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糖代谢

2020-05-12 10:57:43   2  举报

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糖代谢基础

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大纲/内容

糖原的合成与分解

糖原是哺乳动物贮存糖的主要形式，大多数贮存于肝和肌肉细胞中，分别称为肝糖原和肌糖原。

肝糖原和肌糖原的区别：

1.所存在的部位不同；

2.储备量不同，肌糖原大约是肝糖原的两倍；

3.肝糖原可直接分解成葡萄糖进入血液，直接升高血糖

肌糖原主要是经糖酵解生成乳酸，随血液循环至肝脏，经糖异生途径生成葡萄糖，葡萄糖进入血液，间接升高血糖。

一糖原的合成代谢

单糖在肌肉、肝等组织中合成糖原

糖原合成每增加一个葡萄糖单位消耗1分子ATP，再消耗1分子UTP，跟磷脂的合成很相似，消耗1分子 ATP，再消耗1分子CTP

二糖原的分解代谢

肝糖原分解为葡萄糖的过程。

葡萄糖-6-磷酸酶在肝细胞中活性很高，但在肌肉中活性很低，所以肝糖原可直接分解生成葡萄糖，补充血糖，肌糖原不能直接转变为葡萄糖。

糖异生

由非糖化合物（如乳酸、甘油、丙酮酸、生糖氨基酸等）转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖异生

机体中乳酸、甘油、生糖氨基酸等非糖物质可通过相应的糖异生途径生成葡萄糖。

糖异生途径与糖酵解途径的多数反应可逆，共有。但糖酵解途径中由己糖激酶、6-磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶三个关键酶所催化的反应是不可逆的，反应过程均有较大的能量变化，如果逆行，需要吸收相等量的能量而难以进行，即存在“能障”，糖异生途径须选择合适的酶绕过这三个不可逆反应

子主题

二糖异生的生理意义

1. 维持血糖浓度的恒定 2. 参与体内氨基酸的转化与储存 3. 参与乳酸的回收利用，防止代谢性酸中毒，促进肝糖原更新。

血糖及其调节

血糖，血液中的葡萄糖，是糖在血液中的运输形式。正常人空腹血糖浓度相对恒定，维持在3.89~6.11mmol/L 的范围内。一

一血糖的来源和去路

子主题

二血糖的调节机制

1. 肝的调节作用

肝脏是调节血糖浓度最主要的器官。进食后，血糖浓度升高，糖原合成增强，糖异生减弱，以降低血糖浓度。饥饿时，血糖浓度降低，肝糖原分解和糖异生作用均加强，促进葡萄糖入血，以补充血糖。此外，肾脏重吸收葡萄糖，心脏、肌肉、脂肪等对糖摄取和利用亦可影响血糖浓度。

2. 激素对血糖浓度的调节作用-最重要的血糖调节方式

糖的化学

生物氧化（biological oxidation）：指糖、脂、蛋白质三大营养物质在体内氧化分解为二氧化碳和水，并逐步释放能量的过程。

糖是指一类多羟基醛或多羟基酮以及它们的衍生物或多聚物。根据所含有的单体数目，糖可分为单糖、寡糖和多糖。

寡糖（oligosaccharide）、低聚糖，是由2~10个糖基通过糖苷键结合而成的短链聚合物。大多数为两个单糖残基组成的二糖（disaccharide），如乳糖（lactose）、蔗糖（sucrose）、和麦芽糖（maltose）。

蔗糖，由α-D-吡喃葡萄糖和β-D呋喃果糖通过α-1,2糖苷键连接而成，在溶液中不能开环成醛基，无还原性。

麦芽糖，由两分子α-D-吡喃葡萄糖通过α-1,4糖苷键连接而成，含有一个游离的半缩醛羟基，可在溶液中开环形成醛基，有还原性。

多糖（polysaccharide），由10个以上特定单糖分子脱水缩合而成的长链聚合物。可分为结构多糖和贮存多糖

1. 淀粉，包括直链淀粉（Amylose）和支链淀粉（amylopectin），直链淀粉由D-葡萄糖通过α-1,4-糖苷键连接而成；支链淀粉每隔24~30个葡萄糖残基就有一个分支，由D-葡萄糖通过α-1,4-和α-1,6-（分支处）糖苷键连接而成。

2. 糖原，动物体内的葡萄糖贮存形式，主要贮存于肝和肌肉中，可分为肝糖原和肌糖原，结构与支链淀粉相似。

3. 纤维素，通过β-1,4-糖苷键连接D-葡萄糖形成的支链同多糖，是植物细胞壁的主要组成成分，膳食纤维能促进肠道蠕动，抑制胆固醇吸收等。

4. 右旋糖酐，葡聚糖，葡萄糖通过α-1,6糖苷键连接形成。低分子量的可稀释血液，降低血黏度以防止血栓形成，改善微循环；高分子量在临床上可作为血浆的代用品，用于扩充血容量。

单糖

是指只含有一个多羟基醛或多羟基酮的单位，不能再被水解成为更小分子的糖。。例:葡萄糖（glucose）、果糖（fructose）、核糖（ ribose

子主题

（一）单糖的化学结构醛糖构型判断依据：D型、L型甘油醛

子主题

（二）葡糖糖的化学性质

1.环状结构中的半缩醛羟基较活泼，可与其他分子的羟基（或活泼氢原子）脱水缩合形成糖苷（glycoside）,可分为O-糖苷键， N-糖苷键。

子主题

2.氧化还原反应

①葡萄糖上的醛基（-CHO）既具有氧化性又具有还原性。

子主题

葡萄糖上的醛基（-CHO）既具有氧化性又具有还原性。

子主题

3.其他反应

N-乙酰己糖胺（N-乙酰氨基己糖）结构

C2上的-OH被-NH2取代，形成糖胺，又称氨基糖。

C6上的-OH与H3PO4发生成酯反应，生成6-磷酸葡萄糖。

子主题

糖的代谢概况

一糖的生理功能

1. 体内主要的供能物质； 2. 人体组织结构的重要成分之一； 3. 核糖和脱氧核糖是体内合成核苷酸的原料； 4. 糖的磷酸化衍生物可以形成许多重要的生物活性物质。

二糖的消化吸收

糖的消化从口腔开始，淀粉的消化主要在小肠中进行。糖的吸收以主动吸收为主，伴有少量自由扩散。

三糖的代谢概况

分解途径：糖的无氧分解；糖的有氧氧化，戊糖磷酸途径合成途径：糖异生；糖原合成

糖的分解代谢

一糖的无氧分解

糖的无氧分解又称糖酵解，EMP途径，是指葡萄糖（或糖原）在无氧条件下，在细胞质中，分解生成乳酸，并释放出少量能量的过程。分为两个阶段：1. 葡萄糖分解成丙酮酸 2.丙酮酸还原成乳酸

（一）糖酵解的反应过程

1.葡萄糖分解成丙酮酸

12步见笔记

2.丙酮酸还原为乳酸（供氧不足时）

12步见笔记

（二）糖酵解的调节

糖酵解途径中有3个不可逆反应，分别由己糖激酶（葡萄糖激酶）、 6-磷酸果糖激-1和丙酮酸激酶催化，是糖酵解途径流量的3个调节点，分别受变构效应剂和激素的调节。

（三）糖酵解的生理意义

1. 为机体的某些组织提供能量。机体皮肤、红细胞、睾丸、神经、白细胞、骨髓等消耗的能量几乎全由糖酵解提供。 2. 机体在相对缺氧的情况下快速补充能量的一种有效方式。肌肉组织在相对缺氧的状态，主要通过糖酵解以迅速获得ATP。 3. 还是一种在特殊情况下机体应激供能的有效方式。在一些病理情况下，如严重贫血、大量失血、呼吸障碍、循环衰竭等，因供氧不足而使糖酵解加强甚至过度，会使体内乳酸堆积过多而发生乳酸性酸中毒。癌细胞也可以通过糖酵

二糖的有氧氧化

糖的有氧氧化（aerobic oxidation），是指葡萄糖（或糖原）在有氧条件下，在细胞质和线粒体中，彻底氧化分解生成CO2和H2O，并释放出大量能量的过程。

（一）有氧氧化的反应过程

1. 细胞质中，葡萄糖通过糖酵解途径生成丙酮酸；（详见糖酵解反应过程） 2. 线粒体内，丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA，由5步反应丙酮酸脱氢酶复合体（PDC）是糖有氧氧化途径的关键酶，由3种酶和 5种辅助因子组成。 E1：丙酮酸脱氢酶 [辅酶为硫胺素焦磷酸（TPP），需Mg2+参与] E2：二氢硫辛酰胺转乙酰酶 [辅酶是硫辛酸和HSCoA] E3：二氢硫辛酰胺脱氢酶 [辅酶是FAD，需线粒体基质中的NAD+参与

3. 乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化在线粒体中，乙酰CoA与草酰乙酸结合成柠檬酸，经过一连串代谢反应又生成草酰乙酸而形成一个反应循环，使1分子乙酰基彻底氧化，称为柠檬酸循环（citrate cycle），又称三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle, TAC）,Krebs循环。详细过程涉及8步反应。

乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化 α-酮戊二酸脱氢酶复合体是三羧酸循环中的第三个关键酶，产物琥珀酰-CoA含有一个高能硫酯键，包括： 3种酶：α-酮戊二酸脱氢酶、二氢硫辛酰胺琥珀酰基转移酶、二氢硫辛酰胺脱氢酶 5种辅助因子：TPP、HSCoA、硫辛酸、FAD、NAD+

子主题

3. 乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化三羧酸循环是生物体内一个及其重要的代谢反应，其特点为： ① TAC是在细胞线粒体内进行的一系列连续酶促反应。 ② 每轮循环有4次脱氢反应和2次脱羧反应，可生产2分子CO2。 ③ TAC中存在三个不可逆反应，分别由柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶复合体催化。 ④ 体内凡能转变为乙酰CoA的物质，都能进入TAC而被彻底氧化。 ⑤ TAC存在“添补反应”，使循环中某些中间产物不断得到补充和更新，也将多种物质代谢过程连接起来形成一个整体。

子主题

总结

：1. 丙酮酸的生成

子主题

三呼吸链

呼吸链：是指存在于线粒体内膜上，按一定顺序排列的递氢体和递电子体构成的链状氧化还原体系，也称之为电子传递链。

底物在线粒体基质中氧化所产生的NADH和FADH2将质子和电子转移到内膜的载体上，经过按一定顺序排列的递氢体和递电子体的传递，最后传递给O2生成H2O。这种由载体组成的链状氧化还原体系称电子传递链,因为其功能和呼吸作用直接相关，亦称为呼吸链。

（一）呼吸链的组成成分及其作用

1. 烟酰胺脱氢酶类及其辅酶以NAD+和NADP+ 为辅酶的脱氢酶

功能：递氢体传递一个电子和一个氢原子

2. 黄素蛋白及其辅酶以FAD和FMN为辅酶的一类脱氢酶，存在于复合体I的 NADH脱氢酶含有辅基FMN，复合体II中的琥珀酸脱氢酶的辅基为FAD。

功能：递氢体传递两个氢原子（2H）