第4章糖代謝
人體所需能量的50%~70%來自糖,因此提供能量是糖類最主要的生理功能。糖類也是結構成分,其中有蛋白聚糖、糖蛋白和糖脂等。體內還有一些具特殊生理功能的糖蛋白,如激素、酶、免疫球蛋白等。
第一節糖的分解代謝
(大綱要求)(1)糖酵解的基本途徑、關鍵酶和生理意義(2)糖有氧氧化的基本途徑及供能(30三羧酸循環的生理意義在氧的供應充足時,葡萄糖進行有氧氧化,徹底氧化成氧氣和水;在缺氧的情況下則進行酵解,葡萄糖生成乳酸。
糖酵解基本途徑、關鍵酶和生理意義
糖酵解途徑是體內葡萄糖代謝最主要的途徑之一,也是糖、脂肪和氨基酸代謝相聯係的途徑。由糖酵解途徑的中間產物可轉變成甘油,以合成脂肪,反之由脂肪分解而來的甘油也可進入糖酵解途徑氧化。丙酮酸可與丙氨酸相互轉變。
(一)基本途徑
糖酵解在胞液中進行,其途徑可分為兩個階段。第一階段從葡萄糖生成2個磷酸丙糖。第二階段由磷酸丙糖轉變成丙酮酸,是生成[的階段。
1.第一階段包括4個反應:①葡萄糖被磷酸化成為6-磷酸葡萄糖,此反應由己糖激酶或葡萄糖激酶催化,消耗1分子②6-磷酸葡萄糖轉變成6-磷酸果糖;③6-磷酸果糖轉變為1,6-二磷酸果糖,此反應由6-磷酸果糖激酶-1催化,消耗1分子④1,6-二磷酸果糖分解成二個磷酸丙糖。
2.第二階段由磷酸丙糖通過多步反應生成丙酮酸。在此階段每分子磷酸丙糖可生成1分子和及水分子由底物水平磷酸化產生。1,3-二磷酸甘油酸轉變成3-磷酸甘油酸時產生1分子。磷酸烯醇型丙酮酸轉變成丙酮酸時又產生1分子,此反應由丙酮酸激酶催化。丙酮酸接收酵解過程產生的1對氫而被還原成乳酸。乳酸是糖酵解的最終產物。
(二)關鍵酶
糖酵解途徑中大多數反應是可逆的,但有3個反應基本上不可逆,分別由己糖激酶(或葡萄糖激酶),6-磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶催化,是糖酵解途徑流量的3個調節點,所以被稱為關鍵酶。在體內,關鍵酶的活性受到代謝物和激素(如胰島素和胰高血糖素)等的周密調控。
(三)生理意義
糖酵解最重要的生理意義在於迅速提供能量尤其對肌肉收縮更為重要。此外,紅細胞沒有線粒體,完全依賴糖酵解供應能量。神經、白細胞、骨髓等代謝極為活躍,即使不缺氧也常有糖酵解提供部分能量。
糖有氧氧化基本途徑及供能
葡萄糖在有氧條件下氧化成水和二氧化碳的過程稱為有氧氧化。有氧氧化是糖氧化的主要方式,絕大多數細胞都通過有氧氧化獲得能量。
(一)基本途徑及供能
有氧氧化途徑的第一階段與糖酵解相同即從葡萄糖轉變成丙酮酸;第二階段為丙酮酸轉人線粒體內並氧化成乙酰輔酶;第三階段為三羧酸循環和氧化磷酸化。
1.丙酮酸氧化丙酮酸透過線粒體內膜,進入線粒體內,經丙酮酸脫氫酶複合體催化進行脫氫、脫羧反應轉變成乙酰輔酶丙酮酸脫氫酶複合體是由三個酶和五個輔酶組成,其中含有維生素8102、泛酸、煙酰胺等。
2.三羧酸循環上述生成的乙酰輔酶進入三羧酸循環可氧化成二氧化碳,釋放出的氫經氧化磷酸化而生成水。
三羧酸循環的生理意義
1.三大營養素的最終代謝通路糖、脂肪和蛋白質在分解代謝過程都先生成乙酰輔酶,乙酰輔酶與草酰乙酸結合進入三羧酸循環而徹底氧化。所以三羧酸循環是糖、脂肪和蛋白質分解的共同通路。營養物中蘊藏的能量大部分是在第三階段(三羧酸循環)中釋放的。