糖的合成代谢PPT课件
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由非糖前体合成葡萄糖的过程称为糖 异生。糖异生发生于所有动物、植物、 真菌和微生物，过程相似。
15
2. 糖异生作用(Gluconeogenesis)
糖异生作用的生理意义：
维持血糖平衡
满足组织和细胞对 糖的需求
•哺乳动物糖异生主要发生于肝脏
16
(1) 糖异生与酵解
• 糖异生过程总体上是酵解过程的逆转反应； • 由于酵解与异生都发生在胞质，两者有相互
4
light
chlorophyl
O2 2H+ + 2e
Actived chlorophyl H2O
NADP
+
ADP
ATP
(CH2O)
NADPH•H+ CO2
三碳循环 — Calvin循环
CO2固定的方式：
四碳循环 — Hatch-Stack 途径
5
①
逆HMP途径
6
7
The initial CO2 fixation is catalyzed by ribulose 1,5bisphosphate carboxylase/oxygenase
2
基质 类囊体
3
光反应 (photo reaction) In plants:
2NADP+ + 2ADP + 2pi + 2H2O→ 2NADPH•H+ + 2ATP+O2 In photobacteria:
NADP+ + ADP + pi + H2A→ NADPH•H+ + ATP + [A]
AMP ADP F2,6BP
FDP G6P
ATP Citrate Ala Acetyl-CoA
ADP
PEP
GDP C2O GTP
Oxaloacetate
ATP
ADP
Pyruvate
ATP
相同的位点, 独立的调节
Acetyl-CoA32
（6）糖的分解与异生的协调 F-2,6dip对酵解和异生的调节
33
NADH+H+
NAD+
malate
Citrate
24
Conversion of fructose 1,6-bisphosphate to fructose 6-phosphate is the second bypassing step
• The reaction is catalyzed by Mg 2+ dependent fructose 1,6-bisphosphatase (instead of phosphofructokiase-1).
25
The conversion of glucose 6-phosphate to glucose is the last bypassing step
• The reaction is catalyzed by glucose 6phosphatase (instead of hexokiase).
丙酮酸激酶
3. PEP + ADP —— Pyruvate + ATP
18
糖酵解与糖异生中的不同酶
19
（2）糖异生的前体物质
• 凡可生成丙酮酸以及TCA循环中间产物的物 质，均可作为糖异生的前体:
– 大多氨基酸; – 肌肉剧烈运动产生的大量乳酸； – 反刍动物分解纤维素产生的乙酸、丙酸、丁酸等 – 奇数脂肪酸分解产生的琥珀酰CoA等。
Chapter 3 Metabolism of Carbohydrate
第四节 糖的合成代谢 Biosynthesis of carbohydrates
1
1. 光合作用（photosynthesis)
光反应 (photo reaction) 光合作用分成两个部分
暗反应 (dark reaction)
协作的调节；
• 酵解过程的三步不可逆反应，因此在糖异生 中必需有不同的酶催化反应逾越三步不可逆 反应。
∴糖异生的中心点就是使能转变为丙酮酸的物 质如何沿着逆酵解途径回到Glc的问题，即如 何解决酵解途径中的三步不可逆反应。
17
酵解的三步不可逆反应
1. Glucose + ATP —己—糖激酶 G-6-P + ADP 2. F-6-P + ATP —磷—酸果—糖激酶 F-1,6-diP + ADP
20
由 简 单 前 体 合 成 糖
21
（3）从丙酮酸开始的糖异生作用
糖异生不能通过酵解的逆反应实现，需胞质 和线粒体酶的相互协作完成。
22
① 两
种
方 式
②
23
丙酮酸羧化支路
PEP
Pyruvate
acetyl-CoA
CO2 GDP
CO2 + ATP ADP + Pi
GTP
oxaloacetate
• The enzyme is present on the lumen side of the ER membrane of hepatocytes (肝细胞) and renal (肾的) cells.
• The enzyme is not present in muscle or brain cells, where gluconeogenesis does not occur.
（7）“无效循环”－Futile
Cycle
生物组织内由两个不同的酶催化两个相反 的代谢途径，反应的一方需要高能化合物如 ATP参与，而另一方则自动进行，这样循环 的结果只是ATP被水解了，而其他反应物并 无变化，这种循环被称为“无效循环” （Futile cycle)。
26
Glucose 6-phosphatase converts glucose 6-P to glucose in the ER lumen of liver and kidney cells.
27
() TCA
环
糖 异 生
的 中 间 体
4
可
参
与
28
-CoA
乙偶 物酰数 中碳 不脂 能的肪 异氨酸 生基及 为酸代 糖在谢
8
9
①
逆HMP途径
10
11
12
13
Βιβλιοθήκη Baidu碳循环 — Hatch-Stack 途径
14
2. 糖异生作用(Gluconeogenesis)
由非糖物质合成葡萄糖对于哺乳动物 绝对必需，因脑、神经系统、红细胞、 睾丸、肾上腺髓质、胚胎组织等首选血 液中的葡萄糖作为他们唯一的或主要的 燃料分子。人脑每天需要超过120g 的葡 萄糖。
动为 29
()
5 生 糖 氨 基 酸 的 糖 异 生
30
命丙 是运酮 相：酸 互异的 调生两 节和个 的酵不
解同
31
G6P PEP
葡萄糖
ATP
Pi
Acetyl- CoA ADP
H2O
AMP
G6P
ADP
F2,6BP
ATP Citrate NADH
F1,6P
G6P
ATP Citrate 3-P-Glycerate
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2. 糖异生作用(Gluconeogenesis)
糖异生作用的生理意义：
维持血糖平衡
满足组织和细胞对 糖的需求
•哺乳动物糖异生主要发生于肝脏
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(1) 糖异生与酵解
• 糖异生过程总体上是酵解过程的逆转反应； • 由于酵解与异生都发生在胞质，两者有相互
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light
chlorophyl
O2 2H+ + 2e
Actived chlorophyl H2O
NADP
+
ADP
ATP
(CH2O)
NADPH•H+ CO2
三碳循环 — Calvin循环
CO2固定的方式：
四碳循环 — Hatch-Stack 途径
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①
逆HMP途径
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7
The initial CO2 fixation is catalyzed by ribulose 1,5bisphosphate carboxylase/oxygenase
2
基质 类囊体
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光反应 (photo reaction) In plants:
2NADP+ + 2ADP + 2pi + 2H2O→ 2NADPH•H+ + 2ATP+O2 In photobacteria:
NADP+ + ADP + pi + H2A→ NADPH•H+ + ATP + [A]
AMP ADP F2,6BP
FDP G6P
ATP Citrate Ala Acetyl-CoA
ADP
PEP
GDP C2O GTP
Oxaloacetate
ATP
ADP
Pyruvate
ATP
相同的位点, 独立的调节
Acetyl-CoA32
（6）糖的分解与异生的协调 F-2,6dip对酵解和异生的调节
33
NADH+H+
NAD+
malate
Citrate
24
Conversion of fructose 1,6-bisphosphate to fructose 6-phosphate is the second bypassing step
• The reaction is catalyzed by Mg 2+ dependent fructose 1,6-bisphosphatase (instead of phosphofructokiase-1).
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The conversion of glucose 6-phosphate to glucose is the last bypassing step
• The reaction is catalyzed by glucose 6phosphatase (instead of hexokiase).
丙酮酸激酶
3. PEP + ADP —— Pyruvate + ATP
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糖酵解与糖异生中的不同酶
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（2）糖异生的前体物质
• 凡可生成丙酮酸以及TCA循环中间产物的物 质，均可作为糖异生的前体:
– 大多氨基酸; – 肌肉剧烈运动产生的大量乳酸； – 反刍动物分解纤维素产生的乙酸、丙酸、丁酸等 – 奇数脂肪酸分解产生的琥珀酰CoA等。
Chapter 3 Metabolism of Carbohydrate
第四节 糖的合成代谢 Biosynthesis of carbohydrates
1
1. 光合作用（photosynthesis)
光反应 (photo reaction) 光合作用分成两个部分
暗反应 (dark reaction)
协作的调节；
• 酵解过程的三步不可逆反应，因此在糖异生 中必需有不同的酶催化反应逾越三步不可逆 反应。
∴糖异生的中心点就是使能转变为丙酮酸的物 质如何沿着逆酵解途径回到Glc的问题，即如 何解决酵解途径中的三步不可逆反应。
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酵解的三步不可逆反应
1. Glucose + ATP —己—糖激酶 G-6-P + ADP 2. F-6-P + ATP —磷—酸果—糖激酶 F-1,6-diP + ADP
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由 简 单 前 体 合 成 糖
21
（3）从丙酮酸开始的糖异生作用
糖异生不能通过酵解的逆反应实现，需胞质 和线粒体酶的相互协作完成。
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① 两
种
方 式
②
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丙酮酸羧化支路
PEP
Pyruvate
acetyl-CoA
CO2 GDP
CO2 + ATP ADP + Pi
GTP
oxaloacetate
• The enzyme is present on the lumen side of the ER membrane of hepatocytes (肝细胞) and renal (肾的) cells.
• The enzyme is not present in muscle or brain cells, where gluconeogenesis does not occur.
（7）“无效循环”－Futile
Cycle
生物组织内由两个不同的酶催化两个相反 的代谢途径，反应的一方需要高能化合物如 ATP参与，而另一方则自动进行，这样循环 的结果只是ATP被水解了，而其他反应物并 无变化，这种循环被称为“无效循环” （Futile cycle)。
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Glucose 6-phosphatase converts glucose 6-P to glucose in the ER lumen of liver and kidney cells.
27
() TCA
环
糖 异 生
的 中 间 体
4
可
参
与
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-CoA
乙偶 物酰数 中碳 不脂 能的肪 异氨酸 生基及 为酸代 糖在谢
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①
逆HMP途径
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13
Βιβλιοθήκη Baidu碳循环 — Hatch-Stack 途径
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2. 糖异生作用(Gluconeogenesis)
由非糖物质合成葡萄糖对于哺乳动物 绝对必需，因脑、神经系统、红细胞、 睾丸、肾上腺髓质、胚胎组织等首选血 液中的葡萄糖作为他们唯一的或主要的 燃料分子。人脑每天需要超过120g 的葡 萄糖。
动为 29
()
5 生 糖 氨 基 酸 的 糖 异 生
30
命丙 是运酮 相：酸 互异的 调生两 节和个 的酵不
解同
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G6P PEP
葡萄糖
ATP
Pi
Acetyl- CoA ADP
H2O
AMP
G6P
ADP
F2,6BP
ATP Citrate NADH
F1,6P
G6P
ATP Citrate 3-P-Glycerate