糖代谢
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医学基础知识:生物化学之糖代谢的知识今天今天来给大家梳理一下关于糖代谢的知识,具体内容如下:糖的分解代谢(一)糖酵解葡萄糖在无氧情况下经过三个阶段生成乳酸。
(糖酵解的产物是乳酸)1.三个阶段、三个关键酶:①第一阶段:葡萄糖生成2分子磷酸甘油醛;关键酶:己糖激酶、6磷酸果糖激酶。
②第二阶段:磷酸甘油醛生成丙酮酸;③第三阶段:丙酮酸生成乳酸;关键酶:丙酮酸激酶。
(第一阶段:葡萄糖在己糖激酶作用下生成6磷酸葡萄糖;6磷酸葡萄糖在6磷酸果糖激酶的帮助下生成1,6二磷酸果糖;1,6二磷酸果糖再裂解成2分子磷酸甘油醛。
)2.糖酵解的3个关键酶(限速酶):己糖激酶、6磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶。
记忆:(六斤冰糖):6磷酸果糖激酶、己糖激酶、丙酮酸激酶。
3.糖酵解的作用:提供能量。
(二)糖的有氧氧化1.三个阶段:①第一阶段:葡萄糖生成丙酮酸;②第二阶段:丙酮酸进入线粒体生成乙酰辅酶A;③第三阶段:乙酰辅酶A进入三羧酸循环生成二氧化碳。
2. 三羧酸循环四步脱氢、三个关键酶、二步脱羧、一次底物磷酸化。
三羧酸循环的原料:乙酰CoA;第一步:乙酰CoA生成柠檬酸;关键酶是柠檬酸合酶;第二步:柠檬酸调整姿态,变为异柠檬酸;第三步:异柠檬酸生成-酮戊二酸;关键酶是异柠檬酸脱氢酶。
(第一次脱氢;受体是NAD)第四步:-酮戊二酸在-酮戊二酸脱氢酶的帮助下生成琥珀酰CoA;关键酶是-酮戊二酸脱氢酶。
(第二次脱氢;受体是NAD)第五步:琥珀酰CoA在某些激酶的帮助下生成琥珀酸和GTP。
(这是唯一一次底物水平磷酸化)第六步:琥珀酸在琥珀酸脱氢酶的帮助下生成延胡索酸;关键酶是琥珀色酸脱氢酶(第三次脱氢;受体是FAD)第七步:延胡索酸加水生成苹果酸。
第八步:苹果酸在苹果酸脱氢酶的帮助下生成草酰乙酸(第四次脱氢;受体是NAD)总结:三羧酸循环发生在线粒体;三羧酸循环的底物:乙酰辅酶A;三羧酸循环发生了4次脱氢;生成3个NAD、1个FAD;三羧酸循环发生2次脱羧,生成2分子CO2;三羧酸循环发生1次底物磷酸化;一个NAD可以生成2.5个ATP;一个FAD可以生成1.5个ATP;一轮三羧酸循环总共生成10个ATP;(3个NAD、1个FAD + 唯一一次底物磷酸化时生成的1个ATP)三羧酸循环通过脱氢反应生成9个ATP;三羧酸循环底物磷酸化生成1个ATP;一分子乙酰辅酶A进入三羧酸循环最终生成10个ATP;一分子葡萄糖糖酵解生成2个ATP;一分子葡萄糖彻底氧化后生成30或32个ATP;一分子丙酮酸彻底氧化后生成12.5个ATP。
糖代谢途径知识点总结1. 糖的来源及转化:糖是生命体中最基本的能量来源之一,它主要来源于食物中的碳水化合物,如淀粉、蔗糖等。
糖在体内主要通过消化吸收、肝脏储存和释放等步骤进行转化,最终经过一系列的代谢反应转化为能量供给细胞使用。
2. 糖原的合成与降解:糖原是一种多聚糖,主要储存在肝脏和肌肉中,它是人体内最主要的能量储备物质。
当人体内的血糖浓度过高时,胰岛素的作用下,糖原会在肝脏和肌肉中合成并储存起来,以调节血糖的浓度。
而当体内需要能量时,糖原会被分解成葡萄糖并释放到血液中,供给全身各个组织细胞的能量需求。
3. 糖的磷酸化途径:糖的磷酸化是糖代谢的一个重要步骤,它发生在细胞内质膜上的糖磷酸合成途径中。
主要包括糖激酶的作用,将葡萄糖磷酸化为葡萄糖-6-磷酸等。
糖类的磷酸化是糖类代谢的起始关键环节,它不仅能使葡萄糖转化为更容易受控制的代谢产物,而且还能限制葡萄糖进入细胞的速率,从而保持细胞内的葡萄糖水平。
4. 糖酵解:糖酵解是糖代谢途径中的一个重要环节,它能将葡萄糖分解产生能量,是维持身体能量平衡的重要手段。
糖酵解共包括三个主要步骤:糖的预处理、三羧酸循环和线粒体内的氧化磷酸化。
在这些过程中,葡萄糖经过一系列酶的作用,分解成乳酸或乙醛和丙酮,释放出大量的ATP,供给细胞在活动中所需的能量。
5. 糖异生:糖异生是指细胞内非糖物质被合成为葡萄糖的过程,主要发生在肝脏和肾脏中。
当体内能量供给不足时,肝脏会通过糖异生途径将蛋白质或脂肪分解产生的丙酮酸、乳酸等合成葡萄糖,以满足全身组织细胞对能量的需求。
糖异生是体内糖代谢中的重要途径,能够保持血糖水平的稳定和维持正常的生理活动。
6. 糖类的磷酸化途径:在糖代谢途径中,糖可通过糖激酶酶这一酶的作用受磷酸化。
这一过程不仅是糖代谢的重要环节,同时也是体内维持能量平衡的重要手段,它能有效调控糖的代谢速率和保持细胞内的糖水平。
总结:糖代谢途径是细胞内进行能量代谢的重要途径之一,它通过合成与降解、磷酸化途径、酵解、异生等多个环节,将葡萄糖合理地转化为细胞内的能量源,从而维持身体的正常生理活动。
糖代谢的几条重要途径及各途径的生理意义糖代谢,大家都知道吧?它是咱们身体里一个特别重要的“能量工厂”。
就像咱们家厨房里做饭的锅碗瓢盆一样,糖代谢是身体将食物转化为能量的一个“幕后黑手”。
不过,说到糖代谢,很多人一听就头大,好像是某种高深的化学反应,其实不然,说白了就是咱们吃进去的那些糖,怎么被身体利用,变成能量,最后给咱们身体充电的过程。
今天咱们就来聊聊,糖代谢这几个大路上的“关键节点”和它们的重要性,咱不说专业名词,就是简单明了、让你能理解的讲解!咱先从“糖酵解”说起吧。
嗯,听这名字可能有点吓人,“糖酵解”听起来像是要做什么“大事”似的。
其实它就是咱们身体处理糖的第一步。
如果你吃了一个甜甜的苹果或者一块巧克力,糖酵解就开始了。
这个过程其实挺简单的,就是把复杂的糖分解成比较简单的东西,给身体提供能量。
糖酵解就在细胞里面悄悄地进行,过程中,会产生一些小分子物质,比如说ATP(ATP就是能量的货币哦!)。
它们就像电池一样,给咱们的身体各种器官提供动力。
这个过程发生得特别快,不需要氧气,简直是“快刀斩乱麻”,特别适合咱们身体“紧急启动”的时候,给你个“快速充电”,让你立马满血复活。
可是,糖酵解不是一直能给咱提供长久的能量,消耗了这点“小电池”,还得走一步下一步。
再说到“有氧呼吸”这条途径,大家可能会觉得哎,这不就是呼吸嘛,和糖代谢有什么关系?其实大有关系!你想,咱们不是老说要保持深呼吸嘛?其实这正是有氧呼吸的前提之一。
当糖酵解结束后,剩下的这些小分子物质就进入到细胞的“动力中心”——线粒体,咱也可以叫它细胞里的“发电厂”。
如果咱们有足够的氧气,这个发电厂就会发挥作用,把小分子分解得更彻底,生成更多的能量。
简直就是把原本的小电池换成了超级大电池!这样一来,不仅能量多了,产生的废物也很少,身体可以长时间保持活力。
可以这么说,有氧呼吸是咱们身体最“靠谱”的能量来源,就像那种稳定的发电站,不断地给你提供源源不断的电力。
糖代谢名词解释糖代谢是指机体对糖类物质进行摄取、利用和合成的过程。
糖是人体生理活动中的重要能源来源,它在体内主要通过糖代谢途径进行利用。
糖代谢主要包括糖的摄取和吸收、糖的氧化解磷酸化和糖原合成与分解三个过程。
糖的摄取和吸收是指从食物中吸收糖分子进入血液。
人们摄入食物中的碳水化合物,如蔗糖、淀粉等,经过消化吸收后转化为葡萄糖等单糖,通过肠道上皮细胞的吸收膜转运至血液中,进而被输送至全身各细胞。
糖的氧化解磷酸化是糖在细胞内被氧化分解生成能量的过程。
葡萄糖进入细胞后,通过一系列酶的作用,经过糖酵解和三羧酸循环,最终生成能量丰富的分子三磷酸腺苷(ATP),供细胞进行生物化学反应和各种生理功能的维持和驱动。
糖原合成与分解是机体对糖分子进行储存和利用的过程。
葡萄糖在细胞内可以被合成为糖原,以储存形式保存在肝脏和肌肉中,当身体需要能量时,糖原可以被分解为葡萄糖,以供细胞能量代谢的需要。
这种合成和分解的平衡可以调节血液中葡萄糖水平的稳定,维持机体正常的能量代谢。
糖代谢也与一系列重要的调节机制相关。
胰岛素和胰高血糖素是两种重要的调节激素,胰岛素能够促进葡萄糖的摄取和利用,并促使葡萄糖合成为糖原进行储存;胰高血糖素则能够抑制胰岛素的分泌,促进葡萄糖的释放和糖原的分解。
这些调节机制能够在合适的时机调控机体内葡萄糖的利用和储存,维持血糖平衡。
糖代谢异常与一系列疾病的发生和发展密切相关。
例如,糖尿病是一种由于胰岛素分泌缺陷或细胞对胰岛素抵抗等原因导致血糖水平升高的疾病,使得糖的代谢发生紊乱;糖酵解途径的异常也与肿瘤、心血管疾病等多种疾病的发生有关。
总之,糖代谢是机体中对糖类物质进行摄取、利用和合成的过程,其正常进行对于维持机体能量代谢的稳定和健康具有重要作用。
通过深入了解糖代谢的相关过程和机制,可以对糖相关疾病的预防和治疗提供理论基础。
糖代谢的那些事儿:从日常生活到健康管理的全面应用糖代谢,听起来挺高大上的,其实它跟咱们的生活息息相关。
简单来说,糖代谢就是咱们身体把吃进去的糖分转化成能量的过程。
今天,咱们就来聊聊糖代谢的那些事儿,看看它在咱们日常生活中有哪些应用。
一、糖代谢与能量供应首先,咱们得知道,糖是身体的主要能量来源。
咱们平时吃的米饭、面包、水果这些,里面都含有糖分。
这些糖分被身体吸收后,通过糖代谢转化成能量,供咱们日常活动使用。
想象一下,你早上吃了根油条、喝了碗豆浆,这些食物里的糖分就开始在身体里进行糖代谢。
它们被分解成葡萄糖,进入血液,再被输送到全身各处。
这些葡萄糖就像身体的“燃料”,让咱们的大脑思考、心脏跳动、肌肉运动。
二、糖代谢与健康管理糖代谢不仅关乎能量供应,还跟咱们的健康管理密切相关。
现在生活条件好了,吃得越来越丰盛,但糖代谢异常却成了个大问题。
比如,肥胖和糖尿病,就是糖代谢异常的两个典型后果。
肥胖:为啥有的人喝水都胖,有的人吃再多也不胖?这跟糖代谢有很大关系。
肥胖的人往往糖代谢不正常,身体里的糖分没有被有效利用,反而转化成脂肪堆积起来。
所以,想要减肥,调整糖代谢是个关键。
糖尿病:糖尿病更是一种严重的糖代谢疾病。
得了糖尿病,身体就不能正常地利用糖分,血糖会升高,还可能引发一系列并发症。
所以,预防和治疗糖尿病,也得从糖代谢入手。
三、糖代谢在食品加工中的应用糖代谢不仅跟咱们的健康有关,在食品加工行业也是个大热门。
咱们平时吃的糖果、面包、饼干、饮料这些,都离不开糖代谢的研究。
食品加工行业里,糖的利用率可是个大问题。
怎么样才能让糖在食品里发挥最大的作用,又不浪费,还能保证食品的健康性能?这就需要研究糖代谢了。
比如,面包师在做面包时,得控制好糖的用量和发酵时间,这样面包才能又松软又好吃。
这里面就涉及到糖代谢的知识了。
如果糖用得太多,面包可能会太甜太腻;如果糖用得太少,面包又可能发不起来。
所以,糖代谢的研究对于食品加工行业来说,可是个大学问。
糖代谢的名词解释1. 介绍糖代谢是指生物体内对糖类物质进行合成、降解和利用的一系列生化反应过程。
糖代谢是维持生命活动所必需的,它在能量供应、碳源供应以及调节细胞功能等方面起着重要作用。
本文将从糖的来源、合成与降解途径、调节因子以及与疾病相关的糖代谢异常等方面对糖代谢进行详细解释。
2. 糖的来源糖是一类碳水化合物,广泛存在于自然界中。
在人体内,主要通过食物摄入来获取。
常见的食物中含有丰富的碳水化合物,如米饭、面包、蔬菜和水果等。
这些食物中的淀粉和葡萄糖会被消化吸收到人体内。
3. 碳水化合物的合成与降解途径3.1 合成途径在机体内,碳水化合物可以通过多种途径进行合成。
其中最重要的是葡萄糖新生和异源葡萄糖生成。
•葡萄糖新生:葡萄糖新生是指在人体内非糖类物质转化为葡萄糖的过程。
主要发生在肝脏和肾脏中,通过一系列酶催化反应将丙酮酸、乙酸和甘油等底物转化为葡萄糖。
•异源葡萄糖生成:异源葡萄糖生成是指在细胞内合成葡萄糖的过程。
肝细胞和肌肉细胞是异源葡萄糖生成的主要场所。
这个过程主要依赖于血浆中的乳酸、甘油和氨基酸等底物。
3.2 降解途径碳水化合物的降解途径主要包括糖酵解和氧化解。
•糖酵解:糖酵解是指将葡萄糖分解为丙酮酸或乙醇等产物的过程。
这个过程发生在细胞质中,通过一系列酶催化反应将一分子葡萄糖分解为两分子丙酮酸,并产生少量的ATP和NADH。
•氧化解:氧化解是指将葡萄糖完全氧化为二氧化碳和水的过程。
这个过程主要发生在线粒体中,通过一系列酶催化反应将一分子葡萄糖分解为六分子二氧化碳,并产生大量的ATP。
4. 调节因子糖代谢的调节因子包括激素、酶活性和基因表达等多个层面。
•激素:胰岛素和胰高血糖素是两个重要的激素,它们在血糖调节中起到关键作用。
胰岛素能够促进葡萄糖的摄取和利用,降低血糖浓度;而胰高血糖素则有相反的作用,能够促进肝葡萄糖生成和抑制组织对葡萄糖的利用。
•酶活性:多种酶参与了糖代谢途径中的反应,它们的活性受到多种因素的调节。
论述糖的六条代谢途径的生理功能。
糖,这个甜蜜又神奇的物质,在我们的身体里可有着不少讲究。
它不仅仅是让我们尝到甜味的来源,更是我们身体获取能量、维持生命活动的重要角色。
今天,咱们就来聊聊糖的六条代谢途径,看看它们是如何在咱们体内大显身手的。
首先,咱们得说说无氧酵解。
想象一下,你正在健身房里挥汗如雨,这时候,身体就像一台急需燃料的机器。
而无氧酵解,就像是这台机器在缺氧状态下的应急加油站。
当你剧烈运动,身体供氧不足时,葡萄糖或者糖原就会通过无氧酵解这条路,分解成乳酸,同时释放出一些能量供你继续使用。
虽然这能量比起有氧氧化来说少了点,但关键时刻,它也是能顶上一阵的。
这个过程主要发生在骨骼肌里,因为运动时,肌肉最需要能量嘛。
接下来,咱们聊聊有氧氧化。
这可是糖代谢里的重头戏,也是身体获取能量的主要方式。
在有氧条件下,葡萄糖分解成丙酮酸后,会继续氧化生成乙酰辅酶A,再经过一系列反应,最终变成水和二氧化碳,同时释放出大量的能量。
这些能量就像是你身体里的小太阳,照亮你每一个细胞,让它们充满活力。
这个过程主要发生在细胞的线粒体中,那里就像是身体的能量工厂,源源不断地为身体提供动力。
然后,咱们得提提磷酸戊糖途径。
这条路虽然不像有氧氧化那么出名,但它也是葡萄糖氧化分解的一条重要途径。
它主要产生一些身体需要的特殊物质,比如NADPH和5-磷酸核糖,这些物质在身体里的作用可大了去了,就像是身体里的万能钥匙,能打开很多重要的生化反应之门。
这条途径主要存在于肝脏、脂肪组织、甲状腺等地方,就像是身体的秘密花园,藏着不少宝贝。
再来说说糖原的合成与分解。
糖原就像是身体里的糖仓库,储存着大量的葡萄糖。
当你吃了很多甜食,身体里的葡萄糖多了,就会通过糖原合成这条路,把多余的葡萄糖变成糖原储存起来。
等你饿了,或者需要能量的时候,糖原就会通过糖原分解这条路,分解成葡萄糖,再送到身体各处去使用。
就像是家里的粮仓,丰年的时候存粮,荒年的时候取粮,保证家里总是有吃的。
糖代谢的计算糖代谢是机体中一种重要的生物化学过程,它涉及到葡萄糖的合成、分解和利用等多个方面。
在生物学研究中,为了准确了解糖代谢的特点和机制,科研人员通常会进行一系列的计算和分析工作。
首先,糖的合成是糖代谢过程中的重要环节之一。
在合成过程中,一个重要的参数是糖原合成速率。
为了计算糖原合成速率,我们需要测量特定时间段内体内存储的糖原量的变化,并除以该时间段的长度得到平均速率。
相关的计算公式为:糖原合成速率 = (糖原终末浓度 - 糖原初始浓度)/ 时间在进行计算时,要确保测量的时间段足够长,以减小误差的影响。
同时,由于糖原合成速率可能受到多种因素的调控,还需要考虑其他相关的生理指标和环境因素。
其次,糖的分解是糖代谢中另一个关键过程。
代表性的糖分解产物是乳酸和二氧化碳。
在研究中,科研人员通常会测量特定时间段内乳酸产量或二氧化碳产量的变化,并计算其速率。
相关的计算公式如下:乳酸产量速率 = (乳酸终末浓度 - 乳酸初始浓度)/ 时间二氧化碳产量速率 = (二氧化碳终末浓度 - 二氧化碳初始浓度)/ 时间需要注意的是,糖的分解速率受到多种因素的影响,例如酶活性、温度和pH值等。
因此,在进行相关计算时,需要控制这些变量以保证实验结果的准确性。
最后,糖的利用是糖代谢过程中最终的结果。
人体主要通过糖代谢产生能量,并供给生命活动的维持。
为了计算糖的利用效率,科研人员通常会测量摄入的糖量和产生的能量之间的关系,并计算糖的利用率。
相关的计算公式如下:糖的利用率 = 产生的能量 / 摄入的糖量在计算时,需要考虑到糖的利用效率受多种因素影响,如代谢通路的调节、饮食结构等。
总的来说,糖代谢的计算是研究糖代谢特性的重要手段之一。
通过测量相关指标的变化并进行计算,我们可以了解糖代谢的速率、效率以及调控机制。
这些计算为研究者提供了有效的工具,帮助我们更好地理解生物体内复杂的代谢网络,并有助于疾病的诊断和治疗研究。
因此,糖代谢的计算在生物医学领域具有重要的应用价值。
糖代谢知识点总结图一、糖的吸收和转运1. 糖的消化吸收:糖类主要通过小肠粘膜上皱不整的绒毛处的吸收上皮细胞,通过主动运输、被动扩散、依赖能活转移等方式被吸收。
2. 糖的转运:糖在肠道吸收后进入血管系统,在体内通过各种糖转运蛋白进入细胞内,参与能量代谢和结构物质的合成。
二、糖的利用和合成1. 糖的利用:糖类在体内主要参与葡萄糖代谢途径,包括糖的磷酸化、糖酵解、糖异生等途径。
磷酸化途径是糖类进入细胞之后的首要代谢途径,通过磷酸化反应将葡萄糖转化为葡萄糖-6-磷酸。
糖酵解途径是葡萄糖分解为丙酮酸,生成差异合酶酸后进入三羧酸循环产生ATP。
糖异生是指通过某些组织的特异合成途径,例如肝脏和肾脏可以合成葡萄糖以满足机体组织的需要。
2. 糖的合成:糖类合成主要包括糖异生途径和异生糖合成途径,通过这些途径可以合成各种不同类型的糖类物质,如多糖、寡糖和核苷酸糖。
三、糖的代谢调节1. 体内糖代谢平衡:机体通过血糖浓度调节、胰岛素和胰高血糖素的分泌调节以及神经内分泌调节等方式维持体内糖代谢的平衡状态,确保机体内糖代谢处于一个相对稳定的状态。
2. 糖代谢失调:血糖浓度异常、胰岛素分泌或功能异常、肝脏糖异生功能障碍等因素可能导致糖代谢失调,引起糖尿病、胰岛素抵抗等疾病。
四、糖代谢与疾病1. 糖尿病:糖尿病是一种以高血糖为主要特征的代谢性疾病,分为Ⅰ型和Ⅱ型糖尿病。
Ⅰ型糖尿病主要由于胰岛素分泌不足引起,Ⅱ型糖尿病主要由于胰岛素抵抗和胰岛素分泌减少引起。
2. 低血糖症:低血糖症是指血糖浓度过低的疾病,主要原因是胰岛素过多或者酮体生成不足引起的。
五、糖代谢与健康1. 膳食糖的选择:合理的膳食结构和糖的摄入量对于机体健康非常重要,过多摄入糖类可能导致肥胖、糖尿病等代谢性疾病。
2. 运动与糖代谢:适量的运动可以促进糖代谢途径,提高机体对葡萄糖的利用率,对于预防糖尿病和其他代谢性疾病具有积极意义。
总结:糖代谢是机体内糖类物质在生物体内进行化学反应和能量转换的过程。
四. 葡萄糖的其他代谢途径(一)磷酸戊糖途径生成NADPH和磷酸戊糖磷酸戊糖途径:由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+,前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反应过程。
细胞定位:胞液1.两个阶段:a. 氧化反应:生成磷酸戊糖,NADPH + H+ 及CO2b. 非氧化反应:包括一系列基团转移(1)6-磷酸葡糖在氧化阶段生成磷酸戊糖和NADPHA. P172公式B. G-6-P 1 2 3 5-磷酸核糖(1: NADP+ NADPH+H+ 6-磷酸葡糖脱氢酶(脱氢)2:H2O 内酯酶(脱水)3: NADP+ NADPH+H+ +CO2) 6-磷酸葡糖酸脱氢酶(脱羧)C. 催化第一步脱氢反应的6-磷酸葡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。
(2) 经过基团转移反应进入糖酵解途径A. 每3分子6-磷酸葡萄糖同时参与反应,在一系列反应中,通过3C (3-磷酸甘油醛)、4C (4-磷酸赤藓糖)、6C (6-磷酸果糖)、7C(7-磷酸景天糖)等演变阶段,最终生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖。
B. 这些基团转移反应可分为两类: a. 转酮醇酶(transketolase)反应,转移含1个酮基、1个醇基的2碳基团;接受体都是醛糖。
b. 转醛醇酶(transaldolase)反应,转移3碳单位;接受体也是醛糖。
C. P173公式D. 第二阶段反应意义:通过一系列基团转移反应,将核糖转变成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛而进入酵解途径。
因此磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路(pentose phosphate shunt)。
a.磷酸戊糖途径的总反应式:3×6-磷酸葡糖+ 6 NADP+ 2×6-磷酸果糖+ 3-磷酸甘油醛+ 6NADPH + 6H++ 3CO2b.磷酸戊糖途径的特点:(1)脱氢反应以NADP+为受氢体,生成NADPH+H+。
(2)反应过程中进行了一系列酮基和醛基转移反应,经过了3、4、5、6、7碳糖的演变过程。
(3)反应中生成了重要的中间代谢物——5-磷酸核糖。
(4)一分子G-6-P经过反应,只能发生一次脱羧(得5-磷酸核酮糖)和二次脱氢反应,生成一分子CO2和2分子NADPH+H+。
2. 磷酸戊糖途径受NADPH/NADP+比值的调节6-磷酸葡糖脱氢酶: 此酶为磷酸戊糖途径的关键酶,其活性的高低决定6-磷酸葡糖进入磷酸戊糖途径的流量。
此酶活性主要受NADPH/NADP+比值的影响,比值升高则被抑制,降低则被激活。
另外NADPH对该酶有强烈抑制作用。
3.磷酸戊糖途径的生理意义在于生成NADPH和5-磷酸核糖a.磷酸戊糖途径为核苷酸的生成提供核糖b.提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应1)NADPH是体内许多合成代谢的供氢体(胆固醇合成等);2)NADPH参与体内羟化反应(合成胆汁酸,合成类固醇激素等);3)NADPH还用于维持谷胱甘肽(glutathione)的还原状态。
c. 谷胱甘肽还原酶:公式:P174作用:还原型谷胱甘肽是体内重要的抗氧化剂,可以保护一些含-SH基的蛋白质或酶免受氧化剂,尤其是过氧化物的损害。
在红细胞中还原型谷胱甘肽更具有重要作用。
它可以保护红细胞膜蛋白的完整性。
(二)糖醛酸途径可生成活泼的葡糖醛酸对人类而言,糖醛酸途径的主要生理意义在于生成活化的葡糖醛酸,即UDPGA。
葡糖醛酸是组成蛋白聚糖的糖胺聚糖,如透明质酸、硫酸软骨素、肝素等的组成成分;葡糖醛酸在生物转化过程中参与很多结合反应。
(三)多元醇途径可生成木糖醇、山梨醇等葡萄糖代谢过程中可生成一些多元醇,如木糖醇(xylitol)、山梨醇(sorbitol)等,所以被称为多元醇途径(polyol pathway)。
但这些代谢过程局限于某些组织,对整个葡萄糖代谢所占比重极少。
木糖醇的应用:1.制作口香糖, 抑制口腔细菌生长;2.作为甜味剂, 制作糖尿病病人能食用的无糖食品五.糖原的合成与分解糖原(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。
糖原储存的主要器官及其生理意义:肌肉:肌糖原,180 ~ 300g,主要供肌肉收缩所需肝脏:肝糖原,70 ~ 100g,维持血糖水平糖原结构特点: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。
(一)糖原合成的代谢反应主要发生在肝脏和肌肉(1) 糖原的合成(glycogenesis) 指由葡萄糖合成糖原的过程。
组织定位:主要在肝脏、肌肉细胞定位:胞浆途径:1.葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡糖需ATP,己糖激酶/葡糖激酶(肝)2.6-磷酸葡糖转变成1-磷酸葡糖磷酸葡糖激酶这步反应中磷酸基团转移的意义在于:由于延长形成α-1,4-糖苷键,所以葡萄糖分子C1上的半缩醛羟基必须活化,才利于与原来的糖原分子末端葡萄糖的游离C4羟基缩合。
半缩醛羟基与磷酸基之间形成的O-P键,具有较高的能量。
3.1- 磷酸葡糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖尿苷:UTP,UDPG焦磷酸化酶*UDPG可看作“活性葡萄糖”,在体内充作葡萄糖供体4. α-1,4-糖苷键式结合糖原合酶糖原n 为原有的细胞内的较小糖原分子,称为糖原引物(primer),作为UDPG 上葡糖基的接受体。
(2)糖原分支形成:分支酶,当糖链达12~18个葡萄糖基时,分支酶将一段糖链(6~7)转移到附近糖链上以α-1,6-糖苷键相接,形成分支糖原合酶作用下,糖链只能延长分支的意义:1)增加糖原的水溶性;2)增加非还原端数目,以便磷酸化酶能迅速分解糖原。
(3)从葡萄糖合成糖原是耗能的过程(消耗2ATP)。
Glucose——G-6-P , 1-磷酸葡萄糖——UDPG(高能磷酸键转移:ATP——UTP)(焦磷酸水解为2分子磷酸,损失一个高能磷酸键)(二)糖原分解不是糖原合成的逆反应1. 糖原分解(glycogenolysis )习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。
*肌糖原: 肌肉中无葡糖-6-磷酸酶,所以肌糖原不能分解为GLU,只能进行糖酵解or有氧氧化)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-磷酸葡糖之后,由于肌肉组织中不存在葡糖-6-磷酸酶,所以生成的6-磷酸葡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。
亚细胞定位:胞浆2.肝糖原的分解过程:(1)糖原的磷酸解(a-1,4糖苷键)糖原磷酸化酶:只能分解a-1,4-糖苷键,所以断糖链不断分支根(2)脱支酶的作用①转移葡萄糖残基:仍以a-1,4-糖苷键结合②水解a-1,6-糖苷键:1个,水解为游离葡萄糖脱支酶:葡聚糖转移酶+ a-1,6-葡糖苷酶转移酶活性(3)1-磷酸葡糖转变成6-磷酸葡糖磷酸葡糖变位酶(4)6-磷酸葡糖水解生成葡萄糖葡糖-6磷酸酶(肝,肾)小结:G-6-P代谢通路:G-6-P ——G: 补充血糖——F-6-P: 6-磷酸葡糖异构酶,酵解途径——6-磷酸葡糖内酯:6-磷酸葡糖内酯酶,磷酸戊糖途径——G-1-P——UDPG——糖原合成——G-1-P——UDPG——葡糖醛酸UDPGA——5-磷酸木酮糖——6-磷酸葡糖内酯(葡糖醛酸途径)糖原合成分解总结图:P177图9-11(三)糖原合成与分解受到彼此相反的调节关键酶:糖原合成:糖原合酶糖原分解: 糖原磷酸化酶两种关键酶重要特点:它们的快速调节有共价修饰和别构调节二种方式。
它们都以活性、无(低)活性二种形式存在,二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变1.糖原磷酸化酶是糖原分解的关键酶a.共价修饰:糖原磷酸化酶:低活性:去磷酸化:糖原磷酸化酶/磷酸化酶b高活性:磷酸化:磷酸型磷酸化酶/磷酸化酶a磷酸化过程:糖原磷酸化酶b激酶去磷酸化过程:磷蛋白磷酸酶-1糖原磷酸化酶b激酶:无活性:去磷酸化有活性:磷酸化磷酸化过程:依赖cAMP的蛋白激酶去磷酸化过程:磷蛋白磷酸酶-1特别:带磷有活性!!区别于基因表达~(磷酸化基因常沉默)糖原磷酸化酶b激酶——蛋白激酶磷酸化——有活性——作用于糖原磷酸化酶b——磷酸化——糖原磷酸化酶a(有活性)——糖原分解——磷蛋白磷酸酶-1——去磷酸化——糖原磷酸化酶b(低活)依赖cAMP的蛋白激酶(cAMP-dependent protein kinase, 简称蛋白激酶A),其活性受cAMP调节。
(ATP, 腺苷酸环化酶,胰高血糖素,肾上腺素促进)这种通过一系列酶促反应将激素信号放大的连锁反应称为级联放大系统(cascade system),与酶含量调节相比(一般以几小时或天计),反应快,效率高。
其意义有二:一是放大效应;二是级联中各级反应都存在有可以被调节的方式。
b.变构调节:(主要在血糖浓度升高时)糖原磷酸化酶还受变构调节,葡萄糖是其变构调节剂。
磷酸化酶a(R)[疏松型]——葡萄糖——磷酸化酶a(T)[紧密型]磷酸化酶二种构像——紧密型(T)和疏松型(R),其中T型的14位Ser暴露,便于接受前述的共价修饰调节。
(磷蛋白磷酸酶-1易于催化去磷酸化——磷酸化酶b低活——降低糖原分解)2.糖原合酶是糖原合成的关键酶糖原合酶:糖原合酶a:去磷酸化,有活性糖原合酶b:磷酸化,无活性(不同于糖原磷酸化酶)磷酸化过程:依赖cAMP的蛋白激酶去磷酸化过程:磷蛋白磷酸酶-1糖原合酶a有活性,磷酸化成糖原合酶b后即失去活性。
糖原合成与分解的生理性调节主要靠胰岛素和胰高血糖素。
胰岛素抑制糖原分解,促进糖原合成,但其机制还未肯定。
胰高血糖素可诱导生成cAMP,促进糖原分解。
(蛋白激酶,磷酸化)肾上腺素也可通过cAMP促进糖原分解,但可能仅在应激状态发挥作用。
*肌肉内糖原代谢的二个关键酶的调节与肝糖原不同:在糖原分解代谢时肝主要受胰高血糖素的调节,而肌肉主要受肾上腺素调节。
肌肉内糖原合酶及磷酸化酶的变构效应物主要为AMP、ATP及6-磷酸葡糖。
AMP: 激活磷酸化酶b——磷酸化酶a,有利于肌糖原分解,ATP, G-6-P: 抑制磷酸化酶a,激活糖原合酶,有利于肌糖原合成Ca2+的升高可引起肌糖原分解增加: 激活糖原磷酸化酶b激酶调节小结:①关键酶都以活性、无(低)活性二种形式存在,二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变。
(合成:去磷活化,分解:得磷活化)②双向调控:对合成酶系与分解酶系分别进行调节,如加强合成则减弱分解,或反之。
③双重调节:别构调节和共价修饰调节。
④关键酶调节上存在级联效应。
⑤肝糖原和肌糖原代谢调节各有特点:如:分解肝糖原的激素主要为胰高血糖素,分解肌糖原的激素主要为肾上腺素。