第六章糖代谢

糖 代 谢学习目标：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。

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、糖原合成与糖原分解、糖异生以及其他己糖代谢等。

糖代谢的概况：第一节 血 糖血液中的葡萄糖，称为血糖(blood sugar)。

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 3.9～6.1mmol ／L(葡萄糖氧化酶法)。

空腹血浆葡萄糖浓度高于7．0 mmol ／L 称为高血糖，低于3．9mmol ／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。

一、血糖的主要来源及去路磷酸核糖 + NADPH+H+病例 女性，67岁，多饮、多食、多尿、消瘦半年。

患者于半年前开始自觉口渴，多饮，每日饮水量达4000ml ，多尿，每日10余次伴尿量增多，主食由6两/日增至1斤/日，体重在三个月前开始下降，近3个月下降8kg ，既往体健，无高血压、药物过敏史。

查体：T36.5℃，P78次/分，R20次/分，BP120/80mmHg ，一般状态尚可，神志清楚，消瘦体质，皮肤弹性佳，浅表淋巴结未触及，颈软，甲状腺未触及，心肺无异常，腹平软，肝脾未触及，双下肢无水肿。

化验：空腹血糖13mmoL/L,血常规正常，尿糖（+++）。

请问：1、糖尿病典型症状的机制是什么？2、目前糖尿病的诊断标准是什么？血糖的来源：①食物中的糖是血糖的主要来源；②肝糖原分解是空腹时血糖的直接来源；③非糖物质如甘油、乳酸及生糖氨基酸通过糖异生作用生成葡萄糖，在长期饥饿时作为血糖的来源。

血糖的去路：①在各组织中氧化分解提供能量，这是血糖的主要去路；②在肝脏、肌肉等组织进行糖原合成；③转变为其他糖及其衍生物，如核糖、氨基糖和糖醛酸等；④转变为非糖物质，如脂肪、非必需氨基酸等；⑤血糖浓度过高时，由尿液排出。

血糖浓度大于8．88～9.99mmol／L，超过肾小管重吸收能力，出现糖尿。

将出现糖尿时的血糖浓度称为肾糖阈。

糖尿在病理情况下出现，常见于糖尿病患者。

二、血糖浓度的调节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。

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。

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。

其中，胰岛素是体内唯一降低血糖的激素，胰高血糖素是体内主要的升高血糖的激素。

肝脏是调节血糖浓度的最主要器官。

血糖浓度过高时，肝脏通过合成肝糖原或将血糖转变成脂肪降低血糖；当血糖浓度偏低时，肝脏通过肝糖原分解及糖异生升高血糖浓度。

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（glucose tolerance test，GTT）获得。

正常人由于存在精细的调节机制，空腹时正常血糖浓度是3.8-6.1 mmol／L，在口服或静脉注射葡萄糖2小时后血糖浓度＜7.8 mmol／L。

糖耐量减退病人，一般空腹血糖浓度＜7.0 mmol／L，口服或静脉注射葡萄糖0.5-1小时后最高浓度＜11.1 mmol／L，2小时血糖浓度≥7.8 mmol／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≥7.0 mmol／L，口服或静脉注射葡萄糖2小时后血糖浓度≥11.1 mmol／L，说明病人调节血糖浓度能力低。

目前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。

第 二 节 糖的无氧分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。

一、糖酵解的反应过程 反应部位：胞浆大体过程： 糖酵解的全过程1、总反应：C 6H 12O6 + 2ADP + 2Pi 2CH 3CHOHCOOH + 2ATP + 2H 2O 2、ATP 的生成：病例分析（一）、诊断：糖尿病2型。

（二）、诊断依据：1、有典型糖尿病症状：多饮、多食、多尿和消瘦。

2、空腹血糖≧7.0mmoL/L 。

（三）、鉴别诊断：1、糖尿病1型。

2、肾性糖尿。

（四）、进一步检查：1、糖化血红蛋白及胰岛素和C 肽释放试验。

2、肝肾功能检查、血脂检查。

3、眼科检查。

4、B 超和超声心动图检查。

5、24小时尿糖。

（五）、治疗原则：1、积极糖尿病：控制饮食、选择合适降糖药物、适量运动。

请问：1、糖尿病典型症状的机制是什么？答：多尿是因为血糖升高，经肾小球滤出的葡萄糖不能完全被肾小管重吸收，形成渗透性利尿，尿糖越高，尿量越多。

多饮是由于多尿导致水分丢失过多，导致细胞脱水刺激口渴中枢，引起口渴而多饮。

多食目前多认为是机体对葡萄糖的利用率低下所致。

机体对葡萄糖的利用率下降尽管食量增加但是体重反而下降是由于机体不能充分利用葡萄糖获得能量导致体内脂肪和蛋白质的分解加强而导致消瘦。

2、目前糖尿病的诊断标准是什么？ 答：随机血糖≧11.1mmoL/L 或空腹血糖≧7.0mmoL/L 或者糖耐量试验2小时血糖≧11.1mmoL/L ，上述试验应连续监测2日即可诊断。

糖酵解时，1mol葡萄糖共生成4molATP，净生成2molATP3、关键酶：己糖激酶、6-磷酸果糖激酶1和丙酮酸激酶，其中，6-磷酸果糖激酶1是糖酵解过程的主要限速酶,是糖酵解过程中的主要调节点。

4、糖酵解反应过程的特点：（1）、一次脱氢(3-P-甘油醛脱氢)。

（2）、两次底物水平磷酸化（3）、三次不可逆反应。

二、糖酵解的生理意义(一)主要的生理功能是在缺氧时迅速提供能量。

(二)正常情况下为一些细胞提供部分能量。

如红细胞、肿瘤细胞、某些神经细胞等。

(三) 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。

第三节糖的有氧氧化有氧氧化(aerobic oxidation)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。

一、有氧氧化的反应过程分为三个阶段：（一）葡萄糖氧化生成丙酮酸；这一阶段和糖酵解过程相似，在细胞质中进行。

在缺氧的条件下丙酮酸生成乳酸。

在有氧的条件下丙酮酸进入线粒体生成乙酰辅酶A，再进入三羧酸循环。

（二）丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A在有氧条件下，丙酮酸从细胞质进入线粒体。

在丙酮酸脱氢酶复合体(pyruvate dehydrogenase complex)的催化下进行氧化脱羧反应，该反反应不可逆。

丙酮酸脱氢酶复合体是由三种酶组成的多酶复合体，它包括丙酮酸脱氢酶，二氢硫辛酸乙酰转移酶及二氢硫辛酸脱氢酶。

以二氢硫辛酸乙酰转移酶为核心，周围排列着丙酮酸脱氢酶及二氢硫辛酸脱氢酶。

参与的辅酶有TPP，硫辛酸，FAD，NAD+，辅酶A。

在多酶复合体中进行着紧密相连的连锁反应过程，反应迅速完成，催化效率高，使丙酮酸脱羧和脱氢生成乙酰辅酶A及NADH+H+。

丙酮酸脱氢酶复合体结构：丙酮酸脱氢酶E1 二氢硫辛酰胺转乙酰酶E2二氢硫辛酰胺脱氢酶E3（三）三羧酸循环丙酮酸氧化脱羧生成的乙酰辅酶A要彻底进行氧化，这个氧化过程是三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle，TCA cycle)。

三羧酸循环是Krebs于1937年发现的。

故又称Krebs循环。

因为循环中第一个中间产物是柠檬酸，故又称柠檬酸循环(citric acid cycle)。

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水，氧化磷酸化生成ATP；而脱羧反应生成的二氧化碳则通过血液运输到呼吸系统而被排出，是体内二氧化碳的主要来源。

1.三羧酸循环反应过程：（1）乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合生成柠檬酸此反应由柠檬酸合酶（citrate synthase）催化，是三羧酸循环的关键酶，是重要的调节点。

此反应不可逆。

（2）柠檬酸经顺乌头酸生成异柠檬酸此反应由顺乌头酸酶催化，柠檬酸脱水、加水生成异柠檬酸。

（3）异柠檬酸β-氧化、脱羧生成α-酮戊二酸此反应在异柠檬酸脱氢酶作用下进行脱氢、脱羧，这是三羧酸循环中第一次氧化脱羧。

异柠檬酸脱氢酶(isocitrate dehydrogenase)是三羧酸循环的限速酶，是最主要的调节点，辅酶是NAD+，脱氢生成的NADH+H+经线粒体内膜上经呼吸链传递生成水，氧化磷酸化生成3分子ATP。

（4）α-酮戊二酸氧化、脱羧生成琥珀酰辅酶A此反应在α-酮戊二酸脱氢酶复合体(α-ketoglutarate dehydrogenase complex)的催化下脱氢、脱羧生成琥珀酰辅酶A，这是三羧酸循环中第二次氧化脱羧。

α-酮戊二酸脱氢酶复合体是三羧酸循环的关键酶，是第三个调节点。

α-酮戊二酸脱氢酶复合体是多酶复合体，其组成及反应方式都与丙酮酸脱氢酶复合体相似。

它所含的三种酶是α-酮戊二酸脱氢酶(需TPP)；硫辛酸琥珀酰基转移酶(需硫辛酸和辅酶A)；二氢硫辛酸脱氢酶(需FAD、NAD+)。

脱氢生成NADH+H+，经线粒体内膜上经呼吸链传递生成水，氧化磷酸化生成3分子ATP。

（5）琥珀酰辅酶A转变为琥珀酸此反应由琥珀酸硫激酶（琥珀酰辅酶A合成酶）催化，琥珀酰辅酶A中的高能硫酯键释放能量，可以转移给ADP（或GDP），形成ATP（或GTP）。

细胞中有两种同工酶，一种形成ATP，另一种形成GTP。

形成的GTP可在二磷酸核苷激酶催化下，将高能磷酸基团转移给ADP生成ATP。

这是三羧酸循环中唯一的一次底物水平磷酸化，生成1分子ATP。

（6）琥珀酸脱氢转变为延胡索酸此反应由琥珀酸脱氢酶催化，辅酶是FAD，脱氢后生成FADH2，经线粒体内膜上经呼吸链传递生成水，氧化磷酸化生成2分子ATP。