糖异生途径示意
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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。
糖异生ppt课件
.
5
糖 酵 解 过 程：
三
ATP ADP
个 葡萄糖
6-磷酸葡萄糖
ATP 6-磷酸果糖
ADP 1,6-二磷酸果糖
不
2×乳酸
可
逆
磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛
过
2×丙酮酸 2×NADH+ 2H+ 2×NAD+
2×Pi
程
2×1,3-二磷酸甘油酸
2×烯醇式丙酮酸 2×ATP
2×ADP
2×ADP
2×磷酸烯醇式丙酮酸
糖异生是肝补充或恢复糖原储备的重要途 径。
.
23
肌肉中乳酸的利用： 血糖
糖原
葡萄糖
乳酸
丙酮酸
肝脏
肌肉
糖原 葡萄糖
葡萄糖-6-磷酸酶
H3PO4
H2O
.
13
糖异生作用与膜障：
糖异生作用的酶
存在部位
葡萄糖 - 6 - 磷酸酶 果糖二磷酸酶-1 丙酮酸羧化酶 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶
细胞质 细胞质 线粒体 细胞质、线粒体
线粒体内膜不允许草酰乙酸自由透过，故此草酰乙 酸在线粒体与胞浆之间的交换受阻从而构成“膜障”。
.
14
6-磷酸葡萄糖+H2O
葡萄糖+Pi
.
11
1,6-二磷酸果糖的水解：
ATP
底物循环
磷酸果糖激酶-1
ADP
糖的分解代谢
6-磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖
糖的异生作用
果糖二磷酸酶-1
H3PO4
H2O
.
12
6-磷酸葡萄糖的水解：
底物循环
ATP
己糖激酶
(肝)
ADP
糖原代谢和糖异生
大约90％的葡萄糖残基是以葡 萄糖-1-磷酸形式进入糖酵解 途径。
另有10％葡萄糖残基要经己糖 激酶催化生成葡萄糖-6-磷酸 进行糖酵解的。
个
15.3 糖原合成
糖原的生物合成不是糖原降解的逆过程，而是通过 另外一条途径。
糖原合成需要的能量是由尿嘧啶核苷三磷酸（UTP） 提供的。
糖原合成的底物是UDP-葡糖。
G o' = -16.3 kJ/mol
旁路III：葡糖-6-磷酸水解生成葡萄糖
葡糖-6-磷酸在葡糖-6-磷酸酶作用下水解为 葡萄糖 和无机磷酸。
G o'= -13.8 kJ/mol
糖
葡糖-6-磷酸酶
异
生
途
径
总
览
图
糖 异 生 与 糖 酵 解 过 程 能 量 变 化
糖异生是个需能过程，由2分子丙酮酸合成1分子葡萄 糖需要4分子ATP和2分子GTP，同时还需要2分子NADH。 总反应方程式为：
3. 糖异生的调控
磷酸果糖激酶I（PFK-I）和果糖-1,6-二磷酸酶的调节
果糖-2,6-二磷酸可以激活PFK-1，加快糖酵解；而抑制 果糖-1,6-二磷酸酶（FBPase-1），进而抑制糖异生。
当ATP和柠檬酸水平高时，PFK-I受抑制，降低糖酵解速 率；柠檬酸增加果糖-1,6-二磷酸酶活性，从而增加糖异 生速率。当AMP水平高时，PFK-I激活，加快糖酵解，果 糖-1,6-二磷酸酶受抑制，糖异生关闭。
但糖酵解途径中由丙酮酸激酶、磷酸果糖激酶I和己 糖激酶催化的三个高放能反应是不可逆的。
1. 糖异生反应
旁路I：丙酮酸转化为磷酸烯醇式丙酮酸
（1）丙酮酸羧化生成草酰乙酸 在丙酮酸羧化酶（生物素作为辅基）催化下，丙酮酸
另有10％葡萄糖残基要经己糖 激酶催化生成葡萄糖-6-磷酸 进行糖酵解的。
个
15.3 糖原合成
糖原的生物合成不是糖原降解的逆过程，而是通过 另外一条途径。
糖原合成需要的能量是由尿嘧啶核苷三磷酸（UTP） 提供的。
糖原合成的底物是UDP-葡糖。
G o' = -16.3 kJ/mol
旁路III：葡糖-6-磷酸水解生成葡萄糖
葡糖-6-磷酸在葡糖-6-磷酸酶作用下水解为 葡萄糖 和无机磷酸。
G o'= -13.8 kJ/mol
糖
葡糖-6-磷酸酶
异
生
途
径
总
览
图
糖 异 生 与 糖 酵 解 过 程 能 量 变 化
糖异生是个需能过程，由2分子丙酮酸合成1分子葡萄 糖需要4分子ATP和2分子GTP，同时还需要2分子NADH。 总反应方程式为：
3. 糖异生的调控
磷酸果糖激酶I（PFK-I）和果糖-1,6-二磷酸酶的调节
果糖-2,6-二磷酸可以激活PFK-1，加快糖酵解；而抑制 果糖-1,6-二磷酸酶（FBPase-1），进而抑制糖异生。
当ATP和柠檬酸水平高时，PFK-I受抑制，降低糖酵解速 率；柠檬酸增加果糖-1,6-二磷酸酶活性，从而增加糖异 生速率。当AMP水平高时，PFK-I激活，加快糖酵解，果 糖-1,6-二磷酸酶受抑制，糖异生关闭。
但糖酵解途径中由丙酮酸激酶、磷酸果糖激酶I和己 糖激酶催化的三个高放能反应是不可逆的。
1. 糖异生反应
旁路I：丙酮酸转化为磷酸烯醇式丙酮酸
（1）丙酮酸羧化生成草酰乙酸 在丙酮酸羧化酶（生物素作为辅基）催化下，丙酮酸
05-糖异生
糖异生概念糖异生是指从非糖物质作为前体合成葡萄糖的作用。
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。
（一）特点1.部位：主要在肝、肾的胞浆及线粒体2.原料：主要有乳酸、丙酮酸、甘油、生糖氨基酸、所有TCA循环的中间物等3.糖异生途径与酵解途径大多数反应是共有的、可逆的；4.糖酵解途径中有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。
5.糖异生作用对糖酵解的不可逆过程采取迂回措施.（二）糖异生与糖酵解途径的比较1.丙酮酸到磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸进入线粒体,丙酮酸羧化酶的催化下,羧化生成草酰乙酸。
生物素：羧化酶的辅酶有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）草酰乙酸-----烯醇式丙酮酸（PEP）烯醇式丙酮酸羧激酶可存在于线粒体基质、细胞液或二者均有，种属差异。
苹果酸-天冬氨酸穿梭系统2. 果糖-1,6-二磷酸→ 果糖-6-磷酸关键酶肝细胞内的G是-8.6kJ/mol关键酶是果糖二磷酸酶，受AMP、ADP的抑制，ATP的激活。
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）3.葡萄糖-6-磷酸→ 葡萄糖肌肉和脑细胞没有这种酶，故不能进行糖异生其他组织由于缺乏葡糖-6-磷酸酶，糖异生终止于G6P4.其它物质进入糖异生的途径乳酸循环糖异生进食后，大部分葡萄糖先在肝外细胞中分解为乳酸或丙酮酸等三碳化合物，再进入肝细胞异生为糖原的过程。
补充肝糖原乳酸循环，糖异生作用与乳酸的利用有密切的关系，预防乳酸性酸中毒和应急反应等。
乳酸回炉再造－解毒、节能调节酸碱平衡生理意义糖异生主要在肝脏中进行，肾上腺皮质中也有，脑和肌肉细胞中很少。
因此，在血中葡萄糖浓度降低时首先是脑受到伤害。
维持血糖浓度恒定有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）谢谢观看。
生物化学糖酵解糖异生和戊糖磷酸途径(共63张PPT)
糖
阶
消耗
段 2 ATP
⑤
Continue for
2nd phase
5
14-2b
丙糖阶段 生成
4 ATP &
2 NADH
发酵还包括
在无氧条件下
由丙酮酸继续
反应并最终生
成乳酸/乙醇
等
6
P28-3
Glc + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi → 2 pyruvate + 2NADH + 2H+ + 2ATP + 2H2O
- 通常细胞内的[Glc] 仅为 4 mmol，故只有当[血糖] 很高时才能由Glc激酶在 肝脏活化Glc以合成糖原
(G6P → G1P → UDP-Glc)
8
(诱导契合) 与Glc的结合引发两个结构域相对转动17º而靠近(~8Å)，使被结合的Glc 与待结合的Mg2+-ATP更为接近，并相应阻断H2O进入活性位点水解ATP
2-PG
-
的[2,3-BPG]
高达5 mM，可调节
Hb对O2的亲和性
21
p532⑨
- 烯醇化酶 - 2-PG的 导致分子内能量重新分布…
2-PG和 的磷酰基水解∆G’o具有很大差值： 2-PG: -17.6 kJ/mol (→glycerate, as for 3-PG)
足以在下步反应中合
成ATP
有一羰基(利于负碳离子形成)
10
(重排异构 & E-碱性残基的交替广义酸-碱催化)
酶活性位点 碱性残基
吡喃葡糖开环
(cf. Fig. 11-4)
C2的H+移除促进顺
-烯二醇中间物的形
糖代谢-3
1.糖原合成的关键酶是________;糖原分解的关键 .糖原合成的关键酶是 ; 是____________. . 2.三羧酸循环过程中有 .三羧酸循环过程中有___________次脱氢和 次脱氢和 __________次脱羧反应. 次脱羧反应. 次脱羧反应 3._________是糖异生中最主要器官, 是糖异生中最主要器官, . 是糖异生中最主要器官 ______________也具有糖异生的能力. 也具有糖异生的能力. 也具有糖异生的能力 4.1个葡萄糖分子经糖酵解可生成 个葡萄糖分子经糖酵解可生成________个ATP; . 个葡萄糖分子经糖酵解可生成 个 ; 糖原中有1个葡萄糖残基经糖酵解可生成 糖原中有 个葡萄糖残基经糖酵解可生成 ____________个ATP . 个 5.糖类是具有 结构的一大类化合物. .糖类是具有_____结构的一大类化合物.根据其分 结构的一大类化合物 子大小可分为_______,______和_____三大类. 三大类. 子大小可分为 , 和 三大类
7.5 糖的合成代谢
糖的合成代谢主要讨论糖异生作用和糖原的合成.糖 . 异生是指从非糖物质合成葡萄糖的过程.动物可以将丙 酮酸,甘油,乳酸及某些氨基酸等非糖物质转化成糖. 糖原是动物体内葡萄糖的储存形式. . 糖 异 生 作 用 糖异生的途径 糖异生的前体 糖异生的生理意义 糖异生作用的证据
糖 原 合 成
细胞膜
ATP
R
cAMP+PPi c
ATP
c
蛋白激酶 (无活性) 无活性) 非磷酸化蛋白激酶
+
ADP
R
cAMP
蛋白激酶(有活性) 蛋白激酶(有活性)
磷酸化蛋白激酶
内在蛋白质的磷酸化作用
改变细胞的生理过程
高中生物竞赛糖异生和其他代谢途径课件
31
至少有2种类型单糖运输蛋白参与催化单糖 从肠腔进入小肠上皮细胞
Na+ -单糖共运输蛋白系统:四聚体,每个单体 75k,对 D-Glc,α-甲基-D-Glc,D-Gal 专一
需要Na+伴随,跨膜运输所需要的能量来自细胞 膜两侧Na+浓度梯度, Na+在Na+ /K+泵催化下 离开细胞.
32
Glc跨膜运输是消耗ATP的主动过程,所需能 量来自细胞膜两侧Na+浓度梯度。
别位激活物.
PFK- 1 ATP+ 柠檬酸-
果糖-2磷酸酶
--抑制
胰高血糖素+ 果糖二磷酸酶2
FBPase 2
结果是PFK-1活性下 降，果糖二磷 酸 酶活性增高，1,6-
+ F – 1,6 - 2P Pi
-果糖-6-磷酸
2P-F转变为6-P-F 增多，有利于糖异
生，而胰岛素的作
用正相反。
20
• 胰岛素的作用: • 刺激糖原合成
消耗的160g葡萄糖中120g由脑消耗.
• 缺氧与缺糖对脑是致命的.
27
2、协助AA代谢 3、减轻或消除代谢性酸中毒 缺氧和一些疾病(如糖尿病)能导致体内酸
性物质堆积(乳酸和酮体),引起代谢性酸 中毒.如肾脏细胞内的糖异生,能增强质 子从体内排除. 4 、植物和某些微生物利用乙酰CoA作为糖 异生的前体,使得它们可以利用乙酸作为 唯一的碳骨架来源.
H2O 二磷酸果糖 磷酸酶
Pi
F-1，6-2P
F-6-P
ADP 果糖磷酸 ATP 激酶-1
5
3、丙酮酸羧化支路：
• 在EMP中，丙酮酸激酶 催化的反应是不可逆 的。
• ①胞液中的丙酮酸进 入线粒体，生成草酰 乙酸。
至少有2种类型单糖运输蛋白参与催化单糖 从肠腔进入小肠上皮细胞
Na+ -单糖共运输蛋白系统:四聚体,每个单体 75k,对 D-Glc,α-甲基-D-Glc,D-Gal 专一
需要Na+伴随,跨膜运输所需要的能量来自细胞 膜两侧Na+浓度梯度, Na+在Na+ /K+泵催化下 离开细胞.
32
Glc跨膜运输是消耗ATP的主动过程,所需能 量来自细胞膜两侧Na+浓度梯度。
别位激活物.
PFK- 1 ATP+ 柠檬酸-
果糖-2磷酸酶
--抑制
胰高血糖素+ 果糖二磷酸酶2
FBPase 2
结果是PFK-1活性下 降，果糖二磷 酸 酶活性增高，1,6-
+ F – 1,6 - 2P Pi
-果糖-6-磷酸
2P-F转变为6-P-F 增多，有利于糖异
生，而胰岛素的作
用正相反。
20
• 胰岛素的作用: • 刺激糖原合成
消耗的160g葡萄糖中120g由脑消耗.
• 缺氧与缺糖对脑是致命的.
27
2、协助AA代谢 3、减轻或消除代谢性酸中毒 缺氧和一些疾病(如糖尿病)能导致体内酸
性物质堆积(乳酸和酮体),引起代谢性酸 中毒.如肾脏细胞内的糖异生,能增强质 子从体内排除. 4 、植物和某些微生物利用乙酰CoA作为糖 异生的前体,使得它们可以利用乙酸作为 唯一的碳骨架来源.
H2O 二磷酸果糖 磷酸酶
Pi
F-1，6-2P
F-6-P
ADP 果糖磷酸 ATP 激酶-1
5
3、丙酮酸羧化支路：
• 在EMP中，丙酮酸激酶 催化的反应是不可逆 的。
• ①胞液中的丙酮酸进 入线粒体，生成草酰 乙酸。
糖异生
(胞液 胞液) 胞液
丙酮酸
羧化酶
羧激酶
PEP
羧激酶
草酰乙酸
NADH+H+ NAD+ NAD+
草酰乙酸
NADH+H+
草酰乙酸Βιβλιοθήκη 苹果酸苹果酸(线粒体) 线粒体)
天冬氨酸
天冬氨酸
糖异生
乳酸： 乳酸：
丙酮酸 粒体) 粒体) 天冬氨酸 (线
丙氨酸： 丙氨酸：
丙酮酸 粒体) 粒体) 苹果酸 (线
糖异生的生理意义
葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶 P OCH2 O
CH2OH
第2步 步
OH
HO
F-6-P
果糖双磷酸酶-1 果糖双磷酸酶 P OCH2O CH2O P
HO OH
磷酸烯醇式丙酮酸 羧激酶
F-1,6-2P
第1步 步
丙酮酸羧化 丙酮酸羧化酶
草酰 乙酸
丙酮酸 羧化支路
磷酸烯醇式丙酮酸（ 磷酸烯醇式丙酮酸（PEP） ） 羧激酶
ADP
酵解途径中有3个由关键酶催化的不 酵解途径中有 个由关键酶催化的不 可逆反应。 在糖异生时， 可逆反应 。 在糖异生时 ， 须由另外 的反应和酶代替。 的反应和酶代替。
丙酮酸
ATP
已糖激酶
① ②
糖 酵 解
6-磷酸果糖 ③ 激酶-1
④ ⑤
糖
三个不可逆 ⑥ 反应
⑦ ⑧ ⑨
丙酮酸激酶 ⑩
⑾
乳酸
第3步 步
糖异生
糖异生的概念 糖异生途径 糖异生的调节 糖异生的生理意义
糖异生(gluconeogenesis)
• 异生：非糖物质合成糖原或糖原。 异生：非糖物质合成糖原或糖原。 物质合成糖原或糖原 • 部位：肝脏 部位：
丙酮酸
羧化酶
羧激酶
PEP
羧激酶
草酰乙酸
NADH+H+ NAD+ NAD+
草酰乙酸
NADH+H+
草酰乙酸Βιβλιοθήκη 苹果酸苹果酸(线粒体) 线粒体)
天冬氨酸
天冬氨酸
糖异生
乳酸： 乳酸：
丙酮酸 粒体) 粒体) 天冬氨酸 (线
丙氨酸： 丙氨酸：
丙酮酸 粒体) 粒体) 苹果酸 (线
糖异生的生理意义
葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶 P OCH2 O
CH2OH
第2步 步
OH
HO
F-6-P
果糖双磷酸酶-1 果糖双磷酸酶 P OCH2O CH2O P
HO OH
磷酸烯醇式丙酮酸 羧激酶
F-1,6-2P
第1步 步
丙酮酸羧化 丙酮酸羧化酶
草酰 乙酸
丙酮酸 羧化支路
磷酸烯醇式丙酮酸（ 磷酸烯醇式丙酮酸（PEP） ） 羧激酶
ADP
酵解途径中有3个由关键酶催化的不 酵解途径中有 个由关键酶催化的不 可逆反应。 在糖异生时， 可逆反应 。 在糖异生时 ， 须由另外 的反应和酶代替。 的反应和酶代替。
丙酮酸
ATP
已糖激酶
① ②
糖 酵 解
6-磷酸果糖 ③ 激酶-1
④ ⑤
糖
三个不可逆 ⑥ 反应
⑦ ⑧ ⑨
丙酮酸激酶 ⑩
⑾
乳酸
第3步 步
糖异生
糖异生的概念 糖异生途径 糖异生的调节 糖异生的生理意义
糖异生(gluconeogenesis)
• 异生：非糖物质合成糖原或糖原。 异生：非糖物质合成糖原或糖原。 物质合成糖原或糖原 • 部位：肝脏 部位：