1,第二篇,物质代谢及其调节 metabolism and regulation,P111,2,二、新陈代谢的过程,新陈代谢是生命活动的基本特征之一,3,三、代谢讨论内容,糖代谢 （6学时） 脂类代谢 （5学时） 生物氧化 （3学时） 氨基酸代谢 （4学时） 核苷酸代谢 （3学时）,四、参考书目,生物化学王镜岩等主编 （第三版） 生物化学应试指南（周爱儒主编） 其他高等医学院校的生物化学教材及习题集,4,五、学习本篇需要注意的问题,掌握各类物质代谢的基本反应途径、 关键酶与调节环节、重要生理意义,掌握各种物质代谢的相互联系与调节 规律,代谢异常与疾病的关系,5,糖 代 谢metabolism of carbohydrates,第 六 章,6,Major Object,教学时数 6学时 掌握：糖分解代谢的主要途径。糖酵解的概念。糖无氧氧化、糖有氧氧化、磷酸戊糖途径（概念，反应部位，反应过程，关键酶及限速酶，主要反应步骤，ATP的生成，生理意义）。底物水平磷酸化的概念及有关反应。丙酮酸脱氢酶复合体的组成及作用。柠檬酸循环（概念、反应过程、关键酶及限速酶、生理意义）。糖原合成与分解、糖异生（概念、原料、组织和细胞定位，反应过程，关键酶，生理意义）。 熟悉：糖的生理功能。巴斯德效应。肌糖原与肝糖原分解的不同点。乳酸循环的概念及生理意义。2,3-BPG旁路的概念和生理意义。血糖及其调节（血糖的概念，正常人空腹血糖的水平，血糖的来源和去路，激素对血糖水平的调节）。 了解：糖的消化吸收。糖酵解的调节。磷酸戊糖途径、有氧氧化、糖原合成与分解以及糖异生的调节。底物循环的概念。血糖水平异常及高糖刺激产生损伤细胞的生物学效应。,7,糖是多羟醛或多羟酮及其衍生物。根据其水解产物的情况。 糖主要可分为以下四大类：,单糖 （monosaccharide） 寡糖 （oligosaccharide） 多糖 （polysaccharide） 结合糖 （glycoconjugate）,8,1.单糖 不能再水解的糖,葡萄糖（glucose） 已醛糖,果糖（fructose） 已酮糖,9,半乳糖（galactose） 已醛糖,核糖（ribose） 戊醛糖,10,2.寡糖,常见的几种二糖有：,麦芽糖 （maltose） 葡萄糖 葡萄糖,蔗 糖 （sucrose） 葡萄糖 果糖,乳 糖 （lactose） 葡萄糖 半乳糖,能水解生成几分子单糖的糖，各单糖之间借脱水缩合的糖苷键相连。,11,3. 多糖 能水解生成多个分子单糖的糖,常见的多糖有：,淀 粉 （starch）,糖 原 （glycogen）,纤维素 （cellulose）,12,OH,OH,-1,6糖苷键,淀粉和糖原中葡萄糖的连接键,1,2,3,4,5,6,4,1,6,1,1,4,4,1,1,4,4,13,4. 结合糖 糖与非糖物质的结合物,糖脂 （glycolipid）：是糖与脂类的结合物 糖蛋白 （glycoprotein）：是糖与蛋白质的结合物,常见的结合糖有:,14,糖的生理功能,1. 糖在生命活动中的主要作用是提供碳源和能源。 2. 提供合成体内其他物质的原料 糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、 核苷等物质的原料。 3. 作为机体组织细胞的组成成分 糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。,P111,15,糖代谢的概况分解、储存、合成,葡萄糖,丙酮酸,H2O及CO2,乳酸,乳酸、氨基酸、甘油,糖原,核糖 + NADPH+H+,淀粉,16,第一节,糖的消化吸收与转运 Digestion, absorption and transportation of Carbohydrates,P112,17,人类食物中的糖主要有植物淀粉、动物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以淀粉为主。,消化部位： 主要在小肠，少量在口腔,一、糖消化后以单糖形式吸收,糖的消化,P112,18,淀粉,麦芽糖+麦芽三糖 （40%） （25%）,-临界糊精+异麦芽糖 （30%） （5%）,葡萄糖 (Glucose G),唾液中的-淀粉酶,-葡萄糖苷酶 （包括麦芽糖酶）,-临界糊精酶 （包括异麦芽糖酶）,消化过程:,肠粘膜上皮细胞刷状缘,胃,口腔,肠腔,水解-1,4-糖苷键 和-1,6-糖苷键,水解-1、4-糖苷键,P112,19,吸收部位 小肠上段,吸收形式 单 糖,糖的吸收,P112,乳糖,蔗糖,葡萄糖,果糖,半乳糖,乳糖酶,蔗糖酶,其他糖的水解,20,结论: 葡萄糖的吸收是耗能的主动吸收过程,ADP+Pi,ATP,G,Na+,K+,小肠粘膜细胞,肠腔,门静脉,Na+依赖型葡萄糖转运体 （Na+-dependent glucose transporter, SGLT）,刷状缘,细胞内膜,葡萄糖（G）在肠粘膜的吸收机制,P112,21,小肠肠腔,肠粘膜上皮细胞,门静脉,肝脏,体循环,SGLT,各种组织细胞,GLUT,GLUT：葡糖转运蛋白(glucose transporter)，已发现有12种葡萄糖转运蛋白。,二、细胞摄取葡萄糖需要转运蛋白,P112,22,糖的无氧氧化 anaerobic oxidation,第二节,P112,23,酶促反应动力学,1. 抑制剂对酶促反应速度的影响 竞争性抑制（概念、机制、特点及在医学上的应用） 非竞争性抑制（概念、机制、特点） 反竞争性抑制（概念、机制、特点） 2. 激活剂对酶促反应速度的影响,酶的调节,1. 酶的变构调节（概念和特点） 2. 酶的化学修饰（概念和特点） 3. 酶原及酶原的激活（概念、机理及意义）,知识回顾,24,糖代谢,糖的消化吸收 糖分解代谢的主要途径 3. 糖酵解 4. 糖无氧氧化,知识回顾,25,糖酵解的概念：葡萄糖在细胞液中分解为丙酮酸的过程，是葡萄糖无氧氧化和有氧氧化的共同起始途径。,糖无氧氧化的概念：在无氧或缺氧情况下，葡萄糖或糖原中的葡萄糖单位在细胞液中经一系列酶促反应生成丙酮酸进而还原生成乳酸的过程。 该过程与酵母菌利用葡萄糖生醇发酵过程相似,P113,26,以葡萄糖为起始物包括11个酶催化的反应 反应部位：胞质,一、糖的无氧氧化过程,（糖酵解） glycolysis,P113,27,（一）葡萄糖经糖酵解分解为两分子丙酮酸,葡糖-6-磷酸 (glucose-6-phosphate ) (G-6-P),己糖激酶（HK） (肝：葡糖激酶 GK),1. 葡萄糖磷酸化生成葡糖-6-磷酸,ADP,Mg2+,ATP,耗能反应,1,2,3,4,5,6,P113,28,已糖激酶 (hexokinase),已糖激酶有4种同工酶，即型,已糖激酶的分型 型 型,中文名称 已糖激酶(HK) 葡糖激酶(GK) 英 文 hexokinase glucokinase,存在范围 在组织细胞 仅在肝脏和胰 中广泛存在 腺细胞存在,与葡萄糖亲和力 高 低 Km: 0.1mmol/L Km: 10mmol/L,产物反馈抑制 有 无,激素调控 受激素调控,P113,29,葡糖-6-磷酸 (glucose-6-phosphate ) (G-6-P),果糖-6-磷酸 (fructose-6- phosphate) (F-6-P),磷酸己糖异构酶,Mg2+,2.葡糖-6-磷酸转变为果糖-6-磷酸,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,P113,30,6,磷酸果糖激酶-1 (PFK-1),果糖-1,6-二磷酸 (F-1,6-BP),3.果糖-6-磷酸转变为果糖-1,6-二磷酸,果糖-6-磷酸 (F-6-P),第二个关键酶(限速酶),耗能反应,P,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,6,P113,31,3-磷酸甘油醛,醛缩酶,4. 磷酸丙糖的生成5. 磷酸丙糖的异构化,CH2-O-,C=O,HO-C-H,H-C-OH,H-C-OH,CH2O-,P,P,果糖-1,6-二磷酸,醛缩酶：催化可逆反应,反应倾向于己糖的合成,3-磷酸甘油醛不 断移去,故反应向丙糖生成的方向进行。,(96%),(4%),1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,P113,32,以上5步反应为糖酵解的耗能阶段，1分子葡萄糖经两次磷酸化消耗了2分子ATP，产生了2分子3-磷酸甘油醛。,33,3-磷酸甘油醛脱氢酶,糖酵解 中唯一的 脱氢反应,6. 3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸,NAD+H3PO4,NADH+H+,3-磷酸甘油醛 (glyceraldehyde- 3-phosphate),1,3-二磷酸甘油酸 (1,3biphosphoglycerate),高能化合物,(1,3-BPG),P113,34,磷酸甘油酸激酶,7. 1,3-二磷酸甘油酸转变为3-磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸 (3-phosphoglycerate),1,3-二磷酸甘油酸 (1,3-BPG),ADP,ATP,Mg2+,第一次底物水平磷酸化 第一个产生ATP的反应,P113,35,底物水平磷酸化的定义 (substrate level phosphorylation),代谢物进行脱氢或脱水反应时，分子内部能量重新分布形成高能键。将此高能键转移给ADP或GDP生成ATP或GTP的过程，称为底物水平磷酸化。,P113,36,磷酸甘油酸变位酶,8. 3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸,Mg2+,P113,37,烯醇化酶,-H2O,9. 2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸,+H2O,磷酸烯醇式丙酮酸 (phosphoenolpyruvate) (PEP),2-磷酸甘油酸 (2-phosphoglycerate),COOH,H-C-O-,CH2O-H,P,高能化合物,P114,38,10. 磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸,丙酮酸 (pyruvate),COOH,C O,CH3,ADP,ATP,Mg2+,K+,丙酮酸激酶(PK),磷酸烯醇式丙酮酸 (phosphoenolpyruvate) (PEP),第二次底物水平磷酸化 第二个产生ATP的反应,P114,39,在糖酵解产能阶段的5步反应中，2分子磷酸丙糖经两次底物水平磷酸化转变成2分子丙酮酸，总共生成4分子ATP。,40,乳酸 (lactate),NAD+,NADH+H+,糖无氧氧化中唯一的加氢反应,乳酸脱氢酶(LDH),NADH+H+ 的来源？,（二）丙酮酸被还原为乳酸,P114,41,葡萄糖(糖原)转变为乳酸,糖无氧氧化过程,糖原(Gn),HK (GK),PFK-1,PK,P114,42,磷酸葡萄糖变位酶,糖原分解生成葡糖-6-磷酸,葡糖-1-磷酸 (glucose-1-phosphate),葡糖-6-磷酸 (glucose-6-phosphate),6,1,43,图6-1 糖的无氧氧化,44,糖无氧氧化总反应式：,以葡萄糖为起始物,45,糖无氧氧化小结,46,1mol葡萄糖经无氧氧化生成 2 mol乳酸，净生成2molATP,7.糖酵解过程中ATP的生成：,2,葡 萄 糖 葡糖-6-磷酸,果糖-6-磷酸 果糖-1,6-二磷酸,1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸,磷酸烯醇式丙酮酸 丙 酮 酸,-1,1,反 应 ATP,-1,2,1,Gn中的1molG单位经无氧氧化生成2mol乳酸，净生成3molATP,8.终产物乳酸的去路：释放入血,进入肝脏再进一步代谢 分解利用 乳酸循环（糖异生）,47,调节点,二、糖酵解的调节,P115,48,(一)磷酸果糖激酶-1,PFK-1是调节糖酵解流量最重要的一个酶,PFK-1：四聚体，别构酶,AMP ADP F-1,6-BP（正反馈调节