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糖代谢与胰岛素
糖代谢与胰岛素 张东伟 第一节 概述 一、代谢的基本概念(Basis concepts of Metabolism) 机体内的化学反应是在酶的催化下完成的。在细胞内这些反应不是相互独立的,而是相互联系的,一个反应的产物可能就是下一个反应的底物,这样构成一连串的反应,称之为代谢途径(pathway),由不同的代谢途径相互交叉构成一个有组织有目的的化学反应网络(network),称为代谢(metabolism)。 体内的代谢途径主要分为两类: 1,分解代谢(catabolism) 是由大分子(多糖、蛋白、脂类等)不断降解为小分子(如CO2,NH3,H2O)的过程称之为分解代谢(catabolism); 2,合成代谢(anabolism) 是由小分子(如氨基酸等)生成大分子(如蛋白质)的过程称之为合成代谢(anabolism)。 分解代谢主要分三个阶段进行: 第一阶段是由复杂的大分子分解为物质基本组成单位的过程,即糖、脂肪和蛋白质降解生成葡萄糖、脂肪酸、甘油和氨基酸; 第二阶段是由这些基本分子转变为代谢中间产物,即活泼的二碳化合物的过程,如上述葡萄糖、氨基酸和脂肪酸等降解为乙酰CoA,这期间有少量能量的释放,生成ATP; 第三阶段是乙酰CoA氧化生成CO2和H2O的过程,这期间生成的NADH,FADH2通过氧化磷酸化过程,生成大量ATP。 在正常的机体内,代谢受着严格的调控(regulation),处在动态平衡状态中,这种调节主要是通过各种代谢途径中关键的限速酶的活性变化来实现的。 调控发生在两个水平上: 1,细胞内水平,主要由代谢底物、产物的多少来完成; 2,整体水平,主要通过神经-内分泌系统来实现。 二、糖的生理功能 1. 糖普遍存在于动物各组织中,它是构成细胞的成分; 2. 供能,70%的能量来源于糖的分解; 3. 碳源,糖分解过程中形成的中间产物可以提供合成脂类和蛋白质等物质所需要的碳 第二节 糖的分解代谢 葡萄糖在体内要经过多步化学反应来完成氧化供能。 其在体内分解有三种途径: 1. 在无氧条件下进行酵解; 2. 在有氧条件下进行有氧分解,通过三羧酸循环,完全氧化; 3. 通过磷酸戊糖途径进行代谢。 一、糖酵解途径(glycolytic pathway) 糖酵解途径是指细胞在胞浆中分解葡萄糖生成丙酮酸(pyruvate)的过程,此过程中伴有少量ATP的生成。在缺氧条件下丙酮酸被还原为乳酸(lactate)称为糖酵解。有氧条件下丙酮酸可进一步氧化分解生成乙酰CoA进入三羧酸循环,生成CO2和H2O。 (一)糖酵解过程 糖酵解分为两个阶段共10个反应,每个分子葡萄糖经第一阶段共5个反应,消耗2个分子ATP为耗能过程,第二阶段5个反应生成4个分子ATP为释能过程。 1. 葡萄糖的磷酸化(phosphorylation of glucose) 进入细胞内的葡萄糖首先在第6位碳上被磷酸化生成6-磷酸葡萄糖(glucose 6-phophate, G-6-P),磷酸根由ATP供给,这一过程不仅活化了葡萄糖,有利于它进一步参与合成与分解代谢,同时还能使进入细胞的葡萄糖不再逸出细胞。 2. 6-磷酸葡萄糖的异构反应(isomerization of glucose-6-phosphate) 由磷酸己糖异构酶(phosphohexose isomerase)催化6-磷酸葡萄糖(醛糖aldose sugar)转变为6-磷酸果糖(fructose 6-phosphate,F-6-P)的过程,此反应是可逆的。 3. 6-磷酸果糖的磷酸化(phosphorylation of fructose 6-phosphate) 此反应是6磷酸果糖第一位上的C进一步磷酸化生成1,6-二磷酸果糖,磷酸根由ATP供给,催化此反应的酶是磷酸果糖激酶1(phosphofructokinase l,PFK1) 。 4. 1,6—二磷酸果糖裂解反应(cleavage of fructose1,6-di/bisphosphate) 醛缩酶(aldolase)催化1,6-二磷酸果糖生成磷酸二羟丙酮和3-磷酸甘油醛,此反应是可逆的。 5. 磷酸二羟丙酮的异构反应(isomerization of dihydroxyacetonephosphate) 磷酸丙糖异构酶(triose phosphate isomerase)催化磷酸二羟丙酮转变为3-磷酸甘油醛,此反应也是可逆的。 6. 3-磷酸甘油醛氧化反应(oxidation of glyceraldehyde 3-phosphate) 此反应由3-磷酸甘油醛脱氢酶(glycera
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