糖代谢

这是一个关于糖代谢的思维导图，知识内容有糖代谢的作用、糖的摄取与利用、糖的无氧氧化、糖的有氧氧化、磷酸戊糖途径细胞质进行等。

糖代谢

• 作用
  • ①为生命活动提供能源（体内主要供能物质，处于优先被利用的地位）和碳源
  • ②组成糖蛋白和糖脂
• 糖的摄取与利用
  • 糖代谢后以单体形式吸收
    • 糖类被消化成单糖后才能在小肠被吸收
    • 葡萄糖-小肠黏膜细胞吸收-肝门静脉入肝-下腔静脉-回心-血液循环-全身各组织细胞摄取
    • 血糖较高时，肝通过合成糖原和分解葡萄糖降低血糖
    • 血糖较低时，肝通过分解糖原和糖异生升高血糖
    • 乳糖不耐受：缺乏乳糖酶（肠黏膜细胞），食用牛奶后发生乳糖吸收障碍，引起腹胀、腹泻等症状。
  • 细胞摄取葡萄糖需要转运蛋白
    • 葡萄糖吸收入血，在体内代谢首先需进入细胞，依赖一类葡糖转运蛋白（GLUT）实现
    • GLUT1和GLUT3：分布于全身各组织，与葡萄糖亲和力较高，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，与葡萄糖亲和力较低，使肝从餐后血中摄取过量的葡萄糖，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
    • GLUT5：主要分布于小肠，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
    • 分解代谢餐后活跃，包括糖的无氧氧化，有氧氧化和磷酸戊糖途径
    • 储存仅在餐后活跃，以糖原形式储存于肝和肌组织中
    • 合成代谢在长期饥饿是活跃，某些非糖物质经糖异生转变成葡萄糖，补充血糖
• 糖的无氧氧化
  • 葡萄糖无氧氧化全部反应在细胞质中进行。第一阶段糖酵解，第二阶段乳酸生成。其他单糖可转变为糖酵解的中间产物
  • 一分子葡萄糖在细胞质中可裂解为两分子丙酮酸，此过程称为糖酵解（无氧氧化和有氧氧化的共同起始途径）
  • 糖酵解调节取决于三个关键酶活性
    • ①磷酸果糖激酶-1（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）
    • 丙酮酸激酶
      • 别构抑制剂：ATP，在肝内丙氨酸对其有别构抑制作用。 此外，蛋白激酶A（胰高血糖素激活），依赖Ca²⁺、钙调蛋白的蛋白激酶均可使其磷酸化失活
      • 别构激活剂：果糖-1，6-二磷酸
    • 己糖激酶：其反应产物葡糖-6-磷酸反馈抑制，但葡萄激酶不受影响，长链脂酰CoA对其有别构抑制作用
  • 糖的无氧氧化为机体快速供能：肌收缩，成熟红细胞（无线粒体），特定组织细胞（视网膜，神经，肾髓质，胃肠道，皮肤），感染性休克，肿瘤恶病质
• 糖的有氧氧化
  • 机体利用氧将葡萄糖彻底氧化成CO₂和H₂O的反应过程称为糖的有氧氧化
  • 阶段
    • ①葡萄糖在细胞质中经糖酵解生成丙酮酸（同无氧氧化）
    • ②丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰CoA（丙酮酸脱氢酶复合体催化：丙酮酸脱氢酶E₁、二氢硫辛酰胺转乙酰酶E₂、二氢硫辛酰胺脱氢酶E₃）
    • ③乙酰CoA进入三羧酸循环，并耦联进行氧化磷酸化（4次脱氢生成3分子NADH和1分子FADH₂，2次脱羧生成2分子CO₂，1次底物水平磷酸化生成1分子GTP/ATP）
  • 糖的有氧氧化是糖分解供能的主要方式：是产能的主要途径。1mol葡萄糖彻底氧化生成CO₂和H₂O可净生成30/32molATP
  • 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
      • 别构调节
        • ⑴细胞内能量状态：ATP别构抑制此酶，AMP激活。ATP/AMP可动态调节此酶活性①能量缺乏时比值降低，酶被激活；②能量过剩时比值升高，酶被抑制
        • ⑵代谢产物生成量：反应产物乙酰CoA和NADH对其有别构抑制作用， 底物CoA和NAD⁺ 乙酰CoA/CoA比值升高、NADH/NAD⁺比值升高，酶活性被抑制
        • 发生别构抑制的情况：①餐后糖分解过盛（避免糖分解产能过多造成浪费）；②饥饿状态下大量脂肪酸氧化时（使大多数组织器官改用脂肪酸为能源，节约葡萄糖以确保对脑等重要组织的糖供给）
      • 化学修饰（可逆）
        • ①丙酮酸脱氢酶激酶使之磷酸化而失去活性
        • ②丙酮酸脱氢酶磷酸酶使之去磷酸化而恢复活性
        • ③乙酰CoA和NADH通过增强丙酮酸脱氢酶激酶的活性而使之失活
    • 三羧酸循环的关键酶调节乙酰CoA的氧化速率 （柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊酸脱氢酶复合体）
      • ①底物的别构激活作用：乙酰CoA和草酰乙酸（影响柠檬酸合成速率）
      • ②产物的别构抑制作用：柠檬酸（柠檬酸合酶）、 琥珀酰CoA和NADH（抑制α-酮戊二酸脱氢酶复合体和柠檬酸合酶）
      • ③能量状态的调节作用：ATP别构抑制1，2活性，ADP别构激活1，2
      • ④Ca²⁺的激活作用：异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶复合体；还可激活丙酮酸脱氢酶复合体
  • 在糖有氧氧化的所有阶段，糖酵解、丙酮酸氧化脱羧、三羧酸循环和氧化磷酸化的运行速率彼此配合，相互适应；ATP/AMP比ATP/ADP对有氧氧化的调节作用明显（变动更大）
  • 糖氧化产能方式的选择有组织偏好
    • ①肌组织在有氧条件下，氧的有氧氧化活跃，而无氧氧化则受到抑制，这一现象称为巴斯德效应
    • ②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，此现象称为瓦博格效应
• 磷酸戊糖途径 细胞质进行
  • 指从糖酵解的中间产物葡糖-6-磷酸开始形成旁路，通过氧化、基团转移两个阶段生成果糖-6-磷酸和3-磷酸甘油醛，从而返回糖酵解的代谢途径。
  • 第一阶段：氧化反应，生成磷酸戊糖、NADPH和CO₂
  • 第二阶段：基团转移反应，生成果糖-6-磷酸和3-磷酸甘油醛
  • 总反应式：3×葡萄糖-6-磷酸+6NADP⁺→2×果糖-6-磷酸+3-磷酸甘油醛⁺6NADPH+6H⁺+3CO₂
  • 调节 磷酸戊糖途径的流量取决于NADPH需求
    • ①葡糖-6-磷酸可进入多条代谢途径。葡糖-6-磷酸脱氢酶是磷酸戊糖途径的关键酶，是活性决定葡糖-6-磷酸进入此途径的流量
    • ②NADPH对葡糖-6-磷酸脱氢酶有强烈的抑制作用，因此该酶活性主要受NADPH/NADP⁺比值调节。比值升高，磷酸戊糖途径被抑制；比值降低时则被激活
  • 作用 是NADPH和磷酸核糖的主要来源
    • ①提供磷酸核糖参与核酸的生物合成：体内的核糖不依赖从食物摄入，而是通过磷酸戊糖途径生成
    • ②提供NADPH作为供氢体参与各种代谢反应：与NADH不同，NADPH携带的氢并不通过电子传递链氧化释出能量，而是参与许多代谢反应，发挥不同的功能