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生物化学与分子生物学--糖代谢,血糖主要受激素调节:胰岛素、胰高血糖素、糖皮质激素、肾上腺素,有兴趣的可以看看哟。
编辑于2023-09-24 12:52:52 广东糖代谢
糖的有氧氧化
三个阶段
1、葡萄糖经糖酵解生成丙酮酸
2、丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰CoA
经过5步反应氧化脱羧生成乙酰CoA、NADH、CO2(丙酮酸脱氢酶复合体)
3、乙酰CoA经三羧酸循环及氧化磷酸化提供能量
两次脱羧生成2CO2,一次底物水平磷酸化生成1GTP,四次脱氢生成3NADH和1FADH2
三羧酸循环使乙酰CoA彻底氧化
1、乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸(柠檬酸合酶,第一个限速步骤)
2、柠檬酸经顺乌头酸转变为异柠檬酸(顺乌头酸酶)
3、异柠檬酸氧化脱羧转变为α-酮戊二酸(异柠檬酸脱氢酶,催化氧化脱羧产生CO2、 1NADH,第二个限速步骤)
4、α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA(α-酮戊二酸脱氢酶复合体,氧化脱羧,脱氢生成1NADH、1CO2,第三限速步骤)
5、琥珀酰CoA水解为琥珀酸(琥珀酰CoA合成酶,发生底物水平磷酸化,生成1GTP/ATP)
6、琥珀酸脱氢生成延胡索酸(琥珀酸脱氢酶,该酶是TCA中唯一与内膜结合的酶,生成1FADH2)
7、延胡索酸加水生成苹果酸(延胡索酸酶)
8、苹果酸脱氢生成草酰乙酸(苹果酸脱氢酶,生成1NADH)
三羧酸循环在三大营养物质代谢中占核心地位
1、三羧酸循环是三大营养物质分解的共同通路:三大营养物质在体内最终都将产生乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化
2、三羧酸循化是糖、脂肪、氨基酸代谢联系的枢纽:糖和大部分氨基酸可以相互转变,糖在饱食时也可以转变为脂肪(柠檬酸循环);部分氨基酸可以转变为酮体;脂肪只能间接生成糖和部分氨基酸
糖的有氧氧化是糖分解供能的主要方式
三羧酸循环生成3NADH,1FADH2,一次底物水平磷酸化1ATP,所以一分子乙酰CoA经TCA彻底氧化生成10ATP,若从丙酮酸开始算则为12.5ATP。当氧气充足时糖酵解产生的2NADH进入线粒体可以通过两种途径生成5或3ATP。综述一分子葡萄糖需要6O2可以彻底氧化产生32/30ATP(2+12.5×2+3/5)、6H2O、6CO2
有氧氧化调节主要受能量供需平衡调节
1、丙酮酸脱氢酶复合体调节乙酰CoA的生成速率:别构调节、化学修饰。细胞内能量状态;产物抑制,底物激活。在饥饿状态下,脂肪酸大量分解,为了使大多数器官改用脂肪酸为能源,节约葡萄糖确保脑的供给。丙酮酸脱氢酶复合体可被磷酸化而失活
2、三羧酸循环的关键酶调节乙酰CoA的氧化速率:柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶复合体。底物别构激活,产物抑制;能量状态调节;Ca2+的激活作用,降低关键酶的Km,且可以激活丙酮酸脱氢酶复合体
3、糖的有氧氧化各个阶段相互协调:主要是其中多种关键酶可以被一些相同的别构剂所调节(柠檬酸负反馈调节糖酵解和TCA;NADH负反馈调节丙酮酸脱羧和TCA。总之糖酵解,丙酮酸氧化脱羧,TCA,氧化磷酸化的运行速率彼此配合、相互适应);能量状态协同调节各个阶段的关键酶
糖氧化产能方式的选择有组织偏好
1、巴斯德效应:肌组织在有氧条件下,有氧氧化活跃,无氧氧化被抑制。糖酵解中产生的NADH进入线粒体有氧氧化,或者还原丙酮酸生成乳酸(酵母中发现)
2、瓦伯格效应:增殖活跃的组织(肿瘤)在有氧时,葡萄糖也不彻底氧化,而是被分解产生乳酸。避免将葡萄糖全部氧化分解,为肿瘤快速生长提供生物原料
糖异生
糖异生不完全是糖酵解的逆反应(多数可逆)
1、丙酮酸经丙酮酸羧化支路生成磷酸烯醇式丙酮酸:丙酮酸进入线粒体被丙酮酸羧化酶催化生成草酰乙酸,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(线粒体,胞质内均有,草酰乙酸可以通过苹果酸转运或天冬氨酸转运,取决于不同糖异生原料对供氢体的需求)将草酰乙酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸。总共消耗2ATP。
2、果糖-1,6-二磷酸水解为果糖-6-磷酸
3、葡糖-6-磷酸水解为葡萄糖
糖异生和糖酵解的反向调节主要针对两个底物循环
1、果糖-1,6-二磷酸和果糖-6-磷酸的互变(果糖-2,6-二磷酸、AMP别构激活磷酸果糖激酶-1,抑制果糖二磷酸酶-1,能量负反馈和果糖二磷酸的正反馈双重调节,促进餐后糖酵解,抑制糖异生)
2、磷酸烯醇式丙酮酸与丙酮酸的互变(三个关键酶活性的调节)
糖异生的主要生理意义是维持血糖平衡
1、肝的糖异生主要是在饥饿或运动时调节血糖,肾的糖异生可在长期饥饿时维持血糖平衡
2、糖异生是补充恢复肝糖原储备的重要途径(肝的葡糖激酶亲和力低,所以通过糖异生可以快速恢复血糖)
3、肾糖异生增强有利于维持酸碱平衡(糖异生增强导致谷氨酰胺、谷氨酸脱氨,用于糖异生,剩下的NH3分泌到管腔内与H+结合,从而降低原尿的H+浓度,防止酸中毒)
肌肉收缩产生的乳酸在肝内糖异生形成乳酸循环
血糖及其调节
血糖主要受激素调节:胰岛素、胰高血糖素、糖皮质激素、肾上腺素