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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，它能抑制肾小管
2、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、甲硫氨酸、缬氨
3、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。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1，6-二磷酸果糖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ATP+H2O ADP+Pi丙酮酸羧化酶P磷酸烯醇丙酮酸（PEP）GTPGDP丙酮酸草酰乙酸CO2C
4、O21、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 ch
5、ains form a long swinging arm that allows the biotin ring to swing back & forth between 2 active sites. Pyruvate Carboxylaseusesbiotinasprostheticgroup.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+线粒体基质苹果酸脱氢酶NADH+H+苹果酸脱氢酶谷草转氨酶谷草转氨酶（、 、 、 为膜上的转运载体）呼吸链糖异生途径关键反应之二二磷酸果糖磷酸酶+
6、H2O+ Pi1,6-二磷酸果糖PPOH2COH2COHOOHHOHHHHH2COOH6-磷酸果糖POH2COHOOHHHHPhosphofructokinase(Glycolysis)catalyzes:fructose-6-P + ATP fructose-1,6-bisP + ADPFructose-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+Pi6-磷酸葡萄糖磷酸酶P6-磷酸葡萄糖H葡萄糖Glucose-6-phosphata
7、se enzyme is embedded in the endoplasmic reticulum (ER) membrane in liver cells.The catalytic site is 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 gl
8、ucose-6-phosphate + ADPGlucose-6-Phosphatase (Gluconeogenesis) catalyzes: glucose-6-phosphate + H2O glucose + Pi糖酵解和葡萄糖异生的关系ABC1C2A 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CoAPEPG-6-PF-6-PF-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Thesource of pyruvate an
9、d oxaloacetateforgluconeogenesisduringfastingorcarbohydratestarvationismainlyamino acid catabolism.Someaminoacidsarecatabolizedtopyruvate,oxaloacetate,orprecursorsofthese.Muscle proteinsmaybreakdowntosupplyaminoacids.Thesearetransportedtoliverwheretheyaredeaminatedandconvertedtogluconeogenesisinputs
10、.Glycerol,derivedfromhydrolysisoftriacylglycerolsinfatcells,isalsoasignificantinputtogluconeogenesis.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；ADP2,6-2P-Fru AMPReciprocal regulation by fructose-2,6-bisph
11、osphate:wFructose-2,6-bisphosphate stimulates Glycolysis.Fructose-2,6-bisphosphateallostericallyactivatestheGlycolysisenzymePhosphofructokinase.Fructose-2,6-bisphosphatealsoactivates transcriptionofthegeneforGlucokinase,thelivervariantofHexokinasethatphosphorylatesglucosetoglucose-6-phosphate,theinp
12、uttoGlycolysis.wFructose-2,6-bisphosphate allostericallyinhibits thegluconeogenesisenzymeFructose-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
13、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
14、 -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OCH3-CSCoACoASH OCH3-CSCoACOO-CH2CH2COO-琥珀酸异柠檬酸裂合酶苹果酸合成酶 O OH-C-C OH乙醛酸NAD+草酰乙酸 OCH3-C-SCoACoASH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 O OH-C-C OH乙醛酸 OCH3-C-SCoA苹果酸延胡索酸乙醛酸循环总反应式及其与糖异生的关系草酰乙酸
15、糖异生途径+ 2CoASH+NADH+H+COO-CH2CH2COO-琥珀酸OCH3-CSCoA+NAD+2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O
16、2情况下，G CO2 + H2O（经磷酸戊糖途径）磷酸戊糖途径的发现l 在组织中添加酵解抑制剂碘乙酸（抑制3-P-甘油醛脱氢酶）或氟化物（抑制烯醇化酶）等，葡萄糖仍可被消耗；并且C1更容易氧化成CO2；发现了6-P-葡萄糖脱氢酶和6-P-葡萄糖酸脱氢酶及NADP+；发现了五碳糖、六碳糖和七碳糖；说明葡萄糖还有其他代谢途径（1931-1951）。l 1953年阐述了磷酸戊糖途径（pentose phosphate pathway)，简称PPP途径，也叫磷酸己糖支路；亦称戊糖磷酸循环；亦称Warburg-Dickens戊糖磷酸途径。l PPP途径广泛存在动、植物细胞内，在细胞质中进行。6. Oxidation of glyceraldehyde 3-phosphate to 1,3-bisphosphoglycerate 葡萄糖在生物体内的氧化分解代谢主要是通过酵解和三羧酸循环途径进行的，这也是生物产生能量的主要途径，但绝非唯一的途径。 戊糖磷酸途径,又称戊糖支路、己糖单磷酸途径、磷酸葡萄糖酸氧化途径以及戊糖磷酸循环等，这些名称强调从磷酸化的六碳糖形成磷酸化五碳糖的过程。 戊糖磷酸途径是糖
