在人體內(nèi),葡萄糖代謝除了無氧酵解途徑以外還有很多其他方式,比如有氧氧化、磷酸戊糖途徑、糖原的合成與分解途徑、糖異生、糖醛酸途徑等。
(一)糖的有氧氧化途徑:
1.概念:葡萄糖在有氧條件下徹底氧化成水和二氧化碳的過程
2.過程
有氧氧化可分為兩個(gè)階段:
第一階段:胞液反應(yīng)階段:從葡萄糖到丙酮酸,反應(yīng)過程同糖酵解。
糖酵解產(chǎn)物NADH不用于還原丙酮酸生成乳酸,二者進(jìn)入線粒體氧化。
第二階段:線粒體中的反應(yīng)階段:
(1)丙酮酸經(jīng)丙酮酸脫氫酶復(fù)合體氧化脫羧生成乙酰CoA,是關(guān)鍵性的不可逆反應(yīng)。其特征是丙酮酸氧化釋放的能量以高能硫酯鍵的形式儲(chǔ)存于乙酰CoA中,這是進(jìn)入三羧酸循環(huán)的開端。
(2)三羧酸循環(huán):三羧酸循環(huán)是在線粒體內(nèi)進(jìn)行的一系列酶促連續(xù)反應(yīng),從乙酰CoA和草酰乙酸縮合成檸檬酸到草酰乙酸的再生,構(gòu)成一次循環(huán)過程,其間共進(jìn)行四次脫氫,脫下的4對(duì)氫,經(jīng)氧化磷酸化生成H20和ATP.2次脫羧產(chǎn)生2分CO2.
三羧酸循環(huán)的特點(diǎn)是:
①從檸檬酸的合成到α-酮戊二酸的氧化階段為不可逆反應(yīng),故整個(gè)循環(huán)是不可逆的;
②在循環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí),其中每一成分既無凈分解,也無凈合成。但如移去或增加某一成分,則將影響循環(huán)速度;
③三羧酸循環(huán)氧化乙酰CoA的效率取決于草酰乙酸的濃度;
④每次循環(huán)所產(chǎn)生的NADH和FADH2都可通過與之密切聯(lián)系的呼吸鏈進(jìn)行氧化磷酸化以產(chǎn)生ATP;醫(yī)學(xué)教育網(wǎng)|搜索整理
⑤該循環(huán)的限速步驟是異檸檬酸脫氫酶催化的反應(yīng),該酶是變構(gòu)酶,ADP是其激活劑,ATP和NADH是其抑制劑。
(3)氧化磷酸化:線粒體內(nèi)膜上分布有緊密相連的兩種呼吸鏈,即NADH呼吸鏈和琥珀酸呼吸鏈。呼吸鏈的功能是把代謝物脫下的氫氧化成水,同時(shí)產(chǎn)生大量能量以驅(qū)動(dòng)ATP合成。1個(gè)分子的葡萄糖徹底氧化為CO2和H2O,可生成36或38個(gè)分子的ATP.
3.生理意義:有氧氧化是糖氧化提供能量的主要方式。
(二)磷酸戊糖途徑:
在胞漿中進(jìn)行,存在于肝臟、乳腺、紅細(xì)胞等組織。
生理意義:
1.提供5-磷酸核糖,用于核苷酸和核酸的生物合成。
2.提供NADPH,參與多種代謝反應(yīng),維持谷胱甘肽的還原狀態(tài)等。
(三)糖原的合成分解途徑:
糖原是動(dòng)物體內(nèi)糖的儲(chǔ)存形式,是葡萄糖通過α-1,4糖苷鍵和α-1,6糖苷鍵相連而成的具有高度分枝的聚合物。機(jī)體攝入的糖大部分轉(zhuǎn)變成脂肪(甘油三酯)后儲(chǔ)存于脂肪組織內(nèi),只有一小部分以糖原形式儲(chǔ)存。糖原主要分為肝糖原和肌糖原,糖原是可以迅速動(dòng)用的葡萄糖儲(chǔ)備。
糖原合成酶是糖原合成中的關(guān)鍵酶,受G-6-P等多種因素調(diào)控。葡萄糖合成糖原是耗能的過程,合成1分子糖原需要消耗2個(gè)ATP.
肝臟存在葡萄糖-6-磷酸酶,可使肝糖原分解成葡萄糖補(bǔ)充血糖。
肌肉組織無葡萄糖-6-磷酸酶,不能直接分解成葡萄糖,肌糖原分解產(chǎn)能可供肌肉收縮需要。
(四)糖異生:
1.概念:由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟堑倪^程稱為糖異生。是體內(nèi)單糖生物合成的唯一途徑。
肝臟是糖異生的主要器官,長期饑餓、酸中毒時(shí)腎臟的異生作用增強(qiáng)。
2.過程:
糖異生的途徑基本上是糖酵解的逆向過程,但不是完全可逆過程。酵解過程中三個(gè)關(guān)鍵酶催化的反應(yīng)是不可逆的,故需通過糖異生的4個(gè)關(guān)鍵酶(葡萄糖-6-磷酸酶、果糖-1,6-二磷酸酶、丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸激酶)繞過糖酵解的三個(gè)能障生成葡萄糖。
3.生理意義:
①補(bǔ)充血糖,維持血糖水平恒定。
②防止乳酸中毒。
③協(xié)助氨基酸代謝。
(五)糖醛酸途徑:
生理意義:
生成有活性的葡萄糖醛酸,它是生物轉(zhuǎn)化中重要的結(jié)合劑;
葡萄糖醛酸還是蛋白聚糖的重要組成成分,如硫酸軟骨素、透明質(zhì)酸、肝素等。