生物化学--第七章 糖类代谢-糖异生及糖原合成

5. 需UTP参与（以UDP为载体）。
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h
28
六、糖原的分解代谢
（一）反应过程：
• 糖原的分解代谢可分为三个阶段：
1．水解：包括三步反应，循环交替进行。
⑴ 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。
*
糖原磷酸化酶
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h
25
(5) 分支酶催化糖原不断形成新分支链
12~18G
糖原合酶
分枝酶
糖原引物
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糖原合h 成的限速酶
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肝糖原与肌糖原比较
肝糖原
肌糖原
贮 量 90-100g
200-500g
≤5%
1-2%
合成原料 单糖/非糖物质 葡萄糖
分解产物 葡萄糖
乳酸
功 能 维持血糖浓度 满足剧烈运动时
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h
42
2.丙酮酸与PEP： 丙酮酸羧化酶 激活剂：乙酰辅酶A
抑制剂：ADP 丙酮酸激酶：激活剂：ADP AMP
抑制剂：ATP NADH 丙氨酸
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h
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九、乙醛酸循环
1、乙醛酸循环的生化历程
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 植物种子萌发的脂肪转化为糖
三羧酸循环 的调节
异柠檬酸 NADH
琥珀酸
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α-酮戊二酸
琥珀酰CoA
h
琥珀酰CoA、 NADH、ATP
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磷酸戊糖途径： 最重要的调节因素是：NADP+的水平
糖异生的调节：
1. 6-P-G与1.6-FBP： 促进异生，抑制酵解：高浓度的6-P-G 、ATP
和柠檬酸， 促进酵解，抑制异生： 2.6-二磷酸果糖
糖异生和糖的合成
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h
1
一、单糖的合成P154
（一）糖异生概念： 主要指由非糖物质转变成葡萄糖
或糖原的过程 （二）过程
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h
2
糖异生主
要途径和
关键反应 果糖二磷酸
(酯)酶
糖原（或淀粉）
1-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖
己糖激酶
葡萄糖
6-磷酸果糖
磷酸 果糖 激酶
1，6-二磷酸果糖
H HO
+ H2O
H
OH
OH H 1,6-二磷酸果糖
果糖二磷酸 酶-1
H2CO P
O H2COH
H HO + Pi
H
OH
OH H 6-磷酸果糖
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h
5
糖异生途径关键反应之三
丙酮酸
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CO2
ATP+H2O
ADP+Pi
丙酮酸羧化酶
PEP羧激酶
P
磷酸烯醇丙酮酸
CO2
（PEP）
葡萄糖6-磷酸酶
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3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮
2磷酸烯醇丙酮酸
丙酮酸 激酶
PEP羧激酶 2草酰乙酸
h 2丙酮酸
丙酮酸羧化酶
3
糖异生途径关键反应之一
P
+ H2O
葡萄糖-6-磷 酸酶
6-磷酸葡萄糖
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h
H
+Pi
葡萄糖
4
糖异生途径关键反应之二
H2CO P O H2CO P
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h
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糖酵解过程的调节酶：
酶的名称
变构激活剂 变构抑制剂
已糖激酶
Mg2+, Mn2+
G-6-P
葡萄糖激酶(肝) 磷酸果糖激酶-1
丙酮酸激酶
Mg2+, Mn2+
-
Mg2+, AMP, ADP, ATP，H+、柠檬酸，
F-1,6-2P, F-2,6-2P
长链脂肪酸
Mg2+, K+, F-1,6-2P
h
39
三羧酸循环的调节酶及其调节
酶 的 名 称 变构激活剂 变构抑制剂
柠檬酸合酶
ATP
异柠檬酸脱氢酶 ADP、AMP NADH
α-酮戊二酸脱氢酶系
ATP、NADH、 琥珀酰CoA
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h
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丙酮酸 乙酰CoA、NADH、ATP
乙酰辅酶A
ATP
草酰乙酸 柠檬酸
苹果酸 延胡索酸
丙酮酸氧化 P和
七、糖原合成与分解的调节
激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+ 受体
腺wenku.baidu.com环化酶
腺苷环化酶（有活性）
（无活性） ATP
cAMP
PKA
(无活性)
PKA
(有活性)
磷酸化酶b激酶 磷酸化酶b激酶-P
Pi
磷蛋白磷酸酶-1
–
糖原合酶
糖原合酶-P
Pi
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磷蛋白磷酸酶-1
–
磷酸化酶b 磷酸化酶a-P
Pi
AMP F-2,6-BP
-
ATP
+
果糖双磷酸酶-1 fructose biphosphatase-1
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h
11
乙酰CoA
+
丙酮酸羧化酶 pyruvate carboxylase
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h
12
三、糖异生的原料
1．生糖氨基酸： Ala, Cys, Gly, Ser, Thr, Trp→ 丙酮酸 Pro，His，Gln，Arg→ Glu→ -酮戊二酸 Ile，Met，Ser，Thr，Val→ 琥珀酰CoA Phe，Tyr→ 延胡索酸 Asn，Asp→ 草酰乙酸
H
OH
OH HO
尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)
(uridine diposphate glucose)
UTP+1-磷酸葡萄糖
UDPG+ PPi
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h
24
（4）UDPG中的葡萄糖连接到糖原引物上
CH2OH
CH2OH
CH2OH
H H
OH
HO
OH H
H
P P 尿尿苷苷 HO
H OH
OH H
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6-磷酸葡萄糖+ADP
h
22
（2）6-磷酸葡萄糖转变为1-磷酸葡萄糖
OH O P O CH2
OH
OH OH
HO CH2 O
O H 磷酸葡萄糖变位酶 OH OH
O OH
OP O
OH
OH HO
6-磷酸葡萄糖 (glucose-6-phosphate)
1-磷酸葡萄糖 (glucose-1-phosphate)
45
琥珀酸
乙
O
醛 酸
CoASH CH3-C-SCoA
循
环
和
草酰乙酸
柠檬酸
顺乌头酸
三
O
羧 酸
CH3-C-SCoA
循
苹果酸
OO
环
异柠檬酸
反
H-C-C~ OH 乙醛酸
应
历
延胡索酸
程
－酮戊二酸
的
比
较14.12.2020
琥珀酸
h
琥珀酰CoA
46
h
草酰乙酸 GTP GDP
6
① 丙酮酸羧化酶 ② 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶
G
胞液
线粒体 乙酰CoA
PEP
丙酮酸
② 草酰乙酸
苹果酸/ 天冬氨酸
丙酮酸 ①
草酰乙酸
②
苹果酸/ 天冬氨酸
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PEP
h
7
糖酵解和葡萄糖异 生的关系
葡萄糖 G-6-P
F-6-P F-1.6-P
3-P-甘油醛
A A G-6-P磷酸酯酶
作用生成自由葡萄糖后转运至肌肉组织加以
利用，这一循环过程就称为乳酸循环（Cori
循环）。
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h
15
五、糖原合成
1 定义： 由单糖合成糖原的过程称为糖原的合
成(glycogenesis)。
单糖: 葡萄糖(主要)、果糖、半乳糖等
部位： 肝脏、肌肉组织等细胞的胞浆中
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h
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h
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NADH NNAADD+
O CH3-C~SCoA
CoASH
草草酰酰乙乙酸酸
柠檬酸合成酶
苹果酸 脱氢酶
乙醛酸循环 反应历程
顺乌头 酸酶
CoASH
O 14C.1H2.32-C02~0SCoA
苹果酸 合成酶
OO H-C-C~ OH
乙醛h酸
异柠檬酸 裂解酶
COO-
CH2
CH2
COO-
H
H
OH
O
O H
H OR
H
OH
尿苷二磷酸葡萄糖 (UDPG)
H OH
H OH
糖原引物(Gn)
(glycogen primer)
糖原(Gn+1)
UDP
糖原合酶
(glycogen)
CH 2OH
H H
OH
HO
OH
H O
CH 2OH
CH 2OH
H H
OH
OH H
H
H
OH
O
O H
H O
R
H OH
H OH
H OH
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h
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2．甘油： 甘油三酯 → 甘油 → -磷酸甘油 → 磷
酸二羟丙酮。 3．乳酸：
乳酸→丙酮酸。
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h
14
四、糖异生的生理意义
1．在饥饿情况下维持血糖浓度的相对恒定。
2．回收乳酸分子中的能量：
• 葡萄糖在肌肉组织中经糖的无氧酵解产生的 乳酸，可经血循环转运至肝，再经糖的异生
16
2．缩合：
• 在关键酶糖原合酶的催化下，以原有糖原分子 为引物，添加新的葡萄糖单位。
UDPG + (G)n
*
糖原合酶
(G)n+1 + UDP
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h
17
糖原合酶的作用机制
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h
18
3．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由1,4-糖苷键转变为-1,6-糖苷键，使糖原出 现分支。
B F-1.6-P磷酸酯酶
C1 丙酮酸羧化酶
B
C2 PEP羧激酶
磷酸二羟丙酮
天冬氨酸
CO2 PEP
草酰乙酸
丙酮酸
-酮戊二酸
谷氨酸
丙氨酸 苹果酸
-酮戊二酸
天冬氨酸
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苹果酸 谷氨酸
C1
草酰乙酸
丙酮酸
h
3-P-甘油 乳酸
甘油
乙酰CoA
（胞液） （线粒体）
TCA循环
8
葡萄糖代谢和 糖异生的关系
6-磷酸葡萄糖
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1-磷酸葡萄糖
h
23
（3）尿苷二磷酸葡萄糖的生成
CH 2OH
H H
OH
OH H
HO
O
O P OH
H
OH
OH
1-磷酸葡萄糖
(glucose-1-phosphate)
H2O
PPi 2Pi
UTP
UDPG焦磷酸化酶
CH2OH
H H
OH
OH H
HO
O
OO P O P O 尿 尿苷苷
ATP
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h
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葡萄糖激酶/已糖激酶
已糖激酶的分型
Ⅰ～Ⅲ型
Ⅳ型
中文名称
已糖激酶(HK) 葡萄糖激酶(GK)
存在范围
在组织细胞中 仅在肝脏和胰腺
广泛存在
β细胞存在
与葡萄糖亲和力 高
Km: 0.01mmol/L
产物反馈抑制
有
低
Km: 10～100mmol/L
无
激素调控
受激素调控
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磷蛋白磷酸酶-1
–
h
磷蛋白磷酸酶抑制剂-3P4
八、糖原合成与分解的生理意义
1．贮存能量。
2．调节血糖浓度。
3．利用乳酸：肝中可经糖异生途径利用糖 无氧酵解产生的乳酸来合成糖原。这就 是肝糖原合成的三碳途径或间接途径。
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h
35
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h
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糖代谢的调节过程
一、无氧酵解的调节 二、TCA 的调节 三、磷酸戊糖途径调节 四、糖异生的调节 五、糖原代谢的调节 六、神经和激素对糖的调节
的相对恒定 肌肉对能量的需要
消 耗 餐后12-18h 剧烈运动后
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h
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（二）糖原合成的特点：
1. 必须以原有糖原分子作为引物；
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）；
4.关键酶是糖原合酶(glycogen synthase)，为 一共价修饰酶；
天冬氨酸
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（PEP）
丙氨酸
（胞液） （线粒体）
h
（转氨基作用） 谷氨9酸
糖异生的调节：
1. 6-P-G与1.6-FBP： 促进异生，抑制酵解：
高浓度的6-P-G 、ATP 和柠檬酸， 促进酵解，抑制异生：
AMP、 2.6-二磷酸果糖、ADP
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h
10
二、糖异生的调节
(G)n + Pi
(G)n-1 + G-1-P
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h
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⑵ 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。
⑶ 脱枝：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 + H2O
h 己糖(葡萄糖)激酶
21
（1）葡萄糖磷酸化生成 6-磷酸葡萄糖
CH 2 OH
H H
OH
OH H
HO
OH
H
OH
葡萄糖 (glucose)
ADP
CH 2 OPO 3 H 2
ATP Mg2+
H H
OH
OH H
葡萄糖激酶 H O
OH
H
OH
6-磷酸葡萄糖
(glucose-6-phosphate)
葡萄糖 + ATP
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α-1,6-葡萄糖苷酶
h
(G)n-1 + G
30
磷酸化酶
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脱枝酶 (debranching enzyme)
转移酶活性
α-1,6糖苷 酶活性
h
31
2．异构：
G-1-P
磷酸葡萄糖变位酶
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。
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h
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分支酶
(branching enzyme)
-1,4-糖苷键
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h
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糖原的合成与分解代谢
UDP
Gn+1
Pi
Gn
糖原合酶
UDPG
糖原磷酸化酶
Gn
PPi
UDPG焦磷酸化酶
UTP
G-1-P
磷酸葡萄糖变位酶
葡萄糖-6-磷酸酶（肝）
G-6-P
G
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G-6-P + H2O
葡萄糖-6-磷酸酶
G + Pi
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h
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（二）糖原分解的特点：
1. 水解反应在糖原的非还原端进行；
2. 是一非耗能过程；
3. 关键酶是糖原磷酸化酶(glycogen phosphory-lase)，为一共价修饰酶，其辅
酶是磷酸吡哆醛。
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h
33