糖代谢

概念：在无氧或氧供应不足的条件下，1葡萄糖转化为2丙酮酸，再转化为乳酸的过程、磷酸化，己糖裂解为丙糖，脱氢产能（丙糖转化为丙酮酸）

糖代谢

• 糖的摄取与利用
  • 糖总述
    • 糖的存在和来源：植物淀粉，动物糖原等
    • 糖的功能：能源、碳源（转化为其他物质作为原料）、组成成分
  • 糖的结构分析
    • 糖的本质：(碳水化合物) 多羟基醛多羟基酮及其衍生物和多聚体
    • 糖的分类
      • 单糖：不能再水解的糖
        • 葡萄糖（六元环）
          • 开链结构、环状结构
        • 果糖（五元环）
        • 半乳糖
      • 寡糖：少个单糖糖苷键连接
        • 麦芽糖（两分子葡萄糖）
        • 蔗糖（一分子果糖+一分子葡萄糖）
        • 乳糖（一分子半乳糖+一分子葡萄糖）
      • 多糖：多个单糖糖苷键连接
        • 淀粉
          • 直链——α-1，4-糖苷键——遇碘变蓝
          • 支链——α-1，6-糖苷键——遇碘变褐
        • 纤维素
        • 糖原
      • 结合糖：糖结合其他成分
        • 糖蛋白
        • 糖脂
  • 糖的消化吸收
    • 糖的消化
      • 部位：口腔（少）、小肠（主）
      • 机制：大分子多糖转变为小分子单糖
      • 物质：植物淀粉、动物糖原 其他寡糖
        • • 淀粉含α-1，4-糖苷键——唾液胰液有α-淀粉酶
            • 具体消化过程： 淀粉————————麦芽糖，麦芽三糖——————葡萄糖 （α-1，4糖苷键） α-淀粉酶 异麦芽糖混合物 α-糖苷酶 α-极限糊精酶
            • 纤维素含β-1，4-糖苷键——人体无水解酶不能消化，起胃肠蠕动的作用 （食草动物可以消化）
          • 蔗糖、乳糖——蔗糖酶、乳糖酶
            • 乳糖不耐受
    • 糖的吸收
      • 部位：小肠
        • 原因：有丰富的血管神经提供营养，表面绒毛刷状缘结构扩大面积
      • 吸收形式：单糖
      • 转运蛋白：一般：葡糖转运蛋白GLUT 小肠：Na+ 依赖性葡糖转运蛋白SGLT
        • 转运过程： 肠腔经SGLT与钠离子同向转运进入小肠粘膜上皮细胞 经Na-K-ATP转运体到门静脉 再到肝脏 在经过血液循环进入全身各组织细胞
  • 糖代谢概况
    • 分解：无氧氧化，有氧氧化，磷酸戊糖
    • 储存：肝糖原、肌糖原
    • 合成：糖异生
• 糖的无氧氧化
  • 概念：在无氧或氧供应不足的条件下，1葡萄糖转化为2丙酮酸，再转化为乳酸的过程
  • 部位：胞浆
  • 两个阶段
    • 1、糖酵解（十步酶促反应）
      • 磷酸化，己糖裂解为丙糖，脱氢产能（丙糖转化为丙酮酸）
      • 1、G磷酸化——G-6-P
        • 关键酶：己糖激酶
      • 2、异构——F-6-P
      • 3、第二次磷酸化——F-1,6-BP
        • 关键酶：6-磷酸果糖激酶-1（PFK-1）
      • 4、裂解——磷酸丙糖（磷酸二羟丙酮，3-磷酸甘油醛）
      • 5、磷酸二羟丙酮异构——3-磷酸甘油醛
      • 前五部：耗能反应 消耗2个ATP 产生2个3-磷酸甘油醛
      • 6、氧化磷酸化——1，3-二磷酸甘油酸
        • 混合酸酐含有1个高能磷酸键
        • 伴随NAD正+Pi→NADH+H正
      • 7、底物磷酸化——3-磷酸甘油酸
      • 8、换位——2-磷酸甘油酸
      • 9、脱水——磷酸烯醇式丙酮酸PEP
        • 含有1个高能磷酸键
      • 10、底物磷酸化——丙酮酸
        • （产能方式）底物水平磷酸化：将底物分子的能量直接转移给ADP，生成ATP
        • 关键酶：丙酮酸激酶
      • 后五部：产能过程 产生2*2=4个ATP 两个丙酮酸
      • 产能方式：底物水平磷酸化（7，10） 产能数量：2个（净） 三个关键酶：己糖激酶、6-磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶（1，3，10） 总方程式：G+2ADP+2Pi→2乳酸+2ATP+2水
    • 2、丙酮酸还原乳酸
      • 加氢还原
      • 伴随（第6步）NADH+H正→NAD正
  • 调节
    • 骨骼肌供能 肝维持血糖
    • 6-磷酸果糖激酶-1：第一重要调节点
      • 别构调节
    • 丙糖激酶：第二重要调节点
      • 别构调节、化学修饰
    • 己糖激酶：反馈抑制调节
  • 乳酸的应用
    • 功能：给机体快速供能
    • 肌收缩（机体缺氧，剧烈运动导致局部供血不足）
    • 生理：成熟红细胞（无线粒体），特定组织类型（代谢活跃）
    • 病理：休克、肿瘤等
    • 乳酸循环
      • 过程
        • 肌肉产生血乳酸入肝
        • 肝内糖异生为血糖
        • 血糖供肌肉利用
      • 意义：防止乳酸堆积
• 糖的有氧氧化
  • 概念：在有氧的条件下，葡萄糖彻底氧化分解成水和二氧化碳，进行供能
  • 部位：胞质、线粒体
  • 三个阶段
    • 共生成32或30个ATP
    • 第一阶段：糖酵解（G经10步酶促反应生成丙酮酸）
    • 第二阶段：氧化脱羧（丙酮酸经5步反应生成乙酰CoA）
      • 部位：线粒体
      • 总反应：丙酮酸+硫辛酸+NAD+→乙酰CoA+NADH+H++CO2
      • 关键酶：丙酮酸脱氢酶复合体（三种酶和辅酶因子构成）
    • 第三阶段：三羧酸循环TCA、氧化磷酸化（乙酰CoA经8步反应生成水和二氧化碳，供能）
      • 部位：线粒体
      • 命名：柠檬酸循环、克雷布斯循环
      • 本质：乙酰基分解成CO2、H2O
      • 八步循环
        • 1、乙酰CoA——柠檬酸
          • 乙酰CoA含高能硫酸键
          • 关键酶：柠檬酸合酶
        • 2、——异柠檬酸
        • 3、第一次氧化脱羧——α-酮戊二酸
          • 关键酶：异柠檬酸脱氢酶
          • 产物：CO2、NADH、H+
        • 4、第二次氧化脱羧——琥珀酰CoA
          • 关键酶：α-酮戊二酸复合体
          • 产物：CO2、NADH、H+ 高能硫酸化合物
        • 5、底物水平磷酸化——琥珀酸
          • 唯一一次底物水平磷酸化
          • 生成GTP转化为ATP
        • 6、脱氢——延胡索酸（FAD）
          • 琥珀酸脱氢酶唯一与内膜结合的酶
          • 产物：FADH2
        • 7、加水——苹果酸
        • 8、脱氢——草酰乙酸
          • 产物：NADH、H+
        • 4321总结 4个脱氢：3468，生成3个NADH+H+,1个FADH2 3个关键酶：134，柠檬酸合成酶、异柠檬酸酶、α-酮戊二酸复合体 2个脱羧：34，生成2个CO2 1个底物磷酸化：5，生成GTP 补充总结 经电子传递链最后生成10个ATP 中间产物均可做催化剂 糖含量影响TCA
      • 生理意义
        • 三大营养物质的共同途径，为呼吸链提供H+、e-，提供大量能量
        • 三大营养物质的代谢枢纽，为其它物质代谢提供前体小分子
      • TCA的调节
        • • 对三种关键酶的调节(柠檬酸合成酶、异柠檬酸酶、α-酮戊二酸复合体)
  • 调节
    • 对象：7种关键酶（3+1+3）
    • 方式：别构调节、共价修饰
    • 机制：负反馈
    • 特点：ATP/ADP或ATP/AMP比值全程调节和信号放大反应（级联瀑布反应）
  • 巴斯德效应
    • 有氧条件下，有氧氧化抑制无氧酵解
• 磷酸戊糖途径
  • 概念：糖酵解过程中的葡糖-6-磷酸另开旁路，经氧化和基因转化两个阶段，转化为果糖-6-磷酸和3-磷酸甘油醛返回到糖酵解的过程中。 过程不产生ATP，产生NADPH和磷酸核糖
  • 部位：胞质
  • 两个阶段
    • 氧化反应：1葡糖-6-磷酸，经过脱氢水解脱羧，生成2NADPH、1CO2、1磷酸戊糖
    • 基团转移：3磷酸戊糖，生成2果糖-6-磷酸+1 3-磷酸-甘油醛 (中间产物还可作为碳源）（可逆反应）
      • 由于机体对NADPH需求大，多余的磷酸核糖防堆积通过基因转移生成其他物质，返回到糖酵解的过程中。
  • 调节
    • 磷酸戊糖途径的流量主要取决于对NADPH的需求
    • 酶含量：葡糖-6-磷酸脱氢酶（关键酶）越多，合成的NADPH越多
    • 酶活性：NADPH/NADP+影响酶活性（负反馈调节）
  • 生理意义
    • 磷酸核糖合成核苷酸的原料
      • 氧化反应为主
      • 基团转移可逆反应为辅（肌组织缺乏葡糖-6-磷酸脱氢酶）
    • 供氢体
      • 合成反应：脂质、氨基酸
      • 羟化反应：生物合成、生物转化
      • 维持GSH的还原性
        • GSH是还原剂，强抗氧化剂，保护巯基的蛋白质和酶免受侵害
        • 实例：保护红细胞膜，防止蚕豆病
          • 蚕豆病得病机制：蚕豆是强氧化剂，因为缺乏葡糖-6-磷酸脱氢酶，NADPH过少，红细胞膜破裂溶血
• 糖原的合成与分解
  • 糖原总述
    • 概念：动物葡萄糖多聚体，机体能迅速动用的能量储备
    • 分类
      • 脑当中没有糖原
      • 肝糖原
        • 维持血糖平衡
      • 肌糖原（180-300g）
        • 为肌肉收缩供能
    • 结构
      • 主链：α-1，4-糖苷键
      • 分支：α-1，6-糖苷键
      • 终端：非还原端——分解端
  • 糖原合成
    • 概念：在肝细胞和肌细胞细胞质内，G连接成分支多聚体。
    • 过程
      • 活化
        • 己糖激酶、葡萄糖激酶将G磷酸化为G-6-P
        • G-6-P变位为G-1-P
        • UDPG焦磷酸化酶将UTP+G-1-P磷酸化为UDPG（尿苷二磷酸葡萄糖）
      • 合成
        • 原料：UDPG
          • 活性葡萄糖/葡萄糖供体
        • 引物：糖原蛋白 （永不分解）
        • 酶：α-1，4-糖苷键：糖原合酶（关键酶） α-1，6-糖苷键：分支酶
        • 过程：UDPG+糖原n（糖原合酶）→糖原n+1+UDP
  • 糖原分解
    • 肝糖原分解
      • 糖原磷酸化成G-1-P
        • 酶：α-1，4-糖苷键：磷酸化酶（关键酶） α-1，6-糖苷键：脱枝酶（转移酶活性）
      • G-1-P变位成G-6-P
      • G-6-P水解成G
    • 肌糖原分解
      • 肌糖原内无G-6-P酶，无法生成血糖
  • 调节
    • 对象：（关键酶）(己糖激酶)、糖原合酶、糖原磷酸化酶
    • 方式：别构调节、共价修饰
    • 特点：双向性（糖原合成与分解）
  • 意义
    • 糖原合成：储能
    • 肝糖原分解：补充能源物质，维持血糖浓度
• 糖异生
  • 概述
    • 概念：非糖物质转化为葡萄糖或糖原
    • 部位：肝、肾
    • 原料：乳酸、甘油、氨基酸
  • 反应过程
    • 不完全逆糖酵解
      • 7步可逆反应
      • 3步不可逆反应（特殊）
        • 丙酮酸转化为磷酸烯醇式丙酮酸PEP
          • 两部过程
            • 进出线粒体
          • 关键酶：丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶
          • 消耗2个ATP
        • 1，6-BP-F转化为6-P-F
          • 关键酶：果糖-1，6-二磷酸酶
        • 6-P-G转化为G
          • 关键酶：葡糖糖-6-磷酸酶
  • 调节
    • 对象：4种关键酶（丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、果糖-1，6-二磷酸酶、葡糖糖-6-磷酸酶）
    • 方式：别构调节、共价修饰
    • 特点：双向性（与糖酵解）
  • 生理意义
    • 补充血糖
    • 补充肝糖原
      • 三碳途径：G分解的三碳化合物（丙酮酸、乳酸）进入肝细胞异生为糖原
    • 维持酸碱平衡
      • 乳酸循环
• 血糖及其调节
  • 概述
    • 血糖：血液中G
    • 血糖水平：血液中G浓度
      • 正常水平：3.89-6.11mmol/L
    • 生理意义：供能（尤其是依赖性强的组织细胞） ——脑组织、红细胞、骨髓神经细胞
  • 3大来源、4大去路
    • 3大来源
      • 食物中糖消化吸收
      • 糖原分解
      • 非糖物质的转化
    • 4大去路
      • 氧化分解为CO2、H2O
      • 磷酸戊糖途径合成其他糖
      • 糖原合成
      • 脂类、氨基酸合成代谢为脂肪、氨基酸
  • 调节
    • 激素调节
      • 整体作用
      • 降血糖：胰岛素
      • 升血糖：胰高血糖素，肾上腺素、糖皮质激素
  • 代谢异常
    • 糖耐量试验
    • 常见疾病
      • 高血糖
        • 空腹高于6mmol/L
      • 糖尿病
        • 超过8.89-10mmol/L
      • 血糖浓度过高
      • 低血糖
        • 低于2.8mmol/L