一、多糖的降解
多糖是有成千上萬個單糖分子相互脫水縮合,通過糖苷鍵連接而成的高分子化合物。它在自然界分布很廣,如植物體內的澱粉是儲藏了大量化學能的營養物質,屬於儲能多糖;纖維素是植物細胞壁的主要成分,屬於結構多糖。多糖在動物體內經一係列消化、吸收、代謝提供能量。
1.澱粉的降解
澱粉是植物儲存的營養物質之一,廣泛存在於植物的種子、塊莖和塊根中。
2.纖維素的降解圖
纖維素是反芻動物糖的主要來源。
纖維素纖維素分解酶乙酸、丙酸、丁酸吸收糖異生作用葡萄糖入血利用
3.糖原的降解
糖原的合成和分解都是在酶的作用下完成的,二者途徑不同。
磷酸化酶裂解了一個分枝上的5個α1,4糖苷鍵和另一個分枝上的3個糖苷鍵,使餘下的殘基都距分枝點為4個殘基。此時,轉移酶以3個葡萄糖殘基為一組,從外麵的分枝轉移靠近糖原核心的分枝上,餘下的1個以α1,6糖苷鍵連接的葡萄糖,由脫枝酶即α1,6葡萄糖苷酶水解,生成遊離的葡萄糖。於是原來的分枝結構轉變成為線型結構,為磷酸化酶的進一步作用鋪平道路。
在磷酸化酶、轉移酶和脫枝酶的配合作用下,糖原分子逐步縮小,分枝逐步減少。最後糖原分解為1磷酸葡萄糖和少量遊離葡萄糖。
糖原分解釋放的遊離葡萄糖主要被大腦和骨骼肌所吸收。1磷酸葡萄糖則在磷酸變位酶的作用下轉變成6磷酸葡萄糖。6磷酸葡萄糖在肌肉中主要是分解供能。
肝髒與骨骼肌不同,肝髒含有一種水解酶即6磷酸葡萄糖酶,它能使6磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖離開肝髒。
6磷酸葡萄糖+H2O葡萄糖+Pi
6磷酸葡萄糖酶是肝髒保證血糖穩定的重要酶,也是葡萄糖異生途徑必不可少的酶。
4.蔗糖的降解
蔗糖是自然界中分布最廣的二糖。如我們日常食用的紅糖、白糖和冰糖,都是不同形式的蔗糖。蔗糖分子是由一分子α葡萄糖C1上的半縮醛羥基與一分子β果糖C2上的半縮醛羥基脫水,以1,2-糖苷鍵連接而成的二糖。蔗糖在酸或酶的催化下水解,生成葡萄糖和果糖。
二、糖酵解
1.糖酵解定義
在動物細胞內,葡萄糖或糖原在無氧條件下分解為乳酸並釋放能量的過程,稱為糖酵解。糖酵解是在細胞液中進行。
2.糖酵解過程
(1)由葡萄糖形成1,6二磷酸果糖
反應的第一步是細胞內的葡萄糖由葡萄糖激酶或己糖激酶催化,生成6磷酸葡萄糖,反應不可逆,並消耗1分子ATP。反應第二步是6磷酸葡萄糖在磷酸葡萄糖異構化酶催化下形成6磷酸果糖,是需Mg2+參與的可逆反應。反應的第三步是6磷酸果糖轉變為1,6二磷酸果糖,此反應由磷酸果糖激酶催化,反應不可逆,並消耗1分子ATP。
(2)葡萄糖裂解為2分子三碳單位
1,6二磷酸果糖在醛縮酶的作用下,裂解為磷酸二羥丙酮和3磷酸甘油醛,兩者在磷酸丙糖異構酶作用下可以互變。由於3磷酸甘油醛不斷地被氧化成1,3二磷酸甘油酸,促使磷酸二羥丙酮不斷地轉化為3磷酸甘油醛,故認為1分子葡萄糖可轉變為2分子3磷酸甘油醛。
(3)丙酮酸的生成
從3磷酸甘油醛轉變為丙酮酸是糖酵解途徑中釋放能量的過程。反應的第一步是由3磷酸甘油醛生成1,3二磷酸甘油酸,催化此反應的酶是3磷酸甘油醛脫氫酶,其輔酶NAD+接受脫下的氫形成NADH+H+,這是糖酵解過程中唯一的脫氫反應。在此反應中,3磷酸甘油醛在脫氫的同時進行磷酸化反應,產生的能量則儲存於高能磷酸鍵。隨後,在磷酸甘油激酶的催化下,1,3二磷酸甘油酸將其帶高能鍵的磷酸基轉給ADP形成ATP,而本身則變成3磷酸甘油酸。反應的第二步是3磷酸甘油酸在變位酶的催化下生成2磷酸甘油酸,然後在烯醇化酶的催化下,2磷酸甘油酸脫去一個水分子,同時發生內部的能量重新分布,生成具有一個高能鍵的磷酸烯醇式丙酮酸。隨後在將丙酮酸激酶的催化下,磷酸烯醇式丙酮酸將其高能磷酸基團轉移給ADP,使ADP生成ATP,本身則轉變成烯醇式丙酮酸。烯醇式丙酮酸極不穩定,能自動地變為穩定的丙酮酸。
由此可見,糖酵解第三階段的主要特點是釋放能量,並利用此能量由ADP生成ATP。