09-糖的代谢1.ppt

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1、第九章 糖类代谢,糖的定义：多羟基的醛或酮及其衍生物或多聚物。,Glucose,葡萄糖(glucose) 已醛糖,果糖(fructose) 已酮糖,一、重要的单糖,半乳糖(galactose) 已醛糖,核糖(ribose) 戊醛糖,葡萄糖-（14）半乳糖苷,乳糖,麦芽糖,蔗糖,葡萄糖-，（12）果糖苷,2.寡糖,各单糖之间脱水缩合的糖苷键相连。,葡萄糖,葡萄糖,淀粉的结构,3、多糖,糖原 体内葡萄糖的储存形式，分别有肝糖元、肌糖元。 结构与支链淀粉相似，但 分支短 一般由8-12个Glc残基组成， 分支多 分子量高达106-108。,3. 多糖,纤维素：食物中含有，人体因无-糖苷酶而不能利用。

2、 有刺激肠蠕动等作用。,3. 多糖,杂多糖,透明质酸,硫酸软骨素,肝素,透明质酸(hyaluronic acid),它广泛分布于哺乳动物体内，特别是 滑液、玻璃样体液中，关节液、疏松结缔组织、脐带、皮肤、动脉管壁心脏瓣膜、角膜以及鸡冠中。,是在组织中吸着水， 具有润滑剂的作用。,主要功能,软骨素4-或6-硫酸 (chondroitin 4-or 6-sulfate),分为两类 软骨素-4-硫酸 软骨素-6-硫酸 两者间，除硫酸基位置不同，红外光谱差别较明显外，其他许多物理、化学性质都较接近。,软骨素4-或6-硫酸,硫酸皮肤素,硫酸角质素,硫酸皮肤素(dermatan sulfate),存在于许

3、多动物组织，如猪胃粘膜、脐带、肌腱、脾、脑、心瓣膜、巩膜、肠粘膜、关节囊、纤维性软骨等中。 它的结构与性质都与硫酸软骨素的相似.,硫酸角质素(keratan suIfate),首先从角膜的蛋白水解液中分离出来， 后证明它也存在于人的主动脉和人、牛的髓核中。 婴儿几乎不含硫酸角质素，随着年龄的增大逐渐增加，直到2030岁时，它的含量约占肋软骨中粘多糖总量的50%。,肝素(heparin),肝中含量最为丰富，因此得名 广泛分布于哺乳动物组织和体液中 生物意义 具有阻止血液凝固的特性 抗凝剂 输血时使用 临床上也常用于防止血栓形成。,单糖磷酸酯,D-甘油醛-3-磷酸, -D-葡萄糖-1-磷酸, -D

4、-葡萄糖-6-磷酸, -D-果糖-6-磷酸, -D-果糖-1，6-二磷酸,门静脉,单糖(葡萄糖),胞外降解 是一种水解作用（消化作用）,淀粉酶、寡糖酶、 葡萄糖苷酶、 半乳糖苷酶,多糖在细胞外、内的降解方式:, 分解代谢（糖酵解、三羧酸循环） 合成代谢（糖异生、糖原的合成） 中间代谢（磷酸戊糖途径）,胞内降解,丙酮酸氧化三羧酸循环,磷酸戊糖途径糖酵解 糖异生,葡萄糖的主要代谢途径及细胞定位,植物细胞,动物细胞,糖的生理功能,1.主要生理功能：氧化供能 4千卡/g .,2. 是细胞的组成成分：,糖脂- 构成神经组织和生物膜的成分,氨基多糖及其与蛋白质的结合物 - 结缔组织的基本成分,核糖及脱氧核

5、糖 - 分别是RNA及DNA的结构成分,糖蛋白 - 细胞膜成分,血浆球蛋白(包括抗体)几乎都是 糖蛋白;某些激素,酶和凝血因子也是糖蛋白,第二节 单糖的代谢,一、糖酵解（EMP） 二、丙酮酸的去路： 无氧降解和有氧降解途径 三、三羧酸循环（TCA） 四、磷酸戊糖途径（PPP） 五、糖的异生,葡萄糖的主要代谢途径,葡萄糖,丙酮酸,乳酸,乙醇,乙酰 CoA,6-磷酸葡萄糖,磷酸戊糖途径 ( 生成磷酸核糖、 NADPH+H+ 和CO2),糖酵解,（有氧）,（无氧）,（有氧或无氧）,糖异生,CO2+H2O,一、 糖酵解（glycolysis）,葡萄糖降解为丙酮酸并伴随着ATP生成的一系列反应，其过程与

6、葡萄糖生醇发酵的过程基本相同而得名。 该途径在年由三位生物化学家G.Embden、O.Meyerhof、J.K.Parnas提出，也称作Embden-Meyethof-Parnas途径，简称途径。 酵解的全部反应过程在胞液(cytoplasm ）中进行。,（一）EMP的化学历程,糖原（或淀粉）,1-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,1，6-二磷酸果糖,3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮,21，3-二磷酸甘油酸,23-磷酸甘油酸,22-磷酸甘油酸,2磷酸烯醇丙酮酸,2丙酮酸,第一阶段,第二阶段,第三阶段,葡萄糖,葡萄糖的磷酸化,磷酸己糖的裂解,丙酮酸和ATP的生成,准 备 阶 段,产能阶段,（一

7、）EMP的化学历程,磷酸化酶,变 位 酶,第一阶段： 活化(activation)己糖磷酸酯的生成：,己糖激酶 葡萄糖激酶,1.6-磷酸果糖激酶,磷酸己糖异构酶,激酶 能够在ATP和任一底物 间起催化作用，转移磷 酸基团的一类酶,G= - 16.8 KJ/mol,G= +1.7 KJ/mol,G= - 14.2 KJ/mol, 葡萄糖的磷酸化意义：,一种活化形式：磷酸化后易于参加代谢反应； 一种保糖机制：磷酸化的葡萄糖分子带有很强的极性基团，不能透过细胞膜，能够防止细胞内的葡萄糖分子向外渗出。 贮备磷酸基：为以后底物水平磷酸化而贮备。,G= - 16.8 KJ/mol,1）辅助因子 Mg2+、

8、Mn2+； 2) 别构酶 别构抑制剂: G-6-P和ATP； 3）限速酶 糖酵解的第一个调节酶。 4）分布广，专一性不强，能催化许多六碳糖，如D-果糖、D-甘露糖等，但对葡萄糖亲和力较大；,己糖激酶特性：,专一性强 只能催化葡萄糖， 只存在于肝脏，肌肉中没有。 肝脏中的葡萄糖激酶量比己糖激酶量高。,葡萄糖激酶,1）催化效率最低的限速酶） 2）辅助因子Mg2+、Mn2+；,磷酸果糖激酶（PFK）特性：,第二阶段： 裂解（lysis)磷酸丙糖的生成（两步反应）,1.6-二磷酸果糖 醛缩酶,磷酸丙糖 异构酶,反应迅速 即可完成,G= + 24 KJ/mol,G= +7.65 KJ/mol,(4%),

9、(96%),但由于3-磷酸甘油醛不停地被消耗掉，故能推动异构化反应不断向3-磷酸甘油醛方向进行。,3-磷酸甘油醛经: 脱氢、磷酸化、脱水、放能 等六步反应生成丙酮酸.,第三阶段：产能丙酮酸的生成：,第三阶段：3-磷酸甘油醛生成丙酮酸 伴有ATP生成,Mg2+、Mn2+,丙酮酸,PEP,丙酮酸激酶,3-磷酸甘油醛 脱氢酶,磷酸甘油 激酶,变位酶,烯醇化酶,高能化合物,高能化合物,G= + 6.36 KJ/mol,G= -18.9 KJ/mol,G= +4.45 KJ/mol,G= +1.8 KJ/mol,G= -31.4 KJ/mol,唯一的脱氢反应,第一次底物水平磷酸化反应,第二次底物水平磷酸

10、化,烯醇式丙酮酸,H,？,1）限速酶；四聚体 相对分子量为250，000。 有四种同工酶(哺乳动物)：L、M、K和 R， 分别分布于肝、肌肉、肾髓质及红细胞。 2）别构酶： 抑制剂: 长链脂肪酸、乙酰CoA、ATP、丙氨酸 激活剂: 1，6-二磷酸果糖、Mg2+ 、Mn2+或K+,丙酮酸激酶（pyruvate kinase）,前馈激活作用,无氧： 丙酮酸还原为乳酸(还原),G= -18.9 KJ/mol,当氧供给充分时，乳酸转化成丙酮酸，循糖的有氧分解途径分解为CO2和H2O，释放能量。 肌肉中的大量乳酸还可以通过血液运到肝脏和肾脏，通过糖的异生作用转变为糖。 乳酸是酸性物质，若细胞或血液中过

11、量堆积也可导致酸中毒。,乳酸的去路,总反应式: C6H12O6+2NAD+2ADP+2Pi 2C3H4O3 +2NADH +2H+2ATP+2H2O,糖原（或淀粉）,1-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,1，6-二磷酸果糖,3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮,21，3-二磷酸甘油酸,23-磷酸甘油酸,22-磷酸甘油酸,2磷酸烯醇丙酮酸,2丙酮酸,葡萄糖,途径中不可逆反应的三种酶活性控制整个途径的速度; 酶活性的调节： 别构效应、 共价修饰 调节物：途径中的代谢 产物 1,3-二磷酸甘油酸， 磷酸烯醇式丙酮酸,6-磷酸果糖激酶,丙酮酸激酶,己糖激酶,糖酵解的调节机理,1.迅速提供能量：在无氧条件

12、下迅速提供能量,供机体需要。,2.在无氧和缺氧条件下，作为糖分解供能的补充途径： 骨骼肌在剧烈运动时的相对缺氧； 从平原进入高原初期； 严重贫血、大量失血、呼吸障碍、肺及心血管疾患所 致缺氧。,糖酵解意义：,4.是糖的有氧氧化的前过程，亦是糖异生作用大部分逆过程,5.是糖、脂肪和氨基酸代谢相联系的途径。,3.在有氧条件下，作为某些组织细胞主要的供能途径： 如：表皮细胞、红细胞及视网膜等由于无线粒体，故只能 通过无氧酵解供能。,绝大多数组织细胞都通过有氧氧化获得能量。,二、糖有氧氧化（aerobic oxidation),有氧氧化的概念：葡萄糖在有氧条件下彻底氧化分解生成CO2和H2O，并释放出

13、大量能量的过程。,有氧氧化的反应过程,第一阶段：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,G（Gn）,第四阶段：氧化磷酸化,丙酮酸,乙酰CoA,H2O,O,ATP,ADP,TAC循环,胞液,线粒体,丙酮酸 脱氢酶系,丙酮酸+辅酶A+NAD+ 乙酰COA+CO2+NADH+H+,（二）乙酰辅酶A生成丙酮酸氧化脱羧:,反应不可逆， 丙酮酸脱氢酶系是糖有氧氧化途径的关键酶之一。,E1 丙酮酸脱氢酶(焦磷酸硫胺素TPP 、Mg2+) E2 二氢硫辛酸乙酰基转移酶(硫辛酸、辅酶A) E3 二氢硫辛酸脱氢酶(FAD、NAD+),3种酶：,6种辅助因子：,TPP、 Mg2+、硫辛酸、辅酶A

14、(COASH)、FAD、NAD+ （含Vit B1、泛酸、 Vit B2 、 Vit PP 硫辛酸五种维生素）,丙酮酸脱氢酶系 （或丙酮酸脱羧酶系）,维生素B1又名硫胺素（thiamine），是由一个嘧啶环和一个噻唑环构成，又称噻嘧胺。 体内的活性型为焦磷酸硫胺素（thiamine pyrophosphate，TPP）。 TPP: 参与-酮酸氧化脱羧。 是转酮醇酶的辅酶， 参与磷酸戊糖途径。,硫胺素 （thiamine）,焦磷酸硫胺素 (E1的辅酶),(一)丙酮酸脱氢酶系之辅助因子 1、维生素Bl与TPP,焦磷酸硫胺素（TPP）在丙酮酸脱羧中的作用,TPP 的噻唑环中, 氮和硫原子之间碳原子上

15、的氢具有较大酸性 , 容易形成 TPP 碳负离子; 活性高的碳负离子亲核进攻丙酮酸的羰基碳原子, 释放出CO2 并形成共振稳定的负碳离子加合物；,羟乙基 TPP,-,+2H,-2H,乙酰转移酶的辅酶： 氢载体、酰基载体,2. 硫辛酸 (E2的辅酶),辅酶A（HSCoA） 酰基载体蛋白（ACP）,3、辅酶A酰基递体,(二) 丙酮酸氧化脱羧作用,G0= - 33.5kJ/mol,反应可分为五步进行,为C负离子提供静电稳定作用； 通过氮原子双键共振的相互作用达到中间产物的稳定性。,1) E1丙酮酸脱竣形成羟乙基 -TPP,H+C-,丙酮酸氧化脱羧作用,？,E1 丙酮酸脱氢酶(焦磷酸硫胺素TPP 、M

16、g2+),氧化作用 羟乙基氧化成乙酰基 , 酰基转移 乙酰基转移到硫辛酸胺的S原子上 , 形成乙酰硫辛酰胺 ( 还原型 ) 。, 乙酰硫辛酰胺的生成 :,2）乙酰CoA 的生成,E2 二氢硫辛酸乙酰基转移酶(硫辛酸、辅酶A),-,在E2 的催化下 ,乙酰硫辛酰胺将乙酰基转移给辅酶A， 生成 乙酰辅酶A 和 二氢硫辛酰胺。, 乙酰CoA 的生成 (转酰基):,E2 二氢硫辛酸乙酰基转移酶(硫辛酸、辅酶A),E3_ NAD+ (氧化型) 起着氧化剂作用，催化二氢硫辛 酰胺传递氢传给E3_ FAD, 氧化型硫辛酰胺形成。,E3,E3,二氢硫辛酸脱氢酶,E2,E2,3）硫辛酰胺再生：,E3 二氢硫辛酸

17、脱氢酶(FAD、NAD+),FADH2 + NAD+ E3 FAD + NADH +H+,共五步反应中，第一步反应不可逆。 丙酮酸脱羧酶为限速酶。,4) 还原型E3_FADH2 再氧化：,丙酮酸氧化脱羧作用：,?,ys- E2,ys- E2,丙酮酸脱氢酶复合体催化反应简图,H2ASO3、有机砷 的毒害作用？,三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle TCA循环) 是指在线粒体中，乙酰CoA首先与草酰乙酸缩合生成 柠檬酸，然后经过一系列的代谢反应，乙酰基被氧化 分解，而草酰乙酸再生的循环反应过程。 分为三个阶段：,TCA第一阶段：柠檬酸生成 TCA第二阶段：氧化脱羧 TCA第

18、三阶段：草酰乙酸再生,第三阶段 经三羧酸循环氧化分解,CoASH,三羧酸循环 （TCA）,柠檬酸,异柠檬酸,顺乌头酸,酮戊二酸,琥珀酸,琥珀酰CoA,延胡索酸,苹果酸,草酰乙酸,C6,C6,C5,C6,+CO2,C4,C4,C4,C4,+CO2,C4,TCA第一阶段：柠檬酸生成,草酰乙酸,柠檬酸合成酶,顺乌头酸酶,顺乌头酸酶,G0= -32.3kJ/mol,G0= +6.03kJ/mol,热力学不利反应，但异柠檬酸参与下一步的分解反应 浓度不断降低，使异构化反应能够顺利进行。,柠檬酸形成： 柠檬酰CoA再经水解反应,得到柠檬酸和 CoA。,草酰乙酸,问题: 乙酰 CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸

19、的反应机制?,碳负离子形成： 在柠檬酸合成酶作用下, 乙酰 CoA 中的甲基氢原子 脱去质子形成碳负离子；,柠檬酰CoA形成： 碳负离子亲核进攻草酰乙酸中的羰基碳原子, 形成不稳定的柠檬酰CoA；,B-组氨酸,1）相对分子量98，000；由两个亚基组成； 2）反应不可逆，三羧酸循环的第一个限速酶。 3）活性抑制受 ATP、NADH、 琥珀酸CoA、脂酰- CoA等。,柠檬酸合成酶特性：,重要抑制剂： 氟乙酸 (杀虫剂；灭鼠药) 机理：柠檬酸合成酶催化 氟乙酸 氟乙酰CoA 氟柠檬酸,是顺乌头酸酶的竟争抑制剂，它与柠檬酸竟争，阻碍TCA循环，称致死性合成反应。,缩合 草酰乙酸,TCA第二阶段：氧

20、化脱羧,高能化合物,G0= -8.4kJ/mol,G0=-30.2kJ/mol,G0=-33.6kJ/mol,琥珀酰CoA合成酶 又称 琥珀酰硫激酶,1） 具有脱氢和脱羧两种功能，脱羧反应需要Mn2+； 2） 已发现两种： 一种需要NAD+和Mg2+为辅酶，仅存在于线粒体， 主要功能是参与三羧酸循环； 另一种需要NADP+和Mn2+为辅酶，存在于线粒体和胞浆， 主要功能是作为还原剂NADPH的一种来源。 3）别构酶：ADP是激活剂； ATP、NADH和丙二酸是抑制剂。 4）限速酶,异柠檬酸脱氢酶特性：,1）包含三种酶和六种辅助因子 -酮戊二酸脱羧酶、 硫辛酸琥珀酰转移酶 二氢硫辛酸脱氢酶 （T

21、PP、硫辛酸、CoASH、FAD、NAD+、Mg2+） 2）限速酶：受ATP、NADH和琥珀酰CoA和亚砷酸 盐的抑制。,-酮戊二酸脱氢酶系特性：？,与丙酮酸脱氢酶系相似 ,但两者在酶的结构和功能上有些差别。,TCA第三阶段：草酰乙酸再生,草酰乙酸,琥珀酸脱氢酶,延胡索酸酶,苹果酸脱氢酶,G0=0kJ/mol,G0=-3.8kJ/mol,G0=+29.7kJ/mol,(10-6mol/L),琥珀酸类似物 丙二酸， 琥珀酸脱氢酶的强抑制剂 酶不能使其脱氢。,热力学不利反应，为什 么可以进行？,为什么琥珀酸脱氢酶 的辅酶是FAD,而不是 NAD？,CoASH,+CO2,+CO2,三羧酸循环 （TC

22、A）,草酰乙酸 再生阶段,柠檬酸的生成阶段,氧化脱 羧阶段,柠檬酸,异柠檬酸,顺乌头酸,酮戊二酸,琥珀酸,琥珀酰CoA,延胡索酸,苹果酸,草酰乙酸,NAD+,NAD+,FAD,NAD+,草酰乙酸 C被更新,三羧循环的总反应式:,CH3COSCoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O 2CO2+CoASH+3NADH+3H+ +FADH2+GTP,氧化磷酸化,三羧酸循环中ATP的生成,三羧酸循环的调节酶及其调节:,变构激活剂 ADP Ca2+,变构抑制剂 ATP ATP NADH NADH、 琥珀酰CoA,酶 的 名 称 柠檬酸合酶 异柠檬酸脱氢酶 -酮戊二酸脱氢酶系,ADP,Ca2+,草

23、酰乙酸,三羧酸循环中草酰乙酸的来源,循环过程草酰乙酸量不变，但需补充,三羧酸循环中草酰乙酸的来源(1),+ CO2 +ATP,三羧酸循环中草酰乙酸的来源(2),三羧酸循环不仅是产生ATP的途径，它产生的中间产物也是生物合成的前体, 如：,三羧酸循环中间产物的影响：,三羧循环的生物学意义,是糖、脂、蛋白质分解供能的共同通路 是糖、脂、蛋白质互变的共同途径。 提供能量的主要途径 为其它物质代谢提供小分子前体； 为呼吸链提供H+ + e。,TAC,体内约有30%葡萄糖通过磷酸戊糖途径分解。,三、磷酸戊糖途径,NADPH的主要功能：,1、作为供氢体 -参与体内多种生物合成代谢：如参与合成脂肪酸、胆固醇

24、，一些氨基酸。,2、参与羟化反应：作为单加氧酶的辅酶，参与对代谢物的羟化。如参与肝脏对激素、药物和毒物的生物转化作用 3.使氧化型谷胱甘肽还原 对维持细胞中还原型谷胱甘肽的正常含量起重要作用,4、维持巯基酶的活性。,2G-SH G-S-S-G,NADP+ NADPH+H+,A AH2,5-磷酸核糖作用：,合成原料,5-磷酸核糖是合成核苷酸辅酶及核酸的主要原料，故损伤后修复、再生的组织(如梗塞的心肌、部分切除后的肝脏)，此代谢途径都比较活跃。,第一阶段（氧化阶段） 6-磷酸葡萄糖 脱氢、水合、氧化脱羧,第二阶段（基团转移阶段） 5-磷酸核酮糖 基团转移及差向异构,磷酸戊糖途径的过程,NADPH

25、5-磷酸核酮糖 CO2,3-磷酸甘油醛 6-磷酸果糖,（转酮醇酶 转醛酮酶）,此阶段的所有反应均为可逆反应。,1、 磷酸戊糖途径的氧化脱羧阶段,NADPH+H+,5-磷酸核酮糖,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖酸内酯,6-磷酸葡萄糖酸,CO2,6-磷酸葡萄糖 脱氢酶,内酯酶（水解）,6-磷酸葡萄糖酸 脱氢酶（脱氢脱羧）,关键酶,C5,C3,C5,C3,C6,C4,C6,C7,C5,2、基团转移阶段,6-磷酸果糖 3-磷酸甘油醛,磷酸戊糖途径的非氧化分子重排（基团转移）阶段,阶段之一,阶段之二,阶段之三,异构酶,（5-磷酸核酮糖异构化）,（基团转移）,（3-磷酸甘油醛异构、缩合与水解）,3-磷酸甘

26、油醛,基团转移阶段之二,+,2,4-磷酸赤藓糖,+,2,5-磷酸核糖,2,3-磷酸甘油醛,转酮醇酶,转醛醇酶,2,6-磷酸果糖,+,7-磷酸景天庚酮糖,2,5-磷酸木酮糖,基团转移酶 转酮醇酶 转醛醇酶 辅酶为TPP、Mg2+,二碳基团,C5,C5,C3,C7,C6,C4,转二羟丙酮基反应,基团转移阶段之二 基团转移（续前）,+,转酮酶,C4,C5,C6,C3,转酮基反应,1,6-二 磷酸果糖,6-磷酸果糖,醛缩酶,二磷酸果糖酯酶,基团转移阶段之三 （3-磷酸甘油醛异构、缩合与水解）,异构酶,3-磷酸甘油醛 6-磷酸果糖,进入糖酵解途径,磷酸戊糖途径的总反应式,速度受生物合成过程中对NADPH

27、的需要调节。 6-P-磷酸葡萄糖脱氢酶是关键酶 NADPH反馈抑制6-P-葡萄糖脱氢酶的活性。,磷酸戊糖途径的调节,四、糖的异生,糖异生(gluconeogenesis)；由非糖物质转变为葡 萄糖或糖原的过程。 地点：肝脏及肾脏（饥饿时）胞液中 原料：氨基酸、甘油、乳酸及三羧酸循环中的 有机酸,糖异生主要途径和关键反应,糖原（或淀粉）,1-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,1，6-二磷酸果糖,3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮,2磷酸烯醇丙酮酸,2丙酮酸,葡萄糖,己糖激酶,果糖激酶,二磷酸果糖磷酸酯酶,丙酮酸激酶,丙酮酸羧化酶,6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶,6-磷酸葡萄糖,2草酰乙酸,PEP羧激酶,地点？,糖异生途

28、径关键反应之一,酵解1,(水解),己糖激酶,糖异生途径关键反应之二,酵解3,(水解),果糖激酶,糖异生途径关键反应之三,此反应消耗 2ATP,丙酮酸激酶,酵解10,(线粒体),和羧化酶的结合形式,- 6 - 磷酸葡萄糖磷酸酯酶 二磷酸果糖磷酸酯酶-1 丙酮酸羧化酶 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶,胞浆 胞浆 线粒体 胞浆、线粒体,糖异生作用的酶,存在部位,草酰乙酸“膜障”：线粒体内膜不允许草酰乙酸自由 透过，故此在线粒体与胞浆之间 的交换受阻。,谷-草转氨酶,线粒体中草酰乙酸的转运,苹果酸-草酰乙酸穿梭作用 （肝脏、心肌组织）,转氨基作用-AA和酮酸之间氨基的转移作用,转氨基作用的机制:(作业),转氨

29、酶的辅酶： 迄今发现的转氨酶都以磷酸吡哆醛（PLP）为辅基， 它与酶蛋白以牢固的共价键形式结合。,PLP,PMP,(1)当ATP积聚量较多时， 可抑制糖分解，促进糖异生，以积累能源。 (2) 当耗能增加时，ATP不足， 抑制糖异生，促进糖分解，产生更多ATP。,ATP/(AMP+ADP)比值对糖异生和糖酵解的影响,糖异生的调节,1、磷酸烯醇式丙酮酸循环的变构调节,ATP,ADP,1,6-二磷酸果糖,糖异生的调节,2 磷酸果糖循环 的变构调节,ATP,AMP,2,6-二磷酸果糖,糖异生的调节,底物循环(substrate cycle): 由不同酶催化的单向反应使两个底物互变的循环,糖异生的生理意

30、义,1在饥饿情况下维持血糖浓度的相对恒定。 2回收乳酸（耗能过程） 乳酸循环（Cori循环）肌肉组织中的葡萄糖无氧酵解产生的乳酸，经血循环转运至肝，再经糖异生作用生成葡萄糖后转运至肌肉组织加以利用的循环过程。,肝,肌肉,葡萄糖,葡萄糖,乳酸,乳酸,乳酸,丙酮酸,血液,乳酸循环示意图,3维持酸碱平衡： 在肾组织细胞中进行的糖异生作用有利于酸性物质的排泄。,降低原尿中的H+浓度, 有利于肾脏的排氢保钠作用,对预防酸中毒有重要作用。,血液中的葡萄糖含量称为血糖。 正常空腹血糖浓度为3.896.11mmol/L（70100mg%）。,血糖,血糖水平恒定的生理意义,脑组织 主要依赖葡萄糖供能； 红细胞

31、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,五、糖异生的原料,1生糖氨基酸： Ala, Cys, Gly, Ser, Thr, Trp 丙酮酸 Pro，His，Gln，Arg Glu -酮戊二酸 Ile，Met，Ser，Thr，Val 琥珀酰CoA Phe，Tyr 延胡索酸 Asn，Asp 草酰乙酸,2甘油： 甘油三酯 甘油 -磷酸甘油 磷酸二羟丙酮。 3乳酸： 乳酸丙酮酸。,谢谢,第三节 糖原的分解与合成,糖原的结构,糖原的降解需要三种 酶的作用： 1、糖原磷酸化酶 2、糖原脱支酶 3、磷酸葡萄糖变位酶,一、糖原的分解,1、糖原磷酸化酶 Glycogen p

32、hosphorylase,该酶的特点: 只断裂-1,4糖苷键， 直到分支点前第四个葡萄糖残基处。,Pi,1-磷酸葡萄糖,非还原性末端,该酶的特点: 每次从糖原的非还原性末端断下一个 葡萄糖分子，直到分支点前第四个葡萄糖残基处。,2、糖原脱支酶 Glycogen debranching enzyme,脱支酶具有双重作用: -1,4-糖基转移酶 -1,6-糖苷酶,一类需要微量的G-1,6-二磷酸作为辅助因子，并需要E活性中心的一个Ser残基；如果它从变位酶分子上脱落，就会发生酶活性的钝化。 磷酸基是连接在E的Ser上.,3、磷酸葡萄糖变位酶 Phosphoglucomutase,磷酸基团从 C-1

33、转移到C-6,3、磷酸葡萄糖变位酶 Phosphoglucomutase,一类需要微量的G-1,6-二磷酸作为辅助因子，并需要E活性中心的一个Ser残基；如果它从变位酶分子上脱落，就会发生酶活性的钝化。 磷酸基是连接在E的Ser上.,原料：葡萄糖 酶：葡萄糖激酶 磷酸葡萄糖变位酶 UDPG焦磷酸化酶 糖原合成酶 糖原分支酶 引物(糖原) 糖基供体：,葡萄糖,糖原分支酶,糖原合成酶,焦磷酸化酶,(含1,4和1,6糖苷键),二、糖原合成图 耗能过程,磷酸葡萄糖变位酶,葡萄糖激酶,1、UDP-葡萄糖焦磷酸化酶,活性葡萄糖,ATP UDP,二磷酸核苷激酶,ADP,UTP,2、糖原合酶,糖链延长每加1

34、个葡萄糖基消耗2分子ATP,只能催化 葡萄糖残基加到含4个残基以上的葡聚 糖分子上，并且只能以1-4糖苷键相连。 需要“引物”（称为生糖原蛋白）存在； 引物蛋白质 蛋白上带有一个有寡糖分子， 具有自动糖基化功能， 可催化8个UDPG以 -1,4成链。 在此基础上，糖原合酶再继续延长糖基链。糖原合酶一旦与生糖蛋白脱离，将不再行使其合成作用。,糖原合酶,当糖链长度达到12 18个葡萄糖基时,转移67个葡萄糖基,作用 断开-1,4-糖苷键 形成-1,6-糖苷键,3、糖原分支酶,糖原合成的特点：,1必须以原有糖原分子作为引物； 2合成反应在糖原的非还原端进行； 3合成为一耗能过程，每增加一个葡萄糖残基

35、，需消耗2个高能磷酸键（2分子ATP）； 4其关键酶是糖原合酶(glycogen synthase)，为一共价修饰酶； 5需UTP参与（以UDP为载体）。,糖原代谢的调控,当机体缺少供能物质时，糖原分解加强。 当供能物质充足时，能量以糖原形式贮存。 调节点是 糖原合酶和磷酸化酶，其活性决定不同 途径的代谢速率，从而影响糖原代谢的 方向。 糖原合酶和磷酸化酶的快速调节有共价修饰和变构调节两种方式。,激素对肝糖原分解的调控,意义： 少量信号分子（如激素）存在，即可加速这种酶促反应，而使大量的另一种酶发生化学修饰，从而获得放大效应。这种调节方式快速、效率极高。,肾上腺素或胰高血糖素,1、腺苷酸环化酶

36、（无活性）,腺苷酸环化酶（活性）,2、ATP,cAMP,R、cAMP,3、蛋白激酶（无活性）,蛋白激酶（活性）,4、磷酸化酶激酶（无活性）,磷酸化酶激酶（活性）,5、磷酸化酶 b（无活性）,磷酸化酶 a（活性）,6、糖原,6-磷酸葡萄糖,1-磷酸葡萄糖,葡萄糖,血液,肾上腺素或胰高血糖素,1,108,葡萄糖,4,5,6,糖原的合成与分解 途径是完全不一样的。,糖原的分解与合成代谢,血中葡萄糖,脂、蛋白质等,糖异生,糖的合成代谢,糖原,糖的贮存,糖代谢小结,饱食,饥饿,短期 长期,糖原合成,上课去,上课去,六、糖代谢异常与疾病 Abonormal Carbohydrate Metabolism

37、in Disease,一、先天性酶缺陷导致糖原累积症,糖原累积症（glycogen storage disease）是一类遗传性代谢病，其特点为体内某些器官组织中有大量糖原堆积。 引起糖原累积症的原因是患者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类。,糖原积累症分型,二、血糖水平异常及糖尿病是最常见的糖代谢紊乱,人体对摄入的葡萄糖具有很大耐受能力的这种现象，被称为葡萄糖耐量（glucose tolerence）或耐糖现象。 临床上因糖代谢障碍可发生血糖水平紊乱，常见有低血糖和高血糖两种类型。,糖耐量试验(glucose tolerance test, GTT),目的：临床上用来诊断病人有无糖代谢异常。,口

38、服糖耐量试验的方法,被试者清晨空腹静脉采血测定血糖浓度，然后一次服用100g葡萄糖，服糖后的1/2、1、2h（必要时可在3h）各测血糖一次。以测定血糖的时间为横坐标（空腹时为0h），血糖浓度为纵坐标，绘制糖耐量曲线。,糖耐量曲线,正常人：服糖后1/21h达到高峰，然后逐渐降低， 一般2h左右恢复正常值。,糖尿病患者：空腹血糖高于正常值，服糖后血糖浓度急剧升高，2h后仍可高于正常。,（一）低血糖,空腹血糖浓度低于3.333.89mmol/L时称为低血糖(hypoglycemia) 。 血糖水平过低，会影响脑细胞的功能，从而出现 头晕、倦怠无力、心悸等症状，严重时出现昏迷，称为低血糖休克。, 胰性

39、（胰岛-细胞功能亢进、胰岛-细胞功能低下等） 肝性（肝癌、糖原积累病等） 内分泌异常（垂体功能低下、肾上腺皮质功能低下等） 肿瘤（胃癌等） 饥饿或不能进食,低血糖的病因有：,（二）高血糖是指空腹血糖高于7.22mmol/L,临床上将空腹血糖浓度高于7.227.78mmol/L称为高血糖(hyperglycemia) 。 当血糖浓度高于8.8910.00mmol/L时，超过了肾小管的重吸收能力，则可出现糖尿。这一血糖水平称为肾糖阈。,持续性高血糖和糖尿，主要见于糖尿病(diabetes mellitus, DM)。,b. 血糖正常而出现糖尿，见于慢性肾炎、肾病综合征等引起肾对糖的吸收障碍。,c. 生理性高血糖和糖尿可因情绪激动而出现。,高血糖及糖尿的病理和生理原因：,（三）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。,临床上将糖尿病分为二型:,型（胰岛素依赖型） 型（非胰岛素依赖型）,多发生于青少年，主要与遗传有关，定位于人类组织相容性复合体上的单个基因或基因群，是自身免疫病。,和肥胖关系密切，可能是由细胞膜上胰岛素受体丢失所致。,