2017年公衛助理醫師《生物化學》糖代謝知識

糖代謝是人體的代謝活動之一。糖代謝也是公衛執業助理醫師考試生物化學科目的知識點之一。下面是yjbys小編為大家帶來的關於糖代謝的知識，歡迎閱讀。

　　一、糖類的結構與功能

1.糖類的結構

糖定義為多羥基醛、酮及其縮聚物和某些衍生物。有單糖、寡糖、多糖和複合糖類。

2.糖的生理功能

1摩爾的葡萄糖完全氧化為CO2和H2O可釋放2840kJ(679kcal)的能量，其中約40%轉移至ATP，供機體生理活動能量之需。

一、糖的分解特點和途徑

1.糖的分解在有氧和無氧下均可進行,無氧分解不徹底，有氧分解是其繼續,最終分解產物是CO2、H2O和能量。

2.糖的分解先要活化，無氧下的分解以磷酸化方式活化;有氧下，以醯基化為主。

3.在動物和人體內，糖的分解途徑主要有3條：糖酵解(葡萄糖→丙酮酸→乳酸);檸檬酸迴圈(丙酮酸→乙醯輔酶A→CO2+H2O);戊糖磷酸途徑(葡萄糖→核糖-5-磷酸→CO2+H2O)。

　　二、糖酵解

(一)概念和部位

糖酵解(glycolysis)是無氧條件下，葡萄糖降解成丙酮酸並有ATP生成的過程。它是生物細胞普遍存在的代謝途徑，涉及十個酶催化反應，均在胞液。

(二)反應過程和關鍵酶

1.己糖激酶(hexokinase)催化葡萄糖生成G-6-P，消耗一分子ATP。

己糖激酶(HK)分佈較廣，而葡萄糖激酶(GK)只存在於肝臟，這是第一個關鍵酶催化的耗能的限速反應。若從糖原開始，由磷酸化酶和脫支酶催化生成G-1-P，再經變位酶轉成G-6-P。

2.G-6-P異構酶催化G-6-P轉化為F-6-P。

3.磷酸果糖激酶(PFK-Ⅰ)催化F-6-P磷酸化生成F-1，6-DP，消耗一分子ATP。這是第二個關鍵酶催化的最主要的耗能的限速反應。

4.醛縮酶裂解F-1，6-DP為磷酸二羥丙酮和甘油醛-3-磷酸。平衡有利於逆反應方向，但在生理條件下甘油醛-3-磷酸不斷轉化成丙酮酸，驅動反應向裂解方向進行。

5.丙糖磷酸異構酶催化甘油醛-3-磷酸和磷酸二羥丙酮的相互轉換。

6.甘油醛-3-磷酸脫氫酶催化甘油醛-3-磷酸氧化為1，3 -二磷酸甘油酸。這是酵解中唯一的一步氧化反應，是由一個酶催化的脫氫和磷酸化兩個相關反應。反應中一分子NAD+被還原成NADH，同時在 1，3-二磷酸甘油酸中形成一個高能酸酐鍵，為在下一步酵解反應中使ADP變成ATP。

7.磷酸甘油酸激酶催化1，3-二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油酸。反應(6)和反應(7)聯合作用，將一個醛氧化為一個羧酸的反應與ADP磷酸化生成ATP偶聯。這種通過一高能化合物將磷醯基轉移ADP形成ATP的過程稱為底物水平磷酸化。底物水平磷酸化不需氧，是酵解中形成ATP的機制。

8.磷酸甘油酸變位酶催化3-磷酸甘油酸轉化為2-磷酸甘油酸

9.烯醇化酶催化2-磷酸甘油酸生成磷酸烯醇式丙酮酸(PFP)。PFP具有很高的磷醯基轉移潛能，其磷醯基是以一種不穩定的烯醇式互變異構形式存在的。

10.丙酮酸激酶催化PFP生成丙酮酸和ATP。這是第三個關鍵酶催化的限速反應。也是第二次底物水平磷酸化反應。

糖酵解是生物界普遍存在的供能途徑，其生理意義是為機體在無氧或缺氧條件下(應激狀態)提供能量滿足生理需要。例如，劇烈運動時，肌肉內ATP大量消耗，糖酵解加速可迅速得到ATP;成熟的紅血球沒有粒線體，完全靠糖酵解供能。

(四)糖酵解的調控

糖酵解三個主要調控部位，分別是己糖激酶、果糖磷酸激酶(PFK)和丙酮酸激酶催化的反應。

HK被G-6-P變構抑制，這種抑制導致G-6-P的積累，酵解作用減弱。但G-6-P可轉化為糖原及戊糖磷酸，因此HK不是最關鍵的限速酶。

PFK被ATP變構抑制，但這種抑制作用被AMP逆轉，這使糖酵解對細胞能量需要得以應答。當ATP供應短缺(和AMP充足)時，加快速度，生成更多的ATP， ATP足夠時就減慢速度。檸檬酸可增加ATP對酶的抑制作用;F-2，6-DP可消除ATP對酶的抑制效應，使酶活化。PFK被H+抑制，可防止肌乳酸過量導致的血液酸中毒。

丙酮酸激酶被F-1，6-DP活化，加速酵解。ATP、丙氨酸變構抑制此酶。

　　三、糖的有氧分解

(一)概念和部位

葡萄糖的有氧分解是從葡萄糖到丙酮酸經三羧酸迴圈(TCA)，徹底氧化生成CO2、H2O和釋放大量能量的過程。是在細胞的胞液和粒線體兩個部位進行的。

(二)反應過程和關鍵酶

整個過程可分為三個階段：

第一階段是葡萄糖分解為丙酮酸，在胞液進行。與酵解反應過程所不同的是3- 磷酸甘油醛脫氫生成的NADH進入粒線體氧化。

第二階段是丙酮酸進入粒線體氧化脫羧生成乙醯CoA。

丙酮酸脫氫酶系是由3種酶和5種輔助因子組成的多酶複合體，是關鍵酶。整個過程中無遊離的中間產物，是個不可逆的連續過程。

第三階段是檸檬酸迴圈。此迴圈有8步酶促反應：

1.檸檬酸合成酶催化乙醯CoA與草醯乙酸縮合成檸檬酸和CoASH。是第一個關鍵酶催化的限速反應。

2.順烏頭酸酶催化檸檬酸異構成異檸檬酸。

3.異檸檬酸在異檸檬酸脫氫酶的催化下生成草醯琥珀酸，再脫羧生成α-酮戊二酸。此步是第一次氧化脫羧，異檸檬酸脫氫酶是第二個關鍵酶。

4.α- 酮戊二酸由α- 酮戊二酸脫氫酶系催化氧化脫羧生成琥珀醯CoA。此酶系由3種酶和5種輔助因子組成，是第三個關鍵酶催化的第二次氧化脫羧。

5.琥珀醯CoA在琥珀醯硫激酶催化下生成琥珀酸。這是迴圈中惟一的一次底物水平磷酸化，GDP磷酸化形成GTP。

6.琥珀酸在琥珀酸脫氫酶催化下氧化為延胡索酸。這是第三步脫氫，生成FADH2。

7.延胡索酸在延胡索酸酶作用下水化形成蘋果酸。

8.蘋果酸在蘋果酸脫氫酶催化下氧化為草醯乙酸。這是第四步脫氫，生成NADH+H+

一次三羧酸迴圈過程，可歸結為一次底物水平磷酸化，二次脫羧，三個關鍵酶促反應，四步脫氫氧化反應。每迴圈一次產生12分子ATP，總反應：

乙醯CoA+2H2O+3NAD+ +FAD+ADP+Pi→2CO2+3NADH+3H++FADH2+CoASH+ATP