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糖的无氧分解,糖的有氧氧化,磷酸戊糖途径,糖原的合成和分解
编辑于2020-05-17 10:45:20糖酵解
一、糖的无氧分解
(1)糖酵解的反应过程
1.葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖
己糖激酶
哺乳类动物体内有4种己糖激酶同工酶,分别称为Ⅰ至Ⅳ型。肝细胞中存在的是Ⅳ型,称为葡萄糖激酶。
葡萄糖激酶的特点是
①对葡萄糖的亲和力很低
②受激素调控
2. 6-磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖
3. 6-磷酸果糖转变为1,6-二磷酸果糖
6-磷酸果糖激酶-1
别构调节
子主题
4. 1,6-二磷酸果糖裂解成2分子磷酸丙糖
5. 磷酸二羟丙酮转变为3-磷酸甘油醛
6. 3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸
7. 1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸
8. 3-磷酸甘油酸转变为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. 磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸
丙酮酸激酶
别构调节
共价修饰调节
11,丙酮酸被还原为乳酸
(2)小结
反应部位:细胞质
反应全程有三步不可逆反应,分别由己糖激酶、6-磷酸果糖激酶-1及丙酮酸激酶催化,这三个酶是糖酵解的关键酶
糖酵解是一个不需氧的产能过程
产能方式:底物水平磷酸化
(3)糖酵解的生理意义
1.是机体在缺氧情况下迅速获取能量的有效方式
2.是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径
二、糖的有氧氧化
(1)糖的有氧氧化过程
1.葡萄糖经糖酵解途径生成丙酮酸
2.丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰CoA
丙酮酸脱氢酶复的组合体成
酶和辅酶
辅酶:TPP含维生素B1FAD含维生素B2NAD含维生素PPHSCoA含泛酸
3.乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化分解
(2)三羧酸循环的特点
1.三羧酸循环每进行一次,消耗1分子乙酰CoA。发生2次脱羧,生成2分子CO2; 发生4次脱氢,生成3分子NADH+H+和1分子FADH2。发生1次底物水平磷酸化,生成1个GTP。
2.关键酶:柠檬酸合酶,α-酮戊二酸脱氢酶复合体,异柠檬酸脱氢酶。上述三个酶催化的反应为不可逆反应,故整个循环不可逆。
(3)三羧酸循环的生理意义
1.三羧酸循环是糖、脂肪和氨基酸三大营养物质氧化分解的共同通路。其作用在于通过4次脱氢,为氧化磷酸化反应生成ATP提供还原当量。
2.三羧酸循环是糖、脂肪、氨基酸代谢联系的枢纽。
(4)糖有氧氧化的意义
1.糖有氧氧化是机体获得ATP的主要方式,糖在有氧条件下彻底氧化释放的能量远多于糖酵解。
2.在糖有氧氧化过程中,脱氢反应产生的还原当量(NADH+H+、FADH2)进入呼吸链氧化为H2O的同时ADP偶联磷酸化生成ATP。
三、磷酸戊糖途径
(1)概念
磷酸戊糖途径指从糖酵解的中间产物6-磷酸葡萄糖开始形成旁路,通过氧化、基团转移两个阶段生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖,又返回糖酵解的代谢途径。
(2)细胞定位:细胞质
(3)反应过程
第一阶段
氧化反应:生成磷酸戊糖,NADPH+H+及CO2
催化第一步脱氢反应的6-磷酸葡萄糖脱氢酶是此代谢途径的关键酶;两次脱氢脱下的氢均由NADP+接受生成NADPH+H+;反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间产物。
第二阶段
基团转移反应
(4)磷酸戊糖途径的生理意义
1.为核酸的生物合成提供核糖
2.提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应
四、糖原的合成与分解
(1)糖原储存的主要器官及其生理意义
肌肉:肌糖原,120 ~ 400g,主要供肌肉收缩所需
肝:肝糖原,约70 g, 维持血糖水平
(2)糖原合成
合成部位
组织定位:主要在肝、肌肉
细胞定位:细胞质
反应步骤
(一)尿苷二磷酸葡萄糖的生成
1.葡萄糖磷酸化(己糖激酶;葡萄糖激酶(肝),消耗ATP),生成6-磷酸葡萄糖
2.6-磷酸葡萄糖(磷酸葡萄糖变位酶)同分异构转变成1-磷酸葡萄糖
3.1-磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG),UDPG(含高能磷酸键)可看作“活性葡萄糖”,在体内充作葡萄糖供体
(二)糖链的延长
4. α-1,4-糖苷键式结合
Gn + UDPG(糖原合酶)→Gn+1 + UDP
UDP(核苷二磷酸激酶)→UTP,反应消耗能量
5.糖原分支的形成
分支酶催化形成α-1,6-糖苷键
(3)糖原分解
概念:糖原分解指糖原水解成6-磷酸葡萄糖或葡萄糖的过程,亚细胞定位:细胞质
反应步骤
(一)糖原磷酸解为1-磷酸葡萄糖
糖原n+1(糖原磷酸化酶)→糖原n + 1-磷酸葡萄糖,糖原磷酸化酶是糖原分解的关键酶
脱支酶的作用
①转移葡萄糖残基
②水解α-1,6-糖苷键
(二)1-磷酸葡萄糖转变为6-磷酸葡萄糖
1-磷酸葡萄糖(磷酸葡萄糖变位酶)→6-磷酸葡萄糖
(三)6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖
6-磷酸葡萄糖(葡萄糖-6-磷酸酶(肝,肾))→葡萄糖
肝和肾组织细胞中含葡萄糖-6-磷酸酶,能将6-磷酸葡萄糖水解成游离葡萄糖,释放到血液,维持血糖浓度的恒定。
肌肉组织中缺乏葡萄糖-6-磷酸酶,肌糖原分解产生的6-磷酸葡萄糖不能转变为葡萄糖,只有通过糖酵解途径为肌肉收缩提供能量。
五、糖异生作用
概念:由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖异生。糖异生途径是从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程。
部位:主要在肝、肾细胞的细胞质及线粒体。
原料:主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸。
反应步骤
(一)丙酮酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸
丙酮酸(消耗ATP),在丙酮酸羧化酶催化下生成草酰乙酸;草酰乙酸消耗GTP磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶作用下生成磷酸烯醇式丙酮酸。
丙酮酸羧化酶,辅酶为生物素(反应在线粒体);磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(反应在线粒体、细胞质)。
草酰乙酸逆反应生成苹果酸和天冬氨酸从线粒体到细胞质,在细胞质内逆反应又生成草酰乙酸,在磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶作用下生成磷酸烯醇式丙酮酸。
(二)1,6-二磷酸果糖转变为6-磷酸果糖
果糖二磷酸酶
(三)6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖
葡萄糖-6-磷酸酶
六、血糖
正常空腹血糖浓度 :3.89-6.11mmol/L