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,