2.有些酶在刚生成或初分泌时是没有活性的酶的前体叫酶原。酶原在一定条件下,可转化成有活性的酶的过程称为酶原激活。 实质:活性中心形成或暴露的过程。
意义:保护消化器官本身不受酶的水解破坏,保证酶在特定的部位和环境发挥催化作用。 3.酶是生物催化剂,其本质是蛋白质。温度对酶促反应具有双重影响。升高温度一方面可加快酶促反应速度,同时也增加酶变性的机会。温度升高到60℃时,酶开始变性;80℃时,多数酶的变性已不可逆。使酶促反应速度最快时的环境温度称为酶促反应的最适温度。
4.竞争性抑制剂 抑制剂结构与底物相似,共同竞争酶的活性中心,抑制作用大小与抑制剂和底物的相对浓度有关。Km值增大,Vm不变。
非竞争性抑制剂 非抑制剂结构与底物不相似或完全不同,它只与活性中心外的必需基团结合,形成EI和EIS,使E和ES都下降。该抑制作用的强弱只与抑制剂浓度有关,Km值不变,Vm下降。
5.全酶是由酶蛋白和辅助因子组成的结合酶,酶蛋白是全酶的蛋白质部分,它决定反应的特异性。辅助因子是和酶蛋白结合的金属离子和小分子有机化合物,金属离子的作用有①稳定酶分子的构象②连接酶与底物的桥梁③降低反应中静电斥力④作为酶催化中心的必需基团参与催化反应⑤传递电子;小分子有机化合物作用是参与酶的催化过程,在反应中传递电子质子和一些基团。
6.Km值是指当反应速度等于最大反应速度一半时的底物浓度。
生理意义:①当ES解离成E和S的速度大大超过分解成E和P的速度时,值近似于ES的解离常数Ks。在这种情况下,Km值可用来表示酶对底物的亲和力。此时,Km值值越大,酶与底物的亲和力越小;Km值值越小,酶与底物的亲和力越大;Km值和Ks值的涵义不同,不能互相代替使用。②Km值是酶的特征性常数之一,只与酶的结构、酶所催化的底物和外界环境(温度、PH和离子强度)有关,与酶的浓度无关。
7.影响酶促反应速度的主要因素有酶浓度、底物浓度、温度、PH、激动剂和抑制剂。 8.竞争性抑制作用的强弱取决于抑制剂的浓度和底物浓度的相对比例。在抑制剂浓度不变的情况下,增加底物浓度能减弱抑制剂的抑制作用;在底物浓度不变的情况下,抑制剂只有达到一定浓度才能起抑制作用。
利用竞争性抑制作用原理可阐明一些药物的作用机制。例如磺胺类药物抑制某些细菌的生长,是因为这些细菌的生长需要利用对氨基苯甲酸合成二氢叶酸,而磺胺类药物的结构与对氨基苯甲酸极其相似,可竞争性的抑制细菌体内的二氢叶酸合成酶,从而防碍了二氢叶酸的合成,由于这些细菌只能利用二氢叶酸合成四氢叶酸,而不能直接利用叶酸,所以对氨基苯磺胺可造成四氢叶酸的缺乏而影响核酸的合成,从而影响细菌的生长繁殖。根据竞争性抑制的特点,在使用磺胺类药物时,必需保持血液中药物的浓度远高于对氨基苯甲酸的浓度,才能发挥有效地抑菌作用。
第四章 糖代谢
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[本章要求]
1.了解糖的生理功能和在人体内的消化吸收。
2.掌握糖酵解的概念、反应部位、反应过程、关键酶、ATP的生成及生理意义。 3.掌握有氧氧化的概念及反应过程,掌握三羧酸循环的概念、部位、反应过程、关键酶、脱氢部位、低物水平磷酸化部位、有氧氧化生成ATP数量及生理意义。 4.熟悉糖原合成与分解的基本反应过程,掌握其生理意义。
5.熟悉糖异生的基本反应过程,掌握糖异生途径的关键酶及生理意义。 6.熟悉乳酸循环及其意义。
7.掌握磷酸戊糖途径的关键酶及生理意义。
8.掌握血糖的来源与去路,掌握激素对血糖的调节。 [内容提要]
糖类是自然界一类重要的含碳化合物。其主要生物学功能是提供能源和碳源,也是组织和细胞结构的重要组成成分。
食物中可被消化的糖主要是淀粉,它经过消化道中一系列酶的消化作用,最终生成葡萄糖,在小肠被吸收。葡萄糖的吸收是依赖特定载体转运的主动耗能的过程。
糖代谢主要指葡萄糖在体内的复杂代谢过程,包括分解代谢和合成代谢。其分解代谢途径主要有糖酵解,糖的有氧氧化及磷酸戊糖途径等。
糖酵解是在不需氧的情况下,葡萄糖生成乳酸的过程。其代谢反应可分为两个阶段:第一阶段是由葡萄糖分解为丙酮酸的反应过程,又称糖酵解途径。在此阶段中,由己糖转变为磷酸丙糖的反应过程需消耗ATP ,而由3-磷酸甘油醛转变为丙酮酸的反应过程则生成ATP。第二阶段为丙酮酸在乳酸脱氢酶催化下加氢还原为乳酸。糖酵解在胞浆中进行。糖酵解过程的关键酶是6-磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶、己糖激酶(或葡糖糖激酶)。糖酵解的生理意义在于迅速提供能量,1分子葡萄糖经糖酵解可净生成2分子ATP。
糖的有氧氧化是指葡糖糖在有氧的情况下彻底氧化生成水和CO2的反应过程,是糖氧化供能的主要形式。其反应过程分为三个阶段:第一阶段为葡萄糖循酵解途径分解为丙酮酸;第二阶段为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生成乙酰CoA、NADH+H+、CO2;第三阶段为三羧酸循环和氧化磷酸化。三羧酸循环是以草酰乙酸和乙酰CoA缩合生成柠檬酸开始,经脱氢脱羧等一系列反应又生成草酰乙酸的循环过程。此循环中由三个关键酶(异柠檬酸酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶系、柠檬酸合酶)催化的反应是不可逆的。三羧酸循环的生理意义在于它是三大营养物质的最终代谢通路;也是三大营养素相互转变的联系枢纽;还为其他合成代谢提供前提物质。三羧酸循环运转一周的净结
+
果是消耗了1分子乙酰CoA,生成2分子CO2、3分子NADH+H、1分子FADH2及1次底物水平磷酸化。NADH+
H和FADH2经氧化磷酸化生成ATP及水。因此1分子乙酰CoA经三羧酸循环完全氧化共生成12分子ATP。调节糖有氧氧化的关键酶有6-磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶、己糖激酶或葡糖糖激酶、丙酮酸脱氢酶复合体、异柠檬酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶和柠檬酸合酶。
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+
葡萄糖通过磷酸戊糖途径代谢可产生磷酸核糖和NADPH。磷酸核糖是合成核苷酸的重要原料。NADPH作为供氢体参与多种代谢反应。磷酸戊糖途径在细胞浆中进行,其关键酶是6-磷酸葡萄糖脱氢酶。
糖原是体内糖的储存形式。肝和肌肉是储存糖原的主要组织。肝糖原的合成途径有直接途径(由葡萄糖经UDPG合成糖原)和间接途径(由三碳化合物经糖异生合成糖原)。肝糖原分解习惯上是指肝糖原分解成为葡萄糖,这是血糖的重要来源。由于肌肉组织中缺乏葡萄糖-6-磷酸酶,肌糖原不能分解为葡萄糖,只能进行糖酵解或有氧氧化。糖原合成与分解的关键酶分别为糖原合酶及磷酸化酶,二者均受到共价修饰和变构调节,这两种酶活性的变化决定糖原代谢途径的方向和速率。
糖异生是指由乳酸、甘油和生糖氨基酸等非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程。进行糖异生的主要器官是肝,其次为肾。糖异生途径与糖酵解途径的多数反应是共有的可逆反应,但酵解途径中3个关键酶所催化的反应是不可逆的,在糖异生途径中需由丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、果糖双磷酸酶-1和葡萄糖-6-磷酸酶催化。酵解途径和糖异生途径是方向相反的两条代谢途径,通过3个底物循环进行有效的协调。糖异生的生理意义在于维持血糖水平的恒定;也是肝补充或恢复糖原储备的重要途径;长期饥饿时,肾糖异生增强有利于维持酸碱平衡。
血糖是指血中的葡萄糖,其正常水平相对恒定在3.89-6.11mmol/L之间,这是血糖的来源和去路相对平衡的结果。血糖水平主要受多种激素的调控。胰岛素具有降低血糖的作用;而胰高血糖素、肾上腺素、糖皮质激素有升高血糖的作用。当人体糖代谢发生障碍时可引起血糖水平的紊乱,常见的临床症状有高血糖及低血糖。糖尿病是最常见的糖代谢紊乱疾病。
测 试 题 一、单项选择题
1.正常生理条件下,人体所需能量一半以上
来源于:
A.糖 B.脂 C.蛋白质 D.DNA E.RNA
2.糖类最主要的生理功能是:
A.供能 B.支持作用 C.软骨的基质 D.细胞膜的成分 E.免疫作用 3.人体内无氧酵解的终产物是:
A.丙酮 B.丙酮酸 C.丙酸 D.乳酸 E.乙醇
4.糖原分子中的一个葡萄糖残基经酵解生
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成乳酸时净生成多少个ATP?
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个 E.5个 5.糖酵解途径中最重要的调节酶是:
A.己糖激酶 B.6- 磷酸果糖激酶 C.丙酮酸激酶 D.磷酸甘油酸激酶
E.葡萄糖激酶
6.1分子葡萄糖有氧氧化是共有几次底物水
平磷酸化
A.2 B.3 C.4 D.5 E.6 7.丙酮酸脱氢酶复合体中不包括
A.FAD B.NAD+ C.生物素
D.辅酶A E.硫辛酸
8.调节三羧酸循环运转最主要的酶是
A.丙酮酸脱氢酶 B.苹果酸脱氢酶
C.顺乌头酸酶 D.异柠檬酸脱氢酶 E.α-酮戊二酸脱氢酶 9.与糖异生无关的酶是
A.醛缩酶 B.烯醇化酶 C.果糖二-磷酸酶 D.丙酮酸激酶 E.硫酸己糖异构酶 10.与糖酵解无关的酶是
A.己糖激酶 B.烯醇化酶 C.醛缩酶 D.丙酮酸激酶 E.硫酸烯醇式丙酮酸羧激酶
11.下列哪种酶在糖酵解和糖异生中都有催
化作用
A.丙酮酸激酶 B.丙酮酸羧化酶 C.果糖二-磷酸酶-1 D.己糖激酶 E.3-磷酸甘油醛脱氢酶
12.在人体的大部分组织细胞内,糖氧化的
主要方式是:
A.糖的有氧氧化 B.糖酵解 C.磷酸戊糖途径 D.糖原合成 E.糖异生
13.1分子乙酰CoA经三羧酸循环可生成多少
分子ATP?
A.10分子 B.12分子 C.14分子 D.16分子 E.18分子
14.1分子葡萄糖在肝脏彻底氧化净生成多
少分子ATP?
A.34分子 B.36分子 C.38分子 D.40分子 E.42分子
15.下列哪种反应为底物水平磷酸化反应?
A.丙酮酸→乙酰CoA
B.草酰乙酸+乙酰CoA→柠檬酸
C.异柠檬酸→α-酮戊二酸 D.琥珀酰CoA→琥珀酸 E.延胡索酸→苹果酸 16.糖原合成的关键酶是:
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A.己糖激酶 B.葡萄糖激酶 C.糖原合成酶 D.UDPG-焦磷酸化酶 E.磷酸葡萄糖变位酶 17.糖原分解的关键酶是:
A.葡萄糖磷酸变位酶 B.磷酸化酶 C.分支酶 D.葡萄糖-6-磷酸酶 E.脱支酶
18.糖异生途径的关键酶之一是:
A.己糖激酶 B.磷酸果糖激酶
C.丙酮酸激酶 D.丙酮酸羧化酶 E.醛缩酶
19.饥饿时,肝脏内下列哪一途径的酶活性
增强?
A.磷酸戊糖途径 B.糖异生途径
C.脂肪合成途径 D.糖酵解途径 E.糖原合成作用
20.下列哪种物质不是糖异生的原料?
A.乳酸 B.生糖氨基酸
C.甘油 D.α-酮戊二酸 E.乙酰辅酶A
21.磷酸戊糖途径的关键酶是下列哪一组
A.6—磷酸葡萄糖脱氢酶、6—磷酸葡萄糖酸脱氢酶 B.内酯酶、6—磷酸葡萄糖脱氢酶 C.内酯酶、差向酶 D.差向酶、异构酶
E.异构酶、6—磷酸葡萄糖脱氢酶
22.三羧酸循环中草酰乙酸的补充主要来自
A.丙酮酸的羧化反应 B.苹果酸的加氢反应 C.葡萄糖转氨基后产生
D.乙酰辅酶A羧合产生 E.C 和O直接化合产生
23.三羧酸循环中催化氧化脱羧的酶是
A.异柠檬酸脱氢酶 B.顺乌头酸酶 C.苹果酸脱氢酶 D.延胡索酸酶 E.琥珀酸脱氢酶
24.三羧酸循环一周,有几次脱氢反应