糖代谢是生物化学中篇幅最大、考点最多的内容之一。糖酵解、有氧氧化、磷酸戊糖途径、糖原合成与分解、糖异生,这些代谢通路虽然繁多,但彼此之间有着清晰的逻辑联系。掌握糖代谢,就等于掌握了生物化学的半壁江山。
一、糖酵解——无需氧气的快速供能
糖酵解发生在细胞质中,是将葡萄糖分解为丙酮酸的过程,净生成2分子ATP。糖酵解的关键酶包括己糖激酶/葡萄糖激酶(催化葡萄糖→6-磷酸葡萄糖)、6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1,糖酵解的限速酶,受ATP和柠檬酸抑制、受AMP和2,6-二磷酸果糖激活)和丙酮酸激酶(催化磷酸烯醇式丙酮酸→丙酮酸,生成ATP)。
糖酵解的生理意义是在无氧条件下快速供能——如剧烈运动时骨骼肌的能量来源,也是成熟红细胞(没有线粒体)唯一的供能途径。
二、有氧氧化与三羧酸循环——彻底氧化释放大量能量
葡萄糖在有氧条件下彻底氧化为CO₂和H₂O,净生成30-32分子ATP,效率是糖酵解的15倍。丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰CoA(丙酮酸脱氢酶复合体),乙酰CoA进入三羧酸循环(TCA循环)彻底氧化。三羧酸循环是糖、脂肪、氨基酸三大营养物质共同的最终代谢通路,关键酶包括柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶(限速酶,受ATP抑制、受ADP激活)和α-酮戊二酸脱氢酶系。一次三羧酸循环生成3分子NADH、1分子FADH₂和1分子GTP。
三、磷酸戊糖途径——生成NADPH和核糖
磷酸戊糖途径在细胞质中进行,主要产物是NADPH和5-磷酸核糖。NADPH参与脂肪酸合成、胆固醇合成和抗氧化防御(维持谷胱甘肽的还原状态,保护红细胞和晶状体免受氧化损伤)。5-磷酸核糖是合成核酸的原料。
缺乏6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G6PD)会导致NADPH生成不足,红细胞抗氧化能力下降,引发蚕豆病(进食蚕豆后出现溶血性贫血)。这个酶缺陷是X连锁遗传,是临床上最常见的遗传性酶缺陷病之一。
糖代谢各通路之间相互联系、相互协调。暑期复习建议画出完整的糖代谢网络图,标注各通路的细胞定位、关键酶、产物和生理意义。复习中遇到任何疑问,欢迎随时咨询启航考研!
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