第七章 糖代謝第一次課.ppt

大家好 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)與分子生物學(xué)系李燕副教授nydliyan 物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié) 1 物質(zhì)代謝中的物質(zhì)指哪些 2 物質(zhì)代謝與新陳代謝有什么關(guān)系 3 機體物質(zhì)代謝主要涉及哪些系統(tǒng)器官 4 病從口入有無道理 5 物質(zhì)代謝與營養(yǎng)學(xué)的關(guān)系 一個好的現(xiàn)代醫(yī)生一定是一位營養(yǎng)學(xué)家 通往健康或疾病之路 你的基因 相互作用 良好你所處 的環(huán)境惡劣 疾病 健康 適應(yīng) 無法適應(yīng) 你所處的環(huán)境 生活習(xí)慣飲食習(xí)慣 產(chǎn)能營養(yǎng)素 物質(zhì)交換 營養(yǎng)不良 牙病 心臟病 高血壓 痛風(fēng) 糖尿病 某些癌癥 成人骨質(zhì)疏松等 適度 糖類 脂肪 咸味 合理膳食 根據(jù)金字塔平衡膳食 冠心病發(fā)病率下降50 作為一名未來的臨床醫(yī)生 您必須了解您必須理解您必須改變你的生活習(xí)慣 特別是飲食習(xí)慣您才能指導(dǎo)和治療您的病人 推薦 1 營養(yǎng)圣經(jīng) 最佳營養(yǎng)學(xué)指南 英 帕特里克 霍爾福德著中國友誼出版公司2 營養(yǎng)學(xué) 概念與爭論第8版 美 FrancescoSienkiewiczSizerEleanorNossWhitney清華大學(xué)出版社 小分子大分子合成代謝 同化作用 需要能量釋放能量分解代謝 異化作用 大分子小分子 物質(zhì)代謝 能量代謝 新陳代謝 營養(yǎng)物質(zhì) 氧氣 泌尿肺皮膚 血液 各組織細(xì)胞 儲存能量構(gòu)成自身物質(zhì) 血液 體外 合成代謝 分解代謝 糖類 脂肪 氨基酸 分解代謝 小分子物質(zhì) 小分子物質(zhì) 小分子物質(zhì) 合成代謝 糖類 脂類 蛋白質(zhì) 其它 特點 1 分解和合成大部分是細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的多步驟的酶促反應(yīng)而進行的 2 伴隨著能量變化 主要由ATP 其次GTP CTP TTP 表示 3 各種物質(zhì)代謝之間存在著廣泛的聯(lián)系 4 存在整體水平調(diào)節(jié) 激素水平調(diào)節(jié)和細(xì)胞水平調(diào)節(jié) 基礎(chǔ) 釋放能量 需要能量 學(xué)習(xí)代謝的技巧和要求 概念反應(yīng)過程 起始物 重要中間產(chǎn)物 重要反應(yīng) 限速酶催化的反應(yīng) 產(chǎn)能與耗能反應(yīng) 反應(yīng)部位 器官 細(xì)胞定位生理意義 如生成ATP的數(shù)量代謝調(diào)節(jié) 主要調(diào)節(jié)點 主要變構(gòu)抑制劑 變構(gòu)激活劑各代謝之間的聯(lián)系和調(diào)控 第七章糖代謝 MetabolismofCarbohydrates 第1節(jié)概述第2節(jié)糖的無氧分解第3節(jié)糖的有氧分解第4節(jié)磷酸戊糖途徑第5節(jié)糖異生第6節(jié)糖原的合成與分解第7節(jié)血糖及其調(diào)節(jié) 第六節(jié) 第五節(jié) 第三節(jié) 第一節(jié) 第二節(jié) 第四節(jié) 第七節(jié) 糖的分類及其結(jié)構(gòu) 單糖 不能再水解的糖 如葡萄糖 果糖 半乳糖及核糖寡糖 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 如麥芽糖 蔗糖 乳糖 多糖 能水解生成多個分子單糖的糖 如淀粉 糖原 纖維素 結(jié)合糖 糖和脂 糖和蛋白質(zhì) 葡萄糖 glucose 已醛糖 果糖 fructose 已酮糖 寡糖 常見的幾種二糖有 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 種子發(fā)芽或人消化淀粉時產(chǎn)生的 精煉甜菜或甘蔗的汁液 很多水果或蔬菜 哺乳動物的乳汁中 水果和蔬菜里的糖分濃度和糕點可樂里的不同 水果里糖分進入體內(nèi)時被大量水分稀釋 還被包在纖維里 并和礦物質(zhì) 維生素混在一起 相反 各種精制糖 包括蜂蜜 以高濃度形式進入體內(nèi) 且不含其他營養(yǎng)物質(zhì) 屬于純能量食品 吃糕點 糖果 喝可樂與吃甜味水果和蔬菜的糖分是一樣的嗎 課外作業(yè) 請調(diào)查哪些食物屬于緩慢釋放能量糖類的 哪些屬于快速釋放能量糖類的 我們應(yīng)該選擇哪一類 用寫作文的方式寫1000字以上發(fā)到我信箱 淀粉 植物中養(yǎng)分的儲存形式 淀粉顆粒 藍色 1 4 糖苷鍵紅色 1 6 糖苷鍵 葡萄糖 糖原 動物體內(nèi)葡萄糖的儲存形式 食物中的肉類不含糖原 因為糖原在屠殺過程中很快被降解了 纖維素 作為植物的骨架 第1節(jié)概述 Introduction 一 糖的生理功能二 糖的消化與吸收三 糖代謝的概況 一 糖的生理功能 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 作為機體組織細(xì)胞的組成成分 這是糖的主要功能 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 糖的消化 人類食物中的糖主要有植物淀粉 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 葡萄糖 唾液中的 淀粉酶 葡萄糖苷酶 臨界糊精酶 消化過程 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 糖苷酶而不能對其分解利用 但卻具有刺激腸蠕動等作用 也是維持健康所必需 人為何不能以草作食物 攝入大量的纖維素后 必須大量飲水 為什么 糖的吸收 吸收部位 小腸上段 吸收形式 單糖 ADP Pi ATP G Na K 小腸粘膜細(xì)胞 腸腔 門靜脈 吸收機制 Na 依賴型葡萄糖轉(zhuǎn)運體 Na dependentglucosetransporter SGLT 刷狀緣 細(xì)胞內(nèi)膜 吸收途徑 小腸腸腔 腸粘膜上皮細(xì)胞 門靜脈 肝臟 體循環(huán) SGLT 各種組織細(xì)胞 GLUT GLUT 葡萄糖轉(zhuǎn)運體 glucosetransporter 已發(fā)現(xiàn)有5種葡萄糖轉(zhuǎn)運體 GLUT1 5 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 第2節(jié)糖的無氧分解 Glycolysis 供能 什么情況下 機體依靠糖的無氧分解供能 丙酮酸 2CH3COCOOH 2CO2 乙醇 生醇發(fā)酵 2CH3CHO 乙醛 糖酵解 2CH3CHOHCOOH ATP 乳酸 C6H12O6 葡萄糖 一 糖酵解的反應(yīng)過程 糖酵解定義 糖酵解的反應(yīng)部位 在缺氧情況下 葡萄糖生成乳酸的過程稱之為糖酵解 Glycolysis 胞漿 磷酸己糖的生成 6C 6C 磷酸丙糖的生成 6C 3C 3 磷酸甘油醛轉(zhuǎn)變?yōu)楸岵⑨尫拍芰?3C 3C 丙酮酸 乳酸 丙酮酸還原為乳酸 3C 3C 11步酶促反應(yīng) 11個酶 其中3個屬于限速酶 回憶 什么是限速酶 催化非平衡反應(yīng)活性低受激素或代謝物的調(diào)節(jié)活性的改變可影響整個反應(yīng)體系的反應(yīng)速度 關(guān)鍵酶特點 一 磷酸己糖的生成 1 葡萄糖磷酸化為6 磷酸葡萄糖 哺乳類動物體內(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 它的特點是 對葡萄糖的親和力很低 受激素調(diào)控 己糖激酶同工酶 糖尿病的主要特征 血糖水平高于正常值 進食后 大量的葡萄糖經(jīng)腸系膜靜脈到達門靜脈 血糖水平增高 胰島素釋放 激活肝臟內(nèi)的葡萄糖激酶 使葡萄糖磷酸化為6 磷酸葡萄糖 血糖水平降低 2 6 磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)? 磷酸果糖 3 6 磷酸果糖轉(zhuǎn)變?yōu)? 6 雙磷酸果糖 磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖 二 磷酸丙糖的生成 5 磷酸丙糖的同分異構(gòu)化 1分子葡萄糖 6C 產(chǎn)生2 3 磷酸甘油醛 3C 消耗2分子ATP 耗能階段 1 3 磷酸甘油醛氧化為1 3 二磷酸甘油酸 第一個ATP的產(chǎn)生 三 3 磷酸甘油醛轉(zhuǎn)變?yōu)楸岵⑨尫拍芰?糖酵解中唯一的脫氫反應(yīng) 7 1 3 二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成3 磷酸甘油酸 底物水平磷酸化 substratelevelphosphorylation 是底物分子內(nèi)部能量重新分布 生成高能鍵 使ADP磷酸化生成ATP的過程 這是糖酵解中第一次底物水平磷酸化反應(yīng) 8 3 磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)? 磷酸甘油酸 9 2 磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖?第二個ATP的產(chǎn)生 10 磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變成丙酮酸 并通過底物水平磷酸化生成ATP 這是糖酵解中第二次底物水平磷酸化反應(yīng) 1分子磷酸丙糖 3C 轉(zhuǎn)變成1 丙酮酸 3C 產(chǎn)生2分子ATP 產(chǎn)能階段 反應(yīng)中的NADH H 來自于上述第6步反應(yīng)中的3 磷酸甘油醛脫氫反應(yīng) 意義 四 丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸 糖酵解的代謝途徑 E2 E1 E3 反應(yīng)部位 胞漿糖酵解是一個不需氧的產(chǎn)能過程反應(yīng)全過程中有三步不可逆的反應(yīng) 糖酵解小結(jié) 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開始2 2 2 2ATP從Gn開始2 2 1 3ATP終產(chǎn)物乳酸的去路釋放入血 進入肝臟再進一步代謝 分解利用乳酸循環(huán) 糖異生 糖酵解小結(jié) 糖原 除葡萄糖外 其它己糖也可轉(zhuǎn)變成磷酸己糖而進入酵解途徑 二 糖酵解的調(diào)節(jié) 關(guān)鍵酶 調(diào)節(jié)方式 適應(yīng)環(huán)境 內(nèi)外環(huán)境 別構(gòu)調(diào)節(jié) 6 磷酸果糖激酶 1 PFK 1 低濃度ATP 能量不足 結(jié)合在活性中心底物結(jié)合部分 作為底物磷酸化的來源 高濃度ATP 能量充足 作為別構(gòu)抑制劑 酶的活性被抑制 F 6 P F 1 6 2P ATP ADP PFK 1 磷蛋白磷酸酶 PKA 別構(gòu)抑制劑 ATP 丙氨酸 別構(gòu)激活劑 1 6 雙磷酸果糖 丙酮酸激酶 別構(gòu)調(diào)節(jié) 原料增多時 促進轉(zhuǎn)化 能量充足 抑制產(chǎn)能途徑 丙氨酸 丙酮酸 相當(dāng)于產(chǎn)物 產(chǎn)物抑制酶活性 丙酮酸激酶 丙酮酸激酶 ATP ADP Pi 磷蛋白磷酸酶 無活性 有活性 PKA 蛋白激酶A proteinkinaseA CaM 鈣調(diào)蛋白 共價調(diào)節(jié) 磷酸化修飾 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 長鏈脂肪酰CoA可別構(gòu)抑制肝葡萄糖激酶 己糖激酶或葡萄糖激酶 產(chǎn)物 Km值高 大劑量G激活酶 脂肪分解產(chǎn)物 機體利用脂肪時 會減少糖的利用 三 糖酵解的生理意義 機體在缺氧情況下獲取能量的有效方式 背景 劇烈運動時 肌肉內(nèi)ATP含量很低 肌肉中磷酸肌酸儲存的能量可供肌肉收縮所急需的化學(xué)能 即使氧不缺乏 葡萄糖進行有氧氧化的過程比糖酵解長得多 來不及滿足需要 肌肉局部血流不足 處于相對缺氧狀態(tài) 結(jié)論 糖酵解為肌肉收縮迅速提供能量 某些細(xì)胞在氧供應(yīng)正常情況下的重要供能途徑 無線粒體的細(xì)胞 如 紅細(xì)胞 代謝活躍的細(xì)胞 如 白細(xì)胞 骨髓細(xì)胞 快速生長的癌細(xì)胞 糖酵解速度遠遠大于糖有氧氧化 出現(xiàn)癌細(xì)胞周圍局部酸中毒 組織壞死 長期酗酒者 缺乏VB1 糖有氧氧化抑制 糖酵解增強 機體酸中毒 嚴(yán)重猝死 Why 課后作業(yè) 記住糖酵解的反應(yīng)途徑 預(yù)習(xí)案例7 1 稱之未 科綜合征 乙醇會妨礙VB1的吸收及促進其排泄 第3節(jié)糖的有氧氧化 AerobicOxidationofCarbohydrate 糖的有氧氧化 aerobicoxidation 指在機體氧供充足時 葡萄糖徹底氧化成H2O和CO2 并釋放出能量的過程 是機體主要供能方式 部位 胞液及線粒體 葡萄糖 丙酮酸 乳酸 糖酵解 葡萄糖 丙酮酸 糖的有氧氧化與糖酵解 葡萄糖 丙酮酸 丙酮酸 乙酰CoA CO2 H2O ATP 三羧酸循環(huán) 線粒體內(nèi) 胞漿 細(xì)胞質(zhì) 一 有氧氧化的反應(yīng)過程 第一階段 丙酮酸的生成 胞漿 第二階段 丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA 線粒體 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 多酶復(fù)合體 是催化功能上有聯(lián)系的幾種酶通過非共價鍵連接彼此嵌合形成的復(fù)合體 其中每一個酶都有其特定的催化功能 都有其催化活性必需的輔酶 丙酮酸的脫氫酶復(fù)合體 轉(zhuǎn)乙酰酶 丙酮酸脫氫酶 二輕硫辛酸脫氫酶 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 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 所有的反應(yīng)均在線粒體中進行 概述 反應(yīng)部位 第三階段 乙酰CoA進入三羧酸循環(huán)徹底氧化分解 三羧酸循環(huán) TricarboxylicacidCycle TAC 也稱為檸檬酸循環(huán) 由乙酰CoA和草酰乙酸縮合成含有3個羧酸的檸檬酸 反復(fù)的進行脫氫脫羧 使1分子乙?；鶑氐籽趸?再生成草酰乙酸而形成的一個循環(huán) 1953年漢斯 克雷布斯 李普曼因發(fā)現(xiàn)檸檬酸循環(huán)而獲獎 漢斯 克雷布斯 HansAdolfKrebs 1900 8 25 1981 11 22 生于德國希爾德斯海姆 1918 1923年在德國多所大學(xué)學(xué)醫(yī) 1926 1930年間成為瓦爾堡的助手 因納粹上臺而移居英國 在謝菲爾德大學(xué)主持生物化學(xué)研究所 1945年任該校生化學(xué)教授 1954年去牛津執(zhí)教 TCA循環(huán) 檸檬酸合成酶 草酰乙酸 檸檬酸 citrate HSCoA 關(guān)鍵酶 H2O 乙酰CoA與草酰乙酸縮合形成檸檬酸 異檸檬酸 檸檬酸異構(gòu)化生成異檸檬酸 檸檬酸 順烏頭酸 TCA循環(huán) 順烏頭酸酶 異檸檬酸 異檸檬酸氧化脫羧生成 酮戊二酸 酮戊二酸 草酰琥珀酸 NADH H 異檸檬酸脫氫酶 關(guān)鍵酶 TCA循環(huán) 酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰輔酶A 酮戊二酸脫氫酶系 琥珀酰CoA 酮戊二酸 關(guān)鍵酶 TCA循環(huán) 琥珀酰CoA轉(zhuǎn)變?yōu)殓晁?琥珀酰CoA合成酶 琥珀酰CoA 琥珀酸 TCA循環(huán) 琥珀酸氧化脫氫生成延胡索酸 TCA循環(huán) 延胡索酸 fumarate 琥珀酸 succinate 延胡索酸水化生成蘋果酸 TCA循環(huán) 延胡索酸 fumarate 蘋果酸 malate 蘋果酸脫氫生成草酰乙酸 草酰乙酸 oxaloacetate TCA循環(huán) 蘋果酸 malate NADH H NAD NAD NADH H GTP GDP Pi FAD FADH2 NADH H NAD 檸檬酸合酶 順烏頭酸酶 異檸檬酸脫氫酶 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 蘋果酸脫氫酶 三羧酸循環(huán)的要點 1 2 3 4 經(jīng)過一次三羧酸循環(huán) 消耗1分子乙酰CoA 發(fā)生1次底物水平磷酸化 生成GTP 2次脫羧 生成2分子CO23個關(guān)鍵酶催化3個不可逆反應(yīng)4次脫氫 1分子FADH2和3分子NADH H 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 整個循環(huán)反應(yīng)為不可逆反應(yīng) 小結(jié) 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 本身無量的變化 例如 機體內(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 小結(jié) 高水平的乙酰CoA激活 草酰乙酸或循環(huán)中任何一種中間產(chǎn)物不足 TCA循環(huán)速度降低 乙酰 CoA濃度增加 丙酮酸羧化酶 產(chǎn)生更多的草酰乙酸 IITAC的中間產(chǎn)物諸如草酰乙酸不足時 會抑制TAC 因此草酰乙酸等必須不斷被更新補充 草酰乙酸主要來自糖 糖供應(yīng)不足時 草酰乙酸缺乏 TAC會怎么樣 例如糖尿病 三大營養(yǎng)物質(zhì)氧化分解的共同途徑 三大營養(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 三羧酸循環(huán)的生理意義 葡萄糖 脂肪酸膽固醇 谷氨酸 嘌呤 谷氨酰胺脯氨酸精氨酸 金屬卟啉血紅素 絲氨酸甘氨酸半胱氨酸苯丙氨酸色氨酸酪氨酸 天冬氨酸天冬酰胺 嘧啶 H e進入呼吸鏈徹底氧化生成H2O的同時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 胞液 Why 胞漿中NADH的氧化 1 磷酸甘油穿梭 呼吸鏈及生成的ATP數(shù) 琥珀酸氧化呼吸鏈2ATP 2 蘋果酸 天冬氨酸穿梭機制 呼吸鏈及生成的ATP數(shù) NADH氧化呼吸鏈3ATP 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 別構(gòu)調(diào)節(jié) 產(chǎn)物 表示能量充足 表示能量不足 一 丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的調(diào)節(jié) 共價調(diào)節(jié) 磷酸化修飾 有氧氧化的調(diào)節(jié)通過對其關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)實現(xiàn) ATP ADP NADH NAD 比值升高 所有關(guān)鍵酶均被抑制 氧化磷酸化速率降低 三羧酸循環(huán)也減慢 三羧酸循環(huán)與酵解途徑互相協(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 二 三羧酸循環(huán)的速率和流量的調(diào)控 四 巴斯德效應(yīng) 概念 巴斯德效應(yīng) Pastuereffect 指有氧氧化抑制糖酵解的現(xiàn)象 第4節(jié)磷酸戊糖途徑 PentosePhosphatePathway 磷酸戊糖途徑是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH H 磷酸戊糖再進一步轉(zhuǎn)變成3 磷酸甘油醛和6 磷酸果糖的反應(yīng)過程 不是產(chǎn)能途徑 這兩個產(chǎn)物是哪個代謝途徑的 一 磷酸戊糖途徑的反應(yīng)過程 案例7 1 本患兒為2歲男孩 有服蠶豆史 發(fā)病迅速 出現(xiàn)貧血 黃疸 血紅蛋白尿 問題 1 蠶豆進入體內(nèi) 會產(chǎn)生什么物質(zhì) 2 患兒為什么不能代謝這類物質(zhì) 葡萄糖 NADPH H NADP 5 磷酸核酮糖 5 磷酸核糖 3 磷酸甘油醛 6 磷酸果糖 第二階段 異構(gòu)化反應(yīng) 第三階段 基團轉(zhuǎn)移 第一階段 氧化反應(yīng) 胞液 6 磷酸葡萄糖glucose6 phosphate 6 磷酸葡萄糖酸 內(nèi)酯6 phosphoglucono lactone PPP途徑 限速酶 對NADP 有高度特異性 1 6 磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)? 磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯 2 6 磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯轉(zhuǎn)變?yōu)? 磷酸葡萄糖酸 6 磷酸葡萄糖酸 內(nèi)酯6 phosphoglucono lactone 6 磷酸葡萄糖酸6 phosphogluconate PPP途徑 3 6 磷酸葡萄糖酸轉(zhuǎn)變?yōu)? 磷酸核酮糖 6 磷酸葡萄糖酸6 phosphogluconate 5 磷酸核酮糖ribulose5 phosphate PPP途徑 5 磷酸核酮糖ribulose5 phosphate 4 三種五碳糖的互換 PPP途徑 許多細(xì)胞中合成代謝消耗的NADPH遠比核糖需要量大葡萄糖經(jīng)此途徑生成了多余的核糖 第三階段反應(yīng)的意義就在于讓多余的核糖轉(zhuǎn)變成糖酵解途徑的中間產(chǎn)物 磷酸戊糖途徑亦稱為磷酸已糖旁路 5 二分子五碳糖的基團轉(zhuǎn)移反應(yīng) PPP途徑 6 七碳糖與三碳糖的基團轉(zhuǎn)移反應(yīng) PPP途徑 7 四碳糖與五碳糖的基團轉(zhuǎn)移反應(yīng) PPP途徑 轉(zhuǎn)酮酶與轉(zhuǎn)醛酶 轉(zhuǎn)酮酶 transketolase 就是催化含有一個酮基 一個醇基的2碳基團轉(zhuǎn)移的酶 其接受體是醛 輔酶是TPP 轉(zhuǎn)醛酶 transaldolase 是催化含有一個酮基 二個醇基的3碳基團轉(zhuǎn)移的酶 其接受體是亦是醛 但不需要TPP 磷酸戊糖途徑 磷酸戊糖途徑的特點 脫氫反應(yīng)以NADP 為受氫體 生成NADPH H 反應(yīng)過程中進行了一系列酮基和醛基轉(zhuǎn)移反應(yīng) 其目的是轉(zhuǎn)移多余的核糖 反應(yīng)中生成了重要中間代謝物 5 磷酸核糖 一分子G 6 P經(jīng)過反應(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對該酶有強烈抑制作用 三 磷酸戊糖途徑的生理意義 為核苷酸的生成提供核糖 提供NADPH作為供氫體參與多種代謝反應(yīng) NADPH是體內(nèi)許多合成代謝的供氫體 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) NADPH可維持GSH的還原性 G6PD缺陷癥 蠶豆病 最常見的遺傳性紅細(xì)胞酶缺陷性疾病發(fā)病率 非洲和地中海區(qū)域10 紅細(xì)胞的氧化性損傷所致 藥物 缺氧 感染 發(fā)熱 酸中毒或食蠶豆 G6PD基因定位于Xq28 伴性不完全顯性遺傳男性 XY 缺陷者 血中所有RBC都缺陷女性 XX 缺陷者 雜合子 50 RBC缺陷 50 正常純合子 100 RBC缺陷 第5節(jié)糖異生 Gluconeogenesis Glucose葡萄糖 neo 新 Genesis生成 糖異生 從非糖化合物轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^程 部位 原料 概念 主要在肝 腎細(xì)胞的胞漿及線粒體 主要有乳酸 甘油 生糖氨基酸 一 糖異生途徑 過程 酵解途徑中有3個由關(guān)鍵酶催化的不可逆反應(yīng) 在糖異生時 須由另外的反應(yīng)和酶代替 丙酮酸 葡萄糖 糖酵解和糖異生途徑中酶的差異 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 pyruvatecarboxylase 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 機體在草酰乙酸轉(zhuǎn)運出線粒體 丙酮酸 線粒體 胞液 糖異生途徑所需NADH H 的來源 糖異生途徑中 1 3 二磷酸甘油酸生成3 磷酸甘油醛時 需要NADH H 由氨基酸為原料進行糖異生時 NADH H 則由線粒體內(nèi)NADH H 提供 它們來自于脂酸的 氧化或三羧酸循環(huán) NADH H 轉(zhuǎn)運則通過草酰乙酸與蘋果酸相互轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)運 2 1 6 雙磷酸果糖轉(zhuǎn)變?yōu)? 磷酸果糖 3 6 磷酸葡萄糖水解為葡萄糖 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)物進入糖異生途徑 異生為葡萄糖或糖原 非糖物質(zhì)進入糖異生的途徑 二 糖異生的調(diào)節(jié) 在前面的三個反應(yīng)過程中 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 因此 有必要通過調(diào)節(jié)使糖異生途徑與酵解途徑相互協(xié)調(diào) 主要是對前述底物循環(huán)中的后2個底物循環(huán)進行調(diào)節(jié) 當(dāng)兩種酶活性相等時 則不能將代謝向前推進 結(jié)果僅是ATP分解釋放出能量 因而稱之為無效循環(huán) futilecycle 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 補充肝糖原 三碳途徑 指進食后 大部分葡萄糖先在肝外細(xì)胞中分解為乳酸或丙酮酸等三碳化合物 再進入肝細(xì)胞異生為糖原的過程 三 調(diào)節(jié)酸堿平衡 乳酸異生為糖 八 乳酸循環(huán) lactosecycle Cori循環(huán) 循環(huán)過程 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)是一個耗能的過程 2分子乳酸異生為1分子葡萄糖需6分子ATP 第6節(jié)糖原的合成與分解 GlycogenesisandGlycogenolysis 是動物體內(nèi)糖的儲存形式之一 是機體能迅速動用的能量儲備 糖原 glycogen 糖原儲存的主要器官及其生理意義 含量可達肝重的5 7 含量為肌肉重量的1 2 糖原 glycogen 糖原是由若干個葡萄糖單位組成的具有許多分支結(jié)構(gòu)的大分子多糖類化合物 1 6 糖苷鍵 1 4 糖苷鍵 一 糖原的合成代謝 定義指由葡萄糖合成糖原的過程 合成部位肝臟 肌肉胞漿合成途徑活化 縮合 分支 1 葡萄糖磷酸化生成6 磷酸葡萄糖 磷酸化 ATP 葡萄糖激酶 Mg2 活化 磷酸葡萄糖變位酶 2 6 磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變成1 磷酸葡萄糖 異構(gòu) 1 磷酸葡萄糖 6 磷酸葡萄糖 UDPG可看作 活性葡萄糖 在體內(nèi)充作葡萄糖供體 3 1 磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變成尿苷二磷酸葡萄糖 轉(zhuǎn)形 1 磷酸葡萄糖 尿苷二磷酸葡萄糖 uridinediphosphateglucose UDPG UDPG 葡萄糖引物 糖原合成酶 Gn 1 UDP 2 縮合 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 限速酶 糖原分枝的形成 定義 亞細(xì)胞定位 胞漿 肝糖原的分解 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程 二 糖原的分解代謝 2 脫支酶的作用 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 肌肉組織中不存在葡萄糖 6 磷酸酶 所以不能補充血糖 肌糖原的分解與合成與乳酸循環(huán)有關(guān) 糖原的合成與分解代謝 G 6 P在糖代謝中的作用 G 6 P 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 它們的快速調(diào)節(jié)有共價修飾和變構(gòu)調(diào)節(jié)二種方式 它們都以活性 無 低 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(zhuǎn)變 調(diào)節(jié)有級聯(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 共價修飾調(diào)節(jié) 磷酸化酶b激酶 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)糖原代謝的二個關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)與肝糖原不同 在糖原分解代謝時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 對合成酶系與分解酶系分別進行調(diào)節(jié) 如加強合成則減弱分解 或反之 雙重調(diào)節(jié) 別構(gòu)調(diào)節(jié)和共價修飾調(diào)節(jié) 肝糖原和肌糖原代謝調(diào)節(jié)各有特點 如 分解肝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)上存在級聯(lián)效應(yīng) 關(guān)鍵酶都以活性 無 低 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(zhuǎn)變 糖原累積癥 glycogenstoragediseases 是一類遺傳性代謝病 其特點為體內(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 四 糖原積累癥 糖原積累癥分型 第7節(jié)血糖及其調(diào)節(jié) BloodGlucoseandTheRegulationofBloodGlucoseConcentration 血糖 指血液中的葡萄糖 血糖水平 即血糖濃度 正常血糖濃度 3 89 6 11mmol L 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)胞沒有線粒體 完全通過糖酵解獲能 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 血糖來源和去路 二 血糖水平的調(diào)節(jié) 1 肝的調(diào)節(jié)作用 肝是調(diào)節(jié)血糖濃度的主要器官高血糖 血糖葡糖激酶G 6 P 肝糖原低血糖 肝糖原 G 6 PGlu肝還是糖異生的主要器官 2 神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié) 主要是下丘腦和植物神經(jīng)系統(tǒng)起作用 1 調(diào)節(jié)血糖升高下丘腦腹內(nèi)側(cè)核 內(nèi)臟神經(jīng) 腎上腺髓質(zhì) 腎上腺素胰島 細(xì)胞 胰高血糖素肝 G 6 P酶肝糖原分解 血糖 糖異生 2 調(diào)節(jié)血糖降低下丘腦外側(cè)核 迷走神經(jīng) 胰島 細(xì)胞 胰島素肝 糖原合成酶肝糖原合成 糖氧化和轉(zhuǎn)化 血糖 糖異生 主要依靠激素的調(diào)節(jié) 促進糖的去路 抑制糖的來源 抑制糖的去路 促進糖的來源 一 胰島素 促進葡萄糖轉(zhuǎn)運進入肝外細(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 減少脂肪動員 體內(nèi)唯一降低血糖水平的激素 胰島素