医学生物化学第六章糖代谢

医学生物化学一第六章糖代谢思维导图，糖是一类化学本质为多羟醛或多羟酮及其衍生物的有机化合物，糖代谢（carbohydrate metabolism）指葡萄糖(glucose，Glc)、糖原(glycogen，Gn)等在体内的一系列复杂的化学反应。在人体内糖的主要形式是葡萄糖(glucose，Glc)及糖原(glycogen，Gn)。更多干货内容赶快收藏起来慢慢看吧！

糖代谢

• 糖 (carbohydrates) 即碳水化合物，其化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。
  • 单糖 不能再水解的糖。
  • 低聚糖 能水解生成几分子单糖的糖，各单糖之间借脱水缩合的糖苷键相连。 麦芽糖 乳糖 蔗糖
  • 多糖 能水解生成多分子单糖的糖 常见的多糖有 淀 粉 (starch) 糖 原 (glycogen) 纤维素 (cellulose)
• 糖的作用
  • 氧化供能 1g葡萄糖完全氧化可以释放17kJ能量。
  • 提供合成体内其他物质的原料
  • 作为机体组织细胞的组成成分
• 糖的消化 人类食物中的糖主要有植物淀粉、动物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以淀粉为主。 消化部位： 主要在小肠，少量在口腔 糖的吸收 1. 吸收部位 小肠上段 2. 吸收形式 单 糖
• 糖 原 代 谢 糖 原 (glycogen) 是动物体内糖的储存形式之一，是机体能迅速动用 的能量储备。 肌肉：肌糖原，180 ~ 300g，主要供肌肉收缩所需 肝脏：肝糖原，70 ~ 100g，维持血糖水平
  • 糖原的结构特点及其意义 1. 葡萄糖单元以α-1,4-糖苷键形成长链。 2. 约10个葡萄糖单元处形成分枝，分枝处葡萄糖以α-1,6-糖苷键连接，分支增加，溶解度增加。 3. 每条链都终止于一个非还原端.非还原端增多，以利于其被酶分解。
  • 糖原的合成代谢 （一）定义 糖原的合成(glycogenesis) 指由葡萄糖合成糖原的过程。 （二）合成部位 组织定位：主要在肝脏、肌肉 细胞定位：胞浆
  • 糖原合成途径 1.葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖 2. 6-磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖 3. 1- 磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖 4. 糖原的合成
  • 糖原的分解代谢 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 肝糖元的分解 1. 糖原的磷酸解 2. 1-磷酸葡萄糖转变成6-磷酸葡萄糖 3. 6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖 肌糖原的分解 肌糖原分解的前三步反应与肝糖原分解过程相同，但是生成6-磷酸葡萄糖之后，由于肌肉组织中缺乏葡萄糖-6-磷酸酶，所以生成的6-磷酸葡萄糖不能转变成葡萄糖释放入血提供血糖，而只能进入酵解途径进一步代谢。 肌糖原的分解与合成与乳酸循环有关。
• 糖的有氧氧化 糖的有氧氧化(aerobic oxidation)指在机体氧供充足时，葡萄糖彻底氧化成H2O和CO2，并释放出能量的过程。是机体主要供能方式。 部位：胞液及线粒体
  • 1、丙酮酸的氧化脱羧
  • 2、三羧酸循环 三羧酸循环(Tricarboxylic acid Cycle, TAC)也称为柠檬酸循环，这是因为循环反应中的第一个中间产物是含三个羧基的柠檬酸。由于Hanks Krebs正式提出了三羧酸 循环的学说，故此循环又称为Krebs循环。 所有的反应均在线粒体中进行。 三羧酸循环的反应过程 （1）缩合反应 （2）柠檬酸异构化生成异柠檬酸 （3）异柠檬酸氧化脱羧生成α-酮戊二酸 （4）α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA （5）琥珀酰CoA生成琥珀酸 （6）琥珀酸脱氢生成延胡索酸 （7）延胡索酸加水生成苹果酸 （8）草酰乙酸的再生 三羧酸循环的生理意义 • 是三大营养物质氧化分解的共同途径； • 是三大营养物质代谢联系的枢纽； • 为其它物质代谢提供小分子前体
    • ④ 三羧酸循环的要点 每经过一次三羧酸循环:消耗一分子乙酰CoA，四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化。生成1分子FADH2，3分子NADH+H+，2分子CO2， 1分子GTP。 *关键酶有：柠檬酸合酶，α-酮戊二酸脱氢酶复合体异柠檬酸脱氢酶
  • 3、磷酸戊糖途径 磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+的反应过程。 细胞定位：胞 液 磷酸戊糖途径的反应过程 反应过程可分为二个阶段 第一阶段：氧化反应 生成磷酸戊糖，NADPH+H+及CO2 第二阶段则是非氧化反应 包括一系列基团转移。 2、提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应 ①为脂肪酸和胆固醇等物质合成提供氢 ②参与肝脏的生物转化 ③作为谷胱甘肽还原酶的辅酶
    • （1）在细胞质中进行分解代谢。脱氢反应以NADP+为受氢体，生成NADPH+H+。 （2）反应中生成了重要的中间代谢物——5-磷酸核糖。（3）一分子G-6-P经过反应，只能发生一次脱羧和二次脱氢反应，生成一分子CO2和2分子NADPH+H+。
  • 有氧氧化的生理意义 糖的有氧氧化是机体产能最主要的途径。它不仅产能效率高，而且由于产生的能量逐步分次释放，相当一部分形成ATP，所以能量的利用率也高。
• 糖无氧氧化 定义 在缺氧情况下，葡萄糖在细胞液中分解生成乳酸(lactate)的过程称之为糖无氧氧化。 糖无氧氧化的反应部位：胞浆 第一阶段：糖酵解 糖无氧氧化分为两个阶段 由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，称之为糖酵解途径(glycolytic pathway)。 第二阶段：乳酸生成 由丙酮酸转变成乳酸
  • 糖酵解途径 1） 葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖 2） 6-磷酸葡萄糖异构生成6-磷酸果糖 3）6-磷酸果糖磷酸化生成1,6-二磷酸果糖 4） 1,6-二磷酸果糖裂解生成磷酸二羟丙酮和3-磷酸甘油醛 5）磷酸二羟丙酮异构生成3-磷酸甘油醛 6）3-磷酸甘油醛脱氢并磷酸化生成1,3-二磷酸甘油酸 7） 1,3-二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油酸 8） 3-磷酸甘油酸异构生成2-磷酸甘油酸 9) 2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸 10) 磷酸烯醇式丙酮酸生成丙酮酸
    • ADP或其他核苷二磷酸的磷酸化作用与底物的脱氢 或脱水作用直接相偶联的反应过程，称为底物水平 磷酸化
  • 糖酵解的反应特点 1、整个过程无氧参加 2、三个关键酶 3、从葡萄糖开始净生成2分子ATP 4、一次脱氢，辅酶为NAD＋，生成NADH＋H＋。
  • 糖无氧氧化的生理意义 1、机体在相对缺氧情况下主要的能量生成方式。 2、少数组织，如红细胞和视网膜、睾丸、肾髓质等组织细 胞，即使在有氧条件下，仍需从糖酵解获得能量。 3、 肿瘤组织 通过无氧氧化获取能量 。
• 糖 异 生 概念 ：糖异生是指从非糖化合物转变为葡萄糖或 糖原的过程。 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
  • 糖异生的途径 （一）丙酮酸羧化支路 （二）1,6-二磷酸果糖生成6-磷酸果糖 （三）6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖
    • ① 丙酮酸羧化酶（pyruvate carboxylase），辅酶为生物素（反应在线粒体）。 ② 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反应在线粒体、胞液）。
  • 糖异生的生理意义 1. 在饥饿情况下维持血糖浓度相对恒定空腹或饥饿时，依赖氨基酸、甘油等异生成葡萄糖，以维持血糖水平恒定。 2. 乳酸回收利用乳酸来自肌糖原分解。这部分糖异生主要与运动强度有关。
  • 肌肉收缩（尤其是供氧不足时）通过糖酵解生成乳酸。肌内糖异生活性低，所以乳酸通过细胞膜弥散进入血液后，再入肝，在肝内异生为葡萄糖。葡萄糖释入血液后又可被肌肉摄取，这就构成了一个循环，此循环称为乳酸循环，也称Cori循环。
    • 乳酸循环的形成是由于肝和肌肉组织中酶的特点所致 生理意义 乳酸再利用，避免了乳酸的损失 防止乳酸的堆积引起酸中毒
• 血糖 概念：血糖是指血液中游离葡萄糖。 正 常 血 糖 浓 度 空 腹：3.9～6.1mmol/L 餐后两小时：＜7.8mmol/L
  • 生理意义：血糖水平恒定的生理意义 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。 骨髓及神经组织代谢活跃，经常利用葡萄糖供能。 正常情况下脑组织主要依赖葡萄糖供能； 红细胞没有线粒体，完全通过糖酵解获能
  • 血糖调节 (一）器官调节 肝的调节 ①糖原合成与分解 ②糖异生 肾的调节 ①肾脏重吸收 ②肾糖阈（10.0mmol/L） (二）激素调节 胰岛素 ①促进细胞摄取葡萄糖 ②促进葡萄糖氧化分解 ③促进肝/肌糖原合成 ④抑制糖异生作用 ⑤抑制糖原分解为葡萄糖 胰高血糖素 肾上腺素 糖皮质激素 甲状腺素 生长素 ①促进糖异生作用 ②促进糖原分解为葡萄糖 ③抗胰岛素作用