糖代謝

糖代謝主要指葡萄糖在體內(nèi)的一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程。

缺氧情況下,葡萄糖生成乳酸的過程稱之為糖酵解。分為兩階段：第一階段由葡萄糖分解成丙酮酸稱糖酵解途徑,第二階段由丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗帷?span>糖酵解在胞質(zhì)中進(jìn)行。

糖酵解途徑：

①葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖。己糖激酶Km0.1mmol/L催化,不可逆,肝內(nèi)含同工酶葡萄糖激酶,但是它對葡萄糖親和力很低Km10mmol/L。消耗1ATP,Mg2?是必須陽離子。反饋抑制劑：6-磷酸葡萄糖。

②6-磷酸葡糖異構(gòu)生成6-磷酸果糖。磷酸己糖異構(gòu)酶催化,可逆。Mg2?是必須陽離子。

③6-磷酸果糖磷酸化生成1,6-二磷酸果糖。6-磷酸果糖激酶-1（PFK1）催化,不可逆。消耗1ATP,Mg2?是必須陽離子。變構(gòu)激活劑：AMP、ADP、1,6-二磷酸果糖和2,6-二磷酸果糖（最強(qiáng)激活）。變構(gòu)抑制劑：ATP和檸檬酸。

④1,6-二磷酸果糖分裂成磷酸二羥丙酮?3-磷酸甘油醛。1,6-二磷酸果糖醛縮酶催化,可逆。

⑤磷酸二羥丙酮異構(gòu)成3-磷酸甘油醛。磷酸丙糖異構(gòu)酶催化,可逆。到這里一分子葡萄糖變成兩分子3-磷酸甘油醛。

⑥3-磷酸甘油醛氧化成1,3-二磷酸甘油酸。3-磷酸甘油醛脫氫酶催化,可逆。NAD??pi→NADH?H?

⑦1,3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油酸。磷酸甘油酸激酶催化,可逆。生成1ATP,Mg2?是必須陽離子。

⑧3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成2-磷酸甘油酸。磷酸甘油酸變位酶催化,可逆, Mg2?是必須陽離子。

⑨2-磷酸甘油酸脫水成磷酸烯醇式丙酮酸。烯醇化酶催化,可逆。

⑩磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)化為丙酮酸。丙酮酸激酶催化,不可逆, 1ATP,Mg2?、K?是必須陽離子。變構(gòu)激活劑：1,6-二磷酸果糖。抑制劑：ATP、丙氨酸、胰高血糖素、蛋白激酶A。

丙酮酸還原乳酸：丙酮酸脫氫酶催化,NADH?H?⑥提供。缺氧情況下生成乳酸,NADH?H?重新轉(zhuǎn)變成NAD?,糖酵解才能繼續(xù)。

糖酵解的生理意義：迅速提供能量,對肌肉收縮更為重要。成熟紅細(xì)胞無線粒體,只能依賴糖酵解供能。糖酵解時每分子磷酸丙糖有兩次底物水平磷酸化,生成兩分子ATP。1mol葡萄糖可生成4molATP,減去消耗2mol,凈生成2molATP。

糖的有氧氧化：有氧情況下,糖酵解產(chǎn)生還原當(dāng)量（NAPH?H?）在線粒體經(jīng)過電子傳遞氧化生成水。丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán)氧化成二氧化碳、水和釋放能量。

有氧氧化過程：

一、葡萄糖經(jīng)過糖酵解途徑分解成丙酮酸

二、丙酮酸進(jìn)入線粒體,氧化脫羧生成乙酰CoA

丙酮酸?NAD??HSCoA→乙酰CoA?NADH?H?+CO?

丙酮酸脫氫酶復(fù)合體催化。丙酮酸脫氫酶復(fù)合體：丙酮酸脫氫酶E?（輔酶TOP)、二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶E?、二氫硫辛酰胺脫氫酶E?(輔酶FAD、NAD?）按一定比例組合成。參與反應(yīng)的輔酶：硫胺素焦磷酸酯TPP、硫辛酸、FAD、NAD?、CoA。酶抑制劑：乙酰CoA、NADH、ATP、脂肪酸。

三、三羧酸循環(huán)（Krebs)及氧化磷酸化。

①乙酰輔酶?乙酰乙酸＝檸檬酸。檸檬酸合酶催化,不可逆。

②檸檬酸→異檸檬酸。順烏頭酸水合酶催化,可逆。

③異檸檬酸氧化脫羧成α-酮戊二酸。異檸檬酸脫氫酶,不可逆。有兩種一種以NAD?為電子受體（線粒體基質(zhì)）,一種以NADP?為電子受體（線粒體基質(zhì)胞質(zhì)都有）。生成CO??2H、NADP?H?。酶激活劑：Ca2?

④α-酮戊二酸氧化脫羧成琥珀酰CoA。α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體催化,不可逆。復(fù)合體：α-酮戊二酸脫氫酶、二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)琥珀酰酶、二氫硫辛酰胺脫氫酶。輔酶：TPP、硫辛酸、FAD、NAD?、輔酶A。生成NADP?H?、CO??2H。酶激活劑：Ca2?

⑤琥珀酰輔酶A底物水平磷酸化生成琥珀酸。琥珀酰輔酶A合成酶催化,可逆。三羧酸循環(huán)唯一一步底物水平磷酸化,生成1GTP,需要Mg2?。

⑥琥珀酸脫氫成延胡索酸。琥珀酸脫氫酶催化,可逆。該酶結(jié)合在線粒體內(nèi)膜,其他酶均在線粒體基質(zhì)。生成 1FADH?。抑制劑：丙二酸。

⑦延胡索酸加水生成蘋果酸。延胡索酸酶催化,可逆。對順丁烯二酸（馬來酸）沒作用。

⑧蘋果酸脫氫成草酰乙酸。L蘋果酸脫氫酶催化,可逆。生成NADP?H?

三羧酸循環(huán)的生理意義：①是糖、脂肪、氨基酸三大營養(yǎng)素的最終代謝通路。②三羧酸循環(huán)是三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝互相聯(lián)系的樞紐。

磷酸戊糖途徑：6-磷酸葡萄糖→磷酸核糖?NADPH。6-磷酸葡萄糖脫氫酶是磷酸戊糖途徑的限速酶,缺乏導(dǎo)致蠶豆病。

磷酸戊糖途徑生理意義：①為核酸生物合成提供核糖②提供NADPH作為供氫體參與多種代謝反應(yīng)。a合成代謝供氫體,b參與體內(nèi)羥化反應(yīng),c維持谷胱甘肽還原狀態(tài)。

糖原是動物體內(nèi)糖的儲存形式,攝入糖類大部分轉(zhuǎn)變成脂肪后儲存于組織,小部分以糖原形式儲存。機(jī)體需要葡萄糖時糖原可迅速轉(zhuǎn)化功能,而脂肪不可以。

糖原合成：

①葡萄糖磷酸化成6-磷酸葡萄糖,己糖激酶催化,不可逆。消耗1 ATP。

②6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變成1-磷酸葡萄糖。磷酸葡萄糖變位酶催化,可逆。

③1-磷酸葡萄糖生成尿苷二磷酸葡糖UDPG（活性葡萄糖）。尿苷二磷酸葡糖焦磷酸化酶催化。消耗UTP、1ATP

④UDPG與糖原結(jié)合。糖原合酶催化。形成1,4糖苷鍵,延長糖鏈,但不能形成分支。

⑤分支鏈形成：分支酶催化形成1,6-糖苷鍵。

糖原分解：

①糖原磷酸解為1-磷酸葡萄糖。糖原磷酸化酶催化,只能分解1,4-糖苷鍵。輔酶磷酸吡哆醛。

②脫支酶催化：脫支酶能催化兩個反應(yīng),第一是4-α-葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶,將糖鏈上3個葡萄糖轉(zhuǎn)移到鄰近糖鏈末端。第二就是將分支處留下的最后一個葡萄糖糖基以1,6-葡萄糖苷酶催化水解。

③1-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>6-磷酸葡萄糖。磷酸葡萄糖變位酶催化。

④6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟恰Ｆ咸烟?/span>-6-磷酸催化,此酶只存在肝腎中,肌肉不存在,所以只有肝腎可以補(bǔ)充血糖,而肌糖原不能分解成葡萄糖,只能進(jìn)行糖酵解或有氧氧化。

糖異生：體內(nèi)糖原儲備有限,沒有補(bǔ)充,10多小時肝糖原就會耗盡,血糖來源斷絕。血糖保持正常水平,還要靠肝將氨基酸、乳酸等轉(zhuǎn)變成葡萄糖補(bǔ)充血糖。非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變成葡萄糖或糖原的過程稱糖異生。主要原料：乳酸、氨基酸（主要）、甘油。主要部位：肝。腎糖異生能力只有肝的1/10。

糖異生途徑：從丙酮酸生成葡萄糖的過程。糖酵解與糖異生許多反應(yīng)是共有的,但糖酵解3個不可逆反應(yīng)由其他反應(yīng)和酶替代。

①丙酮酸轉(zhuǎn)變成磷酸烯醇式丙酮酸PEP：丙酮酸→草酰乙酸。丙酮酸羧化酶（線粒體）催化,輔酶生物素,-1ATP。草酰乙酸→磷酸烯醇式丙酮酸。磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化,-1ATP。   草酰乙酸出線粒體有兩種方式一種是蘋果酸脫氫酶還原成蘋果酸,到細(xì)胞質(zhì)再由蘋果酸脫氫酶氧化成草酰乙酸。一種是經(jīng)天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶生成天冬氨酸,到細(xì)胞質(zhì)再由天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶恢復(fù)成草酰乙酸。

②1,6-二磷酸果糖轉(zhuǎn)變成6-磷酸果糖。果糖-2磷酸酶-1催化。

③6-磷酸葡萄糖水解成葡萄糖。葡萄糖-6-磷酸酶催化。

乳酸循環(huán)：肌肉糖酵解生成乳酸釋放入血后在肝進(jìn)行糖異生。肝糖異生生成的葡萄糖入血可被肌肉攝取。這兩部構(gòu)成一個循環(huán),也叫Cori循環(huán)。乳酸循環(huán)是耗能過程,2分子乳酸異生成葡萄糖需要消耗6分子ATP。

糖異生的調(diào)節(jié)：

①在6-磷酸果糖和1,6-二磷酸果糖之間。AMP和2,6-二磷酸果糖激活6-磷酸果糖激酶-1的同時抑制果糖二磷酸酶-1。胰高血糖素使2,6-二磷酸果糖降低從而促進(jìn)糖異生抑制糖酵解。

②磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸之間。丙酮酸經(jīng)丙酮酸脫氫酶復(fù)合體生成乙酰CoA,乙酰CoA抑制丙酮酸脫氫酶復(fù)合體促進(jìn)丙酮酸羧化酶。

血糖的來源和去路：

高血糖與糖尿病：空腹血糖濃度高于6.9mmol/L稱高血糖。血糖超過腎糖閾8.89-10.00mmol/L可導(dǎo)致尿糖。持續(xù)性高血糖和糖尿稱糖尿病。I型糖尿病為胰島素依賴型糖尿病,認(rèn)為自身免疫破壞了胰島β細(xì)胞引起胰島素分泌不足。II型糖尿病為非胰島素依賴糖尿病,往往40以上發(fā)病,主要是因為胰島素受體缺乏或胰島素抵抗。