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1、单糖的生物合成,高等植物葡萄糖的合成可有多个途径:卡尔文循环蔗糖、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,一、糖异生的概念 由丙酮酸、草酰乙酸、乳酸、丙酸、甘油、氨基酸等非糖物质转变成葡萄糖的过程称为糖异生。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%，若喂乳酸、丙酮酸等糖原的量会增加。葡萄糖的来源饮食摄入，体内糖原分解，糖异生。,1、克服糖酵解的三步不可逆反应。糖酵解途径中有三步不可逆反应，这三步反应与糖异生途径是不可逆的。丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸果糖1,6-二磷酸转变为果糖-6-磷酸葡萄糖-6-磷酸水解为葡萄糖2、糖酵解在细胞液中进
2、行，糖异生则分别在线粒体和细胞液中进行。,糖异生途径的大部分反应与糖酵解的逆反应相同，但有两方面不同：,二、糖异生的途径,葡萄糖,葡萄糖-6-磷酸,果糖-6-磷酸,果糖-1，6-二磷酸,甘油醛-3-磷酸,二羟丙酮磷酸,1，3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,PEP,丙酮酸,丙酮酸,草酰乙酸（不能跨越 线粒体膜）,CO2+ATP+H2O,ADP+Pi,丙酮酸羧化酶,丙酮酸,苹果酸,苹果酸,草酰乙酸,草酰乙酸,PEP,GTP,GDP+CO2,PEP羧化激酶,1、丙酮酸 PEP,胞液,线粒体,NADH+H+,NADH+H+,丙酮羧化酶是一种线粒体酶，以生物素为辅基，生物素起CO2的作用
3、，乙酰-CoA是该酶的强抑制剂。对人体来说，葡萄糖异生作用中形成葡萄糖-6-磷酸的其他酶均在细胞质中，由丙酮酸羧化形成的草酰乙酸，必须穿过线粒体膜才能作为磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的底物。因为细胞不存在直接跨膜运送草酰乙酸的运载蛋白，一般情况下，草酰乙酸通过形成苹果酸的形式跨膜运输。,1.丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮羧化酶（线粒体）,磷酸烯醇式 丙酮酸羧激酶（线粒体/胞液）,丙酮酸+ATP+GTP+H2O 磷酸烯醇式丙酮酸+ADP+GDP+Pi+2H+,2、果糖-1，6-二磷酸 果糖-6-磷酸果糖-1，6-二磷酸+H2O 果糖-6-磷酸+Pi3、葡萄糖-6-磷酸 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸+H2
4、O 葡萄糖+Pi,果糖二磷酸酶,葡萄糖-6-磷酸磷酸酶,葡萄糖-6-磷酸磷酸酶存在于光面内质网膜上，它的活性需要一种Ca2+结合蛋白参与作用，葡萄糖-6-磷酸在内质网内水解为葡萄糖和无机磷酸。然后再转运到细胞质中。动物的肝、肠和肾细胞存在葡萄糖-6-磷酸磷酸酶，而脑和肌肉细胞不存在此酶。,糖酵解和葡萄糖异生途径中酶的差异,葡萄糖,葡萄糖-6-磷酸,果糖-6-磷酸,果糖-1,6-二磷酸,甘油醛-3-磷酸,二羟丙酮磷酸,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,
5、琥珀酰C0A,葡萄糖异生作用的前体（大多数氨基酸）,葡萄糖,葡萄糖-6-磷酸,果糖-6-磷酸,果糖-1，6-二磷酸,甘油醛-3-磷酸,P-二羟丙酮,21，3-二磷酸甘油酸,2 3-磷酸甘油酸,2 2-磷酸甘油酸,2 PEP,2丙酮酸,糖异生的能量计算？,消耗2ATP+2GTP,消耗2ATP,2NADH+2H+？,三、糖异生途径的意义,葡萄糖异生对人类以及其他动物是绝对需要的途径：人脑对葡萄糖有高度依赖性。红细胞也需要葡萄糖。尤其在饥饿状态下葡萄糖异生尤为重要；在机体处在剧烈运动时，也需要非糖物质及时提供葡萄糖，以维持血糖水平。当油料种子萌发时，脂肪酸经乙酰CoA通过乙醛酸循环合成琥珀酸 TCA
6、循环 糖异生,草酰乙酸,葡萄糖,供种子萌发使用,四、葡萄糖异生作用的调节,糖酵解作用 果糖-6-磷酸 糖异生作用,磷酸果糖激酶,果糖1.6-二磷酸酶,果糖-1、6-二磷酸,PEP,丙酮酸,草酰乙酸,丙酮酸激酶,丙酮酸羧化酶,PEP羧激酶,GF-2、6BPAMPATP柠檬酸H+,活化,抑制,F-1、6BP活化ATPALa,抑制,F-2、6BPAMP,柠檬酸活化,抑制,ADP抑制,乙酰CoA活化ADP抑制,-,脱磷酸化的酶（激酶2活性）（酯酶2活性）,F-6-P,F-2、6-BP,具有一条肽链的酶蛋白，由于某些氨基酸的磷酸化和脱磷酸化使之具有两种酶活性，这种酶称双功能酶。,果糖-2、6-二磷酸合成
7、与降解的调控,血糖低-胰高血糖素释放-cAMP级联作用-蛋白磷酸化。血糖高-胰岛素释放-F-2、6-BP多,磷酸化的酶,糖异生与糖酵解作用的相互调节：,1、磷酸果糖激酶（PFK）和果糖-1、6-二磷酸酶的调节：当AMP水平高时，表明需要ATP，PFK激活，增加糖酵解，由于果糖-1、6-二磷酸酶受抑制，则糖异生关闭。当ATP和柠檬酸水平高时，PFK受抑制，降低糖酵解的速率，柠檬酸增加果糖-1、6-二磷酸酶活性，从而增加糖异生速率。当饥饿时，由于血糖水平低，激素胰高血糖素释放，引起cAMP的级联作用，使酶蛋白磷酸化（FBPase2活化），降低F-2、6-BP；当进食时，血糖水平较高，激素胰岛素释放
8、，使F-2、6-BP增加，激活PFK，加速酵解；同时F-2、6-BP的增加抑制果糖-1、6-二磷酸酶活性，使糖异生作用受抑制。,2、丙酮酸激酶、丙酮酸羧化酶和PEP羧激酶的调节：高水平的ATP和Ala抑制丙酮酸激酶，从而抑制糖酵解；由于该情况下乙酰CoA亦是充裕的，则活化丙酮酸羧化酶，有助于糖异生的进行。反之，在细胞供能状态较低时，ADP水平较高，则抑制丙酮酸羧化酶和PEP羧激酶，关闭糖异生作用。丙酮酸激酶被F-1、6BP活化（前馈激活），即需要糖酵解加速时该酶的活性被提高。当饥饿时，由于血糖水平低，激素胰高血糖素释放，引起cAMP的级联作用，使丙酮酸激酶发生磷酸化，从而失去活性，抑制糖酵解。
9、,糖异生与糖酵解作用的相互调节：,糖异生与糖酵解作用的紧密相互调节防止了二者共同进行时的无效循环。,五.乳酸循环（可立氏循环，Cori 循环）,乳酸循环的生理意义：促进乳酸再利用，更新肝糖原，防止酸中毒,+H+,+H+,Cori循环在激烈运动时，糖酵解作用产生的NADH的速度超出通过呼吸链再形成NAD+的能力。这时肌肉中酵解过程形成的丙酮酸由乳酸脱氢酶转变为乳酸使NAD+再生，这样糖酵解作用才能继续提供ATP。肌肉细胞内的乳酸扩散到血液并随着血流进入肝脏细胞，在肝脏中通过糖异生途径转变为葡萄糖，又回到血液，随血流供应肌肉和脑对葡萄糖的需要。这个循环过程称Cori循环,六、乙醛酸循环三羧酸循环支
10、路,天冬氨酸,异柠檬酸,柠檬酸,草酰乙酸,乙醛酸,琥珀酸,葡萄糖异生途径,琥珀酸,苹果酸,苹果酸,草酰乙酸,延胡索酸,苹果酸,天冬氨酸,谷氨酸,-酮戊二酸,谷氨酸,-酮戊二酸,线粒体,乙醛酸循环体,六、乙醛酸循环三羧酸循环支路,三羧酸循环在异柠檬酸与苹果酸间搭了一条捷径。（省了6步）,异柠檬酸,柠檬酸,琥珀酸,苹果酸,草酰乙酸,CoASH,三羧酸循环,乙酰CoA,只有一些植物和微生物兼具有这样的途径；,异柠檬酸裂解酶,苹果酸合成酶,这种途径对于植物和微生物意义重大！,只保留三羧酸循环中的（10）脱氢（1NADH）产能，只相当于3个ATP，意义不在于产能，在于生存。.种子发芽,糖异生,油类植物种
11、子中的油,脂代谢,糖,乙醛酸循环,草酰乙酸,乙酰CoA,原始细菌生存,乙酸菌以乙酸为主要食物的细菌（物质循环中的重要一环）,生存,四碳、六碳化合物,转化,第26节 糖原的分解与合成,糖原是由若干个葡萄糖单位组成的具有许多分支结构的多糖，是动物体内糖的储存形式。糖原的分子结构：,糖原以颗粒形式存在于细胞质中，颗粒中除含糖原外，还有催化其合成与降解的酶以及调节蛋白。糖原主要储存在肝和肌肉组织中 肝糖原分解主要是补充血糖；肌糖原分解主要是为肌肉收缩提供能量。,糖原的分解代谢,肝糖原分解后绝大部分转化为葡萄糖释放入血。反应过程为：糖原（葡萄糖单位n）H3PO4 糖原（葡萄糖单位n1）1-磷酸葡萄糖葡萄糖-1-磷酸 葡萄糖-6-磷酸葡萄糖-6-磷酸H2O 葡萄糖H3PO4,糖原磷酸化酶,磷酸葡萄糖变位酶,葡萄糖-6-磷酸酶,（去分支酶）,糖原的分解,分支点前4个葡萄糖残基,-1,4-糖苷键,-1,6-糖苷键,糖原磷酸化酶从糖原的非还原端逐个断下葡萄糖分子，催化断裂的是末端葡萄糖残基C1与相邻葡萄糖残基C4之间的糖苷键（-1，4-糖苷键），断裂后氧原子留在C4上。只作用到糖原分支点前4个葡萄糖残基处即不能再继续催化。,
