在人体内,葡萄糖代谢除了无氧酵解途径以外还有很多其他方式,比如有氧氧化、磷酸戊糖途径、糖原的合成与分解途径、糖异生、糖醛酸途径等。
(一)糖的有氧氧化途径:
1.概念:葡萄糖在有氧条件下彻底氧化成水和二氧化碳的过程
2.过程
有氧氧化可分为两个阶段:
第一阶段:胞液反应阶段:从葡萄糖到丙酮酸,反应过程同糖酵解。
糖酵解产物NADH不用于还原丙酮酸生成乳酸,二者进入线粒体氧化。
第二阶段:线粒体中的反应阶段:
(1)丙酮酸经丙酮酸脱氢酶复合体氧化脱羧生成乙酰CoA,是关键性的不可逆反应。其特征是丙酮酸氧化释放的能量以高能硫酯键的形式储存于乙酰CoA中,这是进入三羧酸循环的开端。
(2)三羧酸循环:三羧酸循环是在线粒体内进行的一系列酶促连续反应,从乙酰CoA和草酰乙酸缩合成柠檬酸到草酰乙酸的再生,构成一次循环过程,其间共进行四次脱氢,脱下的4对氢,经氧化磷酸化生成H20和ATP.2次脱羧产生2分CO2.
三羧酸循环的特点是:
①从柠檬酸的合成到α-酮戊二酸的氧化阶段为不可逆反应,故整个循环是不可逆的;
②在循环转运时,其中每一成分既无净分解,也无净合成。但如移去或增加某一成分,则将影响循环速度;
③三羧酸循环氧化乙酰CoA的效率取决于草酰乙酸的浓度;
④每次循环所产生的NADH和FADH2都可通过与之密切联系的呼吸链进行氧化磷酸化以产生ATP;医学教育网|搜索整理
⑤该循环的限速步骤是异柠檬酸脱氢酶催化的反应,该酶是变构酶,ADP是其激活剂,ATP和NADH是其抑制剂。
(3)氧化磷酸化:线粒体内膜上分布有紧密相连的两种呼吸链,即NADH呼吸链和琥珀酸呼吸链。呼吸链的功能是把代谢物脱下的氢氧化成水,同时产生大量能量以驱动ATP合成。1个分子的葡萄糖彻底氧化为CO2和H2O,可生成36或38个分子的ATP.
3.生理意义:有氧氧化是糖氧化提供能量的主要方式。
(二)磷酸戊糖途径:
在胞浆中进行,存在于肝脏、乳腺、红细胞等组织。
生理意义:
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,参与多种代谢反应,维持谷胱甘肽的还原状态等。
(三)糖原的合成分解途径:
糖原是动物体内糖的储存形式,是葡萄糖通过α-1,4糖苷键和α-1,6糖苷键相连而成的具有高度分枝的聚合物。机体摄入的糖大部分转变成脂肪(甘油三酯)后储存于脂肪组织内,只有一小部分以糖原形式储存。糖原主要分为肝糖原和肌糖原,糖原是可以迅速动用的葡萄糖储备。
糖原合成酶是糖原合成中的关键酶,受G-6-P等多种因素调控。葡萄糖合成糖原是耗能的过程,合成1分子糖原需要消耗2个ATP.
肝脏存在葡萄糖-6-磷酸酶,可使肝糖原分解成葡萄糖补充血糖。
肌肉组织无葡萄糖-6-磷酸酶,不能直接分解成葡萄糖,肌糖原分解产能可供肌肉收缩需要。
(四)糖异生:
1.概念:由非糖物质转变为葡萄糖的过程称为糖异生。是体内单糖生物合成的唯一途径。
肝脏是糖异生的主要器官,长期饥饿、酸中毒时肾脏的异生作用增强。
2.过程:
糖异生的途径基本上是糖酵解的逆向过程,但不是完全可逆过程。酵解过程中三个关键酶催化的反应是不可逆的,故需通过糖异生的4个关键酶(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)绕过糖酵解的三个能障生成葡萄糖。
3.生理意义:
①补充血糖,维持血糖水平恒定。
②防止乳酸中毒。
③协助氨基酸代谢。
(五)糖醛酸途径:
生理意义:
生成有活性的葡萄糖醛酸,它是生物转化中重要的结合剂;
葡萄糖醛酸还是蛋白聚糖的重要组成成分,如硫酸软骨素、透明质酸、肝素等。
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