磷酸已糖激酶
肉的营养成份
1.水分:
水分是肉中含量最多的部分,约占70%左右,所以水分对肉质影响很大
2.蛋白质:
新鲜肉中的蛋白含量和脂肪有关,但不像脂肪和水分的关系那样密切。
肌红球蛋白与肉色关系密切,肌红球蛋白和血红蛋白都对肉色影响比较大。
胶原蛋白,弹性蛋白,网硬蛋白都属于硬蛋白,它们构成了结缔组织
(胶原蛋白和水一起加热变明胶可以溶化,但是网硬蛋白和弹性蛋白却不会溶化)蛋白质在活体高分子中有一种巨大的分子,他的基本结构是带有氨基和羧基的氨基酸互相结合的多肽链。
(带有无极性炭化氢集团:甘氨酸,丙氨酸,亮氨酸,异亮氨酸)
(酸性氨基酸和诱导体:天门冬氨酸,天门冬酰胺,谷氨酸,谷氨酰氨)
(碱性氨基酸:赖氨酸,精氨酸,组氨酸)
(带有羧基集团:丝氨酸,苏氨酸,酪氨酸)
(芳香族侧链:莱丙氨酸,色氨酸)
(含硫的侧链:半胱氨酸,胱氨酸,蛋氨酸)
(亚氨基酸:羟脯氨酸,脯氨酸)
肉中的酶一共有磷酸化酶,葡糖苷酶,磷酸葡糖高位酶,磷酸已糖异构酶,磷酸已糖激酶,磷酸丙糖异构酶,磷酸甘油醛脱氢酶,磷酸甘油酸变位酶,稀醇化酶,丙酮酸磷酸激酶,乳酸脱氢酶等
一、概述
(一)糖的生理功能
糖的主要生理功能是提供能量,还可提供碳源,参与组成机体组织,组成具有特殊生理功能的糖蛋白。
(二)糖的消化吸收
食物中糖主要在小肠消化,吸收是一个依赖于特定载体转运的,主动耗能的过程,同时伴有Na+的转运。
二、糖的无氧分解(一)糖酵解的过程和调节
指在缺氧情况下,葡萄糖生成乳酸的过程,全部反应都在胞浆中进行,其基本过程如下(见原书)
由整个过程,可以得出如下结论:
1.反应过程中有三步不可逆反应:A、C、I过程,其他均为可逆反应,故催化这三步反应的酶为整个过程的限速酶,是葡萄糖无氧酵解的三个调节点,因为可逆反应的酶活性改变,并不能决定反应方向,其反应方向由底物\产物浓度控制。
2.1mol葡萄糖无氧酵解,可生成4molATP,但在第A、C步骤中消耗2molATP,故净生成2molATP。糖酵解生成ATP的过程全靠底物水平磷酸化生成,要与后面的氧化磷酸化相区别,前者将底物的高能磷酸基直接转移给ADP生成ATP,而后者ATP的生成伴有电子传递给氧生成H2O的过程。
3最后一步丙酮酸生成乳酸需要的NADH+H+来自于第E步,这是在缺氧条件下,若是在有氧条件下,丙酮酸不变成乳酸,而是进入线粒体进行有氧氧化,这时第E步生成的NADH+H+也要进入线粒体进行氧化磷酸化生成ATP,若经α-磷酸甘油穿梭,生成2molATP,若经苹果酸天冬氨酸穿梭,1molNADH+H+生成3molATP,这也就是1mol葡萄糖有氧氧化可生成38或36molATP的原因。
4第一步中己糖激酶存在于肝细胞中的也称为葡萄糖激酶,其Km值远大于其他几种己糖激酶同工酶,且受激素调控,这些特性使其在糖代谢中起着重要的生理作用。
5要记得催化三步不可逆反应的关键酶:己糖激酶,6-磷酸果糖激酶-1,丙酮酸激酶,两步能量生成的过程是第F、I步,催化这两步的酶是磷酸甘油酸激酶,丙酮酸激酶,机体对糖酵解的调节主要是对三个关键酶的调节,主要调节特点如下:
变构激活剂
变构抑制剂
共价修饰
6-磷酸果糖激酶-1
AMP、ADP、1,6-双磷酸果糖、2,6-双磷酸果糖
ATP、柠檬酸
丙酮酸激酶
1,6-双磷酸果糖
ATP,肝内还有丙氨酸
胰高血糖素通过依赖cAMP的蛋白激酶途径使其磷酸化而失活。
已糖激酶
6-磷酸葡萄糖、长链脂酰coA
需要说明的是:①1,6-双磷酸果糖是6-磷酸果糖激酶-1反应产物,这种产物正反馈作用较少见,一般来说,产物皆起抑制作用,而在此是为便利于糖的分解。
②2,6-双磷酸果糖是6-磷酸果糖激酶-1最强的变构激活剂,可与AMP一起解除ATP柠檬酸的变构抑制作用。
③2,6-双磷酸果糖也是通过激酶催化6-磷酸果糖生成,胰高血糖素可通过共价修饰使此激酶活性降低,减少2,6-二磷酸果糖的含量,从而抑制糖酵解,升高血糖。
④葡萄糖激酶不受6-磷酸葡萄糖的影响,因为不存在其变构部位,但胰岛素可通过转录途径促进此酶的合成。
总之,糖酵解是葡萄糖分解供能的一条重要途径,当消耗能量多,细胞内ATP/AMP的比例下降,6-磷酸果糖激酶-1和丙酮酸激酶均被激活,加速糖的分解以供能。
(二)糖酵解的生理意义
其最重要的生理意义在于迅速提供能量,这对于肌肉收缩更为重要,肌肉内ATP只要收缩几秒即可耗尽,此时即使不缺氧,葡萄糖有氧氧化反应时间长,来不及满足需要,而通过糖酵解则可迅速获得能量。此外成熟红细胞全靠糖酵解供能,神经细胞、白细胞等不缺氧依赖其提供部分能量。
三、糖的有氧氧化
葡萄糖在有氧条件下,彻底氧化成H2O和CO2的过程即有氧氧化。是葡萄糖分解代谢的主要途径。
(一)过程
分为三个阶段:第一阶段,葡萄糖循糖酵解途径分解成丙酮酸,在胞浆中进行。第二阶段,丙酮酸进入线粒体,氧化脱羧成乙酰CoA,第二阶段,乙酰CoA进行三羧酸循环及氧化磷酸化,反应也在线粒体中进行。
1第一阶段:如糖酵解生成丙酮酸的过程。
2第二阶段:
此过程为不可逆反应,1mol丙酮酸生成1molNADH+H+,酶复合体由丙酮酸脱氢酶、二氢硫辛酰胺转乙酰酶、二氢硫辛酰胺脱氢酶,相应的辅酶分别是TPP、硫辛酸、FAD及NAD+。
3第三阶段:氧化磷酸化以后再讲,三羧酸循环主要过程如下:
从反应过程,有如下结论:
①有三步不可逆反应:1,3,4步,催化这三步的酶分别是柠檬酸合酶,异柠檬酸脱氢酶,α-酮戊二酸脱氢酶复合体,是三羧酸循环的限速酶,也是反应的调节点。
②有一步底物水平磷酸化,第5步,生成GTP,这也是三羧酸循环中唯一一个直接生成高能磷酸键的反应。
③1mol乙酰CoA三羧酸循环可生成3molNADH+H+和1molFADH2,而NADH+H+和FADH2需将电子传递给氧时才生成ATP,故循环本身意义主要并不是释放能量,而在于通过4次脱氢,为氧化磷酸化生成ATP提供还原当量。
④因为草酰乙酸是循环利用,故草酰乙酸连同其他循环中的中间产物只起催化剂作用,本身并无量的变化,虽然其间通过原子置换,生成的CO2并不来自于乙酰CoA,但三羧酸循环一周,实际上氧化了1分子乙酰CoA,这些中间产物不能直接在循环中被氧化成CO2,也不能从乙酰CoA通过循环合成中间产物。
(二)有氧氧化ATP合成的计算。
1分子葡萄糖糖酵解成丙酮酸,生成2分子ATP,2分子NADH+H+(——>氧化磷酸化生成6分子或4分子ATP),2分子丙酮酸2分子乙酰CoA,2分子NADH+H+(——>
氧化磷酸化生成6分子ATP),2分子乙酰CoA三羧酸循环:底物水平磷酸化2分子ATP
6分子NADH+H+——>氧化磷酸化生成6×3=18分子ATP
2分子FADH2——>氧化磷酸化生成2×2=4分子ATP
故一共为2+6或4+6+2+18+4=38或36分子ATP
(三)有氧氧化的调节
1糖酵解调节前面已述。
2
变构激活体
变构抑制剂
共价修饰
丙酮酸脱氢酶复合
AMP,Ca2+
乙酰CoA;NADH+H+ATP
乙酰CoA,NADH+H+增强蛋白激酶的活性使其磷酸化而失活
异柠檬酸脱氢酶
ADP,Ca2+
NADH、ATP
a-酮二酸脱氢酶复合体
NADH、ATP
氧化磷酸化速度对三羧酸循环起重要作用。若前者能有效进行,NADH+H+、FADH2能及时转化为NAD+、FAD,则会促进三羧酸循环而进行。
3当机体处于饥饿状态时,大量脂肪酸被动员利用,乙酰CoA/CoA和NADH/NAD+比例升高,抑制糖的有氧氧化,大多数器官组织利用脂肪酸供能以确保大脑对葡萄糖的需要。
4细胞消耗ATP时,ATP降低,ADP、AMP含量升高,有氧氧化过程中的多种限速酶均被激活,加速有氧氧化,补充ATP。
5巴斯德效应:指糖的有氧氧化抑制糖酵解的现象。
四、磷酸戊糖途径
葡萄糖通过此途径可代谢生成磷酸核糖、NADPH和CO2,主要意义不是生成ATP
(一)反应过程
反应在胞浆进行,分两个阶段,第一阶段是氧化反应。生成磷酸戊糖、NADPH和CO2,第二阶段是非氧化反应。
1第一阶段:磷酸核糖生成
2第二阶段:基团转移反应
因为机体需要的NADPH+H+远远大于磷酸核糖,故剩余的核糖要继续进行此步反应,通过一系列基团转移反应,将核糖转变为6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛而进入糖分解途径。
(二)调节
6-磷酸葡萄糖脱氢酶是磷酸戊糖途径的限速酶,其活性决定6-磷酸葡萄糖进入此途径的流量。其活性的调节主要靠NADPH/NADP+的影响,当比例升高时,磷酸戊糖途径被抑制,比例降低时被激活,如饥饿后重饲,脂肪酸合成需大量NADPH,则此酶含量明显升高,所以磷酸戊糖途径的流量取决于机体对NADPH的要求。
(三)生理意义
1NADPH是供氢体
机体多种生物合成反应,如合成脂肪、胆固醇、鞘磷脂等都需要大量NADPH。
2NADPH参与体内羟化反应
体内羟化反应主要与生物转化有关,激素、药物、毒物在肝的生物转化需要此反应,将这些物质灭活或增加水溶性使其易排出。有些羟化反应与生物合成有关,如从胆固醇合成胆汁酸等。
3NADPH是谷胱甘肽还原酶的辅酶,与谷胱甘肽还原酶一起维持谷胱甘肽的还原状态。还原型谷胱甘肽在体内有重要作用,前已述及。
4为核酸生物合成提供核糖
56-磷酸核糖是体内合成嘌呤和嘧啶核苷酸的原料。肌组织内缺乏6-磷酸葡萄糖脱氢酶,不能通过氧化反应生成核糖,靠3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖之间的基团转移反应生成。
五、糖原的合成和分解
(一)糖原的合成
机体摄入的糖只有一小部分转变为糖原贮存,大部分变成脂肪后储存,肌糖原可供肌肉收缩的急需,肝糖原则是血糖的重要来源。其基本过程(见原书)。
(二)糖原的分解
其生理意义就在于当机体需要葡萄糖时它可以迅速被动用以供急需,其中肝糖原可迅速的补充血糖。
磷酸化酶只对a-1,4糖苷键起作用,生成1-磷酸葡萄糖,分支处酶a-1,6糖苷键通过a-1,6-葡萄糖苷酶直接水解成葡萄糖。
注意:由于肌肉内没有葡萄糖-6-磷酸酶,所以肌糖原不能分解成葡萄糖,只有肝和肾可以补充血糖。
(三)糖原合成与分解的调节
糖原合酶、磷酸化酶催化的是不可逆反应,故二者分别是糖原合成和分解的限速酶。它们主要受共价修饰的调节。磷酸化酶经共价修饰磷酸化后有活性,去磷酸化后失活。而糖原合成酶与它正好相反,去磷酸型有活性而磷酸化型则无活性。催化磷酸化的是蛋白激酶,催化去磷酸化的是磷蛋白磷酸酶。磷酸化酶还受葡萄糖的变构抑制。
胰岛素通过共价修饰使磷酸化酶活性降低,抑制糖原分解,促进糖原合成,胰高血糖素正好相反。
肌糖原合成分解主要受肾上腺素调节。
六、糖异生
从非糖物质前体生成葡萄糖的反应称为糖异生。糖异生的主要原料为乳酸、氨基酸和甘油。糖异生主要在肝脏进行,肾皮质也有异生糖的能力,在长期饥饿时,肾糖异生能力大大加强。
(一)过程
糖异生途径基本是糖酵解的逆反应过程,但由于己糖激酶,磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶所催化的反应不可逆,故此三种酶催化的三步反应的逆过程需要另外的酶催化,其余反应则是二条途径共同的。
1从丙酮酸到磷酸烯醇式丙酮酸:乳酸和生糖氨基酸采取不同的途径。
2从1,6-双磷酸果糖到6-磷酸果糖
3从6-磷酸葡萄糖到葡萄糖
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