第04章糖代谢3讲解
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糖原
糖原合成 肝糖原分解
核糖 +
磷酸戊糖途径 葡萄糖 酵解途径
NADPH+H+
消化与吸收
糖异生途径
ATP
有氧
源自文库丙酮酸
无氧
H2O及CO2 乳酸
淀粉 乳酸、氨基酸、甘油
第六节 糖 异 生
Section 6 Gluconeogenesis
本节目的要求：
1、掌握糖异生的概念、原料、关键酶及生理 意义。
线 粒
ADP + Pi
ATP + CO2 丙酮酸羧化酶
体
丙酮酸
丙酮酸
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
PEP
??
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+。
① 丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase)，辅酶为生 物素（反应在线粒体）
② 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反应在线粒体、胞液）
H3C
COOH
C=O +
COOH
CO2 +ATP
生丙物酮素酸、羧M化g酶2+H2CC=O
+
ADP
+
Pi
COOH
① 丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase)，辅酶为生 物素（反应在线粒体）
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。
（一）第一个底物循环在6-磷酸果糖与1，6双磷酸果糖之间进行
Pi
果糖双磷 酸酶-1
6-磷酸果糖 2,6-双磷酸 果糖
AMP
1,6-双磷酸果糖
ATP 6-磷酸果 糖激酶-1
ADP
血糖
胰高血糖素
cAMP
磷酸化
果糖二磷酸酶-2
PFK-2
果糖二磷酸酶-1
（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，完全通过乳酸酵解获得能量； 骨髓、神经等组织由于代谢活跃，经常进行乳酸
甘油 乳酸
α-磷酸甘油 2H
磷酸二羟丙酮 丙酮酸
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
二、糖异生的调节通过对2个底物循环的调 节与糖酵解调节彼此协调
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。
② 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反应在线粒体、胞液）
草酰乙酸转运出线粒体：
出线粒体
草酰乙酸 苹果酸
苹果酸
草酰乙酸
草酰乙酸 天冬氨酸 出线粒体 天冬氨酸 草酰乙酸
PEP
胞 液
GDP + CO2 GTP
磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶
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+
2、熟悉糖异生的组织和细胞定位、糖异生途 径及乳酸循环的过程及其生理意义。
3、了解糖异生的调节。
* 概念
糖异生(gluconeogenesis)是指从非糖 化合物(乳酸、甘油、生糖氨基酸)转变为 葡萄糖或糖原的过程。 * 部位
主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体 * 原料
主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸
Glu
ADP 丙酮酸激酶 ATP
当两种酶活性相等时，则不能将代谢向 前推进，结果仅是ATP分解释放出能量，因而 称之为无效循环(futile cycle)。
而在细胞内两酶活性不完全相等，使代谢 反应仅向一个方向进行。
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
-NH2 α-酮酸
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
ATP
丙酮酸
过程：
糖异生途径与酵解途径大多数反应是 共有的、可逆的；
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。
（一）丙酮酸经丙酮酸羧化支路转变成磷酸 烯醇式丙酮酸
ATP
丙酮酸
CO2
ADP+Pi
GTP GDP
草酰乙酸
PEP
①
② CO2
由乳酸为原料异生糖时， NADH+H+由下述 反应提供。 乳酸 LDH 丙酮酸
NAD+ NADH+H+
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β氧化或三羧酸循环，NADH+H+转运则通过草酰 乙酸与苹果酸相互转变而转运。
草酰 乙酸
苹果酸
NADH+H+ NAD+
GTP GDP CO2
COOH
H2C
C=O 磷酸烯醇式丙酮酸
COOH
羧激酶
草酰乙酸
CH2 C O PO3H2 COOH
磷酸烯醇式丙酮酸
② 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反应在线粒体、胞液）
线粒体
ATP
丙酮酸
CO2
ADP+Pi
GTP GDP
草酰乙酸
PEP
①
② CO2
① 丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase)，辅酶为生 物素（反应在线粒体）
2,6-P-F PFK-1
糖异生增多 糖酵解下降
（二）在磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸之间进行 第二个底物循环
别构激活剂：1,6-双磷酸果糖
PEP
1,6-双磷酸 果糖
草酰乙酸
别构抑制剂：ATP, 丙氨酸
ADP 丙酮酸激酶
丙酮酸羧化酶
丙氨酸
ATP
丙酮酸
丙酮酸脱氢 酶复合体
乙 酰 CoA
三、糖异生的主要生理意义是维持血糖 浓度的恒定
线粒体
苹果酸
草酰 乙酸
NAD+ NADH+H+
胞浆
（二）1,6-双磷酸果糖转变为6-磷酸果糖
Pi
1,6-双磷酸果糖
6-磷酸果糖
果糖二磷酸酶-1
（三）6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖
Pi
6-磷酸葡萄糖
葡萄糖
葡萄糖-6-磷酸酶
（肝）
在某些反应过 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
ATP ADP
G-6-P
F-6-P
ATP ADP
F-1,6-2P
一、糖异生途径不完全是糖酵解的 逆反应
糖异生途径(gluconeogenic pathway) 指从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程。
磷酸二 3-磷酸 羟丙酮 甘油醛
NAD+
NADH+H+
1,3-二磷酸甘油酸
ADP ATP
3-磷酸甘油酸
2-磷酸甘油酸
肝
葡萄糖-6-磷酸酶 Pi
6-磷酸葡萄糖
葡萄糖
ADP
己糖激酶 ATP
果糖双磷酸酶-1 Pi
1,6-双磷酸果糖 6-磷酸果糖
ADP 6-磷酸果糖激酶-1 ATP
(substrate cycle)。
ADP+Pi
GTP
丙酮酸羧化酶 CO2+ATP
磷酸烯醇式丙酮酸
草酰乙酸 羧激酶
GDP+Pi
丙酮酸
PEP +CO2
糖原合成 肝糖原分解
核糖 +
磷酸戊糖途径 葡萄糖 酵解途径
NADPH+H+
消化与吸收
糖异生途径
ATP
有氧
源自文库丙酮酸
无氧
H2O及CO2 乳酸
淀粉 乳酸、氨基酸、甘油
第六节 糖 异 生
Section 6 Gluconeogenesis
本节目的要求：
1、掌握糖异生的概念、原料、关键酶及生理 意义。
线 粒
ADP + Pi
ATP + CO2 丙酮酸羧化酶
体
丙酮酸
丙酮酸
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
PEP
??
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+。
① 丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase)，辅酶为生 物素（反应在线粒体）
② 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反应在线粒体、胞液）
H3C
COOH
C=O +
COOH
CO2 +ATP
生丙物酮素酸、羧M化g酶2+H2CC=O
+
ADP
+
Pi
COOH
① 丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase)，辅酶为生 物素（反应在线粒体）
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。
（一）第一个底物循环在6-磷酸果糖与1，6双磷酸果糖之间进行
Pi
果糖双磷 酸酶-1
6-磷酸果糖 2,6-双磷酸 果糖
AMP
1,6-双磷酸果糖
ATP 6-磷酸果 糖激酶-1
ADP
血糖
胰高血糖素
cAMP
磷酸化
果糖二磷酸酶-2
PFK-2
果糖二磷酸酶-1
（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，完全通过乳酸酵解获得能量； 骨髓、神经等组织由于代谢活跃，经常进行乳酸
甘油 乳酸
α-磷酸甘油 2H
磷酸二羟丙酮 丙酮酸
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
二、糖异生的调节通过对2个底物循环的调 节与糖酵解调节彼此协调
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。
② 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反应在线粒体、胞液）
草酰乙酸转运出线粒体：
出线粒体
草酰乙酸 苹果酸
苹果酸
草酰乙酸
草酰乙酸 天冬氨酸 出线粒体 天冬氨酸 草酰乙酸
PEP
胞 液
GDP + CO2 GTP
磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶
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+
2、熟悉糖异生的组织和细胞定位、糖异生途 径及乳酸循环的过程及其生理意义。
3、了解糖异生的调节。
* 概念
糖异生(gluconeogenesis)是指从非糖 化合物(乳酸、甘油、生糖氨基酸)转变为 葡萄糖或糖原的过程。 * 部位
主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体 * 原料
主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸
Glu
ADP 丙酮酸激酶 ATP
当两种酶活性相等时，则不能将代谢向 前推进，结果仅是ATP分解释放出能量，因而 称之为无效循环(futile cycle)。
而在细胞内两酶活性不完全相等，使代谢 反应仅向一个方向进行。
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
-NH2 α-酮酸
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
ATP
丙酮酸
过程：
糖异生途径与酵解途径大多数反应是 共有的、可逆的；
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。
（一）丙酮酸经丙酮酸羧化支路转变成磷酸 烯醇式丙酮酸
ATP
丙酮酸
CO2
ADP+Pi
GTP GDP
草酰乙酸
PEP
①
② CO2
由乳酸为原料异生糖时， NADH+H+由下述 反应提供。 乳酸 LDH 丙酮酸
NAD+ NADH+H+
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β氧化或三羧酸循环，NADH+H+转运则通过草酰 乙酸与苹果酸相互转变而转运。
草酰 乙酸
苹果酸
NADH+H+ NAD+
GTP GDP CO2
COOH
H2C
C=O 磷酸烯醇式丙酮酸
COOH
羧激酶
草酰乙酸
CH2 C O PO3H2 COOH
磷酸烯醇式丙酮酸
② 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反应在线粒体、胞液）
线粒体
ATP
丙酮酸
CO2
ADP+Pi
GTP GDP
草酰乙酸
PEP
①
② CO2
① 丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase)，辅酶为生 物素（反应在线粒体）
2,6-P-F PFK-1
糖异生增多 糖酵解下降
（二）在磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸之间进行 第二个底物循环
别构激活剂：1,6-双磷酸果糖
PEP
1,6-双磷酸 果糖
草酰乙酸
别构抑制剂：ATP, 丙氨酸
ADP 丙酮酸激酶
丙酮酸羧化酶
丙氨酸
ATP
丙酮酸
丙酮酸脱氢 酶复合体
乙 酰 CoA
三、糖异生的主要生理意义是维持血糖 浓度的恒定
线粒体
苹果酸
草酰 乙酸
NAD+ NADH+H+
胞浆
（二）1,6-双磷酸果糖转变为6-磷酸果糖
Pi
1,6-双磷酸果糖
6-磷酸果糖
果糖二磷酸酶-1
（三）6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖
Pi
6-磷酸葡萄糖
葡萄糖
葡萄糖-6-磷酸酶
（肝）
在某些反应过 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
ATP ADP
G-6-P
F-6-P
ATP ADP
F-1,6-2P
一、糖异生途径不完全是糖酵解的 逆反应
糖异生途径(gluconeogenic pathway) 指从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程。
磷酸二 3-磷酸 羟丙酮 甘油醛
NAD+
NADH+H+
1,3-二磷酸甘油酸
ADP ATP
3-磷酸甘油酸
2-磷酸甘油酸
肝
葡萄糖-6-磷酸酶 Pi
6-磷酸葡萄糖
葡萄糖
ADP
己糖激酶 ATP
果糖双磷酸酶-1 Pi
1,6-双磷酸果糖 6-磷酸果糖
ADP 6-磷酸果糖激酶-1 ATP
(substrate cycle)。
ADP+Pi
GTP
丙酮酸羧化酶 CO2+ATP
磷酸烯醇式丙酮酸
草酰乙酸 羧激酶
GDP+Pi
丙酮酸
PEP +CO2