生物化学第九章 糖代谢35.9.3 第三节 糖异生

5-磷酸木酮糖的形成
第一次碳单位的转移和重排反应
转酮酶催化的反应机理
转醛酶催化的反应机理
第二次碳单位的转移和重排反应
第三次碳单位的转移和重排反应
磷酸戊糖途径小结
一个葡萄糖分子不能完成上述反应，至少有3个葡 萄糖分子；
只有6个葡萄糖分子同时进入磷酸戊糖途径，最后 才相当于有一个葡萄糖分子完全被氧化成CO2和 H2O；
磷酸戊糖途径的三个阶段
第一阶段：氧化阶段，产生 NADPH
6-磷酸葡萄糖 + 2NADP+ + H2O 5-磷酸核酮糖 + 2NADPH + 2H+ + CO2
第二阶段：非氧化阶段，转换途径
3 分子 5-磷酸核酮糖
2 分子 6-磷酸果糖 + 1 分子 3-磷酸甘油醛
第三阶段：
6-磷酸果糖
6-磷酸葡萄糖
葡萄糖在胞内分解的两条途径
产生 :
NADPH：生物合成中重要的还原剂（合成ATP） 5-磷酸核糖：合成生物分子(DNA、RNA、ATP、 NAD+、FAD、CoA)
特点： 1. 环式代谢途径 ---- 起始物和终止物 ---- 6 - 磷酸葡萄糖；
2. 三碳糖、四碳糖、五碳糖、六碳糖、七碳糖之间能够发生相互转化。
乳糖不耐症
半乳糖血症
半乳糖-1-磷酸 尿苷酰转移酶
1-磷酸葡萄糖
1分子半乳糖
2分子丙酮酸
2分子ATP + 2分子NADH
6-磷酸葡萄糖 糖酵解
糖异生（Gluconeogenesis）
泛指细胞内由乳酸或其他非糖物质净合成葡萄糖的过程。
它主要发生在动物的肝脏（80％）和肾脏（20％），是动物 细胞自身合成葡萄糖的唯一手段。
通过内膜上专门的运输体运出线粒体；如果PEPCK存在 于细胞质基质，则先需要通过特殊的转运系统，将不能 直接透过线粒体内膜的OAA转变成能够通过内膜的苹果 酸或Asp运出线粒体，然后在细胞质基质按照逆反应的方
向重新转变为OAA 。
磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的作用机理
反应3：1,6 -二磷酸酶果糖的水解
磷酸戊糖途径
又称磷酸己糖旁路
① 葡萄糖分解代谢的另一条途 径，约占 30％； ② 肝脏中约10-15%的葡萄糖
进入磷酸戊糖途径； ③ 反应在细胞胞液中进行； ④ 产物：NADPH
5-磷酸核糖
磷酸戊糖途径（Pentose Phosphate Pathway）
葡萄糖分解代谢的另一条途径，约占 30％，在细胞胞液中进行。
TPP为辅助因子 反应7：三碳单位的转移，由转醛酶催化 反应8：第二次二碳单位的转移，由转酮酶催化
+
5
5
+
3
7
+
6
4
+
பைடு நூலகம்
+
4
5
6
C5 + C5 --> C7 + C3
C7 + C3 --> C4 + C6
C5 + C4 --> C6 + C3
3
总结:
3C5 --> 2C6 + C3
5-磷酸核糖的形成
丙酮酸, 乳酸, 甘油, 生糖氨基酸，所有TCA循 环的中间物
偶数脂肪酸不行! 因为偶数脂肪酸氧化只能产生乙酰CoA，而
乙酰CoA不能提供葡萄糖的净合成
糖异生涉及的反应
某些反应“借用于糖酵解”，某些反应是新的 并不是糖酵解的简单逆转，其原因是：
1. 糖酵解有三步不可逆反应 2. 机体在对这两种代谢实行交互调控的时候不允许它们同时被激
果糖的分解代谢
蔗糖 蔗糖酶
己糖激酶
果糖
6-磷酸果糖
1分子果糖
果糖激酶
ATP ADP
ATP ADP
磷酸果糖激酶
磷酸果糖激酶
1-磷酸果糖
1,6-二磷酸果糖
2分子丙酮酸
ATP ADP
磷酸戊糖途径 糖酵解
2分子ATP + 2分子NADH
脂肪肝
三羧酸循环
半乳糖的分解代谢
乳糖酶
半乳糖激酶
乳糖
半乳糖
1-磷酸半乳糖
将 F-1,6-P水解成F-6-P 热力学上是有利的，肝细胞内的ΔG 是-8.6 kJ/mol
非氧化相全部由非氧化的可逆反应组成，共有5步，反应 的性质是异构或分子重排，通过此阶段的反应，6分子戊 糖转化成5分子己糖。 将戊糖转变成糖酵解的中间物。
反应4： 5-磷酸核糖的形成，由磷酸戊糖异构酶催化 反应5： 5-磷酸木酮糖的形成，磷酸戊糖差向异构酶 反应6：第一次二碳单位的转移，由转酮酶催化 ，需要
活或被抑制，否则就会陷入无效循环之中。
糖异生保留了糖酵解途径中的所有可逆反应（第2步，第 4～9步）
属于自己的新反应只有4步。在这4步反应中，有2步反应 被用来克服糖酵解的最后一步不可逆反应，其余2步用来 克服糖酵解的第3步和第1步不可逆反应。
新的反应也提供了新的调控机制
反应1：丙酮酸的羧化
氧化相
反应1：不可逆反应——受到调控（受到NADPH 抑制），由6-磷酸葡糖脱氢酶催化
反应2：葡糖酸内酯的水解，由葡糖酸内酯酶催化 。没有酶催化，也能发生
反应3：磷酸葡糖酸的脱氢，为氧化脱羧反应，由 6-磷酸葡糖酸脱氢酶催化
6-磷酸葡糖的脱氢
葡糖酸内酯的水解
6-磷酸葡糖酸的脱氢
非氧化相
植物和某些微生物也可以进行糖异生。
外部供给的糖 细胞内贮存的糖
利用有限
生物体内合成葡萄糖途径 非糖物质 肝脏、肾脏 葡萄糖
生糖氨基酸：Gly、Ala、Thr、Ser、Asp、Glu、Cys、Pro、Arg、His
有 机 酸：乳酸、丙酮酸、TCA中的羧酸
甘
油
糖异生与糖酵解途径的比较
糖异生的底物(动物)
由丙酮酸羧化酶催化，需要生物素 是糖异生的第一步反应 存在于线粒体基质 由ATP驱动羧化反应
丙酮酸羧化酶的结构模型
丙酮酸羧化酶的作用机理
反应2：PEP的形成
由PEP羧激酶（PEPCK） 催化，需要消耗GTP PEPCK在人类的线粒体基质和细胞质基质均存在，而小
鼠只存在于细胞质基质，兔子只存在于线粒体。 如果PEPCK存在于线粒体基质，则生成的PEP可以直接
磷酸戊糖途径并不是细胞产生NADPH的唯一途径 发生在细胞质基质，不需要氧气； 调节机制相对简单
磷酸戊糖途径的生理意义
• 5-磷酸-核糖
体内生成5-磷酸-核糖的唯一途径。
• 4-磷酸赤藓糖
芳香族氨基酸和维生素B6的合成
• NADPH
(1) 作为供氢体，参与某些合成反应（脂肪酸、胆固醇、类固醇激素合成）； (2) NADPH是谷胱甘肽还原酶的辅酶； (3) 参与激素、药物和毒物的生物转化过程； (4) 参与体内嗜中性粒细胞和巨噬细胞产生离子态氧的反应。