生物化学教案-第五章糖代谢-6学时

掌握糖的无氧酵解过程、糖的有氧氧化过程及糖原的异生作用，了解多糖和低聚糖的酶促分解，了解蔗糖、淀粉、糖原的合成。

    板书、多媒体技术辅助教学

糖的有氧氧化过程及糖原的异生作用

低调做人，高调做事

工作中，学会低调做人，你将一次比一次稳健；善于高调做事，你将一次比一次优秀。在“低调做人”中自己，在“高调做事”中展示自己，这种恰到好处的低调与高调，可以说是一种进可攻、退可守，看似平淡，实则高深的处世谋略。

低调做人，赢得好人缘

做事要适当高调

将军必起于卒任

一、新课导入

    通过馒头在体内的消化吸收引出真正的代谢是从葡萄糖开始的，葡萄糖被血液运输到全身的各个组织器官，在细胞里进行彻底的氧化分解，生成CO2和H2O并释放出能量。

二、讲授新课： 

第一节概述

一、糖的生理功能

  (一)氧化供能  糖提供人体所需50％～70％的能

      量，1mol葡萄糖可氧化产生2840 kJ的能量。

 (二) 维持血糖   糖原储存能量，维持血糖恒定。 

   (三) 提供合成原料可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、核苷等物质的原料。

   (四) 构成组织细胞糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等是组织细胞的重要成分。

(五)其他功能构成免疫球蛋白、血型物质、凝血因子等。

二、糖的分类

(一)单糖 (monosacchride)

1、葡萄糖(glucose)

  2、果糖(fructose)

  3、半乳糖(galactose)

  4、核糖(ribose) 

(二)寡糖(oligosacchride)

1、麦芽糖 (maltose)

2、蔗    糖 (sucrose)

3、乳    糖 (lactose)

(三)多糖 (polysacchride)

1、淀    粉 (starch)

2、糖    原 (glycogen)

3、纤维素 (cellulose)

(四)结合糖 (glycoconjugate)

1、糖脂 (glycolipid) 

2、糖蛋白 (glycoprotein) 

三、糖代谢的概况 

第二节 糖原的合成与分解

    糖原 (glycogen)是体内糖的储存形式之一，是机体能迅速动用的能量储备。

糖原的结构特点及其意义：

1. 葡萄糖残基以α-1,4-糖苷键形成长链。

2. 约10个葡萄糖残基处形成分枝，分枝处葡萄糖以α-1,6-糖苷键连接，分支增加，溶解度增加。

3. 每条链都终止于一个非还原端。非还原端增多，以利于其被酶分解。 

一、糖原合成 

(一)合成部位 

1. 组织定位   主要在肝、肌肉

2. 细胞定位   胞浆

(二)糖原合成过程  

     1.  葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄

2.  6-磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖    

由于糖原分子延长需形成α-1,4-糖苷键，故葡萄糖分子C1上的羟基须活化，有利于与糖原末端葡萄糖残基的游离C4羟基缩合。

3.   1- 磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖   

UDPG可看作“活性葡萄糖”，在体内充作葡萄糖供体。

4.   糖原分子的延长 

(三)糖原合成反应的特点

   1. 糖原n 为原有的细胞内的较小糖原分子，称为糖原引物(primer)， 作为UDPG 上葡萄糖基的接受体。

   2. 糖原合酶(glycogen  synthase)是糖原合成过程的关键酶。

   3.糖原合成是消耗能量的过程  需要消耗2个高能磷酸键的能量。       

4.糖原分枝的形成              

二、糖原分解

(一) 反应过程  

1. 糖原分解为1-磷酸葡萄糖

2. 1-磷酸葡萄糖转变成6-磷酸葡萄糖      

3. 6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖    

4. 脱枝酶的作用 

在几个酶的共同作用下，最终产物中的85％为1-磷酸葡萄糖，15％为游离葡萄糖。

小结：

1.糖的生理功能

2.糖的分类

3.糖原的合成与分解（重点）

通识知识：  河边的苹果

一位老和尚，他身边聚拢着一帮虔诚的弟子。这一天，他嘱咐弟子每人去南山打一担柴回来。弟子们匆匆行至离山不远的河边，人人目瞪口呆。只见洪水从山上奔泻而下，无论如何也休想渡河打柴了。无功而返，弟子们都有些垂头丧气。唯独一个小和尚与师傅坦然相对。师傅问其故，小和尚从怀中掏出一个苹果，递给师傅说，过不了河，打不了柴，见河边有棵苹果树，我就顺手把树上唯一的一个苹果摘来了。后来，这位小和尚成了师傅的衣钵传人。

　　世上有走不完的路，也有过不了的河。过不了的河掉头而回，也是一种智慧。但真正的智慧还要在河边做一件事情：放飞思想的风筝，摘下一个“苹果”。历览古今，抱定这样一种生活信念的人，最终都实现了人生的突围和超越。

（3分钟）新课导入

（7分钟）新课导入

（10分钟）糖的生理功能

（20分钟）糖的分类

（10分钟）糖代谢概况

（20分钟）糖原的概述

10分钟：课程小结

1.糖的生理功能

2.糖的分类

3.糖原的合成与分解

1、教学内容要重点突出，主线清晰，层次分明，讲透难点，深入浅出，通俗易懂。

2、为提高教学效率，应做到师生互动，活跃课堂气氛，充分调动学生的学习积极性。

3、采用以问题提出和案例分析为中心的教学方式，力求做到理论与实践相结合，多举临床例子。

4、多媒体课件的制作，要充分突出教学内容，课件内容要衔接好。

每堂课后要对所讲内容进行小结，并布置思考题和预习内容。

了解生物氧化的概念、特点和意义，掌握线粒体生物氧化体系，高能磷酸化合物和ATP的生成方式，熟悉呼吸链的抑制剂、解偶联剂，了解氧化磷酸化的作用机制。

    板书、多媒体技术辅助教学

生物氧化的特点和方式、ATP的生成方式、氧化磷酸化的机理

（和同学们互动，以提问的方式回忆上节课所讲内容并板书）

第一节糖的概述

一、糖的生理功能

二、 糖的分类

三、糖代谢的概况 

第二节糖原的合成与分解

一、糖原合成 

二、糖原分解

二、讲授新课： 

三、糖原合成与分解的意义

(一) 糖原是葡萄糖的一种储存形式。当糖供应丰富及能量充足时，一部分糖可合成糖原储存。当糖的供应不足或能量需求增加时，储存的糖原可分解为6-磷酸葡萄糖，为机体氧化供能。

 (二) 因肝、肾有葡萄糖-6-磷酸酶，故肝糖原可分解为葡萄糖，释放入血，维持血糖浓度。

 (三)肌肉组织无葡萄糖-6-磷酸酶，所生成的6-磷酸葡萄糖不能转变成葡萄糖释放入血，只能氧化供能。

四、糖原合成与分解的调节 

(一) 共价修饰调节  

1.两种酶磷酸化或去磷酸化后活性变化相反；  

2.此调节为酶促反应，调节速度快；    

3.调节有级联放大作用，效率高；      

4.受激素调节。     

(二)变构调节

1. 糖原合酶与糖原磷酸化酶都是变构酶，可受代谢物的变构调节。

2. 6-磷酸葡萄糖可激活糖原合酶b，使之转变为活性的糖原合酶a，加速糖原合成。

3. AMP浓度升高时，可使糖原磷酸化酶b变构而易形成有活性的糖原磷酸化酶a，加速糖原分解。

4. ATP是糖原磷酸化酶a的变构抑制剂，抑制糖原分解。

第三节  糖的分解代谢

一、糖的无氧氧化   (Glycolysis)

在不需氧情况下，葡萄糖生成乳酸(lactate)的过程称之为糖的无氧氧化，又称为糖酵解。其反应部位在胞浆。

可分为三个阶段：

第一阶段:由葡萄糖分解成磷酸丙糖。

第二阶段:由磷酸丙糖分解成丙酮酸

第三阶段:由丙酮酸转变成乳酸。 

(一)反应过程  

第一阶段：葡萄糖分解成磷酸丙糖

1.葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖

2. 6-磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖 

3. 6-磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖 

4. 磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖       

5. 磷酸丙糖的同分异构化

第二阶段：磷酸丙糖分解成丙酮酸

6. 3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸 

7. 1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸 

※在这个反应中，底物分子内部能量重新分布，生成高能键，使ADP磷酸化生成ATP的过程，称为底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation) 。 

8. 3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸 

9. 2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸 

10. 酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸， 并通过底物水平磷酸化生成ATP

这是糖酵解途径中的第二次底物水平磷酸化。

第三阶段：丙酮酸转变成乳酸

11.乳酸生成

反应中的NADH+H+  来自于上述第6步反应中的 3-磷酸甘油醛脱氢反应。

(二)糖酵解反应特点及意义

1. 反应部位胞浆。

2. 糖酵解是一个不需氧的产能过程。

3. 反应全过程中有三步不可逆的反应。

4. 产能的方式和数量 (1) 产能方式为底物水平磷酸化，是某些细胞在供氧正常时的重要供能途径，如红细胞。也是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式

(2)净生成ATP数量：从G开始     2×2-2= 2ATP

       从Gn开始   2×2-1= 3ATP

5. 乳酸的去路

(1)乳酸可进一步分解利用或进入肝进行糖异生。

(2)在缺氧等情况下乳酸生成增多，可导致代谢性酸中毒。

6.某些组织细胞如视网膜、睾丸、白细胞、瘤细胞等即使在有氧条件下，仍以糖酵解为主要供能方式，此种现象称为反巴斯德效应。

7. 2,3-二磷酸甘油酸(2,3-BPG)支路 

红细胞中存在2,3-BPG支路。2,3-BPG与Hb结合，可降低Hb与氧的亲和力，促进氧的释放，以满足组织细胞对氧的需要。

(三)糖酵解的调节

主要是通过对己糖激酶、6-磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶三个关键酶的活性的调节，分为激素调节和代谢物的变构调节及共价修饰调节。

1. 6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1) 

(1)变构激活剂：AMP; ADP; F-1,6-BP; F-2,6-BP

(2)变构抑制剂： 柠檬酸;  ATP(高浓度)。  

(3)F-1,6-BP 正反馈调节该酶。  

2.丙酮酸激酶

(1)变构激活剂：1,6-二磷酸果糖

(2)变构抑制剂：ATP, 丙氨酸

3. 己糖激酶或葡萄糖激酶

(1)6-磷酸葡萄糖可反馈抑制己糖激酶，但对葡萄糖激酶无影响。

(2)长链脂肪酰CoA为葡萄糖激酶变构抑制剂。在饥饿时可减少肝摄取葡萄糖。

小结：

1.糖原合成与分解的意义。

2.糖无氧酵解的过程。

3.糖无氧酵解的意义。

通识知识：     右手握左手

桌上流行一首顺口溜：握着老婆的手，好像右手握左手。

　　每当有人念出：熟悉的或不熟悉的一桌子人便会意地放声笑起来，气氛立刻就轻松了。当然，这是基于人家对该顺口溜的一致理解——感觉准确，描述到位。

　　有一天在餐桌上有人又念起这段顺口溜，男人们照例笑得起劲。

　　后来发现餐桌上的一位女人没笑。男人们忙说闹着玩别当真。没想到女人认真地说：最妙的就是这“右手握左手”。第一，左手是最可以被右手信赖的；第二，左手和右手彼此都是自己的；第三，别的手任怎么叫你愉悦兴奋魂飞魄散，过后都是可以甩手的，只有左手，甩开了你就残缺了，是不是？一桌子男人都佩服，称赞女人的理解深刻而独到，妇人淡淡地说 ：有什么深刻而独到，不妨回去念给你们各自的老婆听听，看她们说些什么。

　　男人当中有胆子大的果然回去试探老婆，果然老婆们的理解均与餐桌上的女士相同。

　　她们都是左手，男人们当然要以左手计。

　　而他们都是右手，他们当然作右手想

（10分钟）糖原合成与分解的意义与调节

（40分钟）糖的无氧氧化

（10分钟）糖的无氧氧化的特点和意义

10分钟：小结

1.糖原合成与分解的意义。

2.糖无氧酵解的过程、关键步骤、关键酶。

3.糖无氧酵解的意义。

5、教学内容要重点突出，主线清晰，层次分明，讲透难点，深入浅出，通俗易懂。

6、为提高教学效率，应做到师生互动，活跃课堂气氛，充分调动学生的学习积极性。

7、采用以问题提出和案例分析为中心的教学方式，力求做到理论与实践相结合，多举临床例子。

8、多媒体课件的制作，要充分突出教学内容，课件内容要衔接好。

5、每堂课后要对所讲内容进行小结，并布置思考题和预习内容。

了解生物氧化的概念、特点和意义，掌握线粒体生物氧化体系，高能磷酸化合物和ATP的生成方式，熟悉呼吸链的抑制剂、解偶联剂，了解氧化磷酸化的作用机制。

  板书、多媒体技术辅助教学

ATP的生成方式、氧化磷酸化的机理、生物氧化中能量的生成与转化

（和同学们互动，以提问的方式回忆上节课所讲内容并板书）

1、糖的无氧氧化的过程、关键步骤、关键酶

2、糖的无氧氧化的特点和意义

3、一份子葡萄糖彻底氧化分解能产生多少ATP

二、讲授新课：

第三节  糖的分解代谢

三、糖的磷酸戊糖途径 

 磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反应过程。

磷酸戊糖途径又称磷酸戊糖旁路代谢。

(一) 反应过程

1.细胞定位：胞液

2.反应过程可分为二个阶段 

第一阶段：氧化反应。

第二阶段：非氧化基团转移反应。

(1)磷酸戊糖生成 

①生成磷酸戊糖，NADPH+H+及CO2。

②关键酶：6-磷酸葡萄糖脱氢酶。

③磷酸核糖是一个非常重要的中间产物。

(2)基团转移反应 

    每3分子6-磷酸葡萄糖同时参与反应，在一系列反应中，通过3C、4C、6C、7C等演变阶段，最终生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖。3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖，可进入酵解途径。因此，磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路(pentose phosphate shunt)。

(二)磷酸戊糖途径的意义及调节  

1.生成的5-磷酸核糖是核酸合成的重要原料。

2. NADPH+H+ 是GSH还原酶的辅酶，具有保护细胞膜和清除自由基的作用。6-磷酸葡萄糖脱氢酶缺陷者，不能维持GSH的还原状态，故红细胞膜易破裂而发生急性溶血。 

3. NADPH作为供氢体，是加单氧酶体系的组成成分，参与激素、药物、毒物的生物转化过程。 

 4. 6-磷酸葡萄糖脱氢酶受NADPH/NADP+比值的调节

第四节  糖 异 生

(Gluconeogenesis)

一、什么是糖异生   

(一)糖异生  是指从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程。

(二)部位  主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体。 

(三)原料  主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸。

二、糖异生的过程

三、糖异生的意义

1.饥饿早期肝每天可异生葡萄糖10～15g。

 2.长期饥饿时肾糖异生的能力增强，可占糖异生总量的45%。 

(二)调节酸碱平衡

1.长期饥饿可造成代谢性酸中毒，促进肾小管上皮细胞中PEP羧激酶的合成，使糖异生增强。

2.肾中α-酮戊二酸消耗，促进谷氨酰胺脱氨生成α-酮戊二酸，肾小管上皮细胞氨钠交换增强。

(三)协助氨基酸代谢

长期饥饿，组织蛋白分解增强，血中氨基酸含量升高，为糖异生提供原料。

(四)乳酸循环(lactose cycle)—（Cori 循环）

1.肌肉中乳酸经血循环进入肝异生为葡萄糖，再经血循环到达肌肉中氧化的过程，成为乳酸循环。

2. 乳酸的再利用可防止代谢性酸中毒。

四、糖异生的调节 

(一)代谢物的调节

1．细胞内ATP含量较高时，促进糖异生而抑制糖的氧化。AMP、ADP可抑制糖异生作用，促进糖的氧化分解。

2．乙酰辅酶A一方面可抑制丙酮酸脱氢酶系的活性，使丙酮酸大量堆积，为糖异生提供原料；另一方面又可激活丙酮酸羧化酶，加速丙酮酸生成草酰乙酸，促进糖异生。

(二)激素的调节 

升高血糖的激素促进糖异生；降低血糖的激素抑制糖异生。

小结：

1.糖的磷酸戊糖途径的反应过程

2.糖的磷酸戊糖途径的意义

3.糖异生的过程

4.糖异生的意义。

通识知识： 简单道理

从前，有两个饥饿的人得到了一位长者的恩赐：一根鱼竿和一篓鲜活硕大的鱼。其中，一个人要了一篓鱼，另一个人要了一根鱼竿，于是他们分道扬镳了。得到鱼的人原地就用干柴搭起篝火煮起了鱼，他 狼吞虎咽，还没有品出鲜鱼的肉香，转瞬间，连鱼带汤就被他吃了个精光，不久，他便饿死在空空的鱼篓 旁。另一个人则提着鱼竿继续忍饥挨饿，一步步艰难地向海边走去，可当他已经看到不远处那片蔚蓝色的 海洋时，他浑身的最后一点力气也使完了，他也只能眼巴巴地带着无尽的遗憾撒手人间。

　　又有两个饥饿的人，他们同样得到了长者恩赐的一根鱼竿和一篓鱼。只是他们并没有各奔东西，而 是商定共同去找寻大海，他俩每次只煮一条鱼，他们经过遥远的跋涉，来到了海边，从此，两人开始了捕 鱼为生的日子，几年后，他们盖起了房子，有了各自的家庭、子女，有了自己建造的渔船，过上了幸福安康的生活。

　　一个人只顾眼前的利益，得到的终将是短暂的欢愉；一个人目标高远，但也要面对现实的生活。

　　只有把理想和现实有机结合起来，才有可能成为一个成功之人。有时候，一个简单的道理，却足以 给人意味深长的生命启示。

（30分钟）糖的磷酸戊糖途径 

30分钟：糖异生

10分钟：课程小结

1.糖的磷酸戊糖途径的反应过程

2.糖的磷酸戊糖途径的意义

3.糖异生的过程

4.糖异生的意义。

9、教学内容要重点突出，主线清晰，层次分明，讲透难点，深入浅出，通俗易懂。

10、为提高教学效率，应做到师生互动，活跃课堂气氛，充分调动学生的学习积极性。

11、采用以问题提出和案例分析为中心的教学方式，力求做到理论与实践相结合，多举临床例子。

12、多媒体课件的制作，要充分突出教学内容，课件内容要衔接好。

5、每堂课后要对所讲内容进行小结，并布置思考题和预习内容。