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1、二、糖异生,1、糖异生作用的主要途径和关键反应 2、葡萄糖代谢与糖异生作用的关系 3、糖异生的总反应式和调控,糖异生是指由非糖物质例如乳酸、氨基酸、甘油等作为原料合成葡萄糖的作用。葡糖异生作用对于机体饥饿时和激烈运动时不断提供葡萄糖维持水平是非常重要的。脑和红细胞几乎全部依赖血糖提供能源。葡糖异生作用的绝大多数酶是细胞溶胶酶，只有丙酮酸羧化酶和葡萄糖 -6- 磷酸酶除外，前者位于线粒体基质，后者结合在光面内质网上。,用整体动物做实验，禁食24小时，大鼠肝脏中的糖原由7%降低到1%，饲喂乳酸、丙酮酸或三羧酸循环代谢的中间物后可以使大鼠肝糖原增加。 根皮苷是一种从梨树茎皮中提取的有毒的糖苷，它能抑
2、制肾小管将葡萄糖重吸收进入血液中，这样血液中的葡萄糖就不断的由尿中排出。当给用根皮苷处理过的动物饲喂三羧酸循环中间代谢物或生糖氨基酸后，这些动物尿中的糖含量增加。 糖尿病人或切除胰岛的动物，他们从氨基酸转化成糖的过程十分活跃。当摄入生糖氨基酸时，尿中糖含量增加。,糖异生的证据如下：,糖异生途径的前体,1、凡是能生成丙酮酸的物质都可以变成葡萄糖。例如三羧酸循环的中间物，柠檬酸、异柠檬酸、-酮戊二酸、琥珀酸、延胡索酸和苹果酸都可以转变成草酰乙酸而进入糖异生途径。,2、大多数氨基酸是生糖氨基酸如丙氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、甘氨酸、精氨酸、组氨酸、苏氨酸、脯氨酸、谷胺酰胺、天冬酰胺、甲
3、硫氨酸、缬氨酸等，它们可转化成丙酮酸、-酮戊二酸、草酰乙酸等三羧酸循环中间物参加糖异生途径。,但是这种转变不是糖分解代谢的简单逆转，必须克服那些由关键酶所催化的不可逆反应造成的“能障”。主要有三个酶催化的反应, 异生过程必须设法“绕过”这三个反应.,糖异生作用的总反应式如下： 2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H+4H2O 葡萄糖+2NAD+ +4ADP +2GDP +6Pi,糖异生主要途径和关键反应,非糖物质转化成糖代谢的中间产物后，在相应的酶催化下,绕过糖酵解途径的三个不可逆反应,利用糖酵解途径其它酶生成葡萄糖的途径称为糖异生。,糖原（或淀粉）,1-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,1，
4、6-二磷酸果糖,3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮,2磷酸烯醇丙酮酸,2丙酮酸,葡萄糖,己糖激酶,果糖激酶,二磷酸果糖磷酸酶,丙酮酸激酶,丙酮酸羧化酶,6-磷酸葡萄糖磷酸酶,6-磷酸葡萄糖,2草酰乙酸,PEP羧激酶,糖异生途径关键反应之一,PEP羧激酶,丙酮酸羧化酶,磷酸烯醇丙酮酸（PEP）,丙酮酸,草酰乙酸,1、丙酮酸羧化生成磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸 + ATP + GTP 磷酸烯醇式丙酮酸 + ADP + GDP + CO2,草酰乙酸不能自由进出线粒体膜，因此需要穿梭机制。,丙酮酸羧化酶（线粒体酶）,以生物素(biotin)作为辅基。生物素起CO2载体的作用。生物素的末端羧基与酶分子的一个赖氨酸残
5、基的-氨基以酰胺键相连。,Biotin has a 5-C side chain whose terminal carboxyl is in amide linkage to the e-amino group of an enzyme lysine. The biotin & lysine side chains form a long swinging arm that allows the biotin ring to swing back & forth between 2 active sites.,Pyruvate Carboxylase uses biotin as prosth
6、etic group.,苹果酸-草酰乙酸穿梭作用,细胞液,线粒体内膜体,天冬氨酸,-酮戊二酸,苹果酸,草酰乙酸,谷氨酸,-酮戊二酸,天冬氨酸,苹果酸,谷氨酸,NADH+H+,NAD+,草酰乙酸,NAD+,线粒体基质,NADH+H+,（、 、 、 为膜上的转运载体）,呼吸链,极光自由者无忧精灵后台修改软件 www.houtaixiugai.top 枮痋爿,糖异生途径关键反应之二,二磷酸果糖磷酸酶,+ H2O,+ Pi,H,H2CO,OH,6-磷酸果糖,O,H2CO,HO,OH,H,H,H,Phosphofructokinase (Glycolysis) catalyzes: fructose-6
7、-P + ATP fructose-1,6-bisP + ADP Fructose-1,6-bisphosphatase (Gluconeogenesis) catalyzes: fructose-1,6-bisP + H2O fructose-6-P + Pi,糖异生途径关键反应之三,+ H2O,+Pi,6-磷酸葡萄糖磷酸酶,6-磷酸葡萄糖,H,葡萄糖,Glucose-6-phosphatase enzyme is embedded in the endoplasmic reticulum (ER) membrane in liver cells. The catalytic site is
8、 found to be exposed to the ER lumen. Another subunit may function as a translocase, providing access of substrate to the active site.,Hexokinase or Glucokinase (Glycolysis) catalyzes: glucose + ATP glucose-6-phosphate + ADP Glucose-6-Phosphatase (Gluconeogenesis) catalyzes: glucose-6-phosphate + H2
9、O glucose + Pi,糖酵解和葡萄糖异生的关系,A G-6-P磷酸酶 B F-1.6-P磷酸酶 C1 丙酮酸羧化酶 C2 PEP羧激酶,（胞液）,（线粒体）,葡萄糖,丙酮酸,草酰乙酸,天冬氨酸,磷酸二羟丙酮,3-P-甘油醛,-酮戊二酸,乳酸,谷氨酸,丙氨酸,TCA循环,乙酰CoA,PEP,G-6-P,F-6-P,F-1.6-P,丙酮酸,草酰乙酸,谷氨酸,-酮戊二酸,天冬氨酸,3-P-甘油,甘油,The source of pyruvate and oxaloacetate for gluconeogenesis during fasting or carbohydrate starva
10、tion is mainly amino acid catabolism. Some amino acids are catabolized to pyruvate, oxaloacetate, or precursors of these. Muscle proteins may break down to supply amino acids. These are transported to liver where they are deaminated and converted to gluconeogenesis inputs. Glycerol, derived from hyd
11、rolysis of triacylglycerols in fat cells, is also a significant input to gluconeogenesis.,糖异生的调控,糖原（或淀粉）,1-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,1，6-二磷酸果糖,3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮,2磷酸烯醇丙酮酸,2丙酮酸,葡萄糖,己糖激酶,果糖激酶,二磷酸果糖磷酸酶,丙酮酸激酶,丙酮酸羧化酶,6-磷酸葡萄糖磷酸酶,6-磷酸葡萄糖,2草酰乙酸,PEP羧激酶,ATP,柠檬酸,ATP，丙氨酸,乙酰CoA；,ADP,2,6-2P-Fru AMP,Reciprocal regulation by fructos
12、e-2,6-bisphosphate: Fructose-2,6-bisphosphate stimulates Glycolysis. Fructose-2,6-bisphosphate allosterically activates the Glycolysis enzyme Phosphofructokinase. Fructose-2,6-bisphosphate also activates transcription of the gene for Glucokinase, the liver variant of Hexokinase that phosphorylates g
13、lucose to glucose-6-phosphate, the input to Glycolysis. Fructose-2,6-bisphosphate allosterically inhibits the gluconeogenesis enzyme Fructose-1,6-bisphosphatase.,乳酸的再利用（Cori Cycle),肝脏在氧化来自肌糖原酵解生成的乳酸同时，还可将其转变为葡萄糖或肝糖原，实现对乳酸的再利用, 称为Coris 循环。,糖异生作用是一个十分重要的生物合成葡萄糖的途径。红细胞和脑是以葡萄糖为主要燃料的，成人每天约需要160克葡萄糖，其中120
14、克用于脑代谢，而糖原的贮存量是很有限的，所以需要糖异生来补充糖的不足。 在饥饿或剧烈运动造成糖原下降后，糖异生能使酵解产生的乳酸、脂肪分解产生的甘油以及生糖氨基酸等中间产物重新生成糖。这对维持血糖浓度，满足组织对糖的需要是十分重要的。 糖异生可以促进脂肪氧化分解供应能量，当体内糖供应不足时，机体会大量动员脂肪分解，此时会产生过多的酮体（乙酰乙酸、-羟丁酸、丙酮），而酮体则必须经过三羧酸循环才能彻底氧化，此时糖异生对维持三羧酸循环的正常进行起主要作用。,糖异生的生理意义,乙醛酸循环,1、乙醛酸循环的生化历程:是植物和微生物特有的反应途径。这个循环除两步由异柠檬酸裂合酶和苹果酸合酶催化的反应外，其
15、他的反应都和“柠檬酸循环”相同。,3、乙醛酸循环的生理意义 它使萌发的种子将贮存的三酰甘油通过乙酰 -CoA 转变为葡萄糖。它使植物和微生物能够靠乙酸生活,2、乙醛酸循环总反应式及其糖异生的关系,CoASH,柠檬酸合成酶,顺乌头酸酶,乙醛酸循环(植物、微生物的乙醛酸循环体),NAD +,NADH,苹果酸脱氢酶,草酰乙酸,CoASH,O CH3-CSCoA,异柠檬酸裂合酶,苹果酸合成酶,O O H-C-C OH,乙醛酸,NAD+,草酰乙酸,CoASH,乙醛酸循环和三羧酸循环反应历程的比较,柠檬酸,异柠檬酸,顺乌头酸,酮戊二酸,琥珀酸,琥珀酰CoA,草酰乙酸,苹果酸,延胡索酸,乙醛酸循环总反应式及
16、其与糖异生的关系,草酰乙酸,糖异生途径,作用：1.通过乙醛酸途径使乙酰-CoA转变为草酰乙酸从而进入柠檬酸循环 2.使萌发的种子将贮存的甘油三脂，通过乙酰-CoA转变为葡萄糖,TCA途径,第七章 戊糖磷酸途径,（pentose phosphate pathway, ppp）,糖的来源和去路,葡萄糖,消化吸收,异生作用,糖原分解,氧化供能,贮 存,转变成其他物质,糖的分解代谢,生物体内葡萄糖（糖原）的分解主要有三条途径：,1.无O2情况下，葡萄糖（G） 丙酮酸（Pyr） 乳酸（Lac） 2. 有O2情况下，G CO2 + H2O（经三羧酸循环） 3. 有O2情况下，G CO2 + H2O（经磷酸戊糖途径）,