マインドマップギャラリー 糖代謝マインドマップ
糖の消化・吸収、糖の好気的酸化、グリコーゲンの合成・分解など、糖代謝に関するマインドマップです。
2023-11-16 20:14:18 に編集されましたグルコース代謝
糖の消化と吸収
エネルギーを消費する能動的な吸収プロセスでは、ナトリウムイオン依存性グルコーストランスポーター(SGLT)とナトリウムイオン/カリウムイオンATPアーゼの協力により、グルコースはナトリウムイオンとナトリウムイオンの濃度勾配に沿って小腸粘膜細胞に吸収されます。その後血液中に放出され、グルコーストランスポーター(GLUT)の助けを借りて細胞に取り込まれます。
人間の体にはβ-グルコシダーゼが存在しないため、セルロースを分解して利用することができません。
糖の嫌気性酸化(解糖、ピルビン酸から乳酸への還元)
解糖(リン酸化、異性化、切断、脱水素、基質レベルのリン酸化後、最終的に 2ピルビン酸 2ATP 2NADH 2H を形成)
グルコースはグルコース-6-リン酸を生成します(ヘキソキナーゼHKが関与し、ATPを加水分解し、マグネシウムイオンを必要とします)
グルコース-6-リン酸の異性化によりフルクトース-6-リン酸が生成されます(ヘキソースリン酸イソメラーゼ、マグネシウムイオンが必要)
フルクトース-6-リン酸のフルクトース-1,6-二リン酸へのリン酸化(ホスホフルクトキナーゼ-1、ATP、マグネシウムイオンが必要)
フルクトース-1,6-二リン酸は、2 分子のトリオースリン酸(アルドラーゼ、ジヒドロキシアセトンリン酸、グリセルアルデヒド 3-リン酸)に切断されます。
ジヒドロキシアセトンリン酸とグリセルアルデヒド 3-リン酸の互変異性化(トリオースリン酸イソメラーゼ、最終的にはグリセルアルデヒド 3-リン酸への異性化)
グリセルアルデヒド 3-リン酸は 1,3-ビスホスホグリセリン酸に酸化されます (3-リン酸デヒドロゲナーゼ、水素受容体は NADH H)
1,3-ビスホスホグリセリン酸を3-ホスホグリセリン酸に変換します(ホスホグリセリン酸キナーゼ、ATPと3-ホスホグリセリン酸を生成するための基質レベルのリン酸化、マグネシウムイオンの関与を必要とします)
3-ホスホグリセリン酸は 2-ホスホグリセリン酸に変換されます (ホスホグリセリン酸ムターゼ、マグネシウムイオンが必要)
2-ホスホグリセリン酸のホスホエノールピルビン酸への脱水
ピルビン酸ホスホジオールはピルビン酸に変換されます(ピルビン酸キナーゼ、ATPを生成するための基質レベルのリン酸化、マグネシウムイオンとカリウムイオンの関与が必要)
ピルビン酸は乳酸に還元される
乳酸デヒドロゲナーゼ(LDH)は、NADH Hを使用して水素を供与し、ピルビン酸から乳酸への還元を触媒します
糖の好気的酸化
グルコースの解糖によるピルビン酸の生成
ピルビン酸のアセチルCoAへの酸化的脱炭酸(ミトコンドリアマトリックスで行われる)
重要な酵素ピルビン酸デヒドロゲナーゼ複合体によって触媒されて、アセチルCoA、NADH (2.5ATP)、H、CO2を生成します
アセチルCoAはトリカルボン酸回路に入り、酸化的リン酸化と共役します(ミトコンドリア内膜上のコハク酸デヒドロゲナーゼを除き、残りはミトコンドリアマトリックスにあります)(2CO2、3NADH H、FADH2、ATPまたはGTP)
アセチルCoAはオキサロ酢酸と縮合してクエン酸を形成します(クエン酸シンターゼ)
クエン酸のイソクエン酸塩への異性化(アコニターゼ)
イソクエン酸の酸化的脱炭酸によりα-ケトグルタル酸が生成されます(イソクエン酸酸化的デヒドロゲナーゼはNADH Hを生成しますが、最初の脱炭酸にはマグネシウムイオンの関与が必要です)。
α-ケトグルタル酸の酸化的脱炭酸によりスクシニルCoAが生成されます(α-ケトグルタル酸デヒドロゲナーゼ複合体、NADH H、CO2、2回目の脱炭酸)
スクシニル CoA はコハク酸に変換されます (スクシニル CoA シンターゼ、ARP または GTP を生成する唯一の基質レベルのリン酸化)
コハク酸からフマル酸への脱水素(コハク酸デヒドロゲナーゼ(ミトコンドリア内膜)、FADH2を生成)
フマル酸は水を加えてリンゴ酸(フマラーゼ)を形成します
リンゴ酸からオキサロ酢酸への脱水素(リンゴ酸デヒドロゲナーゼ、NADH Hを生成)
糖の好気性酸化の生理学的意義
30または32ATPを生成
解糖: 2ATP、2NADH H (細胞質内でミトコンドリアに輸送されて3または5のATPを生成) 合計5または7のATP
2 ピルビン酸は 2NADH H を生成し、合計 5ATP になります。
2トリカルボン酸サイクルは4CO2、6NADH H、2FADH2、2ATPまたはGTP、合計20ATPを生成します
パスツール効果
糖の好気的酸化は糖の嫌気的酸化を抑制する
ペントースリン酸経路
エネルギーを生成しない異化経路は、グルコース-6-リン酸の解糖から始まり、酸化と基転移を経てフルクトース-6-リン酸とグリセルアルデヒド3-リン酸を生成し、その後代謝のために解糖に戻ります。
ATP は生成されませんが、代謝中に NADPH H (化合物の同化作用に関与) とリボース-5-リン酸 (ヌクレオチドの生合成) が生成されます。
不可逆酸化段階
主要な酵素: グルコース-6-リン酸デヒドロゲナーゼ (G6PDH)
可逆的なグループ転移段階
グリコーゲンの合成と分解
グリコーゲン合成(主に肝臓と筋肉で、腎臓でも少量合成可能)
活性化する必要があるグルコース単位(2分子のエネルギーを消費:ATP、UTPはUDPGを生成)
プライマーが必要です
細胞内の元の小分子グリコーゲン(UDPGのグルコース基が非還元末端に直接付加されている)
グリコシル化グリコーゲンタンパク質
合成には方向性がある
グリコーゲンプライマーの非還元末端のみ
枝の形成
分岐酵素によって触媒される
グリコーゲンの分解
グリコーゲン ホスホリラーゼ (α-1,4 グリコシド結合に作用) は、グリコーゲンの非還元末端からグルコース グループをリン酸化して、グルコース-1-リン酸を生成します。
枝切り酵素
分岐点の4つのグルコース基のうち3つのオリゴ糖基を隣接する非還元末端に転移し、α-1,4-グリコシド結合で結合します。
分岐点のグルコース基が加水分解され、α-1,6-グリコシド結合により遊離のグルコースが形成されます。
グルコース-1-リン酸はグルコース-6-リン酸に変換されます
グルコースはグルコース-6-ホスファターゼによって肝臓細胞で生成されます
筋細胞はグルコース-6-ホスファターゼを持たず、解糖のみを行うことができます。
糖新生(非糖物質(乳酸、グリセロール、糖原性アミノ酸)のグルコースまたはグリコーゲンへの変換)
ピルビン酸のオキサロ酢酸への変換(ミトコンドリアマトリックス内)
ピルビン酸とCO2は、ピルビン酸カルボキシラーゼ(ミトコンドリアマトリックス内)の作用によりオキサロ酢酸を生成します(ATPを消費し、ビオチンは補酵素です)
オキサロ酢酸はホスホエノールピルビン酸に変換されます(細胞質に入ります)
ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ、GTPを消費します
ホスホエノールピルビン酸は逆解糖反応してフルクトース-1,6-二リン酸を生成します
フルクトース-1,6-二リン酸からフルクトース-6-リン酸への変換
フルクトース二リン酸キナーゼ-1 (最も重要な鍵となる酵素、主にアロステリック制御の対象)、発エルゴン反応、ATP を生成しない
グルコース-6-リン酸はグルコースに加水分解されます
グルコース-6-ホスファターゼ