前言
糖类最主要的生理功能是为机体提供生命活动所需要的能量。糖分解代谢是生物体取得能量的主要方式。生物体中糖的氧化分解主要有3条途径：糖的无氧氧化、糖的有氧氧化和磷酸戊糖途径。其中，糖的无氧氧化又称糖酵解（glycolysis）。葡萄糖或糖原在无氧或缺氧条件下，分解为乳酸同时产生少量ATP的过程，由于此过程与酵母菌使糖生醇发酵的过程基本相似，故称为糖酵解。催化糖酵解反应的一系列酶存在于细胞质中，因此糖酵解全部反应过程均在细胞质中进行。糖酵解是所有生物体进行葡萄糖分解代谢所必须经过的共同阶段。
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基本概念
- 底物水平磷酸化：ADP的磷酸化直接和底物脱氢相偶联的方式，称为底物水平磷酸化。
- 氧化磷酸化：是指代谢物脱下的氢，在呼吸链电子传递过程中，释放的能量偶联ADP磷酸化生成ATP的过程，又称为偶联磷酸化。
- 限速酶：反应途径中，催化效率最低，或者催化不可逆反应的酶，可以影响整条代谢途径速度乃至方向。
无氧氧化
葡萄糖在无氧的条件下生成乳酸，并释放少量能量的过程。部位：细胞质。
1. 六碳糖的磷酸化
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👉 葡萄糖的磷酸化——>六磷酸葡萄糖
👉 ATP提供磷酸根
👉 消耗1分子ATP
👉 限速酶一 己糖激酶
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👉六磷酸葡萄糖——>六磷酸果糖（同分异构体转化）
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👉六磷酸果糖——>1,6-二磷酸果糖
这一阶段消耗两分子ATP
2. 六碳糖分解为两个磷酸丙糖（从第四步开始）
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👉 1,6-二磷酸果糖裂解两个磷酸丙糖(磷酸二羟丙酮和三磷酸甘油醛)
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👉 磷酸二羟丙酮 三磷酸甘油醛
由于三磷酸甘油醛参与后续反应，所以酮转化为醛。相当于产生两分子的三磷酸甘油醛。
3. 脱氢产能氧化为酸 (从第六步开始)
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👉 产生高能磷酸键
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👉 第一个ATP的产生
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4. 加氢还原为乳酸
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糖酵解的调节
| 原则 | 机制 | 位点 |
|---|---|---|
| 按需调节 | 负反馈 | 限速酶 |
| 酶 | 调节的方式 | 说明 |
|---|---|---|
| 己糖激酶(HK) | 同工酶调节 | 不同的组织器官有不同的酶 |
| 6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1) | 别构调节 | 小分子化合物与酶结合,改变其空间构想,改变酶活性 |
| 丙酮酸激酶(PK) | 共价修饰调节 | - |
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己糖激酶(HK)
通过同工酶调节, 哺乳动物发现四种同工酶, 肝脏中为葡糖激酶(GK)
葡糖激酶(GK)特点:
- 主要存在于肝脏和胰腺β细胞
- 对葡萄糖的亲和力很低
- 受激素调节(大量进食促进胰岛素分泌,进而激活己糖激酶)
6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1)
- 终产物ATP是
PFK-1的变构抑制剂 ADP AMP是变构激活剂1,6-二磷酸果糖是激活剂2,6-二磷酸果糖是激活剂
丙酮酸激酶(PK)
- 磷酸化无活性, 去磷酸化有活性
- 胰高血糖素促进
PK磷酸化使其失活, 同时也抑制2,6-二磷酸果糖的生成(关闭糖分解代谢)
骨骼肌糖酵解调节
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肝脏糖酵解调节
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糖酵解的意义
- 机体在缺氧情况下快速获取能量的有效方式
- 某些细胞在氧供应正常的情况下的重要途径
- 成熟红细胞没有线粒体, 不能进行有氧氧化
- 神经细胞需氧大