第9-4章糖异生和其他代谢途径课件

第第23章章糖异生和其他代谢途径糖异生和其他代谢途径第23章糖异生和其他代谢途径1一、糖异生作用主要在肝脏中进行一、糖异生作用主要在肝脏中进行由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程。由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程。（一）糖异生途径（一）糖异生途径 基本上是糖酵解的逆过程，只有三步不基本上是糖酵解的逆过程，只有三步不可逆步骤不同。可逆步骤不同。一、糖异生作用主要在肝脏中进行由非糖物质转变为葡萄糖或糖2第9-4章糖异生和其他代谢途径课件3 1 1、6 6磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 水解成水解成 葡萄糖葡萄糖G-6-PG-6-P葡糖激葡糖激酶酶ADPATPGlcGlc6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸酶磷酸酶H2OPi 1、6磷酸葡萄糖 水解成 葡萄糖G-6-P葡糖激42.12.1，6 62P-F 2P-F 转变为转变为 6 6P-FP-F二磷酸果糖二磷酸果糖 磷酸酶磷酸酶H2OPiF-1F-1，6-2P6-2PF-6-PF-6-P果糖磷酸果糖磷酸激酶激酶-1-1ADPATP2.1，62P-F 转变为 6P-F二磷酸果糖 磷53 3、丙酮酸羧化支路、丙酮酸羧化支路：在在EMPEMP中，丙酮酸激酶中，丙酮酸激酶催化的反应是不可逆催化的反应是不可逆的。的。胞液中的丙酮酸进胞液中的丙酮酸进入线粒体，生成草酰入线粒体，生成草酰乙酸。乙酸。草酰乙酸透出线粒草酰乙酸透出线粒体，在胞液中生成烯体，在胞液中生成烯醇丙酮酸磷酸醇丙酮酸磷酸(PEP)(PEP)。3、丙酮酸羧化支路：在EMP中，丙酮酸激酶催化的反应是不可6从线粒体向胞浆转运草酰乙酸从线粒体向胞浆转运草酰乙酸 机制机制：苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶从线粒体向胞浆转运草酰乙酸 机制：苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶7苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶8第9-4章糖异生和其他代谢途径课件9糖异生作用的糖异生作用的3 3种种主要原料是乳主要原料是乳酸、甘油和某酸、甘油和某些氨基酸。些氨基酸。乳酸在乳酸脱乳酸在乳酸脱氢酶催化下氢酶催化下生成丙酮酸，生成丙酮酸，经羧化支路经羧化支路再沿再沿EMPEMP逆逆行生成糖；行生成糖；甘油激酶甘油激酶糖异生作用的3种主要原料是乳酸、甘油和某些氨基酸。乳酸在乳10甘油被磷酸化生成磷酸甘油，再被氧化成磷酸二羟丙酮，经甘油被磷酸化生成磷酸甘油，再被氧化成磷酸二羟丙酮，经EMPEMP逆行合成糖；逆行合成糖；甘油被磷酸化生成磷酸甘油，再被氧化成磷酸二羟丙酮，经EMP逆11氨基酸可通过多种方式转变成氨基酸可通过多种方式转变成EMPEMP的中间产物，再生成糖的中间产物，再生成糖。-生糖氨基酸生糖氨基酸氨基酸可通过多种方式转变成EMP的中间产物，再生成糖。-12(二二)糖异生途径总览糖异生途径总览(二)糖异生途径总览13第9-4章糖异生和其他代谢途径课件14第9-4章糖异生和其他代谢途径课件15(三三)糖异生能量消耗及意义糖异生能量消耗及意义(三)糖异生能量消耗及意义16HMSHMS17(四四)糖异生的调节糖异生的调节1.1.糖异生的限速酶的调节糖异生的限速酶的调节:主要有以下主要有以下4 4个个酶：酶：丙酮酸羧化酶、丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶葡萄糖磷酸酶葡萄糖磷酸酶(四)糖异生的调节18丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶PC生物素烯醇丙酮酸烯醇丙酮酸磷酸羧激酶磷酸羧激酶葡萄糖葡萄糖烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸PEPPEP丙酮酸丙酮酸PAPA丙酮酸激酶丙酮酸激酶PKPK糖酵解ATP-胰高血胰高血糖素糖素-ADP+草酰乙酸草酰乙酸ADP+H3PO4CO2ATPGDP+CO2ATP糖异生ATP+ADP-F-1,6-2P+胰高血糖素胰高血糖素/胰岛素胰岛素比例比例高诱导高诱导大量磷大量磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶，果糖酸烯醇式丙酮酸羧激酶，果糖6-6-磷酸磷酸酶等酶等糖异生酶合成而阻遏葡萄糖激酶糖异生酶合成而阻遏葡萄糖激酶和丙酮酸激酶的合成。和丙酮酸激酶的合成。胰高血糖素胰高血糖素激活激活AC以产生以产生cAMP，激活蛋白，激活蛋白激激 酶，后者磷酸化酶，后者磷酸化丙酮酸激酶丙酮酸激酶而使之而使之被抑被抑制制，阻止磷酸烯醇式丙酮酸向丙酮酸转变，阻止磷酸烯醇式丙酮酸向丙酮酸转变,刺激糖异生途径。刺激糖异生途径。丙酮酸羧化酶PC生物素烯醇丙酮酸葡萄糖烯醇式丙酮酸磷酸PEP19果糖果糖-2,6-2,6-二磷酸的调节二磷酸的调节 2，6-2P-F由由PFK-2催化生成催化生成 F-6-P F-6-P F-2,6-2PF-2,6-2PATP ADP果糖果糖-6-6-磷酸磷酸+磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶2 2PFK-2PFK-2果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶2 2FBPase 2FBPase 2PiG-6-P GlcPFK-1+果糖果糖-2磷酸酶磷酸酶ATP+柠檬酸-胰高血糖素胰高血糖素+胰高血糖素胰高血糖素-胰高血糖素胰高血糖素可使可使PFK-2PFK-2磷酸化而失磷酸化而失活。活。降低降低2 2，6-6-2P-F2P-F浓度浓度由于2,6-2P-F是果糖二磷酸酶的别位抑制物，是PFK-1的别位激活物.结果是结果是PFK-1PFK-1活性下活性下降降，果糖二磷果糖二磷 酸酸酶活性增高酶活性增高，1,6-1,6-2P-F2P-F转变为转变为6-P-F6-P-F增多，有利于糖异增多，有利于糖异生，而胰岛素的作生，而胰岛素的作用正相反。用正相反。-抑抑制制F 1,6-2P-果糖果糖-6-磷酸磷酸果糖-2,6-二磷酸的调节 2，6-2P-F由PFK-2催化20胰岛素的作用胰岛素的作用:刺激糖原合成刺激糖原合成胰岛素受体上的受体上的酪酪氨酸激酶氨酸激酶胰岛素敏感胰岛素敏感蛋白激酶蛋白激酶磷蛋白磷蛋白磷酸酶磷酸酶糖原合酶糖原合酶磷酸化酶磷酸化酶激酶激酶去磷酸化去磷酸化激活激活激活激活激活激活激活激活抑制抑制胰岛素的作用:受体上的胰岛素敏感磷蛋白糖原合酶磷酸化酶激酶去212.2.代谢物对糖异生的调节代谢物对糖异生的调节(1).(1).糖异生原料的浓度对糖异生作用的调节糖异生原料的浓度对糖异生作用的调节血浆中甘油、乳酸和氨基酸浓度增加时，使血浆中甘油、乳酸和氨基酸浓度增加时，使糖的异生作用增强。糖的异生作用增强。例如饥饿情况下，脂肪动员增加，组织蛋白例如饥饿情况下，脂肪动员增加，组织蛋白质分解加强，血浆质分解加强，血浆甘油和氨基酸增高甘油和氨基酸增高；激烈；激烈运动时，血运动时，血乳酸含量剧增乳酸含量剧增，都可，都可促进糖异生促进糖异生。2.代谢物对糖异生的调节22(2).(2).乙酰乙酰CoACoA浓度对糖异生的影响浓度对糖异生的影响乙酰辅酶乙酰辅酶A A决定了丙酮酸代谢的方向决定了丙酮酸代谢的方向.脂肪酸氧化分解脂肪酸氧化分解-产生产生大量的乙酰辅酶大量的乙酰辅酶A A-抑制丙酮酸脱氢酶系抑制丙酮酸脱氢酶系-丙酮酸大量蓄积丙酮酸大量蓄积,为糖异生提供为糖异生提供原料原料-激活丙酮酸羧化酶激活丙酮酸羧化酶-加速丙酮酸生成加速丙酮酸生成OAA.OAA.使使糖异生作用增强。糖异生作用增强。此外乙酰此外乙酰CoACoA与与OAAOAA缩合生成缩合生成柠檬酸柠檬酸由线粒体内由线粒体内透出而进入细胞液中，透出而进入细胞液中，变构抑制变构抑制PFK-1PFK-1，使果，使果糖二磷酸酶活性升高，糖二磷酸酶活性升高，促进糖异生促进糖异生。(2).乙酰CoA浓度对糖异生的影响23乳酸的再利用和可立氏循环乳酸的再利用和可立氏循环1 1、在饥饿情况下保证、在饥饿情况下保证血糖浓度的相对恒定血糖浓度的相对恒定,为那些特别依赖葡萄糖为那些特别依赖葡萄糖氧化供能的细胞和组氧化供能的细胞和组织织(脑脑,红细胞红细胞)提供能提供能量量.与乳酸的利用有密与乳酸的利用有密切关系切关系 乳酸的再利用和可立氏循环1、在饥饿情况下保证血糖浓度的相对24乳酸循环乳酸循环肝糖肝糖原原肌糖肌糖原原血糖血糖糖原合成糖原合成糖原分解糖原分解糖异生糖异生（肝（肝）血乳酸血乳酸尿乳酸尿乳酸无氧酵解无氧酵解糖原合成糖原合成CO2+H2O+能量能量O2O2O2乳酸循环肝糖原肌糖原血糖糖原合成糖原分解糖异生（肝）血乳酸尿25血糖浓度的恒定血糖浓度的恒定:人体血糖人体血糖70-110mg/ml(0.1%)70-110mg/ml(0.1%)糖异生的主要器官糖异生的主要器官:肝肝(主要主要),),肾肾(次要次要););糖原储存情况糖原储存情况:总量约总量约500g,500g,其中肝其中肝80g,80g,肌肉肌肉420g;420g;其它微量其它微量.激素调节激素调节:升血糖升血糖:胰高血糖素胰高血糖素,糖皮质激素糖皮质激素,肾上腺素肾上腺素,生长激素生长激素降血糖降血糖:胰岛素胰岛素血糖浓度的恒定:26为什么要保持血糖浓度的恒定为什么要保持血糖浓度的恒定?某些组织以葡萄糖为主要能源物质某些组织以葡萄糖为主要能源物质:红细胞红细胞(缺乏线粒体缺乏线粒体),),脑脑,肾髓质肾髓质,睾丸睾丸,眼晶状体眼晶状体脑脑-身体第一重要器官身体第一重要器官心脏输出的心脏输出的1/51/41/51/4的血液进入脑的血液进入脑,每天每天消耗的消耗的160g160g葡萄糖中葡萄糖中120g120g由脑消耗由脑消耗.缺氧与缺糖对脑是缺氧与缺糖对脑是致命致命的的.为什么要保持血糖浓度的恒定?272 2、协助、协助AAAA代谢代谢3 3、减轻或消除代谢性酸中毒、减轻或消除代谢性酸中毒缺氧和一些疾病缺氧和一些疾病(如糖尿病如糖尿病)能导致体内酸能导致体内酸性物质堆积性物质堆积(乳酸和酮体乳酸和酮体),),引起代谢性酸引起代谢性酸中毒中毒.如肾脏细胞内的糖异生如肾脏细胞内的糖异生,能增强质能增强质子从体内排除子从体内排除.4 4、植物和某些微生物、植物和某些微生物利用乙酰利用乙酰CoACoA作为糖作为糖异生的前体异生的前体,使得它们可以利用乙酸作为使得它们可以利用乙酸作为唯一的碳骨架来源唯一的碳骨架来源.2、协助AA代谢28二.糖的其他代谢途径乳糖的生物合成与分解二.糖的其他代谢途径乳糖的生物合成与分解29三.葡萄糖出入动物细胞的特殊运载机构三.葡萄糖出入动物细胞的特殊运载机构30单糖的吸收单糖的吸收-载体蛋白载体蛋白介导的介导的,具有底物特异具有底物特异性和立体特异性性和立体特异性.消化成单糖后方可被小肠粘膜细胞吸收消化成单糖后方可被小肠粘膜细胞吸收单糖的吸收速率单糖的吸收速率:以以GlcGlc吸收速率为吸收速率为100 100 D-Gal 110 D-Glc 100 D-Fru 43 D-Gal 110 D-Glc 100 D-Fru 43 D-Man 19 L-Xyl 15 L-Ara 9D-Man 19 L-Xyl 15 L-Ara 9单糖的吸收-载体蛋白介导的,具有底物特异性和立体特异性.消化31至少有至少有2 2种类型种类型单糖运输蛋白单糖运输蛋白参与催化单糖参与催化单糖从肠腔进入小肠上皮细胞从肠腔进入小肠上皮细胞Na+-单糖共运输蛋白系统单糖共运输蛋白系统:四聚体四聚体,每个单体每个单体75k,75k,对对 D-Glc,-D-Glc,-甲基甲基-D-Glc,D-Gal-D-Glc,D-Gal 专一专一需要需要NaNa+伴随伴随,跨膜运输所需要的能量来自细胞跨膜运输所需要的能量来自细胞膜两侧膜两侧NaNa+浓度梯度浓度梯度,Na,Na+在在NaNa+/K/K+泵催化下泵催化下离开细胞离开细胞.至少有2种类型单糖运输蛋白参与催化单糖从肠腔进入小肠上皮细胞32GlcGlc跨膜运输是跨膜运输是消耗消耗ATP的主动过程的主动过程,所需能所需能量来自细胞膜两侧量来自细胞膜两侧NaNa+浓度梯度。浓度梯度。转运蛋白，转运蛋白，Na Na+参与传递。参与传递。Glc跨膜运输是消耗ATP的主动过程,所需能量来自细胞膜两侧33不依赖不依赖NaNa+的易化扩散运输系统的易化扩散运输系统:对对 D-Fru D-Fru 专一通过此系统专一通过此系统FruFru被转变为被转变为GlcGlc不依赖不依赖NaNa+但能运输常见三种单糖但能运输常见三种单糖的易化扩的易化扩散转运系统散转运系统(小肠小肠,肝肝,肾肾,出细胞进入血液出细胞进入血液)D-Glc D-Gal,D-Fru;2-D-Glc D-Gal,D-Fru;2-脱氧脱氧-D-Glc-D-Glc不依赖Na+的易化扩散运输系统:对 D-Fru 专一通过此34葡萄糖运载蛋白GLUT1 GLUT2GLUT3 GLUT4 GLUT5 GLUT7葡萄糖运载蛋白GLUT135四.糖蛋白的生物合成四.糖蛋白的生物合成36五.糖蛋白糖链的分解代谢五.糖蛋白糖链的分解代谢37