磷酸已糖激酶

磷酸已糖激酶,營養成分有水分、蛋白質。

營養成份

1.水分:
水分是肉中含量最多的部分,約占70%左右,所以水分對肉質影響很大
2.蛋白質:
新鮮肉中的蛋白含量和脂肪有關,但不像脂肪和水分的關係那樣密切。
肌紅球蛋白與肉色關係密切,肌紅球蛋白和血紅蛋白都對肉色影響比較大。
膠原蛋白,彈性蛋白,網硬蛋白都屬於硬蛋白,它們構成了結締組織
(膠原蛋白和水一起加熱變明膠可以溶化,但是網硬蛋白和彈性蛋白卻不會溶化)蛋白質在活體高分子中有一種巨大的分子,他的基本結構是帶有氨基和羧基的胺基酸互相結合的多肽鏈。
(帶有無極性炭化氫集團:甘氨酸,丙氨酸,亮氨酸,異亮氨酸)
酸性胺基酸和誘導體:天門冬氨酸,天門冬醯胺,谷氨酸,谷氨醯氨
(鹼性胺基酸:賴氨酸,精氨酸,組氨酸)
(帶有羧基集團:絲氨酸,蘇氨酸,酪氨酸)
(芳香族側鏈:萊丙氨酸,色氨酸)
(含硫的側鏈:半胱氨酸,胱氨酸,蛋氨酸)
(亞胺基酸:羥脯氨酸,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,磷酸已糖異構酶,磷酸已糖激酶,磷酸丙糖異構酶,磷酸甘油醛脫氫酶,磷酸甘油酸變位酶,稀醇化酶,丙酮酸磷酸激酶,乳酸脫氫酶等

概述

(一)的生理功能

糖的主要生理功能是提供能量,還可提供碳源,參與組成機體組織,組成具有特殊生理功能的糖蛋白。

(二)糖的消化吸收

食物中糖主要在小腸消化,吸收是一個依賴於特定載體轉運的,主動耗能的過程,同時伴有Na+的轉運。

二、糖的無氧分解(一)糖酵解的過程和調節

指在缺氧情況下,葡萄糖生成乳酸的過程,全部反應都在胞漿中進行,其基本過程如下(見原書)

由整個過程,可以得出如下結論:

1.反應過程中有三步不可逆反應:A、C、I過程,其他均為可逆反應,故催化這三步反應的酶為整個過程的限速酶,是葡萄糖無氧酵解的三個調節點,因為可逆反應的酶活性改變,並不能決定反應方向,其反應方向由底物\產物濃度控制。

2.1mol葡萄糖無氧酵解,可生成4molATP,但在第A、C步驟中消耗2molATP,故淨生成2molATP。糖酵解生成ATP的過程全靠底物水平磷酸化生成,要與後面的氧化磷酸化相區別,前者將底物的高能磷酸基直接轉移給ADP生成ATP,而後者ATP的生成伴有電子傳遞給氧生成H2O的過程。

3最後一步丙酮酸生成乳酸需要的NADH+H+來自於第E步,這是在缺氧條件下,若是在有氧條件下,丙酮酸不變成乳酸,而是進入線粒體進行有氧氧化,這時第E步生成的NADH+H+也要進入線粒體進行氧化磷酸化生成ATP,若經α-磷酸甘油穿梭,生成2molATP,若經蘋果酸天冬氨酸穿梭,1molNADH+H+生成3molATP,這也就是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於肝細胞中的也稱為葡萄糖激酶,其Km值遠大於其他幾種己糖激酶同工酶,且受激素調控,這些特性使其在糖代謝中起著重要的生理作用。

5要記得催化三步不可逆反應的關鍵酶:己糖激酶,6-磷酸果糖激酶-1,丙酮酸激酶,兩步能量生成的過程是第F、I步,催化這兩步的酶是磷酸甘油酸激酶,丙酮酸激酶,機體對糖酵解的調節主要是對三個關鍵酶的調節,主要調節特點如下:

變構激活
變構抑制劑
共價修飾

6-磷酸果糖激酶-1
AMP、ADP、1,6-雙磷酸果糖、2,6-雙磷酸果糖
ATP、檸檬酸

丙酮酸激酶
1,6-雙磷酸果糖
ATP,肝內還有丙氨酸
胰高血糖素通過依賴cAMP的蛋白激酶途徑使其磷酸化而失活。

已糖激酶

6-磷酸葡萄糖、長鏈脂醯coA

需要說明的是:①1,6-雙磷酸果糖是6-磷酸果糖激酶-1反應產物,這種產物正反饋作用較少見,一般來說,產物皆起抑制作用,而在此是為便利於糖的分解。

②2,6-雙磷酸果糖是6-磷酸果糖激酶-1最強的變構激活劑,可與AMP一起解除ATP檸檬酸的變構抑制作用。

③2,6-雙磷酸果糖也是通過激酶催化6-磷酸果糖生成,胰高血糖素可通過共價修飾使此激酶活性降低,減少2,6-二磷酸果糖的含量,從而抑制糖酵解,升高血糖。

④葡萄糖激酶不受6-磷酸葡萄糖的影響,因為不存在其變構部位,但胰島素可通過轉錄途徑促進此酶的合成。

總之,糖酵解是葡萄糖分解供能的一條重要途徑,當消耗能量多,細胞內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)糖酵解的生理意義

其最重要的生理意義在於迅速提供能量,這對於肌肉收縮更為重要,肌肉內ATP只要收縮幾秒即可耗盡,此時即使不缺氧,葡萄糖有氧氧化反應時間長,來不及滿足需要,而通過糖酵解則可迅速獲得能量。此外成熟紅細胞全靠糖酵解供能,神經細胞、白細胞等不缺氧依賴其提供部分能量。

三、糖的有氧氧化

葡萄糖在有氧條件下,徹底氧化成H2O和CO2的過程即有氧氧化。是葡萄糖分解代謝的主要途徑。

(一)過程

分為三個階段:第一階段,葡萄糖循糖酵解途徑分解成丙酮酸,在胞漿中進行。第二階段,丙酮酸進入線粒體,氧化脫羧成乙醯CoA,第二階段,乙醯CoA進行三羧酸循環及氧化磷酸化,反應也線上粒體中進行。

1第一階段:如糖酵解生成丙酮酸的過程。

2第二階段:

此過程為不可逆反應,1mol丙酮酸生成1molNADH+H+,酶複合體由丙酮酸脫氫酶、二氫硫辛醯胺轉乙醯酶、二氫硫辛醯胺脫氫酶,相應的輔酶分別是TPP、硫辛酸、FAD及NAD+。

3第三階段:氧化磷酸化以後再講,三羧酸循環主要過程如下:

從反應過程,有如下結論:

①有三步不可逆反應:1,3,4步,催化這三步的酶分別是檸檬酸合酶,異檸檬酸脫氫酶,α-酮戊二酸脫氫酶複合體,是三羧酸循環的限速酶,也是反應的調節點。

②有一步底物水平磷酸化,第5步,生成GTP,這也是三羧酸循環中唯一一個直接生成高能磷酸鍵的反應。

③1mol乙醯CoA三羧酸循環可生成3molNADH+H+和1molFADH2,而NADH+H+和FADH2需將電子傳遞給氧時才生成ATP,故循環本身意義主要並不是釋放能量,而在於通過4次脫氫,為氧化磷酸化生成ATP提供還原當量

④因為草醯乙酸是循環利用,故草醯乙酸連同其他循環中的中間產物只起催化劑作用,本身並無量的變化,雖然其間通過原子置換,生成的CO2並不來自於乙醯CoA,但三羧酸循環一周,實際上氧化了1分子乙醯CoA,這些中間產物不能直接在循環中被氧化成CO2,也不能從乙醯CoA通過循環合成中間產物。

(二)有氧氧化ATP合成的計算。

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分子乙醯CoA,2分子NADH+H+(——>

氧化磷酸化生成6分子ATP),2分子乙醯CoA三羧酸循環: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

故一共為2+6或4+6+2+18+4=38或36分子ATP

(三)有氧氧化的調節

1糖酵解調節前面已述。

2

變構激活體
變構抑制劑
共價修飾

丙酮酸脫氫酶複合
AMP,Ca2+
乙醯CoA;NADH+H+ATP
乙醯CoA,NADH+H+增強蛋白激酶的活性使其磷酸化而失活

異檸檬酸脫氫酶
ADP,Ca2+
NADH、ATP

a-酮二酸脫氫酶複合體

NADH、ATP

氧化磷酸化速度對三羧酸循環起重要作用。若前者能有效進行,NADH+H+、FADH2能及時轉化為NAD+、FAD,則會促進三羧酸循環而進行。

3當機體處於飢餓狀態時,大量脂肪酸被動員利用,乙醯CoA/CoA和NADH/NAD+比例升高,抑制糖的有氧氧化,大多數器官組織利用脂肪酸供能以確保大腦對葡萄糖的需要。

4細胞消耗ATP時,ATP降低,ADP、AMP含量升高,有氧氧化過程中的多種限速酶均被激活,加速有氧氧化,補充ATP。

5巴斯德效應:指糖的有氧氧化抑制糖酵解的現象。

四、磷酸戊糖途徑

葡萄糖通過此途徑可代謝生成磷酸核糖、NADPH和CO2,主要意義不是生成ATP

(一)反應過程

反應在胞漿進行,分兩個階段,第一階段是氧化反應。生成磷酸戊糖、NADPH和CO2,第二階段是非氧化反應。

1第一階段:磷酸核糖生成

2第二階段:基團轉移反應

因為機體需要的NADPH+H+遠遠大於磷酸核糖,故剩餘的核糖要繼續進行此步反應,通過一系列基團轉移反應,將核糖轉變為6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛而進入糖分解途徑。

(二)調節

6-磷酸葡萄糖脫氫酶是磷酸戊糖途徑的限速酶,其活性決定6-磷酸葡萄糖進入此途徑的流量。其活性的調節主要靠NADPH/NADP+的影響,當比例升高時,磷酸戊糖途徑被抑制,比例降低時被激活,如飢餓後重飼,脂肪酸合成需大量NADPH,則此酶含量明顯升高,所以磷酸戊糖途徑的流量取決於機體對NADPH的要求。

(三)生理意義

1NADPH是供氫體

機體多種生物合成反應,如合成脂肪、膽固醇、鞘磷脂等都需要大量NADPH。

2NADPH參與體內羥化反應

體內羥化反應主要與生物轉化有關,激素、藥物、毒物在肝的生物轉化需要此反應,將這些物質滅活或增加水溶性使其易排出。有些羥化反應與生物合成有關,如從膽固醇合成膽汁酸等。

3NADPH是谷胱甘肽還原酶的輔酶,與谷胱甘肽還原酶一起維持谷胱甘肽的還原狀態。還原型谷胱甘肽在體內有重要作用,前已述及。

4為核酸生物合成提供核糖

56-磷酸核糖是體內合成嘌呤和嘧啶核苷酸的原料。肌組織內缺乏6-磷酸葡萄糖脫氫酶,不能通過氧化反應生成核糖,靠3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖之間的基團轉移反應生成。

五、糖原的合成和分解

(一)糖原的合成

機體攝入的糖只有一小部分轉變為糖原貯存,大部分變成脂肪後儲存,肌糖原可供肌肉收縮的急需,肝糖原則是血糖的重要來源。其基本過程(見原書)。

(二)糖原的分解

其生理意義就在於當機體需要葡萄糖時它可以迅速被動用以供急需,其中肝糖原可迅速的補充血糖。

磷酸化酶只對a-1,4糖苷鍵起作用,生成1-磷酸葡萄糖,分支處酶a-1,6糖苷鍵通過a-1,6-葡萄糖苷酶直接水解成葡萄糖。

注意:由於肌肉內沒有葡萄糖-6-磷酸酶,所以肌糖原不能分解成葡萄糖,只有肝和腎可以補充血糖。

(三)糖原合成與分解的調節

糖原合酶、磷酸化酶催化的是不可逆反應,故二者分別是糖原合成和分解的限速酶。它們主要受共價修飾的調節。磷酸化酶經共價修飾磷酸化後有活性,去磷酸化後失活。而糖原合成酶與它正好相反,去磷酸型有活性而磷酸化型則無活性。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。磷酸化酶還受葡萄糖的變構抑制。

胰島素通過共價修飾使磷酸化酶活性降低,抑制糖原分解,促進糖原合成,胰高血糖素正好相反。

肌糖原合成分解主要受腎上腺素調節。

六、糖異生

從非糖物質前體生成葡萄糖的反應稱為糖異生。糖異生的主要原料為乳酸、胺基酸和甘油。糖異生主要在肝臟進行,腎皮質也有異生糖的能力,在長期飢餓時,腎糖異生能力大大加強。

(一)過程

糖異生途徑基本是糖酵解的逆反應過程,但由於己糖激酶,磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶所催化的反應不可逆,故此三種酶催化的三步反應的逆過程需要另外的酶催化,其餘反應則是二條途徑共同的。

1從丙酮酸到磷酸烯醇式丙酮酸:乳酸和生糖胺基酸採取不同的途徑。

2從1,6-雙磷酸果糖到6-磷酸果糖

3從6-磷酸葡萄糖到葡萄糖

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