第6章 糖的生物合成2

基礎(chǔ)生物化學(xué)

GeneralBiochemistry

任課教師:曾秀存

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6糖的生物合成

6.2糖異生作用

6.3蔗糖和多糖的生物合成

定義：

由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^程稱為糖（原）異生作用。

部位：

肝臟（主要）及腎臟6.2糖異生作用(gluconeogenesis)原料：

生糖氨基酸、丙酮酸、乳酸、甘油及三羧酸循環(huán)中的有機酸（1）克服糖酵解的三步不可逆反應(yīng)。（2）糖酵解在細(xì)胞液中進行，糖異生則分別在線粒體和細(xì)胞液中進行。糖異生途徑的大部分反應(yīng)與糖酵解的逆反應(yīng)相同，但有兩方面不同：一.糖異生的反應(yīng)歷程(P203)葡萄糖

6-P葡萄糖6-P果糖1，6-二P果糖3-磷酸甘油醛P-二羥丙酮1，3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸PEP丙酮酸丙酮酸→

PEP丙酮酸草酰乙酸（不能跨越線粒體膜）丙酮酸羧化酶丙酮酸蘋果酸蘋果酸草酰乙酸PEPGDP+CO2PEP羧化激酶胞液線粒體CO2+ATP+H2OADP+PiNADH+H+NADH+H+GTP丙酮酸羧化酶是存在于線粒體中的一個生物素蛋白，需乙酰CoA和Mg2+激活。Pyr需經(jīng)運載系統(tǒng)進入線粒體后才能羧化成OAA，OAA只有在轉(zhuǎn)變?yōu)镸al后才能再進入細(xì)胞質(zhì)。二磷酸果糖酯酶是變構(gòu)酶，受AMP、2,6-二磷酸果糖變構(gòu)抑制，但受ATP、檸檬酸變構(gòu)激活。F-B-P轉(zhuǎn)化成F-6-PG-6-P轉(zhuǎn)化成G

哺乳動物糖異生作用在肝臟中進行,高等植物主要發(fā)生在油料種子萌發(fā)時脂肪酸氧化產(chǎn)物和甘油向糖的轉(zhuǎn)變。葡萄糖

6-P葡萄糖6-P果糖1，6-二P果糖3-磷酸甘油醛P-二羥丙酮1，3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸PEP丙酮酸乳酸甘油丙酮酸草酰乙酸蘋果酸蘋果酸草酰乙酸生糖氨基酸TCA的中間產(chǎn)物糖異生作用的意義

1.在饑餓情況下保證血糖濃度的相對恒定糖異生能使酵解產(chǎn)生的乳酸、脂肪分解產(chǎn)生的甘油以及生糖氨基酸等中間產(chǎn)物重新生成糖。2.補充糖原貯備

糖異生作用是一個十分重要的生物合成葡萄糖的途徑。3.糖異生對維持三羧酸循環(huán)的正常進行起主要作用。

糖異生可以促進脂肪氧化分解供應(yīng)能量，當(dāng)體內(nèi)糖供應(yīng)不足時，機體會大量動員脂肪分解，此時會產(chǎn)生過多的酮體（乙酰乙酸、β-羥丁酸、丙酮），而酮體則必須經(jīng)過三羧酸循環(huán)才能徹底氧化，此時糖異生對維持三羧酸循環(huán)的正常進行起主要作用。

4.油料種子萌發(fā)時，胚乳里儲存的脂肪降解→乙醛酸循環(huán)糖異生葡萄糖供種子萌發(fā)使用TCA循環(huán)糖異生甘油+脂肪酸乙酰-CoA

琥珀酸草酰乙酸糖異生作用是一個十分重要的生物合成葡萄糖的途徑。紅細(xì)胞和腦是以葡萄糖為主要燃料的，成人每天約需要160克葡萄糖，其中120克用于腦代謝，而糖原的貯存量是很有限的，所以需要糖異生來補充糖的不足。在饑餓或劇烈運動造成糖原下降后，糖異生能使酵解產(chǎn)生的乳酸、脂肪分解產(chǎn)生的甘油以及生糖氨基酸等中間產(chǎn)物重新生成糖。這對維持血糖濃度，滿足組織對糖的需要是十分重要的。葡萄糖

6-P葡萄糖6-P果糖1，6-二P果糖3-磷酸甘油醛P-二羥丙酮2×1，3-二磷酸甘油酸2×3-磷酸甘油酸2×2-磷酸甘油酸2XPEP2丙酮酸作業(yè)：由丙酮酸進行糖異生的能量計算？消耗2ATP+2GTP消耗2ATP2NADH+2H+？四、糖酵解和糖異生的互補調(diào)節(jié)糖異生作用和EMP作用相互協(xié)調(diào),受到很多代謝物調(diào)控：①高水平的ATP、NADH變構(gòu)抑制PFK和PK,而變構(gòu)激活二磷酸果糖酯酶。②Pi、AMP、ADP變構(gòu)激活PFK、PK,而變構(gòu)抑制二磷酸果糖酯酶。③ATP/ADP比值高時EMP途徑關(guān)閉，糖異生打開；ATP/ADP比值低時EMP打開，糖異生活性降低。檸檬酸起類似的作用。磷酸果糖激酶果糖1.6-二磷酸酶1、6-二磷酸果糖PEP丙酮酸草酰乙酸丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶PEP羧激酶AMPF-2、6BPATP檸檬酸活化抑制ATPAla乙酰CoA抑制AMPF-2、6BP檸檬酸活化抑制ADP抑制乙酰CoA活化，胰高血糖素也可提高其活性；ADP抑制活化:F-1,6-2P6-P—果糖7.3蔗糖和多糖的生物合成

一、單糖基的活化——糖核苷酸的合成二、蔗糖的生物合成三、淀粉的生物合成四、糖原的生物合成單糖與核苷酸通過磷酸酯鍵結(jié)合的化合物稱為糖核苷酸。糖核苷二磷酸（UDPG、ADPG、GDPG等）是高等動植物體合成雙糖和多糖的糖基供體。植物細(xì)胞中蔗糖合成時需UDPG，淀粉合成時需ADPG，纖維素合成時需GDPG和UDPG；動物細(xì)胞中糖元合成時需UDPG。一、單糖基的活化——糖核苷酸的合成UDPG的結(jié)構(gòu)GUDP糖核苷酸的生成++PPi1-磷酸葡萄糖UTPUDPG高等植物合成蔗糖的途徑有兩條①蔗糖合成酶催化的合成途徑

UDPG+果糖→蔗糖+UDP主要存在:植物的非綠色組織(如貯藏器官)二蔗糖的生物合成②磷酸蔗糖合成酶催化的合成途徑

UDPG+F-6-P→磷酸蔗糖+UDP主要在光合組織中由于磷酸蔗糖合成酶的活性較大，平衡常數(shù)有利蔗糖合成，而且磷酸蔗糖合成酶存在量大，所以一般認(rèn)為此途徑是植物合成蔗糖的主要途徑。③蔗糖磷酸化酶催化的途徑(微生物中)G-1-P+果糖蔗糖+Pi

引物是作葡萄糖的受體，轉(zhuǎn)移來的葡萄糖分子結(jié)合在引物非還原末端C4的羥基上。該酶的作用主要是催化淀粉的分解。三、淀粉的生物合成㈠直鏈淀粉的生物合成

1、淀粉磷酸化酶

1-P葡萄糖+引物

→淀粉+Pi引物（Gn）是含α-1，4糖苷鍵的葡萄多糖，最小為麥芽三糖2、淀粉合酶（是淀粉合成的主要途徑）

ADPG+引物→

淀粉+ADP

從非還原端延長也可用UDPG做供體。AADPG引物（Gn）++直鏈淀粉(Gn+1)AADP淀粉合酶3D酶(加成酶，糖苷轉(zhuǎn)移酶)D-酶是一種糖苷轉(zhuǎn)移酶，作用于

-1,4-糖苷鍵上。供體最小是麥芽三糖，受體也同樣，它能將供體脫下一分子葡萄糖,殘余段轉(zhuǎn)移到麥芽糖或其它

-1,4-鍵的多糖上,起著加成作用,形成淀粉合成中的“引物”.㈡

支鏈淀粉的合成支鏈淀粉的α-1，6糖苷鍵的分支是由直鏈底物轉(zhuǎn)化而來，催化這個轉(zhuǎn)化的酶稱為Q酶。mn+mmnnQ酶Q酶還原端從非還原端切斷1個小寡聚糖碎片A（6-