基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)生物化學(xué)糖代謝

1、生物化學(xué)與分子生物學(xué),糖 代 謝,Metabolism of Carbohydrates,第 六 章,糖的化學(xué),糖(carbohydrates)即碳水化合物，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。,糖的概念,糖的主要生理功能,1. 為生命活動(dòng)提供能源和碳源,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(jī)體組織細(xì)胞的組成成分,這是糖的主要生理功能。,2. 提供合成體內(nèi)其他物質(zhì)的原料,如糖是糖蛋白、蛋白

2、聚糖、糖脂等的組成成分。,糖代謝的概況——分解、儲(chǔ)存、合成,葡萄糖,丙酮酸,H2O及CO2,乳酸,乳酸、氨基酸、甘油,糖原,核糖 + NADPH+H+,淀粉,第一節(jié)糖的消化吸收與轉(zhuǎn)運(yùn),,Digestion, absorption and transportation of Carbohydrates,一、糖消化后以單體形式吸收,,糖的消化,人類食物中的糖主要有植物淀粉、動(dòng)物糖原以及麥芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等

3、，其中以淀粉為主。,消化部位： 主要在小腸，少量在口腔。,,食物中含有的大量纖維素，因人體內(nèi)無?-糖苷酶而不能對(duì)其分解利用，但卻具有刺激腸蠕動(dòng)等作用，也是維持健康所必需。,淀粉,麥芽糖+麥芽三糖（40%） （25%）,α-臨界糊精+異麥芽糖 （30%） （5%）,葡萄糖,唾液中的α-淀粉酶,,α-葡萄糖苷酶,,α-臨界糊精酶,消化過程：,腸粘膜上皮細(xì)胞刷狀緣,口腔,,,,腸腔,,胰液中的α-淀粉酶,乳糖,蔗糖,葡萄糖,果糖,

4、半乳糖,乳糖酶,蔗糖酶,糖的吸收,吸收部位：小腸上段,吸收形式：單糖,ADP+Pi,ATP,G,Na+,,,,,,K+,,小腸粘膜細(xì)胞,腸腔,門靜脈,,吸收機(jī)制：,Na+依賴型葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體(Na+-dependent glucose transporter, SGLT),刷狀緣,細(xì)胞內(nèi)膜,,,葡萄糖被小腸黏膜細(xì)胞吸收后經(jīng)門靜脈進(jìn)入血循環(huán)，供身體各組織利用。肝對(duì)于維持血糖穩(wěn)定發(fā)揮關(guān)鍵作用。當(dāng)血糖較高時(shí)，肝通過糖原合成和分解葡萄糖來降低血

5、糖；當(dāng)血糖較低時(shí)，肝通過糖原分解和糖異生來升高血糖。,葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入細(xì)胞,這一過程依賴于葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體(glucose transporter，GLUT)。,二、細(xì)胞攝取葡萄糖需要轉(zhuǎn)運(yùn)體,第二節(jié)糖的無氧分解,,Glycolysis,一分子葡萄糖在胞液中可裂解為兩分子丙酮酸，是葡萄糖無氧氧化和有氧氧化的共同起始途徑，稱為糖酵解（glycolysis）。 在不能利用氧或氧供應(yīng)不足時(shí)，人體將丙酮酸在胞液中還原生成乳酸，稱為乳酸發(fā)酵（lact

6、ic acid fermentation）。在某些植物和微生物中，丙酮酸可轉(zhuǎn)變?yōu)橐掖己投趸?，稱為乙醇發(fā)酵（ethanol fermentation）。,一、糖無氧氧化反應(yīng)過程分為糖酵解和乳酸生成兩個(gè)階段,第一階段：糖酵解第二階段：乳酸生成糖無氧氧化的反應(yīng)部位：胞液。,葡萄糖不利用氧的分解過程分為兩個(gè)階段：,,葡萄糖磷酸化為葡糖-6-磷酸,,葡萄糖,葡糖-6-磷酸 (glucose-6-phosphate, G-6-P),（一

7、）葡萄糖經(jīng)糖酵解分解為兩分子丙酮酸,哺乳類動(dòng)物體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)有4種己糖激酶同工酶，分別稱為Ⅰ至Ⅳ型。肝細(xì)胞中存在的是Ⅳ型，稱為葡萄糖激酶(glucokinase)。它的特點(diǎn)是：①對(duì)葡萄糖的親和力很低；②受激素調(diào)控，對(duì)葡糖-6-磷酸的反饋抑制并不敏感。它這些特性使葡萄糖激酶對(duì)于肝維持血糖穩(wěn)定至關(guān)重要，只有當(dāng)血糖顯著升高時(shí)，肝才會(huì)加快對(duì)葡萄糖的利用，起到緩沖血糖水平的調(diào)節(jié)作用。,,葡糖-6-磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)?果糖-6-磷酸,,葡糖-6-磷酸,果糖

8、-6-磷酸 (fructose-6-phosphate, F-6-P),,果糖-6-磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楣?1,6-二磷酸,,磷酸果糖激酶-1(phosphfructokinase-1),果糖-6-磷酸,果糖-1,6-二磷酸(1, 6-fructose-biphosphate, F-1,6-2P),果糖-1,6-二磷酸,,果糖-1,6-二磷酸裂解成2分子磷酸丙糖,,,,磷酸二羥丙酮轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油醛,,,3-磷酸甘油醛氧化為1,3-二磷

9、酸甘油酸,,3-磷酸甘油醛,1,3-二磷酸甘油酸,,1,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油酸,,這種ADP或其他核苷二磷酸的磷酸化作用與底物的脫氫作用直接相偶聯(lián)的反應(yīng)過程，稱為底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation) 。,1,3-二磷酸 甘油酸,3-磷酸甘油酸,,3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸,,,2-磷酸甘油酸脫水生成磷酸烯醇式丙酮酸,,2-磷酸甘油酸,,,磷酸烯醇式丙酮酸將高能磷酸基轉(zhuǎn)

10、移給ADP生成ATP和丙酮酸,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,,在糖酵解產(chǎn)能階段的5步反應(yīng)中，2分子磷酸丙糖經(jīng)兩次底物水平磷酸化轉(zhuǎn)變成2分子丙酮酸，總共生成4分子ATP。,（二）丙酮酸被還原為乳酸,反應(yīng)中的NADH+H+ 來自于上述第6步反應(yīng)中的 3-磷酸甘油醛脫氫反應(yīng)。,糖的無氧氧化,E2,E1,E3,圖6-1 糖的無氧氧化,糖酵解小結(jié),反應(yīng)部位：胞漿；糖酵解是一個(gè)不需氧的產(chǎn)能過程；反應(yīng)全過程中有三步不可逆的反應(yīng)：,產(chǎn)能的方式和數(shù)量

11、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(jìn)入肝臟再進(jìn)一步代謝：分解利用 乳酸循環(huán)（糖異生）,二、糖酵解的調(diào)控是對(duì)3個(gè)關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié),關(guān)鍵酶,調(diào)節(jié)方式,（一）磷酸果糖激酶-1對(duì)調(diào)節(jié)糖酵解速率最重要,別構(gòu)調(diào)節(jié),別構(gòu)激活劑：AMP; ADP; F-1,6-2P; F-2,6-2P別構(gòu)抑制劑：檸檬酸; A

12、TP（高濃度）,ATP對(duì)磷酸果糖激酶-1的調(diào)節(jié)：,果糖-2,6-二磷酸是磷酸果糖激酶-1最強(qiáng)的別構(gòu)激活劑；其作用是與AMP一起取消ATP、檸檬酸對(duì)磷酸果糖激酶-1的變構(gòu)抑制作用。,果糖-2,6-二磷酸對(duì)磷酸果糖激酶-1的調(diào)節(jié)：,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,PFK-1,,,,磷蛋白磷酸酶,PKA,（二）丙酮酸激酶是糖酵解的第二個(gè)重要的調(diào)節(jié)點(diǎn),別構(gòu)調(diào)節(jié),別構(gòu)抑制劑：ATP, 丙氨酸,別構(gòu)激活劑：1,6-雙磷酸果糖,共價(jià)修

13、飾調(diào)節(jié),丙酮酸激酶,丙酮酸激酶,,,,,ATP,ADP,,,Pi,磷蛋白磷酸酶,（無活性）,（有活性）,PKA：蛋白激酶A (protein kinase A),CaM：鈣調(diào)蛋白,（三）己糖激酶受到反饋抑制調(diào)節(jié),葡糖-6-磷酸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(dǎo)葡萄糖激酶基因的轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)酶的合成。,三、糖無氧氧化的主要生理意義是機(jī)體不利用氧快速供能,糖無氧氧化最主要的生理

14、意義在于迅速提供能量，這對(duì)肌收縮更為重要。是某些細(xì)胞在氧供應(yīng)正常情況下的重要供能途徑。,① 無線粒體的細(xì)胞，如：紅細(xì)胞,② 代謝活躍的細(xì)胞，如：白細(xì)胞、骨髓細(xì)胞,,乳酸酵解時(shí)，1mol葡萄糖可經(jīng)底物水平磷酸化生成4molATP，在葡萄糖和果糖-6-磷酸磷酸化時(shí)消耗2molATP，故凈生成2molATP。,四、其他單糖可轉(zhuǎn)變成糖酵解的中間產(chǎn)物,除葡萄糖外，其他己糖如果糖、半乳糖和甘露糖也都是重要的能源物質(zhì)，它們可轉(zhuǎn)變成糖酵解的中間產(chǎn)物磷

15、酸己糖而進(jìn)入糖酵解提供能量,除葡萄糖外，其它己糖也可轉(zhuǎn)變成磷酸己糖而進(jìn)入酵解途徑。,半乳糖血癥,（一）果糖被磷酸化后進(jìn)入糖酵解,果糖是膳食中一個(gè)重要的燃料來源。果糖的代謝一部分在肝，一部分被周圍組織主要為肌和脂肪組織攝取。但這兩部分代謝的途徑不同。,果糖在肌和脂肪組織中的代謝,果糖,,果糖-6-磷酸,己糖激酶,,循糖酵解途徑分解,合成糖原（肌）,,果糖在肝中的代謝,果糖,,1-磷酸果糖,果糖激酶,,1-磷酸果糖醛縮酶,磷酸二羥丙酮,甘

16、油醛,,丙糖激酶,3-磷酸甘油醛,,,循糖酵解途徑分解或合成糖原,,果糖不耐癥（fructose intolerance）是一種遺傳病。其病因?yàn)槿狈型醛縮酶，進(jìn)食果糖會(huì)引起1-磷酸果糖堆積，大量消耗肝中磷酸的儲(chǔ)備，進(jìn)而使ATP濃度下降，從而加速糖無氧氧化，導(dǎo)致乳酸酸中毒和餐后低血糖。這種病癥常表現(xiàn)為自我限制，強(qiáng)烈地厭惡甜食。,（二）半乳糖轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸?1-磷酸進(jìn)入糖酵解,圖6-3 半乳糖的代謝,,半乳糖血癥（galactosemia）

17、是一種遺傳性疾病，表現(xiàn)為半乳糖不能轉(zhuǎn)變成葡萄糖。其原因是缺乏半乳糖-1-磷酸尿苷酰轉(zhuǎn)移酶，使1-磷酸半乳糖生成UDP-半乳糖的過程受阻，導(dǎo)致有毒副產(chǎn)物的積累。例如，血液中高濃度的半乳糖使眼睛晶狀體中半乳糖含量增加，并還原為半乳糖醇，晶狀體中這種糖醇的存在最終導(dǎo)致白內(nèi)障的形成（晶狀體混濁）。,（三）甘露糖轉(zhuǎn)變?yōu)楣?6-磷酸進(jìn)入糖酵解,圖6-4 甘露糖的代謝,第三節(jié)糖的有氧氧化 Aerobic Oxidation of Car

18、bohydrate,機(jī)體利用氧將葡萄糖徹底氧化成H2O和CO2的反應(yīng)過程，稱為糖的有氧氧化(aerobic oxidation) 。是體內(nèi)糖分解供能的主要方式。,部位：胞液及線粒體,概念,葡萄糖有氧氧化概況,一、糖的有氧氧化分為三個(gè)階段,第一階段：糖酵解,第二階段：丙酮酸的氧化脫羧,第三階段：檸檬酸循環(huán),G（Gn）,氧化磷酸化,丙酮酸,乙酰CoA,,,,,,,H2O,[O],,ATP,ADP,TAC循環(huán),胞液,線粒體,（一）葡萄糖經(jīng)糖酵

19、解生成丙酮酸,總反應(yīng)式:,（二）丙酮酸進(jìn)入線粒體氧化脫羧生成乙酰CoA,丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的組成,E1：丙酮酸脫氫酶E2：二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶E3：二氫硫辛酰胺脫氫酶,TPP 硫辛酸（ )HSCoAFAD, NAD+,酶,輔酶,,在哺乳類動(dòng)物細(xì)胞中，丙酮酸脫氫酶復(fù)合體由60個(gè)轉(zhuǎn)乙酰酶組成核心，周圍排列著12個(gè)丙酮酸脫氫酶和6個(gè)二氫硫辛酰胺脫氫酶。參與反應(yīng)的輔酶有硫胺素焦磷酸酯（TPP）、硫辛酸、FAD

20、、NAD+ 和CoA。其中硫辛酸是帶有二硫鍵的八碳羧酸，通過與轉(zhuǎn)乙酰酶的賴氨酸殘基的ε-氨基相連，形成與酶結(jié)合的硫辛酰胺而成為酶的柔性長臂，可將乙酰基從酶復(fù)合體的一個(gè)活性部位轉(zhuǎn)到另一個(gè)活性部位。,丙酮酸脫氫酶復(fù)合體催化的反應(yīng)過程：,1. 丙酮酸脫羧形成羥乙基-TPP，由丙酮酸脫氫酶催化(E1)。 2. 由二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶(E2)催化形成乙酰硫辛酰胺-E2。3. 二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶(E2)催化生成乙酰CoA, 同時(shí)使硫辛酰胺

21、上的二硫鍵還原為2個(gè)巰基。4. 二氫硫辛酰胺脫氫酶(E3)使還原的二氫硫辛酰胺脫氫，同時(shí)將氫傳遞給FAD。5. 在二氫硫辛酰胺脫氫酶(E3)催化下，將FADH2上的H轉(zhuǎn)移給NAD+，形成NADH+H+。,,,,,,,CO2,,CoASH,,NAD+,NADH+H+,5. NADH+H+的生成,1. ?-羥乙基-TPP的生成,2.乙酰硫辛酰胺的生成,3.乙酰CoA的生成,4. 硫辛酰胺的生成,,（三）乙酰CoA進(jìn)入檸檬酸循環(huán)以及氧化磷

22、酸化生成ATP,檸檬酸循環(huán)的第一步是乙酰CoA與草酰乙酸縮合成6個(gè)碳原子的檸檬酸，然后檸檬酸經(jīng)過一系列反應(yīng)重新生成草酰乙酸，完成一輪循環(huán)。經(jīng)過一輪循環(huán)，乙酰CoA的2個(gè)碳原子被氧化成CO2；在循環(huán)中有1次底物水平磷酸化，可生成1分子ATP；有4次脫氫反應(yīng)，氫的接受體分別為NAD+或FAD，生成3分子NADH+H+和1分子FADH2。,,它們既是檸檬酸循環(huán)中的脫氫酶的輔酶，又是電子傳遞鏈的第一個(gè)環(huán)節(jié)。電子傳遞鏈?zhǔn)怯梢幌盗醒趸€原體系組

23、成，它們的功能是將H+或電子依次傳遞至氧，生成水。在H+/電子沿電子傳遞鏈傳遞過程中能量逐步釋放，同時(shí)伴有ADP磷酸化成ATP，即氧化與磷酸化反應(yīng)是偶聯(lián)在一起的，稱為氧化磷酸化。,檸檬酸循環(huán)也稱為三羧酸循環(huán)(Tricarboxylic acid Cycle, TCA cycle) ，是由線粒體內(nèi)一系列酶促反應(yīng)構(gòu)成的循環(huán)反應(yīng)系統(tǒng)。因?yàn)樵搶W(xué)說由Krebs正式提出，亦稱為Krebs循環(huán)。,二、檸檬酸循環(huán)是以形成檸檬酸為起始物的循環(huán)反應(yīng)系統(tǒng),

24、概述,反應(yīng)部位：線粒體,（一）檸檬酸循環(huán)由八步反應(yīng)組成,乙酰CoA與草酰乙酸縮合成檸檬酸 檸檬酸經(jīng)順烏頭酸轉(zhuǎn)變?yōu)楫悪幟仕?異檸檬酸氧化脫羧轉(zhuǎn)變?yōu)棣?酮戊二酸 α-酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰CoA 琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反應(yīng) 琥珀酸脫氫生成延胡索酸 延胡索酸加水生成蘋果酸 蘋果酸脫氫生成草酰乙酸,1. 乙酰CoA與草酰乙酸縮合成檸檬酸,乙酰輔酶A（acetyl CoA）與草酰乙酸（oxaloacetate）縮

25、合成檸檬酸（citrate） 反應(yīng)由檸檬酸合酶（citrate synthase）催化,,2.檸檬酸經(jīng)順烏頭酸轉(zhuǎn)變?yōu)楫悪幟仕?此反應(yīng)是由順烏頭酸酶催化的異構(gòu)化反應(yīng)由兩步反應(yīng)構(gòu)成，（1）：脫水反應(yīng) （2）：水合反應(yīng),,3.異檸檬酸氧化脫羧轉(zhuǎn)變?yōu)棣?酮戊二酸,異檸檬酸在異檸檬酸脫氫酶（Isocitrate dehydrogenase）作用下，氧化脫羧而轉(zhuǎn)變成 ?-酮戊二酸（

26、?- Ketoglutarate）,,4. α-酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰CoA,在?-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體催化下?-酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰CoA(succinyl-CoA)；該脫氫酶復(fù)合體的組成及催化過程與丙酮酸脫氫酶復(fù)合體類似。,,5.琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反應(yīng),在琥珀酰CoA合成酶催化下，琥珀酰CoA的高能硫酯鍵水解與GDP磷酸化偶聯(lián)，生成琥珀酸、GTP和輔酶A。這是三羧酸循環(huán)中唯一直接生成高能磷酸鍵的反應(yīng)。

27、,,6.琥珀酸脫氫生成延胡索酸,此步反應(yīng)由琥珀酸脫氫酶催化，其輔酶是FAD，是三羧酸循環(huán)中唯一與內(nèi)膜結(jié)合的酶。,,7.延胡索酸加水生成蘋果酸,,8. 蘋果酸脫氫生成草酰乙酸,蘋果酸脫氫酶催化此步反應(yīng)，輔酶是NAD+。,,,,,,,,,,NADH+H+,NAD+,,NAD+,NADH+H+,GTP,GDP+Pi,FAD,,FADH2,NADH+H+,NAD+,,⑧,①,②,③,④,⑤,⑥,⑦,②,,,,,,,,,,,①檸檬酸合酶,②順烏頭

28、酸梅,③異檸檬酸脫氫酶,④α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體,⑤琥珀酰CoA合成酶,⑥琥珀酸脫氫酶,⑦延胡索酸酶,⑧蘋果酸脫氫酶,經(jīng)過一次檸檬酸循環(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+，2分子CO2， 1分子GTP；關(guān)鍵酶有：檸檬酸合酶，α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體， 異檸檬酸脫氫酶。,整個(gè)循環(huán)反應(yīng)為不可逆反應(yīng)。,檸檬酸循環(huán)的要點(diǎn)：,檸檬酸循環(huán)中間產(chǎn)物起催化劑的作用，本身

29、無量的變化，不可能通過檸檬酸循環(huán)直接從乙酰CoA合成草酰乙酸或檸檬酸循環(huán)中其他產(chǎn)物，同樣中間產(chǎn)物也不能直接在檸檬酸循環(huán)中被氧化為CO2及H2O。,,檸檬酸循環(huán)的中間產(chǎn)物：,表面上看來，檸檬酸循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)必不可少的草酰乙酸在檸檬酸循環(huán)中是不會(huì)消耗的，它可被反復(fù)利用。實(shí)際上：,例如：,Ⅰ.機(jī)體內(nèi)各種物質(zhì)代謝之間是彼此聯(lián)系、相互配合的，TCA循環(huán)中的某些中間代謝物能夠轉(zhuǎn)變合成其他物質(zhì)，借以溝通糖和其他物質(zhì)代謝之間的聯(lián)系。,Ⅱ.機(jī)體糖供不足時(shí)，可能

30、引起TCA循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)障礙，這時(shí)蘋果酸、草酰乙酸可脫羧生成丙酮酸，再進(jìn)一步生成乙酰CoA進(jìn)入TAC氧化分解。,所以，草酰乙酸必須不斷被更新補(bǔ)充。,草酰乙酸的來源如下：,,（三）檸檬酸循環(huán)在三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝中具有重要生理意義,檸檬酸循環(huán)是三大營養(yǎng)物質(zhì)分解產(chǎn)能的共同通路 。 檸檬酸循環(huán)是糖、脂肪、氨基酸代謝聯(lián)系的樞紐。,H+ + e 進(jìn)入呼吸鏈徹底氧化生成H2O 的同時(shí)ADP偶聯(lián)磷酸化生成ATP。,三、糖有氧氧化是糖分解生成ATP的主要方式,

31、* 獲得ATP的數(shù)量取決于還原當(dāng)量進(jìn)入線粒體的穿梭機(jī)制,糖的有氧氧化是機(jī)體產(chǎn)能最主要的途徑。它不僅產(chǎn)能效率高，而且由于產(chǎn)生的能量逐步分次釋放，相當(dāng)一部分形成ATP，所以能量的利用率也高。,四、糖有氧氧化的調(diào)節(jié),關(guān)鍵酶,,① 酵解途徑：,② 丙酮酸的氧化脫羧：丙酮酸脫氫酶復(fù)合體,③ 三羧酸循環(huán)：,己糖激酶丙酮酸激酶磷酸果糖激酶-1,檸檬酸合酶α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體異檸檬酸脫氫酶,（一）丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的調(diào)節(jié),別構(gòu)調(diào)節(jié),別構(gòu)抑制

32、劑：乙酰CoA；NADH；ATP別構(gòu)激活劑：AMP；ADP；NAD+,乙酰CoA / HSCoA?或 NADH / NAD+?時(shí)，其活性也受到抑制。這兩種情況見于饑餓、大量脂酸被動(dòng)員利用時(shí)，這時(shí)糖的有氧氧化被抑制，大多數(shù)組織器官利用脂酸作為能量來源以確保腦等重要組織對(duì)葡萄糖的需要。,共價(jià)修飾調(diào)節(jié),異檸檬酸 脫氫酶,檸檬酸合酶,α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體,檸檬酸,Ca2+,① ATP、ADP的影響,② 產(chǎn)物堆積引起抑制,③ 循環(huán)中

33、后續(xù)反應(yīng)中間產(chǎn)物別位反饋抑制前面反應(yīng)中的酶,④ 其他，如Ca2+可激活許多酶,（二）檸檬酸循環(huán)的調(diào)節(jié),2．檸檬酸循環(huán)與上游和下游反應(yīng)協(xié)調(diào),在正常情況下，（糖）酵解途徑和檸檬酸循環(huán)的速度是相協(xié)調(diào)的。這種協(xié)調(diào)不僅通過高濃度的ATP、NADH的抑制作用，亦通過檸檬酸對(duì)磷酸果糖激酶-1的別構(gòu)抑制作用而實(shí)現(xiàn)。 氧化磷酸化的速率對(duì)檸檬酸循環(huán)的運(yùn)轉(zhuǎn)也起著非常重要的作用。,有氧氧化的調(diào)節(jié)特點(diǎn),⑴ 有氧氧化的調(diào)節(jié)通過對(duì)其關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)。⑵ AT

34、P/ADP或ATP/AMP比值全程調(diào)節(jié)。該比值升高，所有關(guān)鍵酶均被抑制。⑶ 氧化磷酸化速率影響檸檬酸循環(huán)。前者速率降低，則后者速率也減慢。⑷ 檸檬酸循環(huán)與酵解途徑互相協(xié)調(diào)。檸檬酸循環(huán)需要多少乙酰CoA，則酵解途徑相應(yīng)產(chǎn)生多少丙酮酸以生成乙酰CoA。,體內(nèi)ATP濃度是AMP的50倍，經(jīng)上述反應(yīng)后，ATP/AMP變動(dòng)比ATP變動(dòng)大，有信號(hào)放大作用，從而發(fā)揮有效的調(diào)節(jié)作用。,有氧氧化全過程中許多酶的活性都受細(xì)胞內(nèi)ATP/ADP或ATP

35、/AMP比率的影響，因而能得以協(xié)調(diào)。,五、糖有氧氧化可抑制糖無氧氧化,* 概念,巴斯德效應(yīng)(Pastuer effect)指有氧氧化抑制生醇發(fā)酵（或無氧氧化）的現(xiàn)象。,第 四 節(jié) 磷酸戊糖途徑pentose phosphate pathway,磷酸戊糖途徑（pentose phosphate pathway）是指從糖酵解的中間產(chǎn)物6-磷酸-葡萄糖開始形成旁路，通過氧化、基團(tuán)轉(zhuǎn)移兩個(gè)階段生成果糖-6-磷酸和3-磷酸甘油醛，從而返回

36、糖酵解的代謝途徑，亦稱為磷酸戊糖旁路（pentose phosphate shunt）。磷酸戊糖途徑不能產(chǎn)生ATP，其主要意義是生成NADPH和磷酸核糖，,細(xì)胞定位：胞液,第一階段：氧化反應(yīng),一、磷酸戊糖途徑的分為兩個(gè)反階段,反應(yīng)過程可分為二個(gè)階段:,第二階段：非氧化反應(yīng),生成磷酸戊糖，NADPH+H+及CO2。,包括一系列基團(tuán)轉(zhuǎn)移。,葡糖-6-磷酸,核酮糖 -5-磷酸,,葡糖-6-磷酸脫氫酶,葡糖-6-磷酸脫氫酶,葡糖-6-磷酸,葡

37、糖-6-磷酸內(nèi)酯,（一）第一階段是氧化反應(yīng),5-磷酸核糖,催化第一步脫氫反應(yīng)的葡糖-6-磷酸脫氫酶是此代謝途徑的關(guān)鍵酶。兩次脫氫脫下的氫均由NADP+接受生成NADPH + H+。反應(yīng)生成的磷酸核糖是一個(gè)非常重要的中間產(chǎn)物。,G-6-P,,,,5-磷酸核糖,,,NADP+,NADPH+H+,NADP+,NADPH+H+,,CO2,,經(jīng)過第二階段的一系列基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)，5-磷酸核糖最終轉(zhuǎn)變?yōu)楣?6-磷酸和3-磷酸甘油醛。這一階段非常

38、重要，因?yàn)榧?xì)胞對(duì)NADPH的消耗量遠(yuǎn)大于磷酸戊糖，多余的戊糖需要通過此反應(yīng)返回糖酵解的代謝途徑再次利用。,（二）第二階段是一系列基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng),核酮糖-5-磷酸 (C5) ×3,5-磷酸核糖C5,,磷酸戊糖途徑,第一階段,第二階段,總反應(yīng)式:,磷酸戊糖途徑的特點(diǎn):,脫氫反應(yīng)以NADP+為受氫體，生成NADPH+H+。 反應(yīng)過程中進(jìn)行了一系列酮基和醛基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，經(jīng)過了3、4、5、6、7碳糖的演變過程。反應(yīng)中生成了重要的中間代

39、謝物——5-磷酸核糖。一分子G-6-P經(jīng)過反應(yīng)，只能發(fā)生一次脫羧和二次脫氫反應(yīng)，生成一分子CO2和2分子NADPH+H+。,二、磷酸戊糖途徑主要受NADPH/NADP+比值的調(diào)節(jié),葡糖-6-磷酸脫氫酶此酶為磷酸戊糖途徑的關(guān)鍵酶，其活性的高低決定葡糖-6-磷酸進(jìn)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(duì)該酶有強(qiáng)烈抑制作用。因此，磷酸戊糖途徑的流量取決于NAD

40、PH的需求。,三、磷酸戊糖途徑的生理意義是生成NADPH和磷酸戊糖,（二）提供NADPH作為供氫體參與多種代謝反應(yīng),（一）為核酸的生物合成提供核糖,1. NADPH是許多合成代謝的供氫體；2. NADPH參與體內(nèi)羥化反應(yīng)；3. NADPH可維持谷胱甘肽(GSH)的還原狀態(tài)。,氧化型谷胱甘肽,還原型谷胱甘肽,,還原型谷胱甘肽是體內(nèi)重要的抗氧化劑，可以保護(hù)一些含-SH基的蛋白質(zhì)或酶免受氧化劑尤其是過氧化物的損害。在紅細(xì)胞中還原型谷胱甘

41、肽更具有重要作用。它可以保護(hù)紅細(xì)胞膜蛋白的完整性。,,葡糖-6-磷酸脫氫酶缺陷者，其紅細(xì)胞不能經(jīng)磷酸戊糖途徑獲得充足的NADPH，難以使谷胱甘肽保持還原狀態(tài)，因而表現(xiàn)出紅細(xì)胞（尤其是較老的紅細(xì)胞）易于破裂，發(fā)生溶血性黃疸。這種溶血現(xiàn)象常在食用蠶豆（是強(qiáng)氧化劑）后出現(xiàn)，故稱為蠶豆病。,第 五 節(jié) 糖原的合成與分解Glycogenesis and Glycogenolysis,糖 原 (glycogen)是動(dòng)物體內(nèi)糖的儲(chǔ)存形式之一，是機(jī)

42、體能迅速動(dòng)用的能量儲(chǔ)備。,糖原的定義：,糖原儲(chǔ)存的主要器官及其生理意義：,1. 葡萄糖單元以α-1,4-糖苷鍵形成長鏈。2. 約10個(gè)葡萄糖單元處形成分枝，分枝處葡萄糖以α-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(gè)非還原端.非還原端增多，以利于其被酶分解。,糖原的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其意義：,一、糖原合成是由葡萄糖連接成多聚體,合成部位：,糖原的合成(glycogenesis) 指由葡萄糖合成糖原的過程。糖原合成時(shí)，

43、葡萄糖先活化，再連接形成直鏈和支鏈。,組織定位：主要在肝臟、肌肉細(xì)胞定位：胞漿,糖原的合成與分解總圖,1.葡萄糖磷酸化生成葡糖-6-磷酸,葡萄糖,葡糖-6-磷酸,糖原合成途徑：（一）葡萄糖活化為尿苷二磷酸葡萄糖,2.葡糖-6-磷酸轉(zhuǎn)變成葡萄糖-1-磷酸,此反應(yīng)中磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移的意義在于：由于延長形成α-1,4-糖苷鍵，所以葡萄糖分子C1上的半縮醛羥基必須活化，才利于與原來的糖原分子末端葡萄糖的游離C4羥基縮合。半縮醛羥基與磷酸基之間形

44、成的O-P鍵具有較高的能量。,UDPG可看作“活性葡萄糖”，在體內(nèi)充作葡萄糖供體。,3.葡糖-1-磷酸轉(zhuǎn)變成尿苷二磷酸葡萄糖,4.α-1,4-糖苷鍵式結(jié)合,（二）尿苷二磷酸葡萄糖連接形成直鏈和支鏈,糖原n 為原有的細(xì)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.糖原分枝酶的作用及分枝的形成,,,二、糖原分解從非還原末端進(jìn)行磷酸解,亞細(xì)胞定位：胞 漿,肝糖原的分解過程:,糖原分解 (glyc

45、ogenolysis )習(xí)慣上指肝糖原分解成為葡萄糖的過程。,（一）糖原磷酸化酶分解α-1,4-糖苷鍵,1. 糖原的磷酸解,糖原磷酸化酶(Glycogen phosphorylase),糖原n+1,,糖原n +葡糖-1-磷酸,2.脫枝酶的作用,①轉(zhuǎn)移葡萄糖殘基②水解?-1,6-糖苷鍵,,脫枝酶,(debranching enzyme),,,磷酸化酶,,,,轉(zhuǎn)移酶活性,α-1,6糖苷酶活性,,,,在幾個(gè)酶的共同作用下，最終產(chǎn)物中約85

46、%為葡糖-1-磷酸，15%為游離葡萄糖。,3. 葡糖-1-磷酸轉(zhuǎn)變成葡糖-6-磷酸,4. 葡糖-6-磷酸水解生成葡萄糖,葡萄糖-6-磷酸酶只存在于肝、腎中，而不存在于肌中。所以只有肝和腎可補(bǔ)充血糖；而肌糖原不能分解成葡萄糖，只能進(jìn)行糖酵解或有氧氧化。,肌糖原的分解,肌糖原分解的前三步反應(yīng)與肝糖原分解過程相同，但是生成葡糖-6-磷酸之后，由于肌肉組織中不存在葡萄糖-6-磷酸酶，所以生成的葡糖-6-磷酸不能轉(zhuǎn)變成葡萄糖釋放入血，提供血糖，而

47、只能進(jìn)入酵解途徑進(jìn)一步代謝。肌糖原的分解與合成與乳酸循環(huán)有關(guān)。,G-6-P的代謝去路：,G（補(bǔ)充血糖）,G-6-P,F-6-P（進(jìn)入酵解途徑）,G-1-P,Gn（合成糖原）,UDPG,葡糖-6-磷酸內(nèi)酯（進(jìn)入磷酸戊糖途徑）,葡萄糖醛酸（進(jìn)入葡萄糖醛酸途徑）,,,,,,,,小　結(jié),反應(yīng)部位：胞漿,糖原的合成與分解是分別通過兩條不同途徑進(jìn)行的。這種合成與分解循兩條不同途徑進(jìn)行的現(xiàn)象，是生物體內(nèi)的普遍規(guī)律。這樣才能進(jìn)行精細(xì)的調(diào)節(jié)。當(dāng)

48、糖原合成途徑活躍時(shí)，分解途徑則被抑制，才能有效地合成糖原；反之亦然。,三、糖原合成與分解受到嚴(yán)格調(diào)控,它們的快速調(diào)節(jié)有共價(jià)修飾和別構(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。,這兩種關(guān)鍵酶的重要特點(diǎn)：,（一）糖原磷酸化酶受化學(xué)修飾和別構(gòu)調(diào)節(jié),糖原磷酸化酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié),1. 磷酸化的糖原磷酸化酶是活性形式,磷酸化酶二種構(gòu)像——緊密型(T)和疏松型(R)，其中T型的14位Ser暴

49、露，便于接受前述的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)。,葡萄糖是磷酸化酶的別構(gòu)抑制劑。,2. 糖原磷酸化酶受別構(gòu)調(diào)節(jié),（二）糖原合酶受化學(xué)修飾和別構(gòu)調(diào)節(jié),糖原合酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié),1. 去磷酸化的糖原合酶是活性形式,磷酸化酶b激酶,糖原合酶,糖原合酶-P,,磷酸化酶b,磷酸化酶a-P,磷蛋白磷酸酶抑制劑,2. 糖原合酶受別構(gòu)調(diào)節(jié),在糖原分解代謝時(shí)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)。 肌肉內(nèi)糖原合酶及磷酸化酶的變構(gòu)效應(yīng)物主要為AMP、ATP及葡

50、糖-6-磷酸。,兩種酶磷酸化或去磷酸化后活性變化相反；此調(diào)節(jié)為酶促反應(yīng)，調(diào)節(jié)速度快；調(diào)節(jié)有級(jí)聯(lián)放大作用，效率高；受激素調(diào)節(jié)。,糖原磷酸化酶合糖原合酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)特點(diǎn)：,四、糖原積累癥是由先天性酶缺陷所致,糖原累積癥(glycogen storage diseases)是一類遺傳性代謝病，其特點(diǎn)為體內(nèi)某些器官組織中有大量糖原堆積。引起糖原累積癥的原因是患者先天性缺乏與糖原代謝有關(guān)的酶類。,糖原積累癥分型,第 六 節(jié) 糖

51、 異 生Gluconeogenesis,糖異生(gluconeogenesis)是指從非糖化合物轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^程。,部位：,原料：,概念：,主要在肝、腎細(xì)胞的胞漿及線粒體。,主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸。,一、糖異生不完全是糖酵解的逆反應(yīng),酵解途徑中有3個(gè)由關(guān)鍵酶催化的不可逆反應(yīng)。在糖異生時(shí)，須由另外的反應(yīng)和酶代替。,糖異生途徑與酵解途徑大多數(shù)反應(yīng)是共有的、可逆的；,（一）丙酮酸經(jīng)丙酮酸羧化支路生成磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,草

52、酰乙酸,PEP,① 丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase)，輔酶為生物素（反應(yīng)在線粒體）,② 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反應(yīng)在線粒體、胞液）,草酰乙酸轉(zhuǎn)運(yùn)出線粒體：,,,,,丙酮酸,線粒體,胞液,,,糖異生途徑所需NADH+H+的來源：,糖異生途徑中，1,3-二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油醛時(shí)，需要NADH+H+。,由乳酸為原料異生糖時(shí)， NADH+H+由下述反應(yīng)提供。,乳酸,丙酮酸,,LDH,,,NAD+,NADH+H+

53、,由氨基酸為原料進(jìn)行糖異生時(shí)， NADH+H+則由線粒體內(nèi)NADH+H+提供，它們來自于脂酸的β-氧化或三羧酸循環(huán)，NADH+H+轉(zhuǎn)運(yùn)則通過草酰乙酸與蘋果酸相互轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)運(yùn)。,（二）果糖-1,6-二磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楣?6-磷酸,（三）葡糖-6-磷酸水解為葡萄糖,,在以上反應(yīng)過程中，作用物的互變反應(yīng)分別由不同的酶催化其單向反應(yīng)，這種互變循環(huán)被稱為底物循環(huán)(substrate cycle)。當(dāng)兩種酶活性相等時(shí)，就不能將代謝向前推進(jìn)，結(jié)果僅是ATP

54、分解釋放出能量，因而又稱為無效循環(huán)(futile cycle)。而在細(xì)胞內(nèi)兩酶活性不完全相等，使代謝反應(yīng)僅向一個(gè)方向進(jìn)行。,非糖物質(zhì)進(jìn)入糖異生的途徑,糖異生的原料轉(zhuǎn)變成糖代謝的中間產(chǎn)物,生糖氨基酸,,α-酮酸,,-NH2,甘油,,α-磷酸甘油,,磷酸二羥丙酮,乳酸,丙酮酸,,,2H,上述糖代謝中間代謝產(chǎn)物進(jìn)入糖異生途徑，異生為葡萄糖或糖原,二、糖異生的調(diào)控主要是對(duì)2個(gè)底物循環(huán)的調(diào)節(jié),酵解途徑與糖異生途徑是方向相反的兩條代謝途徑。如從丙酮

55、酸進(jìn)行有效的糖異生，就必須抑制酵解途徑，以防止葡萄糖又重新分解成丙酮酸；反之亦然。這種協(xié)調(diào)主要依賴于對(duì)這兩條途徑中的兩個(gè)底物循環(huán)進(jìn)行調(diào)節(jié)。,（一）第一個(gè)底物循環(huán)在果糖-6-磷酸與果糖-1,6-二磷酸之間進(jìn)行,（二）第二個(gè)底物循環(huán)在磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸之間進(jìn)行,PEP,丙酮酸,ATP,ADP,丙酮酸激酶,,,,1,6-雙磷酸果糖,丙氨酸,,,,乙 酰 CoA,草酰乙酸,,,三、糖異生的主要生理意義是維持血糖恒定,（一）維持血糖恒定是

56、糖異生最重要的生理作用,空腹或饑餓時(shí)，依賴氨基酸、甘油等異生成葡萄糖，以維持血糖水平恒定。正常成人的腦組織不能利用脂酸，主要依賴葡萄糖供給能量；紅細(xì)胞沒有線粒體，完全通過糖酵解獲得能量；骨髓、神經(jīng)等組織由于代謝活躍，經(jīng)常進(jìn)行糖酵解。這樣，即使在非饑餓狀況下，機(jī)體也需消耗一定量的糖，以維持生命活動(dòng)。此時(shí)這些糖全部依賴糖異生生成。,糖異生的主要原料為乳酸、氨基酸及甘油。,乳酸來自肌糖原分解。這部分糖異生主要與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度有關(guān)。而在饑餓時(shí)，糖

57、異生的原料主要為氨基酸和甘油。,（二）糖異生是補(bǔ)充或恢復(fù)肝糖原儲(chǔ)備的重要途徑,三碳途徑： 指進(jìn)食后，大部分葡萄糖先在肝外細(xì)胞中分解為乳酸或丙酮酸等三碳化合物，再進(jìn)入肝細(xì)胞異生為糖原的過程。,長期饑餓或禁食時(shí)，腎糖異生增強(qiáng)，有利于維持酸堿平衡。發(fā)生這一變化的原因可能是饑餓造成的代謝性酸中毒造成的。此時(shí)體液pH降低，促進(jìn)腎小管中磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成，從而使糖異生作用增強(qiáng)。另外，當(dāng)腎中α-酮戊二酸因異生成糖而減少時(shí)，可促進(jìn)谷氨酰胺脫

58、氨生成谷氨酸以及谷氨酸的脫氨反應(yīng)，腎小管細(xì)胞將NH3分泌入管腔中，與原尿中H+結(jié)合，降低原尿H+的濃度，有利于排氫保鈉作用的進(jìn)行，對(duì)于防止酸中毒有重要作用。,（三）腎糖異生增強(qiáng)有利于維持酸堿平衡,四、骨骼肌中的乳酸在肝中糖異生形成乳酸循環(huán),肌收縮（尤其是供氧不足時(shí)）通過糖酵解生成乳酸。肌內(nèi)糖異生活性低，所以乳酸通過細(xì)胞膜彌散進(jìn)入血液后，再入肝，在肝內(nèi)異生為葡萄糖。葡萄糖釋入血液后又可被肌攝取，這就構(gòu)成了一個(gè)循環(huán)，此循環(huán)稱為乳酸循環(huán)，也稱

59、Cori循環(huán)。乳酸循環(huán)的形成是由于肝和肌組織中酶的特點(diǎn)所致。,糖異生活躍有葡萄糖-6磷酸酶,【,】,循環(huán)過程,,肝,,肌肉,葡萄糖,,葡萄糖,,葡萄糖,,,,,酵解途徑,,丙酮酸,乳酸,,,NADH,,NAD+,,乳酸,,乳酸,,,NAD+,,NADH,丙酮酸,,,,,,糖異生途徑,血液,糖異生低下沒有葡萄糖-6磷酸酶,【,】,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。,乳酸循環(huán)是一個(gè)耗能的過程,2分子乳

60、酸異生為1分子葡萄糖需6分子ATP。,第 七 節(jié) 葡萄糖的其他代謝產(chǎn)物Other Metabolites of Glucose,,細(xì)胞內(nèi)葡萄糖除了氧化分解供能、磷酸戊糖途徑外，還可代謝生成葡糖醛酸、多元醇、2,3-二磷酸甘油酸等重要代謝產(chǎn)物。,一、糖醛酸途徑生成葡萄糖醛酸,反應(yīng)過程：,對(duì)人類而言，糖醛酸途徑的主要生理意義在于生成活化的葡萄糖醛酸，即UDPGA。葡萄糖醛酸是組成蛋白聚糖的糖胺聚糖，如透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、肝素等的組成

61、成分。葡萄糖醛酸在生物轉(zhuǎn)化過程中參與很多結(jié)合反應(yīng)。,生理意義：,二、多元醇途徑可生成木糖醇、山梨醇等,葡萄糖代謝過程中可生成一些多元醇，如木糖醇(xylitol)、山梨醇(sorbitol)等，所以被稱為多元醇途徑(polyol pathway)。 但這些代謝過程局限于某些組織，對(duì)整個(gè)葡萄糖代謝所占比重極少。,三、2,3-二磷酸甘油酸旁路調(diào)節(jié)血紅蛋白運(yùn)氧,此支路僅占糖酵解的15%～50%，但是由于2,3-BPG磷酸酶的活性較低，2,

62、3-BPG的生成大于分解，導(dǎo)致紅細(xì)胞內(nèi)2,3-BPG升高。,2,3-BPG旁路的主要生理功能是調(diào)節(jié)血紅蛋白（Hb）運(yùn)氧,2,3-BPG是一個(gè)負(fù)電性較高的分子，可與血紅蛋白結(jié)合，結(jié)合部位在Hb分子4個(gè)亞基的對(duì)稱中心孔穴內(nèi)。2,3-BPG的負(fù)電荷基團(tuán)與組成孔穴側(cè)壁的2個(gè)β亞基的帶正電荷基團(tuán)形成鹽鍵，從而使Hb分子的T構(gòu)象更趨穩(wěn)定，降低與O2的親和力。當(dāng)血液通過氧分壓較高的肺部時(shí)，2,3-BPG的影響不大；而當(dāng)血液流過氧分壓較低的組織時(shí)，2

63、,3-BPG則顯著增加O2釋放，以供組織需要。,2,3-二磷酸甘油酸與血紅蛋白的結(jié)合,人體能通過改變紅細(xì)胞內(nèi)2,3-BPG的濃度來調(diào)節(jié)對(duì)組織的供氧。在氧分壓相同的條件下，隨2,3-BPG濃度增大，釋放的O2增多。,第 八 節(jié) 血糖及其調(diào)節(jié)The Definition, Level and Regulation of Blood Glucose,血糖，指血液中的葡萄糖。,血糖水平，即血糖濃度。 正常血糖濃度 ：3.89~6.1

64、1mmol/L,血糖及血糖水平的概念,血糖水平恒定的生理意義,保證重要組織器官的能量供應(yīng)，特別是某些依賴葡萄糖供能的組織器官。,腦組織不能利用脂酸，正常情況下主要依賴葡萄糖供能；紅細(xì)胞沒有線粒體，完全通過糖酵解獲能；骨髓及神經(jīng)組織代謝活躍，經(jīng)常利用葡萄糖供能。,,血糖,一、血糖的來源和去路是相對(duì)平衡的,二、血糖水平的平衡主要受到激素調(diào)節(jié),血糖水平保持恒定是糖、脂肪、氨基酸代謝協(xié)調(diào)的結(jié)果；也是肝、肌肉、脂肪組織等各器官組織代謝協(xié)調(diào)的結(jié)

65、果.主要依靠激素的調(diào)節(jié)，酶水平的調(diào)節(jié)是最基本的調(diào)節(jié)方式和基礎(chǔ)。,胰島素(Insulin)是體內(nèi)唯一的降低血糖的激素，也是唯一同時(shí)促進(jìn)糖原、脂肪、蛋白質(zhì)合成的激素。胰島素的分泌受血糖控制，血糖升高立即引起胰島素分泌；血糖降低，分泌即減少。,（一）胰島素是體內(nèi)唯一降低血糖的激素,促進(jìn)肌、脂肪組織等的細(xì)胞膜葡萄糖載體將葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)入細(xì)胞。通過增強(qiáng)磷酸二酯酶活性，降低cAMP水平，從而使糖原合酶活性增強(qiáng)、磷酸化酶活性降低，加速糖原合成、抑制

66、糖原分解。通過激活丙酮酸脫氫酶磷酸酶而使丙酮酸脫氫酶激活，加速丙酮酸氧化為乙酰CoA，從而加快糖的有氧氧化。抑制肝內(nèi)糖異生。這是通過抑制磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成以及促進(jìn)氨基酸進(jìn)入肌組織并合成蛋白質(zhì)，減少肝糖異生的原料。通過抑制脂肪組織內(nèi)的激素敏感性脂肪酶，可減緩脂肪動(dòng)員的速率。,胰島素的作用機(jī)制:,（二）體內(nèi)有多種升高血糖的激素,1．胰高血糖素(glucagon)是升高血糖的主要激素,血糖降低或血內(nèi)氨基酸升高刺激胰高血糖素的分

67、泌。,胰高血糖素的作用機(jī)制：,經(jīng)肝細(xì)胞膜受體激活依賴cAMP的蛋白激酶，從而抑制糖原合酶和激活磷酸化酶，迅速使肝糖原分解，血糖升高。通過抑制磷酸果糖激酶-2，激活果糖雙磷酸酶-2，從而減少果糖-2,6-二磷酸的合成，后者是磷酸果糖激酶-1的最強(qiáng)的變構(gòu)激活劑以及果糖雙磷酸酶-1的抑制劑。于是糖酵解被抑制，糖異生則加速。促進(jìn)磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成；抑制肝L型丙酮酸激酶；加速肝攝取血中的氨基酸，從而增強(qiáng)糖異生。通過激活脂肪組織內(nèi)激

68、素敏感性脂肪酶，加速脂肪動(dòng)員，從而間接升高血糖水平。,,胰島素和胰高血糖素是調(diào)節(jié)血糖，實(shí)際上也是調(diào)節(jié)三大營養(yǎng)物代謝最主要的兩種激素。機(jī)體內(nèi)糖、脂肪、氨基酸代謝的變化主要取決于這兩種激素的比例。不同情況下這兩種激素的分泌是相反的。引起胰島素分泌的信號(hào)（如血糖升高）可抑制胰高血糖素分泌。反之，使胰島素分泌減少的信號(hào)可促進(jìn)胰高血糖素分泌。,2．糖皮質(zhì)激素可引起血糖升高,促進(jìn)肌肉蛋白質(zhì)分解，分解產(chǎn)生的氨基酸轉(zhuǎn)移到肝進(jìn)行糖異生。 。抑制肝外