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    生物化学第4章糖代谢课件.ppt

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    生物化学第4章糖代谢课件.ppt

    南华大学生物化学多媒体课件,第四章 糖 代 谢Metabolism of Carbohydrates,生物化学,本章要求,1.掌握糖酵解的过程、部位、关键酶和意义。2.掌握糖有氧氧化的过程、部位、关键酶和意义。3.掌握磷酸戊糖途径的意义。4.掌握糖原合成与分解的过程、关键酶。5.掌握糖异生的过程、部位、关键酶和意义。6.掌握血糖正常值、来源、去路和意义。,生物化学,糖(carbohydrates)是含有多羟基的醛类或酮类化合物及其衍生物或多聚物。其实验式为Cn(H2O)m,其中H:O=2:1。,糖的化学,(一)糖的概念,生物化学,(二)糖的分类及其结构,根据其水解产物的情况,糖主要可分为以下四大类:,单糖(monosacchride)寡糖(oligosacchride)多糖(polysacchride)结合糖(glycoconjugate),生物化学,1.单 糖:不能再水解的糖。,葡萄糖(glucose)已醛糖,果糖(fructose)已酮糖,生物化学,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。,生物化学,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),3.多 糖,生物化学,淀粉:是植物中养分的储存形式。,淀粉颗粒,生物化学,糖原:是动物体内葡萄糖的储存形式。,生物化学,纤维素:作为植物的骨架。,生物化学,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:,4.结合糖:糖与非糖物质的结合物。,生物化学,生物化学,1.氧化供能,如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,这是糖的主要功能。4千卡/g,2.提供合成体内其他物质的原料,如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。,一、糖的生理功能,生物化学,二、糖的消化与吸收,(一)糖的消化,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。,生物化学,消化过程,淀 粉,葡萄糖,唾液中的-淀粉酶,肠粘膜上皮细胞刷状缘,胃,口腔,肠腔,胰液中的-淀粉酶,食物中含有的大量纤维素,因人体内无-糖苷酶而不能对其分解利用,但却具有刺激肠蠕动等作用,也是维持健康所必需。,生物化学,(二)糖的吸收,1.吸收部位:小肠上段,2.吸收形式:单 糖,生物化学,3.吸收机制,ADP+Pi,ATP,Glu,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,生物化学,4.吸收途径,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:葡萄糖转运体(glucose transporter),已发现有5种葡萄糖转运体(GLUT 15)。,生物化学,第 二 节糖的无氧分解 Glycolysis,生物化学,第一阶段:由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate),称之为糖酵解途径(glycolytic pathway)。,第二阶段:由丙酮酸转变成乳酸。,*糖酵解的定义:,*糖酵解分为两个阶段:,*糖酵解的反应部位:胞浆.,在缺氧情况下,葡萄糖生成乳酸(lactate)的过程称之为糖酵解。,一、糖酵解的反应过程,生物化学,葡萄糖磷酸转化为6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate,G-6-P),(一)葡萄糖分解成丙酮酸,关键酶或限速酶:己糖激酶,生物化学,反应特点:反应不可逆,消耗能量。哺乳类动物体内已发现有4种己糖激酶同工酶,分别称为至型。肝细胞中存在的是型,称为葡萄糖激酶(glucokinase)。它的特点是:对葡萄糖的亲和力很低受激素调控,生物化学,6-磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖(fructose-6-phosphate,F-6-P),生物化学,6-磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖,关键酶或限速酶:6-磷酸果糖激酶-1,6-磷酸果糖,1,6-双磷酸果糖(1,6-fructose-biphosphate,F-1,6-2P),生物化学,反应特点:反应不可逆,消耗能量。,生物化学,1,6-双磷酸果糖,磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖,生物化学,磷酸丙糖的同分异构化,3-磷酸甘油醛,磷酸二羟丙酮,生物化学,阶段A特点:一分子6碳糖裂解为两分子3碳糖两个不可逆反应步骤:HK或GK;PFK-1耗能:消耗2ATP(糖原消耗1ATP),生物化学,3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油醛,1,3-二磷酸甘油酸,生物化学,1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸,1,3-二磷酸 甘油酸,3-磷酸甘油酸,底物在脱氢或脱水时由于分子内部能量重新分布而生成高能键,底物将其高能键直接转给ADP生成ATP的方式,称为底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation)。,生物化学,3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,生物化学,2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸,2-磷酸甘油酸,生物化学,磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸,并通过底物水平磷酸化生成ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,关键酶或限速酶:丙酮酸激酶,生物化学,阶段B特点:一个不可逆反应步骤:PK产生能量:22ATP=4ATP一次脱氢反应,NADH+H+用于丙酮酸还原成乳酸,生物化学,反应中的NADH+H+来自于上述第6步反应中的 3-磷酸甘油醛脱氢反应。,乳酸,丙酮酸,(二)丙酮酸转变成乳酸,生物化学,E2,E1,E3,糖酵解的代谢途径总图,生物化学,反应部位:胞浆 糖酵解是一个不需氧的产能过程 反应全过程中有三步不可逆的反应,糖酵解小结:,生物化学,产能的方式和数量 方式:底物水平磷酸化 净生成ATP数量:从G开始:22-2=2ATP 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),生物化学,关键酶,调节方式,二、糖酵解的调节,生物化学,(一)6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1),*别构调节,别构激活剂:AMP;ADP;F-1,6-2P;F-2,6-2P。,别构抑制剂:柠檬酸;ATP(高浓度)。,F-1,6-2P 正反馈调节该酶 此酶有二个结合ATP的部位:活性中心底物结合部位(低浓度时)活性中心外别构调节部位(高浓度时),生物化学,(二)丙酮酸激酶,1.别构调节,别构抑制剂:ATP,丙氨酸。,别构激活剂:1,6-双磷酸果糖。,生物化学,2.共价修饰调节,丙酮酸激酶,丙酮酸激酶,ATP,ADP,Pi,磷蛋白磷酸酶,(无活性),(有活性),胰高血糖素,PKA,CaM激酶,PKA:蛋白激酶A(protein kinase A)CaM:钙调蛋白,cAMP,生物化学,(三)己糖激酶或葡萄糖激酶,*6-磷酸葡萄糖可反馈抑制己糖激酶,但肝葡萄糖激酶不受其抑制。,*长链脂肪酰CoA可变构抑制肝葡萄糖激酶。,*胰岛素可诱导葡萄糖激酶基因的转录,促进酶的合成。,生物化学,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。,2.是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。,无线粒体的细胞,如:红细胞。,代谢活跃的细胞,如:白细胞、骨髓、神经。,生物化学,第 三 节糖的有氧氧化 Aerobic Oxidation of Carbohydrate,生物化学,糖的有氧氧化(aerobic oxidation)指在机体氧供充足时,葡萄糖彻底氧化成H2O和CO2,并释放出能量的过程。是机体主要供能方式。,*部位:胞液及线粒体,*概念,生物化学,一、有氧氧化的反应过程,第一阶段:酵解途径,第二阶段:丙酮酸氧化脱羧,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,胞液,线粒体,生物化学,(一)丙酮酸的氧化脱羧,丙酮酸进入线粒体,氧化脱羧为乙酰CoA(acetyl CoA)。,总反应式:,生物化学,丙酮酸脱氢酶复合体的组成,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,TPP硫辛酸 FADNAD+CoA,生物化学,丙酮酸脱氢酶复合体催化的反应过程,1.由E1催化丙酮酸脱羧形成羟乙基-TPP。2.由二氢硫辛酰胺转乙酰酶(E2)催化形成乙酰硫辛酰胺-E2。3.二氢硫辛酰胺转乙酰酶(E2)催化生成乙酰CoA,同时使硫辛酰胺上的二硫键还原为2个巯基。4.二氢硫辛酰胺脱氢酶(E3)使还原的二氢硫辛酰胺脱氢,同时将氢传递给FAD。5.在二氢硫辛酰胺脱氢酶(E3)催化下,将FADH2上的H转移给NAD+,形成NADH+H+。,生物化学,*概 述,*反应部位:所有的反应均在线粒体中进行。,三羧酸循环(Tricarboxylic acid Cycle,TAC):从乙酰CoA与草酰乙酸缩合成含3个羧基的柠檬酸开始,通过一系列代谢反应,乙酰CoA被彻底氧化,草酰乙酸得以再生的过程。也称为柠檬酸循环。由于Krebs正式提出了三羧酸循环的学说,故此循环又称为Krebs循环。,(二)三羧酸循环,生物化学,NADH+H+,NAD+,NAD+,NADH+H+,GTP,GDP+Pi,FAD,FADH2,NADH+H+,NAD+,柠檬酸合酶,顺乌头酸酶,异柠檬酸脱氢酶,-酮戊二酸脱氢酶复合体,琥珀酰CoA合成酶,琥珀酸脱氢酶,延胡索酸酶,苹果酸脱氢酶,生物化学,氧化磷酸化:底物脱下的氢通过呼吸链传递给O2生成H2O,在传递过程中释放能量使ADP磷酸化生成ATP的过程。部位:线粒体两条呼吸链:,二、葡萄糖有氧氧化生成ATP,生物化学,三羧酸循环能量的生成:33+21+1=12ATP,生物化学,三羧酸循环的概念:指乙酰CoA和草酰乙酸缩合生成含三个羧基的柠檬酸,反复的进行脱氢脱羧,又生成草酰乙酸,再重复循环反应的过程。TAC过程的反应部位是线粒体 三羧酸循环的要点 经过一次三羧酸循环:消耗一分子乙酰CoA。经四次脱氢,二次脱羧,一次底物水平磷酸化。生成1分子FADH2,3分子NADH+H+,2分子CO2,1分子GTP。生成12ATP 关键酶有:柠檬酸合酶;异柠檬酸脱氢酶;-酮戊二酸脱氢酶复合体。,小 结,生物化学,三羧酸循环的中间产物三羧酸循环中间产物起催化剂的作用,本身无量的变化,不可能通过三羧酸循环直接从乙酰CoA合成草酰乙酸或三羧酸循环中其他产物,同样中间产物也不能直接在三羧酸循环中被氧化为CO2及H2O H2O。,整个循环反应为不可逆反应,生物化学,是三大营养物质氧化分解的共同途径;是三大营养物质代谢联系的枢纽;为其它物质代谢提供小分子前体;为呼吸链提供H+e。,三羧酸循环的生理意义,生物化学,胞液中H+进入线粒体:两种穿梭机制:1.-磷酸甘油穿梭(脑、骨骼肌)2.苹果酸-天冬氨酸穿梭(肝、心肌),生物化学,胞浆,线粒体内膜,电子传递链,线粒体外膜,-磷酸甘油穿梭,穿梭本质:胞浆中的NADH将H转移给线粒体中的FADH2,故进入琥珀酸呼吸链,生成2分子,NADH+H,生物化学,胞浆,线粒体外膜,线粒体基质,线粒体内膜,呼吸链,苹果酸-天冬氨酸穿梭,穿梭本质:胞浆中的NADH将H转移给线粒体中的,故NADH进入NADH呼吸链,生成3分子,生物化学,葡萄糖有氧氧化生成的ATP,生物化学,三、有氧氧化的调节,关键酶,酵解途径:己糖激酶,丙酮酸的氧化脱羧:丙酮酸脱氢酶复合体,三羧酸循环:柠檬酸合酶,丙酮酸激酶6-磷酸果糖激酶-1,-酮戊二酸脱氢酶复合体异柠檬酸脱氢酶,生物化学,有氧氧化的调节通过对其关键酶的调节实现。ATP/ADP或ATP/AMP比值全程调节。该比值升高,所有关键酶均被抑制。氧化磷酸化速率影响三羧酸循环。前者速率降低,则后者速率也减慢。三羧酸循环与酵解途径互相协调。三羧酸循环需要多少乙酰CoA,则酵解途径相应产生多少丙酮酸以生成乙酰CoA。,有氧氧化的调节特点,生物化学,四、巴斯德效应,*概念,巴斯德效应(Pastuer effect)指有氧氧化抑制糖酵解的现象。,生物化学,思考题:1分子乳酸,完全氧化生成多少ATP?,生物化学,第 四 节 磷酸戊糖途径Pentose Phosphate Pathway,生物化学,*概念,磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+,前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反应过程。磷酸戊糖是中间代谢产物。,生物化学,*细胞定位:胞 液。,第一阶段:氧化反应 生成磷酸戊糖,NADPH+H+及CO2。,一、磷酸戊糖途径的反应过程,*反应过程可分为二个阶段,第二阶段则是非氧化反应 包括一系列基团转移。,生物化学,6-磷酸葡萄糖酸,5-磷酸核酮糖,6-磷酸葡萄糖脱氢酶,6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖酸内酯,1.第一阶段磷酸戊糖生成,5-磷酸核糖,生物化学,催化第一步脱氢反应的6-磷酸葡萄糖脱氢酶是此代谢途径的关键酶。两次脱氢脱下的氢均由NADP+接受生成NADPH+H+。反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间产物。,G-6-P,5-磷酸核糖,NADP+,NADPH+H+,NADP+,NADPH+H+,CO2,生物化学,每3分子6-磷酸葡萄糖同时参与反应,在一系列反应中,通过3C、4C、6C、7C等演变阶段,最终生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖。,3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖,可进入酵解途径。因此,磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路(pentose phosphate shunt)。,2.第二阶段基团转移反应,生物化学,5-磷酸核酮糖(C5)3,生物化学,总反应式,36-磷酸葡萄糖+6 NADP+,26-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛+6NADPH+H+3CO2,生物化学,脱氢反应以NADP+为受氢体,生成NADPH+H+。反应过程中进行了一系列酮基和醛基转移反应,经过了3、4、5、6、7碳糖的演变过程。反应中生成了重要的中间代谢物5-磷酸核糖。一分子G-6-P经过反应,只能发生一次脱羧和二次脱氢反应,生成一分子CO2和2分子NADPH+H+。,磷酸戊糖途径的特点,生物化学,二、磷酸戊糖途径的调节,*6-磷酸葡萄糖脱氢酶,此酶为磷酸戊糖途径的关键酶,其活性的高低决定6-磷酸葡萄糖进入磷酸戊糖途径的流量。,此酶活性主要受NADPH/NADP+比值的影响,比值升高则被抑制,降低则被激活。另外NADPH对该酶有强烈抑制作用。,生物化学,三、磷酸戊糖途径的生理意义,(一)为核苷酸的生成提供核糖,(二)提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应。,1.NADPH是体内许多合成代谢的供氢体,2.NADPH参与体内的羟化反应,与生物合成或生物转化有关,3.NADPH可维持GSH的还原性,生物化学,第 五 节糖原的合成与分解 Glycogenesis and Glycogenolysis,生物化学,是动物体内糖的储存形式之一,是机体能迅速动用的能量储备。摄入的糖类大部分转变成脂肪后储存于脂肪组织内,只有少部分以糖原的形式储存,它可迅速动用以供急需。,糖原储存的主要器官及其生理意义,糖 原(glycogen),生物化学,1.葡萄糖单元以-1,4-糖苷 键形成长链。2.约10个葡萄糖单元处形成分枝,分枝处葡萄糖以-1,6-糖苷键连接,分支增加,溶解度增加。3.每条链都终止于一个非还原端,非还原端增多,以利于其被酶分解。,糖原的结构特点及其意义,生物化学,(一)定义,糖原的合成(glycogenesis)指由葡萄糖合成糖原的过程。,组织定位:主要在肝脏、肌肉。细胞定位:胞浆。,一、糖原的合成代谢,(二)合成部位,生物化学,1.葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖,(三)糖原合成途径,生物化学,2.6-磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖,这步反应中磷酸基团转移的意义在于:由于延长形成-1,4-糖苷键,所以葡萄糖分子C1上的半缩醛羟基必须活化,才利于与原来的糖原分子末端葡萄糖的游离C4羟基缩合。,半缩醛羟基与磷酸基之间形成的O-P键具有较高的能量。,生物化学,*UDPG可看作“活性葡萄糖”,在体内充作葡萄糖供体。,+,3.1-磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖,1-磷酸葡萄糖,尿苷二磷酸葡萄糖(uridine diphosphate glucose,UDPG),生物化学,糖原n+UDPG,糖原n+1+UDP,4.-1,4-糖苷键式结合,糖原合酶只能催化-1,4-糖苷键形成,1、2、3步反复进行,使糖链不断延长。,生物化学,(四)糖原分枝的形成,生物化学,近来人们在糖原分子的核心发现了一种名为glycogenin的蛋白质。Glycogenin可对其自身进行共价修饰,将UDP-葡萄糖分子的C1结合到其酶分子的酪氨酸残基上,从而使它糖基化。这个结合上去的葡萄糖分子即成为糖原合成时的引物。,糖原合成过程中作为引物(primer)的第一个糖原分子从何而来?,生物化学,*定义,*亚细胞定位:胞 浆,*肝糖元的分解,1.糖原的磷酸解,糖原分解(glycogenolysis)习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。,二、糖原的分解代谢,生物化学,2.1-磷酸葡萄糖转变成6-磷酸葡萄糖,3.6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖,生物化学,*肌糖原的分解,肌糖原分解的前三步反应与肝糖原分解过程相同,但是生成6-磷酸葡萄糖之后,由于肌肉组织中不存在葡萄糖-6-磷酸酶,所以生成的6-磷酸葡萄糖不能转变成葡萄糖释放入血,提供血糖,而只能进入酵解、有氧氧化、磷酸戊糖途径进一步代谢。肌糖原的分解与合成与乳酸循环有关。,生物化学,G-6-P的代谢去路,G(补充血糖),G-6-P,F-6-P(进入酵解途径),G-1-P,Gn(合成糖原),UDPG,6-磷酸葡萄糖内酯(进入磷酸戊糖途径),葡萄糖醛酸(进入葡萄糖醛酸途径),小 结,反应部位:胞浆,生物化学,3.糖原的合成与分解总图,生物化学,三、糖原合成与分解的调节,这两种关键酶的重要特点:*它们的快速调节有共价修饰和变构调节二种方式。*它们都以活性、无(低)活性二种形式存在,二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变。,生物化学,调节有级联放大作用,效率高;,两种酶磷酸化或去磷酸化后活性变化相反;,此调节为酶促反应,调节速度快;,受激素调节。,1.共价修饰调节,生物化学,2.变构调节,磷酸化酶二种构像紧密型(T)和疏松型(R),其中T型的14位Ser暴露,便于接受前述的共价修饰调节。,*葡萄糖是磷酸化酶的别构抑制剂。,磷酸化酶 a(R)疏松型,磷酸化酶 a(T)紧密型,葡萄糖,生物化学,第六节 糖 异 生Gluconeogenesis,生物化学,糖异生(gluconeogenesis)是指从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程。,*部位,*原料,*概念,主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体。,主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸。,生物化学,定义,过程,酵解途径中有由3个关键酶催化的不可逆反应。在糖异生时,须由另外的反应和酶代替。,糖异生途径与酵解途径大多数反应是共有的、可逆的;,糖异生途径指从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程。,一、糖异生途径,生物化学,1.丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP),丙酮酸,草酰乙酸,PEP,丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase),辅酶为生物素(反应在线粒体)。,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(反应在线粒体、胞液)。,生物化学,草酰乙酸转运出线粒体有两种方式:,出线粒体,苹果酸,苹果酸,草酰乙酸,草酰乙酸,草酰乙酸,天冬氨酸,出线粒体,天冬氨酸,草酰乙酸,.经苹果酸脱氢酶催化,.谷草转氨酶催化,生物化学,丙酮酸,线粒体,胞液,生物化学,糖异生途径所需NADH+H+的来源,糖异生途径中,1,3-二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油醛时,需要NADH+H+。,生物化学,由氨基酸为原料进行糖异生时,NADH+H+则由线粒体内NADH+H+提供,它们来自于脂酸的-氧化或三羧酸循环,NADH+H+转运则通过草酰乙酸与苹果酸相互转变而转运。,生物化学,3.6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖,2.1,6-双磷酸果糖 转变为 6-磷酸果糖,生物化学,糖异生的原料转变成糖代谢的中间产物,上述糖代谢中间代谢产物进入糖异生途径,异生为葡萄糖或糖原,二、非糖物质进入糖异生的途径,生物化学,(一)维持血糖浓度恒定,(二)补充肝糖原,三碳途径:指进食后,大部分葡萄糖先在肝外细胞中分解为乳酸或丙酮酸等三碳化合物,再进入肝细胞异生为糖原的过程。,(三)调节酸碱平衡(乳酸异生为糖),三、糖异生的生理意义,生物化学,葡萄糖,葡萄糖,葡萄糖,丙酮酸,乳酸,乳酸,乳酸,丙酮酸,血液,四、乳酸循环(Cori 循环),循环过程,生物化学,生理意义,乳酸再利用,避免了乳酸的损失。,防止乳酸的堆积引起酸中毒。,乳酸循环是一个耗能的过程,2分子乳酸异生为1分子葡萄糖需6分子ATP。,生物化学,第 七 节血糖及其调节Blood Glucose and The Regulation of Blood Glucose Concentration,生物化学,血糖:指血液中的葡萄糖。,血糖水平:即血糖浓度。正常血糖浓度:3.896.11 mmol/L,*血糖及血糖水平的概念,生物化学,血糖水平恒定的生理意义,保证重要组织器官的能量供应,特别是某些依赖葡萄糖供能的组织器官。,脑组织不能利用脂酸,正常情况下主要依赖葡萄糖供能;红细胞没有线粒体,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。,生物化学,一、血糖来源和去路,生物化学,二、血糖水平的调节,*主要依靠激素的调节,生物化学,(一)胰岛素,促进葡萄糖转运进入肝外细胞;,加速糖原合成,抑制糖原分解;,加快糖的有氧氧化;,抑制肝内糖异生;,抑制HSL,减少脂肪动员。,体内唯一降低血糖水平的激素。,胰岛素的作用机制:,生物化学,(二)胰高血糖素,促进肝糖原分解,抑制糖原合成;,抑制酵解途径,促进糖异生;,促进脂肪动员。,体内升高血糖水平的主要激素。,*此外,糖皮质激素和肾上腺素也可升高血糖,肾上腺素主要在应急状态下发挥作用。,胰高血糖素的作用机制:,生物化学,(三)糖皮质激素,引起血糖升高,肝糖原增加。,糖皮质激素的作用机制可能有两方面:促进肌肉蛋白质分解,分解产生的氨基酸转移到肝进行糖异生。抑制肝外组织摄取和利用葡萄糖,抑制点为丙酮酸的氧化脱羧。,*此外,在糖皮质激素存在时,其他促进脂肪动员的激素才能发挥最大的效果,间接抑制周围组织摄取葡萄糖。,生物化学,(四)肾上腺素,强有力的升高血糖的激素。,肾上腺素的作用机制:,通过肝和肌肉的细胞膜受体、cAMP、蛋白激酶级联激活磷酸化酶,加速糖原分解。主要在应激状态下发挥调节作用。,生物化学,*葡萄糖耐量(glucose tolerence),正常人体内存在一套精细的调节糖代谢的机制,在一次性食入大量葡萄糖后,血糖水平不会出现大的波动和持续升高。,指人体对摄入的葡萄糖具有很大的耐受能力的现象。,生物化学,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。,生物化学,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。,生物化学,三、血糖水平异常,(一)高血糖及糖尿症,高血糖(hyperglycemia)的定义 临床上将空腹血糖浓度高于7.227.78mmol/L称为高血糖。,2.肾糖阈的定义,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。,生物化学,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。,糖尿病可分为二型:型(胰岛素依赖型)型(非胰岛素依赖型),3.高血糖及糖尿的病理和生理原因,生物化学,(二)低血糖,1.低血糖(hypoglycemia)的定义,2.低血糖的影响,空腹血糖浓度低于3.333.89mmol/L时称为低血糖。,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。,生物化学,3.低血糖的病因:,胰性(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,生物化学,葡萄糖,酵解途径,丙酮酸,有氧,无氧,H2O及CO2,乳 酸,糖异生途径,乳酸、氨基酸、甘油,糖原,肝糖原分解,糖原合成,磷酸戊糖途径,核糖+NADPH+H+,淀粉,消化与吸收,ATP,糖代谢的概况,Thank You!,南华大学生物化学多媒体课件,

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