生物化学-糖代谢3

第四章糖代谢MetabolismofCarbohydrates概论糖的无氧氧化糖的有氧氧化葡萄糖的其他代谢途径糖原的合成与分解糖异生其他单糖的代谢血糖及其调节学习内容本次课的学习重点糖异生的概念、限速步骤的反应物、产物及限速酶糖异生的调节及生理意义血糖调节理论解释葡萄糖能源的有效利用第六节糖异生Gluconeogenesis非糖物质葡萄糖，饥饿时维持血糖恒定。部位：肝(主要)、肾胞液(主要)、线粒体甘油(脂肪分解)、乳酸(肌糖原无氧分解)生糖aa(Pr分解)、丙酮酸(乳酸、生糖aa的中间代谢物)葡萄糖6－磷酸葡萄糖6－磷酸果糖1,6－二磷酸果糖2分子3－磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮⑤2分子1,3－二磷酸甘油酸2分子3－磷酸甘油酸2分子2－磷酸甘油酸2分子磷酸烯醇式丙酮酸2分子丙酮酸*磷酸果糖激酶己糖激酶丙酮酸激酶葡萄糖-6-磷酸酶(肌无)果糖二磷酸酶丙酮酸羧化酶(线粒体)磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶耗能糖异生产能酵解1－磷酸葡萄糖糖原2NAD+2NADH（一）丙酮酸经丙酮酸羧化支路变为磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸草酰乙酸PEPATPADP+PiCO2①GTPGDPCO2②①丙酮酸羧化酶(pyruvatecarboxylase)，辅酶为生物素（反应在线粒体）②磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反应在线粒体、胞液）草酰乙酸转运出线粒体：出线粒体苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸出线粒体天冬氨酸草酰乙酸丙酮酸丙酮酸草酰乙酸丙酮酸羧化酶ATP+CO2ADP+Pi苹果酸NADH+H+NAD+天冬氨酸谷氨酸α-酮戊二酸天冬氨酸苹果酸草酰乙酸PEP磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶GTPGDP+CO2线粒体胞液乳酸葡萄糖①6－磷酸葡萄糖6－磷酸果糖②磷酸己糖异构酶③1,6－二磷酸果糖醛缩酶2分子3－磷酸甘油醛④磷酸二羟丙酮⑤⑥2分子1,3－二磷酸甘油酸⑦2分子3－磷酸甘油酸2分子2－磷酸甘油酸⑧磷酸甘油酸变位酶2分子磷酸烯醇式丙酮酸烯醇酶⑨2分子丙酮酸⑩ADP*磷酸果糖激酶ATP己糖激酶ADPATP22ADP丙酮酸激酶ATP22NAD+3-磷酸甘油醛脱氢酶NADH2ADP2磷酸甘油酸激酶ATP糖异生途径所需NADH+H+的来源？由乳酸为原料异生糖时，NADH+H+由下述反应提供。乳酸丙酮酸LDHNAD+NADH+H+由氨基酸为原料进行糖异生时，NADH+H+则由线粒体内NADH+H+提供，它们来自于脂酸的β-氧化或三羧酸循环，NADH+H+转运则通过草酰乙酸与苹果酸相互转变而转运。苹果酸线粒体苹果酸草酰乙酸草酰乙酸NAD+NADH+H+NAD+NADH+H+胞浆（二）1,6-双磷酸果糖转变为6-磷酸果糖1,6-双磷酸果糖6-磷酸果糖Pi果糖双磷酸酶（三）6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖6-磷酸葡萄糖葡萄糖Pi葡萄糖-6-磷酸酶葡萄糖磷酸烯醇式丙酮酸草酰乙酸丙酮酸+乙酰CoA线粒体TAC草酰乙酸苹果酸－天冬氨酸穿梭胞液丙酮酸羧化酶甘油磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶糖异生果糖二磷酸酶-1葡萄糖-6-磷酸酶丙酮酸１233个能障乳酸葡萄糖6－磷酸葡萄糖6－磷酸果糖1,6－二磷酸果糖2分子3－磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮⑤2分子1,3－二磷酸甘油酸2分子3－磷酸甘油酸2分子2－磷酸甘油酸2分子磷酸烯醇式丙酮酸2分子丙酮酸*磷酸果糖激酶己糖激酶丙酮酸激酶葡萄糖-6-磷酸酶(肌无)丙酮酸羧化酶(线粒体)磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶123果糖二磷酸酶底物循环(substratecycle)在以上反应过程中，作用物的互变反应分别由不同的酶催化其单向反应，这种互变循环被称为底物循环(substratecycle)。AB酶X酶Y葡萄糖6－磷酸葡萄糖6－磷酸果糖1,6－二磷酸果糖2分子3－磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮⑤2分子1,3－二磷酸甘油酸2分子3－磷酸甘油酸2分子2－磷酸甘油酸2分子磷酸烯醇式丙酮酸2分子丙酮酸*磷酸果糖激酶己糖激酶丙酮酸激酶葡萄糖-6-磷酸酶(肌无)丙酮酸羧化酶(线粒体)磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶1233个底物循环果糖二磷酸酶X=Y代谢向某一方向推进1代谢不能向任一方向推进无效循环(futilecycle)X=Y2当两种酶活性相等时，就不能将代谢向前推进，结果仅是ATP分解释放出能量，因而又称为无效循环(futilecycle)。而在细胞内两酶活性不完全相等，使代谢反应仅向一个方向进行。1.代谢物•原料糖异生•糖酵解途径的激活物糖异生2.激素•促进血糖的激素糖异生•使血糖的激素糖异生总效应血糖供应不足时增强二、糖异生的调节——2、3底物循环（一）在6-磷酸果糖——1，6-双磷酸果糖底物循环的调节6-磷酸果糖1,6-双磷酸果糖ATPADP6-磷酸果糖激酶-1Pi果糖双磷酸酶-12,6-双磷酸果糖AMPF-6-PF-1,6-2PATPADPPFK-1PKAATPADPPi胰高血糖素ATPcAMP活化F-2,6-2P+PFK-2（有活性）FBP-2（无活性）6-磷酸果糖激酶-2PFK-2（无活性）FBP-2（有活性）PP果糖双磷酸酶-2（二）磷酸烯醇式丙酮酸——丙酮酸底物循环的调节PEP丙酮酸ATPADP丙酮酸激酶1,6-双磷酸果糖丙氨酸乙酰CoA草酰乙酸胰高血糖素ATPcAMPPKAF-2,6-2P三、糖异生的生理意义1.运动、饥饿时维持血糖稳定乳酸甘油生糖aa3.调节酸碱平衡，防止酸中毒直接途径UDPG丙酮酸、乳酸等间接途径(三碳途径)2.补充肝糖原消化吸收的葡萄糖肝糖原四、乳酸循环(lactosecycle，Coricycle)耗能，回收乳酸能量，可防止乳酸堆积性酸中毒。葡萄糖丙酮酸乳酸糖酵解NADHNAD+葡萄糖葡萄糖乳酸NADHNAD+糖异生血液肌肉肝肌糖原肝糖原O2不足乳酸丙酮酸1947年因发现Cori循环而获诺贝尔生理学医学奖第七节其它单糖的代谢MetabolismofOtherMonose果糖、半乳糖和甘露糖都是通过转变为糖酵解途径的中间产物而进入糖酵解途径代谢。一、果糖被磷酸化后进入糖酵解途径果糖是膳食中一个重要的燃料来源。果糖的代谢一部分在肝，一部分被周围组织主要为肌和脂肪组织摄取。但这两部分代谢的途径不同。果糖在肌和脂肪组织中的代谢果糖6-磷酸果糖己糖激酶循糖酵解途径分解合成糖原（肌）果糖在肝中的代谢果糖1-磷酸果糖果糖激酶1-磷酸果糖醛缩酶磷酸二羟丙酮甘油醛丙糖激酶3-磷酸甘油醛循糖酵解途径分解或合成糖原果糖不耐受性(fructoseintolerance)是一种遗传病，这种病因为缺乏B型醛缩酶，吃果糖也会造成1-磷酸果糖堆积，大量消耗肝中磷酸的储备，进而使ATP浓度下降，从而加速乳酸酵解，造成乳酸酸中毒和餐后低血糖。葡萄糖①6－磷酸葡萄糖6－磷酸果糖②③1,6－二磷酸果糖2分子3－磷酸甘油醛④磷酸二羟丙酮⑤⑥2分子1,3－二磷酸甘油酸⑦2分子3－磷酸甘油酸2分子2－磷酸甘油酸⑧2分子磷酸烯醇式丙酮酸⑨2分子丙酮酸⑩果糖甘露糖半乳糖第八节血糖及其调节TheDefinition,LevelandRegulationofBloodGlucose血糖，指血液中的葡萄糖。血糖水平，即血糖浓度。血糖及血糖水平的概念：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、血糖的来源与去路血糖3.89-6.11mmol/L食物肝糖原非糖物质糖异生分解消化吸收氧化分解CO2+H2O肝、肌糖原其它糖脂、氨基酸合成磷酸戊糖途径转变8.96-10.08mmol/L尿糖肾糖阈各代谢途径的协调各器官代谢的协调血糖浓度的相对稳定取决于：葡萄糖(血糖)脂酸或氨基酸小肠肝血液食物中糖消化酶葡萄糖肝糖原葡萄糖门静脉脂肪餐后葡萄糖脂酸食物中糖葡萄糖(血糖)小肠肝血液肌肉葡萄糖肌蛋白长期饥饿氨基酸氨基酸脂肪甘油甘油其他组织升高血糖肾上腺素胰高血糖素肾上腺皮质激素生长激素整体水平的调节激素水平的调节细胞水平的调节降低血糖胰岛素血糖3.89-6.11mmol/L食物肝糖原非糖物质糖异生分解消化吸收氧化分解CO2+H2O肝、肌糖原其它糖脂、氨基酸合成磷酸戊糖途径转变胰岛素——降低血糖血糖3.89-6.11mmol/L食物肝糖原非糖物质糖异生分解消化吸收氧化分解CO2+H2O肝、肌糖原其它糖脂、氨基酸合成磷酸戊糖途径转变胰高血糖素——升高血糖•胰岛素和胰高血糖素是调节血糖，实际上也是调节三大营养物代谢最主要的两种激素。•机体内糖、脂肪、氨基酸代谢的变化主要取决于这两种激素的比例。•引起胰岛素分泌的信号（如血糖升高）可抑制胰高血糖素分泌。反之，使胰岛素分泌减少的信号可促进胰高血糖素分泌。胰岛素减少胰高血糖素增加饥饿状态下血糖如何保持相对恒定？1.短期饥饿肝糖原分解加强糖利用减少(改用脂类供能)糖异生增强(蛋白质、脂类分解的代谢物)2.长期饥饿肾脏糖异生明显增强(与肝脏相等)①促进肌肉蛋白质分解，分解产生的氨基酸转移到肝进行糖异生。②抑制肝外组织摄取和利用葡萄糖，抑制点为丙酮酸的氧化脱羧。此外，在糖皮质激素存在时，其他促进脂肪动员的激素才能发挥最大的效果，间接抑制周围组织摄取葡萄糖。糖皮质激素的作用机制可能有两方面：糖皮质激素——升高血糖肾上腺素的作用机制：通过肝和肌肉的细胞膜受体、cAMP、蛋白激酶级联激活磷酸化酶，加速糖原分解。主要在应激状态下发挥调节作用。肾上腺素——升高血糖二、糖代谢异常1.低血糖3.33mmol/L病理(肝、激素)生理(长期饿，持续剧烈体力劳动)低血糖影响脑的正常功能，因为脑细胞所需要的能量主要来自葡萄糖的氧化。当血糖水平过低时，就会影响脑细胞的功能，从而出现头晕、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。低血糖的危害：2.高血糖7.22mmol/L生理(过量吃糖，情绪激动肾上腺素)病理(肝、激素)3.糖尿病是最常见的糖代谢紊乱疾病糖尿病是一种因部分或完全胰岛素缺失、或细胞胰岛素受体减少、或受体敏感性降低导致的疾病，它是除了肥胖症之外人类最常见的内分泌紊乱性疾病。Ⅰ型（胰岛素依赖型）Ⅱ型（非胰岛素依赖型）糖尿病可分为二型:糖耐量试验(Glucosetolerancetest)测清晨空腹血糖浓度食100g葡萄糖每半小时测血糖，测3-4次糖耐量曲线Insulin-dependentdiabetesmellitus血中葡萄糖转变糖的分解代谢糖的有氧氧化产能不产能糖的无氧分解磷酸戊糖途径脂、蛋白质等糖异生糖的合成代谢糖原糖的贮存糖代谢章小结饱食饥饿短期长期肝糖原肌糖原乳酸循环分解分解糖原合成练习题——掌握基本知识1．生物化学网络课程（）2．分子生物学课程网站（）3．分子生物学网络课程（）思考题——综合运用能力3.简要归纳G-6-P在糖代谢中的地位。1.分析百米赛跑时肌肉中生成的乳酸有哪些代谢去路？2.比较1分子的甘油、丙酮酸、草酰乙酸、a-酮戊二酸彻底分解的产能情况。4.思考生命哲学：物质代谢的整体性、可调性生存、平衡、节约谢谢！