糖的分解代谢
(一)糖酵解的基本途径、关键酶和生理意义
[记忆处方]糖酵解中关键酶和消耗(或者生成)ATP的都是激酶。
1供氧不足时,3-磷酸甘油醛脱下NADH+H+的氢不能传递给氧生成水和能量,而由丙酮酸接受,丙酮酸接氢则被还原成乳酸。
2乳酸是糖酵解的最终产物。
3糖酵解的关键酶是己糖激酶(肝内为葡萄糖激酶)、6-磷酸果糖激酶-1和丙酮酸激酶。三种酶是糖酵解途径的限速酶,决定着糖酵解的速度和方向。
4糖酵解的生理意义在于当机体缺氧或进行剧烈运动导致肌肉血流相对不足时,能量主要通过糖酵解获得。
5成熟红细胞没有线粒体,需完全依靠糖酵解供应能量。
6神经、白细胞、骨髓等组织细胞代谢极为活跃,在有氧情况下也常由糖酵解提供部分能量。
无氧氧化反应步骤(糖酵解:缺氧的情况下,葡萄糖生成乳酸)
酶
ATP
第1阶段(生成2个磷酸丙糖,耗能阶段)①葡萄糖被磷酸化成为6-磷酸葡萄糖。己糖激酶或葡萄糖激酶(肝)(第一个关键酶)-1
②6-磷酸葡萄糖转变成6-磷酸果糖。
③6-磷酸果糖转变为1,6-二磷酸果糖。6-磷酸果糖激酶-l(第二个关键酶)-1
④1,6-二磷酸果糖裂解成2个磷酸丙糖(磷酸二羟丙酮和3-磷酸甘油醛,两者可以互换)。
⑤磷酸二羟丙酮和3-磷酸甘油醛同分异构
第二阶段(由磷酸丙糖转变成丙酮酸,缺氧时,生成乳酸,产能阶段)
⑥2×(3-磷酸甘油醛→1,3-二磷酸甘油酸)3-磷酸甘油醛脱氢酶NAD+可以生成2×3或2×2
⑦2×(1,3-二磷酸甘油酸→3-磷酸甘油酸)磷酸甘油酸激酶2×1
⑧3-磷酸甘油酸→2-磷酸甘油酸
⑨2-磷酸甘油酸→磷酸烯醇式丙酮酸
⑩2×(磷酸烯醇式丙酮酸→丙酮酸)丙酮酸激酶(第三个关键酶)2×1
(二)糖有氧氧化的基本途径及供能
糖在有氧条件下彻底氧化成水和二氧化碳并产生大量能量的过程称为有氧氧化。
是糖氧化的主要方式,体内绝大多数细胞都要通过此途径获得能量。
第一阶段:葡萄糖在胞液经糖酵解途径分解成丙酮酸。
第二阶段:丙酮酸由胞液进入线粒体,氧化脱羧生成乙酰CoA。
第三阶段:在线粒体内,乙酰CoA进入三羧酸循环被彻底氧化。
1.葡萄糖分解成丙酮酸,反应步骤同糖的无氧酵解,反应过程中生成的NADH+H+被转运进线粒体,通过呼吸链将其中的2个氢氧化成水,并生成ATP。
2.丙酮酸的氧化脱羧,生成乙酰CoA。
此反应由丙酮酸脱氢酶复合体催化。
3.乙酰CoA进入三羧酸循环被彻底氧化
(一)乙酰CoA和草酰乙酸缩合成柠檬酸,反应由柠檬酸合酶催化。
(二)柠檬酸转变成异柠檬酸。
(三)异柠檬酸转变成α-酮戊二酸,反应由异柠檬酸脱氢酶催化。
(四)α-酮戊二酸氧化脱羧生成含有高能硫酯键的琥珀酰CoA,反应由α-酮戊二酸脱氢酶复合体催化。
(五)琥珀酰CoA转变为琥珀酸,琥珀酰CoA的高能硫酯键水解,生成GTP,反应可逆。
是底物水平磷酸化的又一例子。
(六)琥珀酸脱氢生成延胡索酸,由琥珀酸脱氢酶催化,辅酶是FAD。
(七)延胡索酸生成苹果酸。
(八)苹果酸生成草酰乙酸和NAD++H+。
三羧酸循环的关键酶是:柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶复合体。
(三)三羧酸循环的生理意义
(一)三羧酸循环是糖、脂、蛋白质三大物质最终氧化的共同途径;是糖、脂、某些氨基酸代谢联系和互变的枢纽;是体内产生CO2和能量的主要机制之一。
(二)1克分子乙酰CoA经三羧酸循环彻底氧化可生成12克分子ATP,1克分子葡萄糖在体内经有氧氧化彻底分解可净生成36或38克分子ATP。
葡萄糖有氧氧化生成的ATP
反应辅酶ATP
第一阶段
葡萄糖→ 6-磷酸葡萄糖-1
6-磷酸果糖→ 1,6双磷酸果糖-1
2×3-磷酸甘油醛 →2×1,3-二磷酸甘油酸NAD+2×3或2×2
2×1,3-二磷酸甘油酸→ 2×3-磷酸甘油酸2×1
2×磷酸烯醇式丙酮酸→ 2×丙酮酸2×1
第二阶段2×丙酮酸→ 2×乙酰CoANAD+2×3
第三阶段
2×异柠檬酸→ 2×α-酮戊二酸NAD+2×3
2×α-酮戊二酸→ 2×琥珀酰CoANAD+2×3
2×琥珀酰CoA→ 2×琥珀酸2×1
2×琥珀酸→ 2×延胡索酸FAD2×2
2×苹果酸→ 2×草酰乙酸NAD+2×3
净生成38或36个ATP