[农学]第八_22糖异生及糖原合成.pptVIP

糖类的生物合成 1、糖异生：葡萄糖的生成 2、肝糖、淀粉、蔗糖的生物合成 3、植物中对二氧化碳的固定 4、植物中碳水化合物代谢的调节 1、糖异生：碳水化合物通过糖异生途径经由简单的前体合成 1、一些三碳原子的化合物，譬如：乳酸、甘油酸、甘油、3－磷酸甘油酸，作为糖类（葡萄糖）合成的前体——糖异生。 2、在不同的生物有机体内糖异生的途径在本质上是相同的。 3、糖异生的中心环节就是从丙酮酸向葡萄糖的转化。 2、糖异生在对糖酵解的反向途径中有7个反应是相同的，3个反应是不同的 在糖酵解中有三步不可逆反应，他们是通过所谓的附加反应（bypass）获得通过的。 糖酵解途径中的三个不可逆反应分别是由己糖激酶（肝脏中为葡萄糖激酶）、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶催化的。 所以，丙酮酸被转化为葡萄糖时，将有三个非糖酵解步骤发生。 （1）丙酮酸被转化为磷酸烯醇式丙酮酸 糖异生作用必须在高能状态下进行。 丙酮酸首先进入线粒体，在丙酮酸羧化酶的催化下转化为草酰乙酸： 丙酮酸+HCO3-+ATP?草酰乙酸+ADP 然后，草酰乙酸在线粒体中被转化为苹果酸： 草酰乙酸+NADH+H+??苹果酸+NAD+ 也即：草酰乙酸首先在线粒体中被转化为苹果酸，然后后续的反应是在细胞液中进行的：苹果酸再被转化为草酰乙酸，草酰乙酸经磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的作用重新被转化为磷酸烯醇式丙酮酸。 苹果酸+NAD+ ??草酰乙酸+NADH+H+ 并不存在直接的方法。 苹果酸借助于二羧酸载体被转运到细胞液中。此载体只对苹果酸、琥珀酸和延胡索酸有特异性。 草酰乙酸向磷酸烯醇式丙酮酸的转化是一个不可逆反应，该酶只有在ATP浓度较高时才起作用： 草酰乙酸+GTP?磷酸烯醇式丙酮酸+CO2+GDP 上述四步反应将丙酮酸转化为磷酸烯醇式丙酮酸，并绕过了糖酵解途径中由丙酮酸激酶所催化的不可逆反应（第10步）。 1，6－二磷酸果糖向6－磷酸果糖的转化是第二个迂回过程 该反应被果糖－1，6－二磷酸酶所催化 AMP和柠檬酸分别对该酶和磷酸果糖激酶的作用。（3－磷酸甘油酸） 最后一个步骤是从6－磷酸葡萄糖向葡萄糖的转化 在6－磷酸葡萄糖异构酶的催化作用下，6－磷酸果糖被转化为6－磷酸葡萄糖。葡萄糖激酶（仅存在于肝脏）和己糖激酶能催化葡萄糖生成6－磷酸葡萄糖，但是不能催化此反应的逆反应。 然而在肝脏、肾脏的光面内质网上存在着一种特殊的酶——葡萄糖－6－磷酸酶，该酶可以催化6－磷酸葡萄糖水解为葡萄糖。 随后。生成的葡萄糖进入血液中。 该酶并不存在于肌肉细胞或脑细胞中，因而这两个组织也不具备糖异生的功能。 6－磷酸葡萄糖的另一代谢途径是在肝脏和肌肉中以糖原的形式存储起来。 糖异生所消耗的能量比糖酵解产生的能量要多 从两分子的丙酮酸形成一分子的葡萄糖共消耗6个高等磷酸键。从丙酮酸到草酰乙酸消耗一个ATP，从草酰乙酸到磷酸烯醇式丙酮酸消耗一个GTP，从3－磷酸甘油酸到1，3－二磷酸甘油酸消耗一个ATP。尽管整个反应消耗能量，但是可以使反应容易进行。 而通过糖酵解途径，一分子葡萄糖转化为两分子的丙酮酸，则产生2分子的ATP。 糖异生途径的前体 凡是能生成丙酮酸的物质都可以变成葡萄糖。但是丙酮酸脱氢酶是不可逆的——乙酰辅酶A不能作为糖异生的前体。 大多数氨基酸都是生糖氨基酸。 一般认为在哺乳动物体内，脂肪酸不是糖异生的前体。 糖异生和酵解的代谢协调控制 糖酵解和糖异生的控制点是6－磷酸果糖与1，6－二磷酸果糖的转化。糖异生的关键调控酶是1，6－二磷酸酶，而酵解的关键调控酶是1，6－二磷酸果糖激酶。ATP刺激后者抑制前者，柠檬酸的作用正相反。2，6－二磷酸果糖是强效应物，当葡萄糖丰富时，激素调节2，6－二磷酸果糖增加，从而刺激磷酸果糖激酶和强烈抑制果糖二磷酸酶的活性，从而加速酵解，减弱糖的异生。饥饿时，1，6－二磷酸果糖和2，6－二磷酸果糖减少，从而降低酵解速度，增加糖异生速度，使非糖物质转化为糖。因此，2，6－二磷酸果糖对决定葡萄糖分解或合成起着重要的作用。 丙酮酸到磷酸烯醇式丙酮酸的转化在糖异生中是由丙酮酸羧化酶调节，在酵解中是被丙酮酸激酶调节。乙酰辅酶A刺激丙酮酸羧化酶活性，却抑制丙酮酸脱氢酶的活性。因此，只要线粒体中乙酰辅酶A超过细胞燃料要求时，可促进葡萄糖的合成。丙酮酸是糖异生的前体，但是对丙酮酸激酶有抑制作用，是此酶的负效应物。 ATP抑制丙酮酸激酶、磷酸果糖激酶，NADH也有类似作用。而GTP却促进磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶，促进糖异生。ADP刺激酵解作用，抑制丙酮酸羧化酶。 当细胞中含有大量燃料分子及丰富ATP时，糖异生途径的酶激活，酵解途径的酶受抑制。 糖原合成 体内合成糖原时，己糖首先转化为核苷糖。 一度认为，糖原的合成只是糖原磷酸化分解的简单的逆反应。 1949年Leloir 指出