糖原的分解合成代谢（课堂PPT）

1、.1糖原的合成与分解糖原的合成与分解Glycogenesis and Glycogenolysis.2糖糖 原原 (glycogen)是动物体内糖的储存形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。式之一，是机体能迅速动用的能量储备。肌肉：肌糖原，肌肉：肌糖原，180 300g，主要供肌肉收缩所需主要供肌肉收缩所需肝脏：肝糖原，肝脏：肝糖原，70 100g，维持血糖水平维持血糖水平糖原的定义：糖原的定义：糖原储存的主要器官及其生理意义：糖原储存的主要器官及其生理意义：.31. 葡萄糖单元以葡萄糖单元以-1,4-糖苷键糖苷键形成长链。形成长链。2. 约约10个葡萄糖单元处形成分个葡萄

2、糖单元处形成分枝，分枝处葡萄糖以枝，分枝处葡萄糖以-1,6-糖苷键连接，分支增加，溶糖苷键连接，分支增加，溶解度增加。解度增加。3. 每条链都终止于一个非还原每条链都终止于一个非还原端端.非还原端增多，以利于其非还原端增多，以利于其被酶分解。被酶分解。糖原的结构特点及其意义：糖原的结构特点及其意义：.4 一、糖原的合成代谢主要在一、糖原的合成代谢主要在肝和肌组织中进行肝和肌组织中进行n合成部位：合成部位：糖原的合成糖原的合成(glycogenesis) 指由葡萄糖合指由葡萄糖合成糖原的过程。成糖原的过程。组织定位：主要在肝脏、肌肉组织定位：主要在肝脏、肌肉细胞定位：胞浆细胞定位：胞浆.51.1

3、.葡萄糖磷酸化生成葡萄糖葡萄糖磷酸化生成葡萄糖-6-6-磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸ATP ADP己糖激酶己糖激酶;葡萄糖激酶（肝）葡萄糖激酶（肝）n糖原合成途径：糖原合成途径：.6葡萄糖葡萄糖-1-磷酸磷酸磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸2.2.葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸转变成葡萄糖磷酸转变成葡萄糖-1-1-磷酸磷酸.7UDPG可看作可看作“活性葡萄糖活性葡萄糖”，在体内充，在体内充作葡萄糖供体。作葡萄糖供体。3.3.葡萄糖葡萄糖-1-1-磷酸转变成尿苷二磷酸葡萄糖磷酸转变成尿苷二磷酸葡萄糖UTP尿苷尿苷 PPPPPiUDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶2

4、Pi+能量能量葡萄糖葡萄糖-1- 磷酸磷酸OHHOOHHOHHOHHOHCH2OHHP P P 尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖 (uridine diphosphate glucose, UDPG)OHHOOHHOHHOHHOHCH2OHHP P P尿苷尿苷P尿苷尿苷P P.8糖原糖原n + UDPG糖原糖原n+1 + UDP 糖原合酶糖原合酶(glycogen synthase)UDP UTP ADP ATP 核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶4.-1,4-糖苷键式结合糖苷键式结合.9糖原糖原n 为原有的细胞内的较小糖原分子，为原有的细胞内的较小糖原分子，称为称为糖原引物糖原引物(primer)

5、， 作为作为UDPG 上葡萄糖上葡萄糖基的接受体。基的接受体。 糖原糖原n + UDPG糖原糖原n+1 + UDP 糖原合酶糖原合酶(glycogen synthase) .10. .糖原分枝的形成糖原分枝的形成 分支酶分支酶(branching enzyme) -1,6-糖苷键糖苷键 -1,4-糖苷键糖苷键.11近来人们在糖原分子的核心发现了一种名为近来人们在糖原分子的核心发现了一种名为glycogenin的蛋白质。的蛋白质。Glycogenin可对其自身进行可对其自身进行共价修饰，将共价修饰，将UDP-葡萄糖分子的葡萄糖分子的C1结合到其酶分结合到其酶分子的酪氨酸残基上，从而使它糖基化。这

6、个结合子的酪氨酸残基上，从而使它糖基化。这个结合上去的葡萄糖分子即成为糖原合成时的引物。上去的葡萄糖分子即成为糖原合成时的引物。糖原合成过程中作为引物的第一个糖原分子糖原合成过程中作为引物的第一个糖原分子从何而来？从何而来？.12.13 二、肝糖原分解产物二、肝糖原分解产物葡萄葡萄糖可补充血糖糖可补充血糖n亚细胞定位：亚细胞定位：胞浆胞浆n肝糖元的分解过程：肝糖元的分解过程：糖原糖原n+1n+1糖原糖原n n + 1- + 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶(Glycogen phosphorylase)1.1.糖原的磷酸解糖原的磷酸解糖原分解糖原分解 (glycogenolys

7、is )习惯上指肝糖原习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。分解成为葡萄糖的过程。.142.2.脱枝酶的作用脱枝酶的作用转移葡萄糖残基转移葡萄糖残基水解水解 -1,6-糖苷键糖苷键脱枝酶脱枝酶 (debranching enzyme)磷酸化酶磷酸化酶转移酶活性转移酶活性 -1,6糖糖苷酶活性苷酶活性在几个酶的共同作用下，最终产物中约在几个酶的共同作用下，最终产物中约85%为为1-磷酸葡萄糖，磷酸葡萄糖，15%为游离葡萄糖。为游离葡萄糖。.15葡萄糖葡萄糖-1-磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶变位酶3.葡萄糖葡萄糖-1-磷酸转变成葡萄糖磷酸转变成葡萄糖-6-磷酸磷酸4.

8、葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸 水解生成葡萄糖水解生成葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶（肝，磷酸酶（肝，肾）肾）葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶只存在于肝、肾中，而不存在磷酸酶只存在于肝、肾中，而不存在于肌中。所以只有肝和肾可补充血糖；而肌糖原不于肌中。所以只有肝和肾可补充血糖；而肌糖原不能分解成葡萄糖，只能进行糖酵解或有氧氧化。能分解成葡萄糖，只能进行糖酵解或有氧氧化。 .16肌糖原的分解肌糖原的分解肌糖原分解的前三步反应与肝糖原分解过程相肌糖原分解的前三步反应与肝糖原分解过程相同，但是生成同，但是生成6-磷酸葡萄糖之后，由于肌肉组磷酸葡萄糖之后，由于肌肉组织中织中不

9、存在葡萄糖不存在葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶，所以生成的，所以生成的6-磷磷酸葡萄糖不能转变成葡萄糖释放入血，提供血酸葡萄糖不能转变成葡萄糖释放入血，提供血糖，而只能进入酵解途径进一步代谢。糖，而只能进入酵解途径进一步代谢。肌糖原的分解与合成与肌糖原的分解与合成与乳酸循环乳酸循环有关。有关。.17nG-6-P的代谢去路：的代谢去路：G（补充血糖）（补充血糖）G-6-PF-6-P（进入酵解途径）（进入酵解途径）G-1-PGn（合成糖原）（合成糖原）UDPG 6-磷酸葡萄糖内酯磷酸葡萄糖内酯（进入磷酸戊糖途径）（进入磷酸戊糖途径）葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸（进入葡萄糖醛酸途径）（进入葡萄糖醛酸途径）小结小结

10、n反应部位：反应部位：胞浆胞浆 .18n糖原的合成与分解总图糖原的合成与分解总图UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 G-1-P UTP UDPG PPi 糖原糖原n+1 UDP G-6-P G 糖原合酶糖原合酶 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 己糖己糖(葡萄糖葡萄糖)激酶激酶 糖原糖原n Pi 磷酸化酶磷酸化酶 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶（肝）磷酸酶（肝） 糖原糖原n .19糖原的合成与分解是分别通过两条不同途径糖原的合成与分解是分别通过两条不同途径进行的。这种合成与分解循两条不同途径进进行的。这种合成与分解循两条不同途径进行的现象，是生物体内的普遍规律。这样才行的现象，是生物体内的普遍规律。这样才

11、能进行精细的调节。能进行精细的调节。当糖原合成途径活跃时，分解途径则被抑制，当糖原合成途径活跃时，分解途径则被抑制，才能有效地合成糖原；反之亦然。才能有效地合成糖原；反之亦然。三、糖原合成与分解受到彼此相反的三、糖原合成与分解受到彼此相反的调节调节.20关键酶关键酶 糖原合成：糖原合成：糖原合酶糖原合酶 糖原分解：糖原分解：糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶它们的快速调节有它们的快速调节有共价修饰共价修饰和和变构调节变构调节二二种方式。种方式。它们都以活性、无（低）活性二种形式存它们都以活性、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在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变。化而

12、相互转变。n这两种关键酶的重要特点：这两种关键酶的重要特点：.21（一）糖原磷酸化酶是糖原分解的关键酶（一）糖原磷酸化酶是糖原分解的关键酶n糖原磷酸化酶的共价修饰调节糖原磷酸化酶的共价修饰调节磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶磷酸化酶磷酸化酶b（活性低）（活性低）磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶-磷酸化酶磷酸化酶a-（活性高）（活性高）.22（二）糖原合酶是糖原合成的关键酶（二）糖原合酶是糖原合成的关键酶糖原合酶糖原合酶糖原合酶糖原合酶-n糖原合酶的共价修饰调节糖原合酶的共价修饰调节.23腺苷环化酶腺苷环化酶（无活性）（无活性）腺苷环化酶（有活性）腺苷环化酶（有活性）激素（胰高血糖素、肾上腺素等）激素（胰高

13、血糖素、肾上腺素等）+ 受体受体ATPcAMP PKA(无活性无活性) 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶糖原合酶糖原合酶 糖原合酶糖原合酶-P PKA(有活性有活性) 磷酸化酶磷酸化酶b磷酸化酶磷酸化酶a-P磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶-PPi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1PiPi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶抑制剂磷蛋白磷酸酶抑制剂-P磷蛋白磷酸酶抑制剂磷蛋白磷酸酶抑制剂PKA（有活性）（有活性） .24两种酶磷酸化或去磷酸化后活性变化相反；两种酶磷酸化或去磷酸化后活性变化相反；此调节为酶促反应，调节速度快；此调节为酶促反应，调节速度快；调节有调节有级联放大

14、级联放大作用，效率高；作用，效率高；受激素调节。受激素调节。n糖原磷酸化酶合糖原合酶的共价修饰调节特点：糖原磷酸化酶合糖原合酶的共价修饰调节特点：.25n肌肉内糖原代谢的二个关键酶的调节与肝糖原不同：肌肉内糖原代谢的二个关键酶的调节与肝糖原不同：在糖原分解代谢时肝主要受在糖原分解代谢时肝主要受胰高血糖素胰高血糖素的调节，的调节，而肌肉主要受而肌肉主要受肾上腺素肾上腺素调节。调节。 肌肉内糖原合酶及磷酸化酶的变构效应物主要为肌肉内糖原合酶及磷酸化酶的变构效应物主要为AMP、ATP及及6-磷酸葡萄糖。磷酸葡萄糖。 糖原合酶糖原合酶磷酸化酶磷酸化酶a-P磷酸化酶磷酸化酶bAMPATP及及6-磷酸葡萄

15、糖磷酸葡萄糖.26调节小结调节小结: : 双向调控：双向调控：对合成酶系与分解酶系分别进行对合成酶系与分解酶系分别进行调节，如加强合成则减弱分解，或反之。调节，如加强合成则减弱分解，或反之。 双重调节：双重调节：别构调节和共价修饰调节。别构调节和共价修饰调节。 肝糖原和肌糖原代谢调节各有特点：如分解肝糖原和肌糖原代谢调节各有特点：如分解肝糖原的激素主要为胰高血糖素，分解肌糖肝糖原的激素主要为胰高血糖素，分解肌糖原的激素主要为肾上腺素。原的激素主要为肾上腺素。 关键酶调节上存在关键酶调节上存在级联效应级联效应。 关键酶都以关键酶都以活性、无（低）活性二种形式活性、无（低）活性二种形式存存在，二种

16、形式之间可通过在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化磷酸化和去磷酸化而相互转变。而相互转变。.27 糖原积累症糖原积累症是由先天性酶缺陷所致是由先天性酶缺陷所致糖原累积症糖原累积症(glycogen storage diseases)是一是一类遗传性代谢病，其特点为体内某些器官组织类遗传性代谢病，其特点为体内某些器官组织中有大量糖原堆积。引起糖原累积症的原因是中有大量糖原堆积。引起糖原累积症的原因是患者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类。患者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类。 .28型别型别缺陷的酶缺陷的酶受害器官受害器官糖原结构糖原结构葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶缺陷磷酸酶缺陷肝、肾肝、肾正常正常溶酶

17、体溶酶体14和和16葡葡萄糖苷酶萄糖苷酶所有组织所有组织正常正常脱支酶缺失脱支酶缺失肝、肌肉肝、肌肉分支多，外分支多，外周糖链短周糖链短分支酶缺失分支酶缺失所有组织所有组织分支少，外分支少，外周糖链特别周糖链特别长长肌磷酸化酶缺失肌磷酸化酶缺失肌肉肌肉正常正常肝磷酸化酶缺陷肝磷酸化酶缺陷肝肝正常正常肌肉和红细胞磷酸果肌肉和红细胞磷酸果糖激酶缺陷糖激酶缺陷肌肉、红肌肉、红细胞细胞正常正常肝脏磷酸化酶激酶缺肝脏磷酸化酶激酶缺陷陷脑、肝脑、肝正常正常糖原积累症分型糖原积累症分型.29血糖及其调节血糖及其调节The Definition, Level and Regulation of Blood G

18、lucose.30血糖，血糖，指血液中的葡萄糖。指血液中的葡萄糖。血糖水平，血糖水平，即血糖浓度。即血糖浓度。n血糖及血糖水平的概念：血糖及血糖水平的概念：正常血糖浓度正常血糖浓度 ：3.896.11mmol/L.31n血糖水平恒定的生理意义：血糖水平恒定的生理意义：保证重要组织器官的能量供应，特别是某保证重要组织器官的能量供应，特别是某些依赖葡萄糖供能的组织器官。些依赖葡萄糖供能的组织器官。 脑组织脑组织不能利用脂酸，正常情况下主要依赖不能利用脂酸，正常情况下主要依赖葡萄糖供能；葡萄糖供能； 红细胞红细胞没有线粒体，完全通过糖酵解获能；没有线粒体，完全通过糖酵解获能； 骨髓及神经组织骨髓及神

19、经组织代谢活跃，经常利用葡萄糖代谢活跃，经常利用葡萄糖供能。供能。.32血血糖糖食物糖食物糖消化，消化，吸收吸收肝糖原肝糖原分解分解非糖物质非糖物质糖异生糖异生氧化氧化分解分解CO2 + H2O糖原合成糖原合成 肝（肌）糖原肝（肌）糖原磷酸戊糖途径等磷酸戊糖途径等其它糖其它糖脂类、氨基酸合成代谢脂类、氨基酸合成代谢脂肪、氨基酸脂肪、氨基酸一、血糖的来源和去路是相对平衡的一、血糖的来源和去路是相对平衡的.33 二、血糖水平的平衡主要是受到激素调节二、血糖水平的平衡主要是受到激素调节 血糖水平保持恒定是糖、脂肪、氨基酸代谢血糖水平保持恒定是糖、脂肪、氨基酸代谢协调的结果，也是肝、肌、脂肪组织等各器

20、协调的结果，也是肝、肌、脂肪组织等各器官组织代谢协调的结果。官组织代谢协调的结果。 机体的各种代谢以及各器官之间能这样精确机体的各种代谢以及各器官之间能这样精确协调，以适应能量、燃料供求的变化，主要协调，以适应能量、燃料供求的变化，主要依靠激素的调节。依靠激素的调节。 酶水平的调节是最基本的调节方式和基础。酶水平的调节是最基本的调节方式和基础。.34主要调主要调节激素节激素降低血糖：胰岛素降低血糖：胰岛素(insulin)升高血糖：升高血糖： 胰高血糖素胰高血糖素(glucagon)糖皮质激素糖皮质激素肾上腺素肾上腺素.35胰岛素胰岛素(Insulin)是体内唯一的降低血糖的激素，是体内唯一的

21、降低血糖的激素，也是唯一同时促进糖原、脂肪、蛋白质合成的也是唯一同时促进糖原、脂肪、蛋白质合成的激素。激素。胰岛素的分泌受血糖控制，血糖升高立即引起胰岛素的分泌受血糖控制，血糖升高立即引起胰岛素分泌；血糖降低，分泌即减少。胰岛素分泌；血糖降低，分泌即减少。 （一）胰岛素是体内唯一降低血糖的激素（一）胰岛素是体内唯一降低血糖的激素.36促进肌、脂肪组织等的细胞膜葡萄糖载体将葡萄糖转促进肌、脂肪组织等的细胞膜葡萄糖载体将葡萄糖转运入细胞。运入细胞。通过增强磷酸二酯酶活性，降低通过增强磷酸二酯酶活性，降低cAMP水平，从而使水平，从而使糖原合酶活性增强、磷酸化酶活性降低，加速糖原合糖原合酶活性增强、

22、磷酸化酶活性降低，加速糖原合成、抑制糖原分解。成、抑制糖原分解。通过激活丙酮酸脱氢酶磷酸酶而使丙酮酸脱氢酶激活，通过激活丙酮酸脱氢酶磷酸酶而使丙酮酸脱氢酶激活，加速丙酮酸氧化为乙酰加速丙酮酸氧化为乙酰CoA，从而加快糖的有氧氧化。，从而加快糖的有氧氧化。抑制肝内糖异生。这是通过抑制磷酸烯醇式丙酮酸羧抑制肝内糖异生。这是通过抑制磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成以及促进氨基酸进入肌组织并合成蛋白质，激酶的合成以及促进氨基酸进入肌组织并合成蛋白质，减少肝糖异生的原料。减少肝糖异生的原料。通过抑制脂肪组织内的激素敏感性脂肪酶，可减缓脂通过抑制脂肪组织内的激素敏感性脂肪酶，可减缓脂肪动员的速率。肪动员的速率

23、。胰岛素的作用机制胰岛素的作用机制: :.37（二）机体在不同状态下有相应的升高血糖（二）机体在不同状态下有相应的升高血糖的激素的激素.38正常人体内存在一套精细的调节糖代谢的正常人体内存在一套精细的调节糖代谢的机制，在一次性食入大量葡萄糖后，血糖水平机制，在一次性食入大量葡萄糖后，血糖水平不会出现大的波动和持续升高。不会出现大的波动和持续升高。人体对摄入的葡萄糖具有很大的耐受能力人体对摄入的葡萄糖具有很大的耐受能力的现象称为的现象称为葡萄糖耐量葡萄糖耐量(glucose tolerence)。三、血糖水平异常及糖尿病是最常见的三、血糖水平异常及糖尿病是最常见的糖代谢紊乱糖代谢紊乱.39n临床

24、上因糖代谢障碍可发生血糖水平紊乱，常临床上因糖代谢障碍可发生血糖水平紊乱，常见有以下两种类型：见有以下两种类型：低血糖低血糖 (hypoglycemia) 高血糖高血糖 (hyperglycemia) .40（一）低血糖是指血糖浓度低于（一）低血糖是指血糖浓度低于3.0mmol/L低血糖影响脑的正常功能，因为脑细胞低血糖影响脑的正常功能，因为脑细胞所需要的能量主要来自葡萄糖的氧化。当血所需要的能量主要来自葡萄糖的氧化。当血糖水平过低时，就会影响脑细胞的功能，从糖水平过低时，就会影响脑细胞的功能，从而出现头晕、倦怠无力、心悸等，严重时出而出现头晕、倦怠无力、心悸等，严重时出现昏迷，称为低血糖休克

25、。如不及时给病人现昏迷，称为低血糖休克。如不及时给病人静脉补充葡萄糖，可导致死亡。静脉补充葡萄糖，可导致死亡。 n低血糖的危害：低血糖的危害：.41胰性胰性(胰岛胰岛-细胞机能亢进、胰岛细胞机能亢进、胰岛-细胞细胞机能低下等机能低下等)；肝性（肝癌、糖原累积病等）；肝性（肝癌、糖原累积病等）；内分泌异常（垂体机能低下、肾上腺皮内分泌异常（垂体机能低下、肾上腺皮质机能低下等）；质机能低下等）；肿瘤（胃癌等）；肿瘤（胃癌等）；饥饿或不能进食者等。饥饿或不能进食者等。 n低血糖的原因：低血糖的原因：.42（二）高血糖是指空腹血糖高于（二）高血糖是指空腹血糖高于6.9mmol/L临床上将空腹血糖浓度高

26、于临床上将空腹血糖浓度高于5.66.9mmol/L 称为高血糖称为高血糖(hyperglycemia)。当血糖浓度超过了肾小管的重吸收能力当血糖浓度超过了肾小管的重吸收能力(肾糖肾糖阈阈)，则可出现糖尿。，则可出现糖尿。持续性高血糖和糖尿，特别是空腹血糖和糖持续性高血糖和糖尿，特别是空腹血糖和糖耐量曲线高于正常范围，主要见于糖尿病耐量曲线高于正常范围，主要见于糖尿病(diabetes mellitus)。.43糖尿病；糖尿病；遗传性胰岛素受体缺陷遗传性胰岛素受体缺陷某些慢性肾炎、肾病综合症某些慢性肾炎、肾病综合症等；等；生理性高血糖和糖尿。生理性高血糖和糖尿。n高血糖的原因：高血糖的原因：.4

27、4（三）糖尿病是最常见的糖代谢紊乱疾病（三）糖尿病是最常见的糖代谢紊乱疾病糖尿病是一种因部分或完全胰岛素缺失、糖尿病是一种因部分或完全胰岛素缺失、或细胞胰岛素受体减少、或受体敏感性降低导或细胞胰岛素受体减少、或受体敏感性降低导致的疾病，它是除了肥胖症之外人类最常见的致的疾病，它是除了肥胖症之外人类最常见的内分泌紊乱性疾病。内分泌紊乱性疾病。 .45型（胰岛素依赖型）型（胰岛素依赖型）型（非胰岛素依赖型）型（非胰岛素依赖型）n糖尿病可分为二型糖尿病可分为二型: .46糖的合成代谢糖的合成代谢1、葡糖糖合成（糖异生作用）、葡糖糖合成（糖异生作用）2、蔗糖的合成、蔗糖的合成3、糖原的合成、糖原的合成

28、4、淀粉的合成、淀粉的合成.47（1 1）糖异生作用的概念和场所）糖异生作用的概念和场所（2 2）糖异生的途径）糖异生的途径（3 3）糖异生的前体）糖异生的前体（4 4）糖异生的意义）糖异生的意义（5 5） CoriCori循环循环（6 6）糖异生和糖酵解的代谢协调控制糖异生和糖酵解的代谢协调控制1 1、糖异生作用、糖异生作用.48（1 1）糖异生作用的概念和场所）糖异生作用的概念和场所 葡萄糖的异生作用是指葡萄糖的异生作用是指由非糖物质转变由非糖物质转变成葡萄糖的过程，成葡萄糖的过程，是葡糖糖合成方式之一。是葡糖糖合成方式之一。 哺乳动物葡萄糖异生作用是在哺乳动物葡萄糖异生作用是在肝脏细胞肝

29、脏细胞中进行的，高等植物主要是发生在油料作物中进行的，高等植物主要是发生在油料作物种子萌发时，贮存的脂肪向糖转变。种子萌发时，贮存的脂肪向糖转变。 由异生的葡萄糖合成糖原的过程称为糖由异生的葡萄糖合成糖原的过程称为糖原异生作用。原异生作用。.49 糖异生途径：糖异生途径：丙酮酸丙酮酸 葡萄糖，葡萄糖，但不是酵但不是酵解途径的简单逆转。解途径的简单逆转。 在酵解中，在酵解中，己糖激酶己糖激酶，磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶和和丙酮酸丙酮酸激酶激酶所催化的反应是不可逆的。在糖异生中，这三所催化的反应是不可逆的。在糖异生中，这三步反应由不同的酶催化，由步反应由不同的酶催化，由四步反应四步反应实现克服，其实

30、现克服，其余余7 7步反应就是是酵解的逆反应。步反应就是是酵解的逆反应。（2 2）糖异生作用途径）糖异生作用途径.50.51 糖异生途径：糖异生途径：丙酮酸丙酮酸 葡萄糖，葡萄糖，（2 2）糖异生作用途径）糖异生作用途径限速第一步：丙酮酸限速第一步：丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸限速第二步：果糖限速第二步：果糖-1,6-1,6-二磷酸二磷酸 果糖果糖-6-6-磷酸磷酸限速第三步：葡糖糖限速第三步：葡糖糖-6-6-磷酸磷酸 葡糖糖葡糖糖.52限速第一步：丙酮酸限速第一步：丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸破解：丙酮酸破解：丙酮酸 草酰乙酸草酰乙酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸

31、 丙酮酸羧化生成草酰乙酸丙酮酸羧化生成草酰乙酸在在丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶的催化下，丙酮酸羧化生成草酰乙酸，的催化下，丙酮酸羧化生成草酰乙酸，反应消耗一分子的反应消耗一分子的ATPATP。丙酮酸羧化酶以生物素为辅基，。丙酮酸羧化酶以生物素为辅基，催化的反应是不可逆反应，反应受乙酰催化的反应是不可逆反应，反应受乙酰CoACoA别构抑制。别构抑制。.53草酰乙酸转化为磷酸烯醇式丙酮酸草酰乙酸转化为磷酸烯醇式丙酮酸 草酰乙酸经草酰乙酸经磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶羧化激酶催化生成催化生成磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸。该脱羧反用。该脱羧反用GTPGTP作为高能磷酰基作为高能磷酰基的供体

32、，在体内是不可逆的，但在体外，分离的磷酸的供体，在体内是不可逆的，但在体外，分离的磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶却可以催化该反应的逆反应。烯醇式丙酮酸羧化激酶却可以催化该反应的逆反应。.54 ? 注意：注意：丙酮酸羧化酶存在于线粒体中丙酮酸羧化酶存在于线粒体中丙酮酸丙酮酸进入线粒体后进入线粒体后生成草酰乙酸；生成草酰乙酸；在线粒体内在线粒体内草酰乙酸转变成苹果酸后草酰乙酸转变成苹果酸后转运到胞浆转运到胞浆细胞浆中的细胞浆中的苹果酸又被苹果酸脱氢酶再氧化成草苹果酸又被苹果酸脱氢酶再氧化成草酰乙酸，然后再转变成酰乙酸，然后再转变成PEPPEP。NADNAD+ +是氢受体。是氢受体。 .55线粒体中线粒体

33、中NADH + H+ + 草酰乙酸-NAD+ + 苹果酸 G0= -29.7kJ/mol 胞浆中胞浆中苹果酸 + NAD+ - 草酰乙酸 + NADH + H+ G0= +29.7 kJ/mol.56果糖果糖-1,6-1,6-二磷酸水解生成果糖二磷酸水解生成果糖-6-6-磷酸磷酸 酵解过程中的酵解过程中的F-6-PF-6-P生成生成F-1,6-2PF-1,6-2P反应是不可逆反应是不可逆反应。所以，糖异生途径使用反应。所以，糖异生途径使用F-1,6-2PF-1,6-2P酶酶催化催化F-1,6-F-1,6-2P2P水解生成水解生成F-6-PF-6-P，反应释放出大量的自由能，反应，反应释放出大量

34、的自由能，反应也是不可逆的。也是不可逆的。限速第二步：果糖限速第二步：果糖-1,6-1,6-二磷酸二磷酸 果糖果糖-6-6-磷酸磷酸.57葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸水解生成葡萄糖磷酸水解生成葡萄糖 F-6-PF-6-P沿酵解的逆反应异构化生成沿酵解的逆反应异构化生成G-6-PG-6-P，由由葡葡G-6-PG-6-P酶酶催化其水解为葡萄糖和无机磷酸，催化其水解为葡萄糖和无机磷酸，该水解反应不可逆。该水解反应不可逆。限速第三步：葡糖糖限速第三步：葡糖糖-6-6-磷酸磷酸 葡糖糖葡糖糖.58.59 从以上过程可以看出，糖异生是个需能过程，从以上过程可以看出，糖异生是个需能过程，由两分子丙酮酸合成一分

35、子葡萄糖需要由两分子丙酮酸合成一分子葡萄糖需要4 4分子分子ATPATP和和2 2 分子分子GTPGTP，同时还需要两分子，同时还需要两分子NADHNADH， 糖异生总反应方程式为：糖异生总反应方程式为：2 2丙酮酸丙酮酸4 4ATPATP2 2GTPGTP2 2NADHNADH2 2H H+ +6 6H H2 2O O 葡萄糖葡萄糖4 4ADPADP2 2GDPGDP6 6P Pi i2 2NADNAD+ + .60 糖异生等于用糖异生等于用ATPGTPATPGTP各各2 2分子克服由两分子丙分子克服由两分子丙酮酸形成两分子高能磷酸烯醇式丙酮酸的能障，用酮酸形成两分子高能磷酸烯醇式丙酮酸的能

36、障，用2 2分子分子ATPATP进行磷酸甘油激酶催化反应的可逆反应。进行磷酸甘油激酶催化反应的可逆反应。 葡萄糖经糖酵解转化为两分子丙酮酸净生成葡萄糖经糖酵解转化为两分子丙酮酸净生成2 2分分子子ATPATP，而由两分子丙酮酸经糖异生途径合成一分子，而由两分子丙酮酸经糖异生途径合成一分子葡萄糖却消耗了葡萄糖却消耗了6 6个高能键，也就是说，个高能键，也就是说，糖异生比酵糖异生比酵解净生成的解净生成的ATPATP多用了多用了4 4分子分子ATP-ATP-储存能量储存能量。 .61（3 3）糖异生的前体糖异生的前体凡是能生成丙酮酸的物质凡是能生成丙酮酸的物质都可以变成葡萄糖都可以变成葡萄糖三羧酸循

37、环的中间物三羧酸循环的中间物，柠檬酸，异柠檬酸，柠檬酸，异柠檬酸，-酮戊二酸，琥珀酸，延胡索酸和苹果酸都可酮戊二酸，琥珀酸，延胡索酸和苹果酸都可以转变为草酰乙酸而进入糖异生途径。以转变为草酰乙酸而进入糖异生途径。乙酰乙酰CoACoA不能作为糖异生的前体，不能作为糖异生的前体，它不能转化它不能转化成丙酮酸，因为丙酮酸脱氢酶反应是不可逆的成丙酮酸，因为丙酮酸脱氢酶反应是不可逆的.62大多数氨基酸是大多数氨基酸是生糖氨基酸生糖氨基酸，如丙氨酸，谷氨，如丙氨酸，谷氨酸，天冬氨酸，丝氨酸，半胱氨酸，甘氨酸，精酸，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，谷氨酰胺，天氨酸，组氨酸

38、，苏氨酸，脯氨酸，谷氨酰胺，天冬酰胺，甲硫氨酸，缬氨酸，它们可转变成丙酮冬酰胺，甲硫氨酸，缬氨酸，它们可转变成丙酮酸，以及酸，以及-酮戊二酸，草酰乙酸等三羧酸循环中酮戊二酸，草酰乙酸等三羧酸循环中间产物参加糖异生途径。间产物参加糖异生途径。.63.64 糖异生具有重要的生理意义，在饥饿、剧糖异生具有重要的生理意义，在饥饿、剧烈运动造成糖原下降后，血糖浓度降低，糖异烈运动造成糖原下降后，血糖浓度降低，糖异生可使酵解产生的乳酸、脂肪分解的甘油以及生可使酵解产生的乳酸、脂肪分解的甘油以及大部分氨基酸等代谢中间物重新生成糖。这对大部分氨基酸等代谢中间物重新生成糖。这对于维持血糖浓度，满足组织（特别是脑

39、和红细于维持血糖浓度，满足组织（特别是脑和红细胞）对糖的需要是十分重要的。胞）对糖的需要是十分重要的。（4 4）糖异生作用意义）糖异生作用意义.65线粒体糖异生途径酵解途径.66 （5 5）CoriCori循环循环 当骨骼肌剧烈运动时，呼吸不能向组织中运送当骨骼肌剧烈运动时，呼吸不能向组织中运送足够的氧使葡萄糖完全氧化。足够的氧使葡萄糖完全氧化。6-P-G6-P-G转换成丙酮酸的转换成丙酮酸的速度大于丙酮酸进一步由三羧酸循环完全氧化的速速度大于丙酮酸进一步由三羧酸循环完全氧化的速度。这时丙酮酸倾向于还原成乳酸。乳酸释放进入度。这时丙酮酸倾向于还原成乳酸。乳酸释放进入血液，再迅速进入肝。血液，再

40、迅速进入肝。 进入肝脏的乳酸再氧化成丙酮酸。丙酮酸通过进入肝脏的乳酸再氧化成丙酮酸。丙酮酸通过糖异生再生成葡萄糖。葡萄糖再回到血液。骨骼肌糖异生再生成葡萄糖。葡萄糖再回到血液。骨骼肌又将葡萄糖摄入，再产生糖原储备。又将葡萄糖摄入，再产生糖原储备。.67Cori 循环 可立氏循环 这条途径在肌肉剧烈运动后的恢复过程中特别活这条途径在肌肉剧烈运动后的恢复过程中特别活跃，是为了重建糖原储备跃，是为了重建糖原储备。.68（6 6）糖异生和糖酵解作用的代谢协调控制糖异生和糖酵解作用的代谢协调控制 糖酵解和糖异生都是在胞浆中进行但是糖酵解和糖异生都是在胞浆中进行但是方向相反，它们的控制必须是方向相反，它们

41、的控制必须是或是或是式的式的。换句话说。换句话说，。.69 糖酵解的控制主要是通过调节三个强放能反糖酵解的控制主要是通过调节三个强放能反应进行的。这三个强放能反应由应进行的。这三个强放能反应由己糖激酶己糖激酶磷酸果磷酸果糖激酶糖激酶和和丙酮酸激酶丙酮酸激酶控制。控制。 在糖异生中，这三个反应的相反反应也是强放在糖异生中，这三个反应的相反反应也是强放能的，能的，由葡萄糖由葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶，果糖果糖1 1，6-6-二磷酸酶二磷酸酶，以及以及丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶和和磷酸烯醇丙酮酸羧化激酶磷酸烯醇丙酮酸羧化激酶控制控制.70.71 糖异生和糖酵解作用的代谢协糖异生和糖酵解作用的代谢协调

42、控制的调控制的调节方式有：调节方式有： 别构调节别构调节 无效循环无效循环 激素调节激素调节.72 别构调节：别构调节：别构酶效应物在协调控制中的作用别构酶效应物在协调控制中的作用 高浓度高浓度6-P-G6-P-G抑制己糖激酶，而激活葡萄糖抑制己糖激酶，而激活葡萄糖6-6-磷磷酸酶，从而抑制酵解，促进糖异生。酸酶，从而抑制酵解，促进糖异生。 糖酵解和糖异生共同关键控制点是糖酵解和糖异生共同关键控制点是6-P-F6-P-F与与1 1，6-2P-F6-2P-F的转化。其中酵解过程的关键调控酶是的转化。其中酵解过程的关键调控酶是磷酸磷酸果糖激酶果糖激酶，糖异生的关键调控酶是，糖异生的关键调控酶是果糖

43、二磷酸酶果糖二磷酸酶。2,62,6二磷酸果糖二磷酸果糖对这两个酶的作用相反。对这两个酶的作用相反。 .73 乙酰辅酶乙酰辅酶A A是丙酮酸羧化酶的激活剂，是丙酮酸是丙酮酸羧化酶的激活剂，是丙酮酸激酶和丙酮酸脱氢酶的抑制剂。激酶和丙酮酸脱氢酶的抑制剂。 丙氨酸丙氨酸是糖异生的前体，但对丙酮酸激酶有抑制是糖异生的前体，但对丙酮酸激酶有抑制作用，是该酶的负效应物。作用，是该酶的负效应物。 ATPATP抑制磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的活力，抑抑制磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的活力，抑制酵解，其后果是同时激活糖异生制酵解，其后果是同时激活糖异生. . 细胞中能荷减少，则酵解加速，糖异生作用减慢细胞中能荷减少，

44、则酵解加速，糖异生作用减慢. .74无效循环无效循环 由于酵解与糖异生途径是由不同酶催化的两由于酵解与糖异生途径是由不同酶催化的两个相反代谢反应，其条件不一样，一个方向需要个相反代谢反应，其条件不一样，一个方向需要ATPATP参加使底物磷酸化，另一个方向使磷酸化的参加使底物磷酸化，另一个方向使磷酸化的底物自动水解。结果底物自动水解。结果ATPATP水解消耗了能量水解消耗了能量，底物底物没有变化没有变化。这种循环称。这种循环称无效循环无效循环。 酵解和糖异生有酵解和糖异生有3 3个点可能产生无效循环。个点可能产生无效循环。.75 己糖激酶葡萄糖 + ATP 6-磷酸葡萄糖 + ADP 葡萄糖-6

45、-磷酸酶6-磷酸葡萄糖 + H2O 葡萄糖 + Pi 磷酸果糖激酶6-磷酸果糖 + ATP 1，6-二磷酸果糖 + ADP 果糖1，6-二磷酸酶1,6-二磷酸果糖 + H2O 6-磷酸果糖 + Pi 丙酮酸激酶磷酸烯醇式丙酮酸 + ADP 丙酮酸 + ATP 丙酮酸羧化酶，磷酸烯醇丙酮酸羧化激酶丙酮酸 + ATP + GTP + H2O 磷酸烯醇式丙酮酸 + ADP + GDP + Pi这3个反应的结果是 ATP + H2O ADP + Pi这种无效反应只能产生热量。（1）（2）（3）.76激素对糖异生及酵解途径的调控作用激素对糖异生及酵解途径的调控作用 肾上腺素肾上腺素，高血糖素高血糖素，糖

46、皮质激素糖皮质激素可增加可增加磷酸烯醇磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶式丙酮酸羧化激酶及及葡萄糖葡萄糖6-6-磷酸酶磷酸酶的合成，从而促使的合成，从而促使糖异生作用。糖异生作用。 这些激素也可通过这些激素也可通过cAMPcAMP激活特定激活特定蛋白激酶蛋白激酶，使，使丙酮丙酮酸激酶磷酸化酸激酶磷酸化，抑制酶的活性，使酵解受到抑制。，抑制酶的活性，使酵解受到抑制。 胰岛素可以使胰岛素可以使磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶，丙酮酸激酶丙酮酸激酶活性升高活性升高，增强酵解。并可使，增强酵解。并可使果糖果糖1 1，6-6-二磷酸酶二磷酸酶活性下降，对抗活性下降，对抗高血糖素，肾上腺素对糖异生的效应，使糖异生减弱。高血糖素，肾上腺素对糖异生的效应，使糖异生减弱。糖尿病动物的糖异生加强。糖尿病动物的糖异生加强。.772 2 蔗糖的合成蔗糖的合成 蔗糖在植物界分布最广，特别是