目目 录录Metabolism of Carbohydrates第第 四四 章章糖糖 代代 谢谢目目 录录糖糖(carbohydrates)(carbohydrates)即即碳碳水水化化合合物物，其其化化学学本本质为多多羟醛或或多多羟酮类及及其其衍衍生生物物或或多聚物。多聚物。糖的化学糖的化学一糖的概念一糖的概念目目 录录二糖的分类及其构造二糖的分类及其构造根据其水解根据其水解根据其水解根据其水解产产物的情况，糖主要可分物的情况，糖主要可分物的情况，糖主要可分物的情况，糖主要可分为为以下四大以下四大以下四大以下四大类类。单单糖糖糖糖 (monosacchride) (monosacchride) (monosacchride) (monosacchride)寡糖寡糖寡糖寡糖 (oligosacchride) (oligosacchride) (oligosacchride) (oligosacchride)多糖多糖多糖多糖 (polysacchride) (polysacchride) (polysacchride) (polysacchride)结结合糖合糖合糖合糖 (glycoconjugate) (glycoconjugate) (glycoconjugate) (glycoconjugate)葡萄糖葡萄糖(glucose) 已已醛糖糖果糖果糖(fructose) 已已酮糖糖 1. 单糖单糖 不能再水解的糖。不能再水解的糖。目目 录录半乳糖半乳糖(galactose) 已已醛糖糖 核糖核糖(ribose) 戊戊醛糖糖 目目 录录目目 录录2. 寡糖寡糖常常见的几种二糖有的几种二糖有麦芽糖麦芽糖 (maltose) (maltose) 葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖蔗蔗 糖糖 (sucrose) 葡萄糖葡萄糖 果糖果糖乳乳 糖糖 (lactose) 葡萄糖葡萄糖 半乳糖半乳糖能水解生成几分子单糖的糖，各单糖之间借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。脱水缩合的糖苷键相连。目目 录录3. 多糖多糖 能水解生成多个分子单糖的糖。能水解生成多个分子单糖的糖。常常见的多糖有的多糖有淀淀 粉粉 (starch)糖糖 原原 (glycogen)纤维素素 (cellulose) (cellulose) 淀粉淀粉 是植物中是植物中营养的养的储存方式存方式淀粉淀粉颗粒粒-1,4-糖苷糖苷键键 糖原糖原 是是动物体内葡萄糖的物体内葡萄糖的储存方式存方式 纤维素素 作作为植物的骨架植物的骨架 -1,4-糖苷糖苷键目目 录录4. 结合糖结合糖 糖脂糖脂 (glycolipid)：是糖与脂：是糖与脂类的的结合物。合物。糖蛋白糖蛋白 (glycoprotein)：是糖与蛋白：是糖与蛋白质的的结合物。合物。 常常见的的结合糖有：合糖有： 糖与非糖物质的结合物。糖与非糖物质的结合物。目目 录录第第 一一 节节 概概述述Introduction目目 录录 一、糖的生理功能一、糖的生理功能1. 氧化供能氧化供能如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、核苷等物核苷等物质的原料。的原料。3. 作作为机体机体组织细胞的胞的组成成分成成分这是糖的主要功能。是糖的主要功能。2. 提供合成体内其他物提供合成体内其他物质的原料提供碳源的原料提供碳源如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。成成分。目目 录录二、糖的消化与吸收二、糖的消化与吸收一糖的消化一糖的消化人人类食食物物中中的的糖糖主主要要有有植植物物淀淀粉粉、动物物糖糖原原以以及及麦麦芽芽糖糖、蔗蔗糖糖、乳乳糖糖、葡葡萄萄糖糖等，其中以淀粉等，其中以淀粉为主。主。消化部位：消化部位： 主要在小主要在小肠，少量在口腔，少量在口腔目目 录录淀粉淀粉 麦芽糖麦芽糖+麦芽三糖麦芽三糖 40% 25%-临界糊精界糊精+异麦芽糖异麦芽糖 30% 5%葡萄糖葡萄糖 唾液中的唾液中的-淀粉淀粉酶 -葡萄糖苷葡萄糖苷酶 -临界糊精界糊精酶 消化过程消化过程 肠粘膜肠粘膜上皮细胞上皮细胞刷状缘刷状缘 胃胃 口腔口腔 肠腔肠腔 胰液中的胰液中的-淀粉淀粉酶 目目 录录食食物物中中含含有有的的大大量量纤纤维维素素，因因人人体体内内无无- -糖糖苷苷酶酶而而不不能能对对其其分分解解利利用用，但但却却具具有有刺刺激激肠肠蠕蠕动动等等作作用用，也也是是维维持持安安康所必需。康所必需。目目 录录二糖的吸收二糖的吸收1. 吸收部位吸收部位 小小肠上段上段 2. 吸收方式吸收方式 单 糖糖 目目 录录ADP+Pi ATP G Na+ K+ Na+泵泵小肠粘膜细胞小肠粘膜细胞 肠肠腔腔 门静脉门静脉 3. 吸收机制吸收机制Na+依赖型葡萄糖转运体依赖型葡萄糖转运体(Na+-dependent glucose transporter, SGLT)刷状缘刷状缘 细胞内膜细胞内膜 目目 录录4. 吸收途径吸收途径 小小肠肠腔腔 肠粘膜上皮粘膜上皮细胞胞 门静脉静脉 肝肝脏 体循体循环SGLT 各种各种组织细胞胞 GLUT GLUT：葡葡萄萄糖糖转运运体体(glucose transporter)，已已发现有有5种种葡葡萄萄糖糖转运运体体(GLUT 15)。目目 录录 三、糖代三、糖代谢的概略的概略 葡萄糖葡萄糖 酵解途径酵解途径 丙丙酮酸酸 有氧有氧 H2O及及CO2 糖异生途径糖异生途径 乳酸、氨基酸、甘油乳酸、氨基酸、甘油 肝糖原分解肝糖原分解 糖原糖原 糖原合成糖原合成 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 核糖核糖 + + NADPH+H+NADPH+H+淀粉淀粉 消化与吸收消化与吸收 30 or 32 ATP 无氧无氧 乳酸乳酸 2ATP目目 录录第第 二二 节节糖的无氧分解糖的无氧分解 Glycolysis目目 录录 一、糖酵解的反响过程一、糖酵解的反响过程 第一第一阶段段 第二第二阶段段* 糖酵解糖酵解(glycolysis)的定义的定义* 糖酵解分糖酵解分为两个两个阶段段* 糖酵解的反响部位：糖酵解的反响部位：细胞液胞液在在缺缺氧氧情情况况下下，葡葡萄萄糖糖生生成成乳乳酸酸(lactate)的的过过程称之为糖酵解。程称之为糖酵解。 由葡萄糖分解成丙由葡萄糖分解成丙酮酸酸(pyruvate)，称之，称之为糖酵解途径糖酵解途径(glycolytic pathway)。由丙由丙酮酸酸转变成乳酸。成乳酸。目目 录录 葡萄糖磷酸化葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖ATP ADPMg2+ 己糖激酶己糖激酶(hexokinase)Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 一葡萄糖分解成丙一葡萄糖分解成丙酮酸酸目目 录录哺哺乳乳类动物物体体内内已已发现有有4种种己己糖糖激激酶同同工工酶，分分别称称为至至型型。肝肝细胞胞中中存存在在的的是是型型，称称为葡葡萄萄糖糖激激酶(glucokinase)。它它的的特点是：特点是：对葡萄糖的葡萄糖的亲和力很低和力很低受激素受激素调控控 目目 录录 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖磷酸果糖 己糖异构酶己糖异构酶 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖磷酸果糖 目目 录录 6-磷酸果糖磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 ATP ADP Mg2+ 6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖目目 录录1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 磷酸己糖裂解成磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖分子磷酸丙糖 醛缩酶醛缩酶(aldolase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 +目目 录录 磷酸丙糖的同分异构化磷酸丙糖的同分异构化磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 目目 录录 3-磷酸甘油磷酸甘油醛氧化氧化为1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 Pi、NAD+ NADH+H+ 3-3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 1,3-二磷酸二磷酸甘油酸甘油酸 目目 录录 1,3- 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸转变转变成成成成3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸 ADP ATP 磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 在以上反响中，底物分子内部能量重新分布，生成高能键，使ADP磷酸化生成ATP的过程，称为底物程度磷酸化。 1,3-二磷酸二磷酸 甘油酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 目目 录录 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶变位酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 目目 录录 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸转变为磷酸磷酸烯醇式丙醇式丙酮酸酸 烯醇化酶烯醇化酶(enolase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 + H2O磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸目目 录录ADP ATP K+ Mg2+丙酮酸激酶丙酮酸激酶(pyruvate kinase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 磷酸磷酸烯醇式丙醇式丙酮酸酸转变成丙成丙酮酸，酸， 并并经过底物程度磷酸化生成底物程度磷酸化生成ATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸丙酮酸 目目 录录 ( (二二) ) 丙酮酸转变成乳酸丙酮酸转变成乳酸丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸 反响中的反响中的NADH+H+ 来自于上述第来自于上述第6步步反响中的反响中的 3-磷酸甘油磷酸甘油醛脱脱氢反响。反响。乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶(LDH) NADH + H+ NAD+ 目目 录录E1:己糖激酶己糖激酶 E2: 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 E3: 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 NAD+ 乳乳 酸酸 糖糖酵酵解解的的代代谢途途径径GluG-6-PF-6-PF-1, 6-2PATP ADP ATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 丙丙 酮酮 酸酸 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADP ATP ADP ATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 E2E1E3NADH+H+ 两葡两果两丙糖两葡两果两丙糖三酸二三酸二酮一乳酸一乳酸目目 录录糖酵解小结糖酵解小结 反响部位：反响部位：细胞液胞液 糖酵解是一个不需氧的糖酵解是一个不需氧的产能能过程程 反响全反响全过程中有三步不可逆的反响程中有三步不可逆的反响G G-6-P ATP ADP 己糖激酶己糖激酶 ATP ADP F-6-P F-1,6-2P 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 ADP ATP PEP 丙酮酸丙酮酸 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 目目 录录 产能的方式和数量能的方式和数量方式：底物程度磷酸化方式：底物程度磷酸化净生成生成ATPATP数量：从数量：从G G开开场 22-2= 2ATP 22-2= 2ATP 从从GnGn糖原开糖原开场 22-1= 22-1= 3ATP3ATP一次脱一次脱氢，二次底物程度磷酸化，二次底物程度磷酸化 终产物乳酸的去路物乳酸的去路释放入血，放入血，进入肝入肝脏再再进一步代一步代谢。分解利用分解利用 乳酸循乳酸循环糖异生糖异生目目 录录二、糖酵解的调理二、糖酵解的调理关关键酶 己糖激己糖激酶 6-磷酸果糖激磷酸果糖激酶-1 丙丙酮酸激酸激酶 调理方式理方式 别构构调理理 共价修共价修饰调理理 目目 录录 一一 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1(PFK-1) * * 别构构调理理别构激活构激活剂：AMP; ADP; F-1,6-2P; F-2,6-2PAMP; ADP; F-1,6-2P; F-2,6-2P最最强别构抑制构抑制剂： 柠檬酸檬酸; ATP; ATP高高浓度度 此此酶有二个有二个结合合ATP的部位：的部位： 活性中心底物活性中心底物结合部位低合部位低浓度度时 活性中心外活性中心外别构构调理部位高理部位高浓度度时 F-1,6-2P 正反响调理该酶正反响调理该酶 F-6-P F-1,6-2P ATP ADP PFK-1磷蛋白磷酸磷蛋白磷酸酶 Pi PKA ATP ADP Pi 胰高血糖素胰高血糖素 ATP cAMP 活化活化 F-2,6-2P +/+AMP +柠檬酸柠檬酸 AMP +柠檬酸柠檬酸 PFK-2有活性有活性FBP-2无活性无活性6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2 PFK-2无活性无活性FBP-2有活性有活性PP果糖双磷酸酶果糖双磷酸酶-2 目目 录录目目 录录二丙酮酸激酶1. 别构调理别构调理别构抑制剂：别构抑制剂：ATP, 丙氨酸丙氨酸别构激活剂：别构激活剂：1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖目目 录录2. 共价修饰调理共价修饰调理丙酮酸激酶丙酮酸激酶 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 ATP ADP Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶无活性无活性 有活性有活性 胰高血糖素胰高血糖素 PKA, CaM激酶激酶PPKA：蛋白激：蛋白激酶ACaM：钙调蛋白蛋白目目 录录 ( (三三) ) 己糖激酶或葡萄糖激酶己糖激酶或葡萄糖激酶* 6-磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖可可反反响响抑抑制制己己糖糖激激酶酶，但但肝葡萄糖激酶不受其抑制。肝葡萄糖激酶不受其抑制。* 长链脂肪酰长链脂肪酰CoA可别构抑制肝葡萄糖激酶。可别构抑制肝葡萄糖激酶。目目 录录 三、糖酵解的生理意义三、糖酵解的生理意义1. 是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。2. 是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。 无无线粒体的粒体的细胞，如：胞，如：红细胞胞 代代谢活活泼的的细胞，如：白胞，如：白细胞、骨髓胞、骨髓细胞胞目目 录录第第 三三 节糖的有氧氧化糖的有氧氧化AerobicOxidationofAerobicOxidationofCarbohydrateCarbohydrate目目 录录糖糖的的有有氧氧氧氧化化(aerobic oxidation)指指在在机机体体氧氧供供充充足足时，葡葡萄萄糖糖彻底底氧氧化化成成H2O和和CO2，并，并释放出能量的放出能量的过程。是机体主要供能方式。程。是机体主要供能方式。* * 部位：胞液及部位：胞液及线粒体粒体 * * 概念概念 目目 录录一、有氧氧化的反响过程一、有氧氧化的反响过程 第一第一阶段：酵解途径段：酵解途径 第二第二阶段：丙段：丙酮酸的氧化脱酸的氧化脱羧 第三第三阶段：三段：三羧酸循酸循环 GGn 第四第四阶段：氧化磷酸化段：氧化磷酸化 丙丙酮酸酸 乙乙酰CoA CO2 NADH+H+ FADH2H2O O ATP ADP TAC循循环 胞液胞液 线粒体粒体 目目 录录一丙酮酸的氧化脱羧一丙酮酸的氧化脱羧 丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧为乙酰丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧为乙酰CoA(acetylCoA(acetylCoA)CoA)。丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA NAD+ , HSCoA CO2 , NADH + H+ 丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 总反响式反响式: 目目 录录丙酮酸脱氢酶复合体的组成丙酮酸脱氢酶复合体的组成 酶E1：丙酮酸脱氢酶E2：二氢硫辛酰胺转乙酰酶E3：二氢硫辛酰胺脱氢酶HSCoANAD+ 辅辅 酶酶 TPP 硫辛酸硫辛酸 ) HSCoA FAD, NAD+SSL目目 录录丙酮酸脱氢酶复合体催化的反响过程丙酮酸脱氢酶复合体催化的反响过程1. 丙酮酸脱羧构成羟乙基丙酮酸脱羧构成羟乙基-TPP。 2. 由由二二氢氢硫硫辛辛酰酰胺胺转转乙乙酰酰酶酶(E2)催催化化构构成成乙乙酰酰硫硫辛辛酰胺酰胺-E2。3. 二二氢氢硫硫辛辛酰酰胺胺转转乙乙酰酰酶酶(E2)催催化化生生成成乙乙酰酰CoA, 同时使硫辛酰胺上的二硫键复原为同时使硫辛酰胺上的二硫键复原为2个巯基。个巯基。4. 二二氢氢硫硫辛辛酰酰胺胺脱脱氢氢酶酶(E3)使使复复原原的的二二氢氢硫硫辛辛酰酰胺胺脱氢，同时将氢传送给脱氢，同时将氢传送给FAD。5. 在在二二氢氢硫硫辛辛酰酰胺胺脱脱氢氢酶酶(E3)催催化化下下，将将FADH2上的上的H转移给转移给NAD+，构成，构成NADH+H+。CO2 CoASHNAD+NADH+H+5. NADH+H+的生成的生成1. -羟乙基乙基-TPP的生成的生成 2.乙乙酰硫辛硫辛酰胺的生成胺的生成 3.乙乙酰CoA的生成的生成4. 硫辛硫辛酰胺的生成胺的生成 目目 录录三三羧酸酸循循环(Tricarboxylic acid Cycle, TAC)也也称称为柠檬檬酸酸循循环，这是是由由于于循循环反反响响中中的的第第一一个个中中间产物物是是一一个个含含三三个个羧基基的的柠檬檬酸酸。由由于于Krebs正正式式提提出出了了三三羧酸酸循循环的的学学说，故故此此循循环又称又称为Krebs循循环，它由一，它由一连串反响串反响组成。成。一切的反响均在一切的反响均在线粒体中粒体中进展。展。 二三二三羧酸循酸循环*概述概述*反响部位反响部位CoASHNADH+H+NAD+CO2CO2NAD+NADH+H+COCO2 2GTPGTPGDP+PiGDP+PiFADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASHH2O柠檬酸合檬酸合酶顺乌头酸酶异异柠檬酸脱檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱戊二酸脱氢酶复合体复合体琥珀酰CoA合成酶琥珀酸脱氢酶延胡索酸酶苹果酸脱氢酶GTPGDPATPADP核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶1.反响过程反响过程目目 录录柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸( (顺乌头酸顺乌头酸) ) - -酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰CoACoA 琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰CoACoA三三羧酸循酸循环HSCoAHSCoAH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2OCO2CO2CO2CO22H2HHSCoAHSCoA2H(FAD)2H(FAD)2H2HHSCoAHSCoA1 12 22 23 34 45 56 67 78 8GTP GDT+Pi2H2H乙乙酰草草酰成成柠檬，檬，柠檬又成檬又成-酮，琥，琥酰琥酸延胡索，苹琥酸延胡索，苹果落在草果落在草丛中。中。 目目 录录小小 结结 三三羧酸酸循循环的的概概念念：指指乙乙酰CoA和和草草酰乙乙酸酸缩合合生生成成含含三三个个羧基基的的柠檬檬酸酸，反反复复的的进展展脱脱氢脱脱羧，又又生生成成草草酰乙乙酸酸，再再反反复复循循环反反响的响的过程。程。 TAC过程的反响部位是程的反响部位是线粒体。粒体。目目 录录 三三羧酸循酸循环的要点的要点 经过一次三一次三羧酸循酸循环，耗耗费一分子乙一分子乙酰CoA，经四次脱四次脱氢，二次脱，二次脱羧，一次底物程度磷酸化。，一次底物程度磷酸化。生成生成1分子分子FADH2，3分子分子NADH+H+，2分子分子CO2， 1分子分子GTP。关关键酶有：有：柠檬酸合檬酸合酶 异异柠檬酸脱檬酸脱氢酶 -酮戊二酸脱戊二酸脱氢酶复合体复合体 整个循整个循环反响反响为不可逆反响不可逆反响目目 录录草草酰乙酸必需不断被更新乙酸必需不断被更新补充，其来源如下：充，其来源如下： 草草酰乙乙酸酸 柠檬酸檬酸 柠柠檬酸檬酸檬酸檬酸裂解裂解裂解裂解酶酶 乙酰乙酰CoA 苹果酸苹果酸 苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸脱脱脱脱氢酶氢酶 NADH+H+ NAD+ 天冬氨酸天冬氨酸 谷草谷草谷草谷草转转氨氨氨氨酶酶 -酮酮戊二酸戊二酸 谷氨酸谷氨酸 三三羧酸循酸循环的中的中间产物：起催化物：起催化剂的作用的作用 丙丙酮酸酸 丙丙丙丙酮酮酸酸酸酸羧羧化化化化酶酶 CO2 主要来源2. 三羧酸循环的生理意义三羧酸循环的生理意义1三大营养物三大营养物质氧化的共同途质氧化的共同途径。径。 9ATP1分子乙酰分子乙酰CoA10ATP2三羧酸循环是联络糖、脂肪、氨基酸代谢的枢纽三羧酸循环是联络糖、脂肪、氨基酸代谢的枢纽葡萄糖葡萄糖丙氨酸丙氨酸氨基酸氨基酸丙酮酸丙酮酸甘甘 油油脂肪酸脂肪酸脂肪脂肪3循环中的某些物质可以用于合成其他物质循环中的某些物质可以用于合成其他物质目目 录录HH+ + e 进入呼吸入呼吸链彻底氧化生成底氧化生成H2O 的同的同时偶偶联ADP磷酸化生成磷酸化生成ATP。NADH+H+ H2O、2.5ATP O H2O、1.5ATP FADH2 O 二、有氧氧化生成的二、有氧氧化生成的ATP 目目 录录葡萄糖有氧氧化生成的葡萄糖有氧氧化生成的ATP 反反应应辅辅 酶酶ATP 第第一一阶阶段段葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖-1 6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖-1 23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸NAD+ 22.5或或2 1.5* 21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸23-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 1 2 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸2丙酮酸丙酮酸2 1 第二阶段第二阶段2 丙酮酸丙酮酸2 乙酰乙酰CoA2 2.5 第第三三阶阶段段2异柠檬酸异柠檬酸 2 -酮戊二酸酮戊二酸22.5 2 -酮戊二酸酮戊二酸 2 琥珀酰琥珀酰CoA2 2.5 2琥珀酰琥珀酰CoA 2 琥珀酸琥珀酸2 1 2琥珀酸琥珀酸 2 延胡索酸延胡索酸FAD 2 1.5 2苹果酸苹果酸 2 草酰乙酸草酰乙酸NAD+ 2 2.5 净生成净生成32(或或30)ATP NAD+ NAD+ NAD+ 目目 录录 胞胞浆内生成的内生成的NADH+H+，假，假设经苹果酸苹果酸-天冬天冬氨酸穿越氨酸穿越进入入线粒体，粒体，1分子分子NADH+H+可生成可生成 2.5分子分子ATP；如；如经磷酸甘油穿越，那么可生成磷酸甘油穿越，那么可生成1.5分子分子ATP。目目 录录有氧氧化的生理意义有氧氧化的生理意义 糖的有氧氧化是机体糖的有氧氧化是机体产能最主要的途径。它不能最主要的途径。它不仅产能效率高，而且由于能效率高，而且由于产生的能量逐生的能量逐渐分次分次释放，相当一部分构成放，相当一部分构成ATP，所以能量的利用，所以能量的利用率也高。率也高。简言之，即“供能目目 录录三、有氧氧化的调理三、有氧氧化的调理关关键酶 酵解途径：己糖激酵解途径：己糖激酶 丙丙酮酸的氧化脱酸的氧化脱羧：丙：丙酮酸脱酸脱氢酶复合体复合体 三三羧酸循酸循环：柠檬酸合檬酸合酶6-6-磷酸果糖激磷酸果糖激酶-1-1丙丙酮酸激酸激酶异异柠檬酸脱檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱戊二酸脱氢酶复合体复合体目目 录录1. 丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 别构构调理理别构抑制剂：乙酰别构抑制剂：乙酰CoA; NADH; ATP 别构激活剂：别构激活剂：AMP; ADP; NAD+ * 乙酰乙酰CoA/HSCoA或或 NADH/NAD+时，时，其活性也遭到抑制。其活性也遭到抑制。 共价修共价修饰调理理 目目 录录目目 录录乙酰乙酰CoA CoA 柠檬酸柠檬酸 草酰乙酸草酰乙酸 琥珀酰琥珀酰CoA CoA -酮酮戊二酸戊二酸 异柠檬酸异柠檬酸 苹果酸苹果酸 NADH FADH2 GTP ATP 异异柠檬酸檬酸 脱脱氢酶柠檬酸合檬酸合酶 -酮戊二酸戊二酸脱脱氢酶复合体复合体 ATP +ADP ADP +ATP 柠檬酸檬酸 琥珀酰琥珀酰CoA CoA NADH 琥珀酰琥珀酰CoA CoA NADH +Ca2+ Ca2+ ATP、ADP的影响的影响 产物堆物堆积引起抑制引起抑制 循循环中中后后续反反响响中中间产物物别位位反反响响抑抑制前面反响中的制前面反响中的酶 其他，如其他，如Ca2+可可激活激活许多多酶2. 三羧酸循环的调理三羧酸循环的调理目目 录录有氧氧化的调理特点有氧氧化的调理特点 有氧氧化的有氧氧化的调理理经过对其关其关键酶的的调理理实现。 ATP/ADP ATP/ADP或或ATP/AMPATP/AMP比比值全程全程调理。理。该比比值升升高，一切关高，一切关键酶均被抑制。均被抑制。 氧化磷酸化速率影响三氧化磷酸化速率影响三羧酸循酸循环。前者速率。前者速率降低，那么后者速率也减慢。降低，那么后者速率也减慢。 三三羧酸循酸循环与酵解途径相互与酵解途径相互协调。三。三羧酸循酸循环需求多少乙需求多少乙酰CoACoA，那么酵解途径相，那么酵解途径相应产生生多少丙多少丙酮酸以生成乙酸以生成乙酰CoACoA。目目 录录四、巴斯德效应四、巴斯德效应* 概念概念* 机制机制 有氧时，有氧时，NADH+H+进入线粒体内氧化，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丙酮酸进入线粒体进一步氧化而不生成乳酸; 缺氧时，缺氧时， NADH+H+不能被氧化，不能被氧化，NADH+H+在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。受体生成乳酸。巴斯德效应巴斯德效应(Pastuer effect)指有氧氧化抑指有氧氧化抑制糖酵解的景象。制糖酵解的景象。葡萄糖的分解代谢途径葡萄糖的分解代谢途径糖酵解和有氧氧化的主要特点比糖酵解和有氧氧化的主要特点比较胞液、线粒体胞液、线粒体目目 录录第第 四四 节节磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径PentosePhosphatePentosePhosphatePathwayPathway目目 录录* 概念概念磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷酸戊磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及糖及NADPH+H+，前者再，前者再进一步一步转变成成3-磷酸甘油磷酸甘油醛和和6-磷酸果糖的反响磷酸果糖的反响过程。程。目目 录录* * 细胞定位：胞胞定位：胞 液液 第一第一阶段：氧化反响段：氧化反响 生成磷酸戊糖，生成磷酸戊糖，NADPH+H+及及CO2一、磷酸戊糖途径的反响一、磷酸戊糖途径的反响过程程* * 反响反响过程可分程可分为二个二个阶段段 第二第二阶段那么是非氧化反响段那么是非氧化反响 包括一系列基包括一系列基团转移。移。 目目 录录6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸 5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖 NADPH+H+ NADP+ H2O NADP+ CO2 NADPH+H+ 6-磷酸葡萄糖脱磷酸葡萄糖脱氢酶 6-磷酸葡萄糖酸脱磷酸葡萄糖酸脱氢酶 H HCOCOH HCH2OH C O 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯 1. 磷酸戊糖生成磷酸戊糖生成 5-磷酸核糖磷酸核糖 目目 录录催化第一步脱催化第一步脱氢反响的反响的6-磷酸葡萄糖脱磷酸葡萄糖脱氢酶是此代是此代谢途径的关途径的关键酶。两次脱两次脱氢脱下的脱下的氢均由均由NADP+接受生成接受生成NADPH + H+。反响生成的磷酸核糖是一个非常重要的中反响生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间产物。物。G-6-P 5-磷酸核糖磷酸核糖 NADP+ NADPH+H+ NADP+ NADPH+H+ CO2 目目 录录每每3分子磷酸戊糖同分子磷酸戊糖同时参与反响，在一系列反响参与反响，在一系列反响中，中，经过3C、4C、6C、7C等演化等演化阶段，最段，最终生生成成3-磷酸甘油磷酸甘油醛和和6-磷酸果糖。磷酸果糖。3-磷酸甘油磷酸甘油醛和和6-磷酸果糖，可磷酸果糖，可进入酵解途入酵解途径。因此，磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路径。因此，磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路(pentose phosphate shunt)。2. 基团转移反响基团转移反响 目目 录录5-磷酸核磷酸核酮糖糖(C5) 3 5-磷酸核糖磷酸核糖 C55-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 C55-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 C57-磷酸景天糖磷酸景天糖 C73-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 C34-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖 C46-磷酸果糖磷酸果糖 C66-磷酸果糖磷酸果糖 C63-磷酸磷酸甘油醛甘油醛 C3目目 录录磷磷酸酸戊戊糖糖途途径径第一第一阶段段 第第二二阶段段 5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 C55-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 C57-磷酸景天糖磷酸景天糖 C73-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 C34-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖 C46-磷酸果糖磷酸果糖 C66-磷酸果糖磷酸果糖 C63-磷酸磷酸甘油醛甘油醛 C36-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(C6)3 6-磷酸葡萄糖酸内磷酸葡萄糖酸内酯(C6)3 6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸(C6)3 5-磷酸核磷酸核酮糖糖(C5) 3 5-磷酸核糖磷酸核糖 C53NADP+ 3NADP+3H+ 6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 3NADP+ 3NADP+3H+ 6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶磷酸葡萄糖酸脱氢酶 3CO2目目 录录6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶*磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径简要反响要反响过程程H2O目目 录录总反响式反响式 36-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 + 6 NADP+ 26-磷酸果糖磷酸果糖+3-磷酸甘油磷酸甘油醛+6NADPH+H+3CO2 目目 录录二、磷酸戊糖途径的调理二、磷酸戊糖途径的调理 * 6-* 6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 此酶为磷酸戊糖途径的关键酶，其活性此酶为磷酸戊糖途径的关键酶，其活性的高低决议的高低决议6-6-磷酸葡萄糖进入磷酸戊糖途径磷酸葡萄糖进入磷酸戊糖途径的流量。的流量。此此酶活活性性主主要要受受NADPH/NADP+比比值的的影影响响，比比值升升高高那那么么被被抑抑制制，降降低低那那么么被被激激活。另外活。另外NADPH对该酶有有剧烈抑制造用。烈抑制造用。目目 录录 三、磷酸戊糖途径的生理意义三、磷酸戊糖途径的生理意义一为核苷酸的生成提供核糖一为核苷酸的生成提供核糖 二提供二提供NADPH作为供氢体参与多种作为供氢体参与多种代谢反响代谢反响 目目 录录1. NADPH是体内是体内许多合成代多合成代谢的供的供氢体体 2. NADPH参与体内的参与体内的羟化反响，与生物化反响，与生物合成或生物合成或生物转化有关化有关3. NADPH可可维持持GSH的复原性的复原性 2G-SH G-S-S-GNADP+ NADPH+H+A AH2 目目 录录蚕豆病：红细胞缺乏蚕豆病：红细胞缺乏6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 目目 录录第第 五五 节 糖原的合成与分解糖原的合成与分解GlycogenesisandGlycogenesisandGlycogenolysisGlycogenolysis目目 录录是是动物体内糖的物体内糖的储存方式之一，是机体能存方式之一，是机体能迅速迅速动用的能量用的能量贮藏。藏。肌肉：肌糖原，肌肉：肌糖原，180 300g，主要供肌肉收缩所需，主要供肌肉收缩所需 肝脏：肝糖原，肝脏：肝糖原，70 100g，维持血糖程度，维持血糖程度 糖糖 原原 (glycogen) 糖原糖原储存的主要器官及其生理意存的主要器官及其生理意义 1. 葡萄糖葡萄糖单元以元以-1,4-糖苷糖苷 键形生形生长链。2. 约10个葡萄糖个葡萄糖单元元处构成分构成分枝，分枝枝，分枝处葡萄糖以葡萄糖以-1,6-糖苷糖苷键衔接，分支添加，溶接，分支添加，溶解度添加。解度添加。3. 每条每条链都都终止于一个非复原止于一个非复原端。非复原端增多，以利于端。非复原端增多，以利于其被其被酶分解。分解。糖原的构造特点及其意义糖原的构造特点及其意义 目目 录录目目 录录一、糖原的合成代谢一、糖原的合成代谢 二合成部位二合成部位一定一定义糖原的合成糖原的合成(glycogenesis)(glycogenesis)指由葡萄糖指由葡萄糖合成糖原的合成糖原的过程。程。组织定位：主要在肝定位：主要在肝脏、肌肉、肌肉细胞定位：胞胞定位：胞浆目目 录录1. 葡萄糖磷酸化生成葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 ATP ADP 己糖激酶己糖激酶;葡萄糖激酶肝葡萄糖激酶肝 三糖原合成途径三糖原合成途径 (活化、活化、链延伸和延伸和链分枝分枝目目 录录1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 2. 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖转变成成1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 这步步反反响响中中磷磷酸酸基基团转移移的的意意义在在于于：由由于于延延伸伸构构成成-1,4-糖糖苷苷键，所所以以葡葡萄萄糖糖分分子子C1上上的的半半缩醛羟基基必必需需活活化化，才才利利于于与与原原来来的糖原分子末端葡萄糖的游离的糖原分子末端葡萄糖的游离C4羟基基缩合。合。半半缩醛羟基与磷酸基之基与磷酸基之间构成的构成的O-P键具具有有较高的能量。高的能量。目目 录录* UDPG可看作可看作“活性葡萄糖，在体内充作葡萄活性葡萄糖，在体内充作葡萄糖供体。糖供体。+UTP 尿苷尿苷 PPPPPi UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 3. 1- 磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖 2Pi+能量能量 1- 磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖 ( uridine diphosphate glucose , UDPG ) 目目 录录* 糖原糖原n 为原有的原有的细胞内的胞内的较小糖原分子，称小糖原分子，称为糖原引物糖原引物(primer)， 作作为UDPG 上葡萄糖基的上葡萄糖基的接受体。接受体。 糖原糖原n + UDPG 糖原糖原n+1 + UDP 糖原合酶糖原合酶(glycogen synthase) 4. -1,4-糖苷糖苷键式式结合合 限速酶限速酶5. 糖原分支的构成糖原分支的构成 分分 支支 酶酶 (branching enzyme) -1,6-糖苷糖苷键 -1,4-糖苷糖苷键 目目 录录目目 录录 1 关关键酶 糖原合糖原合酶 ； 2UDPG是葡萄糖的直接供体；是葡萄糖的直接供体； 3每添加一个每添加一个G单位，需耗位，需耗费 2 分子分子ATP； 4需分支需分支酶催化构成分枝；催化构成分枝； 5部位：部位： 胞液。胞液。糖原合成特点：目目 录录 二、糖原的分解代谢二、糖原的分解代谢 * 定定义* * 亚细胞定位：胞胞定位：胞 质 * * 肝糖原的分解肝糖原的分解 磷酸解和磷酸解和链脱枝脱枝1. 1. 糖原的磷酸解糖原的磷酸解糖原分解糖原分解 (glycogenolysis )习惯上指肝糖上指肝糖原分解成原分解成为葡萄糖的葡萄糖的过程。程。限速酶限速酶糖原糖原n+1 n+1 糖原糖原n + 1-n + 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸化酶磷酸化酶 H3PO4脱支酶脱支酶 2. 脱支酶的作用脱支酶的作用 转移葡萄糖残基移葡萄糖残基水解水解-1,6-糖苷糖苷键 磷磷 酸酸 化化 酶酶 转移酶活性转移酶活性 -1,6糖苷糖苷酶活性活性 目目 录录目目 录录 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 3. 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖转变成成6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 4. 6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶 肝，肾肝，肾葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 目目 录录* * 肌糖原的分解肌糖原的分解肌糖原分解的前三步反响与肝糖原分解肌糖原分解的前三步反响与肝糖原分解过程一程一样，但是生成，但是生成6-6-磷酸葡萄糖之后，由于肌肉磷酸葡萄糖之后，由于肌肉组织中不存在葡萄糖中不存在葡萄糖-6-6-磷酸磷酸酶，所以生成的，所以生成的6-6-磷磷酸葡萄糖不能酸葡萄糖不能转变成葡萄糖成葡萄糖释放入血提供血糖，放入血提供血糖，而只能而只能进入酵解途径入酵解途径进一步代一步代谢。目目 录录1 关关键酶 磷酸化磷酸化酶 ； 2脱支脱支酶催化分支点催化分支点3个糖个糖单位位转移，及生成少量移，及生成少量游离葡萄糖；游离葡萄糖； 3部位：部位： 胞液；胞液； 4 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸酶是肌肉缺乏的是肌肉缺乏的糖原分解特点：目目 录录糖原的合成与分解糖原的合成与分解总图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 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 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 目目 录录肝糖原和肌糖原的区肝糖原和肌糖原的区别 肝糖原肝糖原 肌糖原肌糖原1.含含 量量 受受摄食影响大食影响大 较恒定恒定 2.合成原料合成原料 糖和非糖物糖和非糖物质 仅血糖血糖3.主要功能主要功能 主要主要补充血糖充血糖 氧化氧化产能能目目 录录 三、糖原合成与分解的调理三、糖原合成与分解的调理 关键酶关键酶 糖原合成：糖原合糖原合成：糖原合酶 糖原分解：糖原磷酸化糖原分解：糖原磷酸化酶 这两种关两种关键酶的重要特点：的重要特点：*它它们的快速的快速调理有共价修理有共价修饰和和变构构调理二种理二种方式。方式。*它它们都以活性、无低活性二种方式存在，都以活性、无低活性二种方式存在，二种方式之二种方式之间可可经过磷酸化和去磷酸化而磷酸化和去磷酸化而相互相互转变。目目 录录调理有理有级联放大作用，效率高；放大作用，效率高； 两种两种酶磷酸化或去磷酸化后活性磷酸化或去磷酸化后活性变化相反；化相反； 此此调理理为酶促反响，促反响，调理速度快；理速度快； 受激素受激素调理。理。 1. 1. 共价修饰调理共价修饰调理 腺苷环化酶腺苷环化酶 无活性无活性腺苷环化酶有活性腺苷环化酶有活性 激素胰高血糖素、肾上腺素等激素胰高血糖素、肾上腺素等ATP cAMP PKA(无活性无活性) 磷酸化磷酸化酶b激激酶 糖原合酶糖原合酶a 糖原合酶糖原合酶b-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-P Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 Pi Pi 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 磷蛋白磷酸酶抑制剂磷蛋白磷酸酶抑制剂-P 磷蛋白磷酸磷蛋白磷酸酶抑制抑制剂 PKA有活性有活性 目目 录录2. 别构调理别构调理磷磷酸酸化化酶二二种种构构象象严密密型型(T)和和疏疏松松型型(R) ，其其中中T型型的的14位位Ser暴暴露露，便便于于磷磷蛋蛋白白磷酸磷酸酶-1催化其去磷酸而失活。催化其去磷酸而失活。* 葡萄糖是磷酸化酶的变构抑制剂。葡萄糖是磷酸化酶的变构抑制剂。 磷酸化酶磷酸化酶 a (R) 磷酸化酶磷酸化酶 a (T) 葡萄糖葡萄糖 故血糖故血糖肝糖原分解肝糖原分解目目 录录肌肉内糖原代谢的二个关键酶的调理与肝糖原不同肌肉内糖原代谢的二个关键酶的调理与肝糖原不同 * 在糖原分解代在糖原分解代谢时肝主要受胰高血糖素的肝主要受胰高血糖素的调理，而肌肉主要受理，而肌肉主要受肾上腺素上腺素调理。理。 * 肌肉内糖原合肌肉内糖原合酶及磷酸化及磷酸化酶的的变构效构效应物主物主要要为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-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖Ca+调理小结调理小结 双向双向调控：控：对合成合成酶系与分解系与分解酶系分系分别进展展调理，如加理，如加强合成那么减弱分解，或反之。合成那么减弱分解，或反之。 双重双重调理：理：别构构调理和共价修理和共价修饰调理。理。 肝糖原和肌糖原代肝糖原和肌糖原代谢调理各有特点：理各有特点： 如：分解肝糖原的激素主要如：分解肝糖原的激素主要为胰高血糖素，胰高血糖素， 分解肌糖原的激素主要分解肌糖原的激素主要为肾上腺素。上腺素。 关关键酶调理上存在理上存在级联效效应。 关关键酶都以活性、无低活性二种方式存都以活性、无低活性二种方式存在，二种方式之在，二种方式之间可可经过磷酸化和去磷酸化磷酸化和去磷酸化而相互而相互转变。目目 录录 四、糖原积累症四、糖原积累症糖原累积症糖原累积症(glycogen storage diseases)是是一类遗传性代谢病，其特点为体内某些器官组一类遗传性代谢病，其特点为体内某些器官组织中有大量糖原堆积。引起糖原累积症的缘由织中有大量糖原堆积。引起糖原累积症的缘由是患者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类。是患者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类。 目目 录录型别型别缺陷的酶缺陷的酶受害器官受害器官糖原结构糖原结构葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸酶缺陷磷酸酶缺陷肝、肾肝、肾正常正常溶酶体溶酶体1414和和1616葡葡萄糖苷酶萄糖苷酶所有组织所有组织正常正常脱支酶缺失脱支酶缺失肝、肌肉肝、肌肉分支多，外周分支多，外周糖链短糖链短分支酶缺失分支酶缺失所有组织所有组织分支少，外周分支少，外周糖链特别长糖链特别长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红细胞磷酸果糖肌肉和红细胞磷酸果糖激酶缺陷激酶缺陷肌肉、红细肌肉、红细胞胞正常正常肝脏磷酸化酶激酶缺陷肝脏磷酸化酶激酶缺陷脑、肝脑、肝正常正常糖原积累症分型糖原积累症分型目目 录录第第 六六 节糖糖 异异 生生GluconeogenesisGluconeogenesis目目 录录糖异生糖异生(gluconeogenesis)(gluconeogenesis)是指从非是指从非糖化合物糖化合物转变为葡萄糖或糖原的葡萄糖或糖原的过程。程。* * 部位部位* * 原料原料* * 概念概念 主要在肝、主要在肝、肾细胞的胞液及胞的胞液及线粒体粒体 主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸目目 录录一、糖异生途径一、糖异生途径 * 定定义* * 过程程 酵酵解解途途径径中中有有3个个由由关关键酶催催化化的的不不可可逆逆反反响响。在在糖糖异异生生时，须由由另另外外的反响和的反响和酶替代。替代。糖异生途径与酵解途径大多数反响糖异生途径与酵解途径大多数反响是共有的、可逆的；是共有的、可逆的；GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸糖异生途径糖异生途径(gluconeogenic pathway)指从丙指从丙酮酸生成葡萄糖的酸生成葡萄糖的详细反反响响过程。程。目目 录录1. 丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)丙丙酮酸酸 草草酰乙酸乙酸 PEP ATP ADP+Pi CO2 GTP GDPCO2 丙丙酮酸酸羧化化酶(pyruvate carboxylase)，辅酶为生物素反响在生物素反响在线粒体粒体 磷酸磷酸烯醇式丙醇式丙酮酸酸羧激激酶反响在反响在线粒体、粒体、胞胞质目目 录录丙酮酸丙酮酸 丙酮酸丙酮酸 草酰乙酸草酰乙酸 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 ATP + CO2ADP + Pi 苹果酸苹果酸 NADH + H+ NAD+ 天冬氨酸天冬氨酸 谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸戊二酸 天冬氨酸天冬氨酸 苹果酸苹果酸 草酰乙酸草酰乙酸 PEP 磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶 GTP GDP + CO2 线线粒粒体体胞胞质质目目 录录糖异生途径所需糖异生途径所需NADH+H+NADH+H+的来源的来源 糖异生途径中，糖异生途径中，1,3-二磷酸甘油酸生成二磷酸甘油酸生成3-磷磷酸甘油酸甘油醛时，需求，需求NADH+H+。 由乳酸由乳酸为原料异生糖原料异生糖时， NADH+H+由下述由下述 反响提供。反响提供。乳酸乳酸 丙酮酸丙酮酸 LDH NAD+ NADH+H+ 目目 录录 由由氨氨基基酸酸为原原料料进展展糖糖异异生生时， NADH+H+那那么么由由线粒粒体体内内NADH+H+提提供供，它它们来来自自于于脂脂酸酸的的-氧氧化化或或三三羧酸酸循循环，NADH+H+转运运那那么么经过草草酰乙酸与苹果酸相互乙酸与苹果酸相互转变而而转运。运。苹果酸苹果酸 线粒体线粒体 苹果酸苹果酸 草酰草酰乙酸乙酸草酰草酰乙酸乙酸NAD+ NADH+H+ NAD+ NADH+H+ 胞质胞质 目目 录录2. 1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 转变为转变为 6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 6-磷酸果糖磷酸果糖 Pi 果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶-1 3. 6-磷酸葡萄糖水解磷酸葡萄糖水解为葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 Pi 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶 目目 录录目目 录录二、糖异生的调理二、糖异生的调理 在前面的三个在前面的三个反响反响过程中，作用程中，作用物的互物的互变分分别由不由不同同酶催化其催化其单向反向反响，响，这种互种互变循循环称之称之为底物循底物循环(substratecycle)(substratecycle)。6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶-1 ADP ATP Pi 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶 己糖激酶己糖激酶 ATP ADP Pi PEP 丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 ADP ATP CO2+ATP ADP+Pi GTP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 羧激酶羧激酶GDP+Pi +CO2 目目 录录因此，有必要因此，有必要经过调理使糖异生途径与酵理使糖异生途径与酵解途径相互解途径相互协调，主要是，主要是对前述底物循前述底物循环中的中的2 2个底物循个底物循环进展展调理。理。当当两两种种酶活活性性相相等等时，那那么么不不能能将将代代谢向向前前推推进，结果果仅是是ATP分分解解释放放出出能能量量，因因此称之此称之为无效循无效循环(futile cycle)。目目 录录6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 ATP ADP 6-磷酸果磷酸果糖激酶糖激酶-1 Pi 果糖二磷果糖二磷 酸酶酸酶-1 2,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 AMP 1. 6-磷酸果糖与磷酸果糖与1,6-二磷酸果糖之间二磷酸果糖之间 胰高血糖素的胰高血糖素的调理？理？ 目目 录录2. 磷酸烯醇式丙酮酸与丙酮酸之间磷酸烯醇式丙酮酸与丙酮酸之间PEP 丙丙 酮酮 酸酸 ATP ADP 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 丙氨酸丙氨酸 乙乙 酰酰 CoA 草酰乙酸草酰乙酸 目目 录录 三、糖异生的生理意义三、糖异生的生理意义一一维持血糖持血糖浓度恒定度恒定 二二补充肝糖原充肝糖原 三碳途径：三碳途径： 指指进食后，大部分葡萄糖先食后，大部分葡萄糖先在肝外在肝外细胞中分解胞中分解为乳酸或丙乳酸或丙酮酸等三碳化酸等三碳化合物，再合物，再进入肝入肝细胞异生胞异生为糖原的糖原的过程。程。三三肾糖异生加糖异生加强有利于有利于维持酸碱平衡持酸碱平衡糖异生活泼糖异生活泼有葡萄糖有葡萄糖-6磷酸酶磷酸酶 【】肝肝 肌肉肌肉 四、乳酸循四、乳酸循环(lactose cycle) Cori 循循环 循循环过程程 葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 酵酵解解途途径径 丙丙酮酸酸 乳酸乳酸 NADH NAD+ 乳酸乳酸 乳酸乳酸 NAD+ NADH 丙丙酮酸酸 糖糖异异生生途途径径 血液血液 糖异生低下糖异生低下没有葡萄糖没有葡萄糖-6磷酸酶磷酸酶 【】目目 录录 生理意生理意义 乳酸再利用，防止了乳酸的乳酸再利用，防止了乳酸的损失。失。 防止乳酸的堆防止乳酸的堆积引起酸中毒。引起酸中毒。 乳酸循乳酸循环是一个耗能的是一个耗能的过程程 2分子乳酸异生分子乳酸异生为1分子葡萄糖需分子葡萄糖需6分子分子ATP。 目目 录录G-6-PG-6-P的来源和去路的来源和去路 G-6-PG-1-P 糖原糖原糖异生糖异生Glucose糖酵解糖酵解糖有氧氧化糖有氧氧化磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径糖原合成糖原合成 葡萄糖肝葡萄糖肝目目 录录第第 七七 节 血糖及其血糖及其调理理BloodGlucoseandTheBloodGlucoseandTheRegulationofBloodRegulationofBloodGlucoseConcentrationGlucoseConcentration目目 录录* 血糖，指血液中的葡萄糖。血糖，指血液中的葡萄糖。* 血糖程度，即血糖血糖程度，即血糖浓度。度。 正常血糖正常血糖浓度度 ：3.896.11mmol/L 血糖及血糖程度的概念血糖及血糖程度的概念 目目 录录血糖程度恒定的生理意义血糖程度恒定的生理意义 保保证重要重要组织器官的能量供器官的能量供应，特，特别是某是某些依些依赖葡萄糖供能的葡萄糖供能的组织器官。器官。脑组织不能利用脂酸，正常情况下主要依不能利用脂酸，正常情况下主要依赖葡萄葡萄糖供能；糖供能；红细胞没有胞没有线粒体，完全粒体，完全经过糖酵解糖酵解获能；能；骨髓及神骨髓及神经组织代代谢活活泼，经常利用葡萄糖供能。常利用葡萄糖供能。目目 录录血血糖糖食食 物物 糖糖 消化，消化，吸收吸收 肝糖原肝糖原 分解分解 非糖物质非糖物质 糖异生糖异生 氧化氧化分解分解 乳酸、乳酸、CO2 + H2O 糖原合成糖原合成 肝肌糖原肝肌糖原 磷酸戊糖途径等磷酸戊糖途径等 其它糖其它糖 脂类、氨基酸合成代谢脂类、氨基酸合成代谢 脂肪、氨基酸脂肪、氨基酸 血糖来源和去路血糖来源和去路尿糖尿糖目目 录录 二、血糖程度的调理二、血糖程度的调理主要调主要调理激素理激素降低血糖：胰岛素降低血糖：胰岛素(insulin) 升高血糖：胰高血糖素升高血糖：胰高血糖素(glucagon)、糖皮质激素、肾上腺素糖皮质激素、肾上腺素*主要依托激素的主要依托激素的调理理* *主要器官：肝主要器官：肝脏 目目 录录一一 胰岛素胰岛素 促促进葡萄糖葡萄糖转运运进入肝外入肝外细胞胞 ； 加速糖原合成，抑制糖原分解；加速糖原合成，抑制糖原分解； 加快糖的有氧氧化；加快糖的有氧氧化； 抑制肝内糖异生；抑制肝内糖异生； 减少脂肪减少脂肪发动。 体内独一降低血糖程度的激素体内独一降低血糖程度的激素 胰胰岛素的作用机制素的作用机制:目目 录录二胰高血糖素二胰高血糖素 促促进肝糖原分解，抑制糖原合成；肝糖原分解，抑制糖原合成； 抑制酵解途径，促抑制酵解途径，促进糖异生；糖异生； 促促进脂肪脂肪发动。 体内升高血糖程度的主要激素体内升高血糖程度的主要激素 * * 此此外外，糖糖皮皮质激激素素和和肾上上腺腺素素也也可可升升高高血血糖糖， 肾上腺素主要在上腺素主要在应急形状下急形状下发扬作用。作用。胰高血糖素的作用机制：胰高血糖素的作用机制： 目目 录录三糖皮质激素三糖皮质激素引起血糖升高，肝糖原添加引起血糖升高，肝糖原添加 糖皮糖皮质激素的作用机制能激素的作用机制能够有两方面：有两方面： 促促进肌肉蛋白肌肉蛋白质分解，分解分解，分解产生的氨基酸生的氨基酸转移到肝移到肝进展糖异生。展糖异生。 抑制肝外抑制肝外组织摄取和利用葡萄糖，抑制点取和利用葡萄糖，抑制点为丙丙酮酸的氧化脱酸的氧化脱羧。 * * 此外，在糖皮此外，在糖皮质激素存在激素存在时，其他促，其他促进脂肪脂肪发动的激素才干的激素才干发扬最大的效果，最大的效果，间接抑制周接抑制周围组织摄取葡萄糖。取葡萄糖。目目 录录四肾上腺素四肾上腺素肾上腺素的作用机制上腺素的作用机制经过肝肝和和肌肌肉肉的的细胞胞膜膜受受体体、cAMP、蛋蛋白白激激酶级联激激活活磷磷酸酸化化酶，加加速速糖糖原原分分解解。主主要要在在应激形状下激形状下发扬调理作用。理作用。 目目 录录*葡萄糖耐量葡萄糖耐量(glucose tolerence)正常人体内存在一套精细的调理糖代谢正常人体内存在一套精细的调理糖代谢的机制，在一次性食入大量葡萄糖后，血糖的机制，在一次性食入大量葡萄糖后，血糖程度不会出现大的动摇和继续升高。程度不会出现大的动摇和继续升高。指人体指人体对摄入的葡萄糖具有很大的耐受才入的葡萄糖具有很大的耐受才干的景象。干的景象。目目 录录糖耐量实验糖耐量实验(glucose tolerance test, GTT) 目的：临床上用来诊断病人有无糖代谢异常。目的：临床上用来诊断病人有无糖代谢异常。 口服糖耐量口服糖耐量实验的方法的方法受受试者者实验当当日日早早晨晨空空腹腹静静脉脉取取血血后后，在在5分分钟之之内内饮入入250毫毫升升含含75克克无无水水葡葡萄萄糖糖的的糖糖水水，服服糖糖后后的的1/2、1、2h必必要要时可可在在3h各各测血血糖糖一一次次。以以测定定血血糖糖的的时间为横横坐坐标空空腹腹时为0h，血糖，血糖浓度度为纵坐坐标，绘制糖耐量曲制糖耐量曲线。目目 录录糖糖耐耐量量曲曲线 正常人：服糖后正常人：服糖后1/21h到达到达顶峰，然后逐峰，然后逐渐降低，降低， 普通普通2h左右恢复正常左右恢复正常值。糖尿病患者：空腹血糖高于正常糖尿病患者：空腹血糖高于正常值，服糖后血糖，服糖后血糖浓度急度急剧升高，升高，2h后仍可高于正常。后仍可高于正常。目目 录录 三、血糖程度异常三、血糖程度异常一高血糖及糖尿症一高血糖及糖尿症1. 高血糖高血糖(hyperglycemia)的定的定义2. 肾糖糖阈的定的定义临床上将空腹血糖床上将空腹血糖浓度高于度高于6.9mmol/L称称为高血高血糖。糖。当血糖当血糖浓度高于度高于8.899.99mmol/L时，超越了，超越了肾小管的重吸收才干，那么可出小管的重吸收才干，那么可出现糖尿。糖尿。这一血糖一血糖程度称程度称为肾糖糖阈。目目 录录3. 高血糖及糖尿的病理和生理高血糖及糖尿的病理和生理缘由由 a.继续性高血糖和糖尿，主要性高血糖和糖尿，主要见于糖尿病于糖尿病(diabetes mellitus, DM)。型胰型胰岛素依素依赖型型型非胰型非胰岛素依素依赖型型b. 血糖正常而出血糖正常而出现糖尿，糖尿，见于慢性于慢性肾炎、炎、肾病病综合合征等引起征等引起肾对糖的吸收妨碍。糖的吸收妨碍。c. 生理性高血糖和糖尿可因心情激生理性高血糖和糖尿可因心情激动而出而出现。 糖尿病可分糖尿病可分为二型二型: 目目 录录( (二低血糖二低血糖1. 低血糖低血糖(hypoglycemia)的定的定义2. 低血糖的影响低血糖的影响空腹血糖空腹血糖浓度低于度低于3.0mmol/L时称称为低血糖。低血糖。血血糖糖程程度度过低低，会会影影响响脑细胞胞的的功功能能，从从而而出出现 头晕、倦倦怠怠无无力力、心心悸悸等等病病症症，严重重时出出现昏迷，称昏迷，称为低血糖休克。低血糖休克。 目目 录录3. 低血糖的病因低血糖的病因 胰性胰胰性胰岛-细胞功能亢胞功能亢进、胰、胰岛-细胞功能低下等胞功能低下等 肝性肝癌、糖原肝性肝癌、糖原积累病等累病等 内分泌异常垂体功能低下、内分泌异常垂体功能低下、肾上腺皮上腺皮质功能低下等功能低下等 肿瘤胃癌等瘤胃癌等 饥饿或不能或不能进食食