：,肝脏、脂肪组织、甲状腺、肾上,腺皮质、性腺、红细胞,等组织中,反应场所：,细胞浆中,功能：产生细胞所需的,NADPH,和,5-,磷酸核糖。,81,图6-10,一、磷酸戊糖途径反应过程,82,1. 反应可分为两个阶段：,第一阶段：,氧化反应,1）第一阶段主要,反应,6-P葡萄糖脱氢酶,（G6PDH,）,G6P + NADP,+,6-P葡萄糖酸内酯+,NADPH+H,+,*,6-磷酸葡萄糖脱氢酶,(glocose-6-phosphate dehydrogenase,G6PDH),83,6-P葡萄糖酸脱氢酶,6-P葡萄糖酸+ NADP 5-P核酮糖+,NADPH+H,+,+ CO,2,2) 参与此阶段反应的酶：, 6-磷酸葡萄糖脱氢酶,（G6PDH）,辅酶：,NADP,+, 6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶,辅酶,：,NADP,+,84,4）此阶段经,2次脱氢,，,1次脱羧,，使G-6-P,转变为,5-磷酸核糖, 并产生,2分子,NADPH,及,CO,2。,3) 第一阶段总反应,G-6-P+,2NADP,+,+H,2,O,5-,磷酸核糖,+,CO,2,+,2NADPH+2H,+,85,第二阶段 :,非氧化反应 ( 一系列基团转移),1）催化基团转移,反应的酶：,转酮醇酶 转移酮醇基,(,CO-CH,2,OH),转醛醇酶 转移醛醇基,(-CHOHCOCH,2,OH),2) 生成三碳、七碳、四碳和六碳等的单糖,磷酸酯,86,图6-11 磷酸戊糖反应过程简图,87,*磷酸戊糖途径,总反应,1),6G-6-P + 12NADP,+,6CO,2,+ 4G-6-P +,23-磷酸甘油醛 +,12NADPH + 12H,+,2) 23-磷酸甘油醛,G-6-P,3）,6分子,G-6-P,通过磷酸戊糖途径，则有,1分子,G- 6-P,被氧化分解,88,二、,生理意义,提供生物合成所需的原料,1.,提供NADPH+H,+,1）,NADPH + H,+,作为供氢体,参与,脂肪酸，类固醇激素等生物合成,89,2),NADPH+H,+,是加单氧酶体系的辅酶之一，,参与体内羟化反应,a 参与肝脏生物转化反应,b 参与类固醇代谢,90,3) NADPH+H,+,是谷胱甘肽还原酶的辅酶,GSSG,+,NADH+H,+,2GSH,+,NADP,+,*,GSH能维持红细胞的完整性，,保护含巯基蛋白质(酶)的活性,* 遗传性疾病蚕豆病是GPDH缺乏症,NADPH+H,+,减少，GSH含量低下，红细,胞易破坏而发生溶血性贫血。,谷胱甘肽还原酶,91,2. 5-磷酸核糖为核苷酸、核酸的合成提,供原料。,3.,三碳糖、四碳糖、五碳糖、七碳糖及,六碳糖通过磷酸戊糖途径互相转换。,92,第七节 糖原的合成与分解,12,93,概述：,1.糖原是体内糖的储存形式,1）肝糖原,2）肌糖原,2.主要的化学键,-1,，,4-,糖苷键,(,直链,),-1,，,6-,糖苷键,(,分枝,),94,3.定义：,1）糖原合成,(glycogenesis),是由葡萄糖合成糖原的过程。,2）糖原分解,(glycogenolysis),是指肝糖原分解为葡萄糖的过程。,4.糖原合成及分解反应都是从糖原分支,的非还原性末端开始，分别由两组不,同的酶催化,95,图,6-13,肝糖原合成与分解,96,一、糖原的合成,（一）概述：,1. 合成场所：,细胞 胞浆,2. 先,以葡萄糖为原料合成尿苷二磷酸葡萄糖,（,uridine diphosphate glucose,，,UDP-Glc,）,3.限速酶糖原合酶,(glycogen synthase),4.将,UDP-Glc,转给糖原,蛋白,(glycogenin),延长糖链,5. 分支酶的作用,97,1.反应过程,1,),葡萄糖+ATP G-6-P + ADP,2) G-6-P G-1-P,UDP-Glc焦磷酸酶,3,),G-1-P + UTP UDP-Glc +PPi,4),UDP-Glc + G,n,UDP + G,n+1,（葡萄糖激酶）,己糖激酶,磷酸葡萄糖变位酶,糖原合酶,（二）,糖原的合成,反应,第一阶段：糖链的延长,98,2.,UDP-Glc为活性葡萄糖,*,UDP-Glc 尿嘧啶核苷二磷酸葡萄糖,(uridine diphosphate glucose),G1P+UTP UDP-Glc,+,pp,i,UDP-Glc-焦磷酸化酶,99,3. UDP-Glc,在,限速酶,糖原合酶,催化下,在,糖原,蛋白中糖原的直链分子非还原端残基上，,以,-1,，,4-,糖苷键,-1,，,4-,糖苷键,100,分 支 酶,(branching enzyme,),-1,6-糖苷键,-1,4-糖苷键,第二阶段：糖链分支,101,*,分枝酶,分支酶可将一段糖链,(,至少含有,6,个葡萄糖,残基,),转移到邻近糖链上，以,-1,，,6-,糖苷,键相连接，形成新的分支,。,102,* 糖原,蛋白,1)是糖链延长的引物，,2)具有糖基转移酶,（glucosyltransferase）,的活性,3),糖原,蛋白参与糖原,合成过程,4)糖原,蛋白每增加一,个葡萄糖残基要消,耗2分子ATP。,103,二、糖原的分解,(一) 概述：,1.糖原的分解场所：,胞浆,2.限速酶：,糖原磷酸化酶,（glycogen,phosphorylase）,3.肝及肾中含有,葡萄糖-6-磷酸酶,4.,脱支酶,的作用,104,1)糖原（Gn）+H,3,PO,4,糖原（Gn-1）+G-1-P,2) G-1-P G-6-P,3) G-6-P + H,2,O Glc + H,3,PO,4,糖原磷酸化酶,磷酸葡萄糖变位酶,葡萄糖-6-磷酸酶,（二）,糖原的分解,反应,1.反应过程,105,图,6-16,糖原脱支过程,4）,脱支酶：,具有,转寡糖基酶,与,-1,6 糖苷酶,的活性,106,三、糖原的合成与分解的调节,调节对象：,磷酸化酶,、,糖原合酶,调节方式：共价修饰，别构调节,107,1),共价修饰调节,(1) 糖原磷酸化酶有2种形式,糖原磷酸化酶,a,(磷酸化的),有活性,糖原磷酸化酶,b,(去磷酸化的),无活性,磷酸化酶,b,磷酸化酶,a,(去磷酸化),(磷酸化),磷酸化酶激酶,磷蛋白磷酸酶-1,1. 糖原磷酸化酶活性调节,108,(2),磷酸化酶激酶有2种形, 磷酸化酶激酶,a,(磷酸化的),有活性, 磷酸化酶激酶,b,(去磷酸化的),无活性,依赖cAMP的蛋白激酶，,(,无活性,),磷酸化酶激酶b 磷酸化酶激酶a(,有活性,),(磷酸化),(去磷酸化),磷蛋白磷酸酶-1,109,2),别构调节,(1)肌糖原分解别构调节机制,Ca,2+,是,糖原磷酸化酶激酶,b,别,构激活剂,AMP,是,糖原磷酸化酶别构激活,剂,ATP,是,糖原磷酸化酶别构抑制,剂,110,(2),肝,糖原分解别构调节机制,葡萄糖,是,糖原磷酸化酶a的别构,抑制剂,图,6-17,111,2. 糖原合酶活性的调节,糖原合酶有2种形式, 糖原合酶a(去磷酸化的) 有活性, 糖原合酶b(磷酸化的) 无活性,依赖cAMP的蛋白激酶,糖原合酶,a,糖原合酶,b,(,去磷酸化),磷蛋白磷酸酶-1,(,磷酸化),(有活性),(无活性),112,图6-18 糖原合酶与糖原磷酸化酶的共价修饰调节,113,3.磷蛋白磷酸酶,1)催化糖原磷酸化酶激酶,a,、糖原磷酸化,酶,a,和糖原合酶,b,脱磷酸。,2)磷蛋白磷酸酶与磷酸化的磷蛋白磷酸,酶抑制物结合而失去活性,114,*,依赖cAMP的蛋白激酶活性,磷酸化酶激酶b 磷酸化酶激酶,a,有活性,糖原合成酶a 糖原合成,b,无活性,磷蛋白磷酸酶抑制剂,磷酸化,抑制磷蛋白磷酸酶-1,的活性,总效果: 促进糖原分解, 抑制糖原合成,磷酸化,磷酸化,115,四、糖原贮积病,(glycogen storage disease),1.概念：,糖原贮积病是一类遗传性疾病,表现,为异常种类和数量的糖原在组织中沉,积,产生不同类型的糖原贮积病,。,2.每种类型,糖原贮积病,表现为糖原代谢,中的一个特定的酶缺陷或缺失而使糖,原贮存,。,3.糖原贮积病的最主要累及部位,：,肝脏,和骨骼肌,116,第八章 糖异生,（gluconeogenesis）,概述,1. 糖异生的定义：,非糖物质如氨基酸、乳酸、丙酮酸及,甘油转变为糖或糖原的过程,2. 糖异生的,主要器官：肝、肾,3.,反应部位：,胞浆、线粒体,117,一、糖异生反应过程,*反应过程,基本是糖酵解的逆过程,*糖酵解过程中,三个不可逆反应其逆反应,分别通过相应的酶催化,，使反应逆行完,成糖异生反应过程。,118,119,1. 丙酮酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸激酶催化反应由,丙酮酸 羧化支路,催化反应使其逆行,丙酮酸 羧化支路,丙酮酸羧化酶,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶,120,丙酮酸羧化酶,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶,121,丙酮酸羧化生成草酰乙酸,1)催化反应的酶：丙酮酸羧化酶,该酶存在于线粒体中,辅酶:生物素,2) ATP、Mg,2+,（Mn,2+,）参与羧化反应,122,草酰乙酸脱羧生成磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）,1)催化反应,的酶：,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶,该酶在,人体的,线粒体及胞液,中均存在,2)GTP提供能量,3),释放CO,2,。,o,123,2.,1，6-二磷酸果糖转变为6-磷酸果糖,催化反应的酶是1，6-二磷酸果糖酶1进行,F1,6BP F6P,6-,磷酸葡萄糖转变为葡萄糖,催化反应的酶是葡萄糖,-6-,磷酸酶,G6P Glc,6-磷酸果糖激酶-1,1,6-,二磷酸果糖酶,1,葡萄糖-6-磷酸酶,己糖激酶,124,* 糖异生的关键酶：,葡萄糖6-磷酸酶,1,6-二磷酸果糖酶1,丙酮酸羧化酶,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（PEP羧激酶）,* 糖异生消耗能量,ATP(丙酮酸羧化酶),GTP( PEP羧激酶),125,二、生理意,1.在空腹或饥饿情况下维持血糖浓度的,相对恒定,2.乳酸的在利用,乳酸循环,（lactate cycle or Cori cycle）,图6-20 乳酸循环,126,激活,酸中毒时,H,+,PEP羧激酶,促进糖异生,促进三羧酸循环中间代谢物进行糖异生,使 -酮戊二酸,谷氨酸 脱氨 补充-酮戊二酸,谷氨酰胺,H,+,(肾小管腔),NH,3,NH,4,（排出）,3.,糖异生促进肾脏排,H,+,、缓解酸中毒,127,三、,糖异生调节,调节对象：,四个关键酶,调节方式：,改变酶的合成速度,共价修饰,别构调节,128,1.诱导、抑制关键酶的合成,2.关键酶的共价修饰调节,1)丙酮酸酸激酶磷酸化,当血糖浓度 胰高血糖素、肾上腺素产生,cAMP A,激酶激活 丙酮酸激,酶磷酸化 丙酮酸激酶活性 糖酵,解过程抑制。,2) 6-,磷酸果糖激酶,2,的共价修饰调节,129,3.关键酶的别构调节,（,1,）乙酰,CoA,作为别构剂的作用：,乙酰辅酶A: 丙酮酸羧化酶,别,构激活剂,乙酰辅酶A 促进糖异生,（,2,）,AMP,、,ATP,作为别构剂的作用：,AMP,:,1,，,6-,二磷酸果糖酶,1,别构抑制剂,6-,磷酸果糖激酶,1,的别构激活剂,AMP 促进糖酵解,130, ATP/ADP,糖异生加强，糖酵解抑制,糖异生抑制，糖酵解加强,ATP/ADP, ATP,、柠檬酸:,6-,磷酸果糖激酶,1,的别构,抑制剂,ATP,、柠檬酸,促进糖异生,131, 2,6二磷酸果糖是,6-磷酸果糖激酶-1,别,构激活剂,1,，,6-,二磷酸果糖酶,1,别,构抑制剂,糖供应充分时，,2,6-,二磷酸果糖浓度,糖异生抑制，糖酵解加强,糖供应缺乏时,，,2,6,二磷酸果糖浓度,糖异生加强，糖酵解抑制,（,3,）,2,6-,二磷酸果糖作为别构剂的作用,132,第九节 糖蛋白与蛋白聚糖一、糖蛋白,(glycoprotein),1. 糖蛋白的结构,1) 糖蛋白分子中的糖链是短链寡糖,不超过15个单糖基,2) 寡糖中常见的单糖有7种,3) 糖链与蛋白质的连接方式,133, O-连接寡糖,(O-linked oligosaccharide), 多肽链中的丝氨酸或苏氨酸中的羟基,与N-乙酰半乳糖胺相连, N-乙酰半乳糖胺与半乳糖构成核心二,糖 , 核心二糖可重复延长及分支 , 再接,其他单糖,134, N-连接寡糖,(N-linked oligosaccharide),多肽链的天冬氨酸残基的酰胺N原子与,N-乙酰葡萄糖胺连接而成,135,2. 糖蛋白的功能,1) 糖蛋白的生理功能主要取决于蛋白质部分,糖链的存在有利与蛋白质发挥生物学作用,糖蛋白,蛋白质部分: 酶类, 激素 血浆蛋白,免疫系统有关的蛋白等,寡糖链: 抗蛋白水解酶的作用, 定向转移过程中起标记作用, 含有许多生物学信息,起识,别作用,136,二、 蛋白聚糖,（proteoglycan）,1. 蛋白聚糖的组成,1) 蛋白聚糖是由糖胺聚糖与蛋白质结合,形成的复合物,2) 糖胺聚糖是由二糖单位重复连接而成,不,分支有较多酸性基团。二糖单位中一个,为糖胺,另一个为糖醛酸,2. 重要的蛋白聚糖 (6种),除透明质酸外均含有硫酸基团,137,图,6-21,138,139,3. 蛋白聚糖功能：, 构成细胞间质，可以吸引,保留水而,形成凝胶,起保护作用,* 阻止细菌通过,* 起机械性保护作用,维持组织正常形态,及抗局部压力,(2) 肝素,* 天然抗凝血物质,* 促进血浆脂蛋白中脂肪水解,140,(4) 硫酸肝素,在 细胞生长、细胞与细胞相互识别,中起作用,(3) 硫酸角质素,硫酸皮肤素,使角膜透明,141,