第二十七章 糖原代谢
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27章代谢整合左边图谱是公元前六世纪希腊运动员跑步的场景画面。
取得成绩的运动员和其他运动员一样,就是要保持其血液葡萄糖水平。
要实现这一目标,就要将体内代谢进行精致的整合。
该图显示葡萄糖氧化产生ATP需要进行糖酵解、三羧酸循环、和氧化磷酸化之间互作。
很多代谢途径必须协调才能满足机体需求。
此处只是这类协调的少量实例。
我们已经介绍了生物机体代谢的各种途径。
这些代谢途径在机体内是同时存在的。
各个代谢途径必须能够感受到其它代谢途径的状态,从而将自身的功能状态置于满足机体需求的最适水平。
代谢过程中这些反应网络如何协调?本章介绍哺乳动物代谢整合的一些原则。
首先我们概要介绍代谢的策略和代谢调节反复使用的模式。
随后考察三个关键分支路口(葡萄糖6-磷酸,丙酮酸,和乙酰CoA)的分子流动,阐述不同代谢途径之间的互作。
我们还要介绍大脑、肌肉、脂肪组织、肾脏、和肝脏的代谢差异。
最后介绍在不同的代谢干预条件下,1这些组织之间互作所发生的改变。
对这些代谢的考察能够解释生化知识是如何阐明生物体功能的。
27.1 代谢含有高度关联的途径分解代谢的基本策略是形成ATP、还原势能、和进行生物合成所需要的构造模块。
我们现在简单综述一下这方面的知识。
1.ATP是通用的能源分子。
ATP磷酸的转移势能高,使之能够充当肌肉收缩、主动运输、信号放大、和生物合成的能源。
在细胞内,ATP水解能够改变与ATP水解偶联反应平衡时产物和反应物之间的比值,程度达到108左右。
因此在热力学上不利的反应,与足量ATP 分子水解反应偶联就变成热力学有利的反应。
2.燃料分子如葡萄糖、脂肪酸、和氨基酸氧化产生ATP。
大多数氧化反应共同的中间体是乙酰CoA。
经过柠檬酸循环,乙酰CoA的乙酰基被氧化成CO2和水,同时产生NADH 和FADH2。
然后将这些载体的电子转移给呼吸链。
在呼吸链中,电子被转移给O2,导致质子被泵出线粒体膜(图27.1)。
产生的质子梯度被用来合成ATP。
糖原代谢与糖尿病发生的关系糖原是一种多糖体,是动物的主要能量储备形式。
它由葡萄糖分子连接而成,主要储存在肝脏和肌肉细胞中。
糖原代谢是指机体内对糖原的合成和分解过程,这个过程十分关键,它和糖尿病发生有着密切的关系。
正常情况下,当机体需要能量时,肝脏和肌肉细胞会分解储存在其中的糖原,将其转化为葡萄糖,进而供能。
糖原的合成和分解由一系列酶和激素调节完成。
在糖原分解过程中,葡萄糖-6-磷酸酶(G6Pase)是一个非常重要的酶,它参与糖原分解的最后一步,将糖原中的葡萄糖-6-磷酸转化为游离葡萄糖。
同时,胰岛素是一个非常关键的激素,它可以促进糖原的合成,并抑制糖原分解。
糖尿病是指机体内的胰岛素分泌不足或胰岛素作用异常,导致血糖升高的疾病。
糖尿病患者的机体无法有效利用葡萄糖,因此在血液中的葡萄糖含量很高。
这种情况下,机体将无法充分利用肝脏和肌肉细胞中的糖原,因此糖原合成会逐渐减少。
与此同时,G6Pase的表达水平会增加,促进糖原分解,从而进一步加重机体对葡萄糖的依赖性。
这样,就形成了一个恶性循环,使得糖尿病的病情逐渐加重。
除此之外,糖原合成和分解还与脂肪酸代谢有密切的关系。
在机体长期处于高血糖状态时,机体的自身脂肪代谢会发生变化,导致高浓度的游离脂肪酸释放进入循环系统,形成三酰甘油。
这会影响葡萄糖的利用,从而进一步损伤机体的代谢功能。
因此,为了预防糖尿病的发生和加重,我们应该注意控制饮食,适度运动,保持健康的生活方式。
在糖尿病综合治疗中,除了药物治疗外,合理的饮食和运动也是战胜糖尿病的重要手段。
同时,我们还应该关注自身的代谢水平,在医生的指导下积极检查和控制血糖、胰岛素以及脂肪酸等相关指标。
只有掌握了这些知识,才能更好地保护自身的健康,预防糖尿病的发生和危害。
总之,糖原代谢是人类身体中一个非常重要的生物过程,它与糖尿病的发生和发展有着密切的关系。
在生活中,我们经常可以通过调整饮食和运动来预防和控制糖尿病,从而保持身体的健康和稳定。