化学概述

  • 糖(carbohydrates)即碳水化合物，其化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。
  • 根据水解产物情况可以分为
    • 单糖 (monosacchride) 丙丁戊己庚
    • 寡糖 (oligosacchride)
    • 多糖 (polysacchride)
    • 结合糖 (glycoconjugate)

单糖

  • 不能再水解的糖

image.png

image.png

寡糖

  • 能水解生成几分子单糖的糖，各单糖之间借脱水缩合的糖苷键相连。

  • 常见的几种二糖有

    • 麦芽糖(maltose):葡萄糖-葡萄糖
    • 蔗糖(sucrose):葡萄糖-果糖
    • 乳糖(lactose):葡萄糖-半乳糖

      多糖

  • 能水解生成多个分子单糖的糖

  • 常见的多糖有
    • 淀粉(starch)
    • 糖原(glycogen)
    • 纤维素(cellulose)

糖的生理功能

  • 氧化功能
  • 提供合成体内其他物质的原料

  • 作为机体组织细胞的组成成分

    糖消化后以单体形式吸收

    糖主要在小肠中消化

    image.png

  • 食物中含有的大量纤维素，因人体内无ß-糖苷酶而不能对其分解利用，但却具有刺激肠蠕动等作用，防止便秘，也是维持健康所必需。

  • 有些人喝牛奶腹泻，是缺乏乳糖酶，表现乳糖不耐受。

    单糖吸收入血依赖SGLT

    image.png

    image.png

    细胞摄取葡萄糖需要转运蛋白

    image.png

    image.png

    糖的无氧氧化

  • 缺氧时，葡萄糖在胞质中生成乳酸并释放出少量 ATP

  • 糖的无氧氧化分为两个阶段
    • 糖酵解(glycolysis)
    • 乳酸生成

image.png

image.png

image.png

image.png

image.png

image.png

image.png

image.png

image.png

image.png

image.png

image.png

image.png

image.png

关键酶/限速酶(key enzyme/rate-limiting enzyme)

  • 催化非可逆反应
  • 催化效率低（磷酸果糖激酶-I最低）
  • 受激素或代谢物的调节
  • 常是在整条途径中催化初始反应的酶
  • 活性的改变可影响整个反应体系的速度和方向

EMP途径的限速酶：果糖磷酸激酶

6-磷酸果糖激酶-1（PFK-1）

  • 别构调节
  • 别构激活剂：AMP; ADP; F-1,6-2P; F-2,6-2P（最强）
  • 别构抑制剂： 柠檬酸; ATP（高浓度）
  • F-1,6-2P正反馈调节该酶
  • 此酶有两个ATP结合位点
    • 活性中心底物结合部位（低浓度时）
    • 活性中心外别构调节部位（高浓度时）

image.png

image.png

糖的有氧氧化

  • 有氧时，葡萄糖彻底分解成 CO2 和 H2O 并释放出大量 ATP
  • 糖的有氧氧化分为三个阶段
    • 糖酵解糖酵解（胞质，同无氧氧化第一阶段）
    • 丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA（线粒体）
    • 乙酰CoA进入柠檬酸循环及氧化磷酸化（线粒体）

image.png

image.png

柠檬酸循环

  • 由线粒体内一系列酶促反应构成的循环反应体系，将乙酰CoA彻底氧化，亦称三羧酸循环（Tricarboxylic acid Cycle, TCA cycle）
  • 由于Krebs正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为Krebs循环
  • 1953年获得诺贝尔生理医学奖

  • 反应部位：线粒体


    image.png

    image.png

    image.png

    image.png

    image.png

    image.png

    image.png
    琥珀酸脱氢酶是TCA循环中唯一嵌入线粒体内膜的酶，直接与呼吸链相连
    丙二酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制，可阻断三羧酸循环。
    image.png

    image.png

    image.png
    丙酮酸羧化酶：丙酮酸+CO2+ATP+H2O→草酰乙酸+ADP+Pi，生物素作为和CO2反应的酶的辅酶
    image.png

    反应概述

  • 四次脱氢(3NAD+,1FAD)

  • 三个不可逆反应，限速调节点
  • 二次脱羧
  • 二次加水

  • 一次底物水平磷酸化（高能键转移）

  • 整个过程是不可逆的反应

  • 氧化一分子乙酰CoA，草酰乙酸仅起载体作用，反应前后无改变
  • 中间产物虽然处于不断的更新，但并无量的变化，实质上只起着推力作用
  • TCA循环的中间产物可转化为其他物质，故需不断补充

磷酸戊糖途径

  • 从葡糖-6-磷酸形成旁路，通过氧化、基团转移生成果糖-6-磷酸和3-磷酸甘油醛，从而返回糖酵解，发生于胞质，主要意义是提供NADPH和磷酸核糖

    反应过程

  • 磷酸戊糖途径分两阶段

    • 氧化反应(六碳糖转变为五碳糖)
    • 基团转移反应(3个五碳糖返回糖酵解)

image.png

image.png

image.png

特点

  • 磷酸戊糖途径主要受NADPH/NADP+比值的调节
    • NADPH/NADP+比值降低时，葡糖-6-磷酸脱氢酶被激活
  • 磷酸戊糖途径是NADPH和磷酸核糖的主要来源
    • 提供磷酸核糖参与核酸的生物合成
    • 提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应
      • 为脂类合成提供氢
      • 参与体内羟化反应，参与肝脏生物转化作用
      • 维持GSH的还原状态—蚕豆病
    • 参与中性粒细胞与巨噬细胞吞噬细菌后产生超氧阴离子自由基