导图社区 糖代谢导图笔记
糖是一类化学本质为多羟醛或多羟酮及其衍生物的有机化合物,糖代谢指葡萄糖、糖原等在体内的一系列复杂的化学反应。本图梳理了糖的摄取与利用、糖的无氧氧化、糖的有氧氧化、磷酸戊糖途径、糖原的合成与分解、糖异生、糖尿病。
编辑于2021-07-22 11:21:01《医学影像学》中枢神经系统思维导图,帮助大家更好滴掌握知识点,中枢神经系统(英文名称:Central Nervous System,中文名称中枢神经)是由脑和脊髓组成(脑和脊髓是各种反射弧的中枢部分),是人体神经系统的最主体部分。中枢神经系统接受全身各处的传入信息,经它整合加工后成为协调的运动性传出,或者储存在中枢神经系统内成为学习、记忆的神经基础。人类的思维活动也是中枢神经系统的功能。
医学微生物学里主要病原性真菌的知识点包括浅部感染真菌、深部感染真菌、皮下组织感染真菌、地方流行真菌,结构型知识框架方便学习记忆!
真菌学是研究真菌形态、分类、生理、生态、发育和遗传的科学。它的基本任务是揭示真菌生存和发展的规律,进而获得利用、控制和改造真菌的知识和技能,有需要的收藏下图学习吧!
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糖代谢
糖的摄取与利用
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。小肠粘膜细胞依赖特定载体摄入葡萄糖,这是一个耗能的主动转运过程,同时伴有钠离子的转运。这类转运葡萄糖的载体称为钠离子依赖型葡糖转运蛋白(SGLT),它们主要存在于小肠粘膜和肾小管上皮细胞。 葡萄糖被小肠粘膜细胞吸收后经门静脉入肝,再经血液循环供身体各组织细胞摄取。
细胞摄取葡萄糖需要转运蛋白
葡萄糖吸收入血后,在体内代谢首先需进入细胞,这是依赖一类葡糖转运蛋白(GLUT)实现的。GLUT5主要分布在小肠,是果糖进入细胞的重要转运载体。
体内糖代谢涉及分解、储存和合成三方面
糖的无氧氧化
糖的无氧氧化分为糖酵解和乳酸生成两个阶段
葡萄糖无氧氧化的全部反应在细胞质中进行,分为两个阶段:第一阶段是糖酵解,第二阶段是乳酸生成。
葡萄糖经糖酵解分解成两分子丙酮酸
葡萄糖磷酸化生成葡糖-6-磷酸
葡萄糖进入细胞后发生磷酸化反应,第一次磷酸化,是糖酵解的第一个限速步骤,催化此反应的是己糖激酶,是糖酵解的第一个关键酶。
葡糖-6-磷酸转变为果糖-6-磷酸
果糖-6-磷酸转变为果糖-1,6二磷酸
第二个磷酸化反应,需ATP和镁离子,由磷酸果糖激酶-1(PFK-1)催化,糖酵解的第二个限速步骤。
果糖1,6-二磷酸裂解成2分子磷酸丙糖
醛缩酶催化,产生2个丙糖,即磷酸二羟丙酮和3-磷酸甘油醛。
磷酸二羟丙酮转变为3-磷酸甘油醛
磷酸二羟丙酮还可转变成α-磷酸甘油,是联系葡萄糖代谢和脂肪代谢的重要枢纽物质。
上述5步反应为糖酵解的耗能阶段,1分子葡糖经两次磷酸化消耗2分子ATP,产生2分子3-磷酸甘油醛
3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸
1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸
这是糖酵解过程第一次产生ATP的反应,将底物的高能磷酸基直接转移给ADP生成ATP。这种ADP或其他核苷二磷酸的磷酸化作用与高能化合物的高能键水解直接相偶联的产能方式称为底物水平磷酸化。
3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸
2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸
磷酸烯醇式丙酮酸发生底物水平磷酸化生成丙酮酸
糖酵解的最后一步反应由丙酮酸激酶催化,是糖酵解的第三个限速步骤,也是第二次底物水平磷酸化。
在糖酵解产能的五步反应中,2分子磷酸丙糖经过两词底物水平磷酸化转变成2分子丙酮酸,共生成4分子ATP
丙酮酸被还原为乳酸
此反应由乳酸脱氢酶(LDH)催化,丙酮酸还原成乳酸所需的氢原子由NADH+H提供,后者来自上述反应第六步中3-磷酸甘油醛的脱氢。
糖酵解的调节取决于三个关键酶
磷酸果糖激酶-1对调节糖酵解速率最重要
调节糖酵解流量最重要的是磷酸果糖激酶-1的活性。该酶是四聚体,受多种别构效应剂的影响。ATP和柠檬酸是此酶的别构抑制剂。该酶的别构激活剂有AMP、ADP、果糖-1,6-二磷酸和果糖-2,6-二磷酸。
丙酮酸激酶是糖酵解的第二个重要的调节点
该酶是糖酵解的第二个重要的关键酶。葡糖-1,6-二磷酸是该酶的别构激活剂,ATP则对其有抑制作用。
己糖激酶受到反馈抑制调节
糖的无氧氧化为机体快速功能
无氧氧化每分子磷酸丙糖进行2次底物水平磷酸化,最终净生成2分子ATP
其他单糖可转变为糖酵解的中间产物
果糖被磷酸化后进入糖酵解
半乳糖转变成葡糖-1-磷酸进入糖酵解
甘露糖转变为果糖-6-磷酸进入糖酵解
糖的有氧氧化
糖的有氧氧化分为三个阶段
葡萄糖经糖酵解生成丙酮酸
丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰CoA
由丙酮酸脱氢酶复合体催化,真核细胞中,该酶复合体存在于线粒体中。在整个反应过程中,中间产物并不离开酶复合体,就迅速完成。
乙酰CoA经三羧酸循环及氧化磷酸化提供能量
三羧酸循环使乙酰CoA彻底氧化
三羧酸循环(TCA)亦称柠檬酸循环,是线粒体内一系列酶促反应所构成的循环反应体系,由于其第一个中间产物是含有三个羧基的柠檬酸而得名。
三羧酸循环由八步反应组成
涉及四次脱氢、两次脱羧、一次底物水平磷酸化。
乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸
第一个限速步骤,由柠檬酸合酶催化
柠檬酸经顺乌头酸转变为异柠檬酸
异柠檬酸氧化脱羧转变为α-酮戊二酸
在异柠檬酸脱氢酶催化下氧化脱羧产生CO2。脱下的氢由NAD+接受,生成NADH+H,其余碳骨架部分转变为α-酮戊二酸。这是第一次氧化脱羧反应,也是第二个限速步骤。
α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA
α-酮戊二酸继续氧化脱羧产生CO2,脱下的氢由NAD+接受,生成NADH+H。其余碳骨架部分转变为琥珀酰CoA。催化此反应的是α-酮戊二酸脱氢酶复合体。第二次氧化脱羧反应,也是第三个限速步骤,反应不可逆。
琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反应
琥珀酰CoA水解生成琥珀酸的同时,与核苷二磷酸的磷酸化偶联,生成高能磷酸键,反应可逆。这是三羧酸循环中唯一的底物水平磷酸化,由琥珀酰CoA合成酶催化。生成1分子GTP或ATP。
琥珀酸脱氢生成延胡索酸
脱下的氢由FAD接受,生成FADH2,经电子传递链被氧化,生成1.5分子ATP.
延胡索酸加水生成苹果酸
苹果酸脱氢生成草酰乙酸
苹果酸脱氢酶作用下,氢由NAD+接受,生成NADH+H。在细胞内草酰乙酸不断被用于柠檬酸合成,故这一可逆反应向生成草酰乙酸的方向进行。
三羧酸循环在三大营养物质代谢中占核心地位
三羧酸循环是三大营养物质分解产能的共同通路
三羧酸循环是糖、脂肪、氨基酸代谢联系的枢纽
糖的有氧氧化是糖分解功能的主要方式
1分子乙酰CoA经三羧酸循环彻底氧化,产生10分子ATP,若从丙酮酸脱氢开始计算,共12.5分子ATP。 此外,糖酵解中3-磷酸甘油醛在细胞质中脱氢产生的NADH,在氧供应充足时也要转运至线粒体内,经电子传递链和氧化磷酸化产生ATP。将NADH从细胞质运到线粒体的机制有两种,分别产生2.5分子ATP或1.5分子ATP。 综上,1mol葡萄糖彻底氧化生成CO2和H2O,可净生成30或32molATP。
糖的有氧氧化主要受能量供需平衡调节
丙酮酸脱氢酶复合体调节乙酰CoA的生成速率
三羧酸循环的关键酶调节乙酰CoA的氧化速率
柠檬酸合酶
异柠檬酸脱氢酶
α-酮戊二酸脱氢酶复合体
糖的有氧氧化各阶段相互协调
通过共同的代谢物别构调节各阶段的关键酶
能量状态协同调节糖有氧氧化各阶段的关键酶
糖氧化产能方式的选择有组织偏好
肌组织在有氧条件下,糖的有氧氧化活跃,而无氧氧化受到抑制,这一现象称为巴斯德效应
增殖活跃的组织,如肿瘤,即使在有氧时,葡萄糖也不被彻底氧化,而是被分解生成乳酸,此现象称为瓦伯格效应
磷酸戊糖途径
磷酸无糖途径分为两个阶段
总反应:3×葡糖-6-磷酸+6NADP+生成2×果糖-6-磷酸+3-磷酸甘油醛+6NADPH+6H离子+3CO2
1分子葡糖-6-磷酸生成2分子NADPH和1分子核糖-5-磷酸,释出1分子CO2
3分子磷酸戊糖最终转变成2分子果糖-6-磷酸和1分子3-磷酸甘油醛
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,其活性决定葡糖-6-磷酸进入此途径的流量。
磷酸戊糖途径是NADPH和核糖的主要来源
提供磷酸核糖参与核酸的生物合成
磷酸核糖产生的方式有2种,一是发生在氧化阶段,由葡糖-6-磷酸氧化脱羧生成。二是发生在基团转移阶段,由糖酵解的中间产物3-磷酸甘油醛和果糖-6-磷酸通过转基团生成。 人体主要通过第一种方式生成,但肌组织内因缺乏葡糖-6-磷酸脱氢酶故通过第二种方式生成磷酸核糖。
提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应
与NADH不同,NADPH携带的氢并不通过电子传递链氧化释出能量,而是参加许多代谢反应,发挥不同的功能。
NADPH是许多合成代谢的供氢体
NADPH参加羟化反应
NADPH用于维持谷胱甘肽的还原状态
谷胱甘肽(GSH)是一个三肽,2分子GSH可以脱氢生成氧化性谷胱甘肽(GSSG),而后者可以在谷胱甘肽还原酶作用下,被NADPH重新还原成为还原性谷胱甘肽。 还原性谷胱甘肽是体内重要的抗氧化剂,可保护一些含巯基的蛋白质或酶免受氧化剂的损害。对于红细胞,还原性谷胱甘肽的意义更为重要,可保护红细胞膜的完整性。葡糖-6-磷酸脱氢酶缺陷者,其红细胞不能经磷酸戊糖途径获得充足的NADPH,不足以使谷胱甘肽保持还原状态,因而表现出红细胞易于破裂,发生溶血性黄疸。这种溶血现象常在食用蚕豆后诱发,故称为蚕豆病。
糖原的合成与分解
糖原合成是将葡萄糖连接成多聚体
葡萄糖活化为尿苷二磷酸葡萄糖
糖原合成的起始需要引物
UDPG中的葡萄糖基连接形成直链和支链
糖原合成是耗能过程
糖原分子酶延长1个葡萄糖基,消耗2个ATP
糖原分解是从非还原性末端进行磷酸解
糖原磷酸化酶分解α-1,4-糖苷键释出葡糖-1-磷酸
脱支酶分解α-1,6-糖苷键释出游离葡萄糖
肝利用葡糖-6-磷酸生成葡萄糖而肌不能
肌糖原中的1分子葡萄糖基进行无氧氧化净生成3分子ATP。
糖原合成与分解的关键酶活性调节彼此相反
糖原合酶与糖原磷酸化酶均作用于α-1,4-糖苷键,分别是糖原合成与分解途径中的关键酶,它们的酶活性主要受磷酸化修饰和激素的调节,还可受别构调节。
糖异生
糖异生不完全是糖酵解的逆反应
糖异生的四个关键酶是丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、果糖二磷酸酶-1、葡糖-6-磷酸酶。
丙酮酸经丙酮酸羧化支路生成磷酸烯醇式丙酮酸
丙酮酸羧化支路包括两步反应
催化第一个反应的是丙酮酸羧化酶。第二个反应由磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶。共消耗2个ATP。 由于丙酮酸羧化酶仅存在于线粒体内,故细胞质中的丙酮酸必须进入线粒体,才能羧化成草酰乙酸。而磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶在线粒体和细胞质都存在,因此,草酰乙酸可在线粒体中直接转变为磷酸烯醇式丙酮酸再进入细胞质;也可先转运至细胞质再转变为磷酸烯醇式丙酮酸,这就涉及草酰乙酸从线粒体到细胞质的转运过程。
将草酰乙酸运出线粒体有两种方式
草酰乙酸不能直接透过线粒体内膜,需借助两种方式运送至细胞质。 1.经苹果酸转运,此过程伴随着NADH从线粒体到细胞质的转运。 2.经天冬氨酸转运,无NADH转运。
果糖-1,6-二磷酸水解为果糖-6-磷酸
果糖-6-磷酸水解为葡萄糖
由葡糖-6-磷酸酶催化
糖异生和糖酵解的反向调节主要针对两个底物循环
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
第二个底物循环调节磷酸烯醇式丙酮酸与丙酮酸的互变
两个底物循环的调节互相联系和协调
糖异生的主要生理意义是维持血糖恒定
维持血糖恒定是肝糖异生最重要的生理作用
糖异生是补充或恢复肝糖原储备的重要途径
肾糖异生增强有利于维持酸碱平衡
肌收缩产生的乳酸在肝内糖异生形成乳酸循环
肌收缩通过糖的无氧氧化生成乳酸,乳酸通过细胞膜弥散进入血液后入肝,在肝内异生为葡萄糖。葡萄糖释入血液后又可被肌摄取,由此构成乳酸循环,又称Cori循环。意义是既能回收乳酸中的能量,又可避免乳酸堆积而引起酸中毒。乳酸循环是耗能的过程,2分子乳酸异生成葡萄糖需要消耗6分子ATP。
糖尿病
是常见的糖代谢紊乱疾病,特征是持续性高血糖和糖尿,特别是空腹血糖和糖耐量曲线高于正常范围。其主要病因是部分或完全胰岛素缺失、胰岛素抵抗。临床上分四种。胰岛素依赖型(Ⅰ型)、非胰岛素依赖型(Ⅱ型)、妊娠糖尿病(Ⅲ型)、特殊类型糖尿病(Ⅳ型)