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文档简介
1、生物化学杭州职业技术学院糖类化合物淀粉蔗糖麦芽糖纤维糖第一节 概述第六章 糖代谢 糖类化合物水解为: 单糖 双糖 单糖 血 门静脉 多糖 氧化供能、合成肝糖原、其它物质 肝脏 经肝静脉进入体循环水解 糖的生理功能1. 氧化供能是糖的主要生理,每克葡萄糖约产生4千卡能量。2. 糖还是机体重要的碳源,其中间产物可转变成氨基酸、脂肪酸和核苷等。3. 糖参与构成细胞的组成,如糖脂构成神经组织和生物膜的成分;氨基多糖及其与蛋白质的结合物是结缔组织的根本成分;核糖及脱氧核糖是RNA及DNA的结构成分;糖蛋白是细胞膜成分,还参与血浆球蛋白、某些激素、酶和凝血因子等的构成。 糖代谢的概况 糖代谢主要是指葡萄糖
2、在体内的一系列复杂的化学反响,在不同类型细胞内代谢途径有所不同,其分解代谢方式还受氧供状况的影响。如在氧供充足时,葡萄糖彻底氧化成CO2和H2O;在缺氧时那么酵解成乳酸。葡萄糖在体内还进行磷酸戊糖途径、糖异生、糖原合成与分解的代谢。第二节 糖的分解代谢无氧氧化磷酸戊糖通路有氧氧化糖的代谢一、糖的无氧氧化 糖酵解的反响过程糖酵解指糖在无氧条件下分解成乳酸的过程 糖酵解全过程分为两个阶段: 第一阶段葡萄糖分解成丙酮酸 第二阶段丙酮酸转变成乳酸 糖酵解在细胞的细胞质中进行。早先人们只知道糖无氧环境下降解为乳糖,但今天人们终于清楚知道,不管有氧还是无氧环境,糖会经过同样的过程分解为丙酮酸。 糖酵解是唯
3、一一条现代生物都具有的代谢途径,出现时间很早。糖酵解最早可能发生在35亿年前第一个原核生物中。糖酵解的过程 酵解过程中能量的产生 以葡萄糖为起点 无氧情况下: GG-6-P -1ATP F-6-PF-1,6-dip -1ATP 2 1,3-二磷酸甘油酸2甘油酸-3-磷酸 +2ATP 2PEP2Py +2ATP 除2分子ATP外,还生成2分子NADH 净增2ATP反响特点:反响部位:胞液关键酶:己糖激酶,6-磷酸果糖激酶-1,丙酮酸激酶底物水平磷酸化:由高能化合物1.3-二磷酸甘油酸和磷酸烯醇式丙酮酸将高能磷酸键转移给ADP生成ATP的过程也称底物水平磷酸化。无氧氧化特点总结:全过程有氧化复原反
4、响,但无氧直接参与;反响在细胞浆中进行;反响有多种酶参与。 意义: 当机体缺氧或剧烈运动肌肉局部血流相对缺乏时,能量主要从糖酵解获得。神经、白细胞和骨髓正常时也由糖酵解提供局部能量。糖酵解的调节 6-磷酸果糖激酶-1: ATP和柠檬酸是变构抑制剂,2,6-二磷酸果糖是变构激活剂 丙酮酸激酶: 受ATP抑制和1,6-二磷酸果糖的激活。也可磷酸化后失活。 己糖激酶或葡萄糖激酶肝:己糖激酶受6-磷酸葡萄糖的反响抑制,而葡萄糖激酶不受其抑制丙酮酸的去路 丙酮酸无氧或 相对缺氧 有氧: 酒精发酵 糖酵解还原丙酮酸 乳酸 丙酮酸 丙酮酸脱羧酶乙醛乙醇乙醇脱氢酶丙酮酸CO2+H2O 氧化脱羧CH3COSCo
5、ATCA cycle肌肉中:酵母菌中: 二、有氧氧化 有氧氧化是糖氧化的主要代谢方式。有氧氧化是指糖在有氧的条件下彻底氧化为二氧化碳和水,同时释放出大量能量的过程。 在线粒体中进行。 与无氧氧化有一段共同途径。葡萄糖酵解丙酮酸OX乙酰CoA三羧酸循环CO2+H2O无氧分解(有氧、无氧)有氧分解 (有氧) 有氧氧化的反响过程分为三个阶段 第一阶段:葡萄糖分解成丙酮酸,同糖酵解反响; 第二阶段:丙酮酸进入线粒体,氧化脱羧生成乙酰CoA; 第三阶段:三羧酸循环。 第二阶段丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA 丙酮酸进入线粒体后,氧化脱羧生成乙酰CoA。 反响由丙酮酸脱氢酶复合体催化。该复合体由丙酮酸脱氢酶E
6、1,二氢硫辛酰胺转乙酰酶E2和二氢硫辛酰胺脱氢酶E3三个酶组成。 参与的辅酶有硫胺素焦磷酸酯TPP、硫辛酸、FAD、NAD+及CoA。 丙酮酸的氧化脱羧分五步进行 (1)Py+TPP 羟乙基-TPP+CO2 E1(2)羟乙基-TPP 乙酰基-硫辛酰胺 OXE2(3)乙酰基-硫辛酰胺CoA 乙酰CoA+硫辛酰胺 E2(4)Red型硫辛酰胺 OX型硫辛酰胺 E3(5)丙酮酸氧化脱羧丙酮酸的有氧氧化 CH3COCOOHCH3COSCoACO2H2O氧化脱羧TCA cycle第三阶段三羧酸循环 亦称柠檬酸循环,乙酰CoA彻底分解成H2O和CO2。(1)柠檬酸的形成乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸,反响
7、为单向不可逆反响,由柠檬酸合酶催化。 (2) 异柠檬酸的形成柠檬酸与异柠檬酸互变,由顺乌头酸酶催化。(3) -酮戊二酸的生成异柠檬酸氧化脱羧生成酮戊二酸,反响由异柠檬酸脱氢酶催化。 (4)琥珀酰CoA的生成-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA,琥珀酰CoA含有一个高能硫酯键。反响由-酮戊二酸脱氢酶复合体催化,其组成和反响过程与丙酮酸脱氢酶复合体类似。(5)琥珀酸和GTP的生成底物水平磷酸化反响。琥珀酰CoA高能硫酯键的水解与GDP磷酸化偶联,生成GTP和琥珀酸。反响由琥珀酰CoA合成酶催化。(6)延胡索酸的生成琥珀酸脱氢生成延胡索酸。反响由琥珀酸脱氢酶催化,辅酶是FAD。(7)苹果酸的生成延胡索
8、酸加水生成苹果酸,反响由延胡索酸酶催化。(8)草酰乙酸再生苹果酸脱氢生成草酰乙酸,由苹果酸脱氢酶催化。 三羧酸循环的特点 在有氧条件下进行; TCA循环中的中间代谢产物可用于其它代 谢,要不断补充; 有单向反响体系; 草酰乙酸要不断补充。 葡萄糖有氧氧化能量结算: 第一阶段:G2CH3COCOOH 2 有氧:NADNADH+H+ 23 第二阶段:2CH3COCOOH CH3COSCoA 23 3次脱氢 33第三阶段 琥珀酸脱氢 2 2 24 GTPATP 1 合计: 38 有氧氧化的意义:1.是机体产生能量的主要形式2.三羧酸循环是三大物质的共同代谢途径3.三羧酸循环是三大物质转换、影响机构三
9、、磷酸戊糖通路 磷酸戊糖途径pentose phosphate pathway是糖代谢另一重要途径。 磷酸戊糖途径的反响部位在胞浆。 过程分为两个阶段:第一阶段是氧化反响,生成磷酸戊糖、NADPH和CO2;第二阶段是非氧化反响包括一系列基团转移。 磷酸戊糖的生成 6-磷酸葡萄糖在6-磷酸葡萄糖脱氢酶和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶的作用下,逐步生成5-磷酸核糖,同时生成2分子NADPH和1分子CO2。 基团转移反响通过一系列基团转移反响,将核糖转变成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛而进入糖酵解途径。反响过程 6-P-G的氧化6PG酸5-P核酮糖 5-P核糖 3-P甘油醛、6P果糖 5P木酮糖 脱氢脱氢6-
10、P-G6PG酸5-P核酮糖第一阶段:氧化反响第二阶段:磷酸戊糖的异构5-P核酮糖5-P木酮糖5-P核糖3 Ru-5-P 1 R-5-P 2 Xu-5-P 5-P核酮糖5-P木酮糖5-P核糖3 Ru-5-P 5-P核酮糖2 Xu-5-P 1 R-5-P 2 F-6-P 1 G-3-P6-P果糖3-P甘油醛 磷酸戊糖通路特点 限速酶:6磷酸葡萄糖脱氢酶。 此途径的两种脱氢酶-6磷酸葡萄糖脱氢酶和6磷酸葡萄糖酸脱氢酶都以NADP+(辅酶II)为辅酶。 此途径并非生物体葡萄糖氧化供能的重要途径。磷酸戊糖通路调节 NADPH 能强烈抑制6磷酸葡萄糖脱氢酶的活性。当NADPH / NADP+ 比值生高时,
11、磷酸戊糖途径被抑制,因此磷酸戊糖途径的流量取决于对NADPH的需求。 生理意义 磷酸戊糖途径是体内利用葡萄糖生成5-磷酸核糖的唯一途径。为体内核酸的合成提供了原料。 生成大量的NADPH,NADPH是脂肪酸及胆固醇等物质的生物合成的供氢体;NADPH作为谷胱甘肽复原酶的辅酶,能够维持细胞中复原型谷胱甘肽G-SH的正常含量,从而对维持细胞红细胞的完整性有重要作用; NADPH还参与肝脏内的生理转化反响。 通过磷酸戊糖途径中的转酮醇基及转醛醇基反响,使丙糖,丁糖,戊糖,己糖,庚糖在体内得以互相转变。第三节 糖原的合成与分解 糖原是动物体内糖的贮存形式,摄入的糖类大局部转变成甘油三酯贮存在脂肪组织中
12、,只有小局部以糖原形式贮存。 其意义在于当机体需要葡萄糖时它可以迅速被动用以供急需。 一、 糖原的合成 主要部位:肝脏,肌肉。肌糖原主要供肌肉收缩时能量的需要,肝糖原那么是血糖的重要来源。过程:是耗能的过程。 葡萄糖先在葡萄糖激酶作用下磷酸化成为6-磷酸葡萄糖,后者再转变成1-磷酸葡萄糖。1-磷酸葡萄糖与尿苷三磷酸UTP反响生成尿苷二磷酸葡萄糖uridine diphosphate glucose,UDPG及焦磷酸,反响可逆,由UDPG焦磷酸化酶催化。UDPG可看成是“活性葡萄糖。 UDPG的葡萄糖基转移给糖原引物的糖链末端,形成-1,4糖苷键。 当糖链长度到达12-18个葡萄糖基时,分支酶将
13、一段约6-7个葡萄糖基的糖链转移到邻近的糖链上,以-1,6糖苷键相接,从而形成分支。这不仅增加了糖原的水溶性,也增加了非复原末端数目,以便磷酸化酶能迅速分解糖原。糖原的合成过程G-1-PUDP-G糖原UTPPPiUDPG焦磷酸化酶引物糖原合成酶 分支酶二、糖原的分解代谢 糖原H3PO4 (磷酸解磷酸化酶脱支酶G-1-PG-6-P糖酵解UDPGGUTPPPiUDPG焦磷酸化酶引物糖原合成酶 分支酶糖原磷酸化酶脱支酶G-1-PG-6-PH3PO4 EMP途径第四节 糖异生 糖异生是指从非糖物质合成葡萄糖的过程。 糖异生的途径根本上是糖酵解的逆转,糖酵解中有三步反响是不可逆的。 前面二个反响的逆反响
14、可由相应的酯酶催化 G-6-P+H2O 由PyPEP需二个酶的催化:丙酮酸羧化酶和羧激酶 F-1,6-dip+H2O 生理意义: 维持血糖浓度的恒定 乳酸利用,经糖异生转变为肝糖原或葡萄糖 协助氨基酸代谢第五节 血糖调节 血糖指血液中的葡萄糖,主要供其他组织利用,特别是大脑几乎完全靠可通过血脑屏障的葡萄糖供能。 血糖供给缺乏时,神经功能受损。 血糖正常浓度在3.9-6.1 mmol/L一、 血糖的来源与去路 来源:食物中糖的消化吸收 肝糖原的分解 非糖物质的糖异生 去路: 氧化分解成CO2和H2O,并生成能量合成肝糖原和肌糖原转变成非糖物质如脂类和氨基酸等转变成其他糖类如磷酸戊糖等超过肾糖阈随
15、尿排出二、血糖水平的调节 血糖的恒定实际是身体各个组织在糖酵解、糖氧化、糖原合成与分解、糖异生种种代谢协同的结果。 降血糖激素 胰岛素是体内唯一的降血糖激素,它的作用有几个方面:1 促进葡萄糖进入细胞。2 抑制糖原磷酸化酶,激活糖原合酶,加速肌、肝糖原的合成。3 激活丙酮酸脱氢酶,加速丙酮酸脱羧生成乙酰辅酶A。4 抑制磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的活性,降低糖异生。5 减少脂肪组织发动脂肪酸,促进糖的有氧氧化。 升血糖激素 1.胰高血糖素 胰高血糖素抑制丙酮酸激酶和6磷酸果糖激酶1,增高果糖二磷酸酶活性,促进脂肪组织分解,促进糖异生。2.糖皮质激素 促进肌肉蛋白质分解,增加糖异生原料,抑制肝外组织摄取葡萄糖,从
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