第五章-糖代谢生物化学课件中职

第五章糖代谢生物化学糖(carbohydrates)又叫碳水化合物，但不全面，其化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。糖的概念正常人体所需能量的50%～70%由糖的分解代谢提供，因此糖是人体能量的主要来源。可被体内利用的食物中的糖类主要是淀粉。人体内主要的糖类是葡萄糖和糖原。葡萄糖(G)：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(Gn)：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。糖的主要生理功能是氧化供能糖在生命活动中的主要作用是提供碳源和能源。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。作为机体组织细胞的组成成分。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。糖的消化来源：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。糖的吸收吸收部位：小肠上段吸收形式：单糖分解代谢糖酵解有氧氧化磷酸戊糖途径合成代谢合成糖原葡萄糖丙酮酸有氧氧化无氧分解H2O+CO2乳酸糖异生途径乳酸、氨基酸、甘油糖原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乳酸+少量ATP糖酵解有氧氧化磷酸戊糖途径5-磷酸核糖+NADPHCO2+H2O+大量ATP葡萄糖Ϊ定义：在缺氧条件下，葡萄糖生成乳酸的过程称为糖的无氧分解，也称为糖酵解。类似与酵母生醇发酵的过程。Ϊ反应部位：胞液一，糖酵解Ϊ反应过程：第一阶段：葡萄糖分解为丙酮酸第二阶段：丙酮酸转变为乳酸糖酵解的反应特点：1，反应部位：细胞质反应条件：无氧终产物：乳酸进入肝脏→乳酸循环（糖异生）2，NADH+H+的去路：2H交给丙酮酸3，产能的方式和数量方式：底物水平磷酸化净生成ATP数量：从葡萄糖开始2ATP从糖原开始3ATP糖酵解的反应特点：4，3种关键酶葡萄糖6-磷酸葡萄糖己糖激酶6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖磷酸果糖激酶磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸激酶限速酶：催化反应速度最慢，它的速度决定整个代谢途径的总速度1.迅速提供能量。2.是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。在剧烈运动，肌肉局部血流不足，肌肉收缩时相对缺氧，葡萄糖有氧氧化过程较长，提供能量较慢，可由糖酵解（缺血、缺氧性疾病，可引起乳酸中毒）3.是某些组织细胞获得能量的主要方式。①无线粒体的细胞，如：成熟红细胞②代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞定义：在有氧条件下，葡萄糖彻底氧化成H2O和CO2，并释放出能量的过程。这是糖氧化的主要方式，是机体获得能量的主要途径。部位：胞液和线粒体反应过程：（一）葡萄糖分解成为丙酮酸与糖酵解生成丙酮酸的过程相同。不同的是：脱下的2H进入到NADH氧化呼吸链。（二）丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A丙酮酸乙酰CoANAD+,HSCoACO2,NADH+H+丙酮酸脱氢酶复合体总反应式:～反应过程（三）乙酰辅酶A的彻底氧化——三羧酸循环（TAC）乙酰CoA与草酰乙酸结合进入循环,经一系列反应再回到草酰乙酸的过程。在此过程中乙酰CoA被氧化成H2O和CO2并产生大量的能量。草酰乙酸柠檬酸异柠檬酸α-酮戊二酸琥珀酰CoA琥珀酸延胡索酸苹果酸①③②⑤④⑦⑥⑧①柠檬酸合酶②顺乌头酸梅③异柠檬酸脱氢酶④α-酮戊二酸脱氢酶复合体⑤琥珀酰CoA合成酶⑥琥珀酸脱氢酶⑧苹果酸脱氢酶⑦延胡索酸酶乙酰CoA+CO2CO2NAD+NAD+NAD+FADATP2次脱羧：③④4次脱氢：NADH③④⑧FADH2⑥1次底物水平磷酸化：⑤乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合生成含有3个羧基的柠檬酸，再经过一系列反应重新变成草酰乙酸完成一轮循环，其中氧化反应脱下的氢经线粒体内膜上经呼吸链传递生成H2O，氧化磷酸化生成ATP；而脱羧反应生成的CO2则通过血液运输到呼吸系统而被排出，是体内CO2的主要来源。①三羧酸循环是乙酰CoA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。②三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。3x3+2+1=12③三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。1，氧化供能糖的有氧氧化是机体产能最主要的途径。它不仅产能效率高，而且由于产生的能量逐步分次释放，相当一部分形成ATP，所以能量的利用率也高。一分子葡萄糖经有氧氧化可净得38分子ATP.反应ATP第一阶段两次耗能反应-2两次生成ATP的反应2×2一次脱氢(NADH+H+)2×2或2×3第二阶段一次脱氢(NADH+H+)2×3第三阶段三次脱氢(NADH+H+)2×3×3一次脱氢(FADH2)2×2一次生成ATP的反应2×1净生成36或382，三羧酸循环是三大营养物质氧化分解的共同途径；3，三羧酸循环是三大营养物质代谢联系的枢纽。三，磷酸戊糖途径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。葡萄糖-6-磷酸→→核糖-5-磷酸+NADPH1．生成5-磷酸核糖，为核酸的生物合成提供核糖2．提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应⑴NADPH是体内许多合成代谢的供氢体⑵NADPH参与体内羟化反应⑶NADPH还用于维持谷胱甘肽的还原状态以葡萄糖为基本单位通过α-1,4糖苷键和α-1,6糖苷键连接聚合而成的高度分支的大分子化合物，是糖的贮存形式。直链：α-1,4糖苷键支链：α-1,6糖苷键α-1,6糖苷键α-1,4糖苷键糖原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。肌肉：肌糖原，180~300g，主要供肌肉收缩所需肝脏：肝糖原，70~100g，维持血糖水平•糖原储存的主要器官及其生理意义由单糖（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：胞液糖原n为原有的细胞内的较小糖原分子，称为糖原引物，作为UDPG上葡萄糖基的接受体。尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG):可看作“活性葡萄糖”，在体内充作葡萄糖供体。糖原n+UDPG糖原n+1+UDP糖原合酶（二）糖原合成的要点1，能力代谢耗能，2ATP2，关键酶：糖原合成酶3，葡萄糖的供体：尿苷二磷酸葡萄糖UDPG，将其分子中的葡萄糖基转移至引物的糖链末端。（三）糖原合成的生理意义1、是葡萄糖储存的方式，也是能量储存的一种方式。2、维持体内血糖浓度平衡。糖原分解：习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。*肌糖原缺乏分解的酶系统(葡萄糖-6-磷酸酶)，故不能进行糖原的分解。磷酸化酶GnGn-1+1-磷酸葡萄糖Pi1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶葡萄糖-6-磷酸酶（肝，肾）葡萄糖6-磷酸葡萄糖糖原的合成与分解总图UDPG焦磷酸化酶G-1-PUTPUDPGPPi糖原n+1UDPG-6-PG糖原合酶磷酸葡萄糖变位酶己糖(葡萄糖)激酶糖原nPi磷酸化酶葡萄糖-6-磷酸酶（肝）糖原n肌糖原分解提供主要供肌肉收缩所需能量肝糖原分解主要在不进食情况下维持体内血糖浓度平衡。*定义：糖异生是指从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程。*原料：主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸、丙酮酸*部位：肝肾越过三个“能障反应，需要四个关键酶：1、丙酮酸羧化酶2、磷酸烯醇丙酮酸羧激酶3、果糖二磷酸酶-14、葡萄糖-6-磷酸酶1．在饥饿情况下维持血糖浓度的相对恒定。空腹或饥饿→血糖↓→肝糖原分解→血糖↑长期饥饿时→肾糖原分解*依赖葡萄糖供能的脑和红细胞2．有利于乳酸的利用：葡萄糖在肌肉组织中经糖的无氧酵解产生的乳酸，可经血循环转运至肝，再经糖的异生作用生成自由葡萄糖后转运至肌肉组织加以利用，这一循环过程就称为乳酸循环（Cori循环）。糖异生活跃有葡萄糖-6磷酸酶【】肝肌肉乳酸循环———（Cori循环）⑴循环过程葡萄糖葡萄糖葡萄糖酵解途径丙酮酸乳酸NADHNAD+乳酸乳酸NAD+NADH丙酮酸糖异生途径血液糖异生低下没有葡萄糖-6磷酸酶【】3.调节酸碱平衡长期饥饿时，肾糖异生增加，排氢保钠。有利于维持酸碱平衡。血糖:指血液中的葡萄糖。正常成人空腹血糖浓度：3.9~6.1mmol/L血糖食物糖消化，吸收肝糖原分解非糖物质糖异生氧化分解CO2+H2O糖原合成肝（肌）糖原磷酸戊糖途径等其它糖脂类、氨基酸合成代谢脂肪、氨基酸血糖来源和去路（一）器官的调节肝脏餐后血糖↑→肝糖原合成↑→血糖↓空腹血糖↓→肝糖原分解↑→血糖↑饥饿→糖异生（肝）↑→血糖↑二，血糖浓度的调节（二）激素的调节主要方式降低血糖：胰岛素(insulin)升高血糖：胰高血糖素、糖皮质激素、肾上腺素（一）高血糖及糖尿症1.高血糖的定义2.肾糖阈的定义临床上将空腹血糖浓度高于7.22~7.78mmol/L称为高血糖。当血糖浓度高于8.89~10.00mmol/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。根据引起高血糖的原因，可分为：生理性：糖的来源增加；情感性高血糖。病理性：糖尿病（三多一少）*胰岛功能异常、减退，导致胰岛素分泌减少→葡萄糖转运受阻，糖异生增加，乙酰CoA合成脂肪减少*组织可利用的糖减少→饥饿感→进食增多→血糖增多→尿糖→排出大量水分→多尿→口渴→多饮*组织可利用的糖减少→分解体内脂肪和蛋白质→消瘦（二）低血糖1.低血糖的定义2.低血糖的影响空腹血糖浓度低于3.33~3.89mmol/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。一、名词解释：糖异生乳酸循环糖酵解糖的有氧氧化磷酸戊糖途径三羧酸循环二、填空题：1、1分子葡萄糖转化为2分子乳酸净生成分子ATP。2、磷酸戊糖途径可分为阶段，分别称为和，3、糖酵解在细胞的中进行，该途径是将转变为，同时生成和的一系列酶促反应。4、糖异生的主要原料为、和。5、合成糖原的前体分子是，糖原分解的产物是。6、正常人血糖浓度为----，三、选择题1、糖的有氧氧化的最终产物是A、CO2+H2O+ATPB、乳酸C、丙酮酸D、乙酰辅酶A2、原核生物中，1mmol葡萄糖经糖有氧氧化可产生ATP物质的量（mol）A、12B、24C、36D、323、不能经糖异生合成葡萄糖的物质是A.α-磷酸甘油B.丙酮酸C.乳酸D.乙酰辅酶AE.生糖氨基酸4、动物饥饿后摄食，其肝细胞主要糖代谢途径是A.糖异生B.糖有氧氧化C.糖酵解D.糖原分解E.磷酸戊糖途径5.下列哪个中间产物是磷酸戊糖途径所特有？A.丙酮酸B.3-磷酸甘油醛C.6-磷酸果糖D.1,3-二磷酸甘油酸E.6-磷酸葡萄糖酸6.原核生物有氧条件下，利用1mol葡萄糖生成的净ATP摩尔数与在无氧条件下利用1mol葡萄糖生成的净ATP摩尔数的最近比值是A.2:1B.9:1C.18:1D.16:1E.25:17.厌氧条件下，哪种化合物会在哺乳动物肌肉组织中积累A.丙酮酸B.乙醇C.乳酸D.CO28.磷酸戊糖途径的真正意义在于产生的同时产生许多中间物如核糖等A.NADPH+H+B.NAD+C.ADPD.CoA-SH9.短期饥饿后体内肝糖原减少，血糖趋于降低，此时体内分泌增加的激素主要是A.胰岛素B.肾上腺素C.肾上腺皮质激素D.甲状腺素四、是非判断题()1.沿糖酵解途径简单逆行，可从丙酮酸等小分子前体物质合成葡萄糖()2.糖酵解过程在有氧、无氧条件下都能进行()3.每分子葡萄糖经柠檬酸循环产生的ATP数比糖酵解产生的ATP多1倍()4.哺乳动物无氧下不能存活，因为葡萄糖酵解不能合成ATP五、问答题1.为什么说柠檬酸循环是糖、脂、蛋白质三大代谢物质的共同通路？2.磷酸戊糖途径的生理意义3.简述血糖的来源和去路，人体如何维持血糖水平的恒定？Thankyou!