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1、第四章糖代谢MetabolismofCarbohydrates糖的化学糖的概念:化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。(又被称为碳水化合物[Cn(H2O)m]。)糖的分类及其结构根据其水解产物的情况,糖主要可分为四类单糖:葡萄糖、果糖、半乳糖寡糖:蔗糖、乳糖多糖:纤维素、淀粉、糖原结合糖:糖脂、蛋白多糖、糖蛋白葡萄糖(glucose)结构醛糖酮糖互变异构第一节概述Introduction一、糖的生理功能氧化分解、供应能量储存能量,维持血糖提供原料,合成其它物质参与构造组织细胞其他功能二、糖
2、的消化吸收淀粉麦芽糖+麦芽三糖(40%)(25%)α-临界糊精+异麦芽糖(30%)(5%)葡萄糖唾液中的α-淀粉酶α-葡萄糖苷酶α-临界糊精酶消化过程肠粘膜上皮细胞刷状缘胃口腔肠腔胰液中的α-淀粉酶三、糖代谢的概况葡萄糖转运体(Glucosetransporters,GLUT)有GLUT1~5五种GLUT1:主要存在于RBCGLUT4:主要存在于脂肪组织和肌肉糖代谢的概况葡萄糖糖异生途径乳酸、氨基酸、甘油糖原糖原合成淀粉消化与吸收H2O及CO2酵解途径丙酮酸有氧无氧乳酸肝糖原分解磷酸戊糖途径核糖+NA
3、DPH+H+ATP第二节糖的无氧氧化Glycolysis糖的无氧氧化概念:在缺氧情况下,葡萄糖或糖原分解成乳酸(lactate)的过程——糖的无氧氧化,又称为糖酵解(glycolysis)。反应部位:胞质糖酵解反应过程-ATP+ATP酵解途径葡萄糖磷酸丙糖丙酮酸乳酸③①②(一)葡萄糖分解成丙酮酸1.葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate,G-6-P)磷酸化使葡萄糖不能自由逸出细胞是第一个磷酸化反应,消耗一个ATP反应不可逆,第1个关键酶己糖激酶(HK)分四型,肝中为葡萄
4、糖激酶(GK)己糖激酶 葡萄糖激酶存在部位 肝外组织 肝Km值0.1mmol/L10mmol/L底物G,果糖,甘露糖G调节G-6-P反馈抑制 胰岛素诱导己糖激酶和葡萄糖激酶的比较2.6-磷酸葡萄糖异构为6-磷酸果糖(fructose-6-phosphate,F-6-P)3.6-磷酸果糖转变成1,6-二磷酸果糖(1,6-fructose-biphosphate,F-1,6-BP)是第二个磷酸化反应,消耗一个ATP反应不可逆,第2个关键酶磷酸果糖激酶-1(PFK-1)是糖酵解的限速酶4.磷酸己糖裂解
5、成2分子磷酸丙糖反应可逆,由醛缩酶(aldolase)催化5.磷酸丙糖同分异构化磷酸丙糖异构酶(triosephosphateisomerase)G→2分子3-磷酸甘油醛,消耗2分子ATP。6.3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸醛基氧化成羧基,并加入一分子磷酸,形成混合酸酐。脱下的氢由NAD+接受。7.1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸此步为第一个底物水平磷酸化反应可逆8.3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸9.2-磷酸甘油酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)反应引起分子内能量重新分布,形成高
6、能磷酸键。10.PEP转变成丙酮酸(pyruvate)烯醇式立即自发转变为酮式第二个底物水平磷酸化反应不可逆,第3个关键酶(二)丙酮酸转变成乳酸(lactate)还原反应,NADH+H+来自于3-磷酸甘油醛脱氢乳酸是糖酵解的终产物糖酵解的全过程糖酵解小结反应部位:胞质糖酵解是一个不需氧的产能过程2个底物水平磷酸化反应ADPATPPEP丙酮酸丙酮酸激酶磷酸甘油酸激酶产能的方式和数量方式:底物水平磷酸化数量:从G开始2×2-2=2ATP从Gn开始2×2-1=3ATPATP的生成:糖酵解时,1mol葡萄糖共
7、生成4molATP,净生成2molATP反应全过程中有三步不可逆的反应:GG-6-PATPADP己糖激酶ATPADPF-6-PF-1,6-2P磷酸果糖激酶-1ADPATPPEP丙酮酸丙酮酸激酶二、糖酵解的调节关键酶①己糖激酶②6-磷酸果糖激酶-1(限速酶)③丙酮酸激酶调节方式①变构调节②共价修饰调节(一)6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1)6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1)1、变构调节变构抑制剂:ATP、柠檬酸PFK-1有两个ATP结合位点活性中心内:ATP作为底物结合活性中心外:ATP作为变构效应物结
8、合变构激活剂:AMP、ADP、F-1,6-BP、F-2,6-BPF-1,6-BP对PFK-1具有正反馈作用F-2,6-BP是PFK-1的最强变构激活剂F-2,6-BP的生成PFK-2是一种双功能酶,磷酸化后激酶活性下降,磷酸酶活性升高。(二)丙酮酸激酶变构调节:F-1,6-BP为变构激活剂;ATP和肝内Ala为变构抑制剂。共价修饰调节:胰高血糖素通过cAMP和PKA使其磷酸化而抑制其活性。(三)葡萄糖激酶及己糖激酶G-6-P可反馈抑制己糖激酶胰岛素可诱导