导图社区 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)
编辑于2022-10-10 23:16:55 河北省糖代谢
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