生物化學與分子生物學-授課教案生物化學教學方案:

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生物化學與分子生物學:授課教案生物化學教學方案第四章:教案首頁課程名稱生物化學年級專業(yè)、層次本科臨床醫(yī)學類授課教師職稱課會計資格型（大、小) 大學時 6 授課題目（章、節(jié)) 第四章糖代謝教材名稱《生物化學》第七版

教案首頁

課程名稱

生物化學

年級

專業(yè)、層次

本科臨床醫(yī)學類

授課教師

職稱

課會計資格型（大、小)

大

學時

授課題目（章、節(jié))

第四章糖代謝

教材名稱

《生物化學》第七版

作者

查錫良

出版社

人民衛(wèi)生出版社

主要參考書

（注明頁數(shù))

趙寶昌　主編. 生物化學(第二版). 高等教育出版社, 2009-1. 第六章糖代謝.

目的與要求：

1. 掌握：糖的無氧氧化及有氧氧化的代謝途徑及其調(diào)節(jié)，糖原合成與分解的代謝途徑及其調(diào)節(jié)，糖異生的代謝途徑及其調(diào)節(jié)。

2. 熟悉：糖的生理功能，磷酸戊糖途徑及其生理意義，血糖濃度及其調(diào)節(jié)。

3. 了解：糖的其他代謝途徑。

教學內(nèi)容與時間安排、教學方法：

1.教學內(nèi)容與時間安排

糖的生理功能，糖的無氧氧化及其調(diào)節(jié) 2.0 學時

糖的有氧氧化及其調(diào)節(jié)，磷酸戊糖途徑及其生理意義 2.0 學時

糖原合成與分解及其調(diào)節(jié)，糖異生及其調(diào)節(jié)，血糖 2.0 學時

2. 教學方法：

講授+演示+啟發(fā)+討論。

教學重點及如何突出重點、難點及如何突破難點：

1. 重點：糖的生理功能，糖的無氧氧化及其調(diào)節(jié)，糖的有氧氧化及其調(diào)節(jié)，糖原合成與分解及其調(diào)節(jié)，糖異生及其調(diào)節(jié)。

2. 難點：糖的無氧氧化及其調(diào)節(jié)，糖的有氧氧化及其調(diào)節(jié)。

3. 課件色彩及語言強調(diào)突出重點；采用圖片及動畫演示理解難點。

教研室審閱意見：

同意。

教研室主任簽名：李洪

2009 年2 月 28 日

基本內(nèi) 容

課堂設計和時間安排

第四章糖代謝

糖的化學。

糖(carbohydrates)即碳水化合物，是指多羥基醛或多羥基酮及其衍生物或多聚物。

根據(jù)其水解產(chǎn)物的情況，糖主要可分為以下四大類：單糖(monosacchride)、寡糖(oligosacchride)、多糖(polysacchride)和結(jié)合糖(glycoconjugate)。

單糖的分子結(jié)構(gòu)。寡糖的分子結(jié)構(gòu)。多糖(淀粉的分子結(jié)構(gòu)，糖原的分子結(jié)構(gòu)，纖維素的分子結(jié)構(gòu))。結(jié)合糖：糖與非糖物質(zhì)的結(jié)合物。

第一節(jié) 概述

☆一、糖的主要生理功能是氧化供能

糖類在生物體內(nèi)的生理功能包括：① 氧化供能：糖類占人體所需能量的50～70%。② 作為結(jié)構(gòu)成分：如生物膜、神經(jīng)組織等的組分。③ 作為核酸類化合物的成分：構(gòu)成核苷酸，DNA，RNA等。④ 轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)：轉(zhuǎn)變?yōu)橹净?a class="channel_keylink" href="/pharm/2008/20081222060549_37834.shtml" target="_blank">氨基酸等化合物。

二、糖的消化吸收主要在小腸

(一) 糖的消化(digestion of carbohydrates)

人類食物中的糖主要有植物淀粉、動物糖原以及麥芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，以淀粉為主。消化部位：主要在小腸，少量在口腔。

(二) 糖的吸收(ingestion of carbohydrates)

主要在小腸上段以單糖形式吸收。

☆三、糖代謝概況。

第二節(jié) 糖的無氧氧化

☆概念：糖的無氧氧化是指葡萄糖在無氧條件下分解生成乳酸并釋放出能量的過程。

☆★一、糖無氧氧化的反應過程包括糖酵解途徑和乳酸生成兩個階段

糖的無氧氧化的全部反應過程在胞液中進行，共11步。無氧氧化代謝的終產(chǎn)物是乳酸(lactate)。一分子葡萄糖經(jīng)無氧氧化可凈生成2分子ATP。

(一)葡萄糖經(jīng)糖酵解途徑分解為2分子丙酮酸

1. 活化(activation)——己糖磷酸酯的生成：⑴葡萄糖(glucose)磷酸化生成6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate, G-6-P)；⑵ G-6-P異構(gòu)為6-磷酸果糖(fructose-6-phosphate, F-6-P)；⑶ F-6-P再磷酸化為 1,6-二磷酸果糖(fructose-1,6-bisphosphate, F-1,6-BP)。

2. 裂解(lysis)——磷酸丙糖的生成：⑷ F-1,6-BP 裂解為3-磷酸甘油醛(glyceral-dehyde-3-phosphate)和磷酸二羥丙酮(dihydroxy-acetone phosphate)；⑸ 磷酸二羥丙酮異構(gòu)為3-磷酸甘油醛。

3. 放能(releasing energy)——丙酮酸的生成：⑹ 3-磷酸甘油醛脫氫并磷酸化生成1,3-二磷酸甘油酸(glycerate-1,3-diphosphate)；⑺ 1,3-二磷酸甘油酸脫磷酸，將其交給ADP生成ATP；⑻ 3-磷酸甘油酸異構(gòu)為2-磷酸甘油酸；⑼ 2-磷酸甘油酸(glycerate-2-phosphate)脫水生成磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenol-pyruvate, PEP)；⑽ 磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)將高能磷酸基交給ADP生成ATP。

(二) 丙酮酸還原生成乳酸

利用丙酮酸接受糖酵解途徑中產(chǎn)生的NADH，使NADH重新氧化并生成乳酸。

糖的無氧氧化途徑。

☆糖無氧氧化代謝途徑有3個關鍵酶，即己糖激酶（葡萄糖激酶)、磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶。

二、無氧氧化的調(diào)控通過對三個關鍵酶活性的改變來實現(xiàn)

☆1. 己糖激酶或葡萄糖激酶：葡萄糖激酶是肝調(diào)節(jié)葡萄糖吸收的主要的關鍵酶。己糖激酶及葡萄糖激酶的變構(gòu)劑。

☆2. 6-磷酸果糖激酶-1：是調(diào)節(jié)糖無氧氧化代謝途徑流量的主要因素。6-磷酸果糖激酶-1的變構(gòu)劑。

☆3. 丙酮酸激酶：丙酮酸激酶的變構(gòu)劑。

☆三、無氧氧化的生理意義

1. 在無氧和缺氧條件下，作為糖分解供能的補充途徑。

2. 在有氧條件下，作為某些組織細胞主要的供能途徑。

第三節(jié) 糖的有氧氧化

☆★一、有氧氧化的反應過程

☆糖的有氧氧化包括：葡www.med126.com萄糖的酵解、丙酮酸氧化脫羧和三羧酸循環(huán)及氧化磷酸化三個階段。

(一) 葡萄糖經(jīng)酵解途徑生成丙酮酸：

在細胞胞液中進行，一分子葡萄糖分解后凈生成2分子丙酮酸，2分子ATP，和2分子NADH+H⁺。后者在有氧條件下可進入線粒體產(chǎn)能，共可得到2×1.5或者2×2.5分子ATP。故第一階段可凈生成3或5分子ATP。

(二) 丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA：

丙酮酸進入線粒體，在丙酮酸脫氫酶系(復合體)（pyruvate dehydrogenase complex)的催化下氧化脫羧生成乙酰CoA（acetyl CoA)。

由一分子葡萄糖氧化分解產(chǎn)生兩分子丙酮酸（pyruvate)，故可生成兩分子乙酰CoA，兩分子二氧化碳和2分子NADH（可生成2×2.5 = 5 分子ATP )。反應為不可逆；丙酮酸脫氫酶系是糖有氧氧化途徑的關鍵酶之一。

☆丙酮酸脫氫酶系由三種酶單體構(gòu)成：丙酮酸脫氫酶（E1)，硫辛酸乙�；D(zhuǎn)移酶（E2)，二氫硫辛酸脫氫酶（E3)。該多酶復合體包含6種輔助因子：TPP，硫辛酸，NAD⁺，F(xiàn)AD，HSCoA和Mg²⁺。

(三) 乙酰CoA經(jīng)三羧酸循環(huán)及氧化磷酸化徹底氧化分解：

☆三羧酸循環(huán)的概念。三羧酸循環(huán)（TCA循環(huán)，檸檬酸循環(huán)或Krebs循環(huán))是指在線粒體中，乙酰CoA首先與草酰乙酸縮合生成檸檬酸，然后經(jīng)過一系列的代謝反應，乙�；谎趸纸�，而草酰乙酸再生的循環(huán)反應過程。

三羧酸循環(huán)及氧化磷酸化在線粒體中進行。一分子乙酰CoA氧化分解后共可生成10分子ATP，故此階段可生成2×10 = 20分子ATP。

☆三羧酸循環(huán)的反應過程：① 乙酰CoA+草酰乙酸→檸檬酸；② 檸檬酸→異檸檬酸；③ 異檸檬酸+NAD⁺→α-酮戊二酸+CO₂+NADH+H⁺；④ α-酮戊二酸+NAD⁺→琥珀酰CoA+CO₂+NADH+H⁺；⑤ 琥珀酰CoA+GDP+Pi→琥珀酸+HSCoA+GTP；⑥ 琥珀酸+FAD→延胡索酸+FADH₂；⑦ 延胡索酸+H₂O→蘋果酸；⑧ 蘋果酸+NAD⁺→草酰乙酸+NADH+H⁺。

☆三羧酸循環(huán)的特點：① 循環(huán)反應在線粒體中進行，為不可逆反應。② 每完成一次循環(huán)，氧化分解掉一分子乙�；缮�10分子ATP。③ 循環(huán)的中間產(chǎn)物既不能通過此循環(huán)反應生成，也不被此循環(huán)反應所消耗。④ 循環(huán)中有一次底物水平磷酸化，生成一分子GTP。⑤ 三羧酸循環(huán)中有兩次脫羧反應，生成兩分子CO₂。⑥ 三羧酸循環(huán)的三個關鍵酶是檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶和α-酮戊二酸脫氫酶系。⑦ 循環(huán)中有四次脫氫反應，生成三分子NADH和一分子FADH₂。

☆三羧酸循環(huán)的生理意義：① 是糖、脂、蛋白質(zhì)三大物質(zhì)分解供能的共同通路。② 是糖、脂、蛋白質(zhì)三大物質(zhì)互變的共同途徑。

☆二、糖有氧氧化生成的ATP。

☆三、糖有氧氧化的調(diào)節(jié)是基于能量需求

第一階段：見糖無氧氧化的調(diào)節(jié)。

第二階段：丙酮酸脫氫酶系的變構(gòu)調(diào)節(jié)。

第三階段：檸檬酸合酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)有氧氧化第三階段代謝流量的關鍵酶主要是異檸檬酸脫氫酶。異檸檬酸脫氫酶和α-酮戊二酸脫氫酶系的變構(gòu)調(diào)節(jié)。

☆四、巴斯德效應(Pastuer effect)

概念：巴斯德效應是指糖的有氧氧化可以抑制糖的無氧氧化的現(xiàn)象。

原因：有氧時，由于無氧氧化產(chǎn)生的NADH和丙酮酸進入線粒體而產(chǎn)能，故糖的無氧氧化代謝受抑制。

第四節(jié) 磷酸戊糖途徑

☆概念：磷酸戊糖途徑是指從G-6-P脫氫反應開始，經(jīng)一系列代謝反應生成磷酸戊糖等中間代謝物，然后再重新進入糖氧化分解代謝途徑的一條旁路代謝途徑。

☆磷酸戊糖途徑在細胞的胞液中進行。磷酸戊糖途徑關鍵酶是6-磷酸葡萄糖脫氫酶(glucose-6-phosphate dehydrogenase)。磷酸戊糖途徑的代謝起始物是G-6-P，返回的代謝終產(chǎn)物是3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖，其重要的中間代謝產(chǎn)物是5-磷酸核糖和NADPH。

一、磷酸戊糖途徑的反應過程

1. G-6-P氧化分解生成5-磷酸核酮糖：⑴ G-6-P脫氫氧化生成6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯；⑵ 6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯水解生成6-磷酸葡萄糖酸；⑶ 6-磷酸葡萄糖酸再脫氫脫羧生成5-磷酸核酮糖。

2. 5-磷酸核酮糖的基團轉(zhuǎn)移反應過程：5-磷酸核酮糖經(jīng)一系列基團轉(zhuǎn)移及差向異構(gòu)反應生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖。此階段的所有反應均為可逆反應。

☆二、磷酸戊糖途徑的生理意義

1. 是體內(nèi)生成NADPH的主要代謝途徑：⑴ 作為供氫體，參與體內(nèi)的合成代謝。⑵ 參與羥化反應。⑶ 使氧化型谷胱甘肽還原。⑷ 維持巰基酶的活性。⑸ 維持紅細胞膜的完整性。

2. 是體內(nèi)生成5-磷酸核糖的惟一代謝途徑。

第五節(jié) 糖原的合成與分解

糖原是一種無還原性的多糖。糖原合成或分解時，其葡萄糖殘基的添加或去除，均在其非還原端進行。糖原的合成與分解代謝主要發(fā)生在肝、腎和肌肉組織細胞的胞液中。

一、糖原的合成代謝

(一) 反應過程

糖原合成的反應過程可分為三個階段：

1. 活化：由葡萄糖生成UDPG（uridine diphosphate glucose)，是一耗能過程。包括： ⑴ 葡萄糖磷酸化；⑵ 異構(gòu)為G-1-P；⑶ 轉(zhuǎn)形為UDPG。

2. 縮合：在關鍵酶糖原合酶的催化下，以原有糖原分子為引物，添加新的葡萄糖單位。

糖原合酶的作用機制。

3. 分支：當直鏈長度達12個葡萄糖殘基以上時，在分支酶（branching enzyme)的催化下，將距末端6～7個葡萄糖殘基組成的寡糖鏈由α-1,4-糖苷鍵轉(zhuǎn)變?yōu)棣?1,6-糖苷鍵，使糖原出現(xiàn)分支。

☆(二) 糖原合成的特點：① 必須以原有糖原分子作為引物；② 合成反應在糖原的非還原端進行；③ 合成為一耗能過程，每增加一個葡萄糖殘基，需消耗2個高能磷酸鍵（2分子ATP)；④ 關鍵酶是糖原合酶，為共價修飾酶；⑤ 需UTP參與（以UDP為載體)。

二、糖原的分解代謝

(一) 反應過程：糖原的分解代謝可分為三個階段：

1. 水解：包括三步反應，循環(huán)交替進行。 ⑴ 磷酸解：由糖原磷酸化酶催化對α-1,4-糖苷鍵磷酸解，生成G-1-P。⑵ 轉(zhuǎn)寡糖鏈：當糖原被水解到離分支點四個葡萄糖殘基時，由葡聚糖轉(zhuǎn)移酶催化，將分支鏈上的三個葡萄糖殘基轉(zhuǎn)移到直鏈的非還原端，使分支點暴露。 ⑶ 脫枝：由α-1,6-葡萄糖苷酶催化。將α-1,6-糖苷鍵水解，生成一分子自由葡萄糖。

(二) 糖原分解的特點：① 水解反應在糖原的非還原端進行；② 是一非耗能過程；③ 關鍵酶是糖原磷酸化酶(glycogen phosphory-lase)，為一共價修飾酶，其輔酶是磷酸吡哆醛。

☆三、糖原合成與分解的調(diào)節(jié)。

☆四、糖原合成與分解的生理意義

1. 貯存能量。

2. 調(diào)節(jié)血糖濃度。

3. 利用乳酸：肝中可經(jīng)糖異生途徑利用糖無氧氧化產(chǎn)生的乳酸來合成糖原。這就是肝糖原合成的三碳途徑或間接途徑。

第六節(jié) 糖異生

☆概念：由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^程稱為糖異生。糖異生代謝途徑主要存在于肝及腎中。

一、糖異生途徑大部份是無氧氧化的逆過程

糖異生主要沿酵解途徑逆行，僅有三步反應為不可逆反應，需經(jīng)其他的代謝反應繞行。

☆1. G-6-P → G ：由葡萄糖-6-磷酸酶催化進行水解。該酶不存在于肌肉組織中，故肌肉組織不能生成自由葡萄糖。

☆2. F-1,6-BP → F-6-P：由果糖二磷酸酶-1催化。

☆3. 丙酮酸 → 磷酸烯醇式丙酮酸：經(jīng)由丙酮酸羧化支路完成。⑴ 丙酮酸→草酰乙酸：由丙酮酸激酶催化；⑵ 草酰乙酸→磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)：由PEP羧激酶催化。

二、糖異生的調(diào)節(jié)

果糖二磷酸酶-1和丙酮酸羧化酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)。

三、糖異生的原料

☆包括生糖氨基酸、甘油和乳酸。

☆四、糖異生的生理意義

1. 在饑餓情況下維持血糖濃度的相對恒定。

2. 回收乳酸分子中的能量：葡萄糖在肌肉組織中經(jīng)糖的無氧氧化產(chǎn)生的乳酸，可經(jīng)血循環(huán)轉(zhuǎn)運至肝，再經(jīng)糖的異生作用生成自由葡萄糖后轉(zhuǎn)運至肌肉組織加以利用，這一循環(huán)過程就稱為乳酸循環(huán)（Cori循環(huán))。

3. 維持酸堿平衡：在腎組織細胞中進行的糖異生作用有利于酸性物質(zhì)的排泄。

總結(jié)：G-6-P在糖代謝中的作用。

第七節(jié) 其他單糖的代謝

自學。

第八節(jié) 血糖

☆血糖的概念：血液中的葡萄糖含量稱為血糖。按真糖法測定，正�？崭寡菨舛葹�3.89～6.11mmol/L（70～100mg%)。

一、血糖的來源與去路

來源與去路。

二、血糖水平的調(diào)節(jié)

(一) 組織器官：

1. 肝。

2. 肌肉等外周組織。