糖的生理功能

第七章糖代

第一节概述

一、糖的生理功能

（一）氧化分解，供应能量

生命活动需要能量，糖是最主要的能源物质

（二）储存能量，维持血糖

糖在体可以糖原的形式进行储存，这是机体储存能源的重要方式。当机体需要时，糖原分解，释放入血，可有效地维持正常血糖浓度，保证重要生命器官地能量供应。

（三）提供原料，合成其他物质

糖分解代的中间产物可为体其他含碳化合物的合成提供原料。如糖在体可转变为脂肪酸和甘油，进而合成脂肪；可转变为某些氨基酸以供机体合成蛋白质所需；可转变为葡萄糖醛酸，参与机体的生物转化反应等；因而糖是人体重要的碳源。

（四）参与构造组织细胞

糖是体重要的结构组织

（五）其他功能

糖能参与构成体一些具有生理功能的物质。

二、糖代概况

糖的合成代包括糖原合成、糖异生和结构多糖的合成；糖的分解代包括糖酵解、有氧氧化、磷酸戊糖途径及糖原分解等。

第二节糖的无氧氧化

（一）概念：在缺氧条件下，葡萄糖或糖原分解为乳酸的过程称无氧氧化，又称糖酵解。（二）反应过程

1.葡萄糖生成2分子磷酸丙糖

（1）葡萄糖生成6-磷酸葡萄糖己糖激酶

（2）6-磷酸葡萄糖生成6-磷酸果糖变构酶

（3）6-磷酸果糖生成1，6-二磷酸果糖磷酸果糖激酶

（4）磷酸丙糖的生成醛缩酶

2.磷酸丙糖氧化为丙酮酸

（1）3-磷酸甘油醛氧化 3-磷酸甘油醛脱氢酶

3-磷酸甘油酸的生成磷酸甘油酸激酶(3) 2-磷酸甘油酸的生成变位酶

(4) 磷酸烯醇式丙酮酸的生成烯醇化酶

(5) 丙酮酸的生成丙酮酸激酶

3. 丙酮酸还原为乳酸 乳酸脱氢酶

（三） 反应特点

1．没有氧参与。

2．1分子葡萄糖净生成2分子ATP ，从糖原开始，净生成3分子ATP 。

3．有三步不可逆反应，分别由己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶催化。

4．红细胞中存在2，3-二磷酸甘油酸支路

（四） 生理意义

1. 糖酵解是机体在缺氧情况下供应能量的重要方式。

2. 糖酵解是红细胞供能的主要方式。

3. 2，3-二磷酸甘油酸对调节红细胞的带氧功能有重要意义。

4. 某些组织在有氧条件下仍以糖酵解为主要供能方式。

（五） 糖酵解的调节

1. 激素的调节作用 胰岛素的诱导

2. 代物对限速酶的变构调节 1，6-二磷酸果糖、ATP 、AMP 等是磷酸果糖激酶的变构激

活剂。

第三节 糖的有氧氧化

（一） 概念：在有氧条件下，葡萄糖或糖原彻底氧化为CO 2和H 2O 的过程称糖的有氧氧化。

有氧氧化是糖氧化产能的主要方式。

（二） 反应过程：

1. 葡萄糖生成丙酮酸 葡萄糖经糖酵解途径生成丙酮酸

2. 丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A

丙酮酸进入线粒体在丙酮酸脱氢酶复合体催化下氧化脱羧，并与辅酶A 结合生成乙酰CoA 。此反应不可逆，总反应式为： 丙酮酸脱氢酶复合体+HSCoA + NAD +NADH+H +CO 2++C=O

COOH

CH 3C CH 3O ~SCoA

丙酮酸脱氢酶复合体由丙酮酸脱氢酶、二氢硫辛酰胺转乙酰酶和二氢硫辛酰胺脱氢酶三种酶组成的多酶复合体，有5种辅酶，即TPP 、硫辛酸、FAD 、NAD ＋

和HSCoA ，分别含有B 1、硫辛酸、B 2、PP 、泛酸等维生素。当这些维生素缺乏将导致糖代障碍。

3. 乙酰辅酶A 彻底氧化分解（三羧酸循环）

三羧酸循环是指乙酰CoA 和草酰乙酸缩合生成柠檬酸，经过一系列脱氢、脱羧反应，再生成草酰乙酸的循环过程。

（1）柠檬酸的生成

（2）柠檬酸异构成异柠檬酸

（3）异柠檬酸氧化脱羧生成α-酮戊二酸

（4）α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰辅酶A

（5）琥珀酰辅酶A生成琥珀酸

草酰乙酸的再生

（三）三羧酸循环的特点

1.三羧酸循环必须在有氧条件下进行。

2.三羧酸循环是机体主要的产能途径。

3.三羧酸循环是单向反应体系。

4.三羧酸循环必须不断补充中间产物。

（四）有氧氧化的生理意义

1.糖的有氧氧化是机体获得能量的主要方式

2.三羧酸循环是体营养物质彻底氧化分解的共同通路。

3.三羧酸循环是体物质代相互联系的枢纽。

（五）有氧氧化的调节

1.丙酮酸脱氢酶的调节

2.三羧酸循环的调节

第四节磷酸戊糖途径

（一）反应部位：胞液

（二）反应过程：

1、不可逆的氧化阶段（磷酸戊糖的生成）：6-磷酸葡萄糖首先在6-磷酸葡萄糖脱氢酶的催化下脱氢生成6-磷酸葡萄糖酸酯，然后在酯酶催化下水解为6-磷酸葡萄糖酸，再由6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶催化脱氢脱羧转变为5-磷酸核酮糖，后者在异构酶作用下转变为5-磷酸核糖，或由差向异构酶催化生成5-磷酸木酮糖。该途径因生成了磷酸戊糖而得名。反应中两次脱氢均由NADP＋接受，生成NADPH＋H＋，一次脱羧产生了CO2。

2、基团转移反应阶段：磷酸戊糖在转酮醇酶、转醛醇酶的催化下，经一系列基团转移反应，生成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛而进入酵解途径。因此磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路。

（三）重要产物：NADPH、5-磷酸核糖

（四）生理意义：

1.5-磷酸核糖是合成核苷酸、核酸的原料。磷酸戊糖途径是机体利用葡萄糖生成5-磷

酸核糖的唯一途径。

2.磷酸戊糖途径产生的NADPH作为供氢体参与了体的多种代反应，其主要功能是：

（1）为体许多合成代供氢：如为脂肪酸、胆固醇和类固醇激素等的生物合成提供氢。

（2）参与体的羟化反应：如胆固醇转变为胆汁酸、类固醇类激素等生物合成过程中的羟化反应；激素的灭活；药物、毒物等非营养物质的生物转化过程中的羟化反应均需NADPH。

（3）维持还原型谷胱甘肽的正常含量：NADPH是谷胱甘肽还原酶的辅酶，氧化型谷胱甘肽（GSSG）在酶催化下转变为还原型谷胱甘肽（GSH）时，需要由NADPH供氢。

（四）调节

第五节糖原的合成与分解

糖原是由许多葡萄糖单位构成的具有分支的大分子多糖。肝和肌肉组织是储存糖原的主要组织器官。肌糖原主要为肌肉收缩提供急需的能量；肝糖原则在维持血糖浓度恒定方面起重要作用。

一.糖原合成

（一）概念：由单糖（主要是葡萄糖）合成糖原的过程称糖原合成。

（二）反应过程：

1、葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖

2、1-磷酸葡萄糖的生成反应由磷酸葡萄糖变位酶催化。

3、尿苷二磷酸葡萄糖的生成在尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的催化下，尿苷三磷酸（UTP）与1-磷酸葡萄糖反应生成尿苷二磷酸葡萄糖（UDPG）。

4、从UDPG合成糖原在糖原合酶的催化下，UDPG的葡萄糖基转移到糖原引物的非还原末端，通过α -1，4糖苷键相连形成糖原。

（三）糖原合成的特点：

1.需要糖原引物，引物为含4个葡萄糖残基的α -1，4葡聚糖。

2.关键酶是糖原合酶。受胰岛素的激活。

3.需要分支酶形成糖原支链结构。当糖链长度达到12~18个葡萄糖基时，分支酶把一

段大约含6~7个葡萄糖基的糖链转移到邻近糖链上，以α-1，6糖苷键相连形成分

支。

消耗能量。葡萄糖磷酸化时消耗1分子ATP，UDPG形成时又损失1个高能磷酸键，故糖原分子上每增加1个葡萄糖基，将消耗2分子ATP。