单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,生物化学,糖代谢,之三,7.5 糖异生作用,gluconeogenesis,概 况,过 程,意 义,调 节,葡萄糖来源,高等植物葡萄糖的合成可有多个途径:,卡尔文循环光合作用,蔗糖、淀粉的降解,糖异生,动物体内葡萄糖的合成途径：,糖原的降解,糖异生,7.5 糖异生作用,一 糖异生作用的概念,定义：,由非糖物质(丙酮酸、草酰乙酸、乳酸)转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖原异生作用。,原料：,生糖氨基酸、丙酮酸、乳酸、甘油及三羧酸循环中的有机酸,部位：肝脏主要及肾脏饥饿时,糖异生研究中最直接的证据来自动物实验：大鼠禁食24小时，肝中糖原从7%-1%，假设喂乳酸、丙酮酸等糖原的量会增加。,7.5 糖异生作用,二 糖异生作用的过程,根本上是糖酵解的逆过程,跨越三个能障(energery barrier),跨越一个膜障(membrane barrier),糖 酵 解 过 程：,葡萄糖,6-磷酸果糖,磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛,2,2-,磷酸甘油酸,2,丙酮酸,6-磷酸葡萄糖,ADP,ATP,1,6-二磷酸果糖,ADP,ATP,2,1,3,-二磷酸甘油酸,2,P,i,2,NADH+,2,H,+,2,NAD,+,2,3-磷酸甘油酸,2,ADP,2,ATP,2,磷酸烯醇式丙酮酸,2H,2,O,2,烯醇式丙酮酸,2,ADP,2,ATP,2,乳酸,三个不可逆过程,丙酮酸,草酰乙酸不能跨越,线粒体膜,CO,2,+,ATP,+H,2,O,ADP+Pi,丙酮酸羧化酶(线粒体内,丙酮酸,苹果酸,苹果酸,草酰乙酸,草酰乙酸,PEP(磷酸烯醇式丙酮酸,GTP,GDP+CO,2,PEP羧化激酶,1、丙酮酸 PEP,细胞质,线粒体,NADH+H,+,NADH+H,+,跨越一个膜障，一个能障,苹果酸脱氢酶,7.5 糖异生作用,丙酮酸转变为草酰乙酸：,丙酮酸+CO,2,+ATP 草酰乙酸,+ADP+Pi,+,CO,2,+ATP,+ADP+Pi,丙酮酸羧化酶,生物素、,Mg,2,+,消耗一分子,ATP,草酰乙酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸：,草酰乙酸+GTP 磷酸烯醇式丙酮酸+GDP+,CO,2,草酰乙酸,磷酸烯醇式丙酮酸,GDP,GTP,CO,2,磷酸烯醇式丙酮酸,羧激酶,7.5 糖异生作用,消耗一分子,GTP,丙酮酸羧化支路：,丙酮酸,磷酸烯醇式丙酮酸,葡萄糖,ADP,ATP,丙酮酸激酶,草酰乙酸,ATP,ADP,CO,2,丙酮酸羧化酶,生物素,CO,2,GTP,GDP,磷酸磷醇式丙酮酸,羧激酶,7.5 糖异生作用,2、1，6-二磷酸果糖 6-磷酸果糖,1，6-二磷酸果糖+H2O 6-磷酸果糖+Pi,它避开了糖酵解过程重不可能进行的直接逆反响形成ATP和6-磷酸果糖的吸能反响将及其改变为释放无机磷的放能反响,3、6-磷酸葡萄糖 葡萄糖 p156,6-磷酸葡萄糖+H2O 葡萄糖+Pi,果糖1,6二磷酸酶,葡萄糖6-磷酸酶,1,6-二磷酸果糖的水解：,6-磷酸果糖,1,6-二磷酸果糖,ATP ADP,糖的分解代谢,磷酸果糖激酶-1,H,3,PO,4,H,2,O,糖的异生作用,果糖二磷酸酶-,1,底物循环,6-磷酸葡萄糖的水解：,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,ATP ADP,糖的分解代谢,己糖激酶,(肝),H,3,PO,4,H,2,O,糖的异生作用,葡萄糖-6-磷酸酶,肝,底物循环,糖异生作用与膜障：,葡萄糖,-6-,磷酸酶,果糖二磷酸酶,-1,丙酮酸羧化酶,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶,细胞质,细胞质,线粒体,细胞质、线粒体,糖异生作用的酶,存在部位,线粒体内膜不允许草酰乙酸自由透过，故此草酰乙酸在线粒体与胞浆之间的交换受阻从而构成“膜障。,7.5 糖异生作用,天冬氨酸,苹果酸,天冬氨酸,苹果酸,草酰乙酸,磷酸烯醇式,丙酮酸,丙酮酸,丙酮酸,磷酸烯醇式,丙酮酸,草酰乙酸,线粒体中草酰乙酸的转运,线粒体内膜,线粒体基质,细胞质,糖异生,丙酮酸羧化酶,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶,2,丙酮酸,2,乳酸,乳酸、丙酮酸的糖异生作用,2,草酰乙酸,2,丙酮酸,2,磷酸烯醇式丙酮酸,1，6-二磷酸果糖,6-磷酸果糖,6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,2,草酰乙酸,2,苹果酸,2,苹果酸,线粒体中草酰乙酸的转运,甘油的糖异生作用：,6-磷酸葡萄糖,甘 油,磷酸甘油,3-,磷酸甘油醛,1，6-,二磷酸果糖,ATP,ADP,甘油激酶,磷酸二羟丙酮,NAD,+,NADH+H,+,磷酸甘油脱氢酶,6-磷酸果糖,葡萄糖,乳酸,三羧酸循环中有机酸的糖异生作用,三羧酸循环,中的有机酸,2 丙酮酸,2,磷酸烯醇式丙酮酸,2 乳酸,1，6-二磷酸果糖,6-磷酸果糖,苹果酸,苹果酸,草酰乙酸,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,6-P葡萄糖,6-P果糖,1，6-二P果糖,3-磷酸甘油醛,P-二羟丙酮,1，3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,PEP,丙酮酸,大多数氨基酸,乳酸,Cori循环,TCA的中间产物,糖异生途径及其前体,草酰乙酸,反刍动物体内乙酸、丙酸,丁酸,琥珀酰C0A,糖异生的能量计算,？,P157 图25-3,？,？,葡萄糖,6-P葡萄糖,6-P果糖,1，6-二P果糖,3-磷酸甘油醛,P-二羟丙酮,2X1，3-二磷酸甘油酸,2X3-磷酸甘油酸,2X2-磷酸甘油酸,2,XPEP,2,丙酮酸,糖异生的能量计算,？,消耗2ATP+2GTP,消耗2ATP,2NADH+2H,+,？,7.5 糖异生作用,三、糖异生作用的意义,在饥饿情况下保证血糖浓度的相对恒定,补充糖原贮备,有利于乳酸的利用,7.5 糖异生作用,糖异生与血糖浓度：,红细胞、骨髓,肾髓质、神经,视,网,膜,消耗100-150g,葡萄糖/天,消耗40g,葡萄糖/天,人体储存的可供全身利用的糖仅150g左右,不到12小时全部耗尽,正常情况下,血糖浓度：,4.56.7mmo/L,禁食数周时,血糖浓度：,3.9mmo/L,在饥饿情况下,糖异生对保证血糖浓度的相对恒定具有重要的意义,即使在饥饿时，机体也需消耗一定量的,葡萄糖,（200g/天),大脑,7.5 糖异生作用,糖异生与糖原贮备：,糖异生是肝补充或恢复糖原储藏的重要途径。,动物从饥饿后摄食数小时后，糖的分解代谢应加速而糖异生途径应被抑制，但此时肝内仍保持较高的糖异生活性达23小时，以参与糖原的合成。只有在肝内有一定量的糖原后，摄入的葡萄糖才分解供能，或提供乙酰CoA。,7.5 糖异生作用,肌肉中乳酸的利用：,乳酸,糖原,葡萄糖,丙酮酸,葡萄糖,血糖,血乳酸,糖原,丙酮酸,乳酸,6-磷酸葡萄糖,肝脏,肌肉,可立氏循环,由于乳酸主要是在肌肉组织经糖的无氧酵解产生，但肌肉组织糖异生作用很弱，且不能生成自由葡萄糖，故需将产生的乳酸转运至肝脏重新生成葡萄糖后再加以利用。,葡萄糖在肌肉组织中经糖的无氧酵解产生的乳酸，可经血循环转运至肝脏，再经糖的异生作用生成自由葡萄糖后转运至肌肉组织加以利用，这一循环过程就称为乳酸循环Cori循环。,7.5 糖异生作用,乳酸循环(cori cycle)：,定义：,意义：,防止乳酸堆积引起酸中毒,防止乳酸的浪费有利于乳酸的再利用,促进肝糖原的不断更新,肌糖原,血乳酸,肝糖原,血糖,乳酸循环,糖异生的意义：,1、有利于机体内糖来源缺乏时 维持 血糖浓度相对恒定,2、有利于乳酸的利用(可立氏循环,3、协助氨基酸代谢,维持酸碱平衡.,葡萄糖异生作用的调节,糖酵解作用 6-P果糖 糖异生作用,磷酸果糖激酶,果糖1.6-二磷酸酶,1、6-二磷酸果糖,PEP,丙酮酸,草酰乙酸,丙酮酸激酶,丙酮酸羧化酶,PEP羧激酶,G,F-2、6BP,AMP,ATP,柠檬酸,H+,活化,抑制,F-1、6BP活化,ATP,ALa,抑制,F-2、6BP,AMP,柠檬酸活化,抑制,ADP抑制,乙酰CoA活化,ADP抑制,7.5 糖异生作用,糖异生作用的调节：,变构剂的调节,原料供给的影响,激素的调节,饥饿,剧烈运动,脂肪动员加强,甘油,组织蛋白质分解加强,氨基酸,乳酸,糖异生作用加强,返回,