20150327糖代谢-张志栋.

2020/1/14新疆生产建设兵团第五师医院急诊ICU科张志栋糖代谢2015年03月24日糖代谢-概述概述糖是一类化学本质为多羟醛或多羟酮及其衍生物的有机化合物。主要作用是：1.提供碳源与能源。2.提供合成其他物质的原料。3.作为机体组织细胞的组成成分。在人体内糖的主要形式是葡萄糖(glucose，Glc)及糖原(glycogen，Gn)。葡萄糖是糖在血液中的运输形式，在机体糖代谢中占据主要地位；糖原是葡萄糖的多聚体,包括肝糖原、肌糖原和肾糖原等，是糖在体内的储存形式。葡萄糖与糖原都能在体内氧化提供能量。食物中的糖是机体中糖的主要来源，被人体摄入经消化成单糖吸收后，经血液运输到各组织细胞进行合成代谢和分解代谢。机体内糖的代谢途径主要有：葡萄糖的无氧酵解、有氧氧化、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径、多元醇途径、糖原合成与糖原分解、糖异生以及其他己糖代谢等。糖代谢-概述概述-糖的分类及其结构单糖多糖结合糖寡糖糖与非糖物质结合物-糖脂:糖与脂类结合物-糖蛋白:糖与蛋白质的结合物不能再水解的糖-葡萄糖-果糖-半乳糖-核糖能水解成几分子单糖-麦芽糖=葡萄糖-葡萄糖-蔗糖=葡萄糖-果糖-乳糖=葡萄糖-半乳糖能水解成多个分子单糖-淀粉-糖原-纤维素糖的分类及结构血液中的葡萄糖，称为血糖(bloodsugar）。体内血糖浓度是反映机体内糖代谢状况的一项重要指标。正常情况下，血糖浓度是相对恒定的。正常人空腹血浆葡萄糖糖浓度为3.89～6.11mmol/L(葡萄糖氧化酶法）。空腹血浆葡萄糖浓度高于7.0mmol/L称为高血糖，低于3.89mmol/L称为低血糖。要维持血糖浓度的相对恒定，必须保持血糖的来源和去路的动态平衡。1.血糖2.消化吸收3.无氧酵解4.有氧氧化5.磷酸戊糖途径6.合成分解7.异生作用糖代谢-血糖概念患者病史资料1.血糖2.消化吸收3.无氧酵解4.有氧氧化5.磷酸戊糖途径6.合成分解7.异生作用糖代谢-血糖血糖空腹时肝糖原↓分解食物中的糖类↓消化、吸收长期饥饿时非糖物质如甘油、乳酸及生糖氨基酸↓糖异生作用合成↓肝糖原、肌糖原氧化分解↓CO2+H2O+能量，提供能量，血糖的主要去路转变↓其他糖及其衍生物，如核糖、氨基糖和糖醛酸等；非糖物质，如脂肪、非必需氨基酸等排出↓血糖浓度大于8.9～10.00mmol/L。超过肾小管重吸收能力，出现糖尿。1.1血糖代谢：人体中血糖的来源和去向（正常情况下）糖代谢-血糖正常人体血糖浓度维持在一个相对恒定的水平，这对保证人体各组织器官的利用非常重要，特别是脑组织，几乎完全依靠葡萄糖供能进行神经活动，血糖供应不足会使神经功能受损，因此血糖浓度维持在相对稳定的正常水平是极为重要的。1.血糖2.消化吸收3.无氧酵解4.有氧氧化5.磷酸戊糖途径6.合成分解7.异生作用1.2血糖调节糖代谢-血糖1.血糖2.消化吸收3.无氧酵解4.有氧氧化5.磷酸戊糖途径6.合成分解7.异生作用1.2血糖调节正常人体内存在着精细的调节血糖来源和去路动态平衡的机制，保持血糖浓度的相对恒定是神经系统、激素及组织器官共同调节的结果。糖代谢-血糖1.血糖2.消化吸收3.无氧酵解4.有氧氧化5.磷酸戊糖途径6.合成分解7.异生作用1.2血糖调节血糖调节神经系统：对血糖浓度的调节主要通过下丘脑和自主神经系统调节相关激素的分泌。激素：对血糖浓度的调节，主要是通过胰岛素、胰高血糖素、肾上腺素、糖皮质激素、生长激素及甲状腺激素之间相互协同、相互拮抗以维持血糖浓度的恒定。肝脏：是调节血糖浓度的最主要器官。血糖浓度和各组织细胞膜上葡萄糖转运体（glucosetransporters）是器官水平调节的两个主要影响因素，此时细胞膜上葡萄糖转运体家族有GLUT1-5，是双向转运体。在正常血糖浓度情况下，各组织细胞通过细胞膜上GLUT1和GLUT3摄取葡萄糖作为能量来源；当血糖浓度过高时，肝细胞膜上的GLUT2起作用，快速摄取过多的葡萄糖进入肝细胞，通过肝糖原合成来降低血糖浓度；血糖浓度过高会刺激胰岛素分泌，导致肝脏及肌肉和脂肪组织细胞膜上GLUT4的量迅速增加，加快对血液中葡萄糖的吸收，合成肌糖原或转变成脂肪储存起来。当血糖浓度偏低时，肝脏通过糖原分解及糖异生升高血糖浓度。神经系统激素肝脏糖代谢-血糖1.血糖2.消化吸收3.无氧酵解4.有氧氧化5.磷酸戊糖途径6.合成分解7.异生作用1.2血糖调节从体外实验了解机体对血糖浓度的调节能力，可以通过葡萄糖耐量试验（glucosetolerancetest，GTT）获得糖耐量试验曲线加以理解。正常人由于存在精细的调节机制，空腹时正常血糖浓度是3.8-6.1mmol/L，在口服或静脉注射葡萄糖2小时后血糖浓度7.8mmol/L。糖耐量减退病人，一般空腹血糖浓度7.0mmol/L，口服或静脉注射葡萄糖0.5-1小时后最高浓度11.1mmol/L，2小时血糖浓度≥7.8mmol/L并且11.1mmol/L，称为亚临床或无症状的糖尿病，糖耐量试验在这种病人的早期诊断上颇具意义。典型的糖尿病人糖耐量试验为：空腹血糖浓度在6.1-7.0mmol/L，口服或静脉注射葡萄糖2小时后血糖浓度7.8-11.1mmol/L，说明病人调节血糖浓度能力降低。临床上建议检测空腹血糖浓度和2小时餐后血糖浓度，简化糖耐量试验过程。糖代谢-血糖1.血糖2.消化吸收3.无氧酵解4.有氧氧化5.磷酸戊糖途径6.合成分解7.异生作用1.2血糖调节糖代谢-血糖1.血糖2.消化吸收3.无氧酵解4.有氧氧化5.磷酸戊糖途径6.合成分解7.异生作用1.2血糖调节B细胞胰岛素作用促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖，从而使血糖水平降低。胰岛素还能够抑制肝糖元的分解和非糖物质转化为葡萄糖，A细胞胰高血糖素作用促进糖原分解，并促进一些非糖物质转化为葡萄糖，从而使血糖水平升高。分泌糖代谢-血糖1.血糖2.消化吸收3.无氧酵解4.有氧氧化5.磷酸戊糖途径6.合成分解7.异生作用1.2血糖调节血糖降低血糖升高+胰岛素分泌胰岛B细胞++组织加速摄取、利用和储存葡萄糖胰岛A细胞-胰高血糖素分泌-糖代谢-血糖1.血糖2.消化吸收3.无氧酵解4.有氧氧化5.磷酸戊糖途径6.合成分解7.异生作用1.2血糖调节血糖降低血糖升高+胰岛素分泌胰岛B细胞++组织加速摄取、利用和储存葡萄糖胰岛A细胞胰高血糖素分泌++促进糖原分解，促进非糖物质转化为葡萄糖糖代谢-消化吸收1.血糖2.消化吸收3.无氧酵解4.有氧氧化5.磷酸戊糖途径6.合成分解7.异生作用食物中的糖主要来源于淀粉，另外包括一些双糖及单糖。多糖及双糖都必须经过酶的催化水解成单糖才能被吸收。2.1消化吸收动物糖原植物淀粉乳糖葡萄糖蔗糖麦芽糖消化部位：主要在小肠，少量在口腔。吸收形式：单糖。人类食物中的糖1.血糖2.消化吸收3.无氧酵解4.有氧氧化5.磷酸戊糖途径6.合成分解7.异生作用2.1消化吸收葡萄糖麦芽糖淀粉α-临界糊精麦芽三糖异麦芽糖唾液中的α-淀粉酶胰液中的α-淀粉酶α-葡萄糖苷酶α-临界糊精酶40%25%30%5%口腔肠腔肠粘膜上皮细胞刷状缘糖代谢-消化吸收1.血糖2.消化吸收3.无氧酵解4.有氧氧化5.磷酸戊糖途径6.合成分解7.异生作用2.1消化吸收糖代谢-消化吸收肠腔小肠粘膜细胞门静脉刷状缘Na+GNa+泵ATPADP细胞内膜K+Na+依赖型葡萄糖转运体（SGLT）1.血糖2.消化吸收3.无氧酵解4.有氧氧化5.磷酸戊糖途径6.合成分解7.异生作用2.1消化吸收糖代谢-消化吸收肠粘膜上皮细胞肝脏各种组织细胞门静脉小肠肠腔体循环葡萄糖转运体（GLUT）葡萄糖转运进入细胞糖代谢-消化吸收1.血糖2.消化吸收3.无氧酵解4.有氧氧化5.磷酸戊糖途径6.合成分解7.异生作用2.2消化吸收葡萄糖糖原核糖+NADPH+H+丙酮酸H2O+CO2ATP乳酸、氨基酸、甘油乳酸淀粉酵解途径消化与吸收糖异生途径肝糖原分解糖原合成磷酸戊糖途径辅酶1.血糖2.消化吸收3.无氧酵解4.有氧氧化5.磷酸戊糖途径6.合成分解7.异生作用3.1无氧酵解糖代谢-无氧酵解当机体处于相对缺氧情况（如剧烈运动）时，葡萄糖或糖原分解生成乳酸，并产生能量的过程称之为糖的无氧酵解。这个代谢过程常见于运动时的骨骼肌，因与酵母的生醇发酵非常相似，故又称为糖酵解。反应过程参与糖酵解反应的一系列酶存在在细胞质中，因此糖酵解的全部反应过程均在细胞质中进行。1.血糖2.消化吸收3.无氧酵解4.有氧氧化5.磷酸戊糖途径6.合成分解7.异生作用3.1无氧酵解糖代谢-无氧酵解第一步一.己糖磷酸化⒈葡萄糖或糖原磷酸化为6-磷酸葡萄糖2.G-6-P生成6-磷酸果糖3.6-磷酸果糖生成1，6-二磷酸果糖二.1分子磷酸己糖裂解为2分子磷酸丙糖四.2分子丙酮酸还原为2分子乳酸第二步第四步第三步三.2分子磷酸丙糖氧化为2分子丙酮酸1．3-磷酸甘油醛脱氢氧化成为1，3-二磷酸甘油酸2．1，3-二磷酸甘油酸转变3-磷酸甘油酸3．3-磷酸甘油酸转变成2-磷酸甘油酸⒋2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸5．磷酸烯醇式丙酮酸转变丙酮酸1.血糖2.消化吸收3.无氧酵解4.有氧氧化5.磷酸戊糖途径6.合成分解7.异生作用3.2无氧酵解糖代谢-无氧酵解能量变化：1分子葡萄糖在缺氧的条件下转变为2分子乳酸，同时伴随着能量的产生，净产生2分子ATP；糖原开始1分子葡萄糖单位糖酵解成乳酸，净产生3分子ATP。1.血糖2.消化吸收3.无氧酵解4.有氧氧化5.磷酸戊糖途径6.合成分解7.异生作用3.3无氧酵解-生理意义糖代谢-无氧酵解321糖酵解是糖有氧氧化的前段过程，其一些中间代谢物是脂类、氨基酸等合成的前体。正常情况下为一些细胞提供部分能量主要的生理功能是在缺氧时迅速提供能量1.血糖2.消化吸收3.无氧酵解4.有氧氧化5.磷酸戊糖途径6.合成分解7.异生作用3.4无氧酵解-糖酵调节糖代谢-无氧酵解丙酮酸激酶6-磷酸果糖激酶1的别构调节己糖激酶活性的别构调节糖酵解途径中有3个不可逆反应，其中以6-磷酸果糖激酶1的活性是该途径中的主要调节点。糖代谢-有氧氧化1.血糖2.消化吸收3.无氧酵解4.有氧氧化5.磷酸戊糖途径6.合成分解7.异生作用4.1有氧氧化有氧氧化（aerobicoxidation）是指葡萄糖生成丙酮酸后，在有氧条件下，进一步氧化生成乙酰辅酶A，经三羧酸循环彻底氧化成水、二氧化碳及能量的过程。这是糖氧化的主要方式，是机体获得能量的主要途径。糖代谢-有氧氧化1.血糖2.消化吸收3.无氧酵解4.有氧氧化5.磷酸戊糖途径6.合成分解7.异生作用4.2有氧氧化-反应过程葡萄糖氧化生成丙酮酸丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A三羧酸循环氧化磷酸化1234反应过程糖代谢-有氧氧化1.血糖2.消化吸收3.无氧酵解4.有氧氧化5.磷酸戊糖途径6.合成分解7.异生作用4.2有氧氧化-反应过程G（Gn）丙酮酸乙酰辅酶ACO2NADH+H+FADH2ADPATP[O]H2O三羧酸循环第一阶段、酵解过程第二阶段、丙酮酸氧化脱羧第三阶段、三羧酸循环第四阶段、氧化磷酸化胞液线粒体糖代谢-有氧氧化1.血糖2.消化吸收3.无氧酵解4.有氧氧化5.磷酸戊糖途径6.合成分解7.异生作用4.3.1有氧氧化-三羧酸循环的特点三羧酸循环是乙酰辅酶A的彻底氧化过程。草酰乙酸在反应前后并无量的变化。三羧酸循环中的草酰乙酸主要来自丙酮酸的直接羧化。三羧酸循环是能量的产生过程，1分子乙酰CoA通过TCA经历了4次脱氢（3次脱氢生成NADH+H+，1次脱氢生成FADH2）、2次脱羧生成CO2，1次底物水平磷酸化，共产生12分子ATP。三羧酸循环中柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶复合体是反应的关键酶，是反应的调节点。123糖代谢-有氧氧化1.血糖2.消化吸收3.无氧酵解4.有氧氧化5.磷酸戊糖途径6.合成分解7.异生作用4.3.2有氧氧化-三羧酸循环的生理意义12三羧酸循环是糖、脂和蛋白质三大物质代谢的最终代谢通路。糖、脂和蛋白质在体内代谢都最终生成乙酰辅酶A，然后进入三羧酸循环彻底氧化分解成水、CO2和产生能量。三