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糖异生途径的前体
1凡是能生成丙酮酸或成草酰乙酸的物质都可以变成葡萄糖,如TCA中全部的中间产物,大多数氨基酸
2植物微生物经过乙醛酸循环,可将乙酰CoA转化成草酰乙酸,因此可以将脂肪酸转变成糖。
3动物体中不存在乙醛酸循环,因此不能将乙酰CoA转变成糖。
非生糖氨基酸:Ile、Leu、Tyr、Trp
反刍动物胃、肠道细菌分解纤维素,产生乙酸、丙酸、丁酸等,其中奇数碳脂肪酸可转变成琥珀酰CoA,进入TCA,生糖。
糖异生和糖酵解的代谢协调调控 糖异生和糖酵解在细胞中是两个相反的代谢途径,同时,又是协调的。
①高浓度G—6—P抑制已糖激酶,活化G—6—P酶,抑制酵解,促进异生。
②酵解和异生的控制点是F—6—P与F—1。6—2P的转化。
糖异生的关键调控酶是F—1。6—2P酶,而糖酵解的关键调控酶是磷酸果糖激酶。
ATP促进酵解,柠檬酸促进糖异生。
F…2。6…P是强效应物,促进酵解,减弱异生。
③丙酮酸到PEP的转化在糖异生中是由丙酮酸羧化酶调节,在酵解中被丙酮酸激酶调节。
乙酰CoA激活丙酮酸羧化酶的活性,抑制丙酮酸脱氢酶的活性,因此乙酰CoA过量时,可促进Glc 生成。
④酵解与异生途径,一个途径开放,另一途径就关闭,可避免无数循环。
无效循环:由不同酶催化的两个相反代谢,反应条件不一样,一个方向需ATP参加,另一方向则进行水解,结果使ATP水解,消耗能量,反应物无变化。酵解和异生中有三个点可能产生无效循环:
这种无效循环只能产生热量供自身需要。
⑤激素对酵解和异生的调控 肾上腺素、胰高血糖素和糖皮质激素促进异生,胰岛素加强酵解。
㊣ 血糖水平的调节
机体血糖水平维持稳定主要靠激素的调节,重要的激素有胰岛素、胰高血糖素、糖皮质激素 和肾上腺素,若糖代谢及调节障碍,可发生糖尿病或低血糖。尤其糖尿病是危害人类健康的重要疾病,患者葡萄糖得不到有效利用,可导致机体发生一系列代谢紊乱。 1。胰岛素 胰岛素是体内唯一降低血糖的激素,也是唯一同时促进糖原、脂肪、蛋白质合成的激素。血 糖升高时,立即引起胰岛素分泌。其降血糖是多方面作用的结果: ①促进葡萄糖转运入细胞,降低血液中糖含量。 ②通过共价修饰使糖原合成酶活性增加,磷酸化酶活性降低,加速糖原合成,抑制糖原分 解。 ③激活丙酮酸脱氢酶,加快糖的有氧氧化 ④通过抑制PEP羧激酶的合成以及减少糖异生的原料,抑制糖异生。 ⑤抑制脂肪组织内的脂肪酶,减少脂肪动员,使组织利用葡萄糖增加。 2。胰高血糖素 是体内主要升高血糖的激素。其升血糖的机制几乎与胰岛素相反: ①抑制糖原合成酶,激活磷酸化酶使糖原分解增加,糖原合成降低。 ②减少2,6…双磷酸果糖的合成,抑制糖酵解,加速糖异生。 ③促进PEP羧激酶的合成,抑制丙酮酸激酶,增强糖异生。 ④通过激活脂肪酶,加速脂肪动员,从而间接升血糖。 3。肾上腺素:肾上腺素是迅速而强有力升高血糖的激素,主要在应激时起作用,对经常性,尤其是进食引 起的血糖波动无生理意义。主要是通过加快糖原分解,促进糖异生升高血糖。 4。肾上腺皮质醇: 是肾上腺皮质分泌的类固醇激素,主要是糖皮质激素,它能促进肌肉蛋白质分解,增强糖异生,同时抑制肝外组织摄取葡萄糖,从而升高血糖。
◆脂肪酸合成的调节 促进脂肪酸合成 胰岛素诱导乙酰CoA羧化酶、脂肪酸合成酶的合成,促进脂肪酸合成,还能促使脂肪酸进入脂肪组织,加速合成脂肪。而胰高血糖素、肾上腺素、生长素抑制脂肪酸合成。
(1)内分泌:内分泌细胞分泌激素,进入血液循环,转运至靶细胞,产生激动效应。
(2)旁分泌:部分细胞分泌激素,通过扩散,作用于邻近的细胞。
(3)自分泌:细胞分泌的激素对自身或同类细胞发挥作用。
(4)外激素:从体内分泌,排出体外,通过空气、水等传插,引起同种生物产生生理效应。
激素作用的特点
1。 信号传递作用
2。 级联放大作用 极微量的激素,就可产生强烈的生理效应。在体内的水平一般在10…7…10…12mol/L(10…9—10…15 mol/L)
3。 相对特异性 激素与受体结合是专一的,受体在靶细胞膜表面或细胞内部,甾醇类激素可穿过细胞膜。
4。 作用的时效性 有些激素到达靶细胞后,几秒钟内起作用;另一些需几小时至几天才达到最大生理效应,在血液中寿命较短。
5。 激素间的相互作用 几种激素之间有时相互协同,有时相互抑制。
受体的结构与功能 激素与受体结合,是信息传递至细胞的第一步。随后,由受体构象的变化引起一系列信息传递过程,因此,所有受体包含二个功能部分。一个是与配体结合的结合域,结合域的构象或活性基团,决定其结合配体的特异性,另一个是功能部分,参与转导信息。
①受体—离子通道型 受体本身构成离子通道,当其结合域与配体(激素)结合后,受体变构,使通道开放或关闭,引起或切断离子流动,从而传递信号。例如:乙酰胆碱受体 神经元的乙酰胆碱受体,由5个亚基在细胞膜内呈五边形排列,围成离子通道壁。当它与乙酰胆碱结合时,膜通道开放,膜外阳离子(Na+为主)内流,引起突触后膜电位变化。
②受体—G蛋白—效应蛋白型 许多信息物质与细胞膜受体结合后,受体变构,激活相应的效应蛋白(如酶或其它功能蛋白)。酶被激活后,可催化生成一些小分子化学物质,后者进入胞液内,引起细胞产生相应的生物效应,称为第二信使。
在真核细胞中,鸟苷三磷酸(GTP)结合蛋白(简称G蛋白)在联系细胞膜受体与效应蛋白质中起重要作用。
③受体—酪氨酸蛋白激酶型 胰岛素及一些细胞生长因子的受体,本身具有酪氨酸蛋白激酶活性。这些受体是跨膜糖蛋白,胞外部分构成结合域以结合配体,中间有20多个疏水aa,构成跨膜区,胞内有较多可以被磷酸化的酪氨酸残基。
④受体—转录因子型 类固醇激素及甲状腺激素的受体位于细胞内,它们进入细胞内与细胞内受体结合后,生成活化的激素—受体复合物,该复合物转移入核内,与所调控基因的特定部位结合,然后启动转录。
★ 酮体生成的调节 ①1″饱食或糖供应充足时:胰岛素分泌增加,脂肪动员减少,酮体生成减少;2″糖代谢旺 盛3…磷酸甘油及ATP充足,脂肪酸脂化增多,氧化减少,酮体生成减少;3″糖代谢过程中 的乙酰CoA和柠檬酸能别构激活乙酰CoA羧化酶,促进丙二酰CoA合成,而后者能抑制肉碱 脂酰转移酶Ⅰ,阻止β…氧化的进行,酮体生成减少。 ②饥饿或糖供应不足或糖尿病患者,与上述正好相反,酮体生成增加。
◆物质代谢的特点 (一)整体性:体内各种物质代谢相互联系、相互转变,构成统一整体。 (二)代谢在精细的调节下进行。 (三)各组织器官物质代谢各具特色,如肝是物质代谢的枢纽,常进行一些特异反应。 (四)各种代谢物均有各自共同的代谢池,代谢存在动态平衡。 (五)ATP是共同能量形式 (六)NADPH是合成代谢所需还原当量但分解代谢常以NAD为辅酶。※ 短期饥饿:糖供不足,糖原很快耗尽,分解蛋白质加速糖异生来供能,脂肪酸分解也加强。 长期饥饿:长期糖异生增加,使蛋白质大量分解,不利于机体,此时脂肪分解大大加强,以脂肪酸和酮体为主要能源。
1。糖代谢和脂肪代谢的联系 ①糖可以转变为脂肪:葡萄糖代谢产生乙酰CoA,羧化成丙二酰CoA,进一步合成脂肪酸, 糖分解也可产生甘油,与脂肪酸结合成脂肪,糖代谢产生的柠檬酸,ATP可变构激活乙酰 CoA羧化酶,故糖代谢不仅可为脂肪酸合成提供原料,促进这一过程的进行。 ②脂肪大部分不能变为糖:脂肪分解产生甘油和脂肪酸。脂肪酸分解生成乙酰CoA但乙酰 CoA不能逆行生成丙酮酸,从而不能循糖异生途径转变为糖。甘油可以在肝、肾等组织变为 磷酸甘油,进而转化为糖,但甘油与大量由脂肪酸分解产生的乙酰CoA相比是微不足道的, 故脂肪绝大部分不能转变为糖。
2。糖与氨基酸代谢的联系 ①大部分氨基酸可变为糖:除生酮氨基酸(亮氨酸、赖氨酸)外,其余18种氨基酸都可脱氨 基生成相应的α…酮酸,这些酮酸再转化为丙酮酸,即可生成糖。 ②糖只能转化为非必需氨基酸:糖代谢的中间产物如丙酮酸等可通过转氨基作用合成非必需 氨基酸,但体内8种必需氨基酸,体内不能转化合成。
3。脂肪代谢与氨基酸代谢的联系 ①蛋白质可以变为脂肪,各种氨基酸经代谢都可生成乙酰CoA,由乙酰CoA可合成脂肪酸和 胆固醇,脂肪酸可进一步合成脂肪。 ②脂肪绝大部分不能变为氨基酸:脂肪分解成为甘油、脂肪酸,甘油可转化为糖代谢中间产 物,再转化为非必需氨基酸,脂肪酸分解成乙酰CoA,不能转变为糖,也不能转化为非必需 氨基酸。脂肪分解产生甘油与大量乙酰CoA相比含量太少,所以脂肪也大部分不能变为氨基 酸。所以食物中的蛋白质不能为糖、脂代替,蛋白质却可代替糖、脂。
4。核酸代谢与氨基酸代谢的联系 氨基酸是核酸合成的重要原料如嘌呤合成需要甘氨酸、天冬氨酸及氨基酸代谢产生的一碳单 位等。合成核苷酸所需的核糖由葡萄糖代谢的磷酸戊糖途径提供。
★组织、器官的代谢特点及联系 各组织、器官由于酶的组成、含量不同,代谢既有共同之处,又各具特点。
(一)肝:是三大物质代谢的枢纽,其中有几条代谢途径是其他组织器官不能进行或很少进行的1。糖原合成:肌肉也可合成糖原,但其量无法与肝糖原相比。 2。糖原分解:肝有葡萄糖…6…磷酸酶,可将�