7 糖代谢的其他途径 2

柠檬酸 草酰乙酸 顺乌头酸
GTP GDP CO2
P
磷酸烯醇丙酮酸 （PEP）
丙酮酸 + ATP + GTP → 磷酸烯醇式丙酮酸 + ADP + GDP + CO2
丙酮酸羧化酶（线粒体酶）
以生物素(biotin)作为辅基。生物素起CO2载体 的作用。生物素的末端羧基与酶分子的一个赖氨 酸残基的ε-氨基以酰胺键相连。
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谷氨酸 草酰乙酸
（线粒体）
C1
丙酮酸 乙酰CoA TCA循环
The source of pyruvate and oxaloacetate for gluconeogenesis during fasting or carbohydrate starvation is mainly amino acid catabolism. Some amino acids are catabolized to pyruvate, oxaloacetate, or precursors of these. Muscle proteins may break down to supply amino acids. These are transported to liver where they are deaminated and converted to gluconeogenesis inputs. Glycerol, derived from hydrolysis of triacylglycerols in fat cells, is also a significant input to gluconeogenesis.
H2COP O H2COP
HO OH
H2COP
H H
二磷酸果糖 磷酸酶
H
H O H2CO HO OH
+ H2O
H
+ Pi
H OH 1,6-二磷酸果糖
H OH 6-磷酸果糖
Phosphofructokinase
6 CH OPO 2 2 3
O
1CH2OH
6 CH OPO 2 2 3
ATP HO
2 3 OH
ADP
5
O
1CH2OPO32
5
H
4
H
4
HO
2
H
OH
H
Pi
H2O
H
3 OH
OH
H
fructose-6-phosphate
Fructose-1,6-biosphosphatase
fructose-1,6-bisphosphate
Phosphofructokinase (Glycolysis) catalyzes:
Pyruvate Carboxylase uses biotin as prosthetic group.
lysine
H H3N+ C CH2 CH2 CH2 CH2

N subject to carboxylation
HN
O C NH CH CH
lysine residue
O C NH O C
H2C S
葡萄糖
A
糖酵解和葡萄 糖异生的关系
G-6-P
F-6-P F-1.6-P 3-P-甘油醛 PEP 丙酮酸 丙氨酸
B
A G-6-P磷酸酶 B F-1.6-P磷酸酶 C1 丙酮酸羧化酶 C2 PEP羧激酶
磷酸二羟丙酮
C2
天冬氨酸
3-P-甘油
乳酸
甘油
草酰乙酸
-酮戊二酸
Байду номын сангаас谷氨酸
（胞液）
-酮戊二酸 天冬氨酸
P 6-磷酸葡萄 糖磷酸酶
H
+ H2O
6-磷酸葡萄糖
+Pi
葡萄糖
Glucose-6-phosphatase enzyme is embedded in the endoplasmic reticulum (ER) membrane in liver cells. The catalytic site is found to be exposed to the ER lumen. Another subunit may function as a translocase, providing access of substrate to the active site.
PEP羧激酶 2草酰乙酸 丙酮酸羧化酶
Reciprocal regulation by fructose-2,6-bisphosphate:
Fructose-2,6-bisphosphate stimulates Glycolysis.
Fructose-2,6-bisphosphate allosterically activates the Glycolysis enzyme Phosphofructokinase.
乳酸的再利用（Cori Cycle)
肝脏在氧化来自肌糖原酵解生成的乳酸同时，还可将 其转变为葡萄糖或肝糖原，实现对乳酸的再利用, 称为 Coris 循环。
糖异生的生理意义
• 糖异生作用是一个十分重要的生物合成葡萄糖的途径。红 细胞和脑是以葡萄糖为主要燃料的，成人每天约需要160 克葡萄糖，其中120克用于脑代谢，而糖原的贮存量是很 有限的，所以需要糖异生来补充糖的不足。 • 在饥饿或剧烈运动造成糖原下降后，糖异生能使酵解产生 的乳酸、脂肪分解产生的甘油以及生糖氨基酸等中间产物 重新生成糖。这对维持血糖浓度，满足组织对糖的需要是 十分重要的。 • 糖异生可以促进脂肪氧化分解供应能量，当体内糖供应不 足时，机体会大量动员脂肪分解，此时会产生过多的酮体 （乙酰乙酸、β-羟丁酸、丙酮），而酮体则必须经过三 羧酸循环才能彻底氧化，此时糖异生对维持三羧酸循环的 正常进行起主要作用。
Fructose-2,6-bisphosphate also activates transcription of the gene for Glucokinase, the liver variant of Hexokinase that phosphorylates glucose to glucose-6-phosphate, the input to Glycolysis. Fructose-2,6-bisphosphate allosterically inhibits the gluconeogenesis enzyme Fructose-1,6-bisphosphatase.
但是这种转变不是糖分解代谢的简单逆转， 必须克服那些由关键酶所催化的不可逆反应造成 的“能障”。主要有三个酶催化的反应, 异生过 程必须设法“绕过”这三个反应. 糖异生作用的总反应式如下：
2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H++4H2O →
葡萄糖+2NAD+ +4ADP +2GDP +6Pi
乙醛酸循环
1、乙醛酸循环的生化历程:是植物和微生物特有的 反应途径。这个循环除两步由异柠檬酸裂合酶和苹 果酸合酶催化的反应外，其他的反应都和“柠檬酸 循环”相同。
2、乙醛酸循环总反应式及其糖异生的关系
3、乙醛酸循环的生理意义
它使萌发的种子将贮存的三酰甘油通过乙酰 -CoA 转变为葡萄糖。它使植物和微生物能够靠乙酸生活
1、糖异生作用的主要途径和关键反应 2、葡萄糖代谢与糖异生作用的关系
3、糖异生的总反应式和调控
糖异生的证据如下：
• 用整体动物做实验，禁食24小时，大鼠肝脏中的糖 原由7%降低到1%，饲喂乳酸、丙酮酸或三羧酸循环 代谢的中间物后可以使大鼠肝糖原增加。 • 根皮苷是一种从梨树茎皮中提取的有毒的糖苷，它 能抑制肾小管将葡萄糖重吸收进入血液中，这样血 液中的葡萄糖就不断的由尿中排出。当给用根皮苷 处理过的动物饲喂三羧酸循环中间代谢物或生糖氨 基酸后，这些动物尿中的糖含量增加。 • 糖尿病人或切除胰岛的动物，他们从氨基酸转化成 糖的过程十分活跃。当摄入生糖氨基酸时，尿中糖 含量增加。
糖原（或淀粉）
糖异生的调控
1-磷酸葡萄糖
ATP,柠檬酸
6-磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖 果糖 激酶
己糖激酶
葡萄糖
二磷酸果糖 磷酸酶
6-磷酸葡萄糖磷酸酶
2,6-2P-Fru AMP
1，6-二磷酸果 糖
3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮
2磷酸烯醇丙酮酸
ATP，丙氨酸 乙酰CoA； ADP
丙酮酸 激酶 2丙酮酸
H
4
6 CH OPO 2 2 3 5 O
Glucose-6-phosphatase
CH2OH H
1
H H2O OH H H OH
O H
H
H OH
3
H
2
+ Pi
OH
OH
OH
glucose-6-phosphate
H
OH
glucose
OH
Hexokinase or Glucokinase (Glycolysis) catalyzes: glucose + ATP glucose-6-phosphate + ADP Glucose-6-Phosphatase (Gluconeogenesis) catalyzes: glucose-6-phosphate + H2O glucose + Pi
O
CH3-C~SCoA
CoASH
柠檬酸合成酶
草酰乙酸 草酰乙酸
NADH NAD++ NAD
苹果酸 脱氢酶
顺乌头 酸酶
乙醛酸循环
(植物、微生物的乙 醛酸循环体)