第4章糖代谢

第4章糖代谢第一节概述糖(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。一、糖的主要生理功能是氧化供能二、糖的消化吸收主要是在小肠进行第二节糖的无氧分解在机体缺氧条件下，葡萄糖经一系列酶促反应生成丙酮酸进而还原生成乳酸的过程称为糖酵解(glycolysis)，亦称糖的无氧氧化(anaerobicoxidation)。糖酵解的反应部位：胞浆。一、糖无氧氧化反应过程分为酵解途径和乳酸生成两个阶段糖酵解分为两个阶段：第一阶段：由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，称之为糖酵解途径。第二阶段：由丙酮酸转变成乳酸。（一）葡萄糖经酵解途径分解为两分子丙酮酸1.葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖2.6-磷酸葡萄糖转变为6-磷酸果糖3.6-磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖4.磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖5.磷酸二羟丙酮转变为3-磷酸甘油醛6.3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸7.1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸8.3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸9.2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸10.磷酸烯醇式丙酮酸将高能磷酸基转移给ADP形成ATP和丙酮酸（二）丙酮酸转变成乳酸二、糖酵解的调控是对3个关键酶活性的调节关键酶：①己糖激酶②6-磷酸果糖激酶-1③丙酮酸激酶（非平衡反应）调节方式：①变构调节②共价修饰调节（一）6-磷酸果糖激酶-1对调节酵解途径的流量最重要变构调节：1.别构激活剂：AMP;ADP;F-1,6-BP;F-2,6-BP2.别构抑制剂：柠檬酸;ATP（高浓度）2,6-双磷酸果糖是PFK-1最强的变构激活剂（二）丙酮酸激酶是糖酵解的第二个重要的调节点变构激活剂：1,6-双磷酸果糖变构抑制剂：ATP、丙氨酸(肝)（三）己糖激酶受到反馈抑制调节1.己糖激酶受反应产物6-磷酸葡萄糖的反馈抑制，对葡萄糖激酶无影响2．长链脂酰CoA对葡萄糖激酶有抑制作用三、糖酵解的主要生理意义是在机体缺氧的情况下快速供能是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。第三节糖的有氧氧化糖的有氧氧化(aerobicoxidation)：指在机体氧供充足时，葡萄糖彻底氧化成H2O和CO2，并释放出能量的过程。是机体主要供能方式。部位：胞液及线粒体一、糖有氧氧化的反应过程包括3个阶段第一阶段：糖酵解途径第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧第三阶段：三羧酸循环及氧化磷酸化（一）葡萄糖循糖酵解途径分解为丙酮酸（二）丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰CoA总反应式：（后续图解）二、三羧酸循环是以形成柠檬酸为起始物的循环反应系统也称为柠檬酸循环，又称为Krebs循环反应部位：线粒体（一）TCA循环由8步代谢反应组成（后续图解）三羧酸循环的要点：①在线粒体中进行②一次底物水平磷酸化→GTP③两次脱羧反应→2CO2④三个关键酶:柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶系（不可逆反应）⑤四次脱氢反应→3NADH+FADH2⑥每次循环→氧化乙酰基→10分子ATP（二）TAC循环受底物、产物和关键酶活性的调节3个关键酶：柠檬酸合酶，异柠檬酸脱氢酶，α-酮戊二酸脱氢酶①ATP、ADP的影响②产物堆积引起抑制③NADH的抑制效应（三）TCA循环在3大营养物质代谢中具有重要生理意义①是糖、脂、蛋白质三大物质分解供能的共同通路。②是糖、脂、蛋白质三大物质互变的共同途径。三、糖有氧氧化是机体获得ATP的主要方式NADH和FADH2进入呼吸链彻底氧化生成H2O的同时偶联ADP磷酸化生成ATP。NADH+H+——2.5ATPFADH2——1.5ATP四、糖有氧氧化的调节是基于能量的需求（书上）五、巴斯德效应巴斯德效应(Pastuereffect)指有氧氧化抑制糖酵解的现象。机制：有氧时，NADH+H+进入线粒体内氧化，丙酮酸进入线粒体进一步氧化而不生成乳酸;缺氧时，酵解途径加强，NADH+H+在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。第四节葡萄糖的其他代谢途径一、磷酸戊糖途径细胞定位：胞液（一）磷酸戊糖途径的反应过程分为两个阶段反应过程可分为二个阶段:第一阶段：氧化反应：生成磷酸戊糖，NADPH+H+及CO2。第二阶段：非氧化反应:包括一系列基团转移反应（三）磷酸戊糖途径的生理意义在于生成NADPH和5-磷酸核糖1．为核酸的生物合成提供核糖2．提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应（1）NADPH是体内许多合成代谢的供氢体；（2）NADPH参与体内羟化反应；（3）NADPH还用于维持谷胱甘肽的还原状态。第五节糖原的合成与分解糖原的定义：糖原(glycogen)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。糖原储存的主要器官及其生理意义：肌肉：肌糖原，180~300g，主要供肌肉收缩所需肝脏：肝糖原，70~100g，维持血糖水平一、糖原的合成代谢主要在肝和肌组织中进行糖原的合成(glycogenesis)指由葡萄糖合成糖原的过程。合成部位：组织定位：主要在肝脏、肌肉细胞定位：胞浆糖原合成途径:1.葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖2.6-磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖3.1-磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG可看作“活性葡萄糖”，在体内充作葡萄糖供体。)4.α-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)。二、肝糖原分解产物——葡萄糖课补充血糖糖原的分解代谢：1．是一非耗能过程；2．关键酶是糖原磷酸化酶3.肌肉组织无葡萄糖6-磷酸酶三、糖原合成与分解受到彼此相反的调节关键酶：①糖原合成：糖原合酶，②糖原分解：糖原磷酸化酶第六节糖异生概念：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：主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体。原料：主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸。一、糖异生途径不完全是糖酵解的逆反应糖异生途径(gluconeogenicpathway)指从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程。过程：1.糖异生途径与酵解途径大多数反应是共有的、可逆的；2.酵解途径中有3个由关键酶催化的不可逆反应。在糖异生时，须由另外的反应和酶代替。二、糖异生的调节三、糖异生的生理意义（一）维持血糖水平的恒定时糖异生最主要的生理作用（二）糖异生是补充或恢复肝糖原储备的重要途径（三）肾糖异生增强有利于维持酸碱平衡四、肌中产生的乳酸运输至肝进行糖异生形成乳酸循环生理意义：乳酸再利用防止乳酸的堆积引起酸中毒第七节其它单糖的代谢（不讲授）第八节血糖及其调节血糖及血糖水平的概念：血糖，指血液中的葡萄糖。正常血糖浓度：3.89-6.11mmol/L血糖水平恒定的生理意义：保证重要组织器官的能量供应，特别是某些依赖葡萄糖供能的组织器官。脑组织不能利用脂酸，正常情况下主要依赖葡萄糖供能；红细胞没有线粒体，完全通过糖酵解获能；骨髓及神经组织代谢活跃，经常利用葡萄糖供能。一、血糖的来源和去路是相对平衡的二、血糖水平的平衡主要是受到激素调节主要调节激素降低血糖：胰岛素升高血糖：胰高血糖素，糖皮质激素，肾上腺素三、血糖水平异常及糖尿病是最常见的糖代谢紊乱（一）低血糖是指血糖浓度低于3.0mmol/L低血糖的危害：影响脑细胞的功能，出现头晕、倦怠无力、心悸等，严重时出现昏迷，称为低血糖休克。如不及时给病人静脉补充葡萄糖，可导致死亡。（二）高血糖是指空腹血糖高于6.9mmol/L临床上将空腹血糖浓度高于6.9mmol/L称为高血糖(hyperglycemia)。当血糖浓度超过了肾小管的重吸收能力(肾糖阈)，则可出现糖尿。（三）糖尿病是最常见的糖代谢紊乱疾病