糖代谢

生物化学专业学生必看！本思维导图涵盖本科阶段糖代谢各个反应，包括糖的储存，合成和分解途径，体内糖代谢的重要循环。知识点详尽，复习必备，大大提高学习效率。赶快收藏学起来吧!

糖代谢

• 概述
  • 碳水化合物，化学本质是多羟基醛或多羟基酮及其衍生物或多聚物。
  • 糖的生理功能
    • 氧化供能
    • 转变成其他非糖含碳物质
    • 构成组织
  • 糖的消化
    • 单糖可以直接被吸收、但食物中的糖以淀粉及纤维素为主
    • 淀粉的消化从口腔开始，主要消化在小肠
  • 糖代谢概况
    • 
• 糖的分解代谢
  • 糖的有氧氧化
    • （一）糖的有氧氧化反应过程
      • 1.葡萄糖或糖原分解为丙酮酸。（与无氧氧化的糖酵解阶段不同之处是三磷酸甘油醛脱氢产生的NADH+H+，在有氧条件下不再交给丙酮酸，使其还原为乳酸，而是经呼吸链氧化生成水，并释放能量）
      • 2.丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA
      • 3.乙酰CoA经三羧酸循环彻底氧化
        • 柠檬酸的生成
        • 异柠檬酸的生成
        • 异柠檬酸氧化脱羧
        • α-酮戊二酸氧化脱羧
        • 琥珀酰CoA转变为琥珀酸
        • 琥珀酸脱氢生成延胡索酸
        • 延胡索酸水合形成苹果酸
        • 草酰乙酸的再生
    • （二）糖有氧氧化的调节
    • （三）糖有氧氧化的生理意义
      • 是三大营养物质分解产能的共同通路
      • 糖、脂肪、氨基酸代谢联系的枢纽
      • 体内供能的主要途径
    • 定义
      • 葡萄糖或糖原在有氧的条件下，彻底氧化成二氧化碳和水并产生ATP的过程
  • 磷酸戊糖途径
    • 在细胞质中进行，经氧化和基因转移最终生成果糖-6-磷酸和3-磷酸甘油醛
    • 过程
      • 脱氢氧化反应生成磷酸戊糖和NADH + H+
      • 一系列的基团转移的反应，最终生成果糖-6-磷酸和3-磷酸甘油醛
    • 意义
      • 为核酸的生物合成提供核糖
      • 提供NADH + H+，作为供氢体参与多种代谢反应
  • 糖的无氧氧化
    • 定义
      • 葡萄糖或糖原在无氧或缺氧情况下分解生成乳酸和ATP的过程，称为糖的无氧氧化。
    • 两个阶段
      • 糖酵解
        • 1分子葡萄糖在胞质系列酶的催化下产生2分子丙酮酸， 并生成2分子ATP和2分子NADH.糖酵解是葡萄糖无氧氧化和有氧氧化的共同起始途径。全身各组织细胞内均可进行糖酵解，尤其以肌肉组织、红细胞、皮肤和肿瘤组织中活跃。
        • 反应过程
          • 一、葡萄糖磷酸化生成葡糖-6磷酸
            • 己糖激酶/葡糖激酶（肝）
              • 不可逆
                • 消耗一分子ATP
          • 二、果糖-6-磷酸的生成（F-6-P）
            • 可逆
          • 三、果糖-6-磷酸磷酸化生成果糖-1，6-二磷酸
            • 第二次磷酸化反应。磷酸果糖激酶-1，需要ATP
              • 不可逆
          • 四、果糖-1，6-二磷酸裂解为2分子磷酸丙糖
          • 五、3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮可互相转变
          • 六、3-磷酸甘油醛氧化为1，3二磷酸甘油酸
            • 唯一一次脱氢反应
              • 3-磷酸甘油醛脱氢酶（NAD+生成为NADH+H+）
          • 七、1，3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸
            • 第一次底物磷酸化
          • 八、3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸
          • 九、2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）
          • 十、丙酮酸的生成
            • 丙酮酸激酶催化，第二次底物磷酸化生成ATP
              • 不可逆
      • 丙酮酸还原生成乳酸
        • 即在人体组织不能利用氧或氧供应不足时，将糖醇解生成的丙酮酸进一步在胞质中还原生成乳酸。
        • 乳酸脱氢酶催化丙酮酸还原为乳酸，供氢体NADH+H+来自第六步3-磷酸甘油醛脱下的氢
    • 意义
      • 迅速提供能量
      • 红细胞供能的主要方式
        • 成熟红细胞由 于没有线粒体，故以无氧氧化为其唯一供能途径。2.3-二磷酸甘油酸(2.3-BPG)对于调节红细胞的携氧功能具有重要意义。
      • 某些组织生理状况下的供能途径
        • 少数组织即使在氧供应充足的情况下，仍然主要进行无氧氧化，如视网膜、肾髓质和皮肤等。神经、肿瘤细胞中无氧氧化活跃。
    • 特点
      • 反应在胞浆中进行
      • 糖无氧氧化起始物是葡萄糖或糖原，终产物是乳酸和少量ATP，每分子葡萄糖经过糖酵解净生成2分子ATP
      • 在糖酵解中，除了己糖激酶，磷酸果糖激酶一和丙酮酸激酶催化的反应不可，另外其他反应均可逆，这三个酶均是糖酵解途径的关键酶。其中磷酸果糖激酶-1的Km值最大，催化效率最低，催化糖酵解中的限速反应
  • 分类
    • 在有氧时进行糖的有氧氧化，是供能的主要途径，lmol 葡萄糖经有氧氧化生成二 氧化碳和水，并生成32或30mol ATP
    • 在氧供应不足时进行糖的无氧氧化，提供部分急需的能量，同时也是少数组织如红细胞等生理情况下的供能途径
    • 通过磷酸戊糖途径，提供有重要生理功能的磷酸核糖和NADPH+H":
    • 糖醛酸途径，主要在肝内进行，提供尿苷二磷酸葡糖醛酸(uridine diphosphaglucuronic acid, UDPGA), 它是蛋白多糖的重要成分和生物转化中最重要的结合剂。
• 血糖及其调节
  • 血糖的来源和去路
    • 血液中的葡萄糖称为血糖
    • 正常人空腹血糖浓度：3.89～6.11nmol/L（70～110mg/dl）
  • 血糖浓度的调节
    • 作用
      • 保证组织器官的能量供应
    • 神经系统水平的调节
      • 整体调节，通过各种促激素或激素分泌的调节，进而影响各代谢中的酶活性或酶含量而完成调解节作用。
    • 激素水平的调节
      • 升血糖激素
        • 肾上腺素、胰高血糖素、糖皮质激素和生长激素
      • 降血糖激素
        • 胰岛素
      • 它们通过调节糖原的生成和分解、糖氧化分解、糖异生等途径的关键酶的活性或含量来调节血糖浓度恒定。
  • 耐糖现象
  • 糖代谢紊乱
• 糖原的合成和与分解
  • 糖原
    • 动物体内贮存糖的形式，主要存在肝、肌肉组织
    • 肝糖原
      • 维持空腹血糖浓度的恒定，供全身利用
    • 肌糖原
      • 提供肌肉本身收缩所需要的能量
    • 肾糖原
      • 主要参与肾的酸碱平衡调节
    • 结构特点
      • 葡萄糖单元以a-1,4-糖苷键形成长链。
      • 约10个葡萄糖单元处形成分枝，分枝处葡萄糖以α-1,6-糖苷键连接，分支增加，溶解度增加。
      • 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
  • 糖原的合成
    • 合成部位
      • 肝、肌肉组织和肾
    • 合成过程
      • 葡萄糖磷酸化
      • 葡糖-1-磷酸的生成
      • 尿苷二磷酸葡萄糖的生成
      • 糖链的生成
        • 糖原引物：糖原n为原有细胞内的较小糖原分子，称为糖原引物
    • 由葡萄糖合成糖原的过程。糖原合成时，葡萄糖先活化,再连接形成直链和支链。
  • 糖原的分解
    • 糖原分解为葡糖-1-磷酸
      • 从糖原分子的非还原端开始，经糖原磷酸化酶催化，分解出一个葡萄糖基，生成一分子葡糖-1-磷酸
    • 葡糖-1-磷酸转变为葡糖-6-磷酸
      • 在磷酸葡萄糖变位酶的催化下，葡糖-1-磷酸转变成葡糖-6-磷酸（可逆）
    • 葡糖-6-磷酸转变为葡萄糖
      • 在葡糖-6-磷酸酶催化下，加水，脱磷酸，转变为葡萄糖
• 糖异生
  • 非糖物质（乳酸、甘油、生糖氨基酸等）转变为葡萄糖或糖原的过程
  • 糖异生途径
    • 糖异生途径和糖酵解的多数反应是共有的可逆反应但糖异生途径不完全是糖酵解的逆反应。
    • 糖酵解途径的三个关键酶
      • 己糖激酶、磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶
    • 糖异生途径四个关键酶
      • 葡糖-6-磷酸酶、，果糖-6-磷酸酶、丙酮酸羧化酶、磷酸稀醇式丙酮酸羧基酶
• 葡糖-6-磷酸酶只存在于肝，所以只有肝糖原可直接补充血糖
• UTP可由ATP和UDP通过转磷酸基团生成，故糖原生成是耗能过程。糖原分子上每增加一分子葡萄糖，需消耗2分子ATP。UDPG可看作是“活性葡萄糖”，在体内做作为葡萄糖供体。
• 三羧酸循环
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  • 特点
    • 整个循环不可逆，在线粒体中产生
    • 中间产物必须不断更新和补充
    • 四次脱氢反应
      • 动态平衡
        • 一般情况下，草酰酸来自糖代谢的中间产物丙酮酸的羧化反应不被消耗，可被重复利用