糖异生途径示意word精品
【课件】糖异生作用和糖原的合成
称为乳酸循环，或 Cori循环
糖异生活跃 有6-磷酸葡糖酶
糖异生低下 没有6-磷酸葡糖酶
葡萄糖的异生作用
(二) 乳酸循环(Cori循环) 乳酸循环的意义 1、 乳酸循环是一个耗能的过程 2分子乳酸异生为1分子葡萄糖需6分子ATP
ATP
己糖激酶
ADP
磷酸果糖 ATP 激酶Ⅰ ADP
葡萄糖 6-磷酸葡萄糖
NADH+ H+
1,3-二磷酸甘油酸 ADP
GDP ATP
三磷酸甘油酸
GTP
草酰乙酸
线粒体
ADP
丙酮酸羧化酶
ATP
磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸激酶 丙酮酸
2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H++4H2O→葡萄糖 +2NAD++4ADP+2GDP+6Pi
葡萄糖的异生作用
(二) 乳酸循环(Cori循环) 肝
糖原的合成
一 、 糖 原 的 合 成 由葡萄糖合成糖原的过程
糖原储存的主要器官及生理意义 肌肉：肌糖原，180 ~ 300g，供肌肉收缩所需 肝脏：肝糖原， 70 ~ 100g，维持血糖水平
合成部位
组织定位：主要在肝脏、骨骼肌 细胞定位：胞浆 合成阶段：葡萄糖的活化+直链/支链的形成
糖原的合成
ADP
磷酸果糖激酶1 糖酵解途径
6-磷酸果糖
1,6-二磷酸果糖
糖的异生作用 1,6-二磷酸果糖酶
H3PO4
H2O
ATP
己糖激酶
ADP
磷酸果糖 ATP 激酶Ⅰ ADP
葡萄糖 6-磷酸葡萄糖
6-磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖
7.3 糖异生
糖异生作用场所PEP G6P raw materials for gluconeogenesisCO 2丙酮酸 丙酮酸草酰乙酸 丙酮酸羧化酶苹果酸 ATP + CO2ADP + Pi NADH + H+ NAD+ 天冬氨酸谷氨酸 α-酮戊二酸天冬氨酸 苹果酸草酰乙酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶GTP 2线粒体(生物素作为辅助因子)线粒体 1 ATP1 GTP注意：总反应式：细胞质线粒体和胞液中的P E P羧激酶分别由不同的基因编码。
普通细胞肝细胞- 脑/肌细胞无该酶G6P酶∆G’0 = -13.8 kJ/molF-1,6-BP酶∆G’0 = -16.3 kJ/mol9如此高的能量投入显然意味着糖异生并非糖酵解的简单逆转△G ° （-37.7 kJ/mol），但6个高能磷酸键被用来由丙酮酸合成葡萄糖葡萄糖丙酮酸乳酸葡萄糖丙酮酸乳酸乳酸葡萄糖NADH NADH 肝血液肌肉糖异生糖酵解1st 支路2nd 支路磷酸果糖激酶果糖二磷酸酶丙酮酸激酶 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶丙酮酸羧化酶肾上腺素胰高血糖素分解糖皮质激素胰岛素 无论其来源如何，乙酰-CoA 在动物体内都不能作为糖异生的前体：通过TCA循环后总会有2个C以CO2形式脱下，不能净产生草酰乙酸。
丙酮酸既可通过糖异生作用转化为葡萄糖，也能被氧化成乙酰-CoA 以提供能量。
这两个途径中的1st个酶分别受到乙酰-CoA的别构调节：激活丙酮酸羧化酶和抑制丙酮酸脱氢酶系肝脏糖异生糖酵解反向调节。
糖异生及血糖
柠檬酸循环：柠檬酸在 柠檬酸循环中氧化生成
乙酰辅酶A
乙酰辅酶A进入三羧酸 循环：乙酰辅酶A在三 羧酸循环中氧化生成二 氧化碳和水，同时产生
能量
糖异生的上腺素等激素对糖异生过程进行调节
单击添加标题
酶调节：糖异生过程中涉及的关键酶，如磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、果糖 二磷酸酶等，受到激素和代谢产物的调节
糖原分解：肝脏和肌肉 中的糖原分解为葡萄糖
糖酵解：葡萄糖在细胞 质中分解为丙酮酸
丙酮酸羧化：丙酮酸在 丙酮酸羧化酶的作用下
转化为草酰乙酸
草酰乙酸还原：草酰乙 酸在NADPH的作用下
还原为苹果酸
苹果酸氧化：苹果酸在 苹果酸脱氢酶的作用下
氧化为氧化苹果酸
氧化苹果酸脱羧：氧化 苹果酸在氧化苹果酸脱 羧酶的作用下脱羧生成
血糖
血糖的来源
食物消化吸收：碳水化合物在肠道被分解为葡萄糖，进入血液 糖异生：肝脏将非糖物质转化为葡萄糖，维持血糖稳定 激素调节：胰高血糖素和肾上腺素等激素可以促进血糖升高 组织利用：肌肉、脂肪等组织利用葡萄糖作为能量来源，降低血糖
血糖的去路
氧化供能：血糖 在细胞内氧化分 解，提供能量
合成糖原：血糖 转化为糖原储存 在肝脏和肌肉中
单击添加标题
细 胞 内 信 号 通 路 ： 糖 异 生 过 程 中 涉 及 的 信 号 通 路 ， 如 A M P K 、 m TO R 等 ， 受到激素和代谢产物的调节
单击添加标题
细胞外信号通路：糖异生过程中涉及的信号通路，如胰岛素/IGF-1信号 通路、AMPK信号通路等，受到激素和代谢产物的调节
糖异生及血糖
汇报人：xx YOUR LOGO
目录
CONTENTS
1 糖异生 2 血糖
9.2 糖异生
基础生物化学Basic Biochemistry9 糖的生物合成9.1 光合作用9.2 糖异生作用9.3 蔗糖的生物合成9.4 淀粉和糖原的生物合成糖异生作用糖异生：非糖前体（如丙酮酸、草酰乙酸等）合成葡萄糖的过程。
主要发生在动物的肝脏中。
糖异生的证据：禁食24小时后，大鼠肝脏中的糖原由7%降低到1%,饲喂乳酸、丙酮酸或三羧酸循环代谢的中间物后大鼠肝脏中的糖原增加。
糖酵解和糖异生比较9.2.1 糖异生途径1.丙酮酸生成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)①丙酮酸羧化酶-生物素依赖的酶催化丙酮酸羧化成草酰乙酸。
丙酮酸羧化酶生物素、乙酰CoA、Mg2+丙酮酸羧化酶定位在线粒体，丙酮酸需经载体系统进入线粒体后才能羧化成草酰乙酸，后者只有在转变成苹果酸后才能再进入细胞质。
②丙酮酸羧激酶催化草酰乙酸形成磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）。
丙酮酸羧激酶2.1，6-二磷酸果糖酯酶催化果糖1，6-二磷酸转化成果糖-6-磷酸。
3.6-磷酸葡萄糖酯酶催化葡萄糖-6-磷酸转化成葡萄糖。
糖酵解和糖异生作用中的酶的差异糖酵解作用糖异生作用己糖激酶（hexokinase）6-磷酸葡糖磷酸酶（glucose-6-phosphatase）磷酸果糖激酶（phosphofructokinase）1,6-二磷酸果糖磷酸酶（fructose-1,6-bisphosphatase）丙酮酸激酶（pyruvate kinase）丙酮酸羧化酶（pyruvate carboxylase）磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（phosphoenolpyruvatecarboxykinase）糖异生途径总览糖异生作用的生物学意义①糖异生作用是一个十分重要的生物合成葡萄糖的途径。
②在饥饿或剧烈运动造成糖原下降后，糖异生能使酵解产生的乳酸、脂肪分解产生的甘油等对于满足组织对糖的需要很重要。
③糖异生可以促进脂肪氧化分解供应能量，当体内糖供应不足时，糖异生对维持三羧酸循环的正常进行起主要作用。
糖的异生PPT课件
② 避免乳酸的浪费（有利于乳酸的再利用）
③ 促进肝糖原的不断更新
第15页/共22页
糖异生作用的调节：
原料供应的影响
饥饿
脂肪动员加强
[甘油]↑
糖 异 生
组织蛋白质分解加强 [氨基酸]↑ 作
剧烈运动
[乳酸]↑
用 加
强
变构剂的调节
返回
激素的调节
第16页/共22页
6-磷酸果糖循 糖异生
环的变构调节：
2×ADP
2×磷酸烯醇式丙酮酸
2× 2-磷酸甘油酸
2×ATP 2× 3-磷酸甘油酸
2×H2O
第4页/共22页
葡萄糖
6-磷酸葡萄糖
6-磷酸果糖
三羧酸循环中的 有机酸
OAA
苹果酸
1，6-二磷酸果糖
苹果酸 2× 磷酸烯醇式丙酮酸
丙酮酸
草酰乙酸
三羧酸循环中 有机酸的糖异生作
第5页/共22页
2× 丙酮酸 2× 乳酸
ATP CO2
草酰乙酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸：
COOH
H2C C=O COOH
草酰乙酸
GTP
GDP CO2
CH2
磷酸烯醇式丙酮酸 羧激酶
C O PO3H2 COOH
磷酸烯醇式丙酮酸
第8页/共22页
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
第9页/共22页
H2O
6-磷酸葡萄糖的水解：
ATP
底物循环
己糖激酶 (肝)
ADP
第七章 糖代谢 第三次课
作业：请写出乳糖异生的全过程。 作业：请写出乳糖异生的全过程。
二、糖异生的调节
1. 6-磷酸果糖与 磷酸果糖与1,6-双磷酸果糖之间 磷酸果糖与 双磷酸果糖之间
Pi
果糖双磷 酸酶-1 酸酶
6-磷酸果糖 磷酸果糖
2,6-双磷酸果糖 双磷酸果糖
ATP
6-磷酸果 磷酸果 糖激酶-1 糖激酶
AMP 1,6-双磷酸果糖 双磷酸果糖
ATP
G-6-P F-6-P
ATP ADP
F-1,6-2P 磷酸二 羟丙酮
NAD+ NADH+H+
3-磷酸 磷酸 甘油醛
1,3-二磷酸甘油酸 二磷酸甘油酸
ADP
3-磷酸甘油酸 磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
丙酮酸
ATP
糖酵解和糖异生途径中酶的差异 糖酵解作用 1 2 3 己糖激酶 磷酸果糖激酶 丙酮酸激酶 糖异生作用 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶 果糖果糖-6-磷酸酶 丙酮酸羧化酶和磷酸 烯醇式丙酮酸激酶
PEP 胞 液
GDP + CO2 GTP
磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶 苹果酸 苹果酸
NAD+
天冬氨酸 天冬氨酸
α-酮戊二酸 酮戊二酸 谷氨酸
草酰乙酸
草酰乙酸
ADP + Pi ATP + CO2
NADH + H+
线 粒 体
丙酮酸羧化酶
丙酮酸 丙酮酸
2. 1,6-双磷酸果糖 转变为 6-磷酸果糖 双磷酸果糖 磷酸果糖
HO CH2 O
O
磷酸葡萄糖变位酶
OH
OH
OH OH O P OH HO O
6-磷酸葡萄糖
糖异生
2XPEP 2丙酮酸
三、糖异生作用的意义
在饥饿情况下保证血糖浓度的相对恒定 补充糖原贮备 有利于乳酸的利用
糖异生与血糖浓度：
正常情况下 血糖浓度： 4.5～6.7mmo/L 禁食数周时 血糖浓度： ～3.9mmo/L
消耗100-150g 葡萄糖/天
红细胞、骨髓 肾髓质、神经 视 网 消耗40g 膜 葡萄糖/天
乳酸循环(cori cycle)：
定义：
血糖
肌糖原 乳酸循环 肝糖原 血乳酸
意义：
① 防止乳酸堆积引起酸中毒 ② 避免乳酸的浪费（有利于乳酸的再利用）
③ 促进肝糖原的不断更新
糖异生的意义：
1、有利于机体内糖来源不足时 维持 血糖浓度相对恒定 2、有利于乳酸的利用 (可立氏循环） 3、协助氨基酸代谢,维持酸碱平衡.
（ 之三 ）
（gluconeogenesis）
概况 过程 意义 调节
葡萄糖来源
1. 高等植物葡萄糖的合成可有多个途径:
卡尔文循环（光合作用） 蔗糖、淀粉的降解 糖异生
2. 动物体内葡萄糖的合成途径：
糖原的降解 糖异生
一 糖异生作用的概念
定义： 由非糖物质(丙酮酸、草酰乙酸、乳酸)转变 为葡萄糖或糖原的过程称为糖（原）异生作用。 原料： 生糖氨基酸、丙酮酸、乳酸、甘油及三羧 酸循环中的有机酸 部位： 肝脏（主要）及肾脏（饥饿时） 糖异生研究中最直接的证据来自动物实验： 大鼠禁食24小时，肝中糖原从7%-1%，若喂乳 酸、丙酮酸等糖原的量会增加。
二 糖异生作用的过程
基本上是糖酵解的逆过程 跨越三个能障 (energery barrier) 跨越一个膜障(membrane barrier)
糖 酵 解 过 程：
糖异生及糖原合成课件
生成葡萄糖
糖异生始于三个非糖前 体分子，即乳酸、甘油 和生糖氨基酸。这些前 体在细胞质中通过一系 列反应转化为丙酮酸。
在线粒体中，丙酮酸羧 化生成草酰乙酸，后者 与乙酰CoA缩合生成柠 檬酸，进入三羧酸循环 。
包括柠檬酸循环中的各 个反应，最终生成草酰 乙酸，后者再转化为磷 酸烯醇式丙酮酸（PEP ）。
06
糖异生与糖原合成的研究进展
相关酶的研究进展
糖异生关键酶的研究
丙酮酸羧化酶：该酶催化丙酮酸转化为草酰乙酸，是糖异 生的关键步骤之一。
磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶：该酶在糖异生途径中催化草酰 乙酸转化为磷酸烯醇式丙酮酸。
糖原合成关键酶的研究
葡萄糖-6-磷酸酶：该酶催化葡萄糖-6-磷酸水解为葡萄糖 ，是糖原合成的关键步骤。
糖原合成的主要器官和组织
肝脏
肝脏是糖原合成的主要场所，通过摄取血液中的葡萄糖，合成并储存糖原。同时 ，肝脏还能将糖原分解为葡萄糖释放到血液中，以维持血糖水平稳定。
肌肉组织
肌肉组织也能进行糖原合成，储存能量。在运动时，肌肉组织中的糖原分解为葡 萄糖，为肌肉提供能量。
糖原合成与糖异生的关系
联系
糖异生是指非糖化合物（如乳酸、甘油、氨基酸等）转变为葡萄糖的过程。在糖异生过程中，生成的葡萄糖可以 进一步用于糖原合成，储存能量。因此，糖异生与糖原合成之间存在密切的联系，两者共同维持血糖平衡和能量 供应。
关键点控制
两个过程中的关键酶和调控因子在调节这两个过程的平衡中具有重要作用。例如，磷酸烯 醇式丙酮酸羧激酶是糖异生的关键酶之一，而糖酵解中的关键酶如己糖激酶和磷酸果糖激 酶则受到别构效应物和激素的调节。
02
糖异生的生物化学过程
糖异生的基本步骤
起始阶段
糖代谢图
糖原合酶
糖原
尿苷二磷酸葡 萄糖（UDPG）
糖原磷 酸化酶
葡萄糖
葡萄糖糖异生 6-磷酸
酶
ATP 消耗1个ATP
ADP
磷酸戊糖途径的意义在于为核 酸合成提供核糖，为代谢提供 NADPH作为供氢体
1-磷酸葡萄糖
6-磷酸葡萄糖
5-磷酸核糖
PPi
UTP
磷酸戊糖途径
在此酶的作用下， UDPG的葡萄糖基转 移给糖原引物的糖 链末端，形成α1,4糖苷键。糖链 的支链以α-1,6糖 苷键相连。
NADH+H/FAD2
由于NAD+/FAD+ 可以传递电子生 成ATP，故此处 生成2.5/1.5×2
个ATP
当氧气充足时，NADH+H或FAD2进入线粒体 内参与氧化，生成2.5/1.5×2molATP； 氧气不充足时则提供[H]将丙酮酸转化为 乳酸；
1,3-二磷酸甘 油酸 ADP ATP
3-磷酸甘油酸
葡萄糖6磷酸葡萄糖6磷酸果糖16二磷酸果糖3磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮13二磷酸甘油酸2磷酸甘油酸3磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸激酶乙酰coa5磷酸核糖磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径的意义在于为核酸合成提供核糖为代谢提供nadph作为供氢体草酰乙酸糖异生6磷酸果糖激酶1果糖二磷酸酶1糖异生葡萄糖6磷酸酶糖异生乳酸循环cori循环丙氨酸通过丙氨酸葡萄糖循环氨从肌肉运往肝1磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖udpg糖原n1utpppi糖原udp糖原合酶在此酶的作用下udpg的葡萄糖基转移给糖原引物的糖链末端形成14糖苷键
6-磷酸果糖激酶-2 6-磷酸果糖
2,6-二 磷酸果糖
（-）
果糖 二磷
酸酶 糖异生 -1
糖异生和糖原合成培训课件
糖异生主 要途径和 关键反应
果糖二磷酸 (酯)酶
1-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖
己糖激酶
葡萄糖
6-磷酸果糖
果糖 激酶 1，6-二磷酸果糖
葡萄糖6-磷酸酶
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
2丙酮酸
丙酮酸羧化酶
本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不
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。
本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不 当之处，请联系本人或网站删除。
分支酶
(branching enzyme)
-1,4-糖苷键
本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不 当之处，请联系本人或网站删除。
本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不
糖原合酶的当作之处用，机请联制系本人或网站删除。
本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不 当之处，请联系本人或网站删除。
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
苹果酸 谷氨酸
C1
草酰乙酸
丙酮酸
3-P-甘油 乳酸
甘油
乙酰CoA
（胞液） （线粒体）
TCA循环
本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不
葡萄糖代谢和 当之处，请联系本人或网站删除。
糖异生的关系
天冬氨酸