导图社区 糖代谢 分类基本结构、糖代谢、糖原合成一般功能
这是一篇关于【生物化学】糖代谢 知识框架的思维导图，其中包括了糖分解合成、代谢各途径等方面的知识点。
脂质分子组成、结构、合成代谢、分解代谢、消化吸收、储存运输及功能知识梳理，需要的可以收藏下。
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核酸及和核酸代谢【生物化学】知识梳理，包括核酸（DNA\RNA)结构、代谢、消化吸收、生物合成等内容。
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糖代谢
消化吸收
消化
食物中糖以淀粉为主，消化从口腔开始，在小肠内进行
吸收
被消化为单糖后在小肠内被吸收。从门静脉进入肝。 小肠黏膜细胞对对葡萄糖的摄依赖Na+依赖型葡萄糖转运体，需要能量
分解代谢
无氧分解
糖酵解途径
胞液中
糖酵解调节
己糖激酶
受反应产物6- 磷酸葡萄糖反馈抑制 长链脂酰coa 有变构抑制作用
6-磷酸果糖激酶1
变构调节
变构抑制剂：ATP和柠檬酸（ATP与活性中心的催化部位结合，和活性中心外的部位结合） 变构激活剂：ADP、AMP、1.6-二磷酸果糖（正反馈）和2.6-二磷酸果糖（最强） 2.6-二磷酸果糖（最强）与AMP一起去校ATP、柠檬酸对其的变构抑制作用
丙酮酸激酶
变构激活剂：1.6-二磷酸果糖 变构抑制剂：ATP、丙氨酸（肝外）
共价修饰
依赖cAMP的蛋白激酶和依赖Ca2+、钙调蛋白的蛋白激酶可使磷酸化失活。胰高血糖素可通过cAMP抑制其活性
生理意义
1、迅速提供能量，对肌肉收缩很重要 2、当机体缺氧或激烈运动肌肉局部供血相对不足时，能量主要通过糖酵解获得 3、成熟红细胞没有线粒体，完全依赖糖酵解释放能量。以及神经白细胞骨骼等代谢活跃
有氧分解
葡萄糖在有氧条件下彻底氧化分解生成水和二氧化碳的过程
糖酵解
丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰辅酶A
三羧酸循环
柠檬酸循环。由Kerbs提出 定义：乙酰辅酶A和草酰乙酸缩合成三个羧基的柠檬酸开始，经过一系列代谢反应，乙酰基被彻底氧化而草酰乙酸得以再生的过程
流程
1、是糖、脂肪、氨基酸三大营养要素的最终代谢通路 2、是糖、脂质、氨基酸代谢互相联系的枢纽 3、提供生物合成的前提
特点
1、三羧酸循环TAC是在细胞线粒体内进行的一系列酶促反应 2、每循环一次限号一分子乙酰辅酶A,，经过一次底物水平磷酸化，2次氧化脱羧，四次脱氢，生成1GTP 3NADH+ H+ 1FADH2 2CO2 3、三个关键酶：柠檬酸合酶，α-酮戊二酸脱氢酶复合体、异柠檬酸脱氢酶（均不可逆） 4、体内凡可以转换为乙酰辅酶A的物质均可以进入三羧酸循环
1、三羧酸循环一次产生12个ATP 2、1mol葡萄糖完全氧化分解产生36或38molATP，取决于磷酸甘油醛脱下的氢进入哪一条电子呼吸链 3、线粒体内生成的NADH可以直接参与氧化磷酸化，但胞液中的NADH不可自由通过线粒体内膜，需要进过穿梭进入
调节
丙酮酸脱氢酶复合体
变构效应
反馈抑制：乙酰辅酶A，ATP和NADH 激活剂：AMP
磷酸化失活（丝氨酸被磷酸化酶蛋白变构失活） 去磷酸化恢复活性（丙酮酸脱氢酶磷酸酶）
三脱酸循环
柠檬酸合酶，异柠檬酸脱氢酶，α-酮戊二酸脱氢酶复合体催化均为不可逆反应。 ATP和NADH为反馈抑制剂，ADP为激活剂Ca2+为激活剂 产物堆积抑制反应 循环中后续反应中间产物变构反馈抑制前面反应中的酶
磷酸戊糖途径
有6-磷酸葡萄糖起始
总反应
3分子6-磷酸葡萄糖+6NADP+——2分子6-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛+6NADPH +3CO2+6H+
1、为核酸的合成提供核糖 2、提供NADPH作为供氢体参与机体多种代谢反应 （1）供氢体、参与羟化反应、维持谷胱甘肽还原性
血糖的调节
血糖 3.89~6.11mmol/l
来源
1、食物消化吸收入血的葡萄糖和其他单糖 2、肝糖原分解的葡萄糖，（空腹血糖来源） 3、非糖物质转化（糖异生）
去路
1、氧化分解供能 合成糖原 转化为其他糖 转化为非糖物质，脂质氨基酸等 浓度超过肾糖阈（8.89~10.00mmol/l）时从尿液排出
胰岛素
意义
人体内唯一可以降低血糖的激素，也是人体内唯一可以同时促进糖原、脂肪、蛋白质合成的激素
机制
1、促进肌肉脂肪组织等的细胞膜葡萄糖载体将葡萄糖转运进入细胞 2、增强磷酸二酯酶的活性，水解cAMP为AMP，糖原合酶活性升高，磷酸化酶活性降低，加速糖原合成 3、激活丙酮酸脱氢酶磷酸酶，加速丙酮酸氧化为乙酰辅酶A，加速氧化 4、抑制磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成，促进氨基酸进入阻止合成蛋白质，抑制糖异生 5、抑制脂肪组织内的激素敏感性脂肪酶，减缓脂肪动员
胰高血糖素
1、cAMP，激活磷酸化酶，抑制糖原合酶，促进糖原分解 2、抑抑制糖酵解，促进糖异生 3、促进磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成，加速肝多氨基酸的摄取，增强糖异生 4、加速脂肪动员
肾上腺素
应急状态下发挥调节作用 葡萄糖耐量：人体对摄入的葡萄糖有很大的耐受能力的现象
糖皮质激素
1、促进肌肉蛋白质分解，氨基酸进入肝糖异生。磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶合成增强 2、抑制丙酮酸氧化脱羧而抑制肝外组织摄取利用葡萄糖， 2、糖皮质激素存在，协助其他激素促进脂肪动员
病
高血糖（空腹>6.9mmol/l）/糖尿病
低血糖（空腹<3.0mmol/l）/昏迷
糖原合成与分解
糖原合成
糖原分解
酶的调节
糖原合酶
磷酸化失活，去磷酸化失去活性
磷酸化酶
变构调节剂：葡萄糖
磷酸化有活性，去磷酸化失去活性 胰高血糖素激活camp使糖原磷酸化酶有活性，促进糖原分解 （camp激活可使磷酸化，ca2+也可使磷酸化激活） 肝主要受胰高血糖素调节，肌肉主要受肾上腺素调节
级联放大系统
通过一系列酶促反应将激素信号放大的连锁反应。
糖原积累症
由遗传缺陷导致的糖原在组织中大量沉积的疾病
糖异生
从非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程 主要在肝内进行
途径
1、维持血糖浓度的恒定 2、补充肝糖原 3、调节酸碱平衡 （两分子乳酸异生为1分子葡萄糖需要消耗6ATP
底物循环调节
6-磷酸果糖与1.6-二磷酸果糖之间
1、磷酸化与去磷酸化之家构成底物循环。 2、AMP和2.6-二磷酸果糖激酶-1激活6-磷酸果糖激酶-1（激活糖酵解），抑制果糖二磷酸酶-1（抑制糖异生） 3、胰高血糖素激活cAMP和cAMP依赖的蛋白激酶，磷酸化6-磷酸果糖激酶使其失活，抑制糖酵解，促进糖异生
磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸之间
1、1。6-二磷酸果糖变构激活丙酮酸激酶 2、胰高血糖素通过cAMP使丙酮酸激酶磷酸化失活，抑制糖酵解 3、丙酮酸羧化酶仅在有乙酰辅酶A存在时才有活性。乙酰辅酶A抑制丙酮酸脱氢酶复合体的活性。阻止丙酮酸氧化；激活丙酮酸羧化酶，促进丙酮酸生成草酰乙酸，促进糖异生
葡萄糖和6-磷酸果糖之间
乳酸循环
肌肉收缩（尤其是供氧不足时）糖酵解产生乳酸。肌肉内糖异生活性低，故乳酸通过细胞膜弥散进入血液后再进入肝，再肝内异生为葡萄糖。葡萄糖释放入血后又可以被肌肉摄取，形成循环。Cori循环
既要避免损失乳酸，又要防止因乳酸堆积引起的酸中毒
糖
多羟基酮或多羟基醛及其聚合物和衍生物的统称。葡萄糖：五羟基己醛。果糖：五羟基己酮 植物界最多，站干重的80%，人和动物组织器官中含糖量不超过组织干重的2%，微生物10~30%
生物学作用
人和动物的主要能源物质
具有结构功能
具有复杂的多方面生物活性和功能
是细胞识别的信号分子
分类
单糖
不能水解为更小分子的糖
概念 不能水解为更小分子的糖
丙糖：甘油醛、二羟丙酮
丁糖：D-赤藓糖、D赤藓酮糖
戊糖、己糖、庚糖
寡糖
单糖缩合成的短链结构
二糖：蔗糖、麦芽糖、乳糖
三糖
多糖
单糖分子缩合成的长链结构。分子量很大，在水中不能形成真溶液，有的呈胶体溶液，有的不溶于水，均无甜味，无还原性
按来源：植物、动物、微生物、海洋生物多糖
按生理功能
储存多糖
作为碳源的底物储存的一类多糖，需要时可以通过生物体内酶系统的作用分解而释放能量
结构多糖
水不溶性多糖，具有韧性和硬性
按组成成分
同聚多糖（均一多糖）：一种单糖缩合而成
杂聚多糖（不均一多糖）
粘多糖
含氮的不均一多糖，通常为糖醛酸及氨基己糖及其衍生物，有的含有硫酸
结合糖
糖和蛋白质、脂质等非糖物质结合的复合分子 包括糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂、脂多糖
糖类药物的研究
设计阶段
有关的生命现象的研究--阐明其分子基础--从有关的糖复合物中找到有效的寡糖，并测定其结构--开发更有效的衍生物--寻找有效的非糖类模拟化合物
设计与应用
糖库的建立和糖链的合成 设计多价的糖药物 以糖类定向和定位的药物 用糖类提高药物在体内的寿命
糖类药物的模拟
模拟糖链 随机肽库 拟糖多肽
糖基化工程
在深入研究糖蛋白中糖链结构、功能以及二者关系基础上发展起来的糖基化工程主要是通过人为操作（增删调）蛋白质上的寡糖链，使之产生合适的糖形，从而达到有目的的改变糖蛋白的生物学功能
对重组蛋白质关键生物属性的影响
影响稳定性和溶解性 生物活性 药代动力学 免疫原性
重组蛋白表达时的糖基化特征
由同意细胞产生的不同蛋白质含有完全不同的聚糖 各个肽链经常含有多个糖基化位点 在任何特定的糖基化位点上，可以观察到多样性结构。具有位点不均一性 在恒定条件下，位点不均一性使限定的，，可以再现 存在细胞类型的特异糖基化特征
糖基化工程优点
增加合成或分泌效率、增加溶解性、延长生物学半衰期、增强生物学活性、增强稳定性和蛋白酶抗性、降低异质性、降低抗原性、靶向进入或离开特定组织、有利于纯化和质量控制、有利于结晶
研究方法
选择特意的宿主细胞 应用哺乳动物糖基化突变型 利用突变增删糖基化位点 利用糖基化抑制剂糖苷酶或糖基转移酶处理纯化的糖蛋白
糖蛋白药物研制方法
化学修饰
主题
重要多糖
分离：溶剂法
难溶于水可溶于稀碱类的胶类
原料粉碎后用0.5mol/NaOH水溶液提取
易溶于水难溶于冷水的多糖
70-80℃热水提取
粘多糖提取
破坏粘多糖与蛋白质间的结合键
碱液提取法
蛋白水解酶消化法
纯化
分级沉淀法、季铵盐络合法、离子交换层析、凝胶过滤法、制备行区带电泳、固定化凝集素的亲和层析法
降解
化学降解法、酶降解法、氧化降解、辐射降解
含量的测定
总糖含量：硫酸-蒽酮法、硫酸-萘酚法
糖醛酸测定硫酸-咔唑法
氨基葡萄糖含量：乙酰丙酮显色法
纯度分析
电泳法、凝胶层析法、紫外扫描法
分子量测定
凝胶层析柱法、特性粘度法
结构分析
组成成分分析：多糖链降解法
酸水解、乙酰解、甲醇解
甲基化分析
多糖结构的过碘酸氧化及Smith降解
过碘酸氧化反应是一种选择性的氧化降解反应，可以作用于多糖分子中的1.2-二羟基和1.2.3-三羟基生成相应的醛或甲酸、甲醛
酶降解测定法
外切糖苷酶
切下多糖非还原末端的一个多糖，对单糖组成和糖苷键有专一性要求，因此通过水解可达到糖链的逐步降解
内切糖苷酶
水解糖链内部的糖苷键，释放多糖片段 水解糖糖间的糖苷键和水解单糖氨基酸或单糖多肽之间的连接键
琼胶，即琼脂
能吸水膨胀，不溶于冷水，可溶于热水形成溶胶，冷却变成凝胶 不易被细菌分解，可被用作细菌培养基的凝固剂
几丁质，即壳聚糖，甲壳的主要成分
透明质酸
存在于动物的结缔组织、眼球的玻璃体、角膜、关节液中。由D-葡糖糖醛酸和N-乙酰氨基葡萄糖交替而成 具有很强的吸水性，在水中能形成粘度很大的胶状液，由粘结和保护细胞的作用
硫酸软骨素
软骨的主要成分 有降血脂和抗凝血功能，临床用于冠心病和动脉粥样硬化治疗
肝素
由硫酸氨基葡萄糖、葡萄糖醛酸、艾杜糖醛酸构成 做抗凝剂，防止脉管中血栓形成
细菌多糖
肽聚糖
构成细菌细胞壁基本骨架的主要成分 结构中的D- 氨基肽由抗水解酶作用，对细菌细胞由保护作用。溶菌酶可以水解肽聚糖的β1.4 糖苷键，使细菌膨胀破裂 青霉素抗菌在于抑制肽聚糖的生物合成，使肽聚糖的合成不完全，细胞壁不完整影响正常生长
脂多糖
革兰阴性菌细胞壁成分，由外层低聚糖链、核心多糖及脂质构成。是致病原
纤维素
构成植物细胞壁和支撑组织的重要成分， 由很多β-D-葡萄糖苷-1.4-糖苷键连成的直连同聚多糖
不溶于水、稀酸、稀碱
葡聚糖（右旋糖苷）
淀粉
高等植物的储存多糖，供给人体能量的主要营养物质
直链淀粉
α-1.4糖苷键
遇碘变蓝
热水处理可少量溶解，静置重新析出
支链淀粉
α1.4/1.6糖苷键
遇碘变紫红色
遇热水形成稳定胶体
糖原
动物淀粉 存在于肝和肌肉中
遇碘变红，彻底水解后产生a- D- 葡糖糖
生理作用
肌糖原为肌肉收缩所需要的能源 肝糖原可分解为葡萄糖进入血液，运输到各个组织利用
三个底物循环
乳酸
葡萄糖
丙酮酸
辅酶为生物素，丙酮酸羧化酶仅存于线粒体内 羧化酶 草酰乙酸和天冬氨酸的转化
1-磷酸葡萄糖+少一分子葡萄糖的糖原
糖原磷酸化酶只能水解α1.4糖苷键。 用脱支酶脱支。脱支酶为双功能酶，具有4-α葡萄糖基转移酶的活性，还可以在1.6-葡萄糖苷酶的活性的催化下，葡糖糖基被水解为游离的葡萄糖
分支链的形成
超过11 个葡萄糖后，分支酶催化分支 多分支有利于糖原分解时多个磷酸化酶作用点，有助于增高水溶性，有利于储存
不可形成分支。游离的葡糖糖不可以作为uUDPG的接受体
尿苷二磷酸葡萄糖（UDPG）
糖原引物
即细胞内原有的较小的糖原
1-磷酸葡萄糖
6-磷酸葡萄糖
6-磷酸果糖
3-磷酸甘油醛
5-磷酸木酮糖
5-磷酸核糖
脱氢脱羧
5-磷酸核铜糖
+NADPH和CO2
6-磷酸葡萄糖酸
NADP为电子受体
6-磷酸葡萄糖酸内酯
苹果酸
延胡索酸
琥珀酸
琥珀酰辅酶A
α-酮戊二酸
异柠檬酸
柠檬酸
草酰乙酸
丙酮酸脱氢酶系
包括丙酮酸脱氢酶E1：辅酶：TPP，Mg+ 二氢硫辛酰胺转乙酰酶E2，辅酶：硫辛酸，辅酶A 二氢硫辛酰胺脱氢酶E3，辅酶FAD+ NAD+
乙酰辅酶A
丙酮酸+NAD+ +HSCoA
3-磷酸甘油醛脱下的氢和生成的NADH用于丙酮酸还原为乳酸
限速酶，生成一分子ATP（*2），底物水平磷酸化 mg
生成一分子ATP（*2）。底物水平磷酸化
需要mg2+。 催化混合酸酐上的磷酸从羧基转移到ADP，形成ATP，底物水平磷酸化
NAD+为辅基，接受氢和电子并产生NADH
限速酶，消耗一分子ATP
需要mg2+
需mg2+
需要mg2+。 肝中含有其同工酶葡萄糖激酶，。对葡萄糖亲和力较低。 肝外细胞主要为本细胞的需求而代谢葡萄糖 肝细胞要担负供应其他细胞葡萄糖而维持血糖恒定。
磷酸烯醇式丙酮酸
2-磷酸甘油酸
3-磷酸甘油酸
1.3-二磷酸甘油酸
磷酸二羟丙酮
1.6-二磷酸果糖
