心智圖資源庫 生物化學糖代謝
這是一篇關於生物化學糖代謝的思維導圖,主要內容無氧氧化、 有氧氧化、肝醣合成與分解、 糖異生等。
編輯於2023-12-01 15:20:00糖代謝
無氧氧化
概念
一分子葡萄糖在細胞質中可裂解為兩分子丙酮酸的過程稱為糖解
糖解
總共十步反應
Glu轉變為G-6-P
己糖激酶(Mg離子)
回饋抑制
G-6-P
別構抑制
長鏈脂醯CoA
第一次限速
G-6-P轉變為F-6-P
F-1-P轉變為F-1,6-P
真正進入糖酵解
磷酸果糖激酶-1(Mg離子)
別構活化:(F-2,6-P),ADP,AMP,(F-1,6-P)
別構抑制:ATP,檸檬酸
第二次限速(最慢)
F-1,6-P轉變為2分子3磷酸甘油醛(磷酸二羥丙酮)
醛縮酶
前五步為準備階段
3-磷酸甘油醛轉變為1,3-二磷酸甘油酸
3-磷酸甘油醛去氫酶
2分子NAD 接受氫
3或5ATP
1,3-二磷酸甘油酸轉變為3-磷酸甘油酸
第一次底物水平磷酸化
磷酸甘油酸激酶(Mg )
2-磷酸甘油酸脫水生成PEP
PEP轉變為丙酮酸
第二次底物水平磷酸化
丙酮酸激酶(K和Mg)
別構
活化:F-1,6-P
抑制:ATP
化學修飾
磷酸化
蛋白激酶A
胰高血糖素激活
依賴Ca 、鈣調蛋白的蛋白激酶
失活
第三次限速
後五步為放能階段
乳酸生成
乳酸脫氫酶
需要NADH
生理意義
不利用氧氣迅速提供能量
2ATP
有氧氧化
概念
身體利用氧氣將葡萄糖徹底氧化成CO2和H2O的反應過程稱為糖的有氧氧化
反應過程
糖解
丙酮酸氧化脫羧
丙酮酸轉換為乙醯CoA
丙酮酸脫氫酶複合體
丙酮酸脫氫酶(E1)
二氫硫辛醯胺轉乙醯酶(E2)
二氫硫辛醯胺脫氫酶(E3)
輔酶
焦磷酸硫胺素(TPP)
CoA,硫辛酸
FAD,NAD
三羧酸循環(TCA cycle)
8步反應
特點
4次脫氫生成3分子NADH和1分子FADH2
2次脫羧生成2分子CO2
1次底物水平磷酸化生成1分子GTP或ATP
並不是直接釋放能量、生成ATP的主要環節,而是透過四次脫氫反應提供足夠的還原當量,以便進行後續的電子傳遞和氧化磷酸化反應生成大量ATP
過程
乙醯CoA和草醯乙酸縮合成檸檬酸
檸檬酸合成酶
消耗一個高能量硫酯鍵
第一次限速
檸檬酸經由順烏頭酸轉變為異檸檬酸
異檸檬酸氧化脫羧轉變為α-酮戊二酸
最主要調節位點
異檸檬酸去氫酶
NAD 接受氫
一分子CO2
第二次限速
α-酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀醯CoA
α-酮戊二酸去氫酶複合體
NAD 接受氫
一分子CO2
第三次限速
琥珀醯CoA合成酶催化底物水平磷酸化反應
琥珀醯CoA合成酶
ADP或GDP
琥珀酸脫氫生成延胡索酸
琥珀酸脫氫酶
TCA cycle循環運行指標
粒線體內膜(TCA cycle中唯一一個)
FAD接受氫
延胡索酸加水生成蘋果酸
蘋果酸脫氫生成草醯乙酸
蘋果酸脫氫酶
NAD 接受氫
意義
三大營養物質分解產能的共同通路
糖、脂肪、胺基酸代謝連結的樞紐
生理意義
糖分解供能的主要方式
糖解
5或7ATP
丙酮酸氧化脫羧
5ATP
TCA cycle
20ATP
30或32ATP
血糖及調節
血糖值:3.9~6.0mmol/L
低血糖:小於2.8mmol/L
高血糖:空腹高於7mmol/L
荷爾蒙調節
降低
胰島素
活化磷酸二脂酶
降低cAMP水平
活化丙酮酸脫氫酶磷酸酶
使丙酮酸脫氫酶複合體活化
抑制肝醣異生
抑制PEP羧激酶的合成
胺基酸合成肌蛋白加速,減少糖質新生原料
合成脂肪
升高
胰高血糖素
肝醣原分解
抑製肝醣合成酶
活化肝醣磷酸化酶
抑製糖解,促進糖質新生
減少F-2,6-P的合成
抑制肝臟內丙酮酸激酶
促進PEP羧激酶的合成
促進脂肪分解
糖皮質激素
加速糖質新生
抑制丙酮酸的氧化脫羧
脂肪動員
腎上腺素
引發肝臟和肌肉細胞依賴cAMP的磷酸化級聯反應
壓力狀態
糖尿病
特徵
持續性高血糖和糖尿
病因
部分或完全胰島素缺失、胰島素抗性
類型
胰島素依賴性(1型)
非胰島素依賴性(2型)
妊娠糖尿病(第3型)
特殊類型糖尿病(4型)
併發症
視網膜病變
週邊神經病變
周圍血管病變
其他代謝途徑
醣醛酸途徑
以葡醣醛酸為中間產物的葡萄糖代謝途徑
生成活化的葡醣醛酸(UDPGA)
多元醇途徑
糖質新生
概念
由非糖化合物(乳酸、甘油、生糖氨基酸等)轉變為葡萄糖或肝醣的過程稱為糖質新生
丙酮酸羧化為PEP
丙酮酸變為草醯乙酸
丙酮酸羧化酶
粒線體內
輔因子:生物素
消耗ATP
CO2與生物素結合
草醯乙酸變成PEP
PEP羧激酶
消耗一個P~P
草醯乙酸的穿梭
草醯乙酸不能直接透過粒線體膜
蘋果酸穿梭
蘋果酸脫氫酶
伴隨NADH從粒線體到細胞質的轉運
天門冬胺酸穿梭
穀草轉氨酶
F-1,6-P水解為F-6-P
果糖二磷酸酶-1
G-6-P水解為Glu
葡糖-6-磷酸酶
生理意義
維持血糖恆定
補充或恢復肝醣原儲備
維持酸鹼平衡
酮體代謝旺盛(腎臟)
肝醣合成與分解
概念
肝醣合成是指由葡萄糖生成肝醣的過程,主要發生在肝臟和骨骼肌
肝醣合成
G-6-P變構為G-1-P
G-1-P和UTP轉化成UDPG和焦磷酸(快速水解)
UDPG酶
UDPG合成肝醣
肝醣合成酶
α-1,4-糖苷鍵
分支酶
α-1,6-糖苷鍵
肝醣分解
產物:主要為G-1-P,少量Glu
肝醣磷酸化酶
α-1,4-糖苷鍵
剩四個葡萄糖基就不能繼續
脫支酶
葡聚醣轉移酶
α-1,4-糖苷鍵
轉移3個葡萄糖基到附近糖鏈的末端
α-1,6-葡糖苷酶
α-1,6-糖苷鍵
產生葡萄糖
肝與肌的差異
肝有G-6-P酶,可將G-6-P轉變為Glu補充血糖,而肌肉沒有
關鍵酵素
肝醣合成酶
磷酸化為活性形式
肝醣磷酸化酶
去磷酸化為活性形式
調節
化學修飾
關鍵酵素磷酸化
荷爾蒙調節
胰高血糖素
肝醣原分解
腎上腺素
肌肉肝醣分解
胰島素
肝醣合成
別構調節
葡萄糖
抑制肝醣原磷酸化酶
能量和Ca
肌肉肝醣分解
磷酸戊糖途徑
反應階段
氧化階段
G-6-P轉化為PPP
葡糖-6-磷酸去氫酶
NADPH調節
總:G-6-P轉化為2分子NADPH和1分子核糖-5磷酸,釋放1分子CO2
基團轉移階段
需要3分子磷酸戊糖才能進行所有基團轉移
1分子3-磷酸甘油醛和2分子F-6-P
生理意義
提供磷酸核糖
合成核酸
補救合成?
提供NADPH
合成代謝反應供氫體
羥化反應
維持穀胱甘肽(GSH)的還原態
脂肪和甘油磷脂
磷酸甘油