4.《生物化學(xué)》教案 第四章 糖代謝

生物化學(xué)教案

教材名稱：授課對(duì)象：編寫時(shí)間：授課日期：教學(xué)內(nèi)容：

《生物化學(xué)》第七版“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材

臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)（80學(xué)時(shí)）

201*.1

學(xué)年/學(xué)期：年級(jí)/班級(jí)：

第四章糖代謝

每學(xué)年（1）臨床醫(yī)學(xué)

【教學(xué)目的與要求】

掌握：1.糖代謝各途徑的細(xì)胞定位、關(guān)鍵酶（限速酶）、反應(yīng)特

點(diǎn)及生理意義。

2.糖的有氧氧化的基本過程及三羧酸循環(huán)的意義。3.血糖的來源與去路以及激素對(duì)血糖水平的調(diào)節(jié)。熟悉：各代謝途徑的基本過程及相互聯(lián)系。了解：1.糖的生理功能與消化吸收。

2.各代謝途徑的調(diào)節(jié)。

【本課內(nèi)容學(xué)習(xí)指導(dǎo)】

重點(diǎn)：1.糖的有氧氧化、糖酵解、磷酸戊糖途徑及糖異生。2.血糖及其調(diào)節(jié)。

難點(diǎn)：各代謝途徑的聯(lián)系與調(diào)節(jié)。

【教學(xué)方法】

多媒體教學(xué)為主，采用啟發(fā)式、互動(dòng)式進(jìn)行教學(xué)。

【教學(xué)時(shí)間分配】

8學(xué)時(shí)。其中糖的無氧分解2學(xué)時(shí)，糖的有氧氧化2學(xué)時(shí)，磷酸戊糖途徑1學(xué)時(shí)，糖原的合成與分解1學(xué)時(shí)，糖異生1學(xué)時(shí)，血糖及其調(diào)節(jié)1學(xué)時(shí)。

【自學(xué)內(nèi)容與要點(diǎn)】

自學(xué)內(nèi)容：糖的生理功能與消化吸收及血糖的整體調(diào)節(jié)。要點(diǎn)：血糖異常的原因。

【課后小結(jié)】1.物質(zhì)代謝概況。2.糖代謝概況。

3.糖的無氧分解的基本過程。4.糖的有氧氧化的基本過程。5.磷酸戊糖途徑的生理意義。6.糖原的種類與作用及其合成與分解。7.糖異生的概念、原料、關(guān)鍵酶、生理意義。8.調(diào)節(jié)血糖的激素及其作用。

擴(kuò)展閱讀：生化第四章-糖代謝

生化第四章糖代謝

一、名詞解釋

1.Glycolysis（糖酵解）:Aanaerobicdegradationisuniversalandancientcentralpathwayof

glucosecatabolism.Inglycolysisamoleculeofglucoseisdegradedinaseriesofenzymaticreactions

toyieldtwomoleculesofpyruvateorlactate.Thebasicprocessofglycolysiscanbedividedintotwophase:reactionsfromglucosetopyruvateandfrompyruvatetolactate.

2.物質(zhì)代謝：機(jī)體在生命活動(dòng)過程中不斷攝入O2及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行中間代謝，同時(shí)不斷排出CO2及代謝廢物，這種機(jī)體和環(huán)境之間不斷進(jìn)行的物質(zhì)交換即物質(zhì)代謝。3.Gluconeogenesis（糖原異生）：Theprocessoftransformationofnon-carbohydratestoglucoseorglycogenistermedasgluconeogenesis.Non-carbohydratesaresomecompounds,suchasglucogenicaminoacids,lactate,glycerol,andotherorganicacids.

4．OxidativePhosphorylation(氧化磷酸化)：TheprecessbywhichNADHandFADH2areoxidizedandthecoupledformationofATPfromADP,iscalledoxidativephosphorylation.5.糖原(glycogen)：動(dòng)物體內(nèi)糖的儲(chǔ)存形式，是可以迅速動(dòng)用的葡萄糖儲(chǔ)備。

6.Coricycle(乳酸循環(huán)):Coricyclemaybetermedaslactatecyclebywhichlactateisformedinmuscleandistransportedintoliverthroughbloodstream,inliverlactateisconvertedtoglucose,andglucosethenistransportedtomuscleforproducelactateagain.ThesignificanceofCoricycleistoavoidthelossoflactateandtheaccumulationoflactateinbloodtolowerthebloodPhandacidosis.Coricycleisanenergyconsumingpathway,6ATPsareconsumedforconverting2moleculesoflactatetoglucose.

8.Pentosephosphatepathway(磷酸戊糖途徑):Itisoneoftwomajorpathwaysforthecatabolismofglucose.Thispathwaycanbedividedintotwopahses:anoxidativenonreversiblephaseandanonoxidativereversiblephase.Inthefirstphase,glucose6-phosphateundergoesdehydrogenationanddecarboxylationtogiveapentosephosphate,ribulose5-phosphate.Inthesecondphase,ribulose5-phosphateisconvertedbacktoglucose6-phosphatebyaseriesofreactionsinvolvingmainlytwoenzymes:transketolaseandtransaldolase.。

9.Tricarboxylicacidcycle;Krebscycle;citratecycle（三羧酸循環(huán)）:AcetylCoAisthefuelfurtherreactswithoxaloacetatetoformcitrateandiscompletelyoxidizedtoCO2andwater,including8reactions.TricarboxylicacidcyclenotonlyoxidizesglucosetoCO2andwatercompletely,butalsooxidizedothercompoundssuchasfattyacidsandaminoacidstoCO2andwaterwiththeformationofreducedcoenzymesandthesynthesisofATP.Thetricarboxylicacidcycleservesasthecrossroadfortheinterconversionamongcarbohydrates、lipids、andnon-essentialaminoacids,andasasourceofbiosyntheticintermediates.

10.物質(zhì)代謝：機(jī)體在生命活動(dòng)過程中不斷攝入O2及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(1)，在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行中間代謝，同時(shí)不斷排出CO2及代謝廢物，這種機(jī)體和環(huán)境之間不斷進(jìn)行的物質(zhì)交換即物質(zhì)代謝(2)。補(bǔ)充：

1.脂溶性維生素：維生素A，D，E及K均為非極性疏水的異戊二烯衍生物，可溶于脂類或脂肪溶劑而不溶于水，稱為脂溶性維生素。

2.水溶性維生素：B族維生素及維生素C在結(jié)構(gòu)上與脂溶性維生素不同，可溶于水，不溶于脂類溶劑，稱為水溶性維生素。

3.Vitamin（維生素）：存在于食物中的一類低分子有機(jī)化合物，是維持機(jī)體正常生活或細(xì)胞正常代謝所必需的一類營(yíng)養(yǎng)素

4.高血糖：空腹血糖濃度高于7.22mmol/L(130mg%)稱為高血糖。

5.低血糖：血糖濃度低于3.89mmol/L(70mg%)稱為低血糖。二、填空題

1.蛋白質(zhì)合成后其空間結(jié)構(gòu)的修飾包括（亞基聚合）（輔基連接）和(疏水脂鏈的共價(jià)連接等）。2.腦是機(jī)體耗能的主要器官之一，正常情況下，主要以（葡萄糖）作為供能物質(zhì)，長(zhǎng)期饑餓時(shí)，則主要以（酮體）作為能源。

3.生物素是體內(nèi)多種（羧化）酶的輔酶，參與體內(nèi)（CO2）的羧化過程。4.調(diào)節(jié)血糖濃度最主要的激素是（胰島素）和（胰高血糖素）。5.在一輪三羧酸循環(huán)中，有（1）次底物水平磷酸化，有（4）次脫氫反應(yīng)。6.糖異生的原料有（甘油）、（乳酸）和（生糖氨基酸）

7.當(dāng)體內(nèi)葡萄糖有富余時(shí)，糖在體內(nèi)很容易轉(zhuǎn)變?yōu)橹�，因�(yàn)樘欠纸猱a(chǎn)生的（乙酰CoA）可作為合成脂肪酸的原料，磷酸戊糖途徑產(chǎn)生的（NADPH+H）可為脂酸合成提供還原當(dāng)量。8.在三羧酸循環(huán)中，催化氧化脫羧的酶是（異檸檬酸脫氫酶）和（α酮戊二酸脫氫酶）。

9.1mol葡萄糖氧化生成CO2和H2O時(shí)，凈生成（36或38）molATP。

10.由于紅細(xì)胞沒有（線粒體），其能量幾乎全由（糖酵解）提供。

11.肝糖原分解代謝主要受（胰高血糖素）調(diào)控，而肌糖原分解代謝主要受（腎上腺素）調(diào)控。

12.脂酰CoA脫下的2H通過（琥珀酸）氧化呼吸鏈氧化，β-羥丁酸脫下的2H通過（NADH）氧化呼吸鏈氧化。

13.目前已知有3個(gè)反應(yīng)以底物水平磷酸化方式生成ATP，其中有一個(gè)反應(yīng)由丙酮酸激酶催化，催化另2個(gè)反應(yīng)的酶是（琥珀酸CoA合成酶）和（磷酸甘油酸激酶）。14.糖的運(yùn)輸形式是（葡萄糖），儲(chǔ)存形式是(糖原）。15.6-磷酸果糖激酶-1的別構(gòu)抑制劑是（ATP）和（檸檬酸）。16.丙酮酸脫氫酶復(fù)合體是有(丙酮酸脫氫酶)、（氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶）、（二氫硫辛酰胺脫氫酶）成的。

17.ATP與（肌酸）反應(yīng)生成CP（肌酸），催化該反應(yīng)的酶是（肌酸激酶）.18.肌糖原酵解的關(guān)鍵酶有（磷酸化酶）、（6磷酸果糖激酶1）和（丙酮酸激酶）。19.6磷酸果糖激酶2是一雙功能酶，同時(shí)具有（磷酸果糖激酶2）和（果糖二磷酸酶2）兩種活性。

20.糖酵解途徑中的兩個(gè)底物水平磷酸化反應(yīng)分別由（磷酸甘油酸激酶）和（丙酮酸激酶）催化。

補(bǔ)充：1.可逆性抑制作用中，（競(jìng)爭(zhēng)性）抑制劑與酶的活性中心相結(jié)合，（非競(jìng)爭(zhēng)性）抑制劑與酶的活性中心外的必需基團(tuán)相結(jié)合。

2.磷酸吡哆醛及磷酸吡哆胺是維生素B6在體內(nèi)的活性型，它們分別是（轉(zhuǎn)氨酶）及（脫羧酶）的輔酶。

3.維生素B6在體內(nèi)的活性型為（磷酸吡哆醛及磷酸吡哆胺）

4.維生素A的活性型包括：（視黃醇）、（視黃醛）、（視黃酸）。5.以遺傳信息傳遞而言，復(fù)制是從（DNA）到（DNA）；翻譯是從（RNA）到（蛋白質(zhì)）。6.肝糖原合成和分解的關(guān)鍵酶分別是（糖原合酶）和（磷酸化酶）。7.維生素B2在體內(nèi)的活性型為（FAD）及（FMN），分別可作為黃素酶的輔基。

2

+三、問答題

1.試述乳酸異生為葡萄糖的主要反應(yīng)過程及其酶。答：（1）乳酸經(jīng)LDH催化生成丙酮酸。

（2）丙酮酸在線粒體內(nèi)經(jīng)丙酮酸羧化酶催化生成草酰乙酸，后者經(jīng)GOT催化生成天冬

氨酸出線粒體，在胞液中經(jīng)GOT催化生成草酰乙酸，后者在磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶作用下生成磷酸烯醇式丙酮酸。

（3）磷酸烯醇式丙酮酸循酵解途徑至1，6二磷酸果糖。

（4）1，6二磷酸果糖經(jīng)果糖二磷酸酶1催化生成6磷酸果糖，再異構(gòu)為6磷酸

葡萄糖。（5）6磷酸葡萄糖在葡萄糖6磷酸酶作用下生成葡萄糖。

2.簡(jiǎn)述肝糖原合成代謝的直接途徑與間接途徑。

答：肝糖原合成時(shí)由葡萄糖經(jīng)UDPG合成糖原的過程稱為直接途徑由葡萄糖先分解成三碳化合物如乳酸、丙酮酸，再運(yùn)至肝臟異生成糖原的過程稱為三碳途徑或間接途徑。3.概述腎上腺素對(duì)血糖水平調(diào)節(jié)的分子機(jī)制。

答：腎上腺素通過促進(jìn)肝臟和肌肉組織中的糖原分解而抑制糖原合成，使血糖水平升高。其分子機(jī)制如下：腎上腺素作用于肝及肌細(xì)胞膜上的β受體后，促使G蛋白與GDP解離而與GTP結(jié)合，從而激活G蛋白�；罨�的G蛋白能激活腺苷酸環(huán)化酶，使cAMP生成增加，cAMP激活蛋白激酶A；后者催化細(xì)胞中許多酶類和功能蛋白質(zhì)的磷酸化，從而引起腎上腺素的生理效應(yīng)。

（1）使無活性的磷酸化酶b激酶磷酸化為有活性的磷酸化酶b激酶。后者催化無活性的磷酸化酶b磷酸化為磷酸化酶a；則可促進(jìn)糖原分解，升高血糖。

（2）使有活性的糖原合酶a磷酸化成無活性的糖原合酶b。從而抑制糖原合成，致使血糖濃度升高。

（3）cAMP蛋白激酶系統(tǒng)還通過磷酸化改變某些酶的活性調(diào)節(jié)血糖水平。如抑制肝丙酮酸激酶減少糖的分解代謝，激活果糖雙磷酸酶1促進(jìn)糖異生，升高血糖。4.簡(jiǎn)述糖異生的生理意義。答：（1）空腹或饑餓時(shí)利用非糖化合物異生成葡萄糖，以維持血糖水平恒定。（2）糖異生是肝臟補(bǔ)充或恢復(fù)糖原儲(chǔ)備的重要途徑。（3）饑餓時(shí)，糖異生增強(qiáng)有利于維持酸堿平衡。

5.簡(jiǎn)述血糖的來源和去路。答：血糖的來源：（1）食物經(jīng)消化吸收的葡萄糖；（2）肝糖原的分解；（3）糖異生。血糖的去路：（1）氧化供能；（2）合成糖原；（3）轉(zhuǎn)變?yōu)橹�肪、某些非必需氨基酸；�?）轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌�糖類物質(zhì)。

6.簡(jiǎn)述乳酸循環(huán)形成的原因及其生理意義。

答：乳酸循環(huán)的形成是由于肝臟和肌肉組織中酶的特性所致。肝內(nèi)糖異生很活躍，又有葡萄糖6磷酸酶可水解6磷酸葡萄糖，釋放出葡萄糖。肌肉組織中除糖異生的活性很低外，又沒有葡萄糖6磷酸酶；肌肉組織內(nèi)生成的乳酸既不能異生成糖，更不能釋放出葡萄糖。乳酸循環(huán)的生理意義在于避免損失乳酸（能源物質(zhì)）以及防止因

乳酸堆積引起酸中毒。

7.試列表比較糖酵解與有氧氧化進(jìn)行的部位、反應(yīng)條件、關(guān)鍵酶、產(chǎn)物、能量生成及生理意義。

答：糖酵解糖有氧氧化反應(yīng)條件供氧不足有氧情況進(jìn)行部位胞液胞液和線粒體關(guān)鍵酶己糖激酶（或葡萄糖激酶）有左列的3個(gè)酶磷酸果糖激酶1丙酮酸脫氫酶系丙酮酸激酶異檸檬酸脫氫酶α酮戊二酸脫氫酶系檸檬酸合酶產(chǎn)物乳酸、ATPH2O、CO2、ATP

能量1mol葡萄糖凈得2molATP1mol葡萄糖凈得36或38molATP

生理意義迅速供能；某些組織依賴是機(jī)體獲取能量的主要糖酵解

供能方式

8.在糖代謝過程中生成的丙酮酸可進(jìn)入哪些代謝途徑？答：（1）在供氧不足時(shí)，丙酮酸在LDH催化下，接受NADH+H+的氫原子還原生成乳酸。（2）在供氧充足時(shí)，丙酮酸進(jìn)入線粒體，在丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的催化下，氧化脫羧生

成乙酰CoA，再經(jīng)三羧酸循環(huán)和氧化磷酸化，徹底氧化生成CO2、H2O和ATP。

（3）丙酮酸進(jìn)入線粒體在丙酮酸羧化酶催化下生成草酰乙酸，后者經(jīng)磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化生成磷酸烯醇式丙酮酸，再異生為糖。

（4）丙酮酸進(jìn)入線粒體在丙酮酸羧化酶催化下生成草酰乙酸，后者與乙酰CoA縮合成檸檬酸，可促進(jìn)乙酰CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán)徹底氧化。

（5）丙酮酸進(jìn)入線粒體在丙酮酸羧化酶催化下生成草酰乙酸，后者與乙酰CoA縮合成檸

檬酸；檸檬酸出線粒體在胞液中經(jīng)檸檬酸裂解酶催化生成乙酰CoA，后者可作為脂肪酸、膽固醇等的合成原料。（6）丙酮酸可經(jīng)還原性氨基化生成丙氨酸等非必需氨基酸。

決定丙酮酸代謝的方向是各條代謝途徑中關(guān)鍵酶的活性，這些酶受到別構(gòu)效應(yīng)劑與激素的調(diào)節(jié)。

9.試述磷酸戊糖途徑的主要產(chǎn)物及生理意義。

答：磷酸戊糖途徑的主要產(chǎn)物是：5磷酸核糖；NADPH。磷酸戊糖途徑的生理意義：

（1）提供5磷酸核糖，是合成核苷酸的原料。（2）提供NADPH，參與合成代謝（作為供氫體）、生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)以及維持谷胱甘肽的

還原性。

10.說明高氨血癥導(dǎo)致昏迷的生化基礎(chǔ)。答：高氨血癥時(shí)，腦中的反應(yīng)為氨+α-酮戊二酸生成谷氨酸(3)，氨+谷氨酸生成谷氨酰胺，腦內(nèi)α-酮戊二酸減少導(dǎo)致了三羧酸循環(huán)減慢(4)，從而使ATP生成減少，腦組織供能缺乏表現(xiàn)為昏迷(3)。

11.簡(jiǎn)述草酰乙酸在糖代謝中的重要作用

答：草酰乙酸在葡萄糖的氧化分解及糖異生代謝中起著十分重要的作用。

（1）草酰乙酸是三羧酸循環(huán)中的起始物，糖氧化產(chǎn)生的乙酰CoA必須首先與草酰乙

酸縮合成檸檬酸，才能徹底氧化。

（2）草酰乙酸可以作為糖異生的原料，循糖異生途徑異生為糖。

（3）草酰乙酸是丙酮酸、乳酸及生糖氨基酸等異生為糖時(shí)的中間產(chǎn)物，這些物質(zhì)必須

轉(zhuǎn)變成草酰乙酸后再異生為糖。12.簡(jiǎn)述三羧酸循環(huán)的要點(diǎn)及生理意義。

答：1）TAC中有4次脫氫、2次脫羧及1次底物水平磷酸化。（2）TAC中有3個(gè)不可逆反應(yīng)、3個(gè)關(guān)鍵酶（異檸檬酸脫氫酶、α酮戊二酸脫氫酶系、檸檬酸合酶）。（3）TAC的中間產(chǎn)物包括草酰乙酸在內(nèi)起著催化劑的作用。草酰乙酸的回補(bǔ)反應(yīng)是丙酮酸的直接羧化或者經(jīng)蘋果酸脫氫生成。三羧酸循環(huán)的生理意義：TAC是三大營(yíng)養(yǎng)素徹底氧化的最終代謝通路。TAC是三大營(yíng)養(yǎng)素代謝聯(lián)系的樞紐。TAC為其他合成代謝提供小分子前體。TAC為氧化磷酸化提供還原當(dāng)量。

13.糖異生過程是否為糖酵解的逆反應(yīng)？為什么？

答：糖異生過程不是糖酵解的逆過程，因?yàn)樘墙徒庵屑禾羌っ浮?磷酸果糖激酶1、丙酮酸激酶催化的反應(yīng)是不可逆反應(yīng)，所以非糖物質(zhì)必須依賴葡萄糖6磷酸酶、果糖二磷酸酶1、丙酮酸羧化酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的催化才能異生為糖，亦即酶促反應(yīng)需要饒過三個(gè)能障以及線粒體膜的膜障。

12.為何稱三羧酸循環(huán)是物質(zhì)代謝的中樞，有何生理意義？（10分）

答：三羧酸循環(huán)是糖、脂、蛋白質(zhì)分解代謝的最終共同途徑，體內(nèi)各種代謝產(chǎn)生的ATP、CO2、H2O主要來源于此循環(huán)。三羧酸循環(huán)是三大物質(zhì)相互聯(lián)系的樞紐，機(jī)體通過神經(jīng)體液的調(diào)節(jié)，使三大物質(zhì)代謝處于動(dòng)態(tài)平衡中，正常情況下，三羧酸循環(huán)原料乙酰CoA主要來源于糖的分解代謝，脂主要是儲(chǔ)能；病理或饑餓狀態(tài)時(shí)，則主要來源于脂肪的動(dòng)員，蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生的氨基酸也可為三羧酸循環(huán)提供原料。

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