【课件】糖异生作用和糖原的合成

称为乳酸循环，或 Cori循环
糖异生活跃 有6-磷酸葡糖酶
糖异生低下 没有6-磷酸葡糖酶
葡萄糖的异生作用
(二) 乳酸循环(Cori循环) 乳酸循环的意义 1、 乳酸循环是一个耗能的过程 2分子乳酸异生为1分子葡萄糖需6分子ATP
ATP
己糖激酶
ADP
磷酸果糖 ATP 激酶Ⅰ ADP
葡萄糖 6-磷酸葡萄糖
NADH+ H+
1,3-二磷酸甘油酸 ADP
GDP ATP
三磷酸甘油酸
GTP
草酰乙酸
线粒体
ADP
丙酮酸羧化酶
ATP
磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸激酶 丙酮酸
2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H++4H2O→葡萄糖 +2NAD++4ADP+2GDP+6Pi
葡萄糖的异生作用
(二) 乳酸循环(Cori循环) 肝
糖原的合成
一 、 糖 原 的 合 成 由葡萄糖合成糖原的过程
糖原储存的主要器官及生理意义 肌肉：肌糖原，180 ~ 300g，供肌肉收缩所需 肝脏：肝糖原， 70 ~ 100g，维持血糖水平
合成部位
组织定位：主要在肝脏、骨骼肌 细胞定位：胞浆 合成阶段：葡萄糖的活化+直链/支链的形成
糖原的合成
ADP
磷酸果糖激酶1 糖酵解途径
6-磷酸果糖
1,6-二磷酸果糖
糖的异生作用 1,6-二磷酸果糖酶
H3PO4
H2O
ATP
己糖激酶
ADP
磷酸果糖 ATP 激酶Ⅰ ADP
葡萄糖 6-磷酸葡萄糖
6-磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖
糖异生的第三 个“能障”
3-磷酸甘油醛
磷酸二羟丙酮
NAD+
NAD+
NADH+ H+
糖原的合成
一、糖原的合成
糖原合成途径 (一)葡萄糖活化为尿苷二磷酸葡萄糖 2、6-磷酸葡萄糖转变为1-磷酸葡萄糖
OH O P O CH2
OH
OH OH
O
磷酸葡萄
糖变位酶
OH
OH
6-磷酸葡萄糖
HO CH2 OH OH
O OH
OP O
OH HO
1-磷酸葡萄糖
糖原的合成
一、糖原的合成
糖原合成途径
(一)葡萄糖活化为尿苷二磷酸葡萄糖
一、糖原的合成
糖原合成途径 (一)葡萄糖活化为尿苷二磷酸葡萄糖 5、分支酶催化糖原不断形成新分支链
糖原分支酶 催化，将 α (1→4) 糖 苷 键 转 换 为 α (1→6) 糖苷键，形成 有分支的糖原
非还原端
糖原合酶
分支酶
糖原引物
糖原合成的限速酶
糖原合成图
1-磷酸葡萄糖
磷酸葡萄 糖变位酶
葡萄糖 ATP
糖原合成过程中作为引物的第一个糖原分子从何而来??
在一种叫Tyr糖基转移酶的催化下，第一个葡萄糖 单位转移到糖原素的Tyr194–OH
二聚体糖原素的自催化作用将第二个葡萄糖单位 转移到第一个葡萄糖单位的4号位羟基上，形成第一个 α(1→4)糖苷键
到形成一个七糖单位以后，由糖原合酶取而代之
糖原的合成
6-磷酸葡糖酶 只存在于 肝、肾中，而不存在于
肌中。所以只有肝和肾
UDP
Gn+1
可补充血糖；而肌糖原 Gn磷酸化酶 不能分解成葡萄糖，只
Gn 糖原合酶 UDPG
PPi UDPG焦磷酸化酶
能进行糖酵解或有氧氧
Pi
化为肌收缩供能
Gn
糖原分解与合成的关键 酶是糖原磷酸化酶及糖
原合酶，受磷酸化和去
UTP G-1-P
(二) 乳酸循环(Cori循环) 乳酸循环的意义 1、 乳酸循环是一个耗能的过程 2分子乳酸异生为1分子葡萄糖需6分子ATP 2、 生理意义 ① 乳酸再利用，避免了乳酸的损失 ② 防止乳酸的堆积引起酸中毒 ③ 促进肝糖原的不断更新
葡萄糖的异生作用
(三) 糖异生的调节
酵解途径与糖异生途径是方向相反的两条代谢 途径。如从丙酮酸进行有效的糖异生，就必须 抑制酵解途径，以防止葡萄糖又重新分解成丙 酮酸；反之亦然
丙酮酸
ATP 三磷酸甘油酸
激酶
ADP
ATP
NADH+H+
磷酸烯醇式丙酮酸
丙酮酸
NAD+ 乳酸
葡萄糖的异生作用
(一) 糖异生途径
(1) 丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸
H3C
C=O COOH
+
CO2 +ATP
丙酮酸
丙酮酸羧化酶 生物素、Mg2+
COOH
H2C + ADP + Pi
C=O COOH
草酰乙酸
H2O
ATP
己糖激酶
ADP
磷酸果糖 ATP 激酶Ⅰ ADP
葡萄糖 6-磷酸葡萄糖
6-磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖
Pi
6-磷酸葡糖酶
H2O
胞浆
Pi
1,6-二磷酸果糖酶
H2O
3-磷酸甘油醛
磷酸二羟丙酮
NAD+
NAD+
NADH+ H+
NADH+ H+
1,3-二磷酸甘油酸 ADP
GDP ATP
三磷酸甘油酸
（三）糖异生的调节 2、第二个底物循环在磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸之间进行
PEP
1,6-二磷酸果糖
草酰乙酸
丙酮酸羧化酶
丙氨酸
丙酮酸
ADP 丙酮酸激酶 ATP
乙 酰 CoA
葡萄糖的异生作用
（三）糖异生的调节
原料增多，促进糖异生
饥饿
脂肪动员加强
[甘油]↑
组织蛋白质分解加强 [氨基酸]↑
糖 异 生 作
剧烈运动
胞
GDP + CO2 磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶
液
GTP
天冬氨酸
草酰乙酸 苹果酸
天冬氨酸
苹果酸
α-酮戊二酸 谷氨酸
草酰乙酸
NAD+ NADH + H+
线
ADP + Pi
丙酮酸羧化酶
粒
ATP + CO2
丙酮酸
体
丙酮酸
ATP
己糖激酶
ADP
磷酸果糖 ATP 激酶Ⅰ ADP
葡萄糖 6-磷酸葡萄糖
6-磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖
3、尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)的生成
UTP
H2O
2Pi
CH2OH
H H
OH
OH H
HO
O
H
OH
P
O P OH OH
P P 尿苷 PPi
CH2OH
H
OH
H OH H
UDPG焦磷酸化酶 HO H
O OH
OO P O P O 尿苷 OH HO
1-磷酸葡萄糖
尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)
UTP+1-磷酸葡萄糖
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
ATP
己糖激酶
ADP
磷酸果糖 ATP 激酶Ⅰ ADP
葡萄糖 6-磷酸葡萄糖
6-磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖
1、糖异生的 三个“能障”
3-磷酸甘油醛
磷酸二羟丙酮
NAD+
NAD+
NADH+ H+
NADH+ H+
1,3-二磷酸甘油酸 ADP
一、糖原的合成
糖原合成途径 (一)葡萄糖活化为尿苷二磷酸葡萄糖 1、葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖
CH2OH
H H
OH
OH H
HO
OH
H
OH
葡萄糖
ATP
Mg2+
ADP
CH2OPO 3H2
H H
OH
OH H
葡萄糖激酶(肝) HO
OH
(or己糖激酶)
H
OH
6-磷酸葡萄糖
葡萄糖 + ATP
6-磷酸葡萄糖+ADP
UDPG+PPi
UDPG可看作“活性葡萄 糖”，在体内充作葡萄糖
供体
糖原的合成
一、糖原的合成
糖原合成途径 (一)葡萄糖活化为尿苷二磷酸葡萄糖 4、UDPG中的葡萄糖连到糖原引物上
位置：糖原引物非还原端 糖苷键：α(1→4)
CH2OH
H H
OH
OH H
HO
H
OH
尿苷二磷酸葡
P
P 尿苷
UDP
HO
CH2OH
糖异生的第二 个“能障”
3-磷酸甘油醛
磷酸二羟丙酮
NAD+
NAD+
NADH+ H+
NADH+ H+
1,3-二磷酸甘油酸 ADP
丙酮酸
ATP 三磷酸甘油酸
激酶
ADP
ATP
NADH+H+
磷酸烯醇式丙酮酸
丙酮酸
NAD+ 乳酸
葡萄糖的异生作用
(一) 糖异生途径 (2) 1,6-二磷酸果糖变为6-磷酸果糖
ATP
CH2OH
H H
OH
OH H
H
H
OH
O
O H
H OR
H OH
H OH
糖原引物(Gn)
萄糖(UDPG)
糖原合酶
糖原 (Gn+1)
CH2OH
H H
OH
HO
OH
H O
CH2OH
CH2OH
H
OH H
O H
H
OH
H
H
OH
H
O
O
R
H
OH
H
OH
H
OH
糖原的合成
一、糖原的合成
糖原合成途径 (一)葡萄糖活化为尿苷二磷酸葡萄糖 4、UDPG中的葡萄糖连到糖原引物上
这种协调主要依赖于对这两条途径中的两个底 物循环进行调节
葡萄糖的异生作用
(三) 糖异生的调节 1、第一个底物循环在6-磷酸果糖与1,6-二磷酸果糖之间进行
Pi 1,6-二磷酸果糖酶
糖异生关键酶
6-磷酸果糖 2,6-二磷酸果糖
AMP
柠檬酸 1,6-二磷酸果糖
ATP 磷酸果糖激酶1
ADP
葡萄糖的异生作用
2) 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(反应在线粒体、胞液)
3) 参与糖异生的其他酶主要位于胞质
“膜障”
草酰乙酸需 要被转移到
胞质中
葡萄糖的异生作用
(一) 糖异生途径 (1) 丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸 草酰乙酸转运出线粒体
草酰乙酸
出线粒体
苹果酸
苹果酸
草酰乙酸
出线粒体
草酰乙酸 天冬氨酸
天冬氨酸 草酰乙酸
PEP
磷酸化共价修饰调节， 糖原磷酸化酶磷酸化后
磷酸葡萄糖变位酶 6-磷酸葡糖酶(肝)
有活性，而糖原合酶磷
G-6-P
G
己糖(葡萄糖)激酶
酸化后则失去活性，保 证糖原合成与分解不能
同时进行
G-6-P的代谢去路
G(补充血糖)
6-磷酸葡糖酶
6-磷酸葡萄 6-磷酸葡糖脱氢酶
NADH+ H+
1,3-二磷酸甘油酸 ADP
丙酮酸
ATP 三磷酸甘油酸
激酶
ADP
ATP
NADH+H+
磷酸烯醇式丙酮酸
丙酮酸
NAD+ 乳酸
葡萄糖的异生作用
(一) 糖异生途径 (3) 6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖
ATP
ADP
己糖激酶(肝)
糖酵解途径
葡萄糖 糖的异生作用
6-磷酸葡萄糖 肝 6-磷酸葡糖酶
H3PO4
血液
肌肉
当肌肉激烈运动时产
生大量乳酸，乳酸通
葡萄糖
葡萄糖
葡萄糖
过血液进入肝脏，在 肝内通过糖异生途径 生成葡萄糖，葡萄糖 又通过血液被肌肉摄 取，构成一个循环( 肌肉→肝→肌肉)，
糖 异 生 途 径
丙酮酸
乳酸脱 NADH 氢酶 NAD+
乳酸
乳酸
酵 解 途 径
丙酮酸
乳酸脱 NADH 氢酶 NAD+
乳酸
4. 反刍动物胃细菌分解纤维素为乙酸、丙酸、丁酸等，并可将奇 数脂肪酸转变为琥珀酰CoA生糖
主要发生在动物的肝脏(80％)和肾脏(20％)(胞浆及线粒体)， 是动物细胞自身合成葡萄糖的唯一手段
葡萄糖的异生作用
(一) 糖异生途径 从丙酮酸异生葡萄糖的具体过程
基本上是糖酵解的逆过程 跨越三个“能障”
一个“膜障”
6-磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖
Pi
6-磷酸葡糖酶
H2O
胞浆
Pi
1,6-二磷酸果糖酶
H2O
3-磷酸甘油醛
磷酸二羟丙酮
NAD+
NAD+
NADH+ H+
NADH+ H+
1,3-二磷酸甘油酸 ADP
GDP ATP
三磷酸甘油酸
GTP
草酰乙酸
线粒体
ADP
丙酮酸羧化酶
ATP
磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸激酶
丙酮酸
葡萄糖的异生作用
COOH
H2C C=O COOH
GTP GDP CO2 CH2
C O PO3H2 磷酸烯醇式丙酮酸 羧激酶(PEPCK) COOH
草酰乙酸
磷酸烯醇式丙酮酸
细胞质基TP
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
磷酸磷醇式丙 酮酸羧激酶
草酰乙酸
ADP
ATP
丙酮酸
ATP
CO2
1) 丙酮酸羧化酶，辅酶为生物素(反应在线粒体)
GTP
草酰乙酸
线粒体
ADP
丙酮酸羧化酶
ATP
磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸激酶 丙酮酸
ATP
己糖激酶
ADP
磷酸果糖 ATP 激酶Ⅰ ADP
葡萄糖 6-磷酸葡萄糖
6-磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖
Pi
6-磷酸葡糖酶
H2O
胞浆
Pi
1,6-二磷酸果糖酶
H2O
3-磷酸甘油醛
磷酸二羟丙酮
NAD+
NAD+
NADH+ H+
[乳酸]↑
用 加
强
葡萄糖的异生作用
糖异生作用的意义
1. 维持血糖浓度的相对恒定 2. 有利于体内乳酸的利用 3. 糖原合成的间接途径，补充恢复肝糖原储备 4. 长期饥饿或禁食时，肾糖异生增强，有利于维持酸碱平衡
葡萄糖的异生作用
糖异生作用的意义
饥饿造成的代谢性酸中毒，此时体液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。另外，当肾中α酮戊二酸因异生成糖而减少时，可促进谷氨酰胺脱氨生成谷氨酸以及 谷氨酸的脱氨反应，肾小管细胞将NH3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
葡萄糖激酶(肝) (or己糖激酶)
ADP
6-磷酸葡萄糖