第二单元 物质代谢与能量代谢 第四章 糖代谢.docx
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第二单元物质代谢与能量代谢第四章糖代谢
第二单元物质代谢与能量代谢
第四章 糖代谢
二、生化术语
1.中间代谢:
通常指消化吸收得营养物质与体内原有得物质在一切组织与细胞中进行得各种化学变化。
2.糖原(glycogen):
动物细胞中葡萄糖得贮存形式。
肌糖原主要供给肌肉收缩时能量得需要,肝糖原主要维持血糖得稳定。
3.血糖:
血液中得葡萄糖。
其水平得稳定对确保细胞执行正常功能具有重要意义(正常人得血糖值为每100ml血含有80~120mg葡萄糖)。
4.糖酵解(glycolysis):
在无氧条件下,由葡萄糖氧化分解转化为丙酮酸得过程。
5.发酵(fermentation):
指葡萄糖及其她有机物得厌氧降解过程,生成乳酸称乳酸发酵,生成乙醇称生醇发酵。
6.丙酮酸脱氢酶系(pyruvatedehydrogenaseplex):
一种多酶复合体,分布在线粒体内膜上,催化丙酮酸氧化脱羧,生成乙酰辅酶A。
在大肠杆菌中,这种复合体包括3种酶(丙酮酸脱氢酶E1、二氢硫辛酸转乙酰基酶E2、二氢硫辛酸脱氢酶E3)与6种辅因子(TPP+、硫辛酸、辅酶A、FAD、NAD+、Mg2+)。
7.三羧酸循环(tricarboxylicacidcycle 简称TCA循环):
以乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸后再经一系列反应又重新生成草酰乙酸得环状途径。
该途径得第一个代谢物就是柠檬酸,所以又称柠檬酸循环;柠檬酸含有三个羧基,故称三羧酸循环;德国科学家H、Krebs发现,又称Krebs循环。
8.回补反应(anapleroticreaction):
三羧酸循环得中间代谢物也就是其她物质生物合成得前体,当它们为了同化得目得而被移去时,必须进行“补充”或“填充”,才能维持TCA循环得正常进行。
如丙酮酸在丙酮酸羧化酶得催化下生成草酰乙酸反应。
9.乙醛酸循环(glyoxylatecycle):
存在于植物与微生物中,就是将2个乙酰CoA转变成一分子草酰乙酸得环状途径。
循环中有乙醛酸,所以称乙醛酸循环。
10.磷酸戊糖途径(pentosephosphatepathway):
又叫磷酸己糖支路(hexosemonophosphateshunt,HMS)。
在胞质中由6-磷酸葡萄糖开始,经过脱氢、脱羧生成核糖-5-磷酸与NADPH。
NADPH可以为生物合成提供还原力,而核糖-5-磷酸及其衍生物用于合成核酸、NAD+、FAD、ATP与辅酶A等重要生物分子。
11.糖原引物:
糖原合成就是以体内原有得小分子糖原为引物,逐加得葡萄糖残基以α-1,4糖苷键连于糖原引物得非还原端,该小分子糖原即为糖原引物。
12.葡糖异生作用(gluconeogenesis):
由非糖物质为前体合成葡萄糖得过程。
非糖物质有乳酸、丙酮酸、甘油、生糖氨基酸等。
13.可立氏循环(Coricycle):
肌肉中积累得乳酸经血循环进入肝脏,异生为葡萄糖后又回到肌肉中被利用得过程。
三、例题解析
例1、糖在生物体中有哪些重要得功能?
答:
糖分解产生能量,供给生物体生理活动需要,糖代谢得中间产物可以转变为其她含碳得有机化合物,作为有机物质合成得碳源。
另外糖在受体结构、蛋白质运输与分泌中也起作用。
例2.催化葡萄糖磷酸化得两类酶有( )与( ),前者得专一性强,不被其产物( )所抑制,其Km值较大,在葡萄糖浓度较高时才起作用;后者专一性不强,能被其产物( )强烈抑制。
答:
催化葡萄糖磷酸化作用得两类酶为葡萄糖激酶与己糖激酶。
葡萄糖激酶存在于肝细胞中,对D-葡萄糖有特异性,它得Km为10mmol/L,因此在细胞平时得葡萄糖浓度(5mmol/L)时,并不活跃,只有当进食时,肝细胞得葡萄糖浓度增高时才起作用,将葡萄糖转化为6-磷酸葡萄糖,继而合成糖原贮存起来,所以葡萄糖激酶主要与糖原得合成有关。
另外葡萄糖激酶不受其产物6-磷酸葡萄糖所抑制。
己糖激酶就是酵解途径中得第一个调节酶,专一性不强,除了以葡萄糖为底物外,还以其她六碳糖如:
果糖、甘露糖等为底物,它得Km较小(0、1mmol/L),在较小得葡萄糖浓度时就起作用,它被其产物6-磷酸葡萄糖强烈抑制。
例3.由于醛缩酶催化反应得标准自由能变化为+24kJ/mol,所以在酵解途径中反应向1,6-二磷酸果糖合成得方向进行。
答:
此句话就是错误得。
虽然醛缩酶得标准自由能变化为正值,理论上在酵解中反应有利于向逆反应方向进行,但就是由于正常得生理条件下,3-磷酸甘油醛不断地转化为丙酮酸,大大降低了细胞中3-磷酸甘油醛得浓度,从而驱动反应向裂解方向进行。
例4.碘乙酸可以抑制:
A、醛缩酶 B、3-磷酸甘油醛脱氢酶
C、丙酮酸激酶 D、磷酸丙糖异构酶
答:
正确得答案就是B。
一般动物组织中得醛缩酶对金属离子或其她辅因子无要求,而来自酵母与多种细菌中得醛缩酶则对铁离子、钴离子或锌离子所激活,并对这些金属得结合试剂所抑制。
丙酮酸激酶就是酵解中重要得调节酶,长链得脂肪酸、ATP与丙酮酸能抑制该酶得活性。
磷酸就是磷酸丙糖异构酶得弱抑制剂,但磷酸与缩水甘油形成磷酸缩水甘油时对其有强烈得抑制作用。
碘乙酸可强烈地抑制3-磷酸甘油醛脱氢酶,它可与酶分子活性部位上半胱氨酸残基得-SH基结合,从而抑制了该酶得活性。
例5.关于三羧酸循环得叙述,正确得有:
A、其中间产物均能通过异生作用合成葡萄糖
B、反应只能朝单方向进行
C、循环中脱下得氢进入呼吸链后被氧化而生成ATP
D、乙酰CoA进入三羧酸循环后得两次脱羧生成得两个二氧化碳得碳原子均来自乙酰基自身
答:
正确得答案就是A、B、C。
三羧酸循环得中间产物为4碳、5碳与6碳化合物,它们通过循环都可转化为草酰乙酸,草酰乙酸出环后可在磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶得催化下转变成磷酸烯醇式丙酮酸,然后基本上沿酵解得途径异生为葡萄糖。
由于柠檬酸合成酶与α-酮戊二酸脱氢酶系所催化得就是不可逆反应,因此整个循环只能朝向一个方向进行。
整个三羧酸循环链上只有一次底物水平得磷酸化产生ATP,其她ATP就是脱下得氢进入呼吸链氧化成水时偶联产生得。
乙酰CoA在循环得第一步与草酰乙酸合成为柠檬酸,柠檬酸被认为一个潜手性分子,顺乌头酸酶第一次作用得三位点中不包括新加入得两个碳原子(即乙酰CoA中得甲基碳与羰基碳),因此两次得脱羧产生得二氧化碳得碳原子来自于草酰乙酸,而不就是来自于乙酰基。
例6.丙酮酸羧化酶只有在乙酰CoA存在时,才表现出较高得活性,为什么?
答:
当乙酰CoA得生成速度大于它进入三羧酸循环得氧化速度时,乙酰CoA可激活丙酮酸羧化酶,而使丙酮酸羧化成草酰乙酸,草酰乙酸得增多,加快了乙酰CoA进入三羧酸循环得速度。
例7.如果1分子糖原就是由n个葡萄糖基组成,细胞在无氧条件下,1分子糖原可转化为多少分子得乳酸?
将产生多少分子得ATP?
答:
由于1分子葡萄糖基可通过酵解作用生成2分子得乳酸,所以n个葡萄糖基可生成2n个乳酸。
糖原就是由n个葡萄糖基组成,由于α-1,6分支点就是由去分支酶催化下去分支,产物之一为葡萄糖,其数量约占总葡萄糖残基数得5%,另95%就是经磷酸化酶催化生成得葡萄糖-1-磷酸。
所以:
糖原由葡萄糖-1-磷酸到葡萄糖-6-磷酸,无ATP得消耗,经酵解得3 分子ATP。
糖原经葡萄糖-6-磷酸,按酵解可得2分子ATP。
一分子糖原经酵解共生成ATP:
3×0、95n+2×0、05n=2、95n
例8、分析1分子葡萄糖完全氧化后能量得产生情况。
答:
1分子葡萄糖转化为2分子丙酮酸时,经底物水平得磷酸化,净生成2分子得ATP。
胞浆中2分子得3-磷酸甘油醛脱氢变为2分子得3-磷酸甘油酸时,得到2分子得NADH,如果就是通过苹果酸-天冬氨酸穿梭(存在于肝脏、),进入呼吸链中,可生成6分子ATP,如果通过α-磷酸甘油穿梭(骨骼肌),可生成4分子得ATP。
线粒体内,1分子丙酮酸经乙酰CoA到TCA循环彻底氧化,共有5次脱氢,生成4分子得NADH与1分子得FADH2,进入呼吸链可得到3×4+2×1=14,另有1次底物水平得磷酸化,所以1分子丙酮酸完全氧化可得到15分子得ATP。
1分子得葡萄糖完全氧化可净生成38(或36)分子得ATP。
例9.1分子琥珀酸彻底氧化产生多少分子得ATP?
答:
有关得产能反应如下:
琥珀酸+FAD→延胡索酸+FADH2 1、5分子ATP
苹果酸+NAD+→草酰乙酸+NADH+H+ 2、5分子ATP
草酰乙酸+ADP+Pi→丙酮酸+ATP 1分子ATP
丙酮酸+NAD++HSCoA→乙酰CoA+CO2+NADH+H+ 2、5分子ATP
乙酰CoA→TCA循环 10分子ATP
共生成17、5分子得ATP。
例10.叙述ATP、ADP、AMP与柠檬酸在糖酵解与三羧酸循环得代谢调节控制中得作用。
答:
ATP在糖酵解过程中激活己糖激酶,但就是抑制磷酸果糖激酶与丙酮酸激酶,在三羧酸循环中抑制丙酮酸脱氢酶、柠檬酸合成酶与异柠檬酸脱氢酶。
ADP在糖酵解中抑制己糖激酶。
AMP可激活磷酸果糖激酶与丙酮酸激酶。
柠檬酸在糖酵解中抑制果糖激酶。
四、自测题
(一)就是非题
1、α-淀粉酶就是从淀粉得非还原端开始,水解淀粉得α-1,4-糖苷键。
2、人与动物得小肠粘膜细胞对单糖得吸收不就是简单得扩散,而就是消耗能量得主动吸收过程。
3、糖酵解只发生在一些厌氧得微生物体内,对于好氧得生物体不存在此途径。
4、与己糖激酶一样,葡萄糖激酶就是一个调节酶,高浓度得6-磷酸葡萄糖可对其进行反馈抑制。
5、胰岛素可以促使葡萄糖激酶得合成,在肝细胞内葡萄糖浓度较高时才起作用,可将葡萄糖转化为糖原而贮存起来。
6、醛缩酶可催化1,6-二磷酸果糖裂解为3-磷酸甘油醛与磷酸二羟基丙酮,反应就是不可逆得。
7、在糖酵解中,共有4个激酶,即己糖激酶、磷酸果糖激酶、磷酸甘油酸激酶与丙酮酸激酶,它们都催化不可逆反应。
8、碘乙酸可强烈地抑制3—磷酸甘油醛脱氢酶得活性,因为它就是该酶得竞争性抑制剂。
9、丙酮酸脱羧酶存在于酵母或其她微生物中,催化丙酮酸脱羧成为乙醇,此酶得辅酶就是焦磷酸硫胺素。
10、三羧酸循环就是糖、脂肪、蛋白质三大物质氧化产能得最终共同通路。
11、一摩尔磷酸烯醇式丙酮酸被哺乳动物细胞匀浆完全氧化生成二氧化碳,在糖酵解、三羧酸循环、氧化磷酸化都处于正常运转得情况下,可生成15摩尔得ATP。
12、哺乳动物无氧时不能存活,因为葡萄糖无氧酵解时不能合成ATP。
13、所有与糖代谢途径有关得酶都存在于细胞浆中。
14、在丙酮酸脱氢酶复合体中,只有丙酮酸脱羧酶E1受到调节。
15、柠檬酸合成酶催化乙酰CoA与草酰乙酸合成柠檬酸,反应所需得能量来自ATP。
16、α-酮戊二酸脱氢酶复合体也就是一调节酶,但调节得精细程度不如丙酮酸脱氢酶复合体。
17、三羧酸循环中有四次脱氢,氢得载体就是NAD+或FMN。
18、肝脏中,一分子葡萄糖完全氧化成二氧化碳与水共生成38分子得ATP。
19、骨骼肌中,一分子葡萄糖完全氧化成二氧化碳与水生成38分子得ATP。
20、乙酰CoA进入三羧酸循环被彻底氧化时,其乙酰基得2个碳原子分别以两分子二氧化碳得形式释放。
21、乙醛酸循环就是三羧酸循环得补充途径,也广泛地存在于生物界中。
22、糖代谢得中间产物乙酰CoA在动物体中能很容易地转变为葡萄糖。
23、在磷酸戊糖途径得第二阶段磷酸戊糖分子得重排反应中,催化二碳片段与三碳片段转移得转酮醇酶与转醛醇酶得辅酶都就是焦磷酸硫胺素。
24、糖异生作用即非糖物质转化为葡萄糖得过程,实际上就是糖酵解得逆过
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