生物與化學復習資料第七章 糖代謝(廣東醫(yī)學院)

1、生化第七章第七章 糖 代 謝糖(carbohydrates)即碳水化合物，其化學本質(zhì)為多羥醛或多羥酮類及其衍生物或多聚物。根據(jù)其水解產(chǎn)物的情況，糖主要可分為以下四大類：單糖 (monosacchride) 寡糖 (oligosacchride) 多糖 (polysacchride)糖復合物 (glycoconjugate) 單糖：不能再水解的糖（如葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖等）。常見的單糖-葡萄糖淀粉：是植物中養(yǎng)分的儲存形式糖原：為多聚葡萄糖，是動物體內(nèi)葡萄糖的儲存形式，又稱動物淀粉。第1節(jié) 概 述 Introduction糖的生理功能：1.氧化供能: 2840kJ能量/1mol葡萄糖 。這是

2、糖的主要功能。2提供合成體內(nèi)其他物質(zhì)的原料 。如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、膽固醇、核苷等物質(zhì)的原料。3.作為機體組織細胞的組成成分 。如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的組成成分。糖的消化 ：人類食物中的糖主要有植物淀粉、動物糖原以及麥芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以淀粉為主。消化部位： 主要在小腸，少量在口腔糖的吸收：吸收部位：小腸上段 吸收形式：單糖 第二節(jié) 糖的無氧分解在體內(nèi)組織無氧情況下，細胞液中的葡萄糖分解生成乳酸和少量ATP的過程稱為糖的無氧氧化(anaerobic oxidation) ，亦稱糖酵解(glycolysis) 。 糖酵解的反應部位：胞漿糖酵解分為兩個階段：第一階段

3、 由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，稱之為糖酵解途徑(glycolytic pathway)。第二階段 由丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸。哺乳類動物體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)有4種己糖激酶同工酶，分別稱為至型。肝細胞中存在的是型，稱為葡萄糖激酶(glucokinase)。它的特點是： 葡萄糖的親和力很低 受激素調(diào)控 產(chǎn)能的方式和數(shù)量方式：底物水平磷酸化凈生成ATP數(shù)量：從G開始 ：2×2-2= 2ATP 從Gn開始 ：2×2-1= 3ATP終產(chǎn)物乳酸的去路釋放入血，進入肝臟再進一步代謝：分解利用 ；乳酸循環(huán)（糖異生）二、糖酵解的調(diào)節(jié)關(guān)鍵酶：己糖激酶、6-磷酸果糖激酶-1 、丙酮酸激酶調(diào)節(jié)方式：

4、別構(gòu)調(diào)節(jié) 共價修飾調(diào)節(jié) 限速酶/關(guān)鍵酶 特點： 1、催化非平衡反應 2、活性低 3、受激素或代謝物的調(diào)節(jié) 4、活性的改變可影響整個反應體系的反應速度（一）6-磷酸果糖激酶-1對調(diào)節(jié)酵解途徑的流量最重要變構(gòu)激活劑：2，6-雙磷酸果糖（最強）、 1，6-雙磷酸果糖、AMP、ADP 變構(gòu)抑制劑：檸檬酸、 ATP（高濃度）（二）丙酮酸激酶1. 別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)激活劑：1,6-雙磷酸果糖 別構(gòu)抑制劑：ATP, 丙氨酸（三）己糖激酶受到反饋抑制調(diào)節(jié)6-磷酸葡萄糖可反饋抑制己糖激酶，但肝葡萄糖激酶不受其抑制。長鏈脂肪酰CoA可別構(gòu)抑制肝葡萄糖激酶。胰島素可誘導葡萄糖激酶基因的轉(zhuǎn)錄，促進酶的合成。 三、糖酵解的主

5、要生理意義是在機體缺氧的情況下快速供能Ø 是機體在缺氧情況下獲取能量的有效方式。Ø 是某些細胞在氧供應正常情況下的重要供能途徑。 無線粒體的細胞，如：紅細胞 代謝活躍的細胞，如：白細胞、骨髓細胞第三節(jié) 糖的有氧氧化糖有氧氧化的概念糖的有氧氧化(aerobic oxidation)指在機體氧供充足時，葡萄糖徹底氧化成H2O和CO2，并釋放出能量的過程。是機體主要供能方式。部位：胞液及線粒體一、糖有氧氧化的過程 四個階段 第一階段： 丙酮酸的生成（胞漿） 第二階段： 丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA（線粒體）第三階段： 乙酰CoA進入三羧酸循環(huán)徹底氧化（線粒體）第四階段： 氧化磷酸

6、化三羧酸循環(huán)(Tricarboxylic acid Cycle, TAC)也稱為檸檬酸循環(huán)，這是因為循環(huán)反應中的第一個中間產(chǎn)物是一個含三個羧基的檸檬酸。由于Krebs正式提出了三羧酸循環(huán)的學說，故此循環(huán)又稱為Krebs循環(huán)，它由一連串反應組成。反應部位 所有的反應均在線粒體中進行。 小 結(jié) 三羧酸循環(huán)的概念：指乙酰CoA和草酰乙酸縮合生成含三個羧基的檸檬酸，反復的進行脫氫脫羧，又生成草酰乙酸，再重復循環(huán)反應的過程。TAC過程的反應部位是線粒體。三羧酸循環(huán)的要點：經(jīng)過一次三羧酸循環(huán)， 消耗一分子乙酰CoA； 經(jīng)四次脫氫，二次脫羧，一次底物水平磷酸化； 生成1分子FADH2，3分子NADH+H+，

7、2分子CO2， 1分子GTP。 關(guān)鍵酶有：檸檬酸合酶，-酮戊二酸脫氫酶復合體，異檸檬酸脫氫酶。整個循環(huán)反應為不可逆反應。小 結(jié)ü 三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物起催化劑的作用，本身無量的變化，不可能通過三羧酸循環(huán)直接從乙酰CoA合成草酰乙酸或三羧酸循環(huán)中其他產(chǎn)物。三羧酸循環(huán)的生理意義：是三大營養(yǎng)物質(zhì)氧化分解的共同途徑；是三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝聯(lián)系的樞紐；為呼吸鏈提供H+ + e。有氧氧化的生理意義糖的有氧氧化是機體產(chǎn)能最主要的途徑。它不僅產(chǎn)能效率高，而且能量的利用率也高。簡言之，即“供能”丙酮酸脫氫酶復合體 別構(gòu)調(diào)節(jié) 別構(gòu)抑制劑：乙酰CoA;NADH; ATP 別構(gòu)激活劑：AMP;

8、 ADP; NAD+ 乙酰CoA/HSCoA­或 NADH/NAD+­時，其活性也受到抑制。四、巴斯德（Pasteur）效應 概念：巴斯德效應(Pastuer effect) 指有氧氧化抑制糖酵解的現(xiàn)象。機制：有氧時，NADH+H+進入線粒體內(nèi)氧化，丙酮酸進入線粒體進一步氧化而不生成乳酸;缺氧時，酵解途徑加強，NADH+H+在胞漿濃度升高，丙酮酸作為氫接受體生成乳酸。第四節(jié) 磷酸戊糖途徑 pentose phosphate pathway一、磷酸戊糖途徑以6-磷酸葡萄糖為底物，代謝生成磷酸戊糖為中間代謝物的過程，稱為磷酸戊糖途徑。細胞定位：胞液 反應過程可分為三個階段：1.

9、 脫氫氧化（生成NADPH+H+ ） 2. 異構(gòu)化反應（生成5-磷酸核糖） 3. 基團轉(zhuǎn)移（生成6-磷酸果糖及3-磷酸甘油醛）3經(jīng)過基團轉(zhuǎn)移反應進入糖酵解途徑第二階段反應的意義就在于通過一系列基團轉(zhuǎn)移反應，將核糖轉(zhuǎn)變成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛而進入酵解途徑。因此磷酸戊糖途徑也稱磷酸戊糖旁路（pentose phosphate shunt）。二、磷酸戊糖途徑的調(diào)節(jié) 6-磷酸葡萄糖脫氫酶 此酶為磷酸戊糖途徑的關(guān)鍵酶，其活性的高低決定6-磷酸葡萄糖進入磷酸戊糖途徑的流量。 此酶活性主要受NADPH/NADP+比值的影響，比值升高則被抑制，降低則被激活。另外NADPH對該酶有強烈抑制作用。三、磷酸

10、戊糖途徑的意義：產(chǎn)生5-磷酸核糖；產(chǎn)生NADPH(1) 5-磷酸核糖： 為核酸的生物合成提供核糖(2) NADPH的主要功能：1) 作為供氫體 -參與體內(nèi)多種生物合成反應。2) 作為加單氧酶的輔酶參與體內(nèi)羥化反應 -參與肝臟對激素、藥物和毒物的生物轉(zhuǎn)化作用。(3) 是谷胱甘肽還原酶的輔酶-對維持細胞中還原型谷胱甘肽（GSH）的正常含量起重要作用 。磷酸戊糖途徑與溶血性貧血第五節(jié)糖異生 定義： 由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^程稱為糖異生作用非糖物質(zhì)： 生糖氨基酸、乳酸、甘油等 部位： 主要在肝、腎細胞的胞漿及線粒體 糖異生過程 ：基本上是糖酵解的逆過程；跨越三個能障，一個膜障 當兩種酶活性相等

11、時，則不能將代謝向前推進，結(jié)果僅是ATP分解釋放出能量，因而稱之為無效循環(huán)(futile cycle)。 在細胞內(nèi)兩酶活性不完全相等，使代謝反應僅向一個方向進行。 三、糖異生的生理意義1.維持血糖濃度恒定；2.補充肝糖原 三碳途徑： 指進食后，大部分葡萄糖先在肝外細胞中分解為乳酸或丙酮酸等三碳化合物，再進入肝細胞異生為糖原的過程。3.調(diào)節(jié)酸堿平衡（乳酸異生為糖） （1） 乳酸循環(huán)是一個耗能的過程 2分子乳酸異生為1分子葡萄糖需6分子ATP （2） 生理意義 ： 乳酸再利用，避免了乳酸的損失 防止乳酸的堆積引起酸中毒 第六節(jié) 糖原的合成與分解糖原的定義：糖 原 (glycogen)是動物體內(nèi)糖的

12、儲存形式之一，是機體能迅速動用的能量儲備。糖原儲存的主要器官及其生理意義：肌肉：肌糖原，180 300g，主要供肌肉收縮所需肝臟：肝糖原，70 100g，維持血糖水平糖原的結(jié)構(gòu)特點及其意義：1. 葡萄糖單元以-1,4-糖苷鍵形成長鏈。2. 約10個葡萄糖單元處形成分枝，分枝處葡萄糖以-1,6-糖苷鍵連接，分支增加，溶解度增加。3. 每條鏈都終止于一個非還原端。非還原端增多，以利于其被酶分解。 一、糖原合成定義： 由單糖合成糖原的過程稱為糖原的合成 部位： 肝臟、肌肉組織等細胞的胞漿中糖原n 為原有的細胞內(nèi)的較小糖原分子，稱為糖原引物(primer)， 作為UDPG 上葡萄糖基的接受體。 （5）

13、糖原分枝的形成 ： 分 支 酶 (branching enzyme) 二、肝糖原分解產(chǎn)物葡萄糖可補充血糖 糖原分解： 指肝糖原分解為葡萄糖的過程。部位：肝臟 亞細胞定位：胞漿 產(chǎn)物：葡萄糖脫枝酶的作用： 1。轉(zhuǎn)移葡萄糖殘基 2。水解a-1,6-糖苷鍵 (2)1-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸葡萄糖：磷酸葡萄糖變位酶 肌糖原的分解：肌糖原分解的前三步反應與肝糖原分解過程相同，但是生成6-磷酸葡萄糖之后，由于肌肉組織中不存在葡萄糖-6-磷酸酶，所以生成的6-磷酸葡萄糖不能轉(zhuǎn)變成葡萄糖釋放入血，提供血糖，而只能進入酵解途徑進一步代謝。三、糖原合成與分解的調(diào)節(jié) 關(guān)鍵酶： 糖原合成：糖原合酶 糖原分解：糖原磷

14、酸化酶 這兩種關(guān)鍵酶的重要特點：* 它們的快速調(diào)節(jié)有共價修飾和變構(gòu)調(diào)節(jié)二種方式。* 它們都以活性、無（低）活性二種形式存在，二種形式之間可通過磷酸化和去磷酸化而相互轉(zhuǎn)變。肌肉內(nèi)糖原代謝的二個關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)與肝糖原不同：Ø 在糖原分解代謝時肝主要受胰高血糖素的調(diào)節(jié)，而肌肉主要受腎上腺素調(diào)節(jié)。 Ø 肌肉內(nèi)糖原合酶及磷酸化酶的變構(gòu)效應物主要為AMP、ATP及6-磷酸葡萄糖。 ATP及6-磷酸葡萄糖 激活 糖原合酶ATP及6-磷酸葡萄糖 抑制 磷酸化酶a-PAMP 激活 磷酸化酶b第七節(jié) 血糖及其調(diào)節(jié)血糖，指血中的單糖（主要指葡萄糖）。 血糖水平，即血糖濃度 正常血糖濃度 ：3.89

15、6.11mmol/L (鄰甲苯胺法)血糖濃度是表示體內(nèi)糖代謝情況的一項重要指標。血糖水平恒定的生理意義： 保證重要組織器官的能量供應，特別是某些依賴葡萄糖供能的組織器官。 （1）腦組織不能利用脂酸，正常情況下主要依賴葡萄糖供能（2）紅細胞沒有線粒體，完全通過糖酵解獲能（3）骨髓及神經(jīng)組織代謝活躍，經(jīng)常利用葡萄糖供能二、血糖濃度的調(diào)節(jié) 主要依靠激素的調(diào)節(jié) 主要調(diào)節(jié)激素：降低血糖：胰島素 升高血糖：胰高血糖素、糖皮質(zhì)激素、 腎上腺素（一） 胰島素 體內(nèi)唯一降低血糖水平的激素 胰島素的作用機制:1.促進葡萄糖轉(zhuǎn)運進入肝外細胞 ； 2.加速糖原合成，抑制糖原分解； 3.加快糖的有氧氧化；4.抑制肝內(nèi)糖

16、異生；5.減少脂肪動員。 （二）胰高血糖素 體內(nèi)升高血糖水平的主要激素 胰高血糖素的作用機制： 1.促進肝糖原分解，抑制糖原合成；2.抑制酵解途徑，促進糖異生； 3.促進脂肪動員。（三）糖皮質(zhì)激素引起血糖升高，肝糖原增加 糖皮質(zhì)激素的作用機制可能有兩方面： 促進肌肉蛋白質(zhì)分解，分解產(chǎn)生的氨基酸轉(zhuǎn)移到肝進行糖異生。 抑制肝外組織攝取和利用葡萄糖，抑制點為丙酮酸的氧化脫羧。 （四）腎上腺素強有力的升高血糖的激素 腎上腺素的作用機制：通過肝和肌肉的細胞膜受體、cAMP、蛋白激酶級聯(lián)激活磷酸化酶，加速糖原分解。主要在應激狀態(tài)下發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。 三、血糖水平異常正常人體內(nèi)存在一套精細的調(diào)節(jié)糖代謝的機制，在一次性食入大量葡萄糖后，血糖水平不會出現(xiàn)大的波動和持續(xù)升高。（一）高血糖及糖尿病1. 高血糖(hyperglycemia)的定義臨床上將空腹血糖濃度高于7.0 mmol/L稱為高血糖。當血糖濃度超過了腎小管