生物氧化之糖代谢

生物化学糖代谢思维导图，提供给大家使用。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、糖醛酸途径、多元醇途径、糖原合成与糖原分解、糖异生以及其他己糖代谢等。更多干货内容赶快收藏起来慢慢看吧！

糖代谢

• 糖的摄取与利用
  • 一、糖消化后以单体形式吸收
    • 糖类被消化成单糖后才能在小肠被吸收
    • 肝对于维持血糖稳定发挥关键作用
      • 血糖较高时，通过合成糖原和分解葡萄糖来降低血糖
      • 血糖较低时，通过分解糖原和糖异生来升高血糖
  • 二、细胞摄取葡萄糖需要转运蛋白
    • 葡糖转运蛋白
      • GLUT1和GLUT3广泛分布于全身各组织中，与葡萄糖的亲和力较高，是细胞摄取葡萄糖的基本转运载体
      • GLUT2主要存在于肝和胰β细胞中，与葡萄糖的亲和力较低，使肝从餐后血中摄取过量的葡萄糖，并调节胰岛素分泌
      • GLUT4主要存在于肌和脂肪组织中，以胰岛素依赖方式摄取葡萄糖，耐力训练可以使组织细胞膜上的GLUT4数量增加
      • GLUT5主要分布于小肠，是果糖进入细胞的重要转运载体
  • 三、体内糖代谢涉及分解、储存和合成三方面
• 糖的无氧氧化
  • 一、糖的无氧氧化分为糖酵解和乳酸生成两个阶段
    • ㈠葡萄糖经糖酵解分解为两分子丙酮酸
      • 1.葡萄糖磷酸化生成葡糖-6-磷酸
      • 2.葡糖-6-磷酸转变为果糖-6-磷酸
      • 3.果糖-6-磷酸转变为果糖-1，6-二磷酸
      • 4.果糖-1，6-二磷酸裂解成2分子磷酸丙糖
      • 5.磷酸二羟丙酮转变为3-磷酸甘油醛
      • 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为3-磷酸甘油酸
      • 8.3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸
      • 9.2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸
      • 10.磷酸烯醇式丙酮酸发生底物水平磷酸化生成丙酮酸
    • ㈡丙酮酸被还原为乳酸
  • 二、糖酵解的调节取决于三个关键酶活体
    • ㈠磷酸果糖激酶-1对调节糖酵解速率最重要
      • 别构抑制剂：ATP和柠檬酸
      • 别构激活剂：AMP、ADP、果糖-1，6-二磷酸和果糖-2，6-二磷酸（最强）
    • ㈡丙酮酸激酶是糖酵解的第二个重要的调节点
    • ㈢己糖激酶受到反馈抑制调节
  • 三、糖的无氧氧化为机体快速供能
    • 糖无氧氧化最主要的生理意义是不利用氧迅速提供能量，这对肌收缩更为重要
    • 成熟红细胞没有线粒体，只能依赖糖的无氧氧化提供能量
  • 四、其他单糖可转变为糖酵解的中间产物
    • ㈠果糖被磷酸化后进入糖酵解
      • 果糖在代谢过程中的差异
        • 主要在肝内代谢
        • 还可在周围组织中代谢
      • 果糖不耐受是一种遗传病，其病因是缺乏B型醛缩酶
    • ㈡半乳糖转变为葡糖-1-磷酸进入糖酵解
      • 半乳糖血症是一种遗传病
        • 表现：半乳糖不能转变为葡萄糖
        • 病因：缺乏半乳糖-1-磷酸尿苷酰转移酶
    • ㈢甘露糖转变为果糖-6-磷酸进入糖酵解
• 糖的有氧氧化
  • 一、糖的有氧氧化分为三个阶段
    • ㈠葡萄糖经糖酵解生成丙酮酸
    • ㈡丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰CoA
    • ㈢乙酰CoA经三羧酸循环及氧化磷酸化提供能量
  • 二、三羧酸循环使乙酰CoA彻底氧化
    • ㈠三羧酸循环由八步反应组成
      • 1.乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸
      • 2.柠檬酸经顺乌头酸转变为异柠檬酸
      • 3.异柠檬酸氧化脱羧转变为α-酮戊二酸
      • 4.α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA
      • 5.琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反应
      • 6.琥珀酸脱氢生成延胡索酸
      • 7.延胡索酸加水生成苹果酸
      • 8.苹果酸脱氢生成草酰乙酸
    • ㈡三羧循环在三大营养物质代谢中占核心地位
      • 1.三羧酸循环是三大营养物质分解产能的共同通路
      • 2.三羧酸循环是糖、脂肪、氨基酸代谢联系的枢纽
  • 三、糖的有氧氧化是糖分解供能的主要方式
    • 糖的有氧氧化是产能的主要途径
    • 线粒体内，每分子NADH的氢传递给氧时，可生成2.5分子ATP，每分子FADH2的氢则只能生成1.5分子ATP
  • 四、糖的有氧氧化主要受能量供需平衡调节
    • ㈠丙酮酸脱氢酶复合体调节乙酰CoA的生成速率
      • 快速调节丙酮酸脱氢酶复合体的活性的两种方式
        • 别构调节
        • 化学修饰
      • 诱发别构调节的主要因素
        • 细胞内能量状态
        • 代谢产量生成量
    • ㈡三羧酸循环的关键酶调节乙酰CoA的氧化速率
      • 主要调节方式
        • ①底物的别构激活作用
        • ②产物的别构抑制作用
        • ③能量状态的调节作用
        • ④Ca的激活作用
    • ㈢糖的有氧氧化各阶段相互协调
      • 1.通过共同的代谢物别构调节各阶段的关键酶
      • 2.能量状态协同调节糖有氧氧化各阶段的关键酶
  • 五、糖氧化产能方式的选择有组织偏好
    • 有氧时，细胞质中NADH一旦产生立即进入线粒体内氧化，糖酵解最后生成的丙酮酸也就接着运入线粒体进行有氧氧化
    • 缺氧时，NADH留在细胞质，以丙酮酸为受氢体，使之还原生成乳酸
• 磷酸戊糖途径
  • 一、磷酸戊糖途径分为两个阶段
    • ㈠氧化阶段生成NADPH和磷酸核糖
    • ㈡基团转移阶段生成磷酸己糖和磷酸丙糖
  • 二、磷酸戊糖途径主要受NADPH/NADP+比值的调节
    • 葡糖-6-磷酸脱氢酶是磷酸戊糖途径的关键酶
    • 磷酸戊糖途径的流量取决于NADPH需求
  • 三、磷酸戊糖途径是NADPH和磷酸核糖的主要来源
    • ㈠提供磷酸核糖参与核酸的生物合成
    • ㈡提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应
      • 1.NADPH是许多合成代谢的供氢体
      • 2.NADPH参与羟化反应
      • 3.NADPH用于维持谷胱甘肽的还原状态
• 糖原的合成与分解
  • 一、糖原合成是将葡萄糖连接成多聚体
    • ㈠葡萄糖活化为尿苷二磷酸葡萄糖
    • ㈡糖原合成的起始需要引物
    • ㈢UDPG中的葡萄糖基连接形成直链和支链
    • ㈣糖原合成是耗能过程
      • 糖原分子每延长1个葡萄糖基，需消耗2个ATP
  • 二、糖原分解是从非还原性末端进行磷酸解
    • ㈠糖原磷酸化酶分解α-1，4-糖苷键释出葡糖-1-磷酸
    • ㈡脱支酶分解α-1，6-糖苷键释出游离葡萄糖
    • ㈢肝利用葡糖-6-磷酸生成葡萄糖而肌不能
  • 三、糖原合成与分解的关键酶活性调节彼此相反
    • ㈠磷酸化修饰对两个关键酶进行反向调节
      • 1.磷酸化的糖原磷酸化酶是活性形式
      • 2.去磷酸化的糖原合酶是活性形式
        • 糖原合酶亦分为磷酸化和去磷酸化两种形式
    • ㈡激素反向调节糖原的合成与分解
      • 1.肝糖原分解主要受胰高血糖素调节
      • 2.肌糖原分解主要受肾上腺素调节
      • 3.糖原合成主要受胰岛素调节
    • ㈢肝糖原和肌糖原分解受不同的别构剂调节
      • 1.肝糖原磷酸化酶主要受葡萄糖别构抑制
      • 2.肌糖原分解主要受能量和Ca的别构调节
  • 四、糖原贮积症由先天性酶缺陷所致
    • 糖原贮积症
      • 概念：是一类遗传性代谢病，病人某些组织器官中出现大量糖原堆积的现象
      • 病因：先天性缺乏糖原代谢的相关酶类
• 糖异生
  • 一、糖异生不完全是糖酵解的逆反应
    • ㈠丙酮酸经丙酮酸羧化支路生成磷酸烯醇式丙酮酸
      • 1.丙酮酸羧化支路包括两步反应
        • ①丙酮酸羧化酶，其辅因子为生物素。CO2先与生物素结合，需消耗ATP； 然后活化的CO2再转移给丙酮酸生成草酰乙酸
        • ②由磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化，将草酰乙酸脱羧转变成磷酸烯醇式丙酮酸，消耗一个高能磷酸键
      • 2.将草酰乙酸运出线粒体有两种方式
        • ①经苹果酸转运
        • ②经天冬氨酸转运
    • ㈡果糖-1，6-二磷酸水解为果糖-6-磷酸
    • ㈢葡糖-6-磷酸水解为葡萄糖
  • 二、糖异生和糖酵解的反向调节主要针对两个底物循环
    • ㈠第一个底物循环调节果糖-6-磷酸与果糖-1，6-二磷酸的互变
      • 1.果糖-2，6-二磷酸和AMP反向调节第一个底物
      • 2.果糖-2，6-二磷酸是肝内糖异生与糖酵解的主要调节信号
    • ㈡第二个底物循环调节磷酸烯醇式丙酮酸与丙酮酸的互变
      • 1.丙酮酸激酶受别构调节和磷酸化修饰调节
      • 2.磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶受激素诱导的含量调节
      • 3.丙酮酸羧化酶受乙酰CoA的别构激活
    • ㈢两个底物循环的调节相互联系和协调
      • ①通过中间代谢物协调两个底物循环
      • ②通过激素协调两个底物循环
  • 三、糖异生的主要生理意义是维持血糖恒定
    • ㈠维持血糖恒定是肝糖异生最重要的生理作用
    • ㈡糖异生是补充或恢复肝糖原储备的重要途径
      • 糖原合成的三碳途径：相当一部分摄入的葡萄糖先分解成丙酮酸，乳酸等三碳化合物，后者再异生成糖，合成糖原
    • ㈢肾糖异生增强有利于维持酸碱平衡
  • 四、肌收缩产生的乳酸在肝内糖异生形成乳酸循环
    • 乳酸循环：葡萄糖释入血液后又可被肌摄取，由此构成了一个循环
• 葡萄糖的其他代谢途径
  • 一、糖醛酸途径生成糖醛酸
    • 糖醛酸途径：是指以葡糖醛酸为中间产物的葡萄糖代谢途径，在糖代谢中所占比例很小
  • 二、多元醇途径生成少量多元醇
    • 多元醇：山梨醇，木糖醇等
• 血糖及其调节
  • 一、血糖水平保持恒定
    • 血糖水平始终维持在3.9～6.0mmol/l
  • 二、血糖稳态主要受激素调节
    • ㈠胰岛素是降低血糖的主要激素
    • ㈡体内有多种升高血糖的激素
      • 1.胰高血糖素是升高血糖的主要激素
      • 2.糖皮质激素可升高血糖
      • 3.肾上腺素是强有力的升高血糖的激素
  • 三、糖代谢障碍导致血糖水平异常
    • ㈠低血糖是指血糖浓度低于2.8mmol/l
    • ㈡高血糖是指空腹血糖高于7mmol/l
    • ㈢糖尿病是最常见的糖代谢紊乱疾病
  • 四、高糖刺激产生损伤细胞的生物学效应