杨荣武生物化学原理-南京大学-糖异生

糖异生的能量消耗
丙酮酸
葡萄糖
消耗：6个ATP 2个NADH
糖异生的生理学功能
补充血糖，维持血糖浓度的稳定
减轻或消除代谢性酸中毒 使某些植物和微生物以乙酸作为唯一碳源
糖异生的调控
调控对象：4个酶 最重要的调节酶：果糖-1，6-二磷酸酶 主要方式：别构调节 调节物：EMP途径的效应物，作用相反
无效循环（底物循环） 由2种不同的酶催化的不可逆反应所实现的底物互变 。
意义： 1、放大代谢调控的信号 2、通过ATP的水解导致热能的释放。
葡萄糖＋ATP→葡萄糖-6-磷酸＋ADP
葡萄糖-6-磷酸＋H2O→葡萄糖＋Pi
净反应：ATP＋H2O→ADP＋Pi
丙酮酸
葡萄糖
☺ 并不是糖酵解的简单逆转，其原因是： 糖酵解有三步不可逆反应 (糖酵解的总G = -74 kJ/mol )
机体在对这两种代谢实行交互调控，不允许它们同时被 激活或被抑制，否则就会陷入无效循环。
糖异生与糖酵解途径的比较
某些反应“借用于糖酵解”，某些反应是新的
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☺ 糖异生保留了糖酵解途径中的所有可逆反应 ☺ 属于自己的新反应只有四步反应。 两步反应：克服糖酵解的最后一步不可逆反应 两步反应：克服糖酵解的第三步和第一步不可逆反应 ☺ 新的反应也提供了新的调控机制
糖异生


细胞内由乳酸或其它非糖物质净合成葡萄糖的过程。
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。植物和某些微生物也可以进 行糖异生。
糖异生的底物
丙酮酸, 乳酸, 甘油, 奇数FA、生糖氨基酸，所有TCA循环的中间物
动物细胞内，乙酰CoA、严格的生酮氨基酸不能进行糖异生 动物细胞中，偶数脂肪酸不可以，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 植物和某些微生物，乙醛酸循环，乙酰CoA可以进行糖异生
磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的作用机理
苹果酸-天冬氨酸穿梭系统
3、果糖-1,6-二磷酸酶
热力学上有利，肝细胞内的G 是-8.6 kJ/mol
4、葡糖-6-磷酸酶
☺ 存在于肝、肾细胞内质网膜上 ☺ 大多数细胞缺乏该酶（如肌肉细胞、脑细胞），故它们的糖异生 终止于G6P ☺ G-6-P需要进入内质网腔才能水解
1、丙酮酸羧化酶

糖异生的第一步反应 线粒体基质 消耗ATP 可作为TCA循环的回补反应 是变构酶，有乙酰CoA时，具有活性。生物素为辅基
丙酮酸羧化酶的三个结构域： 生物羧基载体蛋白 生物素羧化酶 转羧基酶
丙酮酸羧化酶的结构模型
丙酮酸羧化酶的作用机理
2、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（PEPCK）

消耗GTP OAA的羧基是一个好的离去基团 PEPCK在人类的线粒体基质和细胞液均存在，而小鼠只存在于细胞液， 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可以直接通过内膜上专 门的运输体运出线粒体；但是，如果PEPCK存在于细胞液，则首先需 要通过特殊的转运系统，将不能直接透过线粒体内膜的草酰乙酸先转 变成能够通过内膜的苹果酸或天冬氨酸运出线粒体，然后在细胞液中 转变为草酰乙酸 。
其它物质进入糖异生的途径
甘油 甘油激酶、甘油-3-磷酸脱氢酶 DHAP 乳酸： 乳酸脱氢酶 丙酮酸 Cori cycle：运输乳酸回到肝细胞 丙氨酸： 谷丙转氨酶 丙酮酸 Ala cycle：肌细胞内蛋白质水解，Ala运输到肝细胞 丙酸、生糖氨基酸、TCA中间产物： OAA
Cori循环和Ala循环