第三節(jié)糖的合成代謝

第四節(jié)糖的合成代謝BiosynthesisofcarbohydratesChapter3

MetabolismofCarbohydrate1.光合作用（photosynthesis)光合作用分成兩個部分光反應(yīng)(photoreaction)暗反應(yīng)(darkreaction)類囊體基質(zhì)Inplants:2NADP++2ADP+2pi+2H2O→2NADPH?H++2ATP+O2Inphotobacteria:NADP++ADP+pi+H2A→NADPH?H++ATP+[A]光反應(yīng)(photoreaction)chlorophylActivedchlorophyllightO22H++2eH2ONADPH?H+NADP+ADPATPCO2(CH2O)CO2固定的方式:三碳循環(huán)—Calvin循環(huán)四碳循環(huán)—Hatch-Stack途徑①逆HMP途徑TheinitialCO2

fixationiscatalyzedbyribulose1,5-bisphosphatecarboxylase/oxygenase①逆HMP途徑四碳循環(huán)—Hatch-Stack途徑2.糖異生作用(Gluconeogenesis) 由非糖物質(zhì)合成葡萄糖對于哺乳動物絕對必需,因腦、神經(jīng)系統(tǒng)、紅細胞、睪丸、腎上腺髓質(zhì)、胚胎組織等首選血液中的葡萄糖作為他們唯一的或主要的燃料分子。人腦每天需要超過120g的葡萄糖。 由非糖前體合成葡萄糖的過程稱為糖異生。糖異生發(fā)生于所有動物、植物、真菌和微生物,過程相似。2.糖異生作用(Gluconeogenesis)糖異生作用的生理意義:維持血糖平衡滿足組織和細胞對糖的需求哺乳動物糖異生主要發(fā)生于肝臟(1)糖異生與酵解糖異生過程總體上是酵解過程的逆轉(zhuǎn)反應(yīng)；由于酵解與異生都發(fā)生在胞質(zhì),兩者有相互協(xié)作的調(diào)節(jié)；酵解過程的三步不可逆反應(yīng),因此在糖異生中必需有不同的酶催化反應(yīng)逾越三步不可逆反應(yīng)?！嗵钱惿闹行狞c就是使能轉(zhuǎn)變?yōu)楸岬奈镔|(zhì)如何沿著逆酵解途徑回到Glc的問題,即如何解決酵解途徑中的三步不可逆反應(yīng)。酵解的三步不可逆反應(yīng)

1.Glucose+ATP——G-6-P+ADP

2.F-6-P+ATP———F-1,6-diP+ADP

3.PEP+ADP——Pyruvate+ATP己糖激酶磷酸果糖激酶丙酮酸激酶糖酵解與糖異生中的不同酶（2）糖異生的前體物質(zhì)

凡可生成丙酮酸以及TCA循環(huán)中間產(chǎn)物的物質(zhì),均可作為糖異生的前體:大多氨基酸;肌肉劇烈運動產(chǎn)生的大量乳酸；反芻動物分解纖維素產(chǎn)生的乙酸、丙酸、丁酸等奇數(shù)脂肪酸分解產(chǎn)生的琥珀酰CoA等。由簡單前體合成糖（3）從丙酮酸開始的糖異生作用 糖異生不能通過酵解的逆反應(yīng)實現(xiàn),需胞質(zhì)和線粒體酶的相互協(xié)作完成。兩種方式①②丙酮酸羧化支路

PEP

Pyruvate

acetyl-CoAoxaloacetateCO2+ATPADP+PiCO2GDPGTPCitratemalateNADH+H+NAD+Conversionoffructose1,6-bisphosphatetofructose6-phosphateisthesecondbypassingstepThereactioniscatalyzedbyMg2+-dependentfructose1,6-bisphosphatase(insteadofphosphofructokiase-1).Theconversionofglucose6-phosphatetoglucoseisthelastbypassingstepThereactioniscatalyzedbyglucose6-phosphatase(insteadofhexokiase).TheenzymeispresentonthelumensideoftheERmembraneofhepatocytes(肝細胞)andrenal(腎的)cells.Theenzymeisnotpresentinmuscleorbraincells,wheregluconeogenesisdoesnotoccur.Glucose6-phosphataseconvertsglucose6-PtoglucoseintheERlumenofliverandkidneycells.(4)

TCA環(huán)的中間體可參與糖異生偶數(shù)碳脂肪酸及代謝為乙酰-CoA的氨基酸在動物中不能異生為糖(5)生糖氨基酸的糖異生丙酮酸的兩個不同

命運:異生和酵解

是相互調(diào)節(jié)的葡萄糖ATPADPPiH2OG6PPEPAcetyl-CoAG6PG6PF1,6PAMPADPF2,6BPATPCitrate3-P-GlycerateAMPADPF2,6BPATPCitrateNADHPEPPyruvateOxaloacetateGDPC2OGTPATPADPAcetyl-CoAADPATPFDPG6PATPCitrateAlaAcetyl-CoA相同的位點,獨立的調(diào)節(jié)（6）糖的分解與異生的協(xié)調(diào)

F-2,6dip對酵解和異生的調(diào)節(jié)（7）“無效循環(huán)”－FutileCycle 生物組織內(nèi)由兩個不同的酶催化兩個相反的代謝途徑，反應(yīng)的一方需要高能化合物如ATP參與，而另一方則自動進行，這樣循環(huán)的結(jié)果只是ATP被水解了，而其他反應(yīng)物并無變化，這種循環(huán)被稱為“無效循環(huán)”（Futilecycle)。 肝臟中有酵解和異生的完整酶系，可能存在３種無效循環(huán)。意義:產(chǎn)生熱能、擴大代謝的調(diào)控?！盁o效”循環(huán)（FutileCycle）

3.糖原與淀粉的合成

Biosynthesisofglycogenandstarch基本步驟單糖的活化糖鏈的延長糖原的分枝反應(yīng)歷程:單糖的活化

G-6-PG-1-P△G0’=7.28kJ/molG-1-P+p-p-p-UUDP-G+PPi△G0’=?0kJ/mol2Pi(1)(2)△G0’=-33.5kJ/mol2.糖鏈的延長:＋糖原合酶增加溶解度增加非還原端（增加合成與降解的幾率）3.糖原的分枝:由糖原分枝酶催化非還原端11個糖基非還原端7糖殘基被切下Glycogen-branchingenzyme非還原端11個糖基非還原端7糖殘基非還原端7糖殘基被切下Glycogen-branchingenzyme非還原端11個糖基非還原端7糖殘基被切下Glycogen-branchingenzyme7糖殘基的還原端被轉(zhuǎn)移到同一或另一相鄰糖鏈距分枝點或核心第4個糖殘基上△G0’=-15.5kJ/mol7糖殘基的還原端被轉(zhuǎn)移到前4個糖基上△G0’=-15.5kJ/molGlycogen-branchingenzyme非還原端11個糖基非還原端7糖殘基被切下在植物及光合細菌中,淀粉的合成與糖原的合成是相似的,但葡萄糖的活化形式是ADP-G若支鏈淀粉形成,在葡萄糖鏈超過30－40后糖原的分解與合成的調(diào)節(jié)高活性糖原磷酸化酶低活性糖原磷酸化酶高活性糖原合酶低活性糖原合酶第五節(jié)糖代謝紊亂

(MetabolicBlock)

兩個主要原因可導(dǎo)致糖代謝的紊亂:

代謝酶的先天性缺陷； 調(diào)節(jié)作用的失調(diào)。半乳糖血癥（Galactosemia）

患者先天缺乏galactose1-phosphateuridyltransferase,不能把Gal-1-P轉(zhuǎn)化為UDP-Gal,半乳糖不能進入EMP,血中半乳糖增多,引起半乳糖血,嚴(yán)重時導(dǎo)致半乳糖尿,患兒生長遲緩、喝奶后嘔吐、腹瀉、肝腫大、黃疸、智力遲鈍,繼續(xù)攝入半乳糖會中毒死亡。半乳糖血癥（Galactosemia）機制己糖激酶(hexokinase)缺乏

紅細胞中,葡萄糖磷酸化受影響,EMP產(chǎn)物減少,2,3-dip-甘油酸缺少,血紅蛋白對O2的親和力異常高,組織獲得O2的機會少,引起缺氧。丙酮酸激酶（Pykinase）缺乏

酵解產(chǎn)物不能進入TCA,EMP產(chǎn)物濃度增高,2,3-dip-GA增多,血紅蛋白對O2的親和力非常低；ATP減少,降低Na+.K+-ATPase活性,細胞無法維持正常離子濃度而腫脹、裂解,導(dǎo)致溶血性貧血。G-6-PdHE缺乏

先天缺乏者在給藥（磺胺、阿司匹林等氧化性藥物）后表現(xiàn)為不耐,數(shù)天后產(chǎn)生黃疸、尿變黑、血紅素下降,因紅細胞中無線粒體,缺乏此酶無法產(chǎn)生NADPH,不能保持細胞內(nèi)GSH水平,膜結(jié)構(gòu)破壞,