第五章糖代謝

1、(Metabolism of Carbohydrates)需要掌握的知識(shí)點(diǎn)：需要掌握的知識(shí)點(diǎn)：（一）（一）概述概述 糖的功能糖的功能、糖代謝包括的內(nèi)容糖代謝包括的內(nèi)容（二）（二）糖原合成和分解糖原合成和分解 糖原合成和分解的意義糖原合成和分解的意義（三）（三）糖的分解代謝糖的分解代謝 糖分解代謝主要三條途徑糖分解代謝主要三條途徑；糖酵解糖酵解的概的概 念、念、特點(diǎn)特點(diǎn)及其及其意義意義；糖有氧氧化糖有氧氧化的概念、的概念、意義意義。（四）（四）糖異生糖異生 糖異生糖異生的概念、的概念、意義意義（五）（五） 血糖血糖 機(jī)體內(nèi)血糖的來源和去路；機(jī)體內(nèi)血糖的來源和去路；正常血糖正常血糖和和高血糖高血糖

2、的的 空腹血糖值；空腹血糖值；血糖的調(diào)節(jié)血糖的調(diào)節(jié)；低低血糖的原因血糖的原因；腎糖閾腎糖閾的概念的概念糖是一大類有機(jī)化合物，其化學(xué)本質(zhì)為多羥糖是一大類有機(jī)化合物，其化學(xué)本質(zhì)為多羥醛或多羥酮類及其衍生物或多聚物。人體從自然界醛或多羥酮類及其衍生物或多聚物。人體從自然界攝取的物質(zhì)中，處了水之外，糖是攝取量最多的物攝取的物質(zhì)中，處了水之外，糖是攝取量最多的物質(zhì)。質(zhì)。其主要作用是提供能量和碳源。其主要作用是提供能量和碳源。氧化供能氧化供能 糖提供人體所需糖提供人體所需5070的能量的能量維持血糖維持血糖 糖原儲(chǔ)存能量，維持血糖恒定。糖原儲(chǔ)存能量，維持血糖恒定。 構(gòu)成組織細(xì)胞構(gòu)成組織細(xì)胞 糖蛋白、蛋白聚

3、糖、糖脂等是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等是組織細(xì)胞的重要成分。組織細(xì)胞的重要成分。提供合成原料提供合成原料 可提供合成某些氨基酸、脂肪、可提供合成某些氨基酸、脂肪、 膽固醇、核苷等物質(zhì)的原料。膽固醇、核苷等物質(zhì)的原料。 (五五)其他功能其他功能 構(gòu)成免疫球蛋白、血型物質(zhì)、凝血因子等。構(gòu)成免疫球蛋白、血型物質(zhì)、凝血因子等。 三、糖代謝的概況三、糖代謝的概況 磷酸戊糖磷酸戊糖 NADPH 葡萄糖葡萄糖 氧化分解氧化分解 丙丙酮酮酸酸 有氧氧化有氧氧化 無氧氧化（糖酵解）無氧氧化（糖酵解） 乳酸乳酸 糖異生糖異生乳酸、氨基酸、甘油乳酸、氨基酸、甘油 糖原糖原 糖原分解糖原分解 糖原合成糖原合成 磷酸戊磷

4、酸戊糖途徑糖途徑 食物食物 消化吸收消化吸收 （大量（大量ATP） （少量（少量ATP） 乙酰乙酰CoAH2O及及CO2 肌糖原，肌糖原，氧化供能氧化供能 肝糖原肝糖原 維持血糖維持血糖 糖原糖原 (glycogen)(glycogen)是體內(nèi)糖的儲(chǔ)存形式之一，是機(jī)體是體內(nèi)糖的儲(chǔ)存形式之一，是機(jī)體能迅速動(dòng)用的能量儲(chǔ)備。能迅速動(dòng)用的能量儲(chǔ)備。糖原儲(chǔ)存糖原儲(chǔ)存一、糖原合成一、糖原合成(一一)合成部位合成部位1. 組織定位組織定位 主要在肝、肌肉主要在肝、肌肉2. 細(xì)胞定位細(xì)胞定位 胞漿胞漿( (二二) )糖原合成過程的特點(diǎn)糖原合成過程的特點(diǎn) 1.糖原合酶糖原合酶是糖原合成過程的關(guān)鍵酶。是糖原合成過

5、程的關(guān)鍵酶。2糖原合成是消耗能量的過程糖原合成是消耗能量的過程 3.糖原合成需要糖原引物糖原合成需要糖原引物二、糖原分解二、糖原分解糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶 是糖原分解過程的關(guān)鍵酶。是糖原分解過程的關(guān)鍵酶。三、糖原合成與分解的意義三、糖原合成與分解的意義 糖原是葡萄糖的一種儲(chǔ)存形式。當(dāng)糖供應(yīng)豐富及能量充足時(shí)，一部分糖原是葡萄糖的一種儲(chǔ)存形式。當(dāng)糖供應(yīng)豐富及能量充足時(shí)，一部分糖可合成糖原儲(chǔ)存。當(dāng)糖的供應(yīng)不足或能量需求增加時(shí)，儲(chǔ)存的糖原可糖可合成糖原儲(chǔ)存。當(dāng)糖的供應(yīng)不足或能量需求增加時(shí)，儲(chǔ)存的糖原可分解葡萄糖，為機(jī)體氧化供能。分解葡萄糖，為機(jī)體氧化供能。* 因肝、腎有因肝、腎有葡萄糖葡萄糖-6-磷

6、酸酶磷酸酶，故肝糖原可分解為葡萄糖，故肝糖原可分解為葡萄糖，釋放入血，維持血糖濃度。釋放入血，維持血糖濃度。 *肌肉組織無肌肉組織無葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶，所生成的，所生成的6-磷酸葡萄糖不能磷酸葡萄糖不能轉(zhuǎn)變成葡萄糖釋放入血，只能氧化供能。轉(zhuǎn)變成葡萄糖釋放入血，只能氧化供能。 四、糖原合成與分解的調(diào)節(jié)四、糖原合成與分解的調(diào)節(jié) 糖原合成：糖原合酶糖原合成：糖原合酶 糖原分解：糖原磷酸化酶糖原分解：糖原磷酸化酶 對(duì)關(guān)鍵酶調(diào)節(jié)對(duì)關(guān)鍵酶調(diào)節(jié) 糖分解代謝主要三條途徑：糖分解代謝主要三條途徑：1.1.糖酵解糖酵解 生成乳酸和少量生成乳酸和少量ATPATP2.2.有氧氧化有氧氧化 生成生成COCO

7、2 2和和H H2 20 0及大量及大量ATPATP3.3.磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑 生成生成5-5-磷酸核糖和磷酸核糖和NADPHNADPH 在不需氧情況下，葡萄糖生成乳酸的過程在不需氧情況下，葡萄糖生成乳酸的過程稱之為糖的無氧氧化，又稱為稱之為糖的無氧氧化，又稱為糖酵解糖酵解。其反應(yīng)。其反應(yīng)部位在胞漿。部位在胞漿。第二階段第二階段: :由丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸。由丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸。第一階段第一階段: :由葡萄糖分解成由葡萄糖分解成丙酮酸丙酮酸可分為二個(gè)階段：可分為二個(gè)階段：糖酵解反應(yīng)特點(diǎn)糖酵解反應(yīng)特點(diǎn)1. 1. 糖酵解反應(yīng)的全過程在糖酵解反應(yīng)的全過程在胞質(zhì)胞質(zhì)中進(jìn)行。中進(jìn)行。乳酸是糖酵解的必然產(chǎn)

8、乳酸是糖酵解的必然產(chǎn)物物2. 2. 由于是在無氧條件下進(jìn)行的，所以氧化分解不徹底，釋放的由于是在無氧條件下進(jìn)行的，所以氧化分解不徹底，釋放的能量少。能量少。3. 3. 反應(yīng)全過程中有三步不可逆的反應(yīng)。催化這三步反應(yīng)的反應(yīng)全過程中有三步不可逆的反應(yīng)。催化這三步反應(yīng)的己糖己糖激酶、磷酸果糖激酶激酶、磷酸果糖激酶-1 -1 、丙酮酸激酶、丙酮酸激酶是糖酵解途徑的關(guān)鍵是糖酵解途徑的關(guān)鍵酶，其中酶，其中磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 -1 為限速酶為限速酶G G-6-P ATP ADP 己糖激酶己糖激酶 ATP ADP F-6-P F-1,6-BP 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 ADP ATP PEP 丙

9、酮酸丙酮酸 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 糖酵解反應(yīng)的主要意義：糖酵解反應(yīng)的主要意義：1.1.糖酵解是機(jī)體在缺氧的情況下供應(yīng)能量的重要方式。糖酵解是機(jī)體在缺氧的情況下供應(yīng)能量的重要方式。生理性缺氧情況下，如劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，能量需求增加，肌肉處于相對(duì)缺生理性缺氧情況下，如劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，能量需求增加，肌肉處于相對(duì)缺氧狀態(tài)，必須通過糖酵解提供急需能量。氧狀態(tài)，必須通過糖酵解提供急需能量。在病理性缺氧情況下，如呼吸、循環(huán)功能障礙，嚴(yán)重貧血、失血造成在病理性缺氧情況下，如呼吸、循環(huán)功能障礙，嚴(yán)重貧血、失血造成機(jī)體缺氧時(shí)，也通過糖酵解的加強(qiáng)來滿足能量需要機(jī)體缺氧時(shí)，也通過糖酵解的加強(qiáng)來滿足能量需要。2.2.糖酵解是紅細(xì)

10、胞功能的主要方式，成熟的紅細(xì)胞沒有線粒體，糖酵解是紅細(xì)胞功能的主要方式，成熟的紅細(xì)胞沒有線粒體，不能進(jìn)行有氧氧化而是以糖酵解作為能量的基本來源。不能進(jìn)行有氧氧化而是以糖酵解作為能量的基本來源。3.3.某些組織細(xì)胞即使在有氧的條件下仍以糖酵解為其重要供能某些組織細(xì)胞即使在有氧的條件下仍以糖酵解為其重要供能方式。方式。糖酵解的調(diào)節(jié)糖酵解的調(diào)節(jié) 主要是通過對(duì)主要是通過對(duì)己糖激酶己糖激酶、6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶丙酮酸激酶三個(gè)關(guān)鍵酶的活性的調(diào)節(jié)，三個(gè)關(guān)鍵酶的活性的調(diào)節(jié)，123Question:1.圖片圖片1和圖片和圖片2中人依賴什么方式獲取能量？為什么？中人依賴什么方式獲取能量？為

11、什么？2.圖片圖片3中的紅細(xì)胞依賴什么方式獲得能量？為什么？中的紅細(xì)胞依賴什么方式獲得能量？為什么？3.正常情況下，人體內(nèi)的組織細(xì)胞依靠什么方式獲得能量？正常情況下，人體內(nèi)的組織細(xì)胞依靠什么方式獲得能量？Answer:1.圖片圖片1 1中的人由于劇烈運(yùn)動(dòng)使肌肉組織處于相對(duì)缺氧狀態(tài)，主要通過糖酵解獲取能中的人由于劇烈運(yùn)動(dòng)使肌肉組織處于相對(duì)缺氧狀態(tài)，主要通過糖酵解獲取能量；圖片量；圖片2 2中的人因心、肺功能不全造成機(jī)體相對(duì)缺氧，也主要通過糖酵解獲得能量。中的人因心、肺功能不全造成機(jī)體相對(duì)缺氧，也主要通過糖酵解獲得能量。2.圖圖3中的成熟紅細(xì)胞因?yàn)闆]有線粒體結(jié)構(gòu)，即使在氧氣供應(yīng)充足的情況下，也不能

12、中的成熟紅細(xì)胞因?yàn)闆]有線粒體結(jié)構(gòu)，即使在氧氣供應(yīng)充足的情況下，也不能進(jìn)行有氧氧化，只能靠糖進(jìn)行有氧氧化，只能靠糖酵解獲得能量。酵解獲得能量。3.正常情況下，由于有氧氧化過程產(chǎn)生的能量是正常情況下，由于有氧氧化過程產(chǎn)生的能量是糖酵解的糖酵解的1818或或1919倍，所以人體內(nèi)大多倍，所以人體內(nèi)大多數(shù)組織細(xì)胞主要依靠糖的有氧氧化獲得能量。數(shù)組織細(xì)胞主要依靠糖的有氧氧化獲得能量。案例分析第一階段：丙酮酸生成（同糖酵解第一階段：丙酮酸生成（同糖酵解) )第二階段：丙酮酸的氧化脫羧第二階段：丙酮酸的氧化脫羧 第三階段：三羧酸循環(huán)第三階段：三羧酸循環(huán) G(Gn) G(Gn) 第四階段：氧化磷酸化第四階段：

13、氧化磷酸化 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA COCO2 2 NADH+HNADH+H+ + FADHFADH2 2H H2 2O O O O ATP ATP ADP ADP TCATCA循環(huán)循環(huán) 胞胞漿漿 線線粒粒體體 糖的有氧氧化糖的有氧氧化指在機(jī)體氧供充足時(shí)，葡萄糖徹底指在機(jī)體氧供充足時(shí)，葡萄糖徹底氧化成氧化成H2O和和CO2，并釋放出能量的過程。是機(jī)體主，并釋放出能量的過程。是機(jī)體主要供能方式。要供能方式。在胞漿及線粒體分在胞漿及線粒體分四個(gè)階段進(jìn)行四個(gè)階段進(jìn)行。 所有的反應(yīng)均在所有的反應(yīng)均在線粒體線粒體中進(jìn)行。中進(jìn)行。 三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán) (Tricarboxylic acid Cyc

14、le, TCA cycle)1.TCA必須在有氧條件下進(jìn)行，細(xì)胞定位在線粒體。必須在有氧條件下進(jìn)行，細(xì)胞定位在線粒體。2.TCA是機(jī)體主要的產(chǎn)能途徑。是機(jī)體主要的產(chǎn)能途徑。3.TCA是不可逆的反應(yīng)體系，限速酶有：檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶、是不可逆的反應(yīng)體系，限速酶有：檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶、-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體。酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體。三羧酸循環(huán)的特點(diǎn)三羧酸循環(huán)的特點(diǎn)( (一一) )有氧氧化的意義有氧氧化的意義 3.3.有氧氧化中的有氧氧化中的TCATCA是體內(nèi)物質(zhì)代謝相互聯(lián)系的樞紐。是體內(nèi)物質(zhì)代謝相互聯(lián)系的樞紐。1.1.有氧氧化是機(jī)體產(chǎn)能最主要的方式。有氧氧化是機(jī)體產(chǎn)能最主要的方式。2

15、.2.有氧氧化中的有氧氧化中的TCATCA是體內(nèi)三大營養(yǎng)物質(zhì)徹底氧化分解的最是體內(nèi)三大營養(yǎng)物質(zhì)徹底氧化分解的最終代謝通路終代謝通路(二二)有氧有氧氧化的調(diào)節(jié)氧化的調(diào)節(jié) 主要是通過對(duì)七個(gè)關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)主要是通過對(duì)七個(gè)關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)關(guān)關(guān)鍵鍵酶酶 糖酵解途徑：己糖激酶、糖酵解途徑：己糖激酶、6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 丙酮酸的氧化脫羧：丙酮酸氧化脫氫酶復(fù)合體丙酮酸的氧化脫羧：丙酮酸氧化脫氫酶復(fù)合體 三羧酸循環(huán)：檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶、三羧酸循環(huán)：檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶、 -酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體磷酸戊糖途徑是糖氧化分解的另外一條重要途

16、徑，磷酸戊糖途徑是糖氧化分解的另外一條重要途徑，該途徑主要作用的產(chǎn)生該途徑主要作用的產(chǎn)生5-5-磷酸核糖和磷酸核糖和NADPH NADPH ，而不，而不是產(chǎn)生是產(chǎn)生ATPATP。磷酸戊糖途徑的意義磷酸戊糖途徑的意義1.1.生成的生成的5-5-磷酸核糖是核酸合成的重要原料。磷酸核糖是核酸合成的重要原料。2. NADPH 2. NADPH 作為供氫體，參與體內(nèi)許多重要的還原性代謝反作為供氫體，參與體內(nèi)許多重要的還原性代謝反應(yīng)應(yīng)磷酸戊糖途徑的調(diào)節(jié)磷酸戊糖途徑的調(diào)節(jié) 關(guān)鍵酶：關(guān)鍵酶：6-6-磷酸葡萄糖脫氫酶磷酸葡萄糖脫氫酶第四節(jié)第四節(jié) 糖糖 異異 生生(Gluconeogenesis)(二二)部位部位

17、 主要在肝、腎細(xì)胞的胞漿及線粒體。主要在肝、腎細(xì)胞的胞漿及線粒體。 (三三)原料原料 主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸。主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸。一、什么是糖異生一、什么是糖異生 (一一)糖異生糖異生 是指從非糖化合物轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^程。是指從非糖化合物轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^程。生糖氨基酸生糖氨基酸 -酮酸酮酸 甘油甘油 -磷酸甘油磷酸甘油 磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮 乳酸乳酸 丙酮酸丙酮酸 三、糖異生的意義三、糖異生的意義1.維持血糖濃度恒定維持血糖濃度恒定 2.調(diào)節(jié)酸堿平衡調(diào)節(jié)酸堿平衡4.協(xié)助氨基酸代謝協(xié)助氨基酸代謝5.補(bǔ)充肝糖原補(bǔ)充肝糖原3.有利于乳酸的再利用有利于乳酸的再利用肝肝

18、肌肉肌肉 葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 酵解途徑酵解途徑 丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸 NADH NAD+ 乳酸乳酸 乳酸乳酸 NAD+ NADH 丙酮酸丙酮酸 糖異生途徑糖異生途徑 血液血液 肌肉中乳酸經(jīng)血循環(huán)進(jìn)入肝異生為葡萄糖，再經(jīng)血循環(huán)到達(dá)肌肉中肌肉中乳酸經(jīng)血循環(huán)進(jìn)入肝異生為葡萄糖，再經(jīng)血循環(huán)到達(dá)肌肉中氧化的過程，成為氧化的過程，成為乳酸循環(huán)乳酸循環(huán)。2. 乳酸的再利用可防止代謝性酸中毒。乳酸的再利用可防止代謝性酸中毒。臨床稱血中葡萄糖為血糖。臨床稱血中葡萄糖為血糖。正常成人血糖濃度正常成人血糖濃度 為為3.89-6.113.89-6.11mmol/L mmol/L 。血糖水平恒定

19、可保證依賴葡萄糖供能的腦組織、紅細(xì)胞、血糖水平恒定可保證依賴葡萄糖供能的腦組織、紅細(xì)胞、骨髓及神經(jīng)組織等重要組織器官的能量供應(yīng)。骨髓及神經(jīng)組織等重要組織器官的能量供應(yīng)。 一、血糖一、血糖來源來源和和去路去路血血糖糖食食 物物 糖糖 消化消化吸收吸收 肝糖原肝糖原 分解分解 非糖物質(zhì)非糖物質(zhì) 糖異生糖異生 氧化氧化分解分解 CO2 + H2O 糖原合成糖原合成 肝肝(肌肌)糖原糖原 轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì) 尿糖尿糖主要調(diào)節(jié)激素主要調(diào)節(jié)激素降低血糖：降低血糖：胰島素胰島素(insulin) (insulin) 升高血糖升高血糖胰高血糖素胰高血糖素糖皮質(zhì)激素糖皮質(zhì)激素腎上腺素腎上腺素(一一)胰

20、島素胰島素1.1.促進(jìn)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入肌肉、脂肪等肝外細(xì)胞。促進(jìn)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入肌肉、脂肪等肝外細(xì)胞。 2.2.加快葡萄糖在肝、肌肉組織合成糖原加快葡萄糖在肝、肌肉組織合成糖原, ,促進(jìn)糖的有氧氧化。促進(jìn)糖的有氧氧化。 3.3.抑制肝內(nèi)糖異生。抑制肝內(nèi)糖異生。 4.4.抑制肝糖原的分解抑制肝糖原的分解5.5.促進(jìn)糖轉(zhuǎn)變?yōu)橹敬龠M(jìn)糖轉(zhuǎn)變?yōu)橹?二二)胰高血糖素胰高血糖素 1.1.抑制糖原合成抑制糖原合成 2. 2.促進(jìn)糖異生促進(jìn)糖異生 ( (三三) )腎上腺素腎上腺素1.促進(jìn)肝糖原分解促進(jìn)肝糖原分解2.促進(jìn)肌糖原酵解促進(jìn)肌糖原酵解3.促進(jìn)糖異生促進(jìn)糖異生(四四)糖皮質(zhì)激素糖皮質(zhì)激素1.1.促進(jìn)糖異生

21、促進(jìn)糖異生2.2.促進(jìn)肝外組織蛋白促進(jìn)肝外組織蛋白 分解生成氨基酸分解生成氨基酸 三、糖代謝異常三、糖代謝異常(一一)高血糖及糖尿癥高血糖及糖尿癥1. 1. 高血糖高血糖臨床上將空腹血糖濃度高于臨床上將空腹血糖濃度高于6.9mmol/L6.9mmol/L稱為稱為高血糖高血糖。2. 2. 腎糖閾腎糖閾當(dāng)血糖濃度高于當(dāng)血糖濃度高于8.89mmol/L8.89mmol/L時(shí)，超過了腎小管時(shí)，超過了腎小管的重吸收能力，則可出現(xiàn)糖尿病。這一血糖水平稱的重吸收能力，則可出現(xiàn)糖尿病。這一血糖水平稱為為腎糖閾腎糖閾。3. 3. 高血糖發(fā)生的原因高血糖發(fā)生的原因(1)(1)生理性高血糖生理性高血糖由于糖的來源增

22、加可引起生理性高血糖由于糖的來源增加可引起生理性高血糖 例：例： 一次性食入或輸入大量葡萄糖；一次性食入或輸入大量葡萄糖； 情緒激動(dòng)，腎上腺分泌增加。情緒激動(dòng)，腎上腺分泌增加。(2)(2)病理性高血糖病理性高血糖由于胰島素分泌障礙所引起的高血糖和由于胰島素分泌障礙所引起的高血糖和糖尿，稱為糖尿病糖尿，稱為糖尿病 原因：血糖原因：血糖來源增加去路減少來源增加去路減少 腎性糖尿腎性糖尿除了高血糖引起糖尿外，由于腎功能先天性不全或腎疾除了高血糖引起糖尿外，由于腎功能先天性不全或腎疾病引起的腎糖閾值減低，也可引起糖尿，稱為腎性糖尿。病引起的腎糖閾值減低，也可引起糖尿，稱為腎性糖尿。(二二) 低血糖低血糖1. 1. 低血糖低血糖 空腹血糖濃度低于空腹血糖濃度低于3.0mmol/L3.0mmol/L時(shí)稱為時(shí)稱為低血糖低血糖。2. 2. 低血糖的影響低血糖的影響 血糖過低，可影響腦