糖代谢医学课件

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,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,*,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,*,*,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,*,*,糖代谢,糖代谢糖代谢糖(carbohydrates)即碳水化合物，其化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。糖的概念第一节 概述,糖,(carbohydrates),即碳水化合物，其化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。,糖的概念,第一节 概述,糖的分类及其结构,根据其水解产物的情况，糖主要可分为以下四大类。,单糖：,不能再水解的糖,葡萄糖、甘露糖、半乳糖 、果糖,寡糖：,能水解生成几分子单糖的糖,麦芽糖、蔗糖、乳 糖,多糖：,能水解生成多个分子单糖的糖,淀粉、糖原、纤维素,结合糖,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、胆固醇、核苷等物质的原料。,3.,作为机体组织细胞的组成成分,这是糖的主要功能。,2.,提供合成体内,其他物质的原料,如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。,二、糖的消化与吸收,（一）糖的消化,人类食物中的糖主要有植物淀粉、动物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以,淀粉,为主。,消化部位：,主要在小肠，少量在口腔,单糖,：直接被吸收,多糖,：被消化酶水解成单糖，然后吸收,淀粉,麦芽糖+麦芽三糖,（40%） （25%）,-临界糊精+异麦芽糖,（30%） （5%）,葡萄糖,唾液中的-淀粉酶,-葡萄糖苷酶,-临界糊精酶,消化过程,肠粘膜上皮细胞刷状缘,胃,口腔,肠腔,胰液中的-淀粉酶,糖的吸收,糖的吸收是以单糖形式通过肠壁细胞吸收进入血液的过程，吸收的部位是小肠上段。,糖的运输,小肠内主要是Na+ 单糖协同运输。由小肠上皮细胞进入进入血液通过促进扩散。,消耗能量的主动转运过程,葡萄糖的主动转运,血糖的来源与去路,血液中的葡萄糖,葡萄糖氧化法：3.89 6.11 mmol/L,Folin-吴宪法：4.44 6.67 mmol/L,血糖概况,食物,肝糖原,非糖物质,血糖,氧化供能,合成肌、肝糖原,合成其它糖类及衍生物,转变为脂肪,消化吸收,分解,糖异生,尿糖,代谢概况,分解代谢,糖酵解 无氧氧化,有氧氧化,磷酸戊糖途径,糖醛酸途径,合成代谢,：,糖异生：非糖物质转变为糖,糖原的合成与分解,第二节 糖的分解代谢,一、糖酵解,第一阶段,第二阶段,* 糖酵解(glycolysis)的定义,* 糖酵解分为两个阶段,* 糖酵解的反应部位：,胞浆,在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸(lactate)的过程称之为,糖酵解,。,由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，称之为,糖酵解途径(glycolytic pathway),。,由丙酮酸转变成乳酸。,葡萄糖,磷酸化为,6-磷酸葡萄糖,ATP,ADP,Mg,2+,己糖激酶,(葡糖激酶),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,6-磷酸葡萄糖,转变为,6-磷酸果糖,己糖异构酶,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,(fructose-6-phosphate, F-6-P),6-磷酸果糖,转变为,1,6-二磷酸果糖,ATP,ADP,Mg,2+,6-磷酸果糖激酶-1,6-,磷酸果糖激酶-,1,(6-phosphfructokinase-1),6-磷酸果糖,1,6-二磷酸果糖,(1, 6-fructose-biphosphate, F-1,6-2P,),1,6-二磷酸果糖,磷酸己糖,裂解成2分子,磷酸丙糖,醛缩酶,磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油醛,+,磷酸丙糖,的同分异构化,磷酸丙糖异构酶,3-磷酸甘油醛,磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油醛,氧化为,1,3-二磷酸甘油酸,Pi,、NAD,+,NADH+H,+,3-磷酸甘油醛脱氢酶,3-磷酸甘油醛,1,3-二磷酸,甘油酸,1,3-二磷酸甘油酸,转变成,3-磷酸甘油酸,ADP,ATP,磷酸甘油酸激酶,在以上反应中，底物分子内部能量重新分布，生成高能键，使ADP磷酸化生成ATP的过程，称为,底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation) 。,3-磷酸甘油酸,1,3-二磷酸,甘油酸,3-磷酸甘油酸,转变为,2-磷酸甘油酸,磷酸甘油酸,变位酶,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,转变为,磷酸烯醇式丙酮酸,烯醇化酶,(enolase),+,H,2,O,磷酸烯醇式丙酮酸,(phosphoenolpyruvate, PEP),2-磷酸甘油酸,ADP,ATP,K,+,Mg,2+,丙酮酸激酶,(pyruvate kinase),磷酸烯醇式丙酮酸,转变成,丙酮酸,， 并通过,底物水平磷酸化,生成,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,(二) 丙酮酸转变成乳酸,丙酮酸,乳酸,反应中的,NADH+H,+,来自于上述第6步反应中的,3-磷酸甘油醛脱氢反应。,乳酸脱氢酶,(LDH),NADH + H,+,NAD,+,E,1,:己糖激酶,E,2,: 6-磷酸果糖激酶-1,E,3,: 丙酮酸激酶,NAD,+,乳 酸,糖酵解的代谢途径,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1, 6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,丙 酮 酸,磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油醛,NAD,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,E2,E1,E3,NADH+H,+,糖酵解要点,1,分子葡萄糖氧化成,2,分子乳酸，同时净生成,2,或,3,分子ATP, 生成方式为,底物水平磷酸化,限速酶：3个，己糖激酶、磷酸果糖激酶1、丙酮酸激酶。,6磷酸果糖,1,6二磷酸果糖,磷酸果糖激酶1,2,6二磷酸果糖,ADP、AMP,ATP、柠檬酸,+,_,+,迅速功能，满足肌肉剧烈运动时的需要,使机体或组织有效适应缺氧的情况,体内少数组织以糖酵解供能，如视网膜、睾丸组织、成熟红细胞,糖酵解产物乳酸对维持血糖水平有重要意义,糖酵解的,生理意义,果糖,己糖激酶,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,丙酮酸,半乳糖,1-磷酸半乳糖,1-磷酸葡萄糖,半乳糖激酶,变位酶,甘露糖,6-磷酸甘露糖,己糖激酶,变位酶,除葡萄糖外，其它己糖也可转变成,磷酸己糖,而进入酵解途径。,糖的有氧氧化,(aerobic oxidation),指在机体,氧供充足,时，,葡萄糖或糖原的葡萄糖单位彻底氧化成,H,2,O,和,CO,2,，并释放出,大量,能量,的过程。是机体主要供能方式。,* 部位,：,胞液及线粒体,* 概念,二、糖的有氧氧化,第一阶段：糖酵解途径,第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧,第三阶段：三羧酸循环和氧化磷酸化,G,（Gn）,丙酮酸,乙酰CoA,CO,2,NADH+H,+,FADH,2,H,2,O,O,ATP,ADP,TCA循环,胞液,线粒体,有氧氧化的反应过程,第一阶段,部位：胞液,过程及能量生成:5 或 7 ATP,G,2X 丙酮酸,糖酵解途径,2ATP,2NADH(H,+,),呼吸链,3或 5 ATP,丙酮酸的氧化脱羧,丙酮酸进入线粒体，,氧化脱羧为乙酰,CoA,(acetyl CoA)。,丙酮酸,乙酰,CoA,NAD,+, HSCoA,CO,2,NADH + H,+,丙酮酸脱氢酶复合体,总反应式:,丙酮酸脱氢酶复合体的组成,酶,E,1,：丙酮酸脱氢酶,E,2,：二氢硫辛酰胺转乙酰酶,E,3,：二氢硫辛酰胺脱氢酶,HSCoA,NAD,+,辅 酶,TPP,硫辛酸（ ),HSCoA,FAD, NAD,+,S,S,L,CO,2,CoASH,NAD,+,NADH+H,+,5.,NADH+H,+,的生成,1.,-羟乙基-TPP的生成,2.乙酰硫辛酰胺的生成,4. 硫辛酰胺的生成,第二阶段,部位：线粒体,过程及能量生成: 5 ATP,2 丙酮酸,2X乙酰CoA,丙酮酸脱氢酶复合体,2NADH(H+),呼吸链,5 ATP,三羧酸循环的概念,：,指乙酰CoA和,草酰乙酸,缩合生成,含三个羧基的柠檬酸,，反复的进行脱氢脱羧，又生成,草酰乙酸,，再重复循环反应的过程。,TAC过程的反应部位,是线粒体。,三羧酸循环,也称为,柠檬酸循环,，这是因为循环反应中的第一个中间产物是一个含三个羧基的柠檬酸。,由于是,德国科学家,Krebs正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为,Krebs循环,。,CoASH,NADH+H,+,NAD,+,CO,2,NAD,+,NADH+H,+,CO,2,GTP,GDP+Pi,FAD,FADH,2,NADH+H,+,NAD,+,H,2,O,H,2,O,H,2,O,CoASH,CoASH,H,2,O,柠檬酸合酶,顺乌头酸梅,异柠檬酸脱氢酶,-酮戊二酸脱氢酶复合体,琥珀酰CoA合成酶,琥珀酸脱氢酶,延胡索酸酶,苹果酸脱氢酶,柠檬酸合酶,异柠檬酸脱氢酶,-酮戊二酸脱氢酶复合体,三羧酸循环的要点,经过一次三羧酸循环，,消耗一分子乙酰CoA，,经四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化。,生成,1分子FADH,2,，,3分子NADH+H,+,，,2分子CO,2,，,1分子GTP,。,关键酶有：,柠檬酸合酶,-酮戊二酸脱氢酶复合体,异柠檬酸脱氢酶,整个循环反应为不可逆反应,三羧酸循环的生物学意义,生物体获得能量的最有效方式,是糖类、蛋白质、脂肪三大物质转化的枢纽,循环中的某些成分可用于合成其他物质,第三阶段,反应部位：线粒体,过程及能量生成：20 ATP,2X乙酰CoA,三羧酸循环,CO2 + H,2,O,2 x 10=ATP,糖有氧氧化过程中ATP的生成:,第一阶段,：葡萄糖2丙酮酸,第二阶段,：2丙酮酸2乙酰,CoA,第三阶段,：2乙酰,CoA,2CO,2,2,ATP,糖的有氧氧化,底物磷酸化 氧化磷酸化,22.5,ATP,29,ATP,葡萄糖,糖原中的葡萄糖单位,32/30,ATP,33/31,ATP,21.5,或,2.5,ATP,2,ATP,有氧氧化的调节,关键酶,酵解途径：,己糖激酶, 丙酮酸的氧化脱羧：,丙酮酸脱氢酶复合体,三羧酸循环：,柠檬酸合酶,丙酮酸激酶,6-磷酸果糖激酶-1,-酮戊二酸脱氢酶复合体,异柠檬酸脱氢酶,1.,丙酮酸脱氢酶复合体, 别构调节,别构抑制剂：乙酰CoA; NADH; ATP,别构激活剂：AMP; ADP; NAD,+,*,乙酰CoA,/,HSCoA,或,NADH,/,NAD,+,时，其活性也受到抑制。, 共价修饰调节,乙酰,CoA,柠檬酸,草酰乙酸,琥珀酰,CoA,-酮戊二酸,异柠檬酸,苹果酸,NADH,FADH,2,GTP,ATP,异柠檬酸,脱氢酶,柠檬酸合酶,-酮戊二酸,脱氢酶复合体,ATP,+,ADP,ADP,+,ATP,柠檬酸,琥珀酰,CoA,NADH,琥珀酰,CoA,NADH,+,Ca,2+,Ca,2+, ATP、ADP的影响, 产物堆积引起抑制, 循环中后续反应中间产物别位反馈抑制前面反应中的酶, 其他，如Ca,2+,可激活许多酶,2.,三羧酸循环的调节,* 细胞定位：,胞 液,第一阶段：氧化反应,生成,磷酸戊糖,，,NADPH+H,+,及CO,2,三、磷酸戊糖途径,* 反应过程可分为二个阶段,第二阶段：非氧化反应,包括一系列基团转移。,磷酸戊糖途径,第一阶段,第二阶段,5-磷酸木酮糖,C,5,5-磷酸木酮糖,C,5,7-磷酸景天糖,C,7,3-磷酸甘油醛,C,3,4-磷酸赤藓糖,C,4,6-磷酸果糖,C,6,6-磷酸果糖,C,6,3-磷酸甘油醛,C,3,6-磷酸葡萄糖(,C,6,),3,6-磷酸葡萄糖酸内酯(,C,6,),3,6-磷酸葡萄糖酸(,C,6,),3,5-磷酸核酮糖(,C,5,),3,5-磷酸核糖,C,5,3NADP,+,3NADP+3H,+,6-磷酸葡萄糖脱氢酶,3NADP,+,3NADP+3H,+,6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶,CO,2,1. NADPH是体内许多合成代谢的供氢体,2. NADPH参与体内的羟化反应，与生物合成或生物转化有关,3. NADPH可维持GSH的还原性,2G-SH G-S-S-G,NADP,+,NADPH+H,+,A AH,2,（二）提供,NADPH,作为供氢体参与多种代谢反应,磷酸戊糖途径的生理意义,（一）为核苷酸的生成提供,核糖,体内,5-磷酸核糖的主要来源，参与核苷酸与核酸的合成,葡萄糖醛酸途径是葡萄糖氧化的另一条次要途径，,葡萄糖可以转换为两个特殊的产物,D-糖醛酸,L-抗坏血酸。,主要在肝中进行,四、糖醛酸途径,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。,肌肉：肌糖原，180 300g，,主要供肌肉收缩所需,肝脏：肝糖原，70 100g，,维持血糖水平,糖 原 (glycogen),糖原储存的主要器官及其生理意义,第三节、糖原的合成与分解,1.,葡萄糖单元以,-1,4-糖苷 键,形成长链。,2.,约10个葡萄糖单元处形成分枝，分枝处葡萄糖以,-1,6-糖苷键,连接，,分支增加，溶解度增加。,3.,每条链都终止于一个非还原端.,非还原端增多，以利于其被酶分解。,糖原的结构特点及其意义,目 录,一、糖原的合成代谢,（二）合成部位,（一）定义,糖原的合成,(glycogenesis),指由葡萄糖合成糖原的过程。,组织定位：主要在肝脏、肌肉,细胞定位：胞浆,1.,葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,ATP,ADP,己糖激酶;,葡萄糖激酶（肝）,（三）糖原合成过程,1-磷酸葡萄糖,磷酸葡萄糖变位酶,6-磷酸葡萄糖,2.,6-磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖,*,UDPG可看作“,活性葡萄糖,”，在体内充作葡萄糖供体。,+,UTP,尿苷,P,P,P,PPi,UDPG焦磷酸化酶,3.,1- 磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖,2Pi+能量,1- 磷酸葡萄糖,尿苷二磷酸葡萄糖,( uridine diphosphate glucose , UDPG ),糖原,n +,UDPG,糖原n,+1,+,UDP,糖原合酶,( glycogen synthase ),4.,-1,4-糖苷键式结合,糖原n 为原有的细胞内的较小糖原分子，称为,糖原引物,(primer),，,作为UDPG 上葡萄糖基的接受体。,糖原分枝的形成,分 支 酶,(branching enzyme,),-1,6-糖苷键,-1,4-糖苷键,糖原合成的要点,UDPG（尿苷二磷酸葡萄糖）是葡萄糖参加糖原合成的活性形式,需要消耗能量：2ATP/增加一个葡萄糖单位,关键酶：糖原合酶,需引物参加,肌糖原以葡萄糖为原料，肝糖原可以任意单糖为原料,糖原合酶a-OH（活性形式）,糖原合酶b-P（失活形式）,蛋白激酶A,磷蛋白磷酸酶,ATP,ADP,Pi,H,2,O,二、糖原的分解代谢,* 定义,* 亚细胞定位：,胞 浆,糖原n,+1,糖原n + 1-磷酸葡萄糖,磷酸化酶,1. 糖原的磷酸解,糖原分解 (glycogenolysis ),指糖原分子分解为葡萄糖单位或6-磷酸葡萄糖的过程,转移酶活性,-1,6糖苷,酶活性,1-磷酸葡萄糖,的代谢,G-1-P,G-6-P,G,变位酶,葡萄糖-6-磷酸酶,肝脏,Pi,糖酵解,有氧氧化,磷酸戊糖途径,肌肉,糖酵解或有氧氧化,糖原分解要点,主要为磷酸解的过程，产物主要为G-6-P, 及少量游离的G,不消耗能量,肝脏中存在G-6-P酶，可以生成游离葡萄糖，对维持血糖浓度的恒定有重要作用；肌肉中无此酶，不能生成游离葡萄糖,关键酶：糖原磷酸化酶,糖原磷酸化酶的调节,磷酸化酶b,磷蛋白磷酸酶-1,磷酸化酶a,P,磷酸化酶b激酶,磷酸化酶b激酶,P,磷蛋白磷酸酶-1,依赖cAMP的蛋白激酶,有活性,3. 糖原的合成与分解总图,UDPG焦磷酸化酶,G-1-P,UTP,UDPG,PPi,糖原n,+1,UDP,G-6-P,G,糖原合酶,磷酸葡萄糖变位酶,己糖(葡萄糖)激酶,糖原n,Pi,磷酸化酶,葡萄糖-6-磷酸酶（肝）,糖原n,三、糖原合成与糖原分解的调节,1. 共价修饰调解: 主要调节方式,2. 别构调解,1）AMP是糖原磷酸化酶的别构激活剂,促进糖原分解,2）ATP是糖原合酶的别构激活剂,促进糖原合成,3）G-6-P是糖原合成酶的别构激活剂,促进糖原合成,糖异生,(gluconeogenesis),是指从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程。,* 部位,* 原料,* 概念,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,第四节 糖异生,糖异生的过程,基本是糖酵解的逆过程，但需4种酶克服糖酵解过程中的三个不可逆反应造成的能障,1),葡萄糖6-磷酸酶,：对应己糖激酶,G-6-P G,2),果糖1,6-二磷酸酶,：对应磷酸果糖激酶-1,F-1,6-BP F-6-P,3),丙酮酸羧化酶,和,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶,：对应丙酮酸激酶,丙酮酸 草酰乙酸 磷酸烯醇式丙酮酸,消耗能量:,丙酮酸羧化支路,糖异生的过程,G,G-6-P,己糖激酶,ATP ADP,F-6-P,F-1,6-BP,磷酸果糖激酶-1,ATP ADP,磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油醛,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,丙酮酸激酶,ADP,ATP,草酰乙酸,丙酮酸羧化酶,ATP、CO,2,ADP、Pi,生物素,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶,GTP GDP CO,2,果糖1,6-二磷酸酶,H,2,O,Pi,葡萄糖6-磷酸酶,H,2,O,Pi,丙酮酸羧化支路,丙酮酸,丙酮酸,草酰乙酸,丙酮酸羧化酶,ATP + CO,2,ADP + Pi,苹果酸,NADH + H,+,NAD,+,天冬氨酸,谷氨酸,-酮戊二酸,天冬氨酸,苹果酸,草酰乙酸,磷酸烯醇型丙酮酸,磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶,GTP,GDP + CO,2,线粒体,胞液,几种常见物质糖异生的过程,糖异生的调节,别构调节：,1）ATP、柠檬酸,2）ADP、AMP、2,6-二磷酸果糖,3）乙酰CoA,激素调节：,1）糖皮质激素、肾上腺素、胰高血糖素,2）胰岛素,6-磷酸果糖,1,6-双磷酸果糖,ATP,ADP,6-磷酸果糖激酶-1,Pi,果糖双磷 酸酶-1,2,6-双磷酸果糖,AMP,6-磷酸果糖与1,6-双磷酸果糖之间,磷酸烯醇式丙酮酸与丙酮酸之间,PEP,丙 酮 酸,ATP,ADP,丙酮酸激酶,1,6-双磷酸果糖,丙氨酸,乙 酰 CoA,草酰乙酸,三、糖异生的生理意义,（一）维持血糖浓度恒定,（二）补充肝糖原-乳酸循环,（三）调节酸碱平衡（乳酸异生为糖）,葡萄糖,葡萄糖,乳酸,乳酸,糖异生,糖酵解,血液,血液,肝脏,肌肉,第五节 糖代谢紊乱,一、血糖浓度的调节,神经系统水平,激素水平,器官水平,底物水平,血糖的调节,器官水平 肝脏调解：,饥饿、能量不足： 糖原分解,长期饥饿：糖异生,饱食：血糖 糖原、非糖物质、其他糖类,激素水平调解：,降糖激素 胰岛素，唯一,升糖激素 肾上腺素、胰高血糖素、糖皮质激素,生长素等,血糖,耐糖现象,耐糖现象,：正常人食糖后血糖浓度仅暂时性升高，经过机体血糖调节机制的作用，大约两个小时内可以恢复正常的现象,葡萄糖耐量,：机体处理摄入葡萄糖的能力，反映了机体调节血糖代谢的能力,糖耐量曲线,糖耐量曲线,高血糖,空腹血糖水平 7.2 mmol/L,常见原因,1）情绪激动,2）一次食入大量糖 生理,3）静脉点滴葡萄糖过快,4）胰岛功能障碍 病理,低血糖,空腹血糖低于3.3 mmol/L,常见原因：,1）饥饿,2）禁食,3）胰岛功能障碍,4）肝脏疾病,4）其它内分泌异常,人有了知识，就会具备各种分析能力，,明辨是非的能力。,所以我们要勤恳读书，广泛阅读，,古人说“书中自有黄金屋。,”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，,培养逻辑思维能力；,通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，,培养文学情趣；,通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。,有许多书籍还能培养我们的道德情操，,给我们巨大的精神力量，,鼓舞我们前进,。,