糖的有氧氧化

1、第 三 節(jié)糖的有氧氧化 Aerobic Oxidation of Carbohydrate葡萄糖在有氧條件下徹底氧化成水和CO2的反應(yīng)過(guò)程稱為有氧氧化(aerobic oxidation)。* 部位：胞液及線粒體 * 概念 一、糖的有氧氧化反應(yīng)分為3個(gè)階段 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)和氧化磷酸化 G丙酮酸 乙酰CoA CO2 NADH+H+ FADH2H2O O ATP ADP TCA循環(huán)胞液 線粒體 （一）葡萄糖循酵解途徑分解為丙酮酸（二）丙酮酸進(jìn)入線粒體氧化脫羧生成乙酰CoA總反應(yīng)式: 丙酮酸 乙酰CoA NAD+ , HSCoA CO2 , NA

2、DH + H+ 丙酮酸脫氫酶復(fù)合體 (acetyl CoA)丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的組成 酶E1：丙酮酸脫氫酶E2：二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶E3：二氫硫辛酰胺脫氫酶HSCoANAD+ 輔 酶 TPP 硫辛酸（ ) HSCoA FAD, NAD+SSL丙酮酸脫氫酶復(fù)合體催化的反應(yīng)過(guò)程：1. 丙酮酸脫羧形成羥乙基-TPP。 2. 由二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶(E2)催化形成乙酰硫辛酰胺-E2。3. 二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶(E2)催化生成乙酰CoA, 同時(shí)使硫辛酰胺上的二硫鍵還原為2個(gè)巰基。4. 二氫硫辛酰胺脫氫酶(E3)使還原的二氫硫辛酰胺脫氫，同時(shí)將氫傳遞給FAD。5. 在二氫硫辛酰胺脫氫酶(E3)催化下，將F

3、ADH2上的H轉(zhuǎn)移給NAD+，形成NADH+H+。CO2 CoASHNAD+NADH+H+5. NADH+H+的生成1. -羥乙基-TPP的生成 2.乙酰硫辛酰胺的生成3.乙酰CoA的生成4. 硫辛酰胺的生成 目 錄（三）乙酰CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán)以及氧化磷酸化生成ATP三羧酸循環(huán)的第一步是乙酰CoA與草酰乙酸縮合成6個(gè)碳原子的檸檬酸，然后檸檬酸經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)重新生成草酰乙酸，完成一輪循環(huán)。經(jīng)過(guò)一輪循環(huán)，乙酰CoA的2個(gè)碳原子被氧化成CO2；在循環(huán)中有1次底物水平磷酸化，可生成1分子ATP；更為重要的是有4次脫氫反應(yīng)，氫的接受體分別為NAD+或FAD，生成3分子NADH+H+和1分子FADH2。

4、在H+/電子沿電子傳遞鏈傳遞過(guò)程中能量逐步釋放，同時(shí)伴有ADP磷酸化成ATP，吸收這些能量?jī)?chǔ)存于ATP中，即氧化與磷酸化反應(yīng)是偶聯(lián)在一起的，稱為氧化磷酸化。三羧酸循環(huán)中脫下的氫進(jìn)入呼吸鏈氧化磷酸化，生成水和ATP。NADH+H+ H2O、2.5ATP O H2O、1.5ATP FADH2 O 二、糖有氧氧化是機(jī)體獲得ATP的主要方式 三羧酸循環(huán)一次最終共生成10個(gè)ATP。1mol葡萄糖徹底氧化生成CO2和H2O，可凈生成30或32molATP。*獲得ATP的數(shù)量取決于還原當(dāng)量進(jìn)入線粒體的穿梭機(jī)制。葡萄糖有氧氧化生成的ATP 反應(yīng)輔酶ATP 第一階段葡萄糖6-磷酸葡糖-1 6-磷酸果糖1,6-雙

5、磷酸果糖-1 23-磷酸甘油醛21,3-二磷酸甘油酸NAD+ 3或5*21,3-二磷酸甘油酸23-磷酸甘油酸2 1 2 磷酸烯醇式丙酮酸2丙酮酸2 1 第二階段2 丙酮酸2 乙酰CoA2 2.5 第三階段2異檸檬酸2 -酮戊二酸22.5 2-酮戊二酸2 琥珀酰CoA2 2.5 2琥珀酰CoA 2 琥珀酸2 1 2琥珀酸2 延胡索酸FAD 2 1.5 2蘋(píng)果酸2 草酰乙酸NAD+ 2 2.5 凈生成30或32NAD+ NAD+ NAD+ 有氧氧化的生理意義 糖的有氧氧化是機(jī)體產(chǎn)能最主要的途徑。它不僅產(chǎn)能效率高，而且由于產(chǎn)生的能量逐步分次釋放，相當(dāng)一部分形成ATP，所以能量的利用率也高。簡(jiǎn)言之，即

6、“供能”三、糖有氧氧化的調(diào)節(jié)是基于能量的需求關(guān)鍵酶 酵解途徑：己糖激酶 丙酮酸的氧化脫羧：丙酮酸脫氫酶復(fù)合體 三羧酸循環(huán)：檸檬酸合酶丙酮酸激酶6-磷酸果糖激酶-1-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體異檸檬酸脫氫酶此處主要敘述丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的調(diào)節(jié)。別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)抑制劑：乙酰CoA; NADH; ATP 別構(gòu)激活劑：AMP; ADP; NAD+ * 乙酰CoA/HSCoA或 NADH/NAD+時(shí)，其活性也受到抑制。共價(jià)修飾調(diào)節(jié) 目 錄ATP/ADP或ATP/AMP比值升高抑制有氧氧化，降低則促進(jìn)有氧氧化。 ATP/AMP效果更顯著。有氧氧化的調(diào)節(jié)是為了適應(yīng)機(jī)體或器官對(duì)能量的需要，有氧氧化全過(guò)程中許多酶的活性都

7、受細(xì)胞內(nèi)ATP/ADP或ATP/AMP比例的影響。四、糖有氧氧化可抑制乳酸酵解* 概念* 機(jī)制 有氧時(shí)，NADH+H+進(jìn)入線粒體內(nèi)氧化，丙酮酸進(jìn)入線立體進(jìn)一步氧化而不生成乳酸; 缺氧時(shí)，酵解途徑加強(qiáng)，NADH+H+在胞漿濃度升高，丙酮酸作為氫接受體生成乳酸。巴斯德效應(yīng)(Pastuer effect)指有氧氧化抑制糖酵解的現(xiàn)象。第 四 節(jié) 葡萄糖的其他代謝途徑Other Metabolic Pathways of Glucose一、磷酸戊糖途徑生成NADPH和磷酸戊糖磷酸戊糖途徑是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反應(yīng)過(guò)程。* 細(xì)胞定位：胞

8、 液 第一階段：氧化反應(yīng) 生成磷酸戊糖、NADPH+H+及CO2（一）磷酸戊糖途徑的反應(yīng)過(guò)程可分為兩個(gè)階段* 反應(yīng)過(guò)程可分為二個(gè)階段 第二階段則：非氧化反應(yīng) 包括一系列基團(tuán)轉(zhuǎn)移。 6-磷酸葡糖酸 5-磷酸核酮糖 NADPH+H+ NADP+ H2O NADP+ CO2 NADPH+H+ 6-磷酸葡糖脫氫酶6-磷酸葡糖酸脫氫酶HCOHCH2OH CO 6-磷酸葡糖 6-磷酸葡糖酸內(nèi)酯 1. 6-磷酸葡糖在氧化階段生成磷酸戊糖和NADPH 5-磷酸核糖 催化第一步脫氫反應(yīng)的6-磷酸葡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(gè)非

9、常重要的中間產(chǎn)物。G-6-P 5-磷酸核糖 NADP+ NADPH+H+ NADP+ NADPH+H+ CO2 每3分子6-磷酸葡萄糖同時(shí)參與反應(yīng)，在一系列反應(yīng)中，通過(guò)3C、4C、6C、7C等演變階段，最終生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖。2. 經(jīng)過(guò)基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)進(jìn)入糖酵解途徑 這些基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)可分為兩類： 一類是轉(zhuǎn)酮醇酶（transketolase）反應(yīng)，轉(zhuǎn)移含1個(gè)酮基、1個(gè)醇基的2碳基團(tuán)；接受體都是醛糖。另一類是轉(zhuǎn)醛醇酶（transaldolase）反應(yīng)，轉(zhuǎn)移3碳單位；接受體也是醛糖。 5-磷酸核酮糖(C5) 3 5-磷酸核糖 C55-磷酸木酮糖 C55-磷酸木酮糖 C57-磷酸景天糖 C7

10、3-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第二階段反應(yīng)的意義就在于通過(guò)一系列基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)，將核糖轉(zhuǎn)變成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛而進(jìn)入酵解途徑。因此磷酸戊糖途徑也稱磷酸戊糖旁路（pentose phosphate shunt）。 磷酸戊糖途徑第一階段 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-磷酸葡糖(C6)3 6-磷酸葡糖酸內(nèi)酯(C6)3 6-磷酸葡糖酸(C6)3 5-磷酸核酮糖(C5) 3 5-磷酸核糖 C5

11、3NADP+ 3NADP+3H+ 6-磷酸葡糖脫氫酶 3NADP+ 3NADP+3H+ 6-磷酸葡糖酸脫氫酶 CO2磷酸戊糖途徑的總反應(yīng)式： 36-磷酸葡糖 + 6 NADP+ 26-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛+6NADPH+H+3CO2 磷酸戊糖途徑的特點(diǎn) 脫氫反應(yīng)以NADP+為受氫體，生成NADPH+H+。 反應(yīng)過(guò)程中進(jìn)行了一系列酮基和醛基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，經(jīng)過(guò)了3、4、5、6、7碳糖的演變過(guò)程。 反應(yīng)中生成了重要的中間代謝物5-磷酸核糖。 一分子G-6-P經(jīng)過(guò)反應(yīng)，只能發(fā)生一次脫羧和二次脫氫反應(yīng)，生成一分子CO2和2分子NADPH+H+。（二）磷酸戊糖途徑受NADPH/NADP+比值的調(diào)節(jié) * 6

12、-磷酸葡糖脫氫酶 此酶為磷酸戊糖途徑的關(guān)鍵酶，其活性的高低決定6-磷酸葡糖進(jìn)入磷酸戊糖途徑的流量。此酶活性主要受NADPH/NADP+比值的影響，比值升高則被抑制，降低則被激活。另外NADPH對(duì)該酶有強(qiáng)烈抑制作用。（三）磷酸戊糖途徑的生理意義在于生成NADPH和5-磷酸核糖1. 磷酸戊糖途徑為核苷酸的生成提供核糖 2. 提供NADPH作為供氫體參與多種代謝反應(yīng) （1）NADPH是體內(nèi)許多合成代謝的供氫體；（2）NADPH參與體內(nèi)羥化反應(yīng)； （3）NADPH還用于維持谷胱甘肽（glutathione）的還原狀態(tài)。 2G-SH G-S-S-GNADP+ NADPH+H+A AH2 還原型谷胱甘肽是

13、體內(nèi)重要的抗氧化劑，可以保護(hù)一些含-SH基的蛋白質(zhì)或酶免受氧化劑，尤其是過(guò)氧化物的損害。在紅細(xì)胞中還原型谷胱甘肽更具有重要作用。它可以保護(hù)紅細(xì)胞膜蛋白的完整性。 二、糖醛酸途徑可生成活潑的葡糖醛酸-磷酸葡糖1-磷酸葡糖UDPGUDPGA1-磷酸葡糖醛酸葡糖醛酸L-古洛糖酸L-木酮糖木糖醇D-木酮糖5-磷酸木酮糖磷酸戊糖途徑對(duì)人類而言，糖醛酸途徑的主要生理意義在于生成活化的葡糖醛酸，即UDPGA。葡糖醛酸是組成蛋白聚糖的糖胺聚糖，如透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、肝素等的組成成分；葡糖醛酸在生物轉(zhuǎn)化過(guò)程中參與很多結(jié)合反應(yīng)。三、多元醇途徑可生成木糖醇、山梨醇等葡萄糖代謝過(guò)程中可生成一些多元醇，如木糖醇（xy

14、litol）、山梨醇（sorbitol）等，所以被稱為多元醇途徑（polyol pathway）。 但這些代謝過(guò)程局限于某些組織，對(duì)整個(gè)葡萄糖代謝所占比重極少，無(wú)重要性。 第 五 節(jié) 糖原的合成與分解Glycogenesis and Glycogenolysis是動(dòng)物體內(nèi)糖的儲(chǔ)存形式之一，是機(jī)體能迅速動(dòng)用的能量?jī)?chǔ)備。肌肉：肌糖原，180 300g，主要供肌肉收縮所需 肝臟：肝糖原，70 100g，維持血糖水平 糖 原 (glycogen) 糖原儲(chǔ)存的主要器官及其生理意義 1. 葡萄糖單元以-1,4-糖苷 鍵形成長(zhǎng)鏈。2. 約10個(gè)葡萄糖單元處形成分枝，分枝處葡萄糖以-1,6-糖苷鍵連接，分支增

15、加，溶解度增加。3. 每條鏈都終止于一個(gè)非還原端.非還原端增多，以利于其被酶分解。糖原的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)目 錄一、糖原合成的代謝反應(yīng)主要發(fā)生在肝臟和肌肉 糖原的合成(glycogenesis) 指由葡萄糖合成糖原的過(guò)程。組織定位：主要在肝臟、肌肉細(xì)胞定位：胞漿1. 葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡糖葡萄糖 6-磷酸葡糖 ATP ADP 己糖激酶;葡糖激酶（肝） 糖原合成途徑: 1-磷酸葡糖 磷酸葡糖變位酶 6-磷酸葡糖 2. 6-磷酸葡糖轉(zhuǎn)變成1-磷酸葡糖 這步反應(yīng)中磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移的意義在于：由于延長(zhǎng)形成-1,4-糖苷鍵，所以葡萄糖分子C1上的半縮醛羥基必須活化，才利于與原來(lái)的糖原分子末端葡萄糖的游離C4羥基

16、縮合。半縮醛羥基與磷酸基之間形成的O-P鍵具有較高的能量。* UDPG可看作“活性葡萄糖”，在體內(nèi)充作葡萄糖供體。+UTP 尿苷 PPPPPi UDPG焦磷酸化酶 3. 1- 磷酸葡糖轉(zhuǎn)變成尿苷二磷酸葡糖2Pi+能量 1- 磷酸葡糖 尿苷二磷酸葡糖 ( uridine diphosphate glucose , UDPG ) 糖原n + UDPG 糖原n+1 + UDP 糖原合酶( glycogen synthase ) UDP UTP ADP ATP 核苷二磷酸激酶4. -1,4-糖苷鍵式結(jié)合 * 糖原n 為原有的細(xì)胞內(nèi)的較小糖原分子，稱為糖原引物(primer)， 作為UDPG 上葡糖基的

17、接受體。 糖原n + UDPG 糖原n+1 + UDP 糖原合酶(glycogen synthase) 糖原分枝的形成 分 支 酶 (branching enzyme) -1,6-糖苷鍵 -1,4-糖苷鍵 目 錄分支的形成不僅可增加糖原的水溶性，更重要的是可增加非還原端數(shù)目，以便磷酸化酶能迅速分解糖原。從葡萄糖合成糖原是耗能的過(guò)程。 葡萄糖6-葡萄糖ATP1-磷酸葡糖UDPGUTPPPi近來(lái)人們?cè)谔窃肿拥暮诵陌l(fā)現(xiàn)了一種名為蛋白-酪氨酸-葡糖基轉(zhuǎn)移酶（glycogenin）的蛋白質(zhì)。Glycogenin可對(duì)其自身進(jìn)行共價(jià)修飾，將UDP-葡糖分子的C1結(jié)合到其酶分子的酪氨酸殘基上，從而使它糖基化

18、。這個(gè)結(jié)合上去的葡萄糖分子即成為糖原合成時(shí)的引物。糖原合成過(guò)程中作為引物的第一個(gè)糖原分子從何而來(lái)？目 錄 二、糖原分解不是糖原合成的逆反應(yīng) 亞細(xì)胞定位：胞 漿 肝糖原的分解過(guò)程: 糖原n+1 糖原n + 1-磷酸葡糖 磷酸化酶 1. 糖原的磷酸解糖原分解 (glycogenolysis )習(xí)慣上指肝糖原分解成為葡萄糖的過(guò)程。脫枝酶 (debranching enzyme)2. 脫枝酶的作用 轉(zhuǎn)移葡萄糖殘基水解-1,6-糖苷鍵 磷 酸 化 酶 轉(zhuǎn)移酶活性 -1,6糖苷酶活性 目 錄 1-磷酸葡糖 6-磷酸葡糖 磷酸葡糖變位酶 3. 1-磷酸葡糖轉(zhuǎn)變成6-磷酸葡糖 4. 6-磷酸葡糖水解生成葡萄糖

19、 葡糖-6-磷酸酶 （肝，腎）葡萄糖 6-磷酸葡糖 * 肌糖原的分解肌糖原分解的前三步反應(yīng)與肝糖原分解過(guò)程相同，但是生成6-磷酸葡糖之后，由于肌肉組織中不存在葡糖-6-磷酸酶，所以生成的6-磷酸葡糖不能轉(zhuǎn)變成葡萄糖釋放入血，提供血糖，而只能進(jìn)入酵解途徑進(jìn)一步代謝。肌糖原的分解與合成與乳酸循環(huán)有關(guān)。 G-6-P的代謝去路G（補(bǔ)充血糖）G-6-P F-6-P（進(jìn)入酵解途徑）G-1-PGn（合成糖原）UDPG 6-磷酸葡糖內(nèi)酯（進(jìn)入磷酸戊糖途徑） 葡糖醛酸（進(jìn)入葡糖醛酸途徑）小 結(jié) 反應(yīng)部位：胞漿 (3) 糖原的合成與分解總圖UDPG焦磷酸化酶 G-1-P UTP UDPG PPi 糖原n+1 UD

20、P G-6-P G 糖原合酶 磷酸葡糖變位酶 己糖(葡萄糖)激酶 糖原n Pi 磷酸化酶 葡糖-6-磷酸酶（肝） 糖原n 三、糖原合成與分解受到彼此相反的調(diào)節(jié) 關(guān)鍵酶 糖原合成：糖原合酶 糖原分解：糖原磷酸化酶 這兩種關(guān)鍵酶的重要特點(diǎn)：它們的快速調(diào)節(jié)有共價(jià)修飾和 別構(gòu)調(diào)節(jié)二種方式。它們都以活性、無(wú)（低）活性二種形式存在，二種形式之間可通過(guò)磷酸化和去磷酸化而相互轉(zhuǎn)變。（一）糖原磷酸化酶是糖原分解的關(guān)鍵酶磷酸化酶b 磷蛋白磷酸酶-1磷酸化酶a P磷酸化酶b激酶 磷酸化酶b激酶 P磷蛋白磷酸酶-1依賴cAMP的蛋白激酶依賴cAMP的蛋白激酶（cAMP-dependent protein kinase

21、, 簡(jiǎn)稱蛋白激酶A），其活性受cAMP調(diào)節(jié)。這種通過(guò)一系列酶促反應(yīng)將激素信號(hào)放大的連鎖反應(yīng)稱為級(jí)聯(lián)放大系統(tǒng)（cascade system），與酶含量調(diào)節(jié)相比（一般以幾小時(shí)或天計(jì)），反應(yīng)快，效率高。其意義有二：一是放大效應(yīng)；二是級(jí)聯(lián)中各級(jí)反應(yīng)都存在有可以被調(diào)節(jié)的方式。 糖原磷酸化酶還受變構(gòu)調(diào)節(jié)，葡萄糖是其變構(gòu)調(diào)節(jié)劑。 磷酸化酶二種構(gòu)像緊密型(T)和疏松型(R)，其中T型的14位Ser暴露，便于接受前述的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)。磷酸化酶 a (R) 疏松型磷酸化酶 a (T) 緊密型葡萄糖 （二）糖原合酶是糖原合成的關(guān)鍵酶糖原合酶a 糖原合酶b P磷蛋白磷酸酶-1依賴cAMP的蛋白激酶糖原合酶a有活性，磷酸

22、化成糖原合酶b后即失去活性。 腺苷環(huán)化酶 （無(wú)活性）腺苷環(huán)化酶（有活性） 激素（胰高血糖素、腎上腺素等）+ 受體 ATP cAMP PKA(無(wú)活性) 磷酸化酶b激酶 糖原合酶 糖原合酶-P PKA(有活性) 磷酸化酶b 磷酸化酶a-P 磷酸化酶b激酶-P Pi 磷蛋白磷酸酶-1 Pi Pi 磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶抑制劑-P 磷蛋白磷酸酶抑制劑 PKA（有活性） 糖原合成與分解的生理性調(diào)節(jié)主要靠胰島素和胰高血糖素。胰島素抑制糖原分解，促進(jìn)糖原合成，但其機(jī)制還未肯定。胰高血糖素可誘導(dǎo)生成cAMP，促進(jìn)糖原分解。腎上腺素也可通過(guò)cAMP促進(jìn)糖原分解，但可能僅在應(yīng)激狀態(tài)發(fā)揮作

23、用。 肌肉內(nèi)糖原代謝的二個(gè)關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)與肝糖原不同: 在糖原分解代謝時(shí)肝主要受胰高血糖素的調(diào)節(jié)，而肌肉主要受腎上腺素調(diào)節(jié)。 肌肉內(nèi)糖原合酶及磷酸化酶的變構(gòu)效應(yīng)物主要為AMP、ATP及6-磷酸葡糖。 糖原合酶磷酸化酶a-P磷酸化酶bAMPATP及6-磷酸葡糖Ca2+的升高可引起肌糖原分解增加。 調(diào)節(jié)小結(jié) 雙向調(diào)控：對(duì)合成酶系與分解酶系分別進(jìn)行調(diào)節(jié)，如加強(qiáng)合成則減弱分解，或反之。 雙重調(diào)節(jié)：別構(gòu)調(diào)節(jié)和共價(jià)修飾調(diào)節(jié)。 肝糖原和肌糖原代謝調(diào)節(jié)各有特點(diǎn)： 如：分解肝糖原的激素主要為胰高血糖素， 分解肌糖原的激素主要為腎上腺素。 關(guān)鍵酶調(diào)節(jié)上存在級(jí)聯(lián)效應(yīng)。 關(guān)鍵酶都以活性、無(wú)（低）活性二種形式存在，二種形

24、式之間可通過(guò)磷酸化和去磷酸化而相互轉(zhuǎn)變。第 六 節(jié)糖 異 生Gluconeogenesis糖異生(gluconeogenesis)是指從非糖化合物轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^(guò)程。* 部位* 原料* 概念 主要在肝、腎細(xì)胞的胞漿及線粒體 主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸一、糖異生途徑不完全是糖酵解的逆反應(yīng)* 過(guò)程 酵解途徑中有3個(gè)由關(guān)鍵酶催化的不可逆反應(yīng)。在糖異生時(shí)，須由另外的反應(yīng)和酶代替。糖異生途徑與酵解途徑大多數(shù)反應(yīng)是共有的、可逆的；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

25、+ ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸糖異生途徑(gluconeogenic pathway)指從丙酮酸生成葡萄糖的具體反應(yīng)過(guò)程。（一）丙酮酸經(jīng)丙酮酸羧化支路轉(zhuǎn)變成磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸 草酰乙酸 PEP ATP ADP+Pi CO2 GTP GDPCO2 丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase)，輔酶為生物素（反應(yīng)在線粒體） 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反應(yīng)在線粒體、胞液）目 錄草酰乙酸轉(zhuǎn)運(yùn)出線粒體 出線粒體 蘋(píng)果酸 蘋(píng)果酸 草酰乙酸 草酰乙酸 草酰乙酸 天冬氨酸 出線粒體 天冬氨酸 草酰乙酸 丙酮酸 丙酮酸 草酰乙酸 丙酮酸羧化酶 ATP + CO2ADP + Pi 蘋(píng)果

26、酸 NADH + H+ NAD+ 天冬氨酸 谷氨酸 -酮戊二酸 天冬氨酸 蘋(píng)果酸 草酰乙酸 PEP 磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶 GTP GDP + CO2 線粒體胞液糖異生途徑所需NADH+H+的來(lái)源 糖異生途徑中，1,3-二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油醛時(shí)，需要NADH+H+。 由乳酸為原料異生糖時(shí)， NADH+H+由下述 反應(yīng)提供。乳酸 丙酮酸 LDH NAD+ NADH+H+ 由氨基酸為原料進(jìn)行糖異生時(shí)， NADH+H+則由線粒體內(nèi)NADH+H+提供，它們來(lái)自于脂酸的-氧化或三羧酸循環(huán)，NADH+H+轉(zhuǎn)運(yùn)則通過(guò)草酰乙酸與蘋(píng)果酸相互轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)運(yùn)。蘋(píng)果酸 線粒體 蘋(píng)果酸 草酰乙酸草酰乙酸NAD+ N

27、ADH+H+ NAD+ NADH+H+ 胞漿 （二）1,6-雙磷酸果糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸果糖1,6-雙磷酸果糖 6-磷酸果糖 Pi 果糖雙磷酸酶 （三）6-磷酸葡糖水解為葡萄糖6-磷酸葡糖 葡萄糖 Pi 葡糖-6-磷酸酶 非糖物質(zhì)進(jìn)入糖異生的途徑 糖異生的原料轉(zhuǎn)變成糖代謝的中間產(chǎn)物 生糖氨基酸 -酮酸 -NH2 甘油 -磷酸甘油 磷酸二羥丙酮 乳酸 丙酮酸 2H 上述糖代謝中間代謝產(chǎn)物進(jìn)入糖異生途徑，異生為葡萄糖或糖原 目 錄在前面的三個(gè)反應(yīng)過(guò)程中，作用物的互變分別由不同酶催化其單向反應(yīng)，這種互變循環(huán)稱之為底物循環(huán)(substrate cycle)。6-磷酸果糖 1,6-雙磷酸果糖 6-磷酸果糖激

28、酶-1 果糖雙磷酸酶-1 ADP ATP Pi 6-磷酸葡糖 葡萄糖 葡糖-6-磷酸酶 己糖激酶 ATP ADP Pi PEP 丙酮酸草酰乙酸 丙酮酸激酶 丙酮酸羧化酶 ADP ATP CO2+ATP ADP+Pi GTP 磷酸烯醇式丙酮酸 羧激酶GDP+Pi +CO2 因此，有必要通過(guò)調(diào)節(jié)使糖異生途徑與酵解途徑相互協(xié)調(diào)，主要是對(duì)前述底物循環(huán)中的后2個(gè)底物循環(huán)進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)兩種酶活性相等時(shí)，則不能將代謝向前推進(jìn)，結(jié)果僅是ATP分解釋放出能量，因而稱之為無(wú)效循環(huán)(futile cycle)。6-磷酸果糖 1,6-雙磷酸果糖 ATP ADP 6-磷酸果糖激酶-1 Pi 果糖雙磷 酸酶-1 2,6-雙

29、磷酸果糖 AMP （一）第一個(gè)底物循環(huán)在6-磷酸果糖與1,6-雙磷酸果糖之間進(jìn)行 二、糖異生的調(diào)節(jié)與糖酵解的調(diào)節(jié)彼此協(xié)調(diào)（二）在磷酸烯醇式丙酮酸與丙酮酸之間進(jìn)行第二個(gè)底物循環(huán)PEP 丙 酮 酸 ATP ADP 丙酮酸激酶 1,6-雙磷酸果糖 丙氨酸 乙 酰 CoA 草酰乙酸 三、糖異生的主要生理意義是維持血糖濃度的恒定（一）維持血糖濃度恒定是糖異生最重要的生理作用 空腹或饑餓時(shí)依賴氨基酸、甘油等異生成葡萄糖，以維持血糖水平恒定。 正常成人的腦組織不能利用脂酸，主要依賴氧化葡萄糖供給能量；紅細(xì)胞沒(méi)有線粒體，完全通過(guò)乳酸酵解獲得能量；骨髓、神經(jīng)等組織由于代謝活躍，經(jīng)常進(jìn)行乳酸酵解。 （二）糖異生是補(bǔ)充或恢復(fù)肝糖原儲(chǔ)備的重要途徑 三碳途徑： 指進(jìn)食后，大部分葡萄糖先在肝外細(xì)胞中分解為乳酸或丙酮酸等三碳化合物，再進(jìn)入肝細(xì)胞異生為糖原的過(guò)程。糖異生是肝補(bǔ)充或恢復(fù)糖原儲(chǔ)備的重要途徑，這在饑餓后進(jìn)食更為重要。 發(fā)生這一變化的原因可能是饑餓造成的代謝性酸中毒所致。 （三）腎糖異生增強(qiáng)有利于維持酸堿平衡體液pH降低，促進(jìn)腎小管中磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成，從而使糖異生作用增強(qiáng)。腎臟中-酮戊二酸因異生成糖而減少時(shí)，可促進(jìn)谷氨酰胺脫氨生成谷氨酸以及谷氨酸的脫氨反應(yīng)，腎小管細(xì)