11第十一章 糖类代谢

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1、第十一章糖类代谢第一节概述一、特点糖代谢可分为分解与合成两方面,前者包括酵解与三羧酸循环,后者包括糖的异生、糖原与结构多糖的合成等,中间代谢还有磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等。糖代谢受神经、激素和酶的调节。同一生物体内的不同组织,其代谢情况有很大差异。脑组织始终以同一速度分解糖,心肌和骨骼肌在正常情况下降解速度较低,但当心肌缺氧和骨骼肌痉挛时可达到很高的速度。葡萄糖的合成主要在肝脏进行。不同组织的糖代谢情况反映了它们的不同功能。二、糖的消化和吸收(一)消化淀粉是动物的主要糖类来源,直链淀粉由300-400个葡萄糖构成,支链淀粉由上千个葡萄糖构成,每24-30个残

2、基中有一个分支。糖类只有消化成单糖以后才能被吸收。主要的酶有以下几种:1.α-淀粉酶哺乳动物的消化道中较多,是内切酶,随机水解链内α1,4糖苷键,产生α-构型的还原末端。产物主要是糊精及少量麦芽糖、葡萄糖。最适底物是含5个葡萄糖的寡糖。2.β-淀粉酶在豆、麦种子中含量较多。是外切酶,作用于非还原端,水解α-1,4糖苷键,放出β-麦芽糖。水解到分支点则停止,支链淀粉只能水解50%。3.葡萄糖淀粉酶存在于微生物及哺乳动物消化道内,作用于非还原端,水解α-1,4糖苷键,放出β-葡萄糖。可水解α-1,6键,但速度慢。链长大于5时速度快。4.其他α-葡萄糖苷酶水解蔗糖

3、,β-半乳糖苷酶水解乳糖。二、吸收D-葡萄糖、半乳糖和果糖可被小肠粘膜上皮细胞吸收,不能消化的二糖、寡糖及多糖不能吸收,由肠细菌分解,以CO2、甲烷、酸及H2形式放出或参加代谢。三、转运1.主动转运小肠上皮细胞有协助扩散系统,通过一种载体将葡萄糖(或半乳糖)与钠离子转运进入细胞。此过程由离子梯度提供能量,离子梯度则由Na-K-ATP酶维持。细菌中有些糖与氢离子协同转运,如乳糖。另一种是基团运送,如大肠杆菌先将葡萄糖磷酸化再转运,由磷酸烯醇式丙酮酸供能。果糖通过一种不需要钠的易化扩散转运。需要钠的转运可被根皮苷抑制,不需要钠的易化扩散被细胞松驰素抑制。2.葡萄

4、糖进入红细胞、肌肉和脂肪组织是通过被动转运。其膜上有专一受体。红细胞受体可转运多种D-糖,葡萄糖的Km最小,L型不转运。此受体是蛋白质,其转运速度决定肌肉和脂肪组织利用葡萄糖的速度。心肌缺氧和肌肉做工时转运加速,胰岛素也可促进转运,可能是通过改变膜结构。第二节糖酵解一、定义1.酵解是酶将葡萄糖降解成丙酮酸并生成ATP的过程。它是动植物及微生物细胞中葡萄糖分解产生能量的共同代谢途径。有氧时丙酮酸进入线粒体,经三羧酸循环彻底氧化生成CO2和水,酵解生成的NADH则经呼吸链氧化产生ATP和水。缺氧时NADH把丙酮酸还原生成乳酸。2.发酵也是葡萄糖或有机物降解产生A

5、TP的过程,其中有机物既是电子供体,又是电子受体。根据产物不同,可分为乙醇发酵、乳酸发酵、乙酸、丙酸、丙酮、丁醇、丁酸、琥珀酸、丁二醇等。二、途径共10步,前5步是准备阶段,葡萄糖分解为三碳糖,消耗2分子ATP;后5步是放能阶段,三碳糖生成丙酮酸,共产生4分子ATP。总过程需10种酶,都在细胞质中,多数需要Mg2+。酵解过程中所有的中间物都是磷酸化的,可防止从细胞膜漏出、保存能量,并有利于与酶结合。1.磷酸化葡萄糖被ATP磷酸化,产生6-磷酸葡萄糖。反应放能,在生理条件下不可逆(K大于300)。由己糖激酶或葡萄糖激酶催化,需要Mg2+或Mn2+。己糖激酶可作

6、用于D-葡萄糖、果糖和甘露糖,是糖酵解过程中的第一个调节酶,受6-磷酸葡萄糖的别构抑制。有三种同工酶。葡萄糖激酶存在于肝脏中,只作用于葡萄糖,不受6-磷酸葡萄糖的别构抑制肌肉的己糖激酶Km=0.1mM,肝脏的葡萄糖激酶Km=10mM,平时细胞中的葡萄糖浓度时5mM77By湖风微竹http://cjhg.home.sunbo.net/,只有进后葡萄糖激酶才活跃,合成糖原,降低血糖浓度,葡萄糖激酶是诱导酶,胰岛素可诱导它的合成。6-磷酸葡萄糖也可由糖原合成,由糖原磷酸化酶催化,生成1-磷酸葡萄糖,在磷酸葡萄糖变位酶的催化下生成6-磷酸葡萄糖。此途径少消耗1个AT

7、P。6-磷酸葡萄糖由葡萄糖6-磷酸酶催化水解,此酶存在于肝脏和肾脏中,肌肉中没有。2.异构由6-磷酸葡萄糖生成6-磷酸果糖反应中间物是酶结合的烯醇化合物,反应是可逆的,由浓度控制。由磷酸葡萄糖异构酶催化,受磷酸戊糖支路的中间物竞争抑制,如6-磷酸葡萄糖酸。戊糖支路通过这种方式抑制酵解和有氧氧化,pH降低使抑制加强,减少酵解,以免组织过酸。3.磷酸化6-磷酸果糖被ATP磷酸化,生成1,6-二磷酸果糖由磷酸果糖激酶催化,是酵解的限速步骤。是别构酶,四聚体,调节物很多,ATP、柠檬酸、磷酸肌酸、脂肪酸、DPG是负调节物;果糖1,6-二磷酸、AMP、ADP、磷酸、环

8、AMP等是正调节物。PFK有三种同工酶,A在心肌和骨

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