糖原的分解合成代謝（課堂PPT）

1、.1糖原的合成與分解糖原的合成與分解Glycogenesis and Glycogenolysis.2糖糖 原原 (glycogen)是動物體內糖的儲存形是動物體內糖的儲存形式之一，是機體能迅速動用的能量儲備。式之一，是機體能迅速動用的能量儲備。肌肉：肌糖原，肌肉：肌糖原，180 300g，主要供肌肉收縮所需主要供肌肉收縮所需肝臟：肝糖原，肝臟：肝糖原，70 100g，維持血糖水平維持血糖水平糖原的定義：糖原的定義：糖原儲存的主要器官及其生理意義：糖原儲存的主要器官及其生理意義：.31. 葡萄糖單元以葡萄糖單元以-1,4-糖苷鍵糖苷鍵形成長鏈。形成長鏈。2. 約約10個葡萄糖單元處形成分個葡萄

2、糖單元處形成分枝，分枝處葡萄糖以枝，分枝處葡萄糖以-1,6-糖苷鍵連接，分支增加，溶糖苷鍵連接，分支增加，溶解度增加。解度增加。3. 每條鏈都終止于一個非還原每條鏈都終止于一個非還原端端.非還原端增多，以利于其非還原端增多，以利于其被酶分解。被酶分解。糖原的結構特點及其意義：糖原的結構特點及其意義：.4 一、糖原的合成代謝主要在一、糖原的合成代謝主要在肝和肌組織中進行肝和肌組織中進行n合成部位：合成部位：糖原的合成糖原的合成(glycogenesis) 指由葡萄糖合指由葡萄糖合成糖原的過程。成糖原的過程。組織定位：主要在肝臟、肌肉組織定位：主要在肝臟、肌肉細胞定位：胞漿細胞定位：胞漿.51.1

3、.葡萄糖磷酸化生成葡萄糖葡萄糖磷酸化生成葡萄糖-6-6-磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸ATP ADP己糖激酶己糖激酶;葡萄糖激酶（肝）葡萄糖激酶（肝）n糖原合成途徑：糖原合成途徑：.6葡萄糖葡萄糖-1-磷酸磷酸磷酸葡萄糖變位酶磷酸葡萄糖變位酶葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸2.2.葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸轉變成葡萄糖磷酸轉變成葡萄糖-1-1-磷酸磷酸.7UDPG可看作可看作“活性葡萄糖活性葡萄糖”，在體內充，在體內充作葡萄糖供體。作葡萄糖供體。3.3.葡萄糖葡萄糖-1-1-磷酸轉變成尿苷二磷酸葡萄糖磷酸轉變成尿苷二磷酸葡萄糖UTP尿苷尿苷 PPPPPiUDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶2

4、Pi+能量能量葡萄糖葡萄糖-1- 磷酸磷酸OHHOOHHOHHOHHOHCH2OHHP P P 尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖 (uridine diphosphate glucose, UDPG)OHHOOHHOHHOHHOHCH2OHHP P P尿苷尿苷P尿苷尿苷P P.8糖原糖原n + UDPG糖原糖原n+1 + UDP 糖原合酶糖原合酶(glycogen synthase)UDP UTP ADP ATP 核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶4.-1,4-糖苷鍵式結合糖苷鍵式結合.9糖原糖原n 為原有的細胞內的較小糖原分子，為原有的細胞內的較小糖原分子，稱為稱為糖原引物糖原引物(primer)

5、， 作為作為UDPG 上葡萄糖上葡萄糖基的接受體。基的接受體。 糖原糖原n + UDPG糖原糖原n+1 + UDP 糖原合酶糖原合酶(glycogen synthase) .10. .糖原分枝的形成糖原分枝的形成 分支酶分支酶(branching enzyme) -1,6-糖苷鍵糖苷鍵 -1,4-糖苷鍵糖苷鍵.11近來人們在糖原分子的核心發(fā)現(xiàn)了一種名為近來人們在糖原分子的核心發(fā)現(xiàn)了一種名為glycogenin的蛋白質。的蛋白質。Glycogenin可對其自身進行可對其自身進行共價修飾，將共價修飾，將UDP-葡萄糖分子的葡萄糖分子的C1結合到其酶分結合到其酶分子的酪氨酸殘基上，從而使它糖基化。這

6、個結合子的酪氨酸殘基上，從而使它糖基化。這個結合上去的葡萄糖分子即成為糖原合成時的引物。上去的葡萄糖分子即成為糖原合成時的引物。糖原合成過程中作為引物的第一個糖原分子糖原合成過程中作為引物的第一個糖原分子從何而來？從何而來？.12.13 二、肝糖原分解產(chǎn)物二、肝糖原分解產(chǎn)物葡萄葡萄糖可補充血糖糖可補充血糖n亞細胞定位：亞細胞定位：胞漿胞漿n肝糖元的分解過程：肝糖元的分解過程：糖原糖原n+1n+1糖原糖原n n + 1- + 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶(Glycogen phosphorylase)1.1.糖原的磷酸解糖原的磷酸解糖原分解糖原分解 (glycogenolys

7、is )習慣上指肝糖原習慣上指肝糖原分解成為葡萄糖的過程。分解成為葡萄糖的過程。.142.2.脫枝酶的作用脫枝酶的作用轉移葡萄糖殘基轉移葡萄糖殘基水解水解 -1,6-糖苷鍵糖苷鍵脫枝酶脫枝酶 (debranching enzyme)磷酸化酶磷酸化酶轉移酶活性轉移酶活性 -1,6糖糖苷酶活性苷酶活性在幾個酶的共同作用下，最終產(chǎn)物中約在幾個酶的共同作用下，最終產(chǎn)物中約85%為為1-磷酸葡萄糖，磷酸葡萄糖，15%為游離葡萄糖。為游離葡萄糖。.15葡萄糖葡萄糖-1-磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖變位酶變位酶3.葡萄糖葡萄糖-1-磷酸轉變成葡萄糖磷酸轉變成葡萄糖-6-磷酸磷酸4.

8、葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸 水解生成葡萄糖水解生成葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶（肝，磷酸酶（肝，腎）腎）葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶只存在于肝、腎中，而不存在磷酸酶只存在于肝、腎中，而不存在于肌中。所以只有肝和腎可補充血糖；而肌糖原不于肌中。所以只有肝和腎可補充血糖；而肌糖原不能分解成葡萄糖，只能進行糖酵解或有氧氧化。能分解成葡萄糖，只能進行糖酵解或有氧氧化。 .16肌糖原的分解肌糖原的分解肌糖原分解的前三步反應與肝糖原分解過程相肌糖原分解的前三步反應與肝糖原分解過程相同，但是生成同，但是生成6-磷酸葡萄糖之后，由于肌肉組磷酸葡萄糖之后，由于肌肉組織中織中不

9、存在葡萄糖不存在葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶，所以生成的，所以生成的6-磷磷酸葡萄糖不能轉變成葡萄糖釋放入血，提供血酸葡萄糖不能轉變成葡萄糖釋放入血，提供血糖，而只能進入酵解途徑進一步代謝。糖，而只能進入酵解途徑進一步代謝。肌糖原的分解與合成與肌糖原的分解與合成與乳酸循環(huán)乳酸循環(huán)有關。有關。.17nG-6-P的代謝去路：的代謝去路：G（補充血糖）（補充血糖）G-6-PF-6-P（進入酵解途徑）（進入酵解途徑）G-1-PGn（合成糖原）（合成糖原）UDPG 6-磷酸葡萄糖內酯磷酸葡萄糖內酯（進入磷酸戊糖途徑）（進入磷酸戊糖途徑）葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸（進入葡萄糖醛酸途徑）（進入葡萄糖醛酸途徑）小結小結

10、n反應部位：反應部位：胞漿胞漿 .18n糖原的合成與分解總圖糖原的合成與分解總圖UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 G-1-P UTP UDPG PPi 糖原糖原n+1 UDP G-6-P G 糖原合酶糖原合酶 磷酸葡萄糖變位酶磷酸葡萄糖變位酶 己糖己糖(葡萄糖葡萄糖)激酶激酶 糖原糖原n Pi 磷酸化酶磷酸化酶 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶（肝）磷酸酶（肝） 糖原糖原n .19糖原的合成與分解是分別通過兩條不同途徑糖原的合成與分解是分別通過兩條不同途徑進行的。這種合成與分解循兩條不同途徑進進行的。這種合成與分解循兩條不同途徑進行的現(xiàn)象，是生物體內的普遍規(guī)律。這樣才行的現(xiàn)象，是生物體內的普遍規(guī)律。這樣才

11、能進行精細的調節(jié)。能進行精細的調節(jié)。當糖原合成途徑活躍時，分解途徑則被抑制，當糖原合成途徑活躍時，分解途徑則被抑制，才能有效地合成糖原；反之亦然。才能有效地合成糖原；反之亦然。三、糖原合成與分解受到彼此相反的三、糖原合成與分解受到彼此相反的調節(jié)調節(jié).20關鍵酶關鍵酶 糖原合成：糖原合成：糖原合酶糖原合酶 糖原分解：糖原分解：糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶它們的快速調節(jié)有它們的快速調節(jié)有共價修飾共價修飾和和變構調節(jié)變構調節(jié)二二種方式。種方式。它們都以活性、無（低）活性二種形式存它們都以活性、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在，二種形式之間可通過磷酸化和去磷酸化而相互轉變?；?/p>

12、相互轉變。n這兩種關鍵酶的重要特點：這兩種關鍵酶的重要特點：.21（一）糖原磷酸化酶是糖原分解的關鍵酶（一）糖原磷酸化酶是糖原分解的關鍵酶n糖原磷酸化酶的共價修飾調節(jié)糖原磷酸化酶的共價修飾調節(jié)磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶磷酸化酶磷酸化酶b（活性低）（活性低）磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶-磷酸化酶磷酸化酶a-（活性高）（活性高）.22（二）糖原合酶是糖原合成的關鍵酶（二）糖原合酶是糖原合成的關鍵酶糖原合酶糖原合酶糖原合酶糖原合酶-n糖原合酶的共價修飾調節(jié)糖原合酶的共價修飾調節(jié).23腺苷環(huán)化酶腺苷環(huán)化酶（無活性）（無活性）腺苷環(huán)化酶（有活性）腺苷環(huán)化酶（有活性）激素（胰高血糖素、腎上腺素等）激素（胰高

13、血糖素、腎上腺素等）+ 受體受體ATPcAMP PKA(無活性無活性) 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶糖原合酶糖原合酶 糖原合酶糖原合酶-P PKA(有活性有活性) 磷酸化酶磷酸化酶b磷酸化酶磷酸化酶a-P磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶-PPi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1PiPi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶抑制劑磷蛋白磷酸酶抑制劑-P磷蛋白磷酸酶抑制劑磷蛋白磷酸酶抑制劑PKA（有活性）（有活性） .24兩種酶磷酸化或去磷酸化后活性變化相反；兩種酶磷酸化或去磷酸化后活性變化相反；此調節(jié)為酶促反應，調節(jié)速度快；此調節(jié)為酶促反應，調節(jié)速度快；調節(jié)有調節(jié)有級聯(lián)放大

14、級聯(lián)放大作用，效率高；作用，效率高；受激素調節(jié)。受激素調節(jié)。n糖原磷酸化酶合糖原合酶的共價修飾調節(jié)特點：糖原磷酸化酶合糖原合酶的共價修飾調節(jié)特點：.25n肌肉內糖原代謝的二個關鍵酶的調節(jié)與肝糖原不同：肌肉內糖原代謝的二個關鍵酶的調節(jié)與肝糖原不同：在糖原分解代謝時肝主要受在糖原分解代謝時肝主要受胰高血糖素胰高血糖素的調節(jié)，的調節(jié)，而肌肉主要受而肌肉主要受腎上腺素腎上腺素調節(jié)。調節(jié)。 肌肉內糖原合酶及磷酸化酶的變構效應物主要為肌肉內糖原合酶及磷酸化酶的變構效應物主要為AMP、ATP及及6-磷酸葡萄糖。磷酸葡萄糖。 糖原合酶糖原合酶磷酸化酶磷酸化酶a-P磷酸化酶磷酸化酶bAMPATP及及6-磷酸葡萄

15、糖磷酸葡萄糖.26調節(jié)小結調節(jié)小結: : 雙向調控：雙向調控：對合成酶系與分解酶系分別進行對合成酶系與分解酶系分別進行調節(jié)，如加強合成則減弱分解，或反之。調節(jié)，如加強合成則減弱分解，或反之。 雙重調節(jié)：雙重調節(jié)：別構調節(jié)和共價修飾調節(jié)。別構調節(jié)和共價修飾調節(jié)。 肝糖原和肌糖原代謝調節(jié)各有特點：如分解肝糖原和肌糖原代謝調節(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。原的激素主要為腎上腺素。 關鍵酶調節(jié)上存在關鍵酶調節(jié)上存在級聯(lián)效應級聯(lián)效應。 關鍵酶都以關鍵酶都以活性、無（低）活性二種形式活性、無（低）活性二種形式存存在，二種

16、形式之間可通過在，二種形式之間可通過磷酸化和去磷酸化磷酸化和去磷酸化而相互轉變。而相互轉變。.27 糖原積累癥糖原積累癥是由先天性酶缺陷所致是由先天性酶缺陷所致糖原累積癥糖原累積癥(glycogen storage diseases)是一是一類遺傳性代謝病，其特點為體內某些器官組織類遺傳性代謝病，其特點為體內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的酶類?；颊呦忍煨匀狈εc糖原代謝有關的酶類。 .28型別型別缺陷的酶缺陷的酶受害器官受害器官糖原結構糖原結構葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶缺陷磷酸酶缺陷肝、腎肝、腎正常正常溶酶

17、體溶酶體14和和16葡葡萄糖苷酶萄糖苷酶所有組織所有組織正常正常脫支酶缺失脫支酶缺失肝、肌肉肝、肌肉分支多，外分支多，外周糖鏈短周糖鏈短分支酶缺失分支酶缺失所有組織所有組織分支少，外分支少，外周糖鏈特別周糖鏈特別長長肌磷酸化酶缺失肌磷酸化酶缺失肌肉肌肉正常正常肝磷酸化酶缺陷肝磷酸化酶缺陷肝肝正常正常肌肉和紅細胞磷酸果肌肉和紅細胞磷酸果糖激酶缺陷糖激酶缺陷肌肉、紅肌肉、紅細胞細胞正常正常肝臟磷酸化酶激酶缺肝臟磷酸化酶激酶缺陷陷腦、肝腦、肝正常正常糖原積累癥分型糖原積累癥分型.29血糖及其調節(jié)血糖及其調節(jié)The Definition, Level and Regulation of Blood G

18、lucose.30血糖，血糖，指血液中的葡萄糖。指血液中的葡萄糖。血糖水平，血糖水平，即血糖濃度。即血糖濃度。n血糖及血糖水平的概念：血糖及血糖水平的概念：正常血糖濃度正常血糖濃度 ：3.896.11mmol/L.31n血糖水平恒定的生理意義：血糖水平恒定的生理意義：保證重要組織器官的能量供應，特別是某保證重要組織器官的能量供應，特別是某些依賴葡萄糖供能的組織器官。些依賴葡萄糖供能的組織器官。 腦組織腦組織不能利用脂酸，正常情況下主要依賴不能利用脂酸，正常情況下主要依賴葡萄糖供能；葡萄糖供能； 紅細胞紅細胞沒有線粒體，完全通過糖酵解獲能；沒有線粒體，完全通過糖酵解獲能； 骨髓及神經(jīng)組織骨髓及神

19、經(jīng)組織代謝活躍，經(jīng)常利用葡萄糖代謝活躍，經(jīng)常利用葡萄糖供能。供能。.32血血糖糖食物糖食物糖消化，消化，吸收吸收肝糖原肝糖原分解分解非糖物質非糖物質糖異生糖異生氧化氧化分解分解CO2 + H2O糖原合成糖原合成 肝（?。┨窃危。┨窃姿嵛焯峭緩降攘姿嵛焯峭緩降绕渌瞧渌侵?、氨基酸合成代謝脂類、氨基酸合成代謝脂肪、氨基酸脂肪、氨基酸一、血糖的來源和去路是相對平衡的一、血糖的來源和去路是相對平衡的.33 二、血糖水平的平衡主要是受到激素調節(jié)二、血糖水平的平衡主要是受到激素調節(jié) 血糖水平保持恒定是糖、脂肪、氨基酸代謝血糖水平保持恒定是糖、脂肪、氨基酸代謝協(xié)調的結果，也是肝、肌、脂肪組織等各器

20、協(xié)調的結果，也是肝、肌、脂肪組織等各器官組織代謝協(xié)調的結果。官組織代謝協(xié)調的結果。 機體的各種代謝以及各器官之間能這樣精確機體的各種代謝以及各器官之間能這樣精確協(xié)調，以適應能量、燃料供求的變化，主要協(xié)調，以適應能量、燃料供求的變化，主要依靠激素的調節(jié)。依靠激素的調節(jié)。 酶水平的調節(jié)是最基本的調節(jié)方式和基礎。酶水平的調節(jié)是最基本的調節(jié)方式和基礎。.34主要調主要調節(jié)激素節(jié)激素降低血糖：胰島素降低血糖：胰島素(insulin)升高血糖：升高血糖： 胰高血糖素胰高血糖素(glucagon)糖皮質激素糖皮質激素腎上腺素腎上腺素.35胰島素胰島素(Insulin)是體內唯一的降低血糖的激素，是體內唯一的

21、降低血糖的激素，也是唯一同時促進糖原、脂肪、蛋白質合成的也是唯一同時促進糖原、脂肪、蛋白質合成的激素。激素。胰島素的分泌受血糖控制，血糖升高立即引起胰島素的分泌受血糖控制，血糖升高立即引起胰島素分泌；血糖降低，分泌即減少。胰島素分泌；血糖降低，分泌即減少。 （一）胰島素是體內唯一降低血糖的激素（一）胰島素是體內唯一降低血糖的激素.36促進肌、脂肪組織等的細胞膜葡萄糖載體將葡萄糖轉促進肌、脂肪組織等的細胞膜葡萄糖載體將葡萄糖轉運入細胞。運入細胞。通過增強磷酸二酯酶活性，降低通過增強磷酸二酯酶活性，降低cAMP水平，從而使水平，從而使糖原合酶活性增強、磷酸化酶活性降低，加速糖原合糖原合酶活性增強、

22、磷酸化酶活性降低，加速糖原合成、抑制糖原分解。成、抑制糖原分解。通過激活丙酮酸脫氫酶磷酸酶而使丙酮酸脫氫酶激活，通過激活丙酮酸脫氫酶磷酸酶而使丙酮酸脫氫酶激活，加速丙酮酸氧化為乙酰加速丙酮酸氧化為乙酰CoA，從而加快糖的有氧氧化。，從而加快糖的有氧氧化。抑制肝內糖異生。這是通過抑制磷酸烯醇式丙酮酸羧抑制肝內糖異生。這是通過抑制磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成以及促進氨基酸進入肌組織并合成蛋白質，激酶的合成以及促進氨基酸進入肌組織并合成蛋白質，減少肝糖異生的原料。減少肝糖異生的原料。通過抑制脂肪組織內的激素敏感性脂肪酶，可減緩脂通過抑制脂肪組織內的激素敏感性脂肪酶，可減緩脂肪動員的速率。肪動員的速率

23、。胰島素的作用機制胰島素的作用機制: :.37（二）機體在不同狀態(tài)下有相應的升高血糖（二）機體在不同狀態(tài)下有相應的升高血糖的激素的激素.38正常人體內存在一套精細的調節(jié)糖代謝的正常人體內存在一套精細的調節(jié)糖代謝的機制，在一次性食入大量葡萄糖后，血糖水平機制，在一次性食入大量葡萄糖后，血糖水平不會出現(xiàn)大的波動和持續(xù)升高。不會出現(xiàn)大的波動和持續(xù)升高。人體對攝入的葡萄糖具有很大的耐受能力人體對攝入的葡萄糖具有很大的耐受能力的現(xiàn)象稱為的現(xiàn)象稱為葡萄糖耐量葡萄糖耐量(glucose tolerence)。三、血糖水平異常及糖尿病是最常見的三、血糖水平異常及糖尿病是最常見的糖代謝紊亂糖代謝紊亂.39n臨床

24、上因糖代謝障礙可發(fā)生血糖水平紊亂，常臨床上因糖代謝障礙可發(fā)生血糖水平紊亂，常見有以下兩種類型：見有以下兩種類型：低血糖低血糖 (hypoglycemia) 高血糖高血糖 (hyperglycemia) .40（一）低血糖是指血糖濃度低于（一）低血糖是指血糖濃度低于3.0mmol/L低血糖影響腦的正常功能，因為腦細胞低血糖影響腦的正常功能，因為腦細胞所需要的能量主要來自葡萄糖的氧化。當血所需要的能量主要來自葡萄糖的氧化。當血糖水平過低時，就會影響腦細胞的功能，從糖水平過低時，就會影響腦細胞的功能，從而出現(xiàn)頭暈、倦怠無力、心悸等，嚴重時出而出現(xiàn)頭暈、倦怠無力、心悸等，嚴重時出現(xiàn)昏迷，稱為低血糖休克

25、。如不及時給病人現(xiàn)昏迷，稱為低血糖休克。如不及時給病人靜脈補充葡萄糖，可導致死亡。靜脈補充葡萄糖，可導致死亡。 n低血糖的危害：低血糖的危害：.41胰性胰性(胰島胰島-細胞機能亢進、胰島細胞機能亢進、胰島-細胞細胞機能低下等機能低下等)；肝性（肝癌、糖原累積病等）；肝性（肝癌、糖原累積病等）；內分泌異常（垂體機能低下、腎上腺皮內分泌異常（垂體機能低下、腎上腺皮質機能低下等）；質機能低下等）；腫瘤（胃癌等）；腫瘤（胃癌等）；饑餓或不能進食者等。饑餓或不能進食者等。 n低血糖的原因：低血糖的原因：.42（二）高血糖是指空腹血糖高于（二）高血糖是指空腹血糖高于6.9mmol/L臨床上將空腹血糖濃度高

26、于臨床上將空腹血糖濃度高于5.66.9mmol/L 稱為高血糖稱為高血糖(hyperglycemia)。當血糖濃度超過了腎小管的重吸收能力當血糖濃度超過了腎小管的重吸收能力(腎糖腎糖閾閾)，則可出現(xiàn)糖尿。，則可出現(xiàn)糖尿。持續(xù)性高血糖和糖尿，特別是空腹血糖和糖持續(xù)性高血糖和糖尿，特別是空腹血糖和糖耐量曲線高于正常范圍，主要見于糖尿病耐量曲線高于正常范圍，主要見于糖尿病(diabetes mellitus)。.43糖尿病；糖尿病；遺傳性胰島素受體缺陷遺傳性胰島素受體缺陷某些慢性腎炎、腎病綜合癥某些慢性腎炎、腎病綜合癥等；等；生理性高血糖和糖尿。生理性高血糖和糖尿。n高血糖的原因：高血糖的原因：.4

27、4（三）糖尿病是最常見的糖代謝紊亂疾?。ㄈ┨悄虿∈亲畛Ｒ姷奶谴x紊亂疾病糖尿病是一種因部分或完全胰島素缺失、糖尿病是一種因部分或完全胰島素缺失、或細胞胰島素受體減少、或受體敏感性降低導或細胞胰島素受體減少、或受體敏感性降低導致的疾病，它是除了肥胖癥之外人類最常見的致的疾病，它是除了肥胖癥之外人類最常見的內分泌紊亂性疾病。內分泌紊亂性疾病。 .45型（胰島素依賴型）型（胰島素依賴型）型（非胰島素依賴型）型（非胰島素依賴型）n糖尿病可分為二型糖尿病可分為二型: .46糖的合成代謝糖的合成代謝1、葡糖糖合成（糖異生作用）、葡糖糖合成（糖異生作用）2、蔗糖的合成、蔗糖的合成3、糖原的合成、糖原的合成

28、4、淀粉的合成、淀粉的合成.47（1 1）糖異生作用的概念和場所）糖異生作用的概念和場所（2 2）糖異生的途徑）糖異生的途徑（3 3）糖異生的前體）糖異生的前體（4 4）糖異生的意義）糖異生的意義（5 5） CoriCori循環(huán)循環(huán)（6 6）糖異生和糖酵解的代謝協(xié)調控制糖異生和糖酵解的代謝協(xié)調控制1 1、糖異生作用、糖異生作用.48（1 1）糖異生作用的概念和場所）糖異生作用的概念和場所 葡萄糖的異生作用是指葡萄糖的異生作用是指由非糖物質轉變由非糖物質轉變成葡萄糖的過程，成葡萄糖的過程，是葡糖糖合成方式之一。是葡糖糖合成方式之一。 哺乳動物葡萄糖異生作用是在哺乳動物葡萄糖異生作用是在肝臟細胞肝

29、臟細胞中進行的，高等植物主要是發(fā)生在油料作物中進行的，高等植物主要是發(fā)生在油料作物種子萌發(fā)時，貯存的脂肪向糖轉變。種子萌發(fā)時，貯存的脂肪向糖轉變。 由異生的葡萄糖合成糖原的過程稱為糖由異生的葡萄糖合成糖原的過程稱為糖原異生作用。原異生作用。.49 糖異生途徑：糖異生途徑：丙酮酸丙酮酸 葡萄糖，葡萄糖，但不是酵但不是酵解途徑的簡單逆轉。解途徑的簡單逆轉。 在酵解中，在酵解中，己糖激酶己糖激酶，磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶和和丙酮酸丙酮酸激酶激酶所催化的反應是不可逆的。在糖異生中，這三所催化的反應是不可逆的。在糖異生中，這三步反應由不同的酶催化，由步反應由不同的酶催化，由四步反應四步反應實現(xiàn)克服，其實

30、現(xiàn)克服，其余余7 7步反應就是是酵解的逆反應。步反應就是是酵解的逆反應。（2 2）糖異生作用途徑）糖異生作用途徑.50.51 糖異生途徑：糖異生途徑：丙酮酸丙酮酸 葡萄糖，葡萄糖，（2 2）糖異生作用途徑）糖異生作用途徑限速第一步：丙酮酸限速第一步：丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸限速第二步：果糖限速第二步：果糖-1,6-1,6-二磷酸二磷酸 果糖果糖-6-6-磷酸磷酸限速第三步：葡糖糖限速第三步：葡糖糖-6-6-磷酸磷酸 葡糖糖葡糖糖.52限速第一步：丙酮酸限速第一步：丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸破解：丙酮酸破解：丙酮酸 草酰乙酸草酰乙酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸

31、 丙酮酸羧化生成草酰乙酸丙酮酸羧化生成草酰乙酸在在丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶的催化下，丙酮酸羧化生成草酰乙酸，的催化下，丙酮酸羧化生成草酰乙酸，反應消耗一分子的反應消耗一分子的ATPATP。丙酮酸羧化酶以生物素為輔基，。丙酮酸羧化酶以生物素為輔基，催化的反應是不可逆反應，反應受乙酰催化的反應是不可逆反應，反應受乙酰CoACoA別構抑制。別構抑制。.53草酰乙酸轉化為磷酸烯醇式丙酮酸草酰乙酸轉化為磷酸烯醇式丙酮酸 草酰乙酸經(jīng)草酰乙酸經(jīng)磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶羧化激酶催化生成催化生成磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸。該脫羧反用。該脫羧反用GTPGTP作為高能磷酰基作為高能磷酰基的供體

32、，在體內是不可逆的，但在體外，分離的磷酸的供體，在體內是不可逆的，但在體外，分離的磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶卻可以催化該反應的逆反應。烯醇式丙酮酸羧化激酶卻可以催化該反應的逆反應。.54 ? 注意：注意：丙酮酸羧化酶存在于線粒體中丙酮酸羧化酶存在于線粒體中丙酮酸丙酮酸進入線粒體后進入線粒體后生成草酰乙酸；生成草酰乙酸；在線粒體內在線粒體內草酰乙酸轉變成蘋果酸后草酰乙酸轉變成蘋果酸后轉運到胞漿轉運到胞漿細胞漿中的細胞漿中的蘋果酸又被蘋果酸脫氫酶再氧化成草蘋果酸又被蘋果酸脫氫酶再氧化成草酰乙酸，然后再轉變成酰乙酸，然后再轉變成PEPPEP。NADNAD+ +是氫受體。是氫受體。 .55線粒體中線粒體

33、中NADH + H+ + 草酰乙酸-NAD+ + 蘋果酸 G0= -29.7kJ/mol 胞漿中胞漿中蘋果酸 + NAD+ - 草酰乙酸 + NADH + H+ G0= +29.7 kJ/mol.56果糖果糖-1,6-1,6-二磷酸水解生成果糖二磷酸水解生成果糖-6-6-磷酸磷酸 酵解過程中的酵解過程中的F-6-PF-6-P生成生成F-1,6-2PF-1,6-2P反應是不可逆反應是不可逆反應。所以，糖異生途徑使用反應。所以，糖異生途徑使用F-1,6-2PF-1,6-2P酶酶催化催化F-1,6-F-1,6-2P2P水解生成水解生成F-6-PF-6-P，反應釋放出大量的自由能，反應，反應釋放出大量

34、的自由能，反應也是不可逆的。也是不可逆的。限速第二步：果糖限速第二步：果糖-1,6-1,6-二磷酸二磷酸 果糖果糖-6-6-磷酸磷酸.57葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸水解生成葡萄糖磷酸水解生成葡萄糖 F-6-PF-6-P沿酵解的逆反應異構化生成沿酵解的逆反應異構化生成G-6-PG-6-P，由由葡葡G-6-PG-6-P酶酶催化其水解為葡萄糖和無機磷酸，催化其水解為葡萄糖和無機磷酸，該水解反應不可逆。該水解反應不可逆。限速第三步：葡糖糖限速第三步：葡糖糖-6-6-磷酸磷酸 葡糖糖葡糖糖.58.59 從以上過程可以看出，糖異生是個需能過程，從以上過程可以看出，糖異生是個需能過程，由兩分子丙酮酸合成一分

35、子葡萄糖需要由兩分子丙酮酸合成一分子葡萄糖需要4 4分子分子ATPATP和和2 2 分子分子GTPGTP，同時還需要兩分子，同時還需要兩分子NADHNADH， 糖異生總反應方程式為：糖異生總反應方程式為：2 2丙酮酸丙酮酸4 4ATPATP2 2GTPGTP2 2NADHNADH2 2H H+ +6 6H H2 2O O 葡萄糖葡萄糖4 4ADPADP2 2GDPGDP6 6P Pi i2 2NADNAD+ + .60 糖異生等于用糖異生等于用ATPGTPATPGTP各各2 2分子克服由兩分子丙分子克服由兩分子丙酮酸形成兩分子高能磷酸烯醇式丙酮酸的能障，用酮酸形成兩分子高能磷酸烯醇式丙酮酸的能

36、障，用2 2分子分子ATPATP進行磷酸甘油激酶催化反應的可逆反應。進行磷酸甘油激酶催化反應的可逆反應。 葡萄糖經(jīng)糖酵解轉化為兩分子丙酮酸凈生成葡萄糖經(jīng)糖酵解轉化為兩分子丙酮酸凈生成2 2分分子子ATPATP，而由兩分子丙酮酸經(jīng)糖異生途徑合成一分子，而由兩分子丙酮酸經(jīng)糖異生途徑合成一分子葡萄糖卻消耗了葡萄糖卻消耗了6 6個高能鍵，也就是說，個高能鍵，也就是說，糖異生比酵糖異生比酵解凈生成的解凈生成的ATPATP多用了多用了4 4分子分子ATP-ATP-儲存能量儲存能量。 .61（3 3）糖異生的前體糖異生的前體凡是能生成丙酮酸的物質凡是能生成丙酮酸的物質都可以變成葡萄糖都可以變成葡萄糖三羧酸循

37、環(huán)的中間物三羧酸循環(huán)的中間物，檸檬酸，異檸檬酸，檸檬酸，異檸檬酸，-酮戊二酸，琥珀酸，延胡索酸和蘋果酸都可酮戊二酸，琥珀酸，延胡索酸和蘋果酸都可以轉變?yōu)椴蒗Ｒ宜岫M入糖異生途徑。以轉變?yōu)椴蒗Ｒ宜岫M入糖異生途徑。乙酰乙酰CoACoA不能作為糖異生的前體，不能作為糖異生的前體，它不能轉化它不能轉化成丙酮酸，因為丙酮酸脫氫酶反應是不可逆的成丙酮酸，因為丙酮酸脫氫酶反應是不可逆的.62大多數(shù)氨基酸是大多數(shù)氨基酸是生糖氨基酸生糖氨基酸，如丙氨酸，谷氨，如丙氨酸，谷氨酸，天冬氨酸，絲氨酸，半胱氨酸，甘氨酸，精酸，天冬氨酸，絲氨酸，半胱氨酸，甘氨酸，精氨酸，組氨酸，蘇氨酸，脯氨酸，谷氨酰胺，天氨酸，組氨酸

38、，蘇氨酸，脯氨酸，谷氨酰胺，天冬酰胺，甲硫氨酸，纈氨酸，它們可轉變成丙酮冬酰胺，甲硫氨酸，纈氨酸，它們可轉變成丙酮酸，以及酸，以及-酮戊二酸，草酰乙酸等三羧酸循環(huán)中酮戊二酸，草酰乙酸等三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物參加糖異生途徑。間產(chǎn)物參加糖異生途徑。.63.64 糖異生具有重要的生理意義，在饑餓、劇糖異生具有重要的生理意義，在饑餓、劇烈運動造成糖原下降后，血糖濃度降低，糖異烈運動造成糖原下降后，血糖濃度降低，糖異生可使酵解產(chǎn)生的乳酸、脂肪分解的甘油以及生可使酵解產(chǎn)生的乳酸、脂肪分解的甘油以及大部分氨基酸等代謝中間物重新生成糖。這對大部分氨基酸等代謝中間物重新生成糖。這對于維持血糖濃度，滿足組織（特別是腦

39、和紅細于維持血糖濃度，滿足組織（特別是腦和紅細胞）對糖的需要是十分重要的。胞）對糖的需要是十分重要的。（4 4）糖異生作用意義）糖異生作用意義.65線粒體糖異生途徑酵解途徑.66 （5 5）CoriCori循環(huán)循環(huán) 當骨骼肌劇烈運動時，呼吸不能向組織中運送當骨骼肌劇烈運動時，呼吸不能向組織中運送足夠的氧使葡萄糖完全氧化。足夠的氧使葡萄糖完全氧化。6-P-G6-P-G轉換成丙酮酸的轉換成丙酮酸的速度大于丙酮酸進一步由三羧酸循環(huán)完全氧化的速速度大于丙酮酸進一步由三羧酸循環(huán)完全氧化的速度。這時丙酮酸傾向于還原成乳酸。乳酸釋放進入度。這時丙酮酸傾向于還原成乳酸。乳酸釋放進入血液，再迅速進入肝。血液，再

40、迅速進入肝。 進入肝臟的乳酸再氧化成丙酮酸。丙酮酸通過進入肝臟的乳酸再氧化成丙酮酸。丙酮酸通過糖異生再生成葡萄糖。葡萄糖再回到血液。骨骼肌糖異生再生成葡萄糖。葡萄糖再回到血液。骨骼肌又將葡萄糖攝入，再產(chǎn)生糖原儲備。又將葡萄糖攝入，再產(chǎn)生糖原儲備。.67Cori 循環(huán) 可立氏循環(huán) 這條途徑在肌肉劇烈運動后的恢復過程中特別活這條途徑在肌肉劇烈運動后的恢復過程中特別活躍，是為了重建糖原儲備躍，是為了重建糖原儲備。.68（6 6）糖異生和糖酵解作用的代謝協(xié)調控制糖異生和糖酵解作用的代謝協(xié)調控制 糖酵解和糖異生都是在胞漿中進行但是糖酵解和糖異生都是在胞漿中進行但是方向相反，它們的控制必須是方向相反，它們

41、的控制必須是或是或是式的式的。換句話說。換句話說，。.69 糖酵解的控制主要是通過調節(jié)三個強放能反糖酵解的控制主要是通過調節(jié)三個強放能反應進行的。這三個強放能反應由應進行的。這三個強放能反應由己糖激酶己糖激酶磷酸果磷酸果糖激酶糖激酶和和丙酮酸激酶丙酮酸激酶控制。控制。 在糖異生中，這三個反應的相反反應也是強放在糖異生中，這三個反應的相反反應也是強放能的，能的，由葡萄糖由葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶，果糖果糖1 1，6-6-二磷酸酶二磷酸酶，以及以及丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶和和磷酸烯醇丙酮酸羧化激酶磷酸烯醇丙酮酸羧化激酶控制控制.70.71 糖異生和糖酵解作用的代謝協(xié)糖異生和糖酵解作用的代謝協(xié)調

42、控制的調控制的調節(jié)方式有：調節(jié)方式有： 別構調節(jié)別構調節(jié) 無效循環(huán)無效循環(huán) 激素調節(jié)激素調節(jié).72 別構調節(jié)：別構調節(jié)：別構酶效應物在協(xié)調控制中的作用別構酶效應物在協(xié)調控制中的作用 高濃度高濃度6-P-G6-P-G抑制己糖激酶，而激活葡萄糖抑制己糖激酶，而激活葡萄糖6-6-磷磷酸酶，從而抑制酵解，促進糖異生。酸酶，從而抑制酵解，促進糖異生。 糖酵解和糖異生共同關鍵控制點是糖酵解和糖異生共同關鍵控制點是6-P-F6-P-F與與1 1，6-2P-F6-2P-F的轉化。其中酵解過程的關鍵調控酶是的轉化。其中酵解過程的關鍵調控酶是磷酸磷酸果糖激酶果糖激酶，糖異生的關鍵調控酶是，糖異生的關鍵調控酶是果糖

43、二磷酸酶果糖二磷酸酶。2,62,6二磷酸果糖二磷酸果糖對這兩個酶的作用相反。對這兩個酶的作用相反。 .73 乙酰輔酶乙酰輔酶A A是丙酮酸羧化酶的激活劑，是丙酮酸是丙酮酸羧化酶的激活劑，是丙酮酸激酶和丙酮酸脫氫酶的抑制劑。激酶和丙酮酸脫氫酶的抑制劑。 丙氨酸丙氨酸是糖異生的前體，但對丙酮酸激酶有抑制是糖異生的前體，但對丙酮酸激酶有抑制作用，是該酶的負效應物。作用，是該酶的負效應物。 ATPATP抑制磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的活力，抑抑制磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的活力，抑制酵解，其后果是同時激活糖異生制酵解，其后果是同時激活糖異生. . 細胞中能荷減少，則酵解加速，糖異生作用減慢細胞中能荷減少，

44、則酵解加速，糖異生作用減慢. .74無效循環(huán)無效循環(huán) 由于酵解與糖異生途徑是由不同酶催化的兩由于酵解與糖異生途徑是由不同酶催化的兩個相反代謝反應，其條件不一樣，一個方向需要個相反代謝反應，其條件不一樣，一個方向需要ATPATP參加使底物磷酸化，另一個方向使磷酸化的參加使底物磷酸化，另一個方向使磷酸化的底物自動水解。結果底物自動水解。結果ATPATP水解消耗了能量水解消耗了能量，底物底物沒有變化沒有變化。這種循環(huán)稱。這種循環(huán)稱無效循環(huán)無效循環(huán)。 酵解和糖異生有酵解和糖異生有3 3個點可能產(chǎn)生無效循環(huán)。個點可能產(chǎn)生無效循環(huán)。.75 己糖激酶葡萄糖 + ATP 6-磷酸葡萄糖 + ADP 葡萄糖-6

45、-磷酸酶6-磷酸葡萄糖 + H2O 葡萄糖 + Pi 磷酸果糖激酶6-磷酸果糖 + ATP 1，6-二磷酸果糖 + ADP 果糖1，6-二磷酸酶1,6-二磷酸果糖 + H2O 6-磷酸果糖 + Pi 丙酮酸激酶磷酸烯醇式丙酮酸 + ADP 丙酮酸 + ATP 丙酮酸羧化酶，磷酸烯醇丙酮酸羧化激酶丙酮酸 + ATP + GTP + H2O 磷酸烯醇式丙酮酸 + ADP + GDP + Pi這3個反應的結果是 ATP + H2O ADP + Pi這種無效反應只能產(chǎn)生熱量。（1）（2）（3）.76激素對糖異生及酵解途徑的調控作用激素對糖異生及酵解途徑的調控作用 腎上腺素腎上腺素，高血糖素高血糖素，糖

46、皮質激素糖皮質激素可增加可增加磷酸烯醇磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶式丙酮酸羧化激酶及及葡萄糖葡萄糖6-6-磷酸酶磷酸酶的合成，從而促使的合成，從而促使糖異生作用。糖異生作用。 這些激素也可通過這些激素也可通過cAMPcAMP激活特定激活特定蛋白激酶蛋白激酶，使，使丙酮丙酮酸激酶磷酸化酸激酶磷酸化，抑制酶的活性，使酵解受到抑制。，抑制酶的活性，使酵解受到抑制。 胰島素可以使胰島素可以使磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶，丙酮酸激酶丙酮酸激酶活性升高活性升高，增強酵解。并可使，增強酵解。并可使果糖果糖1 1，6-6-二磷酸酶二磷酸酶活性下降，對抗活性下降，對抗高血糖素，腎上腺素對糖異生的效應，使糖異生減弱。高血糖素，腎上腺素對糖異生的效應，使糖異生減弱。糖尿病動物的糖異生加強。糖尿病動物的糖異生加強。.772 2 蔗糖的合成蔗糖的合成 蔗糖在植物界分布最廣，特別是