葡萄糖異生

Gluconeogenesis*概念

糖異生(gluconeogenesis)是指從非糖物質(zhì)物轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟堑倪^程。*部位

主要在肝，腎上腺皮質(zhì)；胞漿及線粒體。

*原料主要有三碳化合物：丙酮酸、乳酸、甘油；生糖氨基酸；三羧酸循環(huán)中間代謝物等。一、葡萄糖異生途徑

糖異生途徑(gluconeogenicpathway)：從丙酮酸生成葡萄糖的具體反應(yīng)過程。過程：糖異生途徑與酵解途徑大多數(shù)反應(yīng)是共有的、可逆的；酵解途徑中有3個由關(guān)鍵酶催化的不可逆反應(yīng)。在糖異生時，須由另外的反應(yīng)和酶代替。GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸1.丙酮酸轉(zhuǎn)變成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)

丙酮酸羧化酶(pyruvate

carboxylase)，輔酶為生物素,乙酰-CoA別構(gòu)激活劑磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（PECK）草酰乙酸丙酮酸2步；耗能：2高能磷酸鍵線粒體中丙酮酸的羧化作用丙酮酸蘋果酸草酰乙酸丙酮酸羧化酶——調(diào)節(jié)酶位于線粒體基質(zhì)果糖-1,6-二磷酸果糖-6-磷酸Pi果糖-1,6-二磷酸酶

2.果糖-1,6-二磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楣?6-磷酸

途徑限速反應(yīng)別構(gòu)抑制劑：AMP；果糖-2,6-二磷酸3.葡萄糖-6-磷酸水解為葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶活性受底物水平調(diào)控（肝、腸、腎）→血糖腦、肌肉中不存在葡萄糖-6-磷酸酶——不能利用G-6-P生成葡萄糖6-磷酸葡萄糖

葡萄糖Pi葡萄糖-6-磷酸酶

糖異生途徑乳酸生糖氨基酸丙酮酸CO2，H2OATPADP+Pi丙酮酸羧化酶（線粒體）草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸GTPGDP，CO2磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶2-磷酸甘油酸烯醇化酶3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸變位酶1、3-二磷酸甘油酸ATPADP磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NADH+H+NAD+，Pi3-磷酸甘油醛脫氫酶1，6-二磷酸果糖醛縮酶6-磷酸果糖果糖二磷酸酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖異構(gòu)酶葡萄糖葡萄糖-6磷酸酶3-磷酸甘油酸激酶糖酵解調(diào)節(jié)酶：己糖激酶磷酸果糖激酶I丙酮酸激酶總反應(yīng)２丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H++4H2O→葡萄糖+4ADP+2GDP+2NAD++6Pi二、糖酵解與糖異生糖酵解葡萄糖→2丙酮酸產(chǎn)生:ATP,NADH

胞漿糖異生

2丙酮酸→葡萄糖消耗:ATP/GTP,NADH

胞漿-線粒體—區(qū)域化調(diào)節(jié)2262

三、糖異生與塘酵解的調(diào)節(jié)果糖-6-磷酸果糖-1,6-二磷酸磷酸果糖激酶Ｉ

果糖二磷酸酶ADPATPPi葡萄糖-6-磷酸葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶己糖激酶ATPADPPiPEP

丙酮酸草酰乙酸丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶ATP

ADP

CO2+ATPADP+PiGTP磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶GDP+Pi+CO2三個不可逆部位果糖-

6-磷酸果糖-1,6-二磷酸ATP

ADP

磷酸果糖激酶-1

，PFK-1

Pi果糖1，6二磷酸酶果糖-

2,6-二磷酸AMP

果糖-6-磷酸與果糖-1,6-二磷酸之間的轉(zhuǎn)化磷酸果糖激酶-2PFK-2同工酶PFK-2是雙功能蛋白果糖-

6-磷酸果糖-2,6-二磷酸磷酸果糖激酶-2果糖2，6二磷酸酶磷酸果糖激酶-2果糖2，6二磷酸酶ATPADPPi磷酸果糖激酶-2OPO-O-果糖-2，6-二磷酸對糖酵解和糖異生的協(xié)同調(diào)節(jié)低血糖時胰高血糖素↑，PKA↑，PFK-2→FBPase-2,F-2.6-2P↓,PFK-1↓,EMP↓,血糖↑高血糖時胰高血糖素↓，PKA↓，F(xiàn)BPase-2→PFK-2,F-2.6-2P↑，PFK-1↑，EMP↑，血糖↓FBPase-1：果糖二磷酸酶-1FBPase-2：果糖二磷酸酶-2雙功能蛋白

磷酸烯醇式丙酮酸與丙酮酸之間PEP丙酮酸ATPADP丙酮酸激酶

1,6-二磷酸果糖丙氨酸乙酰CoA

草酰乙酸丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶ADP四、糖異生的生理意義維持血糖（80—120mg/100ml血）濃度恒定,保證腦（120g葡萄糖/天)、紅細胞等組織的正常功能。調(diào)節(jié)酸堿平衡，消除肌肉中乳酸和丙酮酸等的積累。

五、乳酸循環(huán)(lactosecycle)———（Cori循環(huán)）

生理意義

①乳酸再利用，避免了乳酸的損失。

②防止乳酸的堆積引起酸中毒。第四節(jié)

三羧酸循環(huán)

tricarboxylicacidcycle一、 葡萄糖在有氧條件下徹底氧化，

產(chǎn)生H2O、CO2和能量

第一階段：酵解途徑

第二階段：丙酮酸的氧化脫羧第三階段：三羧酸循環(huán)及氧化磷酸化G（Gn）丙酮酸乙酰CoA

CO2NADH+H+FADH2H2O[O]ATP

ADPTCA循環(huán)胞液線粒體二、丙酮酸的氧化脫羧

丙酮酸進入線粒體，氧化脫羧轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴oA(acetylCoA)?！徇M入三羧酸循環(huán)的貯備階段丙酮酸乙酰CoA

NAD+,CoASHCO2,NADH+H+

丙酮酸脫氫酶復(fù)合體（真核線粒體、原核胞漿）總反應(yīng)式:

丙酮酸脫氫酶復(fù)合體

pyruvate

dehydrogenasecomplex

E1：丙酮酸脫氫酶輔基：TPP

作用：丙酮酸氧化脫羧E2：二氫硫辛酰轉(zhuǎn)乙?；篙o基：硫辛酰胺，CoASH

作用：將乙酰基轉(zhuǎn)移到CoAE3：二氫硫辛酰脫氫酶

輔基：FAD，NAD+

作用：將還原型硫辛酰胺轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸透髅妇卸嗫截惲u乙基-TPP硫辛酰胺乙酰二氫硫辛酰胺二氫硫辛酰胺乙酰CoA丙酮酸E1：丙酮酸脫氫酶E2：二氫硫辛酰轉(zhuǎn)乙?；窫3：(依賴FAD)二氫硫辛酰脫氫酶5種輔酶參與反應(yīng)HS-氧化還原酯化丙酮酸脫氫酶的調(diào)節(jié)決定丙酮酸命運的關(guān)鍵步驟：丙酮酸氧化脫羧別構(gòu)調(diào)節(jié)：

ATP、NADH、乙酰-CoA、脂肪酸抑制酶活性

AMP、CoASH、NAD+是酶的別構(gòu)激活劑共價調(diào)節(jié)：可逆磷酸化作用丙酮酸脫氫酶＋ATP

丙酮酸脫氫酶-P＋ADP

磷酸酶

（有活性）

（無活性）

激酶三、三羧酸循環(huán)乙?；紗挝贿M一步氧化生成

CO2和還原型輔酶的代謝途徑檸檬酸循環(huán)（citricacidcycle）：循環(huán)的第一個中間產(chǎn)物為檸檬酸。三羧酸循環(huán)(tricarboxylic

acidCycle,TCA)：檸檬酸含三個羧基Krebs循環(huán)：HansKrebs（德）

1953年諾貝爾醫(yī)學與生理學獎CoASHNADH+H+NAD+CO2NAD+NADH+H+CO2GTPGDP+PiFADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASH⑧①②③④⑤⑥⑦②H2O①檸檬酸合酶②順烏頭酸（水合）酶③異檸檬酸脫氫酶④α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體⑤琥珀酰CoA合成酶⑥琥珀酸脫氫酶（膜結(jié)合酶）⑦延胡索酸水化酶（立體專一）⑧蘋果酸脫氫酶ATP草酰乙酸檸檬酸順烏頭酸異檸檬酸α-酮戊二酸琥珀酰CoA琥珀酸延胡索酸L-蘋果酸~1.過程2.小結(jié)①三羧酸循環(huán)的概念：指乙酰CoA和草酰乙酸縮合生成含三個羧基的檸檬酸，反復(fù)的進行脫氫脫羧，又生成草酰乙酸，再重復(fù)循環(huán)反應(yīng)的過程?？偡磻?yīng)：

CH3COCoA＋3NAD＋＋FAD＋GDP＋Pi＋2H2O→2CO2＋3NADH＋3H＋＋FADH2＋GTP＋CoASH

②TCA途徑的反應(yīng)部位：線粒體。③三羧酸循環(huán)的要點

經(jīng)過一次三羧酸循環(huán)：消耗一分子乙酰CoA，經(jīng)歷：四次脫氫，二次脫羧，一次底物水平磷酸化生成：1分子FADH2，3分子NADH+H+，2分子CO2，

1分子GTP。C2+C4

→C6→C6→C6→C5→C4→C4→C4→C4關(guān)鍵酶：檸檬酸合酶異檸檬酸脫氫酶

α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合物④整個循環(huán)反應(yīng)為不可逆反應(yīng)3.三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié)底物的可用性調(diào)節(jié)乙酰CoA進入三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié)底物的可用性調(diào)節(jié)

乙酰CoA水平草酰乙酸濃度乙酰CoA和草酰乙酸在線粒體中的濃度不能飽和檸檬酸合酶乙酰CoA進入三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié)

——3個限速酶的調(diào)節(jié)

共同特征：[ATP]/[ADP][NADH]/[NAD+]檸檬酸合酶產(chǎn)物檸檬酸的反饋抑制琥珀酰CoA、NADH、ATP和脂酰CoA為抑制劑

ADP是酶的別構(gòu)激活劑異檸檬酸脫氫酶

ATP為別構(gòu)抑制劑

ADP、Ca2+為別構(gòu)激活劑α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體反應(yīng)產(chǎn)物琥珀酰CoA和NADH的反饋抑制

Ca2+為別構(gòu)激活劑乙酰CoA

檸檬酸草酰乙酸琥珀酰CoA

α-酮戊二酸異檸檬酸蘋果酸NADHFADH2GTPATP異檸檬酸脫氫酶檸檬酸合酶α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體–ATP

+ADP

ADP

+ATP

–檸檬酸

琥珀酰CoA

NADH–琥珀酰CoA

NADH

+Ca2+Ca2+①ATP、ADP的影響②產(chǎn)物堆積引起抑制③循環(huán)中后續(xù)反應(yīng)中間產(chǎn)物別位反饋抑制前面反應(yīng)中的酶④其他，如Ca2+可激活許多酶

三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié)丙酮酸丙酮酸脫氫酶復(fù)合體ATP,乙酰-CoA,NADH,脂肪酸

–+ADP

,CoA,NAD+,Ca2+

有氧氧化的調(diào)節(jié)關(guān)鍵酶①

酵解途徑：己糖激酶②丙酮酸的氧化脫羧：丙酮酸脫氫酶復(fù)合體③

三羧酸循環(huán)：檸檬酸合酶

磷酸果糖激酶I

丙酮酸激酶異檸檬酸脫氫酶α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體有氧氧化的調(diào)節(jié)通過對其關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)實現(xiàn)。ATP/ADP或ATP/AMP比值全程調(diào)節(jié)。該比值升高，所有關(guān)鍵酶均被抑制。氧化磷酸化速率影響三羧酸循環(huán)。前者速率降低，則后者速率也減慢。三羧酸循環(huán)與酵解途徑互相協(xié)調(diào)。三羧酸循環(huán)需要多少乙酰CoA，則酵解途徑相應(yīng)產(chǎn)生多少丙酮酸以生成乙酰CoA。4.三羧酸循環(huán)的功能和意義是三大營養(yǎng)物質(zhì)氧化供能的共同途徑——分解為生物大分子合成提供前體——合成兩用代謝途徑（amphibolicpathway）血紅素嘧啶嘌呤

TCA循環(huán)在合成代謝中的作用檸檬酸循環(huán)的雙重作用

——兩用代謝途徑（amphibolicpathway）

5.有氧氧化生成的ATP

H++e

進入呼吸鏈徹底氧化生成H2O

的同時，ADP偶聯(lián)磷酸化生成ATP。NADH+H+H2O、2.5ATP

[O]H2O、1.5ATP

FADH2[O]葡萄糖徹底氧化生成的ATP*取決于NADH+進入線粒體的途徑2x2.5或2x1.5*2x2.52x2.52x2.52x2.52x1.532(或30)ATP6.檸檬酸循環(huán)中間物的回補補充檸檬酸循環(huán)中間物用于其它途徑時的濃度降低回補反應(yīng)（anapleroticreaction）TCA循環(huán)中間物濃度基本保持恒定：循環(huán)中間物被移出到其他途徑反應(yīng)?補充反應(yīng)丙酮酸→草酰乙酸

磷酸烯醇式丙酮酸→草酰乙酸

一些氨基酸可回補TCA：Glu

、Ala、Asp等肝、腎等心臟、骨骼肌真核、原核植物、酵母、細菌PEP羧激酶水解GTP乙酰輔酶A⊕四、乙醛酸循環(huán)（GlyoxylateCycle）存在：植物、某些無脊椎動物及微生物（乙酸唯一碳源）酶：異檸檬酸裂解酶，

蘋果酸合酶部位：乙醛酸循環(huán)體異檸檬酸琥珀酸乙醛酸蘋果酸乙醛酸循環(huán)2分子乙酰CoA進入途徑→1分子琥珀酸釋放途徑本身無凈碳得失四碳單位合成途徑途徑2乙酰CoA+NAD++2H2O→琥珀酸+2CoASH+NADH+H+異檸檬酸裂解酶蘋果酸合酶琥珀酸草酰乙酸檸檬酸異檸檬酸乙醛酸蘋果酸生成糖類乙醛酸循環(huán)與三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)——二碳分解途徑乙醛酸循環(huán)——四碳單位合成途徑乙醛酸循環(huán)體(glyoxesome)植物細胞器內(nèi)含乙醛酸循環(huán)相關(guān)酶與TCA循環(huán)共有酶——同工酶（線粒體或乙醛酸循環(huán)體特有）脂肪場所：內(nèi)含降解種子油微粒中脂肪酸所需酶，脂質(zhì)→葡萄糖乙醛酸循環(huán)的意義琥珀酸經(jīng)糖異生生成葡萄糖——微生物能源、碳源植物種子萌發(fā)，脂肪酸分解供能：乙酰CoA→4碳化合物（琥珀酸）→葡萄糖琥珀酸（乙醛酸循環(huán)）→三羧酸循環(huán)→糖異生琥珀酸蘋果酸乙酰CoA乙醛酸循環(huán)三羧酸循環(huán)糖異生磷酸丙糖第四節(jié)

磷酸戊糖途徑

PentosePhosphatePathway

概念

磷酸戊糖途徑是指由葡萄糖-6-磷酸生成中間物磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再進一步轉(zhuǎn)變成甘油醛-3-磷酸和果糖-6-磷酸的反應(yīng)過程。

一、磷酸戊糖途徑的反應(yīng)過程*細胞定位：胞液*反應(yīng)過程可分為二個階段第一階段：氧化反應(yīng)

生成磷酸戊糖，NADPH+H+及CO2第二階段則是非氧化反應(yīng)包括一系列基團轉(zhuǎn)移。

6-磷酸葡萄糖酸核酮糖-5-磷酸NADPH+H+NADP+⑴H2ONADP+

CO2

NADPH+H+⑵6-磷酸葡萄糖脫氫酶6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶

HCOHCH2OHCO6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯核糖-5-磷酸1.磷酸戊糖生成內(nèi)酯酶異構(gòu)酶催化第一步脫氫反應(yīng)的6-磷酸葡萄糖脫氫酶是此代謝途徑的關(guān)鍵酶。兩次脫氫脫下的氫均由NADP+接受生成NADPH+H+。反應(yīng)生成的磷酸核糖是一個非常重要的中間產(chǎn)物。G-6-P

核糖-5-磷酸NADP+NADPH+H+NADP+NADPH+H+CO22.

基團轉(zhuǎn)移反應(yīng)

每3分子6-磷酸葡萄糖同時參與反應(yīng)，在一系列反應(yīng)中，通過3C、4C、6C、7C等演變階段，最終生成甘油醛-3-磷酸和果糖-6-磷酸。甘油醛-3-磷酸和果糖-6-磷酸，可進入酵解途徑。因此，磷酸戊糖途徑也稱磷酸戊糖旁路(pentosephosphateshunt)。5-磷酸核酮糖(C5)×35-磷酸核糖

C55-磷酸木酮糖

C55-磷酸木酮糖

C57-磷酸景天糖

C73-磷酸甘油醛

C34-磷酸赤蘚糖

C46-磷酸果糖

C66-磷酸果糖

C63-磷酸甘油醛

C3轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)醛酶第一階段第二階段5-磷酸木酮糖

C55-磷酸木酮糖

C57-磷酸景天糖

C73-磷酸甘油醛

C34-磷酸赤蘚糖

C46-磷酸果糖

C66-磷酸果糖

C63-磷酸甘油醛

C36-磷酸葡萄糖(C6)×36-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯(C6)×36-磷酸葡萄糖酸(C6)×35-磷酸核酮糖(C5)×35-磷酸核糖

C53NADP+3NADP+3H+6-磷酸葡萄糖脫氫酶3NADP+3NADP+3H+6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶CO2磷酸戊糖途徑轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)醛酶