糖代謝的其他途徑

用整體動(dòng)物做試驗(yàn)，禁食24小時(shí)，大鼠肝臟中糖原由7%降低到1%，飼喂乳酸、丙酮酸或三羧酸循環(huán)代謝中間物后能夠使大鼠肝糖原增加。根皮苷是一個(gè)從梨樹莖皮中提取有毒糖苷，它能抑制腎小管將葡萄糖重吸收進(jìn)入血液中，這么血液中葡萄糖就不停由尿中排出。當(dāng)給用根皮苷處理過動(dòng)物飼喂三羧酸循環(huán)中間代謝物或生糖氨基酸后，這些動(dòng)物尿中糖含量增加。糖尿病人或切除胰島動(dòng)物，他們從氨基酸轉(zhuǎn)化成糖過程十分活躍。當(dāng)攝入生糖氨基酸時(shí)，尿中糖含量增加。

糖異生證據(jù)以下：糖代謝的其他途徑第1頁糖異生路徑前體1、凡是能生成丙酮酸物質(zhì)都能夠變成葡萄糖。比如三羧酸循環(huán)中間物，檸檬酸、異檸檬酸、α-酮戊二酸、琥珀酸、延胡索酸和蘋果酸都能夠轉(zhuǎn)變成草酰乙酸而進(jìn)入糖異生路徑。2、大多數(shù)氨基酸是生糖氨基酸如丙氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、絲氨酸、半胱氨酸、甘氨酸、精氨酸、組氨酸、蘇氨酸、脯氨酸、谷胺酰胺、天冬酰胺、甲硫氨酸、纈氨酸等，它們可轉(zhuǎn)化成丙酮酸、α-酮戊二酸、草酰乙酸等三羧酸循環(huán)中間物參加糖異生路徑。糖代謝的其他途徑第2頁

不過這種轉(zhuǎn)變不是糖分解代謝簡單逆轉(zhuǎn)，必須克服那些由關(guān)鍵酶所催化不可逆反應(yīng)造成“能障”。主要有三個(gè)酶催化反應(yīng),異生過程必須設(shè)法“繞過”這三個(gè)反應(yīng).糖異生作用總反應(yīng)式以下：2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H++4H2O→

葡萄糖+2NAD++4ADP+2GDP+6Pi糖代謝的其他途徑第3頁糖異生主要路徑和關(guān)鍵反應(yīng)

非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化成糖代謝中間產(chǎn)物后，在對(duì)應(yīng)酶催化下,繞過糖酵解路徑三個(gè)不可逆反應(yīng),利用糖酵解路徑其它酶生成葡萄糖路徑稱為糖異生。

糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮2

磷酸烯醇丙酮酸2

丙酮酸葡萄糖己糖激酶果糖激酶二磷酸果糖磷酸酶丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶6-磷酸葡萄糖磷酸酶6-磷酸葡萄糖2

草酰乙酸PEP羧激酶糖代謝的其他途徑第4頁糖代謝的其他途徑第5頁糖異生路徑關(guān)鍵反應(yīng)之一

PEP羧激酶ATP+H2OADP+Pi丙酮酸羧化酶P磷酸烯醇丙酮酸（PEP）GTPGDP丙酮酸草酰乙酸CO2CO21、丙酮酸羧化生成磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸+ATP+GTP→磷酸烯醇式丙酮酸+ADP+GDP+CO2草酰乙酸不能自由進(jìn)出線粒體膜，所以需要穿梭機(jī)制。糖代謝的其他途徑第6頁丙酮酸羧化酶（線粒體酶）

以生物素(biotin)作為輔基。生物素起CO2載體作用。生物素末端羧基與酶分子一個(gè)賴氨酸殘基ε-氨基以酰胺鍵相連。

糖代謝的其他途徑第7頁Biotinhasa5-Csidechainwhoseterminalcarboxylisinamidelinkagetothee-aminogroupofanenzymelysine.Thebiotin&lysinesidechainsformalongswingingarmthatallowsthebiotinringtoswingback&forthbetween2activesites.PyruvateCarboxylaseusesbiotinasprostheticgroup.糖代謝的其他途徑第8頁蘋果酸-草酰乙酸穿梭作用細(xì)胞液線粒體內(nèi)膜體天冬氨酸

-酮戊二酸蘋果酸草酰乙酸谷氨酸

-酮戊二酸天冬氨酸蘋果酸谷氨酸NADH+H+NAD+草酰乙酸NAD+線粒體基質(zhì)蘋果酸脫氫酶NADH+H+ⅣⅠⅡⅢ蘋果酸脫氫酶谷草轉(zhuǎn)氨酶谷草轉(zhuǎn)氨酶（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為膜上轉(zhuǎn)運(yùn)載體）呼吸鏈糖代謝的其他途徑第9頁糖異生路徑關(guān)鍵反應(yīng)之二

二磷酸果糖磷酸酶+

H2O+Pi1,6-二磷酸果糖PPOH2COH2COHOOHHOHHHHH2COOH6-磷酸果糖POH2COHOOHHHH糖代謝的其他途徑第10頁P(yáng)hosphofructokinase(Glycolysis)catalyzes:

fructose-6-P+ATP

fructose-1,6-bisP+ADPFructose-1,6-bisphosphatase(Gluconeogenesis)catalyzes:

fructose-1,6-bisP+H2O

fructose-6-P+Pi糖代謝的其他途徑第11頁糖異生路徑關(guān)鍵反應(yīng)之三+H2O+Pi6-磷酸葡萄糖磷酸酶P6-磷酸葡萄糖H葡萄糖Glucose-6-phosphataseenzymeisembeddedintheendoplasmicreticulum(ER)membraneinlivercells.ThecatalyticsiteisfoundtobeexposedtotheERlumen.Anothersubunitmayfunctionasatranslocase,providingaccessofsubstratetotheactivesite.糖代謝的其他途徑第12頁HexokinaseorGlucokinase(Glycolysis)catalyzes:

glucose+ATP

glucose-6-phosphate+ADPGlucose-6-Phosphatase(Gluconeogenesis)catalyzes:

glucose-6-phosphate+H2O

glucose+Pi糖代謝的其他途徑第13頁糖酵解和葡萄糖異生關(guān)系A(chǔ)BC1C2AG-6-P磷酸酶BF-1.6-P磷酸酶C1丙酮酸羧化酶C2PEP羧激酶（胞液）（線粒體）葡萄糖丙酮酸草酰乙酸天冬氨酸磷酸二羥丙酮3-P-甘油醛

-酮戊二酸乳酸谷氨酸丙氨酸TCA循環(huán)乙酰CoAPEPG-6-PF-6-PF-1.6-P丙酮酸草酰乙酸谷氨酸

-酮戊二酸天冬氨酸3-P-甘油甘油糖代謝的其他途徑第14頁Thesourceofpyruvateandoxaloacetateforgluconeogenesisduringfastingorcarbohydratestarvationismainlyaminoacidcatabolism.Someaminoacidsarecatabolizedtopyruvate,oxaloacetate,orprecursorsofthese.Muscleproteinsmaybreakdowntosupplyaminoacids.Thesearetransportedtoliverwheretheyaredeaminatedandconvertedtogluconeogenesisinputs.

Glycerol,derivedfromhydrolysisoftriacylglycerolsinfatcells,isalsoasignificantinputtogluconeogenesis.糖代謝的其他途徑第15頁糖異生調(diào)控

糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮2

磷酸烯醇丙酮酸2

丙酮酸葡萄糖己糖激酶果糖激酶二磷酸果糖磷酸酶丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶6-磷酸葡萄糖磷酸酶6-磷酸葡萄糖2

草酰乙酸PEP羧激酶ATP,檸檬酸ATP，丙氨酸乙酰CoA；ADP2,6-2P-FruAMP糖代謝的其他途徑第16頁Reciprocalregulationbyfructose-2,6-bisphosphate:Fructose-2,6-bisphosphatestimulatesGlycolysis. Fructose-2,6-bisphosphateallostericallyactivatestheGlycolysisenzymePhosphofructokinase. Fructose-2,6-bisphosphatealsoactivatestranscriptionofthegeneforGlucokinase,thelivervariantofHexokinasethatphosphorylatesglucosetoglucose-6-phosphate,theinputtoGlycolysis.Fructose-2,6-bisphosphateallostericallyinhibitsthegluconeogenesisenzymeFructose-1,6-bisphosphatase.糖代謝的其他途徑第17頁乳酸再利用（CoriCycle)

肝臟在氧化來自肌糖原酵解生成乳酸同時(shí)，還可將其轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蚋翁窃?，?shí)現(xiàn)對(duì)乳酸再利用,稱為Coris循環(huán)。糖代謝的其他途徑第18頁糖異生作用是一個(gè)十分主要生物合成葡萄糖路徑。紅細(xì)胞和腦是以葡萄糖為主要燃料，成人天天約需要160克葡萄糖，其中120克用于腦代謝，而糖原貯存量是很有限，所以需要糖異生來補(bǔ)充糖不足。在饑餓或猛烈運(yùn)動(dòng)造成糖原下降后，糖異生能使酵解產(chǎn)生乳酸、脂肪分解產(chǎn)生甘油以及生糖氨基酸等中間產(chǎn)物重新生成糖。這對(duì)維持血糖濃度，滿足組織對(duì)糖需要是十分主要。糖異生能夠促進(jìn)脂肪氧化分解供給能量，當(dāng)體內(nèi)糖供給不足時(shí)，機(jī)體會(huì)大量動(dòng)員脂肪分解，此時(shí)會(huì)產(chǎn)生過多酮體（乙酰乙酸、β-羥丁酸、丙酮），而酮體則必須經(jīng)過三羧酸循環(huán)才能徹底氧化，此時(shí)糖異生對(duì)維持三羧酸循環(huán)正常進(jìn)行起主要作用。糖異生生理意義糖代謝的其他途徑第19頁乙醛酸循環(huán)1、乙醛酸循環(huán)生化歷程:是植物和微生物特有反應(yīng)路徑。這個(gè)循環(huán)除兩步由異檸檬酸裂合酶和蘋果酸合酶催化反應(yīng)外，其它反應(yīng)都和“檸檬酸循環(huán)”相同。3、乙醛酸循環(huán)生理意義它使萌發(fā)種子將貯存三酰甘油經(jīng)過乙酰-CoA轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?。它使植物和微生物能夠靠乙酸生?、乙醛酸循環(huán)總反應(yīng)式及其糖異生關(guān)系糖代謝的其他途徑第20頁CoASH檸檬酸合成酶順烏頭酸酶乙醛酸循環(huán)

(植物、微生物乙醛酸循環(huán)體)NAD+NADH蘋果酸脫氫酶草酰乙酸

OCH3-C~SCoACoASH

OCH3-C~SCoACOO-CH2CH2COO-琥珀酸異檸檬酸裂合酶蘋果酸合成酶

O

OH-C-C~OH乙醛酸NAD+草酰乙酸糖代謝的其他途徑第21頁

OCH3-C-SCoACoASH乙醛酸循環(huán)和三羧酸循環(huán)反應(yīng)歷程比較檸檬酸異檸檬酸順烏頭酸

－酮戊二酸琥珀酸琥珀酰CoA草酰乙酸

O

OH-C-C~OH乙醛酸

OCH3-C-SCoA蘋果酸延胡索酸糖代謝的其他途徑第22頁糖代謝的其他途徑第23頁乙醛酸循環(huán)總反應(yīng)式及其與糖異生關(guān)系草酰乙酸糖異生路徑+2CoASH+NADH+H+COO-CH2CH2COO-琥珀酸

OCH3-C~SCoA+NAD+2作用：1.經(jīng)過乙醛酸路徑使乙酰-CoA轉(zhuǎn)變?yōu)椴蒗Ｒ宜釓亩M(jìn)入檸檬酸循環(huán)

2.使萌發(fā)種子將貯存甘油三脂，經(jīng)過乙酰-CoA轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?/p>

TCA路徑糖代謝的其他途徑第24頁第七章戊糖磷酸路徑（pentosephosphatepathway,ppp）糖代謝的其他途徑第25頁糖起源和去路葡萄糖消化吸收異生作用糖原分解氧化供能貯存轉(zhuǎn)變成其它物質(zhì)糖代謝的其他途徑第26頁糖分解代謝生物體內(nèi)葡萄糖（糖原）分解主要有三條路徑：1.無O2情況下，葡萄糖（G）→

丙酮酸（Pyr）→乳酸（Lac）

2.有O2情況下，G→CO2+H2O（經(jīng)三羧酸循環(huán)）

3.有O2情況下，G→CO2+H2O（經(jīng)磷酸戊糖路徑）糖代謝的其他途徑第27頁磷酸戊糖路徑發(fā)覺在組織中添加酵解抑制劑碘乙酸（抑制3-P-甘油醛脫氫酶）或氟化物（抑制烯醇化酶）等，葡萄糖仍可被消耗；而且C1更輕易氧化成CO2；發(fā)覺了6-P-葡萄糖脫氫酶和6-P-葡萄糖酸脫氫酶及NADP+；發(fā)覺了五碳糖、六碳糖和七碳糖；說明葡萄糖還有其它代謝路徑（1931-1951）。1953年闡述了磷酸戊糖路徑（pentosephosphatepathway)，簡稱PPP路徑，也叫磷酸己糖支路；亦稱戊糖磷酸循環(huán)；亦稱Warburg-Dickens戊糖磷酸路徑。PPP路徑廣泛存在動(dòng)、植物細(xì)胞內(nèi)，在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行。糖代謝的其他途徑第28頁6.Oxidationofglyceraldehyde3-phosphateto1,3-bisphosphoglycerate糖代謝的其他途徑第29頁糖代謝的其他途徑第30頁葡萄糖在生物體內(nèi)氧化分解代謝主要是經(jīng)過酵解和三羧酸循環(huán)路徑進(jìn)行，這也是生物產(chǎn)生能量主要路徑，但絕非唯一路徑。戊糖磷酸路徑,又稱戊糖支路、己糖單磷酸路徑、磷酸葡萄糖酸氧化路徑以及戊糖磷酸循環(huán)等，這些名稱強(qiáng)調(diào)從磷酸化六碳糖形成磷酸化五碳糖過程。戊糖磷酸路徑是糖代謝第二條主要路徑，是葡萄糖分解另外一個(gè)機(jī)制，在細(xì)胞溶膠中進(jìn)行，廣泛存在于動(dòng)植物細(xì)胞內(nèi)。動(dòng)物體中約有30%葡萄糖經(jīng)過此路徑分解。

糖代謝的其他途徑第31頁P(yáng)entosephosphatepathway*ThetwomajorproductsofthepathwayareNADPHandribose5-phosphate.

*Ribose5-phosphateanditsderivativesarecomponentsofimportantcellularmoleculessuchasRNA,DNA,NAD+,FAD,ATPandCoA.

NADPHisrequiredformanybiosyntheticpathwaysandparticularlyforsynthesisoffattyacidsandsteroids.糖代謝的其他途徑第32頁磷酸戊糖路徑一、磷酸戊糖路徑反應(yīng)歷程二、磷酸戊糖路徑意義三、磷酸戊糖路徑調(diào)控糖代謝的其他途徑第33頁

磷酸戊糖路徑是指從G-6-P脫氫反應(yīng)開始，經(jīng)一系列代謝反應(yīng)生成磷酸戊糖等中間代謝物，然后再重新進(jìn)入糖氧化分解代謝路徑一條旁路代謝路徑。該旁路路徑起始物是G-6-P，返回代謝產(chǎn)物是3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖，其主要中間代謝產(chǎn)物是5-磷酸核糖和NADPH（還原型輔酶Ⅱ）。整個(gè)代謝路徑在胞液中進(jìn)行。關(guān)鍵酶是6-磷酸葡萄糖脫氫酶。糖代謝的其他途徑第34頁磷酸戊糖路徑反應(yīng)歷程分兩個(gè)階段：

（一）葡萄糖氧化脫羧階段

（二）非氧化分子重排階段

第一階段（氧化階段）：6分子6－磷酸葡萄糖經(jīng)脫氫、水合、氧化脫羧生成6分子5－磷酸核酮糖、12NADPH和6CO2第二階段（異構(gòu)階段）：6分子5－磷酸核酮糖經(jīng)一系列基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)異組成5分子6－磷酸葡萄糖回到下一個(gè)循環(huán)。糖代謝的其他途徑第35頁磷酸戊糖路徑兩個(gè)階段

2、非氧化分子重排階段

6

核酮糖-5-P

5

果糖-6-P5

葡萄糖-6-P1、氧化脫羧階段

6G-6-P6

葡萄糖酸-6-P6

核酮糖-５-P

6NADP+6NADPH+6H+6NADP+6NADPH+6H+6CO26H2O糖代謝的其他途徑第36頁

（一）葡萄糖氧化脫羧階段

6-P葡萄糖+2NADP++H2O5-P-核酮糖+CO2+2NADPH+2H+

糖代謝的其他途徑第37頁磷酸戊糖路徑氧化脫羧階段

NADP+

NADPH+H+

H2O

NADPH+H+NADP+5-磷酸核酮糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯6-磷酸葡萄糖酸CO26-磷酸葡萄糖脫氫酶內(nèi)酯酶6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶糖代謝的其他途徑第38頁第一步：脫氫Dehydrogenation

第二步：水解hydrolysis第三步：oxidativedecarboxylation

糖代謝的其他途徑第39頁

（二）非氧化分子重排階段

5-P-核酮糖

5-P核糖

5-P核酮糖

5-P木酮糖（轉(zhuǎn)酮酶底物、連接EMP）⑥5-P木酮糖+5-P核糖7-P景天庚酮糖+3-P甘油醛⑦7-P景天庚酮糖+3-P甘油醛6-P果糖+4-P赤蘚糖

⑧5-P木酮糖+4-P赤蘚糖6-P果糖+3-P甘油醛本階段總反應(yīng)：

6×5-P核酮糖4×6-P果糖+2×3-P甘油醛

、

P戊糖異構(gòu)酶P戊糖差向異構(gòu)酶轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)醛酶轉(zhuǎn)酮酶糖代謝的其他途徑第40頁5-磷酸核酮糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸核糖Isomerizationofribulose5-phosphatetoribose5-phosphate.Thereactionwascatalyzedbyphosphopentoseisomerase.磷酸戊糖路徑非氧化階段之一

（5-磷酸核酮糖異構(gòu)化）

糖代謝的其他途徑第41頁糖代謝的其他途徑第42頁磷酸戊糖路徑非氧化階段之二（基團(tuán)轉(zhuǎn)移）

+24-磷酸赤蘚糖+25-磷酸核糖23-磷酸甘油醛轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)醛酶26-磷酸果糖+7-磷酸景天庚酮糖2H25-磷酸木酮糖戊糖磷酸路徑經(jīng)過轉(zhuǎn)酮酶和轉(zhuǎn)醛酶實(shí)現(xiàn)與糖酵解連接。糖代謝的其他途徑第43頁基團(tuán)轉(zhuǎn)移

+24-磷酸赤蘚糖+23-磷酸甘油醛26-磷酸果糖轉(zhuǎn)酮酶25-磷酸木酮糖糖代謝的其他途徑第44頁H2OPi1,6-二磷酸果糖23-磷酸甘油醛6-磷酸果糖醛縮酶二磷酸果糖酯酶磷酸戊糖路徑非氧化階段之三

（3-磷酸甘油醛異構(gòu)、縮合與水解）

異構(gòu)酶糖代謝的其他途徑第45頁磷酸戊糖路徑非氧化分子重排階段

H2OPi6

5-磷酸核酮糖25-磷酸核糖25-磷酸木酮糖2

3-磷酸甘油醛27-磷酸景天庚酮糖24-磷酸赤蘚糖26-磷酸果糖2

5-磷酸木酮糖23-磷酸甘油醛26-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖16-磷酸果糖轉(zhuǎn)醛酶異構(gòu)酶轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)酮酶醛縮酶階段之一階段之二階段之三糖代謝的其他途徑第46頁磷酸戊糖路徑總反應(yīng)式6G-6-P+12NADP++7H2O5

G-6-P+6CO2+12NADPH+12H+表明1個(gè)6-P葡萄糖經(jīng)6次循環(huán)被徹底氧化為6個(gè)CO2.

由一個(gè)循環(huán)反應(yīng)體系組成。該反應(yīng)體系起始物為葡萄糖-6-磷酸，經(jīng)過氧化分解后產(chǎn)生五碳糖，CO2，無機(jī)磷酸，NADPH。糖代謝的