动物生物化学糖类代谢

会计学1动物生物化学糖类代谢糖(carbohydrates)即碳水化合物，其化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。一、糖的概念第一节概述糖类物质可以根据其水解情况分为：单糖、寡糖和多糖；在生物体内，糖类物质主要以均一多糖、杂多糖、糖蛋白和蛋白聚糖形式存在。二、糖的生理功能(一)、生物体内主要的能源物质1、氧化分解、供应能量2、储存能量、维持血糖(二)、作为合成其他物质的碳架和前体(三)、生物体的结构成分(四)、特殊功能与调节：生物膜中的糖蛋白、糖脂（细胞间的相互识别、细胞生长与分化、免疫、先天缺陷等遗传病）三、糖代谢概况（一）体内糖的来源1、消化道吸收2、由非糖物质转化而来（二）糖的代谢途径1、合成代谢糖原的合成、糖的异生和结构多糖的合成2、分解代谢无氧氧化（糖酵解）、有氧氧化、磷酸戊糖途径及糖原分解糖代谢的概况葡萄糖酵解途径丙酮酸有氧无氧H2O及CO2乳酸糖异生途径乳酸、氨基酸、甘油糖原肝糖原分解糖原合成磷酸戊糖途径核糖+NADPH+H+淀粉消化与吸收ATP第二节糖的无氧分解一、概念糖酵解(Glycolysis)在无氧或氧供应不足情况下，葡萄糖或糖原的葡萄糖残基氧化分解变成丙酮酸，进而还原成乳酸并产生ATP的过程。也叫EMP途径。反应是在胞液中进行的。二、糖酵解反应过程根据反应过程中分子结构的变化分为4个阶段葡萄糖→果糖二磷酸→磷酸二羟丙酮3—磷酸甘油醛↓2×丙酮酸↓2×乳酸1、葡萄糖的磷酸化包括磷酸化、异构化和再磷酸化。⑴葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖ATPADPMg2+己糖激酶(hexokinase)葡萄糖6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate,激酶：是能够催化ATP和任何底物之间进行磷酸基团转移的一类酶。哺乳类动物体内已发现有4种己糖激酶同工酶，分别称为Ⅰ至Ⅳ型。Ⅳ型存在于肝细胞中，称为葡萄糖激酶(glucokinase)。特点：①对葡萄糖的亲和力很低②受激素调控*6-磷酸葡萄糖可反馈抑制己糖激酶，但肝葡萄糖激酶不受其抑制。*长链脂肪酰CoA可别构抑制肝葡萄糖激酶。⑵6-磷酸葡萄糖转变为6-磷酸果糖己糖异构酶6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖(fructose-6-phosphate,F-6-P)Mg2+⑶6-磷酸果糖转变为1,6-二磷酸果糖ATPADPMg2+6-磷酸果糖激酶-16-磷酸果糖激酶-1是糖酵解途径中最重要的限速酶，具有变构调节作用6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖(,F-1,6-2P)6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1)*别构调节别构激活剂：AMP;ADP;F-1,6-2P;F-2,6-2P别构抑制剂：柠檬酸;ATP（高浓度）此酶有二个结合ATP的部位：①活性中心底物结合部位（低浓度时）②活性中心外别构调节部位（高浓度时）F-1,6-2P正反馈调节该酶F-6-PF-1,6-2PATPADPPFK-1磷蛋白磷酸酶PiPKAATPADPPi胰高血糖素ATPcAMP活化F-2,6-2P+++–/+AMP+柠檬酸–AMP+柠檬酸–PFK-2（有活性）FBP-2（无活性）6-磷酸果糖激酶-2PFK-2（无活性）FBP-2（有活性）PP果糖双磷酸酶-2关键酶是指在一条代谢途径的多酶系统中，一种或几种催化不可逆反应的酶，决定代谢途径反应的方向。此阶段有两种关键酶（己糖激酶、磷酸果糖激酶）催化的两个不可逆的反应消耗2个ATP。*阶段特点限速酶是指一条代谢途径中催化活力最低，米氏常数最大，催化反应速度最慢的酶，从而决定整个代谢途径的速度。1,6-双磷酸果糖（1）磷酸己糖裂解成磷酸丙糖醛缩酶(aldolase)磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛+醛缩酶因可以催化逆行的醛醇缩合反应而得名2、磷酸丙糖的生成（2）磷酸丙糖的同分异构化磷酸丙糖异构酶3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮醛糖能有效地转变为下一步产物3、丙酮酸的形成有两个底物水平磷酸化过程，一个不可逆反应和一个脱氢氧化反应。糖酵解在此生成4个ATP。⑴3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸Pi、NAD+NADH+H+3-磷酸甘油醛脱氢酶3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸H⑵1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸ADPATP磷酸甘油酸激酶※在以上反应中，底物分子内部能量重新分布，生成高能键，使ADP磷酸化生成ATP的过程，称为底物水平磷酸化(substratelevelphosphorylation)。1,3-二磷酸甘油酸H3-磷酸甘油酸H（3）3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶变位反应在磷酸甘油酸变位酶的催化下，3-三磷酸甘油酸C3上的磷酸基转移到C2上，生成2-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸H3-磷酸甘油酸H（4）2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸烯醇化酶(enolase)+H2O磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)脱水反应2-磷酸甘油酸经烯醇化酶作用脱水，形成具有高能磷酸键的磷酸烯醇式丙酮酸。2-磷酸甘油酸HADPATPK+Mg2+丙酮酸激酶(pyruvatekinase)（5）磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸磷酸化反应在丙酮酸激酶的催化下，磷酸烯醇式丙酮酸将高能磷酸基转移给ADP生成ATP，其自身生成烯醇式丙酮酸，并自动转变成丙酮酸。丙酮酸激酶别构调节别构抑制剂：ATP、柠檬酸、丙氨酸别构激活剂：1,6-二磷酸果糖、PEP共价修饰调节丙酮酸激酶丙酮酸激酶ATPADPPi磷蛋白磷酸酶（无活性）（有活性）胰高血糖素PKA,CaM激酶PPKA：蛋白激酶A(proteinkinaseA)CaM：钙调蛋白4、丙酮酸转变成乳酸反应中的NADH+H+来自于上述第6步反应中的3-磷酸甘油醛脱氢反应。乳酸脱氢酶(LDH)NADH+H+NAD+乳酸丙酮酸在此反应中，丙酮酸起到了受氢体的作用。由磷酸甘油醛脱氢反应生成的NADH+H＋在无氧的条件下不能经电子传递链氧化，正是通过将丙酮酸还原为乳酸，才使NAD＋得以再生，从而保证了糖酵解的继续进行。E1:己糖激酶E2:6-磷酸果糖激酶-1E3:丙酮酸激酶NAD+乳酸糖酵解的代谢途径GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸E2E1E3NADH+H+三、糖酵解反应的特点1、是在胞液中进行的无氧参与的反应，乳酸是其反应的产物。2、在糖酵解过程中，糖只能发生不完全的分解，释放能量较少，1分子葡萄糖经酵解可净生成2ATP，而糖原分子中葡萄糖残基酵解可净生成3ATP。3、糖酵解反应的全过程有三步不可逆的反应,催化这三步反应的己糖激酶、6-磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶是酵解途径的关键酶，其中以6-磷酸果糖激酶最重要是限速酶。四、糖酵解的生理意义1、是机体在无氧或缺氧状态时获得能量的有效措施，也是机体在应激时产生能量，以满足机体生理需要的重要途径。2、糖酵解是生物界最普遍的供能方式。动物、植物、微生物都利用糖酵解供能。3、某些组织细胞如红细胞、视网膜、白细胞、肿瘤细胞等组织细胞即使在有氧条件下，仍以糖酵解作为为其主要供能方式。糖的有氧氧化(aerobicoxidation)指在机体氧供充足时，葡萄糖彻底氧化成H2O和CO2，并释放出能量的过程。是机体主要供能方式。*部位：胞液及线粒体*概念第三节、糖的有氧氧化一、有氧氧化的反应过程第一阶段：酵解途径第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧第三阶段：三羧酸循环G（Gn）丙酮酸乙酰CoACO2NADH+H+FADH2H2O[O]ATPADPTCA循环胞液线粒体（二）丙酮酸的氧化脱羧丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧为乙酰CoA(acetylCoA)。丙酮酸乙酰CoANAD+,HSCoACO2,NADH+H+丙酮酸脱氢酶系总反应式:（一）丙酮酸的生成与糖酵解途径反应相同丙酮酸脱氢酶系的组成酶E1：丙酮酸脱氢酶E2：二氢硫辛酰胺转乙酰酶E3：二氢硫辛酰胺脱氢酶HSCoANAD+辅酶TPP硫辛酸（)HSCoAFAD,NAD+SSLCO2CoASHNAD+NADH+H+5.NADH+H+的生成1.-羟乙基-TPP的生成2.乙酰硫辛酰胺的生成3.乙酰CoA的生成4.硫辛酰胺的生成丙酮酸脱氢酶系的活性调节别构调节别构抑制剂：乙酰CoA;NADH;ATP别构激活剂：AMP;ADP;NAD+*乙酰CoA/HSCoA或NADH/NAD+时，其活性也受到抑制。共价修饰调节（三）、三羧酸循环1、概念乙酰CoA和草酰乙酸缩合生成柠檬酸，经一系列酶促反应重新生成草酰乙酸，而乙酰CoA彻底氧化分解生成H2O和CO2，同时释放能量。这个循环反应称三羧酸循环（TAC），又称柠檬酸循环或克雷布斯循环(1937年由Krebs提出)反应在线粒体中进行①   柠檬酸合成乙酰CoA和草酰乙酸缩合成柠檬酸，是柠檬酸循环的限速步骤，反应中释放出能量使反应不可逆。H2O柠檬酸合酶2、反应过程柠檬酸合酶是三羧酸循环的限速酶抑制：ATP、NADH、琥珀酰CoA、柠檬酸、氟乙酸激活：ADP②异柠檬酸生成柠檬酸为叔醇酸本身不易氧化，必须异构成易被氧化的异柠檬酸（仲醇酸），柠檬酸在顺乌头酸酶催化下先脱水生成不饱和的顺乌头酸，随后再水合成异柠檬酸。顺乌头酸酶顺乌头酸酶③ 第一次氧化脱羧异柠檬酸在异柠檬酸脱氢酶的作用下先氧化脱氢生成草酰琥珀酸，再从中间物上脱去CO2生成a-酮戊二酸。NAD+NADH+H+异柠檬酸脱氢酶是一种变构调节酶抑制：ATP和NADH激活：ADP、AMP、NAD+、Ca2+。④第二次氧化脱羧a-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA反应的机理与丙酮酸氧化脱羧极为相似，由a-酮戊二酸脱氢酶系催化，CO2CoASHNAD+NADH+H+a-酮戊二酸脱氢酶系酶辅酶a-酮戊二酸脱氢酶TPP二氢硫辛酸转琥珀酰酶硫辛酸、CoA二氢硫辛酸脱氢酶FAD、NAD＋该酶是三羧酸循环的关键酶之一。α-酮戊二酸脱氢酶系的调节抑制：ATP、琥珀酰CoA和NADH。激活：ADP、NAD+、Ca2+。⑤底物水平磷酸化是三羧酸循环中唯一的一步底物水平磷酸化。GTPGDP+PiCoASH反应中生成的GTP核苷二磷酸激酶的催化下可以转变成ATP。GTP+ADPATP+GDP⑥琥珀酸脱氢生成延胡索酸琥珀酸脱氢酶催化琥珀酸脱氢反应，脱下来的氢交给FAD生成FADH2(饱和碳原子脱氢)FADFADH2⑦延胡索酸加水生成苹果酸⑧苹果酸脱氢生成草酰乙酸反应由苹果酸脱氢酶催化，脱下来的氢由NAD＋传递NADH+H+NAD+CoASHNADH+H+NAD+CO2NAD+NADH+H+CO2GTPGDP+PiFADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASH⑧①②③④⑤⑥⑦②H2O①柠檬酸合酶②顺乌头酸梅③异柠檬酸脱氢酶④α-酮戊二酸脱氢酶复合体⑤琥珀酰CoA合成酶⑥琥珀酸脱氢酶⑦延胡索酸酶⑧苹果酸脱氢酶GTPGDPATPADP核苷二磷酸激酶3、草酰乙酸的回补反应草酰乙酸柠檬酸柠檬酸裂解酶乙酰CoA丙酮酸丙酮酸羧化酶CO2苹果酸苹果酸脱氢酶NADH+H+NAD+天冬氨酸谷草转氨酶α-酮戊二酸谷氨酸其来源如下：4、三羧酸循环的特点①反应在线粒体中进行,乙酰CoA进入三羧酸循环后,与草酰乙酸缩合成柠檬酸.后经两次氧化脱羧,生成CO2离开循环。②三羧酸循环有四次脱氢反应，生成3分子NADH+H＋和1分子FADH2，经呼吸链生成9分子ATP,加上底物水平磷酸化生成1个ATP,故每循环一次共生成10分子ATP。④三羧酸循环必须不断地补充中间产物由其它物质转换为三羧酸循环中间产物的反应称为回补反应。 ③ 三羧酸循环是单向反应体系。循环中柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、a-酮戊二酸脱氢酶系是该代谢途径的关键酶，这三个酶所催化的反应均是单向反应。5、有氧氧化的生理意义① 糖的有氧氧化是机体获得能量的主要方式不仅产能多，且能量效率高。③ 三羧酸循环是物质代谢的枢纽该循环是一个开放的体系，既是有些物质分解的最后通路，又是另一些物质代谢如糖异生、脂肪酸合成、胆固醇合成和转氨基作用的起点。②三羧酸循环是营养物质彻底氧化分解的共同通路不仅是糖分解供能的主要途径，也是脂肪、蛋白质等最终氧化分解产生能量必经的共同途径。反应辅酶ATP第一阶段葡萄糖→6-磷酸葡萄糖-16-磷酸果糖→1,6-双磷酸果糖-12×3-磷酸甘油醛→2×1,3-二磷酸甘油酸NAD+2×2.5（或1.5）2×1,3-二磷酸甘油酸→2×3-磷酸甘油酸2×12×磷酸烯醇式丙酮酸→2×丙酮酸2×1第二阶段2×丙酮酸→2×乙酰CoA2×2.5第三阶段2×异柠檬酸→2×α-酮戊二酸2×2.52×α-酮戊二酸→2×琥珀酰CoA2×2.52×琥珀酰CoA→2×琥珀酸2×12×琥珀酸→2×延胡索酸FAD2×1.52×苹果酸→2×草酰乙酸NAD+2×2.5净生成32(或30)ATPNAD+NAD+NAD+6、葡萄糖有氧氧化生成的ATP第四节、磷酸戊糖途径*概念磷酸戊糖途径是指由6-磷酸葡萄糖氧化分解生成磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反应过程。(PentosePhosphatePathway)*细胞定位：胞液第一阶段：氧化反应生成磷酸戊糖，NADPH+H+及CO2一、磷酸戊糖途径的反应过程*反应过程可分为二个阶段第二阶段则是非氧化反应包括一系列基团转移。NADPH+H+NADP+⑴6-磷酸葡萄糖脱氢酶6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸内酯1氧化阶段磷酸戊糖和NADPH生成6-磷酸葡萄糖脱氢酶为磷酸戊糖途径的关键酶，活性高低决定G-6-P进入该途径的流量。此酶活性主要受NADPH/NADP+比值的影响，比值升高则被抑制，降低则被激活。H2ONADP+CO2NADPH+H+⑵6-磷酸葡萄糖酸HCOH5-磷酸核酮糖CH2OHCO6-磷酸葡萄糖酸内酯6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶6-磷酸葡萄糖酸内酯酶①、转酮基酶②、转醛基酶2非氧化阶段HOH2（5-磷酸木酮糖）+5-磷酸核糖2（6-磷酸果糖）+3-磷酸甘油醛或：3（5-磷酸核糖）2（6-磷酸果糖）+3-磷酸甘油醛非氧化阶段总反应式3×6-磷酸葡萄糖+3H2O+6NADP+2×6-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛+6NADPH+H++3CO2途径总反应式二、生理意义1、磷酸戊糖途径的产物NADPH是重要的还原力。NADPH是细胞中易于利用的还原能力，在还原性生物合成中作为氢和电子的供体，NADPH可维持GSH的还原性保护某些重要的生理活性物质免遭氧化。NADPH参与体内的羟化反应，与生物合成或生物转化有关。2、5-磷酸核糖是生物体合成核苷酸和核酸的重要组分。3、磷酸戊糖途径的非氧化反应阶段使磷酸戊糖途径与糖酵解途径相连接，4、转酮基酶、转醛基酶的催化反应是可逆的，可根据机体对NADPH、5-磷酸核糖的需要而进行调节；同时可使丙糖、丁糖、戊糖、己糖、庚糖互相转化。糖原是由葡萄糖残基构成的含有许多分枝的大分子高聚物。糖原分子中的葡萄残基主要以a-1、4-糖苷键相连，形成直链结构，部分以ａ-1、6-糖苷键相连形成支链。贮存部位：主要是肝脏和骨骼肌的细胞质，肝糖原浓度高，肌糖原的贮量多。肌肉：肌糖原，180~300g，主要供肌肉收缩所需肝脏：肝糖原，70~100g，维持血糖水平第五节糖原的合成与分解1.葡萄糖单元以α-1,4-糖苷键形成长链。2.约10个葡萄糖单元处形成分枝，分枝处葡萄糖以α-1,6-糖苷键连接，分支增加，溶解度增加。3.每条链都终止于一个非还原端.非还原端增多，以利于其合成与分解。糖原的结构特点及其意义一、糖原的合成由单糖（主要是葡萄糖）合成糖原的过程称为糖原合成(glycogenesis)，肝脏可以任何单糖为原料进行合成，而肌糖原只能以葡萄糖作为其合成原料。(一)、合成的反应过程糖原合成反应在胞液中进行，消耗ATP和UTP。ATPADPMg2+己糖激酶葡萄糖激酶葡萄糖6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate）1.葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶6-磷酸葡萄糖2.6-磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖这步反应中磷酸基团转移的意义在于：由于延长形成α-1,4-糖苷键，所以葡萄糖分子C1上的半缩醛羟基必须活化，才利于与原来的糖原分子末端葡萄糖的C4羟基缩合。半缩醛羟基与磷酸基之间形成的O-P键具有较高的能量。*UDPG可看作“活性葡萄糖”，在体内充作葡萄糖供体。+UTP尿苷PPPPPiUDPG焦磷酸化酶3.1-磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖2Pi+能量1-磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖(uridinediphosphateglucose,UDPG)糖原n+UDPG糖原n+1+UDP糖原合酶(glycogensynthase)4.UDGP合成糖原*糖原n为原有的细胞内的较小糖原分子，称为糖原引物(primer)，作为UDPG上葡萄糖基的接受体。近来人们在糖原分子的核心发现了一种名为glycogenin的蛋白质。Glycogenin可对其自身进行共价修饰，将UDP-葡萄糖分子的C1结合到其酶分子的酪氨酸残基上，从而使它糖基化。这个结合上去的葡萄糖分子即成为糖原合成时的引物。糖原引物分子从何而来？分支酶(branchingenzyme)α-1,6-糖苷键α-1,4-糖苷键5、糖原分枝的形成（二）、糖原合成反应的几个特点①、糖原合酶催化的糖原合成反应不能从头开始，需要至少含有4个葡萄糖残基的α-1、4多聚葡萄糖作为引物。②、糖原合酶只能延长糖链，不能形成分支，当糖链长度达到12～18个葡萄糖残基时，分支酶可将一段糖链（6～7个葡萄糖单位）转移到邻近的糖链上，α-1、6以糖苷键相连从而形成分支。③、糖原合酶是糖原合成过程的关键酶，其活性受激素的调节④、UDPG是活泼葡萄糖基的供体，其合成过程消耗ATP和UTP，在糖原引物上每增加1个新的葡萄糖单位，就要消耗3个高能磷酸键。二、糖原的分解糖原分解是指糖原分解为葡萄糖的过程。1、糖原分解为1－磷酸葡萄糖从糖原分子的非还原端开始，在磷酸化酶的催化下进行磷酸解作用，即正磷酸使α-1、4糖苷键裂解，逐个移去葡萄糖残基，生成1－磷酸葡萄糖。该酶的作用只限于糖原上的α-1、4糖苷键，当催化至距α-1、6糖苷键形成的分支4个葡萄糖残基时，分解就停止。——————————————5+———————————————————————————+磷酸化酶Pi糖基转移酶α-1，6-糖苷酶非还原端3、1-磷酸葡萄糖在变位酶的作用下转变为6-磷酸葡萄糖4、6-磷酸葡萄糖在葡萄糖6-磷酸酶作用下水解为葡萄糖。该酶只存在于肝脏和肾脏，肌肉组织中无此酶，所以肌肉中产生的6-磷酸葡萄糖不能变为游离的葡萄糖，而主要是分解供能。三、糖原代谢的调节1、共价修饰调节糖原合酶和磷酸化酶分别是糖原合成和糖原分解代谢中的限速酶，它们均有活性型（糖原合酶a和磷酸化酶a）和无活性型（糖原合酶b和磷酸化酶b）两种形式，均受到共价修饰和变构双重调节,从而调节糖原的合成与分解。腺苷环化酶（无活性）腺苷环化酶（有活性）激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+受体ATPcAMPPKA(无活性)磷酸化酶b激酶糖原合酶糖原合酶-PPKA(有活性)磷酸化酶b磷酸化酶a-P磷酸化酶b激酶-PPi磷蛋白磷酸酶-1PiPi磷蛋白磷酸酶-1磷蛋白磷酸酶-12.别构调节磷酸化酶二种构像——紧密型(T)和疏松型(R)，其中T型的14位Ser暴露，便于接受前述的共价修饰调节。*ATP和葡萄糖是磷酸化酶的别构抑制剂。磷酸化酶b(R)[疏松型]磷酸化酶b(T)[紧密型]葡萄糖3、Ca2+的调节10-6mol/L的Ca2+通过激活糖原磷酸化酶激酶也可使糖原磷酸化酶被激活，同时使糖原合酶失活。由非糖前体物质合成葡萄糖的过程，称为糖异生作用。非糖前体物质主要是乳酸、氨基酸、丙酸和甘油。糖异生场所主要是肝脏，肾也能发生葡萄糖异生，但形成的葡萄糖仅为肝脏产量的十分之一。第六节糖的异生作用一、糖异生作用的反应途径由乳酸异生成葡萄糖的反应途径，实际上是将丙酮酸转变成葡萄糖。糖酵解是将葡萄糖变为乳酸，而糖异生则使将乳酸等转变为葡萄糖，因此，糖异生途径基本上是糖酵解途径的逆过程，但并非完全可逆。在糖酵解过程己糖激酶、6-磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶三种关键酶催化的三步反应是不可逆的。葡萄糖+ATP6-磷酸葡萄糖+ADP6-磷酸果糖+ATP1、6-二磷酸果糖+ADP磷酸烯醇式丙酮酸+ADP丙酮酸+ATP在糖异生中必须由另外不同的酶催化这三步单向反应，从而实现逆反应。1、磷酸烯醇式丙酮酸经草酰乙酸而形成丙酮酸+CO2+ATP+H2O草酰乙酸+ADP+Pi+2H+催化该反应的是丙酮酸羧化酶，丙酮酸羧化酶是在线粒体中发现的，它的辅基是生物素，生物素以它的羧基末端与酶蛋白的赖氨酸残基ε-氨基形成酰胺键。草酰乙酸+GTP磷酸烯醇式丙酮酸+GDP+CO2催化第二个反应的是磷酸烯醇式丙酮酸羧基激酶。丙酮酸丙酮酸草酰乙酸丙酮酸羧化酶ATP+CO2ADP+Pi苹果酸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PEP磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶GTPGDP+CO2线粒体胞液 2、6-磷酸果糖的生成：1,6-二磷酸果糖在果糖-1,6-二磷酸酶作用下水解1,6-二磷酸果糖+H2O6-磷酸果糖+Pi果糖-1,6-二磷酸酶3、葡萄糖生成：是由葡萄糖6-磷酸酶催化葡萄糖6-磷酸水解而成6-磷酸葡萄糖+H2O葡萄糖+Pi葡萄糖-6-磷酸酶糖酵解与葡萄糖异生在酶方面的差异反应步骤糖酵解糖异生葡萄糖——6-磷酸葡萄糖己糖激酶葡萄糖-6-磷酸酶6-磷酸果糖—果糖-1.6二磷酸磷酸果糖激酶果糖-1、6-二磷酸酶丙酮酸—磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶二、糖异生的生理意义1、维持血糖的恒定体内某些组织，特别是脑和红细胞必需依靠血液中葡萄糖作为能源。2、糖异生作用有利于氨基酸在体内的分解。3、有利于乳酸的利用肌肉剧烈运动时产生大量的乳酸，进入血液，运送到肝脏异生成糖。既节约能源，同时又保证酵解作用的继续进行。糖异生活跃有葡萄糖-6磷酸酶【】肝肌肉乳酸循环(lactosecycle)———（Cori循环）⑴循环过程葡萄糖葡萄糖葡萄糖酵解途径丙酮酸乳酸NADHNAD+乳酸乳酸NAD+NADH丙酮酸糖异生途径血液糖异生低下没有葡萄糖-6磷酸酶【】三、糖异生的调节在前面的三个反应过程中，作用物的互变分别由不同酶催化其单向反应，这种互变循环称之为底物循环(substratecycle)。6-磷酸果糖1,6-双磷酸果糖6-磷酸果糖激酶-1果糖双磷酸酶-1ADPATPPi6-磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶己糖激酶ATPADPPiPEP丙酮酸草酰乙酸丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶ADPATPCO2+ATPADP+PiGTP磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶GDP+Pi+CO2因此，有必要通过调节使糖异生途径与酵解途径相互协调，主要是对前述底物循环中的后2个底物循环进行调节。当两种酶活性相等时，则不能将代谢向前推进，结果仅是ATP分解释放出能量，因而称之为无效循环(futilecycle)。第七节糖代谢途径的联系与血糖调节糖代谢的第一个交汇点—6-磷酸葡萄糖第二个交汇点—3-磷酸甘油醛第三个交汇点—丙酮酸磷酸戊糖途径使得戊糖与己糖之间的代谢联起来，各种己糖与葡萄糖的互变，沟通了各种己糖之间的代谢。一、糖代谢途径的联系果糖己糖激酶GluG-6-PF-6-PATPADP半乳糖1-磷酸半乳糖1-磷酸葡萄糖半乳糖激酶变位酶甘露糖6-磷酸甘露糖己糖激酶异构酶一些重要单糖与葡萄糖的互变二、血糖及其调节血糖指血液中的葡萄糖。正常人空腹时血糖浓度为3.9～5.6mmol/L(用葡萄糖氧化酶法测定静脉血血浆中葡萄糖浓度)。（一）、血糖的来源和去路血糖之所以能维持较为恒定的水平，主要是因为血液中葡萄糖的来源和去路保持着平衡，是糖各代谢途径之间相互协调的结果。（二）、血糖浓度的调节1、代谢途径的调节2、激素的调节胰岛素（insulin）是胰岛β-细胞分泌的激素，也是人体内唯一降低血糖浓度的激素，同时也是唯一促进糖原、脂肪、蛋白质合成的激素。胰高血糖素是胰岛α-细胞分泌的升高血糖浓度的激素。肾上腺素、糖皮质激素、生长激素、促肾上腺皮质激素、甲状腺激素与胰高血糖素作用相似。三、血糖浓度异常（一）高血糖成人空腹血糖浓度高于7.2mmol/L时被称之为血糖过高或高血糖（hyperglycemia）。若血糖浓度超过肾糖阀，葡萄糖可从尿中排出，称为糖尿。临床上高血糖和糖尿主要见于糖尿病。（二）低血糖成人空腹血糖浓度低于3.89mmol/L时被认为低血糖(hypoglycemia)，可出现低血糖症。如：出汗、心悸（心率加快）面色苍白、肢凉、头晕等，甚至出现昏迷。关键酶是指在一条代谢途径的多酶系统中，一种或几种催化不可逆反应的酶，决定代谢途径反应的方向。此阶段有两种关键酶（己糖激酶、磷酸果糖激酶）催化的两个不可逆的反应消耗2个ATP。*阶段特点限速酶是指一条代谢途径中催化活力最低，米氏常数最大，催化反应速度最慢的酶，从而决定整个代谢途径的速度。④第二次氧化脱羧a-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA反应的机理与丙酮酸氧化脱羧极为相似，由a-酮戊二酸脱氢酶系催化，CO2CoASHNAD+NADH+H+a-酮戊二酸脱氢酶系酶辅酶a-酮戊二酸脱氢酶TPP二氢硫辛酸转琥珀酰酶硫辛酸、CoA二氢硫辛酸脱氢酶FAD、NAD＋该酶是三羧酸循环的关键酶之一。α-酮戊二酸脱氢酶系的调节抑制：ATP、琥珀酰CoA和NADH。激活：ADP、NAD+、Ca2+。第四节、磷酸戊糖途径*概念磷酸戊糖途径是指由6-磷酸葡萄糖氧化分解生成磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反应过程。(PentosePhosphatePathway)