生物化学——糖代谢

生物化学——糖代谢的思维导图，包含了1.无氧分解，2.有氧氧化，3.磷酸戊糖途径，4.糖异生，5.糖原的合成与分解等内容，适合生物考前复习。

第七章 糖代谢

• 1.无氧分解
  • 概念
    • 是指在缺氧情况下，葡萄糖或糖原在细胞质中分解生成乳酸并产生少量ATP的过程，又称乳酸发酵
  • 两个阶段
    • 糖酵解：葡萄糖或糖原分 解成丙酮酸
      • 反应特点
        • 一次裂解反应——6 C 变2个 3 C
        • 一次脱氧——NAD 变 NADH
        • 两次消耗ATP
        • 两个高能化合物，两次底物水平磷酸化（2ATP）
        • 三个限速酶催化三个不可逆反应
          • 己糖激酶 6-磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶
    • 乳酸生成：丙酮酸转变成乳酸
  • 生理意义
    • 机体缺氧状况下，能够迅速提供能量
    • 有氧状况下，为某些组织细胞提供能量，为成熟红细胞（无线粒体）提供唯一能量保障。
    • 糖酵解过程的中间产物为其他物质生物合成提供材料。
  • 小结
    • 不需要氧的产能过程
      • 从1分子葡萄糖开始净生成2分子ATP （从糖原开始，则净生成3分子ATP）
    • 两次底物水平磷酸化
      • 底物水平磷酸化：指将高能代谢物分子中的能量直接转移至ADP或GDP生成ATP或GTP的过程。
    • 乳酸的生成
      • 使糖酵解途经中生成的NADH和H+重新转变成NAD+，保证糖酵解过程继续运行。
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• 2.有氧氧化
  • 是糖分解供能的主要方式
  • 概念
    • 在有氧条件下，葡萄糖或糖原在细胞质与线粒体中彻底氧化生成水和二氧化碳，并产生大量ATP的过程。
  • 三个阶段
    • 丙酮酸生成（细胞质）
      • 葡萄糖生成丙酮酸，同糖酵解
    • 丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA （线粒体）
      • 限速酶：丙酮酸脱氢酶复合体
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    • 三羧酸循环（线粒体）
      • 实质
        • 乙酰CoA的彻底氧化分解
      • 概念
        • TAC，从乙酰CoA与草酰乙酸缩合生成含有三个羧基的柠檬酸开始，经过一系列的酶促反应，乙酰CoA被氧化分解成水和二氧化碳，而草酰乙酸得以再生，同时生成大量能量的过程。
      • 特点
        • 一次底物水平磷酸化
        • 两次脱羧，生成两分子二氧化碳
        • 三个限速酶，催化三次不可逆反应
          • 柠檬酸合酶 异柠檬酸脱氢酶 α-酮戊二酸脱氢酶复合
        • 四次脱氢
          • 三次生成NADH和H+
          • 一次生成FADH2
        • 三羧酸循环一次共生成 10分子ATP
        • 在循环中，中间产物本身无量的变化，由于中间产物进入其他代谢途径影响循环的进程，需补充以保证循环的正常运转
  • 生理意义
    • 是机体获取能量供应的主要方式
    • 三羧酸循环是三大营养素彻底氧化分解的共同途径
    • 是糖、脂、蛋白质代谢联系的枢纽
  • 小结
    • 每分子葡萄糖彻底氧化可净生成30或32分子ATP
• 3.磷酸戊糖途径
  • 实质
    • 葡萄糖分解代谢的另一途径，其主要意义不是生成ATP，而是生成磷酸核糖和NADPH
  • 唯一限速酶
    • 6-磷酸葡萄糖脱氢酶
      • 缺乏此限速酶会导致NADPH和G-SH减少，红细胞易破裂，产生溶血性贫血。
        • 蚕豆病
  • G-SH的作用
    • 保护红细胞膜蛋白结构的完整性
  • 生理意义
    • 为核酸的生物合成 提供原料：5-磷酸核糖
    • NADPH在体内有多种生物学功能
      • a. 体内多种合成反应的供氢体
      • b. NADPH参与体内的羟化反应
      • c. NADPH是谷胱甘肽还原酶的辅酶：维持G-SH（还原性谷胱甘肽）的还原状态
• 4.糖异生
  • 实质
    • 糖酵解的逆反应过程
  • 概念
    • 机体组织细胞将各种非糖物质（乳酸、丙酮酸、甘油、生糖氨基酸等）合成葡萄糖或糖原的过程
  • 生糖原料
    • 乳酸、丙酸酮、甘油、生糖氨基酸等
  • 部位
    • 肝（主要）、肾（次要）线粒体和细胞质
  • 三个不可逆反应，四个限速酶
    • 葡萄糖-6-磷酸酶
    • 果糖二磷酸酶-1
    • 丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶
  • 生理意义
    • 糖异生作用的主要生理意义是：在饥饿的状态下，保证血糖浓度的相对恒定
    • 是餐后补充或恢复肝糖原储备的重要途径
    • 肾脏中的糖异生具有调节酸碱平衡的功能
      • 长期饥饿或禁食时，肾糖异生增强，促进酸性物质的排出
• 5.糖原的合成与分解
  • 糖原的合成
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    • 葡萄糖活化
      • 活化形式
        • 尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)
      • 能量消耗
        • 消耗一分子ATP和一分子UTP
    • 糖链延长
      • 限速酶
        • 糖原合酶
      • 反应所需条件
        • 需要糖原引物
      • 形成化学键
        • 形成α-1,4 糖苷键
    • 分支形成
      • 酶
        • 分支酶
      • 两个作用特点
        • α-1,6糖苷键合成作用
        • α-1,4糖苷键水解作用
  • 糖原的分解
    • 直链水解
      • 限速酶
        • 糖原磷酸化酶
      • 作用化学键
        • 只能水解α-1,4糖苷键
      • 肝肾糖原与肌糖原的不同作用
        • 肝肾糖原
          • 因含有葡萄糖-6-磷酸酶，故可以直接分解补充血糖
        • 肌糖原
          • 因缺乏此酶，故不能直接转变为葡萄糖
    • 分支部分水解
      • 酶
        • 脱支酶
          • 转移葡萄糖残基：α-1,4-葡聚糖转移酶（先）
          • 水解α-1,6-糖苷键：α-1,6-葡萄糖苷酶（后）
• 6.血糖及其调节
  • 糖的生理功能
    • 氧化分解为机体生命活动供能（50~70%）
    • 细胞的结构成分：细胞膜、多数细胞器膜
    • 为其他生物分子的合成提供碳骨架：合成某些核酸、脂肪、蛋白质等物质的原料
    • 参与其他生物学活动
  • 血糖
    • 定义
      • 血糖实质血液中的葡萄糖
    • 正常值（空腹血糖浓度）
      • 3.9~6.0mmol/L
    • 来源
      • 食物中的糖类消化吸收入血（主要）
      • 储存的肝糖原分解为葡萄糖入血
      • 非糖物质（乳酸、甘油、氨基酸等）通过糖异生作用转变为葡萄糖
    • 去路
      • 葡萄糖在各组细胞中氧化分解供能（主要）
      • 葡萄糖在肝和肌肉组织中合成糖原储存起来
      • 葡萄糖转变为非糖物质
      • 葡萄糖转变为其他糖类及其衍生物（通过磷酸戊糖途径等）
      • 机体排出尿糖
  • 两类激素
    • 升高糖激素
      • 胰高血糖素、糖皮质激素、肾上腺素
    • 降低糖激素
      • 胰岛素
  • 病理状态
    • 高血糖
      • 空腹血糖浓度高于7.2mmol/L时
    • 低血糖
      • 空腹血糖水平低于2.8mmol/L时