《生物化学》教学课件：第五章--糖代谢

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,*,*,第 五章,糖 代 谢,Carbohydrate Metabolism,第 五章糖 代 谢Carbohydrate Me,第 一 节糖代谢概况,Introdution,第 一 节糖代谢概况Introdution,一、糖的生理功能,糖类是指多羟基醛或酮及其衍生物。糖类在生物体的生理功能主要有：, 氧化供能：糖类占人体全部供能量的,70%,。, 作为结构成分：作为生物膜、神经组织等的组分。, 作为核酸类化合物的成分：构成核苷酸，,DNA,，,RNA,等。, 转变为其他物质：转变为脂肪或氨基酸等化合物。,一、糖的生理功能,二、糖的消化吸收,（一）糖的,消化,食物中糖有植物淀粉,、,动物糖元,、,麦牙糖,、,蔗糖,、,乳糖,、,葡萄糖。人体因无,-,糖苷酶，不能利用大量的纤维素。,食物中糖以淀粉为主，唾液和胰液中有,a-,淀粉酶，水解淀粉中,a-1,4-,糖苷键。,但食物在口腔中停留时间短。,淀粉的消化主要在小肠中进行。在胰液,a-,淀粉酶作用下，生成寡糖，包括没有分支的麦芽糖、麦芽三糖和有分支的异麦芽糖、,a-,临界糊精。,二、糖的消化吸收,寡糖进一步消化在肠黏膜细胞中。,1) a-,葡萄糖苷酶、麦芽糖酶：水解麦芽糖、麦芽三糖。,2 )a-,临界糊精酶、异麦芽糖酶：水解异麦芽糖、,a-,临界糊精成葡萄糖。,3),肠黏膜细胞有蔗糖酶和乳糖酶，分别水解蔗糖和乳糖。,乳糖由半乳糖通过,-1,4-,糖苷键连接葡萄糖而形成的二糖，是哺乳类乳汁中主要的二糖。蔗糖是由一分子葡萄糖和一分子果糖缩合成。,有些成人乳糖酶缺乏，在食用牛奶后发生乳糖消化吸收障碍，引起腹胀，腹泻。,婴儿乳糖不耐受 较多。,寡糖进一步消化在肠黏膜细胞中。,（二）糖的吸收,1.,吸收部位,小肠上段,2.,吸收形式,单 糖,（二）糖的吸收1. 吸收部位2. 吸收形式,ADP+Pi,ATP,G,Na,+,K,+,Na,+,泵,小肠黏膜细胞,肠腔,门静脉,3.,吸收机制,Na,+,依赖型葡萄糖转运体,(,Na,+,-dependent glucose transporter, SGLT,),刷状缘,细胞内膜,ADP+Pi ATP G Na+ K+ Na,4.,吸收途径,小肠肠腔,肠黏膜上皮细胞,门静脉,肝脏,体循环,SGLT,各种组织细胞,GLUT,SGLT:,Na+,依赖型葡萄糖转运体,GLUT,：葡萄糖转运体,4. 吸收途径 小肠肠腔 肠黏膜上皮细胞 门静脉,第 二 节葡萄糖的无氧氧化,Anaerobic Oxidation of Glucose,第 二 节葡萄糖的无氧氧化Anaerobic Oxid,*,乳酸发酵,(lactic acid fermentation),：,在缺氧条件下，葡萄糖经酵解生成的丙酮酸还原为乳酸,(lactate),。,*,乙醇发酵,(ethanol fermentation),：,在某些植物、脊椎动物组织和微生物，酵解产生的丙酮酸,在无氧条件下，,丙酮酸脱羧酶催化,脱羧变为乙醛，接着还原变为乙醇的过程,即乙醇发酵。,* 乳酸发酵(lactic acid fermentatio,糖酵解,(glycolysis),：,一分子葡萄糖裂解为两分子丙酮酸，在缺氧条件下，丙酮酸还原为乳酸,(lactate),的过程,有氧氧化,(aerobic oxidation),：,在有氧条件下，需氧生物和哺乳动物组织内的丙酮酸彻底氧化分解为,CO2,和,H2O,，即糖的有氧氧化 。,糖酵解(glycolysis)：,一、糖酵解的反应过程,糖酵解的代谢反应过程分为两个阶段：,第一阶段：由葡萄糖分解成丙酮酸（,pyruvate,）的过程，称之为糖酵解途径（,glycolytic pathway,）。,可分为活化、裂解、放能三个过程。,第二阶段：为丙酮酸转变成乳酸的过程。,一、糖酵解的反应过程 糖酵解的代谢反应过程分为两个阶段：,(,一,),糖酵解途径 葡萄糖,丙酮酸,1,、活化,己糖磷酸酯的生成：,活化阶段是指葡萄糖经磷酸化和异构反应生成,1,6-,二磷酸果糖,(FBP,，,FDP),的反应过程。,该过程共由三步化学反应组成。,(一)糖酵解途径 葡萄糖丙酮酸1、活化己糖磷酸酯的生, 葡萄糖,(glucose),磷酸化,生成,6-,磷酸葡萄糖,(glucose-6-phosphate,G-6-P),；,G-6-P,异构,为,6-,磷酸果糖（,fructose-6-phosphate,F-6-P,）；,F-6-P,再磷酸化,为,1,6-,二磷酸果糖（,fructose-1,6-biphosphate,F-1,6-BP,）。, 葡萄糖(glucose)磷酸化生成6-磷酸葡萄糖(glu,己糖激酶,/,葡萄糖激酶,磷酸己糖异构酶,磷酸果糖激酶,-1,ATP,ADP,ATP,ADP,*,*,(1),(2),(3),己糖激酶/葡萄糖激酶磷酸己糖异构酶磷酸果糖激酶-1ATPAD,2.,裂解（,lysis),磷酸丙糖的生成,：,一分子,F-1,6-BP,裂解为两分子可以互变的磷酸丙糖（,triose phosphate),，包括两步反应：,F-1,6-BP,裂解,为,3-,磷酸甘油醛,(glyceraldehyde-3-phosphate),和磷酸二羟丙酮,(dihydroxyacetone phosphate),；, 磷酸二羟丙酮,异构,为,3-,磷酸甘油醛。,2.裂解（lysis)磷酸丙糖的生成： 一分子F-1,6,磷酸丙糖异构酶,醛缩酶,(4),(5),磷酸丙糖异构酶醛缩酶(4)(5),3.,放能,(releasing energy,丙酮酸的生成：,3-,磷酸甘油醛经脱氢、磷酸化、脱水及放能等反应生成丙酮酸，包括六步反应。,3-,磷酸甘油醛,脱氢并磷酸化,生成,1,3-,二磷酸甘油酸,;, 1,3-,二磷酸甘油酸,脱磷酸后转变为,3-,磷酸甘油酸,将磷酸交给,ADP,生成,ATP,；,3-,磷酸甘油酸,异构,为,2-,磷酸甘油酸；,3.放能(releasing energy丙酮酸的生成：,(6),(7),(8),ATP,ADP,磷酸甘油酸变位酶,3-,磷酸甘油醛,脱氢酶,磷酸甘油酸激酶,NAD,+,+Pi,NADH+H,+,(6)(7)(8)ATPADP磷酸甘油酸变位酶3-磷酸甘油醛,2-,磷酸甘油酸,(glycerate-2-phosphate),脱水,生成磷酸烯醇式丙酮酸,(phosphoenolpyruvate,PEP),；, 磷酸烯醇式丙酮酸（,PEP,）将高能磷酸基交给,ADP,生成,ATP,；, 烯醇式丙酮酸自发,转变,为丙酮酸,(pyruvate),。, 2-磷酸甘油酸(glycerate-2-phosphat,烯醇化酶,丙酮酸激酶,*,ATP,ADP,自发,H,2,O,烯醇化酶丙酮酸激酶*ATPADP自发H2O,（二）还原,乳酸的生成：,利用丙酮酸接受酵解代谢过程中产生的,NADH,，使,NADH,重新氧化,为,NAD,+,，以确保反应的继续进行。,乳酸脱氢酶,NAD,+,NADH+H,+,（二）还原乳酸的生成：利用丙酮酸接受酵解代谢过程中产生,生物化学教学课件：第五章-糖代谢,糖酵解可将一分子葡萄糖分解为两分子乳酸，净生成两分子,ATP,。,糖酵解的全部反应在,胞浆,中进行,。,糖酵解代谢途径有三个关键酶：,己糖激酶（葡萄糖激酶）,磷酸果糖激酶,-1,丙酮酸激酶,糖酵解可将一分子葡萄糖分解为两分子乳酸，净生成两分子ATP。,二、糖酵解的调控是对三个关键酶活性的调节,关键酶,己糖激酶,磷酸果糖激酶,-1,丙酮酸激酶,调节方式,别构调节,共价修饰调节,二、糖酵解的调控是对三个关键酶活性的调节关键酶 己糖激酶,1.,6-,磷酸果糖激酶,-1,：,6-,磷酸果糖激酶,-1,是调节糖酵解代谢途径流量的最重要因素。,6-,磷酸果糖激酶,-1,6-phosphofructokinase-1,ATP,柠檬酸,ADP,、,AMP,1,6-,二磷酸果糖,2,6-,二磷酸果糖,-,+,1. 6-磷酸果糖激酶-1：6-磷酸果糖激酶-1A,6-,磷酸果糖激酶,-1,是四聚体。,ATP,、柠檬酸是别构抑制剂。,该酶有两个,ATP,结合位点，一是活性中心的催化部位，,ATP,作为底物结合；,另一是活性中心外的与变构效应物结合的位点，与,ATP,亲和力低。,所以需要较高浓度的,ATP,才能结合使酶失活。,6-磷酸果糖激酶-1 是四聚体。,ADP,、,AMP,、,1,6-,二磷酸果糖、,2,6-,二磷酸果糖是别构激活剂。,AMP,与,ATP,竞争变构结合位点，抵消,ATP,的抑制作用。,二磷酸果糖是磷酸果糖激酶的产物。,该产物的正反馈作用较少见，有利于糖的分解。,ADP、AMP、1,6-二磷酸果糖、 2,6-二磷酸果糖是别,二磷酸果糖,）作用：,二磷酸果糖是磷酸果糖激酶的最强的变构激活剂。, ）生成： 磷酸果糖在磷酸果糖激酶催化下生成。,）水解：果糖二磷酸酶水解,二磷酸果糖成磷酸果糖。,）磷酸果糖激酶是一种双功能酶，酶蛋白有个分开的催化中心，同时具有果糖二磷酸酶和磷酸果糖激酶的活性。,促进,二磷酸果糖生成和水解。,二磷酸果糖,磷酸果糖激酶和果糖二磷酸酶还可在激素作用下进行共价修饰调节。,胰高血糖素通过,cAMP,及依赖,cAMP,的蛋白激酶,酶磷酸化后：,磷酸果糖激酶活性减弱，,果糖二磷酸酶活性升高。,促进,二磷酸果糖水解。,抑制糖的分解。,磷酸果糖激酶和果糖二磷酸酶还可在激素作用下进行共,2.,丙酮酸激酶：,变构调节,丙酮酸激酶,pyruvate kinase,ATP,丙氨酸,(,肝,),1,6-,二磷酸果糖,-,+,2. 丙酮酸激酶：丙酮酸激酶ATP1,6-二磷酸果糖-+,共价修饰调节,丙酮酸激酶,丙酮酸激酶,ATP,ADP,Pi,磷蛋白磷酸酶,（无活性）,（有活性）,胰高血糖素,PKA, CaM,激酶,P,PKA,：,蛋白激酶,A (protein kinase A),CaM,：,钙调蛋白,共价修饰调节丙酮酸激酶 丙酮酸激酶 ATP ADP,3,己糖激酶或葡萄糖激酶： 己糖激酶是肝脏调节葡萄糖吸收的主要的关键酶。,己糖激酶受产物,6-,磷酸葡萄糖反馈抑制。葡萄糖激酶分子中没有,6-,磷酸葡萄糖变构部位，不受,6-,磷酸葡萄糖反馈抑制。,己糖激酶有四种同工酶，肝细胞中是,型,叫葡萄糖激酶，对葡萄糖亲和力低。,饱食状态血糖浓度高时，仍可不停将摄取的葡萄糖磷酸化为葡萄糖,-6-,磷酸。且不被产物葡萄糖,-6-,磷酸所抑制。,肝正常饮食时仅氧化少量的葡萄糖，主要由氧化脂酸得能量。,长链脂酰,CoA,对葡萄糖激酶有变构抑制作用。,葡萄糖激酶受激素调控，胰岛素促进葡萄糖激酶的合成。在糖代谢及维持血糖浓度中起作用。,3 己糖激酶或葡萄糖激酶： 己糖激酶是肝脏调节葡萄糖吸收,己糖激酶,hexokinase,葡萄糖激酶,glucokinase,G-6-P,长链脂酰,CoA,-,-,己糖激酶及葡萄糖激酶的变构剂。,己糖激酶葡萄糖激酶G-6-P长链脂酰CoA-己糖激,三、糖无氧氧化的主要生理意义,糖无氧氧化最主要的生理意义在于,机体缺氧状况下,迅速提供能量，这对肌肉收缩更为重要。,当机体缺氧或剧烈运动肌肉局部血流不足时，能量主要通过糖无氧氧化获得。,红细胞没有线粒体，完全依赖糖无氧氧化供应能量。,神经、白细胞和骨髓等代谢极为活跃，即使不缺氧也常由糖无氧氧化提供部分能量。,三、糖无氧氧化的主要生理意义糖无氧氧化最主要的生理意义在于机,糖无氧氧化时，,1mol,葡萄糖可经底物水平磷酸化生成,4molATP,，在葡萄糖和果糖,-6-,磷酸磷酸化时消耗,2molATP,，故净生成,2molATP,。,糖无氧氧化时，1mol葡萄糖可经底物水平磷酸化生成4molA,第 三 节葡萄糖的有氧氧化,Aerobic Oxidation of Glucose,第 三 节葡萄糖的有氧氧化 Aerobic Oxida,第三节 糖的有氧氧化,葡萄糖在有氧条件下彻底氧化分解生成,CO,2,和,H,2,O,，并释放出大量能量的过程称为糖的有氧氧化（,aerobic oxidation),。,第三节 糖的有氧氧化葡萄糖在有氧条件下彻底氧化分解生成C,绝大多数组织细胞通过糖的有氧氧化途径获得能量。此代谢过程在细胞胞液和线粒体,(cytoplasm and mitochondrion),内进行。,一分子葡萄糖,(glucose),彻底氧化分解可产生,30/32,分子,ATP,。,绝大多数组织细胞通过糖的有氧氧化途径获得能量。此代谢过程在细,一、有氧氧化的反应过程,糖的有氧氧化代谢途径可分为：,葡萄糖酵解；,丙酮酸氧化脱羧；,和三羧酸循环及氧化磷酸化三个阶段 。,一、有氧氧化的反应过程 糖的有氧氧化代谢途径可分为：,（一）葡萄糖经酵解途径生成丙酮酸：,此阶段在细胞胞液,(cytoplasm),中进行，一分子葡萄糖,(glucose),分解后净生成,2,分子丙酮酸,(pyruvate),，,2,分子,ATP,，和,2,分子（,NADH + H,+,）。,两分子（,NADH + H,+,）在有氧条件下可进入线粒体,(mitochondrion),产能，共可得到,21.5,或者,22.5,分子,ATP,。故第一阶段可净生成,5,或,7,分子,ATP,。,（一）葡萄糖经酵解途径生成丙酮酸： 此阶段在细胞胞液(cyt,（二）丙酮酸氧化脱羧生成乙酰,CoA,：,丙酮酸进入线粒体,(mitochondrion),，在丙酮酸脱氢酶复合体,(pyruvate dehydrogenase complex),的催化下氧化脱羧生成乙酰,CoA(acetyl CoA),。,丙酮酸脱氢酶复合体,NAD,+,+HSCoA,NADH+H,+,+CO,2,*,（二）丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA：丙酮酸进入线粒体(mit,由一分子葡萄糖氧化分解产生两分子丙酮酸,(pyruvate),，故可生成两分子乙酰,CoA(acetyl CoA),，两分子,CO,2,和两分子（,NADH+H,+,），可生成,22.5,分子,ATP,。,反应为不可逆；丙酮酸脱氢酶复合体,(pyruvate dehydrogenase complex),是糖有氧氧化途径的关键酶之一。,由一分子葡萄糖氧化分解产生两分子丙酮酸(pyruvate)，,丙酮酸脱氢酶复合体由三种酶单体构成：,丙酮酸脱氢酶（,E,1,），,二氢硫辛酰胺转乙酰酶（,E,2,），,二氢硫辛酰胺脱氢酶（,E,3,）。,该多酶复合体有六种辅助因子：,TPP,，硫辛酸，,NAD+,，,FAD,，,HSCoA,和,Mg,2+,。,整个反应中，中间产物不离开酶复合体,使反应迅速完成，且没有游离的中间产物，不会有副反应发生。,丙酮酸脱氢酶复合体由三种酶单体构成：,（三）经三羧酸循环彻底氧化分解,（三）经三羧酸循环彻底氧化分解,三羧酸循环亦称柠檬酸循环（,citric acid cycle,），这是因为循环反应中的第一个中间产物是一个含三个羧基的柠檬酸。由于,Krebs,正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为,Krebs,循环。,二,、,三羧酸循环,三羧酸循环亦称柠檬酸循环（citric acid cycle,糖原,三酯酰甘油,蛋白质,葡萄糖,脂酸,+,甘油,氨基酸,乙酰,CoA,TCA,循环,2H,呼吸链,H,2,O,ADP+Pi,ATP,CO,2,*,营养物在生物体内氧化的一般过程,糖原 三酯酰甘油 蛋白质 葡萄糖 脂酸+甘油 氨基,一）,三羧酸循环,反应过程,在真核生物，,TCA,循环在,线粒体,中进行，与呼吸链在功能和结构上相偶联。,一分子乙酰,CoA,氧化分解后共可生成,10,分子,ATP,，故此阶段可生成,210=20,分子,ATP,。,一） 三羧酸循环反应过程,生物化学教学课件：第五章-糖代谢,柠檬酸合酶,+,*,H,2,O,HSCoA,顺乌头酸酶,异柠檬酸脱氢酶,NAD,+,NADH+H,+,+CO,2,*,柠檬酸合酶+*H2OHSCoA顺乌头酸酶异柠檬酸脱氢酶NAD,-,酮戊二酸脱氢酶复合体,NADH+H,+,+CO,2,*,NAD,+,+HSCoA,琥珀酰,CoA,合成酶,GTP,GDP+Pi,FAD,FADH,2,琥珀酸脱氢酶,-酮戊二酸脱氢酶复合体NADH+H+*NAD+琥珀酰CoA,H,2,O,NAD,+,NADH+H,+,延胡索酸酶,苹果酸脱氢酶,H2ONAD+NADH+H+延胡索酸酶苹果酸脱氢酶,二） 三羧酸循环的特点：,1,循环反应在线粒体,(mitochondrion),中进行，为不可逆反应。,2,每完成一次循环，氧化分解掉一分子乙酰基，可生成,10,分子,ATP,。,14,C,标记发现,CO,2,的碳原子来自草酰乙酸，而不是乙酰,CoA,，存在着碳原子的置换。,二） 三羧酸循环的特点：,3,TCA,循环的中间产物本身并无量的变化,TCA,循环的中间产物包括草酰乙酸在内起着催化剂的作用，本身并无量的变化。,不可能通过,TCA,直接从乙酰,CoA,合成草酰乙酸或其他中间产物；同样，这些中间产物也不可能直接在,TCA,循环中被氧化生成,CO,2,和,H,2,O,。,TCA,循环中的草酰乙酸主要来自丙酮酸的直接羧化，也可通过苹果酸脱氢产生。无论何种来源，其最终来源是葡萄糖。,3 TCA循环的中间产物本身并无量的变化TCA循环的中间产,4,三羧酸循环中有两次脱羧反应，生成两分子,CO,2,。,5,循环中有四次脱氢反应，生成三分子,NADH,和一分子,FADH,2,。,6,循环中有一次底物水平磷酸化，生成一分子,GTP,。,7,三羧酸循环的关键酶是柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和,-,酮戊二酸脱氢酶系。,8,琥珀酰,CoA,合成酶也叫,琥珀酸硫激酶,4 三羧酸循环中有两次脱羧反应，生成两分子CO2。,三）三羧酸循环的生理意义,：,1,是糖、脂、蛋白质三大物质分解供能的共同通路。,2,是糖、脂、三蛋白质三大物质互变的共同途径。,三）三羧酸循环的生理意义：,3,TCA,循环是一条“两用代谢途径”,TCA,循环在大多数生物中是分解代谢途径,;,多种生物合成途径也利用,TCA,循环的中间产物作为合成反应的起始物。,1,）,TCA,循环参与合成和分解途径的组成,3 TCA循环是一条“两用代谢途径”TCA循环在大多数生物,TCA,中间产物,2,）,TCA,循环中间产物是合成糖、脂肪酸和氨基酸的前体,循环中间产物可以异生为糖,草酰乙酸,异生为葡萄糖,氨基酸,TCA中间产物2） TCA循环中间产物是合成糖、脂肪酸和,乙酰,CoA,循环中间产物可为胞液中脂酸合成提供原料,合成脂酸,柠檬酸,-,丙酮酸循环,乙酰CoA循环中间产物可为胞液中脂酸合成提供原料合成脂酸柠檬,-,酮戊二酸,+ NH,4,+,TCA,循环中间产物可为非必需氨基酸合成提供碳架,谷氨酸,谷氨酸脱氢酶,NADH + H,+,NAD,+,-酮戊二酸 + NH4+TCA循环中间产物可为非必需氨基酸,生物化学教学课件：第五章-糖代谢,3,） 添补反应补充,TCA,循环中间产物,参与其他代谢途径而消耗的,TCA,循环中间产物必须及时补充，才能保持,TCA,循环顺利进行。这类反应被称为添补反应（,anaplerotic reaction,）。,最重要的添补反应是由丙酮酸羧化酶催化的，从丙酮酸生成草酰乙酸的反应。,丙酮酸,+ CO,2,草酰乙酸,丙酮酸羧化酶,ATP,ADP + Pi,3 ） 添补反应补充TCA循环中间产物参与其他代谢途径而消耗,乙酰,CoA,是丙酮酸羧化酶的激活剂。,当循环中间产物不足时，循环速度降低，乙酰,CoA,浓度上升，激活丙酮酸羧化酶，,添补,草酰乙酸。,TCA,循环中的酶促反应可以将草酰乙酸转变为其他中间产物，如,-,酮戊二酸 ，柠檬酸，直到所有,中间产物回复到一个适当水平。,乙酰CoA是丙酮酸羧化酶的激活剂。,奇数碳链脂肪酸,琥珀酰,CoA,某些氨基酸,-,酮戊二酸、,草酰乙酸,此外，可由别的途径生成一些中间产物，如：,奇数碳链脂肪酸琥珀酰CoA某些氨基酸-酮戊二酸、此外，可由,四）三羧酸循环的调控,、,丙酮酸脱氢酶复合体的活性变化可影响乙酰,CoA,的生成,四）三羧酸循环的调控、丙酮酸脱氢酶复合体的活性变化可影,丙酮酸脱氢酶复合体的调节,别构调节,别构抑制剂：乙酰,CoA,、,NADH,、,ATP,别构激活剂：,AMP,、,ADP,、,NAD,+,丙酮酸脱氢酶复合体的调节别构抑制剂：乙酰CoA、NADH、A,当乙酰,CoA,充足时，或,ATP/ADP,和,NADH/NAD_,比值增高时，,该酶活性被别构抑制。,而当机体需要能量时，或,ATP/ADP,降低时，,该酶被,AMP,等变构激活。,当乙酰CoA充足时，或ATP/ADP 和 NADH,化学修饰调节,当胞内,ATP,增高时，丙酮酸脱氢酶复合体成分中的丙酮酸脱氢酶（,E1,）由于磷酸化而失活；,当,ATP,减少时，磷蛋白磷酸酶去除,E1,上的磷酸基团而激活该复合体。,化学修饰调节,共价修饰调节,共价修饰调节,、,TCA,循环受底物、产物和调节酶活性调节,TCA,循环的速度和流量主要受种因素的调控：,底物的供应量,催化循环最初反应的酶的产物反馈别构抑制,产物堆积的抑制作用,、TCA循环受底物、产物和调节酶活性调节TCA循环的速度和,）,TCA,循环中有个调节酶,TCA,循环中催化个不可逆反应的酶：,柠檬酸合酶,异柠檬酸脱氢酶,-,酮戊二酸脱氢酶,）TCA循环中有个调节酶TCA循环中催化个不可逆反应的,乙酰,CoA,柠檬酸,草酰乙酸,琥珀酰,CoA,-,酮戊二酸,异柠檬酸,苹果酸,NADH,FADH,2,GTP,ATP,异柠檬酸,脱氢酶,柠檬酸合酶,-,酮戊二酸,脱氢酶复合体,ATP,+,ADP,ADP,+,ATP,柠檬酸,琥珀酰,CoA,NADH,琥珀酰,CoA,NADH,+,Ca,2+,Ca,2+,乙酰CoA 柠檬酸 草酰乙酸 琥珀酰CoA -酮,）,TCA,循环与上游和下游反应协调,在正常情况下，（糖）酵解途径和,TCA,循环的速度相协调；,氧化磷酸化的速率对,TCA,循环的运转也起着非常重要的作用。,）TCA循环与上游和下游反应协调在正常情况下，（糖）酵解途,、,TCA,循环的多种酶以复合体形式存在于线粒体,TCA,循环中的酶在线粒体中是以多种酶组成的复合体形式存在，它在细胞内能够有效地将代谢中间产物从一种酶传递给另一种酶。这些复合体具有高效介导中间产物流通的功能，因此也可影响代谢的速率。,、TCA循环的多种酶以复合体形式存在于线粒体TCA循环中的,除酶以外还有钙离子。,当线粒体钙离子浓度升高时，,异柠檬酸脱氢酶，,-,酮戊二酸脱氢酶，丙酮酸脱氢酶被,激活，从而推动,三羧酸循环,和氧化磷酸化。,氧化磷酸化的速率，对,三羧酸循环的运转也起重要作用。,除酶以外还有钙离子。,NADH+H,+,H,2,O,、,2,.,5ATP,O,H,2,O,、,1.5ATP,FADH,2,O,三、糖有氧氧化是机体获得,ATP,的主要方式,三羧酸循环一次最终共生成,10,个,ATP,。,1mol,葡萄糖彻底氧化生成,CO,2,和,H,2,O,，可净生成,30,或,32molATP,。,NADH+H+ H2O、2.5ATP O H2,葡糖,-6-,磷酸,葡萄糖有氧氧化生成的,ATP,反,应,辅,酶,ATP,第,一,阶,段,葡萄糖,-,1,6,-,磷酸果糖,1,6,-,双磷酸果糖,-,1,2,3,-,磷酸甘油醛,2,-,1,，,3-,二磷酸甘油酸,NAD,+,3,或,5*,2,1,3,-,二磷酸甘油酸,2,-,2,1,2,磷酸烯醇式丙酮酸,2,丙酮酸,2,1,第二阶段,2,丙酮酸,2,乙酰,CoA,2,2.5,第,三,阶,段,2,异柠檬酸,2,-,酮戊二酸,2,2.5,2,-,酮戊二酸,2,琥珀酰,CoA,2,2.5,2,琥珀酰,CoA,2,琥珀酸,2,1,2,琥珀酸,2,延胡索酸,FAD,2,1.5,2,苹果酸,2,草酰乙酸,NAD,+,2,2.5,净生成,30,或,32,NAD,+,NAD,+,NAD,+,甘油酸,-3-,磷酸,葡糖-6-磷酸葡萄糖有氧氧化生成的ATP 反应辅酶ATP 第,有氧氧化的生理意义,糖的有氧氧化是机体,产能最主要的途径,。它不仅,产能效率高,，而且由于产生的能量逐步分次释放，相当一部分形成,ATP,，所以,能量的利用率也高,。,简言之，即“供能”,有氧氧化的生理意义 糖的有氧氧化是机体产能最主要的途径。它不,四、糖有氧氧化的调节是基于能量的需求,关键酶,酵解途径,:,己糖激酶,丙酮酸的氧化脱羧：,丙酮酸脱氢酶复合体,三羧酸循环：,柠檬酸合酶,丙酮酸激酶,磷酸果糖激酶,-1,-,酮戊二酸脱氢酶复合体,异柠檬酸脱氢酶,四、糖有氧氧化的调节是基于能量的需求关键酶 酵解途径:,五、糖有氧氧化可抑制糖无氧氧化,概念,机制,有氧时，,NADH+H,+,进入线粒体内氧化，丙酮酸进入线立体进一步氧化而不生成乳酸。,缺氧时，酵解途径加强，,NADH+H,+,在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。,巴斯德效应,(Pastuer effect),指有氧氧化抑制生醇发酵（或糖酵解）的现象。,五、糖有氧氧化可抑制糖无氧氧化概念机制 有氧时，NADH+,第 四 节戊糖磷酸途径,Pentose Phosphate Pathway,第 四 节戊糖磷酸途径Pentose Phosphat,该途径的起始物是,G-6-P,，返回的代谢产物是,3-,磷酸甘油醛和,6-,磷酸果糖。,其重要的中间代谢产物是,5-,磷酸核糖和,NADPH,。,整个代谢途径在胞液中进行。,关键酶是,6-,磷酸葡萄糖脱氢酶,(glucose-6-phosphate dehydro-genase),。,该途径的起始物是G-6-P，返回的代谢产物是3-磷酸甘油醛和,细胞定位：胞 液,第一阶段：氧化反应,生成磷酸戊糖、,NADPH+H,+,及,CO,2,一、戊糖磷酸途径的反应过程,反应过程可分为二个阶段,第二阶段则：非氧化反应,包括一系列基团转移,细胞定位：胞 液 第一阶段：氧化反应一、戊糖磷酸途径的,（一）,G-6-P,氧化分解生成,5-,磷酸核酮糖：,1 G-6-P,脱氢氧化生成,6-,磷酸葡萄糖酸内酯：,6-,磷酸葡萄糖脱氢酶,G-6-P + NADP,+,6-,磷酸葡萄糖酸内酯,+ NADPH + H,+,*,*,2 6-,磷酸葡萄糖酸内酯水解生成,6-,磷酸葡萄糖酸：,内酯酶,6-,磷酸葡萄糖酸内酯,+ H,2,O,6-,磷酸葡萄糖酸,3 6-,磷酸葡萄糖酸再脱氢脱羧生成,5-,磷酸核酮糖：,6-,磷酸葡萄糖酸脱氢酶,6-,磷酸葡萄糖酸,+NADP,+,5-,磷酸核酮糖,+ NADPH + H,+,2 6-磷酸葡萄糖酸内酯水解生成6-磷酸葡萄糖酸：,（二）经过基团转移反应进入糖酵解途径,5-,磷酸核酮糖的基团转移反应过程：,5-,磷酸核酮糖经一系列基团转移反应生成：,3-,磷酸甘油醛和,6-,磷酸果糖；,进入糖代谢。,由,异构酶催化，均为可逆反应。,（二）经过基团转移反应进入糖酵解途径,这些基团转移反应可分为两类：,一类是转酮醇酶（,transketolase,）反应，转移含,1,个酮基、,1,个醇基的,2,碳基团；接受体都是醛糖。异构酶,另一类是转醛醇酶（,transaldolase,）反应，转移,3,碳单位；接受体也是醛糖。,反应 结果：三分子,磷酸戊糖转变成两分子磷酸己糖和一分子磷酸丙糖。,这些基团转移反应可分为两类： 一类是转酮,5-,磷酸核酮糖,(C,5,) 3,5-,磷酸核糖,C,5,5-,磷酸木酮糖,C,5,5-,磷酸木酮糖,C,5,7-,磷酸景天糖,C,7,甘油醛,-3-,磷酸,C,3,4-,磷酸赤藓糖,C,4,果糖,-6-,磷酸,C,6,果糖,-6-,磷酸,C,6,甘油醛,-3-,磷酸,C,3,转酮醇酶,转酮醇酶,转醛醇酶,5-磷酸核酮糖(C5) 3 5-磷酸核糖 5-磷酸木,第二阶段反应的意义就在于通过一系列基团转移反应，将核糖转变成：,果糖,-6-,磷酸和甘油醛,-3-,磷酸，而进入酵解途径。,因此戊糖磷酸途径也称戊糖磷酸旁路。,在此阶段中，经由,5-,磷酸核酮糖异构可生成,5-,磷酸核糖。,5-,磷酸核酮糖,5-,磷酸核糖,第二阶段反应的意义就在于通过一系列基团转移反应，将核糖转变成,磷酸戊糖途径的总反应式：,6,分子,G-6-P + 12NADP,+,+ 7H,2,O ,4,分子,F-6-P + 2,分子,3-,磷酸甘油醛,+ 12NADPH + 12H,+,+ 5-,磷酸核糖,+,磷酸,磷酸戊糖途径的总反应式：,二,、磷酸戊糖途径的生理意义,1,、,是体内生成,5-,磷酸核糖的唯一代谢途径,：,体内合成核苷酸和核酸所需的核糖或脱氧核糖均以,5-,磷酸核糖的形式提供，这是体内唯一的一条能生成,5-,磷酸核糖的代谢途径。,磷酸戊糖途径是体内糖代谢与核苷酸及核酸代谢的交汇途径。,二、磷酸戊糖途径的生理意义1、是体内生成5-磷酸核糖的唯,2.,是体内生成,NADPH,的主要代谢途径：,NADPH,在体内可用于：, 作为供氢体，参与体内的合成代谢：如参与合成脂肪酸、胆固醇，一些氨基酸。, 参与羟化反应：作为加单氧酶的辅酶，参与对代谢物的羟化。,2. 是体内生成NADPH的主要代谢途径：,谷胱甘肽过氧化物酶,H,2,O,2,(,ROOH),H,2,O,(ROH+H,2,O),2G,SH,G,S,S,G,NADP,+,NADPH+H,+,谷胱甘肽还原酶, 使氧化型谷胱甘肽还原。,谷胱甘肽过氧化物酶 H2O2 H2O2G, 维持巯基酶的活性。, 维持红细胞膜的完整性：由于,6-,磷酸葡萄糖脱氢酶遗传性缺陷，难使谷胱甘肽保持还原状态，可导致溶血性贫血。,常因食用蚕豆而诱发，故叫蚕豆病。, 维持巯基酶的活性。,第 五 节 糖原的合成与分解,Glycogenesis and Glycogenolysis,第 五 节 糖原的合成与分解Glycogenesis,是动物体内糖的储存形式之一，是机体能迅速动用的能量储备。,骨骼肌：肌糖原，,180 300g,，主要供肌肉收缩所需。,肝：肝糖原，,70 100g,，血糖的重要来源,糖 原,(glycogen),糖原储存的主要器官及其生理意义,是动物体内糖的储存形式之一，是机体能迅速动用的能量储备。骨骼,糖原分子中的葡萄糖有,93,通过,-1,4-,糖苷键相连，余下的,7,位于分支点上以,-1,6-,糖苷键相连。,糖原的分枝多，溶解度大。每个糖原分子中心还存在一个还原端，外周是多个非还原端，糖原的合成与分解均从非还原端开始,。,糖原的合成与分解代谢主要发生在肝、肾和肌肉组织细胞的胞液中。,糖原分子中的葡萄糖有93通过-1,4-糖苷键相连，余下的,生物化学教学课件：第五章-糖代谢,一、糖原合成的代谢反应主要发生在肝和骨骼肌,糖原合成,(glycogenesis),指由葡萄糖合成糖原的过程,组织定位：主要在肝、骨骼肌,细胞定位：胞浆,一、糖原合成的代谢反应主要发生在肝和骨骼肌 糖原合成(gly,1.,葡萄糖磷酸化生成葡萄糖,-6-,磷酸,葡萄糖,葡糖,-6-,磷酸,ATP,ADP,己糖激酶,;,葡糖激酶（肝）,糖原合成途径,:,1. 葡萄糖磷酸化生成葡萄糖-6-磷酸葡萄糖 葡糖-6,葡糖,-1-,磷酸,磷酸葡萄糖变位酶,葡糖,-6-,磷酸,2.,葡糖,-6-,磷酸转变成葡糖,-1-,磷酸,这步反应中磷酸基团转移的意义在于：,新的葡萄糖分子,C,1,上的半缩醛羟基必须活化，才利于与原来的糖原分子末端葡萄糖的游离,C,4,羟基缩合，,形成,-1,4-,糖苷键。,葡糖-1-磷酸磷酸葡萄糖变位酶 葡糖-6-磷酸2. 葡糖,3.,葡糖,-1-,磷酸转变成尿苷二磷酸葡糖,G-1-P + UTP UDPG + PPi,UDPG,焦磷酸化酶,UDPG焦磷酸化酶,糖原,n + UDPG,糖原,n,+1,+ UDP,糖原合酶,( glycogen synthase ),UDP,UTP,ADP,ATP,核苷二磷酸激酶,4. -1,4-,糖苷键式结合,糖原n + UDPG 糖原n+1 + UDP,*,糖原,n,为原有的细胞内的较小糖原分子，称为糖原引物,(primer),， 作为,UDPG,上葡萄糖基的接受体。,糖原,n + UDPG,糖原,n,+1,+ UDP,糖原合酶,(glycogen synthase),* 糖原n 为原有的细胞内的较小糖原分子，称为糖原引物(pr,5,分支：,糖原合酶只能延长糖链,不能形成分支。,当直链长度达,12,个葡萄糖残基以上时，在,分支酶,(branching enzyme),的催化下，将距末端,6,7,个葡萄糖残基组成的寡糖链转移到邻近的糖链上，由,-1,4-,糖苷键转变为,-1,6-,糖苷键,，使糖原出现分支。,生物化学教学课件：第五章-糖代谢,-1,4,-1,6,-1,4-1,6,近来人们在糖原分子的核心发现了一种名为蛋白,-,酪氨酸,-,葡糖基转移酶（,glycogenin,）的蛋白质。,Glycogenin,可对其自身进行共价修饰，将,UDP-,葡萄糖分子的,C,1,结合到其酶分子的酪氨酸残基上，从而使它糖基化。这个结合上去的葡萄糖分子即成为糖原合成时的引物。,糖原合成过程中作为引物的第一个糖原分子从何而来？,近来人们在糖原分子的核心发现了一种名为蛋白-酪氨酸-葡糖基转,糖原合成的特点：,1,必须以原有糖原分子作为引物；在糖原分子核心发现具有对自身进行共价修饰的蛋白质，将,UDPG,中的,C,1,结合到酶分子的酪氨酸残基上，从而使它糖基化。,2,合成反应在糖原的非还原端进行；,3,合成为一耗能过程，每增加一个葡萄糖残基，需消耗,2,个高能磷酸键（,2,分子,ATP,其中,1,个,ATP,用于使,UDP,生成,UTP,）；,4,其关键酶是糖原合酶,(glycogen synthase),，为一共价修饰酶；,5,需,UTP,参与（以,UDP,为载体）。,糖原合成的特点：1必须以原有糖原分子作为引物；在糖原分子核,二、糖原的分解代谢,（一）反应过程：,肝糖原,的分解代谢可分为三个阶段：,1,糖基的降解：包括三步反应，循环交替进行。, 磷酸解：由糖原磷酸化酶,(glycogen phosphorylase),催化对,-1,4-,糖苷键磷酸解，生成,G-1-P,。,(G),n,+ Pi (G),n-1,+ G-1-P,糖原磷酸化酶,*,二、糖原的分解代谢（一）反应过程：糖原磷酸化酶*, 转寡糖链：当糖原被水解到离分支点四个葡萄糖残基时，由,葡聚糖转移酶,催化，将分支链上的三个葡萄糖残基转移到直链的非还原端，使分支点暴露。, 脱支：由,-1,6-,葡萄糖苷酶,催化。将,-1,6-,糖苷键水解，生成一分子自由葡萄糖。,(G),n,+ H,2,O (G),n-1,+ G,-1,6-,葡萄糖苷酶, 转寡糖链：当糖原被水解到离分支点四个葡萄糖残基时，由葡聚,葡聚糖转移酶,和,-1,6-,葡萄糖苷酶是同一种酶的两种活性，,合称为脱支酶。,葡聚糖转移酶和-1,6-葡萄糖苷酶是同一种酶的两种活,生物化学教学课件：第五章-糖代谢,2,异构：,G-1-P G-6-P,3,脱磷酸：,由葡萄糖,-6-,磷酸酶,(glucose-6-phosphatase),催化，生成自由葡萄糖。该酶只存在于肝及肾中。,G-6-P + H,2,O G + Pi,磷酸葡萄糖变位酶,葡萄糖,-6-,磷酸酶,2异构：磷酸葡萄糖变位酶葡萄糖-6-磷酸酶,*,肌糖原的分解,肌糖原分解的前三步反应与肝糖原分解过程相同，但是生成葡糖,-6-,磷酸之后，由于肌肉组织中不存在葡糖,-6-,磷酸酶，所以生成的葡糖,-6-,磷酸不能转变成葡萄糖释放入血，提供血糖。,而只能进入酵解途径进一步代谢。,肌糖原的分解与合成与乳酸循环有关。,* 肌糖原的分解肌糖原分解的前三步反应与肝糖原分解过程相同，,三、糖原合成与分解的调节,关键酶,糖原合成：糖原合酶,糖原分解：糖原磷酸化酶,这两种关键酶的重要特点：,快速调节有共价修饰和 别构调节二种方式。,都以活性、无（低）活性二种形式存在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变。,三、糖原合成与分解的调节 关键酶 糖原合成：糖原合,（一）糖原磷酸化酶是糖原分解的关键酶,磷酸化酶,b,磷蛋白磷酸酶,-1,磷酸化酶,a,P,磷酸化酶,b,激酶,磷酸化酶,b,激酶,P,磷蛋白磷酸酶,-1,依赖,cAMP,的蛋白激酶,（强活性）,（低活性）,（一）糖原磷酸化酶是糖原分解的关键酶磷酸化酶b 磷蛋白磷酸,肝糖原磷酸化酶：,磷酸化酶,a,（,磷酸化,强 活性）,磷酸化酶,b,（,去磷酸化,低活性）,去磷酸化失活,磷酸化,有活性,磷酸化酶 a（磷酸化强 活性）磷酸化酶 b（去磷酸化低活,肝糖原磷酸化酶还受变构调节,：,变构抑制剂是,葡萄糖。,血糖浓度升高时可降低,肝糖原分解。,肝糖原磷酸化酶还受变构调节：,（二）糖原合酶是糖原合成的关键酶,糖原合酶,a,糖原合酶,b,P,磷蛋白磷酸酶,-1,依赖,cAMP,的蛋白激酶,肝：糖原合酶,a,有活性，,糖原合酶,b,后即失去活性。,有活性,失去活性,（二）糖原合酶是糖原合成的关键酶糖原合酶a 糖原合酶b,腺苷环化酶,（无活性）,腺苷环化酶（有活性）,激素（胰高血糖素、肾上腺素等）,+,受体,ATP,cAMP,PKA,(,无活性,),磷酸化酶,b,激酶,糖原合酶,糖原合酶,-P,PKA,(,有活性,),磷酸化酶,b,磷酸化酶,a-P,磷酸化酶,b,激酶,-P,Pi,磷蛋白磷酸酶,-1,Pi,Pi,磷蛋白磷酸酶,-1,磷蛋白磷酸酶,-1,磷蛋白磷酸酶抑制剂,-P,磷蛋白磷酸酶抑制剂,PKA,（有活性）,腺苷环化酶 腺苷环化酶（有活性） 激素（胰高血糖素、肾,糖原合成与分解的生理性调节主要靠胰岛素和胰高血糖素。,胰岛素抑制糖原分解，促进糖原合成，但其机制还未肯定。,胰高血糖素可诱导生成,cAMP,，促进糖原分解。,肾上腺素也可通过,cAMP,促进糖原分解，但可能仅在应激状态发挥作用。,糖原合成与分解的生理性调节主要靠胰岛素和胰高血糖素。,骨骼肌内糖原代谢的二个关键酶的调节与肝糖原不同,:,在,糖原分解代谢时肝主要受胰高血糖素的调节，而骨骼肌主要受肾上腺素调节。,肌肉内糖原合酶及磷酸化酶的变构效应物主要为：,AMP,、,ATP,及葡糖,-6-,磷酸。,使,肌糖原合成与分解和细胞能量需求相适应。,骨骼肌内糖原代谢的二个关键酶的调节与肝糖原不同: 在糖原分解,糖原合酶,磷酸化酶,a-P,磷酸化酶,b,AMP,【,ATP,及葡糖,-6-,磷酸,】,肌肉收缩时,ATP,被消耗，,AMP,升高，,葡糖,-6-,磷酸较低。,肌糖原分解增加，抑制肌糖原合成。,静息时相反。,神经冲动肌肉收缩，引起,Ca2+,的升高，可引起肌糖原分解增加，获得肌肉收缩所需能量。,糖原合酶磷酸化酶a-P磷酸化酶bAMP【 ATP及葡糖-6-,第 六 节,糖 异 生,Gluconeogenesis,第 六 节,糖异生,(gluconeogenesis),是指从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程,*,部位,*,原料,*,概念,主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体,主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸,糖异生(gluconeogenesis)是指从非糖化合物转变,一、糖异生途径不完全是糖酵解的逆行反应,酵解途径中有,3,个由关键酶催化的不可逆反应。在糖异生时，须由另外的反应和酶代替。,糖异生途径与酵解途径大多数反应是共有的、可逆的。,糖异生途径,(gluconeogenic pathway),指从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程。,一、糖异生途径不完全是糖酵解的逆行反应酵解途径中有3个由关键,（一）丙酮酸经丙酮酸羧化支路转变成磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,草酰乙酸,PEP,ATP,ADP+Pi,CO,2,GTP,GDP,CO,2,丙酮酸羧化酶,(pyruvate carboxylase),，辅酶为生物素（反应在线粒体）,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反应在线粒体、胞液）,（一）丙酮酸经丙酮酸羧化支路转变成磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸,生物化学教学课件：第五章-糖代谢,草酰乙酸转运出线粒体,出线粒体,苹果酸,苹果酸,草酰乙酸,草酰乙酸,草酰乙酸,天冬氨酸,出线粒体,天冬氨酸,草酰乙酸,草酰乙酸转运出线粒体 出线粒体 苹果酸 苹果酸,丙酮酸,丙酮酸,草酰乙酸,丙酮酸羧化酶,ATP + CO,2,ADP + Pi,苹果酸,NADH + H,+,NAD,+,天冬氨酸,谷氨酸,-,酮戊二酸,天冬氨酸,苹果酸,草酰乙酸,PEP,磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶,GTP,GDP + CO,2,线粒体,胞液,丙酮酸 丙酮酸 草酰乙酸 丙酮酸羧化酶 ATP + C,糖异生途径所需,NADH+H,+,的来源,糖异生途径中，,1,3-,二磷酸甘油酸生成,3-,磷酸甘油醛时，需要,NADH+H,+,。,由乳酸为原料异生糖时，,NADH+H,+,由下述,反应提供。,乳酸,丙酮酸,LDH,NAD,+,NADH+H,+,糖异生途径所需NADH+H+的来源 糖异生途径中，,由氨基酸为原料进行糖异生时，,NADH+H,+,则由线粒体内,NADH+H,+,提供，它们来自于脂酸的,-,氧化或三羧酸循环的反应。,NADH+H,+,转运则通过草酰乙酸与苹果酸相互转变而转运。,苹果酸,线粒体,苹果酸,草酰乙酸,草酰乙酸,NAD,+,NADH+H,+,NAD,+,NADH+H,+,胞浆, 由氨基酸为原料进行糖异生时， NADH+H+则由线粒体内,（二）果糖,-1,6-,二磷酸转变为果糖,-6-,磷酸,果糖,-1,6-,二磷酸,果糖,-6-,磷酸,Pi,果糖二磷酸酶,-1,（三）葡糖,-6-,磷酸水解为葡萄糖,葡糖,-6-,磷酸,葡萄糖,Pi,葡糖,-6-,磷酸酶,（二）果糖-1,6-二磷酸转变为果糖-6-磷酸果糖-1,6-,非糖物质进入糖异生的途径,糖异生的原料转变成糖代谢的中间产物,生糖氨基酸,-,酮酸,-NH,2,甘油,-,磷酸甘油,磷酸二羟丙酮,乳酸,丙酮酸,2H,上述糖代谢中间代谢产物进入糖异生途径，异生为葡萄糖或糖原,非糖物质进入糖异生的途径 糖异生的原料转变成糖代谢的中间产,生物化学教学课件：第五章-糖代谢,二、糖异生的调节与糖酵解的调节彼此协调,在三个不可逆反应过程中，作用物的互变分别由不同酶催化其单向反应，这种互变循环称之为底物循环,(substrate cycle),。,二、糖异生的调节与糖酵解的调节彼此协调在三个不可逆反应过程中,果糖,-6-,磷酸,果糖,-1,6-,二磷酸,ATP,ADP,果糖,-6-,磷酸激酶,-1,Pi,果糖二磷 酸酶,-1,果糖,-2,6-,二磷酸,AMP,（一）第一个底物循环在果糖,-6-,磷酸与果糖,-1,6-,二磷酸之间进行,果糖-6-磷酸果糖-1,6-二磷酸ATP ADP 果糖-,（二）在,磷酸烯醇式丙酮酸与丙酮酸之间进行,第二个底物循环,PEP,丙 酮 酸,ATP,ADP,丙酮酸激酶,果糖,-1,6-,二磷酸,丙氨酸,乙 酰,CoA,草酰乙酸,（二）在磷酸烯醇式丙酮酸与丙酮酸之间进行第二个底物循环PEP,葡糖,-6-,磷酸,葡萄糖,葡糖,-6-,磷酸酶,己糖激酶,ATP,ADP,Pi,（三）,在葡糖,-6-,磷酸,与,葡萄糖,之间进行,第三个底物循环,葡糖-6-磷酸葡萄糖 葡糖-6-磷酸酶 己糖激酶,三、糖异生的主要生理意义,（一）维持血糖浓度恒定是糖异生最重要的生理作用,空腹或饥饿时依赖氨基酸、甘油等异生成葡萄糖，以维持血糖水平恒定。,正常成人的脑组织不能利用脂酸，主要依赖氧化葡萄糖供给能量；,红细胞没有线粒体，完全通过,葡萄糖,酵解获得能量；,骨髓、神经等组织由于代谢活跃，经常进行,葡萄糖,酵解。,三、糖异生的主要生理意义（一）维持血糖浓度恒定是糖异生最重要,（二）糖异生是补充或恢复肝糖原储备的重要途径,三碳途径： 指进食后，大部分葡萄糖先在肝外细胞中分解为乳酸或丙酮酸等三碳化合物，再进入肝细胞异生为糖原的过程。,葡萄糖经,UDPG,合成糖原叫直接途经。,糖异生是肝补充或恢复糖原储备的重要途径，这在饥饿后进食更为重要。,葡萄糖激酶对葡萄糖的亲和力较低，在饥饿后进食中肝不是直接利用葡萄糖合成糖原，而是经三碳途径合成糖原,。,（二）糖异生是补充或恢复肝糖原储备的重要途径 三碳途径,（三）肾糖异生增强有利于维持酸碱平衡,1,体液,pH,降低，促进肾小管中磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成，从而使糖异生作用增强。,2,糖异生作用增强使,肾脏中,-,酮戊二酸减少，可促进谷氨酰胺脱,NH3,生成谷氨酸，谷氨酸脱,NH3,生成,-,酮戊二酸,。,NH3,增加。,3,肾小管细胞将,NH,3,分泌入管腔中，与原尿中,H,+,结合，降低原尿,H,+,的浓度，有利于排氢保钠作用的进行。,对于防止酸中毒有重要作用。,（三）肾糖异生增强有利于维持酸碱平衡1 体液pH降低，促进,四、乳酸循环,肌肉收缩（尤其是氧供应不足时）通过葡萄糖酵解生成乳酸。肌肉内糖异生活性低，所以乳酸通过细胞膜弥散进入血液后，再入肝，在肝内异生为葡萄糖。,葡萄糖释入血液后又可被肌肉摄取，这就构成了一个循环，此循环称为乳酸循环，也叫做,Cori,循环。,四、乳酸循环,肝,葡萄糖,葡萄糖,葡萄糖,丙酮酸,乳 酸,NADH,NAD,+,乳 酸,乳 酸,NAD,+,NADH,丙酮酸,