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2020考研西医综合备考:【生物化学】糖的分解代谢(1)

2019-06-24 21:26:00来源:网络

  2020年西医综合考研复习已经开始,新东方在线在此整理了2020考研西医综合备考:【生物化学】糖的分解代谢(1),希望能帮助大家!

  生物化学知识:糖的分解代谢

  一、糖的分解特点和途径

  1.糖的分解在有氧和无氧下均可进行,无氧分解不彻底,有氧分解是其继续,最终分解产物是CO2、H2O和能量。

  2.糖的分解先要活化,无氧下的分解以磷酸化方式活化;有氧下,以酰基化为主。

  3.在动物和人体内,糖的分解途径主要有3条:糖酵解(葡萄糖→丙酮酸→乳酸);柠檬酸循环(丙酮酸 →乙酰辅酶A→CO2+H2O);戊糖磷酸途径(葡萄糖→核糖-5-磷酸→CO2+H2O)。植物体中乙醛酸循环是柠檬酸循环的支路。

  二、糖酵解

  (一)概念和部位

  糖酵解(glycolysis)是无氧条件下,葡萄糖降解成丙酮酸并有ATP生成的过程。它是生物细胞普遍存在的代谢途径,涉及十个酶催化反应,均在胞液。

  (二)反应过程和关键酶

  1.己糖激酶(hexokinase)催化葡萄糖生成G-6-P,消耗一分子ATP。

  己糖激酶(HK)分布较广,而葡萄糖激酶(GK)只存在于肝脏,这是第一个关键酶催化的耗能的限速反应。若从糖原开始,由磷酸化酶和脱支酶催化生成G-1-P,再经变位酶转成G-6-P。

  2.G-6-P异构酶催化G-6-P转化为F-6-P。

  3.磷酸果糖激酶(PFK-Ⅰ)催化F-6-P磷酸化生成F-1,6-DP,消耗一分子ATP。这是第二个关键酶催化的最主要的耗能的限速反应。

  4.醛缩酶裂解F-1,6-DP为磷酸二羟丙酮和甘油醛-3-磷酸。平衡有利于逆反应方向,但在生理条件下甘油醛-3-磷酸不断转化成丙酮酸,驱动反应向裂解方向进行。

  5.丙糖磷酸异构酶催化甘油醛-3-磷酸和磷酸二羟丙酮的相互转换。

  6.甘油醛-3-磷酸脱氢酶催化甘油醛-3-磷酸氧化为1,3 -二磷酸甘油酸。这是酵解中唯一的一步氧化反应,是由一个酶催化的脱氢和磷酸化两个相关反应。反应中一分子NAD+被还原成NADH,同时在 1,3-二磷酸甘油酸中形成一个高能酸酐键,为在下一步酵解反应中使ADP变成ATP。

  7.磷酸甘油酸激酶催化1,3-二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油酸。反应(6)和反应(7)联合作用,将一个醛氧化为一个羧酸的反应与ADP磷酸化生成ATP偶联。这种通过一高能化合物将磷酰基转移ADP形成ATP的过程称为底物水平磷酸化。底物水平磷酸化不需氧,是酵解中形成ATP的机制。

  8.磷酸甘油酸变位酶催化 3-磷酸甘油酸转化为2-磷酸甘油酸

  9.烯醇化酶催化2-磷酸甘油酸生成磷酸烯醇式丙酮酸(PFP)。PFP具有很高的磷酰基转移潜能,其磷酰基是以一种不稳定的烯醇式互变异构形式存在的。

  10.丙酮酸激酶催化PFP生成丙酮酸和ATP。这是第三个关键酶催化的限速反应。也是第二次底物水平磷酸化反应。

  丙酮酸是酵解中第一个不再被磷酸化的化合物。其去路:在大多数情况下,可通过氧化脱羧形成乙酰辅酶A进入柠檬酸循环;在某些环境条件(如肌肉剧烈收缩),乳酸脱氢酶可逆地将丙酮酸还原为乳酸;在酵母,厌氧条件下经丙酮酸脱羧酶和乙醇脱氢酶催化,丙酮酸转化成乙醇(酒精发酵)。

  葡萄糖+2Pi+2ADP+2NAD+ → 2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H++2H2O

  葡萄糖+2Pi+2ADP+2H+ → 2乳酸+2ATP+2H2O

  葡萄糖+2Pi+2ADP+2H+ → 2乙醇+2CO2+2ATP+2H2O

  (三)糖酵解能量的估算和生理意义

  在体外,1mol葡萄糖→2mol乳酸,ΔGO'= -196kJ/mol

  1mol糖原→2mol乳酸, ΔGO'= -183kJ/mol

  在机体内,生成 2molATP相当捕获2×30.514=61.028 kJ/mol

  葡萄糖酵解获能效率=2×30.514/196×100% = 31%

  糖原酵解获能效率=3×30.514/196×100% = 49.7%

  糖酵解是生物界普遍存在的供能途径,其生理意义是为机体在无氧或缺氧条件下(应激状态)提供能量满足生理需要。例如,剧烈运动时,肌肉内ATP大量消耗,糖酵解加速可迅速得到ATP;成熟的红细胞没有线粒体,完全靠糖酵解供能;神经细胞、白细胞、骨髓、视网膜细胞代谢极为活跃,不缺氧时亦由糖酵解提供部分能量。

  (四)糖酵解的调控

  糖酵解三个主要调控部位,分别是己糖激酶、果糖磷酸激酶(PFK)和丙酮酸激酶催化的反应。

  HK被G-6-P变构抑制,这种抑制导致G-6-P的积累,酵解作用减弱。但G-6-P可转化为糖原及戊糖磷酸,因此HK不是最关键的限速酶。

  PFK被ATP变构抑制,但这种抑制作用被AMP逆转,这使糖酵解对细胞能量需要得以应答。当ATP供应短缺(和AMP充足)时,加快速度,生成更多的ATP, ATP足够时就减慢速度。柠檬酸可增加ATP对酶的抑制作用;F-2,6-DP可消除ATP对酶的抑制效应,使酶活化。PFK被H+抑制,可防止肌乳酸过量导致的血液酸中毒。

  丙酮酸激酶被F-1,6-DP活化,加速酵解。ATP、丙氨酸变构抑制此酶。

 

本文关键字: 2020考研西医综合

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