ch6糖异生和糖原代谢

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1、Chapter6GluconeogenesisandGlycogenMetabolism糖异生和糖原代谢（糖代谢Ⅲ）6.1糖异生6.2糖原的分解6.3糖原的合成6.4糖醛酸途径6.5细菌肽聚糖合成和青霉素的抗菌机制6.6糖代谢途径的相互协调调节6.1糖异生（Gluconeogenesis）6.1.1概述由非糖化合物转化为葡萄糖的过程称为糖异生。非糖化合物主要是丙酮酸、乳酸、甘油、氨基酸等。糖异生存在于所有生物体中。从磷酸烯醇式丙酮酸到葡萄糖-6-磷酸是共同的途径。Thepathwayfromphosphoenolpyruvatetoglucose6-pho

2、sphateiscommontothebiosyntheticconversionofmanydifferentprecursorstocarbohydratesinanimalsandplants.在哺乳动物中，其作用部位主要在肝脏，部分在肾上腺皮质。糖异生的生理意义：重要的生物合成葡萄糖的途径。对脑组织、红细胞尤为重要。空腹或饥饿时依赖氨基酸、甘油等异生成葡萄糖维持血糖水平的恒定。补充肝糖原的重要途径。长期饥饿时肾糖异生有利于调节酸碱平衡。再利用乳酸（乳酸循环），防止因乳酸堆积引起酸中毒。6.1.2糖异生的关键步骤从丙酮酸生成葡萄糖是糖异生的中心途径。

3、这条途径不是糖酵解的简单逆反应。糖酵解的三步不可逆反应由不同的反应（称之为绕道反应“bypass”）来完成。三步绕道反应:从丙酮酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸从果糖-1,6-双磷酸转变为果糖-6-磷酸从葡萄糖-6-磷酸转变为葡萄糖Glycolysisandgluconeogenesisinratliver从丙酮酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸从丙酮酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸有两条途径。途径1以丙酮酸、Ala为前体;途径2以乳酸为前体。两条途径都是由丙酮酸羧化生成草酰乙酸，再由草酰乙酸脱羧生成磷酸烯醇式丙酮酸。前一个反应由丙酮酸羧化酶催化，该酶位于线粒体;后一个反应由磷酸烯

4、醇式丙酮酸羧激酶催化，有胞浆和线粒体两种同工酶。连续的羧化和脱羧过程的目的是激活底物丙酮酸。这种活化底物的方式在其他代谢途径中也存在，如脂肪酸生物合成。从丙酮酸生成磷酸烯醇式丙酮酸的两条途径丙酮酸羧化酶胞浆PEP羧激酶-ATP-ATP-GTP-GTP途径1途径2线粒体PEP羧激酶ReactionscatalyzedbypyruvatecarboxylaseBiotin—acarrierofCO2丙酮酸羧化酶的作用机制ReactionscatalyzedbyphosphoenolpyruvatecarboxykinaseQ:如果CO2用14C标记，14C去向

5、如何?1分子丙酮酸转化为1分子PEP，需要消耗2个高能磷酸键。总反应式:两条途径都能维持胞浆糖异生消耗和产生NADH的平衡。G=-25kJ/mol从果糖-1,6-双磷酸转变为果糖-6-磷酸放能反应从葡萄糖-6-磷酸转变为葡萄糖放能反应葡萄糖-6-磷酸酶只存在于肝脏和肾脏，所以只有在这两种组织中，才可以通过糖异生途径获得游离的葡萄糖。在其他组织中，糖异生终止于生成葡萄糖-6-磷酸。葡萄糖-6-磷酸可用于其他途径，主要是合成糖原。骨骼肌和脑组织没有糖异生途径，也没有葡萄糖-6-磷酸酶通过糖原分解产生葡萄糖。它们的葡萄糖由肝或肾糖异生、或消化吸收的葡萄糖通过血液

6、提供。6.1.3糖异生的能量消耗通过糖异生，2分子丙酮酸转变为1分子葡萄糖需要6个高能磷酸键。Gluconeogenesisisexpensive!6.1.4糖异生的前体（precursor）能生成丙酮酸的物质。可转化为三羧酸循环的中间物的物质。三羧酸循环的中间物，如柠檬酸、异柠檬酸、α－酮戊二酸、琥珀酸、延胡索酸和苹果酸都可通过转变为草酰乙酸进入糖异生途径。大部分氨基酸能转变为丙酮酸或三羧酸循环的中间物，这些氨基酸称为生糖氨基酸（glucogenicaminoacids）。Lys和Leu不是生糖氨基酸。乳酸是糖异生的重要前体。肌肉中葡萄糖通过糖酵解分解为

7、乳酸，乳酸通过血液循环运输到肝脏，然后通过糖异生生成葡萄糖，葡萄糖又可通过血液循环重新被肌肉摄取利用。这个过程称为乳酸循环（Coricycle）。乳酸循环具有重要的生理意义（见糖异生生理意义）。ExerciseRest脊椎动物的乙酰CoA不能转化为丙酮酸，因此不能作为糖异生的前体。植物和一些细菌通过乙醛酸循环将乙酰CoA转化为琥珀酸，然后再转化为草酰乙酸作为糖异生前体。在种子发芽过程中，蔗糖是重要的能量来源和生物合成前体。Fattyacidscanbeconvertedtosucroseingerminatingseeds.6.1.5底物循环（substr

8、atecycle）一对互逆的反应同时进行，称为底物循环。由于底物循