第23和24章 葡糖異生和糖的其他代謝途徑

第23章

葡糖異生和糖的其他代謝途徑一、糖異生作用二、其它糖的生物合成三、植物糖代謝調(diào)節(jié)（一）糖異生作用的概念定義：

由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^程稱為糖（原）異生作用。原料：

生糖氨基酸、丙酮酸、乳酸、甘油及三羧酸循環(huán)中的有機酸

部位：

肝臟（主要）（線粒體、細胞質(zhì)）及腎臟（饑餓時）返回一、糖異生(gluconeogenesis)作用為什么需要糖異生？

人腦以葡萄糖作為主要能量來源，對葡萄糖有高度依賴性。成人腦每日大約需要120g葡萄糖，占人體對葡萄糖每日需要量160g的絕大部分。已知體液中的葡萄糖含量約為20g，從糖原可隨時提供的葡萄糖約為190g，因此機體在一般情況下，體內(nèi)的葡萄糖量只夠維持一天多的需要。如果機體處于饑餓狀態(tài)，則必須由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化成葡萄糖提供急需。當機體處于劇烈運動時，也需要由非糖物質(zhì)及時轉(zhuǎn)變成葡萄糖以供產(chǎn)能。

機體先消耗葡萄糖，然后消耗糖原，糖異生維持血糖穩(wěn)定從丙酮酸開始，葡糖異生的反應(yīng)步驟基本上是糖酵解的逆過程。但三個糖酵解中的3步不可逆反應(yīng)，必須繞道而行，跨越能障(energerybarrier)糖酵解在細胞液中進行，糖異生則分別在線粒體和細胞液中進行?？缭揭粋€膜障(membranebarrier)1、丙酮酸→磷酸烯醇式丙酮酸2、果糖-1,6-二磷酸→果糖-6-磷酸3、葡萄糖-6-磷酸→葡萄糖1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-二羥丙酮1，3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸PEP丙酮酸(二）糖異生作用的過程1、丙酮酸→磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸轉(zhuǎn)變成磷酸烯醇式丙酮酸是先由丙酮酸羧化酶（線粒體）催化丙酮酸羧化生成草酰乙酸，再由磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（細胞質(zhì)）催化反應(yīng)生成磷酸烯醇式丙酮酸。丙酮酸羧化酶PEP羧激酶草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶丙酮酸+ATP+GTP+H2O→PEP+ADP+GDP+PiA+

CO2

+ATP+ADP+Pi丙酮酸羧化酶生物素、Mg2+2、果糖-1,6-二磷酸→果糖-6-磷酸

果糖-1,6-二磷酸酶

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+H

2O———————→葡萄糖＋Pi葡萄糖-6-磷酸酶己糖激酶磷酸果糖激酶-12分子丙酮酸生成1分子葡萄糖總反應(yīng)式2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H++6H2O→葡萄糖+4ADP+2GDP+6Pi+2NAD+糖異生作用與膜障：

葡萄糖-6-磷酸酶果糖二磷酸酶-1磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶丙酮酸羧化酶胞漿胞漿胞漿、線粒體線粒體糖異生作用的酶存在部位

線粒體內(nèi)膜不允許草酰乙酸自由透過，故此草酰乙酸在線粒體與胞漿之間的交換受阻從而構(gòu)成“膜障”。（三）、糖異生作用的意義1、在饑餓情況下保證血糖濃度的相對恒定2、補充糖原貯備3、有利于乳酸的利用返回四、糖異生作用的調(diào)節(jié)控制

變構(gòu)劑的調(diào)節(jié)

原料供應(yīng)的影響

激素的調(diào)節(jié)饑餓劇烈運動脂肪動員加強[甘油]↑組織蛋白質(zhì)分解加強[氨基酸]↑[乳酸]↑糖異生作用加強返回1、6-磷酸果糖循環(huán)的變構(gòu)調(diào)節(jié)6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖糖異生糖酵解ATPADP磷酸果糖激酶-1PiH2O果糖二磷酸酶-1ATPAMP—++—2,6-二磷酸果糖

目前認為2,6-二磷酸果糖的水平是肝內(nèi)糖異生與糖酵解轉(zhuǎn)換的信號。[ATP]/（[ADP]+[AMP]）比值的變化可以有效地控制糖異生與糖酵解的轉(zhuǎn)換。2、PEP→丙酮酸循環(huán)的變構(gòu)調(diào)節(jié)：磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸乙酰CoAADPATP丙酮酸激酶草酰乙酸丙酮酸羧化酶ATPADP—++—1,6-二磷酸果糖—+3、胰高血糖素對糖異生的調(diào)節(jié)（1）2,6-二磷酸果糖-胰高血糖素果糖二磷酸酶-1[cAMP]6-磷酸果糖激酶-2失活糖異生作用[2,6-二磷酸果糖濃度]果糖二磷酸酶-1活性相對增加糖異生作用加強磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶合成↑胰高血糖素對糖異生的調(diào)節(jié)（2）2,6-二磷酸果糖+胰高血糖素磷酸果糖激酶-1[cAMP]6-磷酸果糖激酶-2失活糖分解作用[2,6-二磷酸果糖濃度]磷酸果糖激酶-1活性減弱糖分解作用減弱丙酮酸激酶活性4、糖異生調(diào)節(jié)的小結(jié)：ATP/(AMP+ADP)比值的變化對糖異生和糖酵解的影響(1)當體內(nèi)ATP積聚量較多時，可抑制糖的分解，促進糖的異生，以積累能源。(2)當耗能增加時，ATP不足，可促進糖的分解而抑制糖的異生以產(chǎn)生更多的ATP，以供機體需要。促進糖異生作用的激素：腎上腺素、胰高血糖素、糖皮質(zhì)激素抑制糖的異生作用的激素是：胰島素二、乳糖的生物合成和分解乳糖是半乳糖和葡萄糖以β（1，4）糖苷鍵連接的二糖，合成時候需活化的半乳糖作為供體（UDP-半乳糖），葡萄糖作為受體。分解乳糖的酶稱為乳糖酶，位于小腸上皮細胞，將乳糖分解為兩個單糖。幾乎所有的嬰幼兒都能消化乳糖，有部分成年人失去乳糖酶，造成乳糖不耐癥。形成UDPG1、糖原的生物學(xué)意義

糖原是貯存能量的、容易動員的多糖。當機體細胞中能量充足時，細胞將葡萄糖合成糖原將能量貯存起來；當能量供應(yīng)不足時，貯存的糖原即降解為葡萄糖產(chǎn)生ATP。因此糖原是生物體所需能量的貯存庫。機體貯存糖原的器官主要是肝臟和肌肉，在需要時肝臟中的糖原可以降解成葡萄糖，進入血液，運送到全身各處；肌肉中的糖原主要提供肌肉運動的需要。腦在正常情況下只利用葡萄糖作為能源。腦中只有少量的糖原，腦所需的葡萄糖要從血糖源源不斷地供應(yīng)三、糖原的合成與分解2、糖原的降解過程P392

細胞中催化糖原降解的是四種酶的作用下協(xié)同完成的，主要是磷酸化酶和糖原脫支酶共同作用，可以使糖原完全降解。1、磷酸化酶：它從糖原的非還原端逐個磷酸解下葡萄糖-1-磷酸，但磷酸化酶不能水解α（1→6）糖苷鍵。2、糖原脫支酶：可以水解α（1→6）糖苷鍵，3、磷酸葡萄糖變位酶:葡萄糖-1-磷酸再催化產(chǎn)生葡萄糖-6-磷酸。4、G-6-P酶：將G-6-P轉(zhuǎn)變?yōu)镚糖原的磷酸解作用鍵斷裂的位置脫支酶催化的反應(yīng)3、糖原的生物合成合成糖原的前體是UDP－葡萄糖（UDPG），它是葡萄糖的活化形式。

糖原合酶催化的反應(yīng)是將UDPG上的葡萄糖轉(zhuǎn)移到已存在的糖原分子的某個分支的非還原末端上，這個已經(jīng)存在的糖原分子稱為引物（primer）.最初起引物作用的是一種分子量為37kD的特殊蛋白質(zhì)，這種蛋白質(zhì)叫“生糖原蛋白或糖原引物蛋白”。這種蛋白分子上帶有一個由α（1→4）糖苷鍵連接的寡聚葡萄糖分子，它的第一個葡萄糖以共價鍵連接到蛋白質(zhì)的特定酪氨酸殘基上。生糖原蛋白或糖原引物蛋白糖原引物蛋白具有自動催化作用，可催化大約8個葡萄糖單位連接到自身的酪氨酸殘基上，其寡糖鏈的前體也是UDPG。生糖原蛋白實際上形成了糖原的核心。糖原合酶必須與生糖原蛋白相互作用才有糖原合成的活性，糖原合酶一旦與生糖原蛋白脫離，即不再行使糖原合成的功能。形成UDPG糖原合成的前體UDPG的結(jié)構(gòu)UDP-葡萄糖焦磷酸化酶糖原合成糖原合酶糖原分支酶三、淀粉的合成

存在于植物體內(nèi)，尤其是谷類、豆類、薯類作物的籽粒和貯藏組織都含豐富的淀粉。淀粉合成中的糖基供體有ADPG、UDPG，主要是ADPG.合成分兩階段進行，先合成直鏈淀粉，然后分支形成支鏈淀粉。G6-P-G1-P-FADPGATPPPiADPG轉(zhuǎn)G酶ADPADPG焦磷酸化酶UTPPPiUDPG焦磷酸化酶UDPG轉(zhuǎn)G酶UDPGUDPADP變位酶ATPGnGn+1支鏈淀粉分支酶直鏈淀粉引物四、淀粉的分解代謝

人從食物中攝入大量的淀粉（starch）和少量的糖原。唾液和胰液中含有α－淀粉酶，可以降解攝