1、生物氧化指糖、脂肪、蛋白质等在体内氧化分解时逐步释放能量，最终生成CO2 和 H2O的过程。实质：需氧生物的细胞进行呼吸过程所发生的一系列氧化还原反应，故也称为细胞氧化或细胞呼吸。,CO2和,O2,H2O+能量,ADP+Pi,ATP,热能,* 生物氧化,回顾上节,CO2的生成,一、生物氧化中二氧化碳的生成方式,人体内CO2的生成来源于有机酸的脱羧反应。 根据脱去的羧基的位置不同，分为-脱羧和-脱羧 根据脱羧是否伴有氧化，分为单纯脱羧和氧化脱羧,1.-单纯脱羧,胺,-氨基酸,2,CO,+,2,R-CH,NH,2,氨基酸脱羧酶,2.-氧化脱羧,呼吸链的组成,FAD/FMN 递氢体 NAD+ /NA
2、DP + 泛醌 铁硫蛋白递电子体 细胞色素,二、生物氧化中水的生成方式,NADH氧化呼吸链,琥珀酸氧化呼吸链,三、ATP的生成方式,细胞内生成ATP的方式有两种： 1、底物水平磷酸化生成ATP 2、氧化磷酸化生成ATP,ATP的生成和利用,ATP,ADP,机械能(肌肉收缩)渗透能(物质主动转运) 化学能(合成代谢)电能(生物电)热能(维持体温),综上所述，ATP是生物体内能量储存和利用的中心。,第4章 糖代谢,基本要求,、了解糖在体内的消化吸收；了解糖代谢障碍与糖尿病的关系、重点掌握糖的无氧分解及有氧分解的过程及意义、掌握糖的主要分解过程和生理意义；掌握血糖浓度水平的维持和调节、掌握糖原的生成
3、与分解过程；掌握糖异生及其意义,第一节 概述第二节 糖的分解代谢第三节 糖的储存与动员第四节 血糖水平的调节,第一节 概 述,食物中糖类一般以淀粉为主,包括少量纤维素等,一、糖的化吸收,淀粉,纤维,食物中糖类一般以淀粉为主,包括少量纤维素等,第一节 概 述,糖在生命活动中的主要作用是提供碳源和能量.(2%),一、糖的消化吸收,淀粉,麦芽糖+麦芽三糖 （40%） （25%）,-临界糊精+异麦芽糖 （30%） （5%）,葡萄糖,唾液中的-淀粉酶,-葡萄糖苷酶,-临界糊精酶,肠粘膜上皮细胞刷状缘,口腔,肠腔,胰液中的-淀粉酶,消化过程,小肠是人体消化的主要场所,小肠肠腔,肠粘膜上皮细胞,门静脉,肝脏
4、,人体循环,SGLT,各种组织细胞,GLUT,葡萄糖转运体,肝静脉,ADP+Pi,ATP,G,Na+,K+,小肠粘膜细胞,肠腔,门静脉,吸收机制,Na+依赖型葡萄糖转运体(Na+-dependent glucose transporter, SGLT),刷状缘,细胞内膜,糖的吸收,糖是生物体内的主要能源物质（主要功能 ）作为生物体的结构成分作为细胞识别的信息分子-糖蛋白如：作为其它生物分子如氨基酸、核苷酸、脂等合成的前体；作为细胞识别的信息分子等,二、糖的生理功能,血 中 葡 萄 糖,糖酵解（乳酸）,有氧氧化（CO2、H2O、ATP）,糖原,分解,三、糖的代谢概况,概念基本过程关键酶能量变化生
5、理意义,知识重点把握,生物体内葡萄糖（糖原）的分解主要有三条途径：无O2情况下，葡萄糖（G）丙酮酸（Pyr）乳酸有O2情况下，G CO2 + H2O（经三羧酸循环）有O2情况下，G CO2 + NADPH（经磷酸戊糖途径）,第二节 糖的分解代谢,糖酵解： 糖酵解是体内组织在缺氧情况下，葡萄糖或糖原降解为乳酸并伴随着ATP生成的一系列反应，是生物体内普遍存在的葡萄糖降解的途径。反应过程类似酵母生醇发酵，故也称之为糖酵解。1940年被阐明Embden,Meyerhof,Parnas等人贡献最多，故糖酵解过程简称EMP途径。,一、糖的无氧分解-糖酵解,糖酵解进行的部位：在细胞质中进行,糖酵解,糖酵解
6、,动物细胞,植物细胞,发生在所有的活细胞,不必紧张!,你所要记忆的主要是三步限速步骤、两步底物水平磷酸化反应。,你不需要记住任何代谢物的结构式,首先葡萄糖因此带上负电荷，极性猛增，很难再从细胞中“逃逸”出去，反应限制在细胞质中进行，体现不可逆；,葡萄糖的磷酸化至少有两个意义：,葡萄糖本是个惰性分子，从ATP中释放出的能量储存到了6-磷酸葡萄糖中，得以活化，降低了酶促反应的活化能，有利于它在细胞内的进一步代谢。,体细胞捕获G,糖酵解的代谢途径,E2,E1,E3,糖原,1-磷酸葡萄糖,（二）糖酵解的反应特点,1、整个过程无氧参加,代谢产物是乳酸；,2、三步不可逆反应,关键酶:己糖激酶（HK）、 6
7、-磷酸果糖激酶-1（PFK-1）、丙酮酸激酶（PK）,3、从葡萄糖开始净生成2分子ATP，从糖原开始净生成3分子ATP；,（三）糖酵解的生理意义,乳酸酵解最主要的生理意义在于迅速提供能量，这对肌肉收缩更为重要。当机体缺氧或剧烈运动肌肉局部血流不足时，能量主要通过糖酵解获得。,肌肉收缩与糖酵解供能：,、肌肉内ATP含量很低；,结论：糖酵解为肌肉收缩迅速提供能量,背景：剧烈运动时：,(2)、肌肉局部血流不足，处于相对缺氧状态。,某些组织细胞与糖酵解供能：,如成熟红细胞：,无线粒体，无法通过氧化磷酸化获得能量，只能通过糖酵解获得能量。,（三）糖酵解的生理意义,（三）糖酵解的生理意义,成熟红细胞完全依
8、赖糖酵解供能。细胞内生成的ATP主要用于维持细胞内外的离子梯度,特别是通过Na+-K+-ATPase维持细胞内外Na+,K+浓度梯度。这对于维持红细胞的双凹形状十分重要。若缺乏ATP,则红细胞将发生肿胀,溶血。,病例：溶血性贫血与糖酵解,（三）糖酵解的生理意义,神经、白细胞和骨髓等代谢极为活跃，即使不缺氧也常由乳酸酵解提供部分能量。在缺氧条件下供给生物体能量。(举例）,初到高原与糖酵解供能：,人初到高原，高原大气压低，易缺氧,机体加强糖酵解以适应高原缺氧环境,海拔 5000米,背景：,结论：,（四）糖酵解的调节,糖酵解中有三步反应不可逆，分别由己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶催化，因此这三种
9、酶对酵解速度起调节作用。糖酵解的调节与机体的能量有关。通过调节己糖激酶或丙酮酸激酶的活性也可调节糖酵解的速率。,概念： 葡萄糖在有氧的条件下通过丙酮酸生成乙酰辅酶A在经三羧酸循环彻底氧化生成水和二氧化碳的过程。是糖氧化的主要方式。是体内能量获得的主要来源。 部位：胞液及线粒体,二、糖的有氧氧化,(一)有氧氧化的反应过程,1、葡萄糖或糖原氧化分解成丙酮酸（即糖酵解，胞液中进行）,2、丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA （线粒体基质中进行） （丙酮酸 乙酰辅酶A，简写为乙酰CoA）,3、乙酰COA进入TCA循环 （线粒体中进行） 三羧酸循环（乙酰CoA H2O 和CO2，释放出能量）,糖的有氧氧化的三个
10、阶段:,糖的有氧氧化反应的3个阶段,第一阶段：酵解途径,第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧,第三阶段：三羧酸循环和氧化磷酸化,葡萄糖,丙酮酸,乙酰CoA,H2O,O,ATP,ADP,TCA循环,胞液,线粒体,(一)有氧氧化的反应过程,糖酵解的代谢途径,E2,E1,E3,1、 葡萄糖 丙酮酸在胞浆内进行反应过程类似酵解能量变化： 2分子 ATP 2对NADH + H+产生（最终产生3分子或5分子ATP） 该阶段共生成5分子或7分子ATP,烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 ，还原态，还原型辅酶。,2、丙酮酸进入柠檬酸循环的准备阶段氧化脱羧生成乙酰-CoA,丙酮酸脱氢酶系是一个非常复杂的多酶体系，主要包括：三种不同的酶
11、（丙酮酸脱氢酶组分E1、二氢硫辛酰转乙酰基酶E2和二氢硫辛酸脱氢酶E3）和6种辅因子（TTP、硫辛酸、FAD、NAD+、CoA和Mg2+）。,丙酮酸的氧化脱羧作用,最终产生5ATP,3、三羧酸循环反应过程,三羧酸循环 乙酰辅酶A和草酰乙酸缩合，生成带有三个羧基的柠檬酸，再经过一系列的反应重新生成草酰乙酸完成一个循环。,德国科学家Hans Krebs 1937年提出，1953年获得诺贝尔奖，并被称为ATP循环（柠檬酸循环）之父。,乙酰CoA的彻底氧化分解 柠檬酸循环,化学反应历程（10步反应、8种酶）,柠檬酸合酶,琥珀酰CoA,CO2,三羧酸循环,FAD,ATP,三羧酸循环过程总结(一次循环)1
12、0步反应8种酶催化生成3分子还原型NADH生成1分子FADH2生成1分子ATP三羧酸循环总反应式,TCA循环一次消耗一个乙酰基。即两个碳原子进入循环。又有两个碳原子以CO2的形式离开循环。但这两个碳原子并不是刚刚进入循环的那两个碳原子。在循环中有4对H原子通过4步氧化反应脱下，其中3对用以还原NAD+生成3个NADH+H+，1对用以还原FAD，生成1个FADH2。,2、TCA循环的特点：,三羧酸循环实质是：1mol乙酰辅酶A彻底氧化生成CO2、H2O、和10个ATP的过程。一个三羧酸循环包括：一次底物水平磷酸化（1ATP）四次脱氢（9ATP）二次脱羧 三个关键酶(异柠檬酸脱氢酶为限速酶),10
13、个ATP,该阶段共生成能量210=20ATP,（1）三羧酸循环是糖、脂、蛋白质氧化分解必经的共同通路，是氧化释放能量产生ATP最多的阶段。,三羧酸循环的生理意义,(2)三羧酸循环是物质代谢枢纽。 即是糖、脂肪、蛋白质代谢的最后共同通路，有时另一些物质代谢如：糖异生、脂肪酸合成、胆固醇合成和转氨基作用等的起点。(3)生物体获得能量的最有效方式()获得微生物发酵产品的途径 柠檬酸、谷氨酸,调节点：三个关键酶a、柠檬酸合成酶 变构抑制剂：琥珀酰辅酶A，NADH 变构激活剂：ADPb、异柠檬酸脱氢酶和-酮戊二酸脱氢酶系 变构抑制剂：ATP、NADH、琥珀酰辅酶A 变构激活剂：ADP、NAD+、钙,（四
14、）三酸循环的调节,1、糖的有氧氧化是在胞浆与线粒体中进行2、反应分为三个阶段3、有氧氧化的关键酶:(1)己糖激酶、6-磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶 (2)丙酮酸脱氢酶系(3)柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶、 -酮戊二酸脱氢酶系4、能量生成：2+3（或5）+5+20=30或32ATP,(五)糖有氧氧化的总结,概念： 是葡萄糖氧化分解的另一途径。从6-磷酸葡萄糖开始，以6-磷酸葡萄糖脱氢酶为关键酶，生成具有重要生理功能的代谢中产生了5-磷酸核糖、NADPH+H+，生成CO2，而不生成ATP的重要代谢途径。,三、 磷酸戊糖途径,磷酸戊糖途径分氧化阶段和非氧化阶段,第一阶段（氧化阶段）：6-磷酸葡萄糖脱
15、氢脱羧生成5-磷酸核酮糖、NADPH+H+及CO2 第二阶段（非氧化阶段）：5-磷酸核酮糖分子重排，产生不同碳链长度的磷酸单糖，进入酵解途径，包括一系列基团转移,（一）磷酸戊糖途径的反应过程,第一阶段,第二阶段,磷酸戊糖途径,磷酸戊糖途径的总反应式：,36-磷酸葡糖 + 6 NADP+,26-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛+6NADPH+H+3CO2,（二）磷酸戊糖途径的特点, 脱氢反应以NADP+为受氢体，生成NADPH+H+。 反应中生成了重要的中间代谢物5-磷酸核糖。一分子G-6-P经过反应，只能发生一次脱羧和二次脱氢反应，生成一分子CO2和2分子NADPH+H+。,（三）磷酸戊糖途径的生理意
16、义,（1）磷酸戊糖途径为核苷酸的生成提供核糖（5-磷酸核糖）,（2）提供NADPH + H+作为供氢体参与多种代谢反应,NADPH + H+是体内许多合成代谢的供氢体；NADPH + H+参与体内羟化反应； NADPH + H+还用于维持谷胱甘肽的还原状态。,糖分解途径小结,无氧氧化 有氧氧化 磷酸戊糖途径终产物 乳酸 H2O、 CO2 无能量 2 30或32 无限速酶 磷酸果糖激酶-1 异柠檬酸脱氢酶 6-磷酸葡萄糖脱氢酶,今天就到这里了！,The End,第四节 糖的储存与动员,体内由葡萄糖合成糖原的过程称为糖原合成作用（glycogenesis),一、糖原的合成作用,磷酸葡萄糖的生成磷酸
17、葡萄糖的生成尿苷二磷酸葡萄糖的生成，糖苷键葡萄糖聚合物的生成糖原的生成,UDPG的结构,糖核苷酸的生成,糖原合成酶反应,UDPG,UDP,糖原（n个G分子）,糖原（n+1）,分枝酶的作用,（二）糖原合成特点,糖原分解（glycogenolysis)是指肝糖原分解成为葡萄糖,二、糖原的分解作用,糖原磷酸解的步骤,非还原端,糖原核心,磷酸化酶a,脱枝酶转移作用,脱枝酶（释放1个葡萄糖）,G -1-P,G,脱枝酶的作用,转移酶活性,糖原的合成与分解,糖原合成酶和磷酸化酶分别是糖原合成与分解代谢中的限速酶.它们的活性是受磷酸化或去磷酸化的共价修饰的调节及变构效应的调节。二种酶磷酸化及去磷酸化的方式相似
18、，但其效果相反:磷酸化的磷酸化酶有活性，而磷酸化的糖原合成酶则失去活性；脱磷酸化的糖原磷酸化酶失去活性，而糖原合成酶则增加活性。,三、糖原代谢的调节,糖原分解和合成的调控,糖原合成酶 a ( 有活性),糖原磷酸化酶 b ( 无活性),OH,OH,ATP,ADP,H2O,Pi,糖原合成酶 b ( 无活性),糖原磷酸化酶 a ( 有活性),糖原合成与分解的调节,激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+ 受体,（二）糖原分解特点,磷酸化酶是糖原分解的限速酶葡萄糖-6-磷酸酶只存在于肝肾脏中，故肝糖原可直接分解为葡萄糖以补充血糖，而肌糖原则不能直接分解为葡萄糖。,糖异生是指从非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程。
19、非糖物质包括丙酮酸、乳酸、生糖氨基酸、甘油等均可以在哺乳动物的肝脏中转变为葡萄糖或糖原。,三、糖异生,提问：哪些物质可以通过糖异生途径形成糖原？,答案：凡能转变成糖代谢中间产物的物质。,乳酸回炉再造解毒、节能,饥饿状态下氨基酸、甘油维持血糖浓度,？,这一过程基本上是糖酵解途径的逆过程，但具体过程并不是完全相同，因为在酵解过程中有三步是不可逆的反应，而在糖异生中要通过其它的旁路途径来绕过这三步不可逆反应，完成糖的异生过程。糖酵解在细胞液中进行，糖异生则分别在线粒体和细胞液中进行。,葡萄糖,6-P葡萄糖,6-P果糖,1，6-二P果糖,3-磷酸甘油醛,P-二羟丙酮,1，3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油
20、酸,2-磷酸甘油酸,PEP,丙酮酸,糖异生途径,(一),糖异生途径关键反应之一,1、丙酮酸羧化生成磷酸烯醇式丙酮酸,PEP,丙酮酸,草酰乙酸（不能跨越 线粒体膜）,CO2+ATP+H2O,ADP+Pi,丙酮酸羧化酶,丙酮酸,苹果酸,苹果酸,草酰乙酸,草酰乙酸,PEP,GTP,GDP+CO2,PEP羧化激酶,丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸,胞液,线粒体,NADH+H+,NADH+H+,总反应方程式：丙酮酸 + ATP + GTP 磷酸烯醇式丙酮酸 + ADP + GDP + CO2,谷草转氨酶作用生成天冬氨酸进入,2、1，6-二磷酸果糖 6-磷酸果糖 1，6-二磷酸果糖+H2O 6-磷酸果糖+Pi3、
21、6-磷酸葡萄糖 葡萄糖 6-磷酸葡萄糖+H2O 葡萄糖+Pi,果糖-, -二磷酸酶,葡萄糖-6-磷酸酶,底物循环 无效循环,葡萄糖-6-磷酸酶只存在于哺乳动物肝中，因此糖异生作用只能在肝中进行糖异生作用的总反应式如下：2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H+4H2O 葡萄糖+2NAD+ +4ADP +2GDP +6Pi耗能过程,Cori循环：剧烈运动时产生的大量乳酸会迅速扩散到血液，随血流流至肝脏，先氧化成丙酮酸，再经过糖异生作用转变为葡萄糖，进而补充血糖，也可重新合成肌糖原被贮存起来。这一乳酸葡萄糖的循环过程称为Cori循环。,（二）乳酸循环(lactose cycle),葡萄糖,葡
22、萄糖,葡萄糖,丙酮酸,乳酸,乳酸,乳酸,丙酮酸,血液,果糖双磷酸酶-1fructose biphosphatase-1,（二）糖异生的调节,G-6-P在糖代谢中的作用,G-6-P,四、糖的储存与动员生理意义,（一）糖原合成与分解的生理意义 1贮存能量：葡萄糖可以糖原的形式贮存。2调节血糖浓度：血糖浓度高时可合成糖原，浓度低时可分解糖原来补充血糖。 3利用乳酸：肝中可经糖异生途径利用糖无氧酵解产生的乳酸来合成糖原。这就是肝糖原合成的三碳途径或间接途径。,糖异生作用是一个十分重要的生物合成葡萄糖的途径，在饥饿状态下保持血糖浓度相对恒定。 红细胞和脑是以葡萄糖为主要燃料的，成人每天约需要160克葡萄
23、糖，其中120克用于脑代谢，而糖原的贮存量是很有限的，所以需要糖异生来补充糖的不足。补充肝糖原,（二）糖异生的生理意义,第四节 血糖及其调节,血糖（blood sugar）指血液中所含的葡萄糖血糖的含量是反映体内糖代谢状况的一项重要指标。正常情况下，血糖含量有一定的波动范围，正常人空腹静脉血含葡萄糖3.896.11mmol/L,一、血糖的来源和去路,（一）组织器官： 1肝。 2肌肉等外周组织。（二）激素： 1降低血糖浓度的激素胰岛素。 2升高血糖浓度的激素胰高血糖素、肾上腺素、糖皮质激素、生长激素、甲状腺激素。（三）神经系统。,二、血糖水平的调节,1、高血糖和糖尿病生理性糖尿与病理性糖尿高血糖的血糖浓度范围糖尿病（三多一少）肾性糖尿葡萄糖耐量实验2、低血糖症和低血糖昏迷,三、血糖水平异常,The End,
