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1、第四章糖代謝MetabolismofCarbohydrates糖的化學(xué)糖的概念:化學(xué)本質(zhì)為多羥醛或多羥酮類(lèi)及其衍生物或多聚物。(又被稱(chēng)為碳水化合物[Cn(H2O)m]。)糖的分類(lèi)及其結(jié)構(gòu)根據(jù)其水解產(chǎn)物的情況,糖主要可分為四類(lèi)單糖:葡萄糖、果糖、半乳糖寡糖:蔗糖、乳糖多糖:纖維素、淀粉、糖原結(jié)合糖:糖脂、蛋白多糖、糖蛋白葡萄糖(glucose)結(jié)構(gòu)醛糖酮糖互變異構(gòu)第一節(jié)概述Introduction一、糖的生理功能氧化分解、供應(yīng)能量?jī)?chǔ)存能量,維持血糖提供原料,合成其它物質(zhì)參與構(gòu)造組織細(xì)胞其他功能二、糖
2、的消化吸收淀粉麥芽糖+麥芽三糖(40%)(25%)α-臨界糊精+異麥芽糖(30%)(5%)葡萄糖唾液中的α-淀粉酶α-葡萄糖苷酶α-臨界糊精酶消化過(guò)程腸粘膜上皮細(xì)胞刷狀緣胃口腔腸腔胰液中的α-淀粉酶三、糖代謝的概況葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體(Glucosetransporters,GLUT)有GLUT1~5五種GLUT1:主要存在于RBCGLUT4:主要存在于脂肪組織和肌肉糖代謝的概況葡萄糖糖異生途徑乳酸、氨基酸、甘油糖原糖原合成淀粉消化與吸收H2O及CO2酵解途徑丙酮酸有氧無(wú)氧乳酸肝糖原分解磷酸戊糖途徑核糖+NA
3、DPH+H+ATP第二節(jié)糖的無(wú)氧氧化Glycolysis糖的無(wú)氧氧化概念:在缺氧情況下,葡萄糖或糖原分解成乳酸(lactate)的過(guò)程——糖的無(wú)氧氧化,又稱(chēng)為糖酵解(glycolysis)。反應(yīng)部位:胞質(zhì)糖酵解反應(yīng)過(guò)程-ATP+ATP酵解途徑葡萄糖磷酸丙糖丙酮酸乳酸③①②(一)葡萄糖分解成丙酮酸1.葡萄糖磷酸化為6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate,G-6-P)磷酸化使葡萄糖不能自由逸出細(xì)胞是第一個(gè)磷酸化反應(yīng),消耗一個(gè)ATP反應(yīng)不可逆,第1個(gè)關(guān)鍵酶己糖激酶(HK)分四型,肝中為葡萄
4、糖激酶(GK)己糖激酶 葡萄糖激酶存在部位 肝外組織 肝Km值0.1mmol/L10mmol/L底物G,果糖,甘露糖G調(diào)節(jié)G-6-P反饋抑制 胰島素誘導(dǎo)己糖激酶和葡萄糖激酶的比較2.6-磷酸葡萄糖異構(gòu)為6-磷酸果糖(fructose-6-phosphate,F-6-P)3.6-磷酸果糖轉(zhuǎn)變成1,6-二磷酸果糖(1,6-fructose-biphosphate,F-1,6-BP)是第二個(gè)磷酸化反應(yīng),消耗一個(gè)ATP反應(yīng)不可逆,第2個(gè)關(guān)鍵酶磷酸果糖激酶-1(PFK-1)是糖酵解的限速酶4.磷酸己糖裂解
5、成2分子磷酸丙糖反應(yīng)可逆,由醛縮酶(aldolase)催化5.磷酸丙糖同分異構(gòu)化磷酸丙糖異構(gòu)酶(triosephosphateisomerase)G→2分子3-磷酸甘油醛,消耗2分子ATP。6.3-磷酸甘油醛氧化為1,3-二磷酸甘油酸醛基氧化成羧基,并加入一分子磷酸,形成混合酸酐。脫下的氫由NAD+接受。7.1,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油酸此步為第一個(gè)底物水平磷酸化反應(yīng)可逆8.3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸9.2-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)反應(yīng)引起分子內(nèi)能量重新分布,形成高
6、能磷酸鍵。10.PEP轉(zhuǎn)變成丙酮酸(pyruvate)烯醇式立即自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)橥降诙€(gè)底物水平磷酸化反應(yīng)不可逆,第3個(gè)關(guān)鍵酶(二)丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸(lactate)還原反應(yīng),NADH+H+來(lái)自于3-磷酸甘油醛脫氫乳酸是糖酵解的終產(chǎn)物糖酵解的全過(guò)程糖酵解小結(jié)反應(yīng)部位:胞質(zhì)糖酵解是一個(gè)不需氧的產(chǎn)能過(guò)程2個(gè)底物水平磷酸化反應(yīng)ADPATPPEP丙酮酸丙酮酸激酶磷酸甘油酸激酶產(chǎn)能的方式和數(shù)量方式:底物水平磷酸化數(shù)量:從G開(kāi)始2×2-2=2ATP從Gn開(kāi)始2×2-1=3ATPATP的生成:糖酵解時(shí),1mol葡萄糖共
7、生成4molATP,凈生成2molATP反應(yīng)全過(guò)程中有三步不可逆的反應(yīng):GG-6-PATPADP己糖激酶ATPADPF-6-PF-1,6-2P磷酸果糖激酶-1ADPATPPEP丙酮酸丙酮酸激酶二、糖酵解的調(diào)節(jié)關(guān)鍵酶①己糖激酶②6-磷酸果糖激酶-1(限速酶)③丙酮酸激酶調(diào)節(jié)方式①變構(gòu)調(diào)節(jié)②共價(jià)修飾調(diào)節(jié)(一)6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1)6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1)1、變構(gòu)調(diào)節(jié)變構(gòu)抑制劑:ATP、檸檬酸PFK-1有兩個(gè)ATP結(jié)合位點(diǎn)活性中心內(nèi):ATP作為底物結(jié)合活性中心外:ATP作為變構(gòu)效應(yīng)物結(jié)
8、合變構(gòu)激活劑:AMP、ADP、F-1,6-BP、F-2,6-BPF-1,6-BP對(duì)PFK-1具有正反饋?zhàn)饔肍-2,6-BP是PFK-1的最強(qiáng)變構(gòu)激活劑F-2,6-BP的生成PFK-2是一種雙功能酶,磷酸化后激酶活性下降,磷酸酶活性升高。(二)丙酮酸激酶變構(gòu)調(diào)節(jié):F-1,6-BP為變構(gòu)激活劑;ATP和肝內(nèi)Ala為變構(gòu)抑制劑。共價(jià)修飾調(diào)節(jié):胰高血糖素通過(guò)cAMP和PKA使其磷酸化而抑制其活性。(三)葡萄糖激酶及己糖激酶G-6-P可反饋抑制己糖激酶胰島素可誘導(dǎo)