糖代谢.ppt

第八章新陈代谢之糖代谢,CarbohydrateMetabolism,第0节新陈代谢通论,一、新陈代谢概念、特点二、新陈代谢常用的研究方法,新陈代谢（metabolism）是生命最基本的特征之一，泛指生物与周围环境进行物质交换、能量交换和信息交换的过程。生物不断地从周围环境中摄取能量和物质，通过一系列生物反应转变成自身组织成分，即所谓同化作用（assimilation）；将原有的组成成份经过一系列的生化反应，分解为简单成分重新利用或排出体外，即所谓异化作用（dissimilation），通过上述过程不断地进行自我更新。,特点,2、代谢途径的区域化,3、代谢途径的单向性(代谢中的限速酶),1、代谢途径的多样性、复杂性,4、代谢途径的可调节性,新陈代谢的概念及内涵,小分子大分子合成代谢（同化作用）需要能量释放能量分解代谢（异化作用）大分子小分子,物质代谢,能量代谢,新陈代谢,信息交换,生物界能量传递及转化总过程,太阳,电子传递,合成,分解,电子传递,光合作用,呼吸作用,生命现象,自养细胞,异养细胞,ATP,ADP,(CH2O)+O2,(CO2)+H2O,ATP,ADP,（光能）,（电能）,（化学能）,（化学能）,（电能）,（化学能）,研究方法：一、同位素示踪法二、酶抑制剂的应用三、气体测量法四、核磁共振波谱法五、利用遗传缺陷症研究代谢途径,第一节糖代谢概述,Introduction,糖即碳水化合物，其化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。,根据其水解产物，糖主要可分为三大类:,单糖(monosacchride)寡糖(oligosacchride)多糖(polysacchride),一、糖是什么？,1、单糖是体内多种代谢途径的参与者,（一）体内单糖可来自于外源摄入和糖复合物分解（二）体内各单糖均可通过糖酵解途径分解（三）单糖衍生物是体内多种代谢途径的中间物或产物（四）核苷酸单糖是糖复合物合成的原料,单糖是不能被分解成更小分子的糖，如葡糖(glucose)、果糖(fructose)和核糖(ribose)等,2、二糖是常见的寡糖,水解后产生10个以下单糖的糖称为寡糖。,常见的二糖有：,麦芽糖(maltose)：还原性糖葡萄糖葡萄糖,蔗糖(sucrose)：非还原性糖葡萄糖果糖,乳糖(lactose)：葡萄糖半乳糖,3、多糖是自然界糖类物质的主要存在形式,完全水解后产生10个以上单糖的糖称为多糖，也称聚糖，有同多糖、杂多糖之分。,常见的多糖有：,淀粉(starch),糖原(glycogen),纤维素(cellulose),淀粉颗粒,A、淀粉是植物细胞多糖的储存形式,-1,4糖苷键,-1,6糖苷键,目录,B、糖原是动物细胞多糖的储存形式,*与支链淀粉相比，糖原的分支程度更高,-1,4糖苷键,-1,4糖苷键,目录,C、纤维素是植物的结构多糖,-1,4糖苷键,目录,二、糖的主要生理功能是氧化供能,1.氧化供能,如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、核苷等物质的原料。,3.作为机体组织细胞的组成成分或者是作为细胞识别的信息分子,这是糖的主要功能。,2.提供合成体内其他物质的原料,如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。,三、糖的消化吸收是在小肠进行的,（一）糖的消化,人类食物中的糖主要有植物淀粉、动物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以淀粉为主。,消化部位：主要在小肠，少量在口腔,淀粉,麦芽糖+麦芽三糖（40%）（25%）,-极限糊精+异麦芽糖（30%）（5%）,葡萄糖,唾液中的-淀粉酶,-葡糖苷酶,-极限糊精酶,消化过程,肠粘膜上皮细胞刷状缘,胃,口腔,肠腔,胰液中的-淀粉酶,食物中含有的大量纤维素，因人体内无-糖苷酶而不能对其分解利用，但却具有刺激肠蠕动等作用，也是维持健康所必需。,（二）糖的吸收,1.吸收部位小肠上段,2.吸收形式单糖,四、糖代谢是指葡萄糖在体内的复杂化学反应,葡萄糖吸收入血后，依赖一类葡萄糖转运体（glucosetransporter,GLUT）而进入细胞内代谢。,葡萄糖,丙酮酸,H2O+CO2,乳酸或乙醇,乳酸、氨基酸、甘油,糖原,核糖+NADPH+H+,淀粉,葡萄糖代谢概况,第二节糖的无氧分解AnaerobicOxidation,*糖酵解(glycolysis)：,*乳酸发酵(lacticacidfermentation)：在缺氧条件下，葡萄糖经酵解生成的丙酮酸还原为乳酸(lactate)。,一分子葡萄糖裂解为两分子丙酮酸的过程。,*乙醇发酵(ethanolfermentation)：在某些植物、脊椎动物组织和微生物，酵解产生的丙酮酸转变为乙醇和CO2，即乙醇发酵。,*有氧氧化(aerobicoxidation)：在有条件下，需氧生物和哺乳动物组织内的丙酮酸彻底氧化分解为CO2和H2O，即糖的有氧氧化。,一、糖无氧氧化反应过程分为糖酵解和乳酸还原两个阶段,*糖酵解(glycolysis)：,*糖酵解的反应部位：胞浆,在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸(lactate)的过程称之为糖酵解。,第一阶段,第二阶段,*糖酵解分为两个阶段,由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，称之为酵解途径(glycolyticpathway)。,由丙酮酸转变成乳酸。,1.葡萄糖磷酸化成为6-磷酸葡糖,葡萄糖,6-磷酸葡糖(glucose-6-phosphate,G-6-P),（一）葡萄糖经酵解途径分解为两分子丙酮酸,哺乳类动物体内已发现有4种己糖激酶同工酶，分别称为至型。肝细胞中存在的是型，称为葡糖激酶(glucokinase)。它的特点是：对葡萄糖的亲和力很低受激素调控,2.6-磷酸葡糖转变为6-磷酸果糖,6-磷酸葡糖,6-磷酸果糖(fructose-6-phosphate,F-6-P),3.6-磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖,6-磷酸果糖激酶-1(6-phosphfructokinase-1，PFK-1),6-磷酸果糖,1,6-双磷酸果糖(1,6-fructose-biphosphate,F-1,6-2P),1,6-双磷酸果糖,4.磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖,5.磷酸二羟丙酮转变为3-磷酸甘油醛,磷酸丙糖异构酶(triosephosphateisomerase),3-磷酸甘油醛,磷酸二羟丙酮,上述部反应为酵解途径的耗能阶段，1分子葡萄糖的代谢消耗了2分子ATP，产生了2分子3-磷酸甘油醛。,6.3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油醛脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphatedehydrogenase),3-磷酸甘油醛,1,3-二磷酸甘油酸,7.1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸,1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,磷酸甘油酸激酶(phosphoglyceratekinase),这是酵解过程中第一次产生ATP的反应，将底物的高能磷酸键直接转移给ADP生成ATP，这种ADP或其他核苷二磷酸的磷酸化作用与底物的脱氢作用直接相偶联的反应称为底物水平磷酸化(substrate-levelphosphorylation)。,8.3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸,磷酸甘油酸变位酶(phosphoglyceratemutase),3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,9.2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸,2-磷酸甘油酸,10.磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸，并通过底物水平磷酸化生成ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,这是酵解途径中的第二次底物水平磷酸化。,(二)丙酮酸被还原为乳酸,丙酮酸,乳酸,反应中的NADH+H+来自于上述第6步反应中的3-磷酸甘油醛脱氢反应。肌肉细胞无氧条件下进行,(三)丙酮酸被还原为乙醇,丙酮酸,无氧条件下酵母发酵,丙酮酸脱羧酶,TPP,CO2,糖酵解的代谢途径,E2,E1,E3,乙醇,二、糖酵解的调控是对3个关键酶活性的调节,关键酶,调节方式,（一）6-磷酸果糖激酶-1对调节酵解途径的流量最重要,别构调节,别构激活剂：AMP;ADP;F-1,6-2P;F-2,6-2P,别构抑制剂：柠檬酸;ATP（高浓度）,F-2,6-2P是6-磷酸果糖激酶-1最强的变构激活剂。,F-2,6-2P的作用是与AMP一起取消ATP、柠檬酸对6-磷酸果糖激酶-1的变构抑制作用。,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,PFK-1,磷蛋白磷酸酶,PKA,目录,（二）丙酮酸激酶是糖酵解的第二个重要的调节点,别构调节,别构抑制剂：ATP,丙氨酸,别构激活剂：1,6-双磷酸果糖,共价修饰调节,丙酮酸激酶,丙酮酸激酶,ATP,ADP,Pi,磷蛋白磷酸酶,（无活性）,（有活性）,PKA：蛋白激酶A(proteinkinaseA),CaM：钙调蛋白,(三)己糖激酶受到反馈抑制调节,*6-磷酸葡糖可反馈抑制己糖激酶，但肝葡糖激酶不受其抑制。,*长链脂肪酰CoA可别构抑制肝葡糖激酶。,乳酸酵解最主要的生理意义在于迅速提供能量，这对肌肉收缩更为重要。当机体缺氧或剧烈运动肌肉局部血流不足时，能量主要通过乳酸酵解获得。红细胞没有线粒体，完全依赖乳酸酵解供应能量。神经、白细胞和骨髓等代谢极为活跃，即使不缺氧也常由乳酸酵解提供部分能量。,三、乳酸酵解的主要生理意义是在机体缺氧状况下迅速供能,乳酸酵解时，1mol葡萄糖可经底物水平磷酸化生成4molATP，在葡萄糖和6-磷酸果糖磷酸化时消耗2molATP，故净生成2molATP。,第三节糖的有氧氧化三羧酸循环TricarboxylicAcidCycle,丙酮酸的活化,丙酮酸脱氢酶系:3酶5辅酶丙酮酸乙酰CoA+NADH+H+CO2调控：别构调控共价修饰调控（Pi）,一、TCA循环是以形成柠檬酸为起始物的循环反应系统,TCA循环是一个由一系列酶促反应构成的循环反应系统。由乙酰CoA（主要来自于三大营养物质的分解代谢）与草酰乙酸缩合生成含3个羧基的柠檬酸（citricacid），再经过4次脱氢、2次脱羧，生成4分子还原当量和2分子CO2，重新生成草酰乙酸的这一循环反应过程称为三羧酸循环。,还原当量：一般是指以氢原子或氢离子形式存在的一个电子或一个电子当量。,三羧酸循环也称为柠檬酸循环（citricacidcycle），这是因为循环反应中的第一个中间产物是一个含三个羧基的柠檬酸。由于Krebs正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为Krebs循环。,二、HansKrebs创立了“TCA循环”学说,三、三羧酸循环的反应过程及其调控ReactionsandRegulationofTricarboxylicAcidCycle,（一）、三羧酸循环由8步代谢反应组成,1.乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸的合成,乙酰辅酶A（acetylCoA）与草酰乙酸（oxaloacetate）缩合成柠檬酸（citrate）；反应由柠檬酸合酶（citratesynthase）催化。,2.柠檬酸经顺乌头酸转变为异柠檬酸,此反应是由顺乌头酸酶催化的异构化反应；由两步反应构成，(1)：脱水反应；(2)：水合反应。,3.异柠檬酸氧化脱羧转变为-酮戊二酸羧,异柠檬酸在异柠檬酸脱氢酶（Isocitratedehydrogenase）作用下，氧化脱羧而转变成-酮戊二酸（-Ketoglutarate）。,4.-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA,在-酮戊二酸脱氢酶复合体催化下-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA(succinyl-CoA)；该脱氢酶复合体的组成及催化机理与丙酮酸脱氢酶复合体类似。,5.琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反应,在琥珀酰CoA合成酶催化下，琥珀酰CoA的高能硫酯键水解与GDP磷酸化偶联，生成琥珀酸、GTP和辅酶A。这是三羧酸循环中唯一直接生成高能磷酸键的反应。,6.琥珀酸脱氢生成延胡索酸,此步反应由琥珀酸脱氢酶催化，其辅酶是FAD，是三羧酸循环中唯一与内膜结合的酶。,7.延胡索酸加水生成苹果酸,苹果酸酶催化此步反应。,8.苹果酸脱氢生成草酰乙酸,苹果酸脱氢酶催化此步反应，辅酶是NAD+。,NADH+H+,NAD+,NAD+,NADH+H+,GTP,GDP+Pi,FAD,FADH2,NADH+H+,NAD+,柠檬酸合酶,顺乌头酸酶,异柠檬酸脱氢酶,-酮戊二酸脱氢酶复合体,琥珀酰CoA合成酶,琥珀酸脱氢酶,延胡索酸酶,苹果酸脱氢酶,目录,（二）、1次TCA循环生成2分子CO2,在TCA循环反应过程中，从2个碳原子的乙酰CoA与4个碳原子的草酰乙酸缩合成6个碳原子的柠檬酸开始，反复地脱氢氧化。TCA循环中通过脱羧方式生成CO2。1个二碳单位进入TCA后，有2次脱羧反应，生成2分子CO2，这是体内CO2的主要来源。TCA循环过程中，共有4次脱氢，其中3次脱氢由NAD+接受，1次由FAD接受。,TCA循环本身每循环一次只能以底物水平磷酸化生成1个ATP。,TCA循环总反应式：,CH3COSCoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+3NADH+3H+FADH2+HSCoA+GTP,（三）、TCA循环的中间产物本身并无量的变化,TCA循环的中间产物包括草酰乙酸在内起着催化剂的作用，本身并无量的变化。不可能通过TCA直接从乙酰CoA合成草酰乙酸或其他中间产物；同样，这些中间产物也不可能直接在TCA循环中被氧化生成CO2和H2O。TCA循环中的草酰乙酸主要来自丙酮酸的直接羧化，也可通过苹果酸脱氢产生。无论何种来源，其最终来源是葡萄糖（草酰乙酸的回补）。,（四）、TCA循环受底物、产物和关键酶活性调节,TCA循环的速度和流量主要受种因素的调控：,底物的供应量催化循环最初几步反应的酶的反馈别构抑制产物堆积的抑制作用,1、TCA循环中有个关键酶,TCA循环中催化个不可逆反应的酶：,柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶,异柠檬酸脱氢酶,柠檬酸合酶,-酮戊二酸脱氢酶复合体,柠檬酸,Ca2+,ATP、ADP的影响,产物堆积引起抑制,循环中后续反应中间产物别位反馈抑制前面反应中的酶,其他，如Ca2+可激活许多酶,三羧酸循环的调节,2、TCA循环与上游和下游反应协调,在正常情况下，（糖）酵解途径和TCA循环的速度相协调；氧化磷酸化的速率对TCA循环的运转也起着非常重要的作用。,（五）、TCA循环中的多种酶以复合体形式存在于线粒体,TCA循环中的酶在线粒体中是以多种酶组成的复合体形式存在，这种酶复合体被称为代谢区室（metabolons），它在细胞内能够有效地将代谢中间产物从一种酶传递给另一种酶。这些复合体具有高效介导中间产物流通的功能，因此也可影响代谢的速率。,TCA循环是一条“两用代谢途径”,TCA循环在大多数生物中是分解代谢途径;多种生物合成途径也利用TCA循环的中间产物作为合成反应的起始物。,（1）TCA循环参与合成和分解途径的组成,（六）、三羧酸循环的生理意义,TCA中间产物,（2）TCA循环中间产物是合成糖、脂肪酸和氨基酸的前体,#TCA循环中间产物可以异生为糖,草酰乙酸,异生为葡萄糖,氨基酸,乙酰CoA,#TCA循环中间产物可为脂酸合成提供原料,合成脂酸,柠檬酸-丙酮酸循环,-酮戊二酸+NH4+,#TCA循环中间产物可为非必需氨基酸合成提供碳架,谷氨酸,谷氨酸脱氢酶,NADH+H+,NAD+,（3）添补反应补充TCA循环中间产物,参与其他代谢途径而消耗的TCA循环中间产物必须及时补充，才能保持TCA循环顺利进行。这类反应被称为添补反应（anapleroticreaction）。最重要的添补反应是由丙酮酸羧化酶催化的，从丙酮酸生成草酰乙酸的反应。,乙酰CoA是丙酮酸羧化酶的激活剂；TCA循环中的酶促反应可以将草酰乙酸转变为其他中间产物；此外，可由别的途径生成一些中间产物，如：,TCA循环在3大营养物质代谢中具有重要生理意义,TCA循环是三大营养物质的最终代谢通路,TCA循环是糖、脂肪和氨基酸代谢联系的枢纽,结构体系：*糖的有氧氧化反应分为3个阶段,第一阶段：酵解途径,第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧,第三阶段：三羧酸循环和氧化磷酸化,G,丙酮酸,乙酰CoA,H2O,O,ATP,ADP,TCA循环,胞液,线粒体,（一）葡萄糖循酵解途径分解为丙酮酸,（二）丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰CoA,总反应式:,（三）乙酰CoA进入三羧酸循环以及氧化磷酸化生成ATP,三羧酸循环的第一步是乙酰CoA与草酰乙酸缩合成6个碳原子的柠檬酸，然后柠檬酸经过一系列反应重新生成草酰乙酸，完成一轮循环。经过一轮循环，乙酰CoA的2个碳原子被氧化成CO2；在循环中有1次底物水平磷酸化，可生成1分子ATP；更为重要的是有4次脱氢反应，氢的接受体分别为NAD+或FAD，生成3分子NADH+H+和1分子FADH2。,三羧酸循环中脱下的氢进入呼吸链氧化磷酸化，生成水和ATP。在H+/电子沿电子传递链传递过程中能量逐步释放，同时伴有ADP磷酸化成ATP，吸收这些能量储存于ATP中，即氧化与磷酸化反应是偶联在一起的，称为氧化磷酸化。,*糖有氧氧化是机体获得ATP的主要方式,三羧酸循环一次最终共生成10个ATP。1mol葡萄糖彻底氧化生成CO2和H2O，可净生成30或32molATP。,*获得ATP的数量取决于还原当量进入线粒体的穿梭机制。,*糖有氧氧化的调节是基于能量的需求,ATP/ADP或ATP/AMP比值升高抑制有氧氧化，降低则促进有氧氧化。ATP/AMP效果更显著。,有氧氧化的调节是为了适应机体或器官对能量的需要，有氧氧化全过程中许多酶的活性都受细胞内ATP/ADP或ATP/AMP比例的影响。,动物细胞,植物细胞,丙酮酸氧化三羧酸循环,磷酸戊糖途径糖酵解糖异生,第四节葡萄糖的其他代谢途径磷酸戊糖途径,一、磷酸戊糖途径生成NADPH和磷酸戊糖,磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反应过程。,*细胞定位：胞液,第一阶段：氧化反应生成磷酸戊糖、NADPH+H+及CO2,（一）磷酸戊糖途径的反应过程可分为两个阶段,*反应过程可分为二个阶段,第二阶段：非氧化反应包括一系列基团转移。,6-磷酸葡糖酸,5-磷酸核酮糖,6-磷酸葡糖脱氢酶,6-磷酸葡糖酸脱氢酶,6-磷酸葡糖,6-磷酸葡糖酸内酯,1.6-磷酸葡糖在氧化阶段生成磷酸戊糖和NADPH,5-磷酸核糖,催化第一步脱氢反应的6-磷酸葡糖脱氢酶是此代谢途径的关键酶。两次脱氢脱下的氢均由NADP+接受生成NADPH+H+。反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间产物。,G-6-P,5-磷酸核糖,NADP+,NADPH+H+,NADP+,NADPH+H+,CO2,这些基团转移反应可分为两类：,一类是转酮醇酶（transketolase）反应，转移含1个酮基、1个醇基的2碳基团；接受体都是醛糖。另一类是转醛醇酶（transaldolase）反应，转移3碳单位；接受体也是醛糖。,2.经过基团转移反应进入糖酵解途径,5-磷酸核酮糖(C5)3,5-磷酸核糖C5,每3分子6-磷酸葡萄糖同时参与反应，在一系列反应中，通过3C、4C、6C、7C等演变阶段，最终生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖。,第二阶段反应的意义就在于通过一系列基团转移反应，将核糖转变成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛而进入酵解途径。因此磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路（pentosephosphateshunt）。,磷酸戊糖途径,第一阶段,第二阶段,磷酸戊糖途径的总反应式：,36-磷酸葡糖+6NADP+,26-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛+6NADPH+H+3CO2,磷酸戊糖途径的特点,脱氢反应以NADP+为受氢体，生成NADPH+H+。反应过程中进行了一系列酮基和醛基转移反应，经过了3、4、5、6、7碳糖的演变过程。反应中生成了重要的中间代谢物5-磷酸核糖。一分子G-6-P经过反应，只能发生一次脱羧和二次脱氢反应，生成一分子CO2和2分子NADPH+H+。,（二）磷酸戊糖途径受NADPH/NADP+比值的调节,*6-磷酸葡糖脱氢酶,此酶为磷酸戊糖途径的关键酶，其活性的高低决定6-磷酸葡糖进入磷酸戊糖途径的流量。,此酶活性主要受NADPH/NADP+比值的影响，比值升高则被抑制，降低则被激活。另外NADPH对该酶有强烈抑制作用。,（三）磷酸戊糖途径的生理意义在于生成NADPH和5-磷酸核糖,1.磷酸戊糖途径为核苷酸的生成提供核糖,2.提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应,（1）NADPH是体内许多合成代谢的供氢体；（2）NADPH参与体内羟化反应；（3）NADPH还用于维持谷胱甘肽（glutathione）的还原状态。,还原型谷胱甘肽是体内重要的抗氧化剂，可以保护一些含-SH基的蛋白质或酶免受氧化剂，尤其是过氧化物的损害。在红细胞中还原型谷胱甘肽更具有重要作用。它可以保护红细胞膜蛋白的完整性。,四、乙醛酸循环,1、乙醛酸循环的生化历程,3、乙醛酸循环的生理意义植物种子萌发的脂肪转化为糖,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,乙醛酸循环反应历程,NAD+,NADH,苹果酸脱氢酶,草酰乙酸,CoASH,OCH3-CSCoA,异柠檬酸裂解酶,苹果酸合成酶,OOH-C-COH,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其与糖异生的关系,第五节糖异生Gluconeogenesis,糖异生(gluconeogenesis)是指从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程。,*部位,*原料,*概念,主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体,主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸,一、糖异生途径不完全是糖酵解的逆反应,*过程,酵解途径中有3个由关键酶催化的不可逆反应。在糖异生时，须由另外的反应和酶代替。,糖异生途径与酵解途径大多数反应是共有的、可逆的；,糖异生途径(gluconeogenicpathway)指从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程。,（一）丙酮酸经丙酮酸羧化支路转变成磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,草酰乙酸,PEP,丙酮酸羧化酶(pyruvatecarboxylase)，辅酶为生物素（反应在线粒体）,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反应在线粒体、胞液）,目录,草酰乙酸转运出线粒体,丙酮酸,线粒体,胞液,（二）1,6-双磷酸果糖转变为6-磷酸果糖,（三）6-磷酸葡糖水解为葡萄糖,糖异生途径所需NADH+H+的来源,糖异生途径中，1,3-二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油醛时，需要NADH+H+。,由氨基酸为原料进行糖异生时，NADH+H+则由线粒体内NADH+H+提供，它们来自于脂酸的-氧化或三羧酸循环，NADH+H+转运则通过草酰乙酸与苹果酸相互转变而转运。,在前面的三个反应过程中，作用物的互变分别由不同酶催化其单向反应，这种互变循环称之为底物循环(substratecycle)。,因此，有必要通过调节使糖异生途径与酵解途径相互协调，主要是对前述底物循环中的后2个底物循环进行调节。,当两种酶活性相等时，则不能将代谢向前推进，结果仅是ATP分解释放出能量，因而称之为无效循环(futilecycle)。,（一）第一个底物循环在6-磷酸果糖与1,6-双磷酸果糖之间进行,二、糖异生的调节与糖酵解的调节彼此协调,（二）在磷酸烯醇式丙酮酸与丙酮酸之间进行第二个底物循环,三、糖异生的主要生理意义是维持血糖浓度的恒定,（一）维持血糖浓度恒定是糖异生最重要的生理作用,空腹或饥饿时依赖氨基酸、甘油等异生成葡萄糖，以维持血糖水平恒定。,（二）糖异生是补充或恢复肝糖原储备的重要途径,三碳途径：指进食后，大部分葡萄糖先在肝外细胞中分解为乳酸或丙酮酸等三碳化合物，再进入肝细胞异生为糖原的过程。,糖异生是肝补充或恢复糖原储备的重要途径，这在饥饿后进食更为重要。,第六节糖原的合成与分解GlycogenesisandGlycogenolysis,是动物体内糖的储存形式之一，是机体能迅速动用的能量储备。,糖原(glycogen),糖原储存的主要器官及其生理意义,1.葡萄糖单元以-1,4-糖苷键形成长链。2.约10个葡萄糖单元处形成分枝，分枝处葡萄糖以-1,6-糖苷键连接，分支增加，溶解度增加。3.每条链都终止于一个非还原端.非还原端增多，以利于其被酶分解。,糖原的结构特点,目录,一、糖原合成的代谢反应主要发生在肝脏和肌肉,糖原的合成(glycogenesis)指由葡萄糖合成糖原的过程。,组织定位：主要在肝脏、肌肉细胞定位：胞浆,1.葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡糖,葡萄糖,6-磷酸葡糖,糖原合成途径:,2.6-磷酸葡糖转变成1-磷酸葡糖,这步反应中磷酸基团转移的意义在于：由于延长形成-1,4-糖苷键，所以葡萄糖分子C1上的半缩醛羟基必须活化，才利于与原来的糖原分子末端葡萄糖的游离C4羟基缩合。,半缩醛羟基与磷酸基之间形成的O-P键具有较高的能量。,*UDPG可看作“活性葡萄糖”，在体内充作葡萄糖供体。,+,3.1-磷酸葡糖转变成尿苷二磷酸葡糖,1-磷酸葡糖,尿苷二磷酸葡糖(uridinediphosphateglucose,UDPG),4.-1,4-糖苷键式结合,*糖原n为原有的细胞内的较小糖原分子，称为糖原引物(primer)，作为UDPG上葡糖基的接受体。,糖原分枝的形成,目录,分支的形成不仅可增加糖原的水溶性，更重要的是可增加非还原端数目，以便磷酸化酶能迅速分解糖原。从葡萄糖合成糖原是耗能的过程。,二、糖原分解不是糖原合成的逆反应,亚细胞定位：胞浆,肝糖原的分解过程:,1.糖原的磷酸解,糖原分解(glycogenolysis)习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。,2.1-磷酸葡糖转变成6-磷酸葡糖,4.6-磷酸葡糖水解生成葡萄糖,G-6-P的代谢去路,G（补充血糖）,G-6-P,F-6-P（进入酵解途径）,G-1-P,Gn（合成糖原）,UDPG,6-磷酸葡糖内酯（进入磷酸戊糖途径）,小结,反应部位：胞浆,(3)糖原的合成与分解总图,三、糖原合成与分解受到彼此相反的调节,这两种关键酶的重要特点：它们的快速调节有共价修饰和别构调节二种方式。它们都以活性、无（低）活性二种形式存在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变。,糖原合成与分解的生理性调节主要靠胰岛素和胰高血糖素。胰岛素抑制糖原分解，促进糖原合成，但其机制还未肯定。胰高血糖素可诱导生成cAMP，促进糖原分解。肾上腺素也可通过cAMP促进糖原分解，但可能仅在应激状态发挥作用。,第七节血糖及其调节BloodSugarandRegulationofItsLevel,血糖，指血液中的葡萄糖。,血糖水平，即血糖浓度。正常血糖浓度：3.896.11mmol/L,血糖及血糖水平的概念