糖代谢

糖——糖的无氧氧化（机体不能利用氧或者供氧不足条件下，葡萄糖经一系列酶促反应生成丙酮酸的过程）；有氧氧化（是指葡萄糖或糖原在有氧条件下彻底氧化分解成为CO2H2O）；糖原的合成与分解（以葡萄糖为单位聚合而成的具有分支的大分子多糖） 。

糖

• 糖的无氧氧化
  • 糖酵解
    • 概括
      • 定义：机体不能利用氧或者供氧不足条件下，葡萄糖经一系列酶促反应生成丙酮酸的过程
      • 反应部位
        • 胞浆
      • 方式：底物水平磷酸化
        • ADP或其它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
      • 净生成ATP数量
        • 从G开始2X2-2=2AT
        • 从Gn开始2X2-1=3ATP
      • 终产物乳酸的去路
        • 释放入血，进入肝脏再进一步代谢：分解利用，乳酸循环（糖异生）
    • 途径
      • 葡萄糖分解成丙酮酸
        • 葡萄糖磷酸化→6-磷酸葡萄糖(G-6-P)
          • 己糖激酶
            • 别构酶四种同工酶，Ⅳ型酶只存在于肝脏，对葡萄糖特异性强，但亲和力低，称葡萄糖激酶
            • 别构抑制剂
              • G-P-6、长链脂酰CoA
          • -ATP
        • 6-磷酸葡萄糖⇋6-磷酸果糖 (F-6-P)
          • 磷酸己糖异构酶
        • 6-磷酸果糖→1,6-双磷酸果糖(F-1,6-BP)
          • 磷酸果糖激酶-1
            • 别构激活剂
              • AMP、ADP、果糖-1,6-二磷酸（正反馈）、果糖-2,6-二磷酸（最强）
            • 别构抑制剂
              • ATP、柠檬酸
          • -ATP Mg2+
        • 1,6二磷酸果糖⇋2*磷酸丙糖
          • 醛缩酶
          • 磷酸二羟丙酮+3-磷酸甘油醛
        • 磷酸二羟丙酮⇋3-磷酸甘油酸——
          • 磷酸丙糖异构酶
        • 3-磷酸甘油醛脱氢氧化⇋1,3-二磷酸甘油酸——
          • Pi+NAD+·NADH+H+
          • 3-磷酸甘油醛脱氢酶
            • 催化脱氢，+磷酸
        • 1,3-二磷酸甘油酸⇋3-磷酸甘油酸
          • 磷酸甘油酸激酶
          • +2*ATP
        • 3-磷酸甘油酸⇋2-磷酸甘油酸——
          • 磷酸甘油酸变位酶
        • 2-磷酸甘油酸脱水⇋磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)
          • 烯醇化酶
          • Mg2+
        • 磷酸烯醇式丙酮酸→ 丙酮酸
          • 丙酮酸激酶
            • 别构激活剂
              • 果糖-1,6-二磷酸
            • 别构抑制剂
              • ATP、丙氨酸（肝内
          • +2* ATP Mg2+
    • 生理意义
      • 迅速提供能量
      • 缺氧时的主要供能方式
      • 供氧充足时少数组织的能量来源
      • 组织：视网膜、神经、胃肠道、肾骨髓、皮肤
  • 乳酸生成
    • 丙酮酸还原⇋乳酸
      • 乳酸脱氢酶
      • NAD+
  • 意义
    • 紧急供能：剧烈运动
    • 生理供能：成熟红细胞、白细胞、神经和骨髓
    • 病理供能：呼吸及循环功能障碍
• 糖的有氧氧化
  • 概括
    • 定义：葡萄糖或糖原在有氧条件下，彻底氧化分解生成C02H2O
    • 部位：胞液及线粒体
  • 过程
    • 糖解途径
      • 葡萄糖氧化生成丙酮酸
    • 丙酮酸的氧化(脱氢)脱酸(脱去CO2)乙酰Co(辅酶)A
      • 丙酮酸脱氢酶复合体
      • TPP(硫胺素)，硫辛酸，FAD,NAD+,辅酶A
    • 三羧酸循坏
      • 乙酰CoA+草酰乙酸→柠檬酸
        • 柠檬酸合酶
        • HSCoA
      • 柠檬酸⇋顺乌头酸⇋异柠檬酸
        • 顺乌头酸酶
      • 异柠檬酸→ɑ-酮戊二酸
        • 异柠檬酸脱氢酶
        • NADH+H+、CO2
      • ɑ-酮戊二酸+HSCoA→琥珀酰CoA
        • ɑ-酮戊二酸脱氢酶复合体
        • NADH+H+、CO2
      • 琥珀酰辅酶A⇋琥珀酸+HSCoAe
        • 琥珀酰辅酶A合成酶
        • GTP
      • 琥珀酸⇋延胡索酸
        • 琥珀酸脱氢酶
        • FADH2
      • 延胡索酸+H20⇋苹果酸
        • 延胡索酸酶
      • 苹果酸⇋草酰乙酸
        • 苹果酸脱氢酶
        • NADH+H+
      • 宁异戊同，虎虎言平，一同平虎，两虎一能
    • 三羧酸循环意义
      • 三大营养物质分解产能的共同通路
      • 三大物质代谢联系枢纽
    • 巴斯德效应：有氧氧化抑制糖酵解的现象
  • 氧化磷酸化
    • NADH+H+—2.5ATP FADH2—1.5ATP 1分子乙酰CoA经柠檬酸彻底氧化，生成10ATP
• 糖原的合成与分解
  • 糖原
    • 糖原定义：以葡萄糖为单位聚合而成的具有分支的大分子多糖 (动物体内的储存形式之一，是机体能迅速动用的能量储备之一)
    • 糖原储存的主要器官，生理意义
      • 肌肉：肌糖原，主要通过分解代谢产生的能量，供肌肉收缩时的急需
      • 肝脏：肝糖原，是血糖的重要来源，维持空腹时血糖浓度的恒定。（维持血糖水平）
  • 糖原的合成
    • 组织定位：主要在肝脏、肌肉
    • 细胞定位：胞浆
    • 关键酶：糖原合酶
    • 特点
      • 糖原合成需要引物
      • UDPG是葡萄糖的活性形式
      • 分支靠分支酶以a-1,4-糖苷键
  • 糖原的分解
    • 定义：糖原分解习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程
    • 亚细胞定位：胞浆
    • 关键酶：糖原磷酸化酶
  • 调节
    • 化学修饰
      • 磷酸化酶
        • a.活性(P) b.无活性
      • 糖原合酶
        • a.无性 b.有活性(P)
    • 别构调节
      • 磷酸化酶抑制剂
        • 葡萄糖
      • 糖原合酶激活剂
        • ATP.G-6-P
• 作用机制
  • 胰岛素
    • ①促进肌、脂肪组织等的细胞膜葡萄糖载体将葡萄糖转运入细胞
    • ②通过增强磷酸二酯酶活性，降低cAMP水平，从而使糖原合酶活性增强、磷酸化酶活性降低，加速糖原合成、抑制糖原分解
    • ③通过激活丙酮酸脱氢酶磷酸酶而使丙酮酸脱氢酶激活，加速丙酮酸氧化为乙酰CA,从而加快糖的有氧氧化
    • ④抑制肝内糖异生。这是通过抑制磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成以及促进氨基酸进入肌组织并合成蛋白质，减少肝糖异生的原料
    • ⑤通过抑制脂肪组织内的激素敏感性脂肪酶，可减缓脂肪动员的速率
  • 胰高血糖素
    • ①经肝细胞膜受体激活依赖cAMP的蛋白激酶，从而抑制糖原合酶和激活磷酸化酶，迅速使肝糖原分解血糖升高
    • ②通过抑制6-磷酸果糖激酶-2，激活果糖双磷酸酶-2，从而减少2,6-双磷酸果糖的合成，后者是6-磷酸果糖激酶-1的最强的变构激活剂以及果糖双磷酸酶-1的抑制剂。于是糖酵解被抑制，糖异生则加速
    • ③促进磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成；抑制肝L型丙酮酸激酶；加速肝摄取血中的氨基酸，从而增强糖异生
    • ④通过激活脂肪组织内激素敏感性脂肪酶，加速脂肪动员，从而间接升高血糖水平
  • 糖皮质激素
    • ①促进肌肉蛋白质分解，分解产生的氨基酸转移 到肝进行糖异生
    • ②抑制肝外组织摄取和利用葡萄糖，抑制点为丙 酮酸的氧化脱羧
  • 肾上腺素
    • 通过肝和肌肉的细胞膜受体、cAMP、蛋白激酶级联激活磷酸化酶，加速糖原分解。主要在应激状态下发挥调节作用
• 血糖及其调节
  • 概念
    • 血糖--指血液中的葡萄糖 血糖水平--即血糖浓度
    • 正常血糖浓度：3.9-6.0mmol/L
    • 血糖水生理意义
      • 保证重要组织器官的能量供应，特别是某些依赖葡萄糖供能的组织器官
      • 保证重要组织器官的能量供应，特别是某些依赖葡萄糖供能的组织器官
      • 红细胞没有线粒体，完全通过糖酵解获能
      • 骨髓及神经组织代谢活跃，经常利用葡萄糖供能
  • 来源去路
    • 食物消化吸收
    • 肝糖原分解
    • 非糖物质糖异生
    • →
      • 氧化分解
        • CO2+H2O
      • 糖原合成
        • 肝糖原
      • 硫酸戊糖途径
      • 脂肪或氨基酸等非糖物质
  • 激素调节
    • 降低血糖
      • 胰岛素
    • 升高血糖
      • 胰高血糖素
      • 糖皮质激素
        • 促进激蛋白分解，促进脂肪动员
      • 肾上腺素
        • 加速糖原分解
      • 甲状腺素
• 其他单糖的代谢
  • 果糖、半乳糖和甘露糖都是通过转变为糖酵解途径的中间产物而进入糖酵解途径代谢
  • 果糖在肌和脂肪组织中的代谢
    • 果糖→【己糖激酶】6-磷酸果糖
      • 循糖酵解己糖激酶 合成糖原(肌)
  • 果糖在肝中的代谢
    • 果糖→【果糖激酶】激酶1-磷酸果糖【1-磷酸果糖醛缩酶】→磷酸二羟丙酮→循糖酵解途径分解或合成糖原→甘油醛【丙糖激酶】3-磷酸甘油醛
• 糖异生
  • 概念：糖异生指从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程
    • 非糖物质
      • 非糖物质：甘、丙、苏、丝、天冬、谷、半胱、脯、精、组等
      • 有机酸：乳酸、丙酮酸及三羧酸循环中各种羧酸等
      • 甘油
  • 部位：主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体
  • 原料：主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸
  • 过程
    • 丙酮酸→草酰乙酸
      • 丙酮酸羧化酶，生物素，CO2，ATP（反应在线粒体）
      • 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反应在线粒体、胞液）
    • 草酰乙酸→磷酸烯醇式丙酮酸（PED）
      • 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶
      • GTP ， CO2
    • 1，6-二磷酸糖→6-磷酸果糖
      • 果糖二磷酸酶-1
    • 6-磷酸葡萄糖→葡萄糖
      • 葡萄糖-6-磷酸酶
  • 调节
  • 乳酸循环
    • 肌肉糖酵解，肝脏糖异生
    • 意义：防止酸中毒，回收酸中的能量
    • 2个乳酸生成葡萄糖共消耗6分子ATP
• 磷酸戊糖途径
  • 概括
    • 定义：磷酸戊糖途径是指由葡萄糖-6-磷酸生成磷酸戊糖及NADPH+H+,前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反应过程。
    • 关键酶：6-磷酸葡萄糖
    • 细胞定位：胞液
    • 主要功能：产生5-磷酸核糖和NADPH（中间产物）
  • 分两个阶段
    • 氧化反应：生成磷酸戊糖，NADPH+H+及CO2
    • 基团转移：F-6-P,3-磷酸甘油醛
  • 调节
    • 6-磷酸葡萄糖脱氢酶
    • NADPH/NADP+↑抑制 NADPH/NADP+↓激活
  • 意义
    • 提供NADPH
      • 主要供氢体：加氢反应一脂肪酸、胆固醇
      • 羟化反应一胆汁酸、类固醇激素
      • GSH-维持GSH处于还原状态（蚕豆病）
    • 5-磷酸核糖为核苷酸、核酸的合成提供原料
• 血糖
  • 高血糖
    • 浓度高于7.0mmol/l
    • 原因：胰性，肝性，内分泌异常，肿瘤，饥饿或不能进食者等
  • 低血糖
    • 浓度低于2.8mmol/l
    • 原因：糖尿病，遗传性胰岛素受体缺陷，某些慢性肾炎、肾病综合症等，生理性高血糖和糖尿

糖

• 糖定义
  • 即碳水化合物，其化学本质为多羟醛或多羟酮及其衍生物或多聚物 占85%-95% 占干重2%
• 生物体内主要糖类及生理功能
  • 葡萄糖
    • 运输和利用形式
  • 糖原
    • 葡萄糖的多聚糖，体内储存葡萄糖的形式
• 糖的代谢
  • 水解产物的分类
    • 单糖
      • 不能再水解的唐
        • 葡萄糖 己醛糖
        • 半乳糖 己醛糖
        • 果糖 己酮糖
    • 寡糖
      • 能水解生成几分子单糖，各单糖之间 由脱水缩合的糖苷键相连
        • 麦芽糖:葡萄糖一葡萄糖
        • 蔗糖:葡萄糖一果糖
        • 乳糖:葡萄糖一半乳糖
    • 多糖
      • 能水解生成多个分子单糖的糖
        • 淀粉
          • 是植物种养分的储存形式
        • 糖原
          • 是动物体内葡萄糖的储存形式
        • 纤维素
          • 作为植物的骨架
    • 结合糖
      • 糖与非糖物质的结合物
        • 糖脂
          • 是糖与脂类的结合物
        • 糖蛋白
          • 是糖与蛋白质的结合物
• 概述
  • 糖的生理功能
    • 氧化供能（主要功能）
      • 为生命活动提供能量，体内最主要的能源物质
    • 提供合成体内其他物质的原料
      • 如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇核苷等物质的原料
    • 作为机体组织细胞的组成成分
      • 如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分
  • 糖的消化
    • 主：小肠 次：口腔
    • 蔗糖--(蔗糖酶，淀粉)--葡萄糖+果糖
    • 乳糖--（乳糖酶）--葡萄糖+半乳糖
  • 糖的吸收
    • 部位：小肠上段
    • 形式：单糖 主动运输
  • 糖代谢的概况
    • 氧供应充足时，葡萄糖能彻底氧化生成C02,H20并释放能量
    • 缺氧时，葡萄糖分解生成乳酸
    • 葡萄糖可通过硫酸戊糖途径代谢