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。
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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,二者進入線粒體氧化。
第二階段:線粒體中的反應(yīng)階段:
?。?)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存于乙酰CoA中,這是進入三羧酸循環(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,其間共進行四次脫氫,脫下的4對氫,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)的特點是:
?、購臋幟仕岬暮铣傻?alpha;-酮戊二酸的氧化階段為不可逆反應(yīng),故整個循環(huán)是不可逆的;
②在循環(huán)轉(zhuǎn)運時,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;
?、廴人嵫h(huán)氧化乙酰CoA的效率取決于草酰乙酸的濃度;
?、苊看窝h(huán)所產(chǎn)生的NADH和FADH2都可通過與之密切聯(lián)系的呼吸鏈進行氧化磷酸化以產(chǎn)生ATP;
?、菰撗h(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。
?。?)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,同時產(chǎn)生大量能量以驅(qū)動ATP合成。1個分子的葡萄糖徹底氧化為CO2和H2O,可生成36或38個分子的ATP。
3.生理意義:有氧氧化是糖氧化提供能量的主要方式。
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在胞漿中進行,存在于肝臟、乳腺、紅細胞等組織。
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。
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糖原是動物體內(nèi)糖的儲存形式,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。機體攝入的糖大部分轉(zhuǎn)變成脂肪(甘油三酯)后儲存于脂肪組織內(nèi),只有一小部分以糖原形式儲存。糖原主要分為肝糖原和肌糖原,糖原是可以迅速動用的葡萄糖儲備。
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ATP。
肝臟存在葡萄糖-6-磷酸酶,可使肝糖原分解成葡萄糖補充血糖。
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。
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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、酸中毒時腎臟的異生作用增強。
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)繞過糖酵解的三個能障生成葡萄糖。
3.生理意義:
?、傺a充血糖,維持血糖水平恒定。
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?、蹍f(xié)助氨基酸代謝。
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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。