糖原异生和糖的其他代谢途径.ppt

第23章 糖原异生和糖的其他代谢途径 一、糖原异生 （一）概念：葡糖异生是指以非糖物质合成Glc的过程。 （二）糖异生存在于动物、植物和微生物中。高等动物糖异生主要 存在于肝脏中，肾皮质也有少许作用。 （三）糖异生的意义：是为依赖于葡萄糖作为能源物质的器官提供 葡萄糖，人脑以葡萄糖作为主要的能源物质，红细胞、肾髓质、 睾丸眼晶状体也主要依赖葡萄糖作为能源物质。 （四）葡糖异生途径：葡糖异生并不是糖酵解的逆过程，在糖酵解 中有三种酶催化不可逆反应，葡糖异生要绕过这三种酶。 GlcG-6-P ，F-6-PF-1.6-P PEP丙酮酸 苹果酸 丙酮酸羧化酶 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶 F-1,6-二磷酸酶 G-6-磷酸酶 果糖磷酸激酶 己糖激酶 线粒 体内 线粒 体外 （五） 糖异生前体 非糖物质包括丙酮酸、甘油、乳酸及某些氨基酸等或 者说凡是能生成丙酮酸或成草酰乙酸的物质都可以变成 葡萄糖，如TCA中全部的中间产物，大多数氨基酸 植物微生物经过乙醛酸循环，可将乙酰CoA转化成草 酰乙酸，因此可以将脂肪酸转变成糖。动物体中不存在 乙醛酸循环，因此不能将乙酰CoA转变成糖。 反刍动物胃、肠道细菌分解纤维素，产生乙酸、丙酸 、丁酸等，其中奇数碳脂肪酸可转变成琥珀酰CoA，进 入TCA，生糖。 AMP和F-1，6-二磷酸通过刺激磷酸果糖激酶来加速糖酵解，通 过制约果糖1，6-二磷酸酶活性来抑制糖异生途径。 ATP和柠檬酸通过抑制磷酸果糖激酶活性来降低糖酵解过程，柠 檬酸还能刺激果糖1，6-二磷酸酶活性来加速糖异生。 果 糖 1，6 - 二 磷 酸 酶 F-1，6-2PF-6-P 磷酸果糖激酶 AMP、F2,6-2P （+） ATP、柠檬酸 （-） （-） （+） （六） 糖异生调控 饥饿时，胰高血糖素分泌增加，后者刺激ATP生成cAMP。 cAMP激活果糖1，6-二磷酸酶-2活性，抑制磷酸果糖激酶-2的 活性，导致果糖2，6-二磷酸减少，结果，糖酵解被抑制，糖异 生加强，以维持血糖恒定。 果 糖 1，6 - 二 磷 酸 酶- 1 F-1，6-2PF-6-P 磷酸果糖激酶-1 AMP （+） ATP、柠檬酸 （-） （-） （+） F-2,6-2P 胰高血糖素饥饿 ATP cAMP F-1，6-二P酶-2 磷酸果糖激酶-2 （+） （-） 胞食时，胰岛素分泌量增加，胰岛素刺激磷酸果糖激酶 -2活性，导致果糖2，6-二磷酸含量增加。果糖2，6- 二磷酸又能激活磷酸果糖激酶的活性，使糖酵解加速。 果 糖 1，6 - 二 磷 酸 酶- 1 F-1，6-2PF-6-P 磷酸果糖激酶-1 AMP （+） ATP、柠檬酸 （-） （-） （+） F2,6-2P 胰岛素饱食 F1，6-二P酶-2 磷酸果糖激酶-2 （+） 草酰乙酸 丙酮酸羧化酶 乙酰CoAADP （+）（-） 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶 ADP （-） 丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸激酶 ATP、丙氨酸F-1,6-2P (-) (+) 在肝脏中， 高浓度的ATP和丙氨酸能抑制丙酮酸激酶的活性。F- 1,6-二磷酸能激活丙酮酸激酶的活性。 丙酮酸羧化酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶是糖异生的两种酶，ADP 浓度高时，说明细胞缺乏能量，ADP通过抑制这两种酶活性来抑制 糖异生，乙酰CoA浓度高时，说明糖有氧氧化中间产物积累，会加 速糖异生。 肌肉 葡萄糖 丙酮酸 乳酸 乳酸脱氢酶 NADH+H+ NAD+ 糖酵解 肝脏 葡萄糖 丙酮酸 乳酸 乳酸脱氢酶 NADH+H+ NAD+ 葡糖异生 （七）乳酸的再利用和可立氏循环（Cori） 在激烈运动时会产生大量的乳酸，乳酸运送到肝脏中通过 糖原异生形成葡萄糖再运送到肌肉中。这叫可立氏循环。 二、糖的其他代谢途径 自然界中的寡糖主要有：乳糖、麦芽糖和 蔗糖等。 主要介绍乳糖的合成与分解 （一）乳糖的合成与分解 1、乳糖的合成 乳糖是乳汁中主要的糖，人乳中含乳糖约为57%，牛奶中 的乳糖一般为4.5-5.2%之间，因地区不同、饲料不同、品种 不同而有所差异。 乳糖是由半乳糖和葡萄糖通过1，4糖苷键形成的双糖，乳糖 有和-两种构型，-乳糖比-乳糖易溶于水，甜度也稍大。 乳糖的合成时，需要活化的半乳糖作为半乳糖的供体与D-葡 萄糖反应生成D-乳糖。 乳糖的活化形式是形成UDP-半乳糖,UDP-半乳糖不仅在乳糖 的合成中作为半乳糖的供体,而且在复杂多糖和糖蛋白中也具 有重要作用. 半乳糖-1-磷酸 O CH2O O P O CH2O O P P -U UDP-半乳糖 UDP-GG-1-P 半乳糖-1-磷酸尿苷酰转移酶 CH2O O -乳糖 + O CH2O O CH2O O 乳糖合酶 G-1-P UTP PPi UDPG焦磷酸化酶 绝大多数脊椎动物组织中有一种半乳糖苷转移酶 ,此酶在糖蛋白中合成中起催化作用,将UDP-半 乳糖的半乳糖基转移到糖蛋白的N-乙酰葡糖胺分 子上,但半乳糖苷转移酶在以葡萄糖为半乳糖基 受体的反应中活性低. 但在雌性动物生产后,乳腺中会产生一种-乳清 蛋白,乳腺中的半乳糖苷转移酶迅速与-乳清蛋 白结合,导致该酶的专一性发生改变,并以极高的 速度将UDP-半乳糖上的半乳糖基转移到葡萄糖 分子上形成乳糖. 2、乳糖的分解代谢 在人及动物体内，乳糖的水解是由乳糖酶催化的，在人及动物的 小肠黏膜 上皮细胞的外表面具有乳糖酶,能将乳糖水解为半乳糖 和葡萄糖,然后被吸收. 在微生物体内乳糖水解是由-半乳糖苷酶催化的。细菌的-半乳 糖苷酶是诱导酶,在诱导物乳糖的存在下可诱导合成,当诱导 物消失后,酶的合成又停止. 伴随-半乳糖苷酶合成的还有两种酶，一种是半乳糖苷通透酶，另一种是硫 代半乳糖苷转乙酰基酶，半乳糖苷通透酶是乳糖透过细菌细胞膜所必要的； 硫代半乳糖苷转乙酰基酶的功能还有待研究。 3、乳糖不耐症 几乎所有的婴儿和幼儿都能消化乳糖，到青年和成年后 ，许多人小肠上皮细胞中乳糖酶活性或是大部分消失或 是全部消失，导致乳糖不能被完全消化或根本不能被消 化，也不能被吸收。 乳糖留存在小肠中，使小肠内渗透压升高，不仅影响水 的被吸收，也会导致流体向小肠腔内流，造成腹胀。 未分解吸收的乳糖进入结肠后，被肠道的细菌发酵成为 小分子的有机酸如醋酸、丙酸、丁酸等，并产生一些气 体如甲烷、H2、CO2等,这些产物大部分可被结肠重吸 收，而未被吸收的或仍未被分解的乳糖可引起肠鸣、腹 胀、腹痛、排气、腹泻等症状，有的人还会发生绞痛、 恶心等，临床上叫乳糖不耐症。 乳糖不耐症在世界范围内是一种多发疾病，易 发人群主要有以下几种情况： （1）成年人主要是由于遗传原因，体内乳糖酶从 出生一年后开始衰减。（ （2）是先天性疾病。婴儿在刚出生时肠道内就缺 乏乳糖酶活性。 （3）由于早产而造成婴儿肠道乳糖酶活性低。 GG-6-PF-6-P UDPG 蔗糖合成酶 蔗糖