第六章糖代谢.ppt
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1、第 六 章 糖 类 代 谢,本 章 重 点,1.糖代谢各途径中的限速步骤和关 键酶及与能量生成相关的步骤 2.区分各途径在机体的主要发生组 织器官和具体的亚细胞定位 3.记住糖氧化过程能量生成的计算 4.各条途径的生理意义,目 的 要 求 掌握:糖酵解,有氧氧化,糖异生的主要反应过程, 关键酶 ,能量转换和生理意义及相关概念; 磷酸戊糖途径的生理意义;血糖的来源与去路 熟悉:糖原合成与分解;血糖的恒定和调节, 了解:糖的概念、分类及功能。,氧化分解,供应能量:60%(动物、植物) 储存能量,维持血糖 提供原料,合成其它物质 参与构造组织细胞:结缔组织的基质 信号识别与传递:细胞膜外基质 其它功
2、能:,第一节 概 述,第二节 糖原的合成与分解,糖原是由葡萄糖分子在酶催化下聚合而成具有分支结 构的葡萄糖聚合物。是葡萄糖在体内的贮存形式。有 肝糖原和肌糖原两种。大部分葡萄糖以-1,4-糖苷键 相连构成直链 部分,以-1,6-糖苷键形成分支。每 一条糖原链有一个还原端和一个非还原端,多一条支 链就多一个非还原端。非还原端是糖原合成和水解的 起始点 。如图:,还原末端,一、糖原合成 (一) 定义: 糖原合成:由单糖合成糖原的过程称糖原合成。 (肌糖原只能以葡萄糖为原料) 场所:胞液、消耗ATP和UTP (二)糖原合成过程: 活化、链延伸和链分枝,1活化:由葡萄糖生成UDPG(uridine d
3、iphosphate glucose),是一耗能过程。 磷酸化:, 异构:G-6-P转变为G-1-P:, 转形:G-1-P转变为尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG):,2链延伸(缩合反应): 在关键酶糖原合酶的催化下,以原有糖原分子为引物,添加新的葡萄糖单位。,3分支: 直链长度达12个葡萄糖残基以上时,在分支酶(branching enzyme)的催化下,将距末端67个葡萄糖残基组成的寡糖链由-1,4-糖苷键转变为-1,6-糖苷键,使糖原出现分支。,(6-7),(12-18),(三)糖原合成的特点:,1必须以原有糖原分子作为引物; 2合成反应在糖原的非还原端进行; 3合成为一耗能过程,每增加一个葡萄
4、糖残基,需 消耗2个高能磷酸键(2分子ATP); 4其关键酶是糖原合酶(glycogen synthase),为 一共价修饰酶; 5需UTP参与(以UDP为载体)。,二、糖原的分解代谢,1.磷酸解:由糖原磷酸化酶(glycogen phosphorylase) 催化对-1,4-糖苷键磷酸解,生成G-1-P。,分解过程:磷酸解和链脱枝,糖原分解从非还原端开始,磷酸化酶只能使-1,4-糖苷键水解,且作用 到距-1, 6-糖苷键还有4个G基时就不在起 作用,而要在转移酶的作用下把3个G基转移 到邻近的糖链上,并在磷酸化酶作用下继续水 解; -1,6-糖苷键在脱支酶作用水解。,磷酸化酶的特点:,当糖原
5、被水解到离分支点四个葡萄糖残基时,脱枝酶发挥葡聚糖转移酶催化活性,将分支链上的三个葡萄 糖残基转移到直链的非还原端,使分支点暴露。脱枝 酶发挥-1,6-葡萄糖苷酶催化。将-1,6-糖苷键水 解,生成一分子游离葡萄糖。,2.脱枝:,3异构:,4脱磷酸: 由葡萄糖-6-磷酸酶(glucose-6-phosphatase)催化, 生成自由葡萄糖。该酶只存在于肝及肾中。不存在肌肉中。,(二)糖原分解的特点:,1水解反应在糖原的非还原端进行; 2是一非耗能过程; 3关键酶是糖原磷酸化酶(glycogen phosphory-lase),为一共价修饰酶,其辅酶是磷酸吡哆醛。,糖原的合成与分解代谢,三、糖原
6、合成与分解的生理意义 (1)维持血中葡萄糖浓度相对恒定,保证机体 对能量的需求。 (2)糖原的合成和分解与钾代谢有关,四、糖原合成与分解的调节 1、共价修饰 :指酶能在一些酶的催化下,通过 在酶蛋白的氨基酸残基上增减化 学基团的办法来调节酶的活性态 与非活性态的相互转化。 2、别构调节:在一定的化学条件下,体内有些物 质能与酶活性中心以外的特定部位 非共价结合,使酶的构型发生改变, 而改变酶的活性的现象。,肾上腺素 ATP cAMP,胰高血糖素,无活性蛋白激酶A,活性蛋白激酶A,糖原合酶a(活),ATP ADP,磷化酶b激酶(无),磷化酶b激酶-P(活),ATP ADP,糖原磷化酶b(无,AT
7、P ADP,(+),(+),(+),(+),(+),糖原合成抑制,糖原磷酸化酶a(活),糖原分解增强,糖原合酶b(无),第三节 糖的分解代谢 糖在体内分解代谢的主要途径 糖酵解 无氧分解 有氧氧化 磷酸戊糖途径,主要途径,一、糖的无氧分解 定义:在氧供应不足或缺氧的情况下,葡萄 糖或糖原中的葡萄糖单位通过糖酵解途 径分解成丙酮酸,进而还原成乳酸的过 程。 场所:在胞液中进行,(一)糖无氧分解的过程: G 丙酮酸 乳酸 G 丙酮酸的过程 糖酵解途径(分三个阶段) 由G或糖原转变为二磷酸果糖 1分子磷酸果糖 2分子磷酸丙糖 磷酸丙糖氧化为丙酮酸,还原,糖酵解途径,1、第一阶段 磷酸化阶段 包括磷酸
8、化、异构化和再磷酸化三个反应, 是消耗能量过程,共消耗2个ATP,(1)葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖,该反应特点:不可逆反应,消耗 1个ATP,(2)6-磷酸葡萄糖异构生成6-磷酸果糖,(3)6-磷酸果糖再磷酸化生成1、6-二磷酸果糖,该反应为不可逆反应,消耗一个ATP,别构酶,受柠檬酸、ATP的抑制,ADP、 AMP 、F-1、6-BP是其激活剂,胰岛素可诱其生成。,2、第二阶段即:裂解阶段(磷酸丙糖的生成),醛缩酶,磷酸二羟丙酮,3磷酸甘油醛,1分子6C的1,6-二磷酸果糖裂解生成1分子3C的磷酸二羟 丙酮和1分子3C的3磷酸甘油醛。,3、第三阶段 氧化产能阶段(丙酮酸的生成) 共生成4
9、分子ATP,(1)3-磷酸甘油醛脱氢氧化生成1,3-二磷酸甘油酸,(2)1、3-二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油酸(能量转移),第一个底物水平磷酸化生成ATP,在红细胞内,主要通过2,3二磷酸甘油酸支路,(3)3 磷酸甘油酸 2 磷酸甘油酸 变构反应 (4)2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸 脱水反应,(5)磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸 转移能量,生成ATP (第二个底物水平磷 酸化生成ATP),反应不可逆,为限速步骤 丙酮酸激酶是限速酶,是一种变构酶,ATP 是其抑制剂, ADP是其激活剂,胰岛素诱导 生成 。,ATP ADP,磷酸甘油变位酶,烯醇化酶,丙酮酸激酶,H2O,限速酶,NAD+ NADH+H+
10、,乳酸脱氢酶,4、无氧条件下丙酮酸还原为乳酸,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,1,6 - 二磷酸果糖,磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油醛,1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,磷酸烯醇式丙酮酸,烯醇式丙酮酸,丙 酮 酸,乳 酸,己糖激酶,磷酸果糖激酶-1,ATP,ADP,3-磷酸甘油醛脱氢酶,NAD+,NADH+H+,磷酸甘油酸激酶,ATP,ADP,ADP,ATP,丙酮酸激酶,乳酸脱氢酶,H2O,小 结: a、1分子葡萄糖通过糖酵解生成2分子乳酸。 b、三步不可逆反应 c、耗能:2分子ATP,产能:4分子ATP d、总反应:,C6H12O6+2ADP+2Pi 2C3H6O3+2
11、ATP+2H2O,(二)糖酵解的特点: 1、糖酵解过程无氧参与,反应中生成的 NADH+H+只能交给丙酮酸生成乳酸。 2、糖酵解是不完全分解,产生能量少,一分子G通 过糖酵解只能生成 2分子ATP,糖原则生成 3 分子ATP 。 3、糖酵解中有三步不可逆反应:三个限速酶是:已 糖激酶、磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶。其中 磷果糖激酶-1是最重要的限速酶。,(三)糖酵解的生理意义: 1、迅速提供能量,以供应机体急需,是机体在无 氧或缺氧情况下获得能量的一种有效措施。 (注意:糖酵解过度将产生乳酸酸中毒) 2、糖酵解是成熟红细胞供能主要方式: 红细胞无线粒体 ,不能利用氧进行有氧氧化。 生成2、3-
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