之三之三 ）） （（gluconeogenesisgluconeogenesis））概 况过 程意 义调 节 葡萄糖来源葡萄糖来源1.高等植物高等植物葡萄糖葡萄糖的合成可有多个途径的合成可有多个途径:u卡尔文循环（光合作用）卡尔文循环（光合作用）u蔗糖、淀粉的降解蔗糖、淀粉的降解u糖异生糖异生2.动物体内动物体内葡萄糖葡萄糖的合成途径：的合成途径： 糖原的降解糖原的降解 糖异生糖异生 一 糖异生作用的概念 定义：定义： 由非糖物质由非糖物质(丙酮酸、草酰乙酸、乳酸丙酮酸、草酰乙酸、乳酸)转变转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖（原）异生作用为葡萄糖或糖原的过程称为糖（原）异生作用 原料：原料： 生糖氨基酸、丙酮酸、乳酸、甘油及三羧生糖氨基酸、丙酮酸、乳酸、甘油及三羧酸循环中的有机酸酸循环中的有机酸 部位：部位： 肝脏（主要）及肾脏（饥饿时）肝脏（主要）及肾脏（饥饿时）糖异生研究中最直接的证据来自动物实验：大糖异生研究中最直接的证据来自动物实验：大糖异生研究中最直接的证据来自动物实验：大糖异生研究中最直接的证据来自动物实验：大鼠禁食鼠禁食鼠禁食鼠禁食24242424小时，小时，小时，小时，肝肝肝肝中糖原从中糖原从中糖原从中糖原从7%-1%7%-1%7%-1%7%-1%，若喂乳酸、，若喂乳酸、，若喂乳酸、，若喂乳酸、丙酮酸等糖原的量会增加。
丙酮酸等糖原的量会增加丙酮酸等糖原的量会增加丙酮酸等糖原的量会增加 二 糖异生作用的过程基本上是糖酵解的逆过程基本上是糖酵解的逆过程跨越三个能障跨越三个能障 (energery barrier) 跨越一个膜障跨越一个膜障(membrane barrier) 糖 酵 解 过 程：葡萄糖葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛2× 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2×丙酮酸丙酮酸6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖ADPATP1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖ADPATP2×1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸2×Pi2×NADH+ 2H+2×NAD+2× 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2×ADP2×ATP2×磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸2×H2O2×烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸2×ADP2×ATP2×乳酸乳酸三三个个不不可可逆逆过过程程 丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸（不能跨越（不能跨越 线粒体膜）线粒体膜）COCO2 2+ +ATPATP+H+H2 2O OADP+PiADP+Pi丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶(线粒体内）线粒体内）丙酮酸丙酮酸苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸PEP(PEP(磷酸烯醇式丙酮酸）磷酸烯醇式丙酮酸）GTPGTPGDP+COGDP+CO2 2PEPPEP羧化激酶羧化激酶1、丙酮酸、丙酮酸 PEP细胞质细胞质线粒体线粒体NADH+H+NADH+H+跨越一个膜障，一个能障跨越一个膜障，一个能障苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶 丙酮酸转变为草酰乙酸：丙酮酸转变为草酰乙酸：丙酮酸丙酮酸 + CO2 + ATP 草酰乙酸草酰乙酸 + ADP + Pi+ + CO CO2 2 +ATP+ATP+ ADP + Pi+ ADP + Pi丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶生物素、生物素、Mg Mg 2 2+ +消耗一分子消耗一分子ATP 草酰乙酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸：草酰乙酸草酰乙酸 + GTP + GTP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 + GDP + + GDP + COCO2 2 草酰乙酸草酰乙酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸GDPGDPGTPGTPCOCO2 2磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶羧激酶消耗一分子消耗一分子GTPGTP 丙酮酸羧化支路：丙酮酸丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 葡萄糖葡萄糖ADPADPATPATP丙酮酸激酶丙酮酸激酶草酰乙酸草酰乙酸ATPATPADPADPCOCO2 2丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶生物素生物素COCO2 2GTPGTPGDPGDP磷酸磷醇式丙酮酸磷酸磷醇式丙酮酸羧激酶羧激酶 2 2、、1 1，，6-6-二磷酸果糖二磷酸果糖 6- 6-磷酸果糖磷酸果糖 1 1，，6-6-二磷酸果糖二磷酸果糖+H2O 6-+H2O 6-磷酸果糖磷酸果糖+ +PiPi它避开了糖酵解过程重不可能进行的直接逆反应它避开了糖酵解过程重不可能进行的直接逆反应（形成（形成ATPATP和和6-6-磷酸果糖的吸能反应）将及其磷酸果糖的吸能反应）将及其改变为释放无机磷的放能反应改变为释放无机磷的放能反应3 3、、6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 p156p156 6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖+H2O +H2O 葡萄糖葡萄糖+Pi+Pi果糖果糖1,6二磷酸酶二磷酸酶葡萄糖－葡萄糖－6-6-磷酸酶磷酸酶 1,6-二磷酸果糖的水解：6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖ATP ADP糖的分解代谢糖的分解代谢磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1H3PO4 H2O糖的异生作用糖的异生作用果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶-1底物循环底物循环 6-磷酸葡萄糖的水解：葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖ATP ADP糖的分解代谢糖的分解代谢己糖激酶己糖激酶(肝肝)H3PO4 H2O糖的异生作用糖的异生作用葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶肝肝底物循环底物循环 糖异生作用与膜障：¶ 葡萄糖葡萄糖 - 6 - 磷酸酶磷酸酶Ë 果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶-1Ì 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶Í 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶细胞质细胞质细胞质细胞质线粒体线粒体细胞质、线粒体细胞质、线粒体糖异生作用的酶存在部位存在部位 线粒体内膜不允许线粒体内膜不允许草酰乙酸草酰乙酸自由透过，故此草酰乙自由透过，故此草酰乙酸粒体与胞浆之间的交换受阻从而构成酸粒体与胞浆之间的交换受阻从而构成“膜障膜障”。
天冬氨酸天冬氨酸苹果酸苹果酸天冬氨酸天冬氨酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸磷酸烯醇式磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸磷酸烯醇式磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸 线粒体中草线粒体中草酰乙酸的转运酰乙酸的转运线线粒粒体体内内膜膜线线粒粒体体基基质质细细胞胞质质糖异生糖异生丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶磷酸烯醇磷酸烯醇式丙酮酸式丙酮酸羧激酶羧激酶 2× 丙酮酸丙酮酸 2× 乳酸乳酸 乳酸、丙酮酸的糖异生作用2× 草酰乙酸草酰乙酸2× 丙酮酸丙酮酸2× 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸1，，6-二磷酸果糖二磷酸果糖6-磷酸果糖磷酸果糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖2× 草酰乙酸草酰乙酸2× 苹果酸苹果酸2× 苹果酸苹果酸 线粒体中草线粒体中草酰乙酸的转运酰乙酸的转运 甘油的糖异生作用：6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 甘甘 油油 磷酸甘油磷酸甘油 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛1，，6-二磷酸果糖二磷酸果糖ATPATPADPADP甘油激酶甘油激酶磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮NADNAD+ +NADH+HNADH+H+ +磷酸甘油脱氢酶磷酸甘油脱氢酶6-磷酸果糖磷酸果糖葡萄糖葡萄糖乳酸乳酸 三羧酸循环中有机酸的糖异生作用三羧酸循环三羧酸循环中的有机酸中的有机酸2× 丙酮酸丙酮酸2× 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 2× 乳酸乳酸1，，6-二磷酸果糖二磷酸果糖6-磷酸果糖磷酸果糖苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸葡萄糖葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 6-P 6-P葡萄糖葡萄糖6-P6-P果糖果糖1 1，，6-6-二二P P果糖果糖3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛P-P-二羟丙酮二羟丙酮1 1，，3-3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸PEPPEP丙酮酸丙酮酸大多数氨基酸大多数氨基酸乳酸乳酸CoriCori循环循环TCATCA的中间产物的中间产物糖异生途径及其前体糖异生途径及其前体草酰乙酸草酰乙酸反刍动物体内反刍动物体内乙酸、丙酸乙酸、丙酸丁酸丁酸琥珀酰琥珀酰C0AC0A糖异生的能量计算糖异生的能量计算？？P157 图图25-3？？？？ 葡萄糖葡萄糖 6-P 6-P葡萄糖葡萄糖6-P6-P果糖果糖1 1，，6-6-二二P P果糖果糖3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛P-P-二羟丙酮二羟丙酮2X12X1，，3-3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸2X3-2X3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2X2-2X2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 2XPEPXPEP2丙酮酸丙酮酸糖异生的能量计算糖异生的能量计算？？消耗消耗2ATP+2GTP消耗消耗2ATP2NADH+2H+？？ 三、糖异生作用的意义三、糖异生作用的意义在饥饿情况下保证血糖浓度的相对恒定在饥饿情况下保证血糖浓度的相对恒定补充糖原贮备补充糖原贮备有利于乳酸的利用有利于乳酸的利用 糖异生与血糖浓度：红细胞、骨髓红细胞、骨髓肾髓质、神经肾髓质、神经视视网网膜膜消耗消耗100-150g葡萄糖葡萄糖/天天消耗消耗40g葡萄糖葡萄糖/天天人体储存的可供全身利用的糖仅人体储存的可供全身利用的糖仅150g左右左右（不到（不到12小时全部耗尽）小时全部耗尽） 正常情况下正常情况下血糖浓度：血糖浓度：4.5～～6.7mmo/L 禁食数周时禁食数周时血糖浓度：血糖浓度：～～3.9mmo/L在饥饿情况下在饥饿情况下糖异生对保证血糖糖异生对保证血糖浓度的相对恒定具有重要的意义浓度的相对恒定具有重要的意义即使在饥饿时，机体也需即使在饥饿时，机体也需消耗一定量的消耗一定量的葡萄糖葡萄糖（～（～200g/天天)大脑大脑 糖异生与糖原贮备： 糖异生是肝补充或恢复糖原储备的重要糖异生是肝补充或恢复糖原储备的重要途径。
途径 动物从饥饿后摄食数小时后，糖的分解代谢应加动物从饥饿后摄食数小时后，糖的分解代谢应加速而糖异生途径应被抑制，但此时肝内仍保持较高速而糖异生途径应被抑制，但此时肝内仍保持较高的糖异生活性达的糖异生活性达2～～3小时，以参与糖原的合成只小时，以参与糖原的合成只有在肝内有一定量的糖原后，摄入的葡萄糖才分解有在肝内有一定量的糖原后，摄入的葡萄糖才分解供能，或提供乙酰供能，或提供乙酰CoA 肌肉中乳酸的利用：乳酸乳酸糖原糖原葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖血糖血糖血乳酸血乳酸糖原糖原丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖肝脏肝脏肌肉肌肉 可立氏循环可立氏循环由于乳酸主要是在由于乳酸主要是在肌肉组织肌肉组织经糖的无氧酵解产经糖的无氧酵解产生，但肌肉组织糖异生作用很弱，且不能生成生，但肌肉组织糖异生作用很弱，且不能生成自由葡萄糖，故需将产生的乳酸转运至自由葡萄糖，故需将产生的乳酸转运至肝脏肝脏重重新生成葡萄糖后再加以利用新生成葡萄糖后再加以利用 葡萄糖在肌肉组织中经糖的无氧酵解产生的乳葡萄糖在肌肉组织中经糖的无氧酵解产生的乳酸，可经血循环转运至肝脏，再经糖的异生作酸，可经血循环转运至肝脏，再经糖的异生作用生成自由葡萄糖后转运至肌肉组织加以利用，用生成自由葡萄糖后转运至肌肉组织加以利用，这一循环过程就称为这一循环过程就称为乳酸循环（乳酸循环（Cori循环）。
循环） 乳酸循环乳酸循环(cori cycle)：：+ 定义：定义： + 意义：意义： ①① 防止乳酸堆积引起酸中毒防止乳酸堆积引起酸中毒 ②② 避免乳酸的浪费（有利于乳酸的再利用）避免乳酸的浪费（有利于乳酸的再利用） ③③ 促进肝糖原的不断更新促进肝糖原的不断更新肌糖原肌糖原血乳酸血乳酸肝糖原肝糖原血糖血糖乳酸循环乳酸循环 糖异生的意糖异生的意义义：：1、有利于机体内糖来源不足时、有利于机体内糖来源不足时 维持维持 血糖浓度相对恒定血糖浓度相对恒定 2、有利于乳酸的利用、有利于乳酸的利用 (可立氏循环）可立氏循环） 3、协助氨基酸代谢、协助氨基酸代谢,维持酸碱平衡维持酸碱平衡. 葡萄糖异生作用的调节葡萄糖异生作用的调节 糖酵解作用糖酵解作用 6-P—果糖果糖 糖异生作用糖异生作用 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶果糖果糖1.6-1.6-二磷酸酶二磷酸酶1 1、、6-6-二磷酸果糖二磷酸果糖PEP丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸丙酮酸激酶丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶PEPPEP羧激酶羧激酶G GF-2F-2、、6BP6BPAMPAMPATPATP柠檬酸柠檬酸H+H+活化活化抑制抑制F-1F-1、、6BP6BP活化活化ATPATPALaALa抑制抑制F-2F-2、、6BP6BPAMPAMP柠檬酸活化柠檬酸活化抑制抑制ADPADP抑制抑制乙酰乙酰CoACoA活化活化ADPADP抑制抑制 糖异生作用的调节：È 变构剂的调节变构剂的调节È 原料供应的影响原料供应的影响È 激素的调节激素的调节饥饿饥饿剧烈运动剧烈运动脂肪动员加强脂肪动员加强[甘油甘油]↑组织蛋白质分解加强组织蛋白质分解加强[氨基酸氨基酸]↑[乳酸乳酸]↑糖糖异异生生作作用用加加强强返回返回 。