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糖异生调节及其生理意义

糖异生调节及其生理意义

糖异生调节及其生理意义

1、调节2,6-双磷酸果糖的水平是肝内调节糖的分解或糖异生反应方向的主要信号,糖酵解加强,则糖异

生减弱;反之亦然。

2、生理意义

1)空腹或饥饿时依赖氨基酸、甘油等异生成糖,以维持血糖水平恒定。

2)补充肝糖原,摄入的相当一部分葡萄糖先分解成丙酮酸、乳酸等三碳化合物,后者再异生成糖原。合成糖原的这条途径称三碳途径。

3)调节酸碱平衡,长期饥饿进,肾糖异生增强,有利于维持酸碱平衡。

糖异生

糖异生 糖异生(Gluconeogenesis gluco-指糖, neogenesis是希腊语νεογ?ννηση, neojénnissi - 重新生成):由简单的非糖前体(乳酸、甘油、生糖氨基酸等)转变为糖(葡萄糖或糖原)的过程。糖异生不是糖酵解的简单逆转。虽然由丙酮酸开始的糖异生利用了糖酵解中的七步进似平衡反应的逆反应,但还必需利用另外四步酵解中不曾出现的酶促反应,绕过酵解过程中不可逆的三个反应。糖异生保证了机体的血糖水平处于正常水平。糖异生的主要器官是肝。肾在正常情况下糖异生能力只有肝的十分之一,但长期饥饿时肾糖异生能力可大为增强。 途径: 当肝或肾以丙酮酸为原料进行糖异生时,糖异生中的其中七步反应是糖酵解中的逆反应,它们有相同的酶催化。但是糖酵解中有三步反应,是不可逆反应。在糖异生时必须绕过这三步反应,代价是更多的能量消耗。 这三步反应都是强放热反应,它们分别是: 1 葡萄糖经己糖激酶催化生成6磷酸葡萄糖ΔG= -33.5 kJ/mol 2 6磷酸果糖经磷酸果糖激酶催化生成1,6二磷酸果糖ΔG= -22.2 kJ/mol 3 磷酸烯醇式丙酮酸经丙酮酸激酶生成丙酮酸ΔG= -16.7 kJ/mol 这三步反应会这样被绕过

1 葡萄糖6磷酸酶催化6磷酸葡萄糖生成葡萄糖 2 果糖1,6二磷酸酶催化1,6二磷酸果糖生成6磷酸果糖。 3 丙酮酸在一元羧酸转运酶的帮助下进入线粒体,在丙酮酸羧化酶的催化下,消耗一分子ATP,生成草酰乙酸。草酰乙酸不能通过线粒体膜。在苹果酸-天冬氨酸循环里草酰乙酸通过了线粒体膜之后,在磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶的帮助下成为磷酸烯醇式丙酮酸。反应消耗一分子GTP。 能量消耗 从两分子丙酮酸开始,最终合成一分子葡萄糖,需要消耗6分子ATP/GTP。相比糖酵解过程能净产生2ATP,糖异生是耗能的过程。 这六分子ATP/GTP是在三步反应里面被消耗的,而生成一分子六碳化合物要重复这过程一次,所以总的能量消耗是3×2=6: 1 丙酮酸在丙酮酸羧化酶的催化下,消耗一分子ATP,生成草酰乙酸。 2 草酰乙酸在磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶的帮助下成为磷酸烯醇式丙酮酸。反应消耗一分子GTP。 3 3磷酸甘油醛在磷酸甘油醛激酶的帮助下,消耗一分子ATP生成1,3二磷酸甘油酸。注意,这一反应是可逆的。 糖异生作用的重要意义: 在于补充糖供应的不足,以维持血糖水平的稳定。另外,糖异生作用可消除肌肉中乳酸的积累。剧烈运动后,骨骼肌中产生大量的乳酸,经血液循环运至肝脏,在肝脏通过糖异生作用再次生

糖异生的生理意义及基本途径-临床助理医师

糖异生的生理意义及基本途径-临床助理医师 糖异生的基本途径 糖异生是非糖物质(乳酸、甘油、生糖氨基酸、丙酮酸、丙酸等)转变为葡萄糖的过程。 糖异生途径大部分反应是酵解途径的逆反应,由相同的酶催化。但是,在酵解途径中有3步反应是不可逆的,糖异生途径需采用不同的酶绕过酵解的3个不可逆反应。 1.丙酮酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸,反应由两步反应组成,分别由丙酮酸羧化酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化。乳酸、丙氨酸及三羧酸循环的中间产物在进行糖异生时都需要通过这条通路。 2.1,6-二磷酸果糖转变为6磷酸果糖,此反应由果糖二磷酸酶催化,从而越过了糖酵解中由磷酸果糖激酶催化的第二个不可逆反应。 3.6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖,此反应由葡萄糖-6-磷酸酶催化,从而越过了糖酵解中由己糖激酶(葡萄糖激酶)催化的第一个不可逆反应。 由此可见,参与糖异生反应的关键酶有丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、果糖二磷酸酶和葡萄糖-6-磷酸酶。 糖异生的生理意义 1.糖异生作用最重要的生理意义是在空腹或饥饿情况下保持血糖

浓度的相对恒定。 体内某些组织如脑组织不能利用脂肪酸,主要依靠葡萄糖供给能量。成熟红细胞没有线粒体,完全通过糖酵解获得能量。在不进食的情况下,机体靠肝糖原的分解维持血糖浓度,但肝糖原不到12小时即消耗殆尽,此后机体主要靠糖异生维持血糖浓度的相对恒定。因此,在空腹或饥饿情况下,糖异生作用对保障大脑等重要组织器官的能量供应具有重要意义。 2.糖异生作用也有利于乳酸的利用。 3.糖异生作用对于防止酸中毒,调节机体酸碱平衡有重要作用。 长期禁食后,肾的糖异生作用增强,可能是由于饥饿导致代谢性酸中毒造成的医|学教育网搜集整理。体液pH降低可促进肾小管中磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成,从而使糖异生作用增强。当肾中α-酮戊二酸因异生成糖而减少时,可促进谷氨酰胺脱氨生成谷氨酸以及谷氨酸的脱氨反应。肾小管细胞将NH3分泌入管腔中与原尿中的H+结合,有利于排氢保钠作用的进行。

【清华】17糖原代谢、糖异生和磷酸戊糖途径习题与答案

17糖原代谢、糖异生和磷酸戊糖途径习题与答案 习题 1.游离葡萄糖经糖酵解降解为丙酮酸产生的ATP为什么比糖原非还原末端葡萄糖残基经磷酸解后进入糖酵解产生的ATP少? 2. 在代谢中葡萄糖-6-磷酸用于糖原合成和用于糖酵解过程中分别消耗或者生成多少能量(以ATP计算)?提示:糖原由于有分支结构,90%的葡糖残基可磷酸解为葡糖-1-磷酸,而10%为葡萄糖。 3. 从肝病患者得到的糖原样品与磷酸盐、糖原磷酸化酶、转移酶和去分支酶共同保温,结果在该混合物中所形成的葡萄糖-1-磷酸与葡萄糖之比为100。这一患者最有可能缺乏的是什么酶? 4.动物将消化的淀粉转化为葡萄糖,然后将葡萄糖转化为糖原,这样做对动物有何好处? 5.鸡蛋清中的抗生物素蛋白对生物素的亲和力极高,如果将该蛋白加到肝脏提取液中,对丙酮酸经糖异生转化为葡萄糖有什么影响? 6.能够进行所有正常代谢反应的肝脏提取液与下列标记14C的前体物质分别温育。 (a) HO-14COO-(14C-碳酸盐) (b) CH3-CO14COO-(1-14C-丙酮酸) 指出14C在最终产物葡萄糖中的位置。 7. 如果柠檬酸循环与氧化磷酸化整个都被抑制,那么,是否能从丙酮酸净合成葡萄糖? 8. 图17.2给出了一个运动员跑400m短跑之前、途中、之后,血浆中乳酸浓度随时间的变化曲线。 (a)为什么乳酸的浓度会迅速上升? (b)赛跑过后是什么原因使乳酸浓度降下来?为什么下降的速率比上升的速度缓慢? (c)当处于休息状态下,乳酸的浓度为什么不等于零? 图17-2

9. 解释改变以下各项浓度对肝细胞中的糖异生有何作用: (a)降低乙酰CoA的浓度; (b)增加2,6-二磷酸果糖的浓度; (c)增加果糖-6-磷酸的浓度。 10. 比较3分子葡萄糖进入糖酵解降解为丙酮酸和3分子葡萄糖经戊糖磷酸途径生成2分子果糖-6-磷酸和甘油醛-3-磷酸进入糖酵解同样降解为丙酮酸产生的ATP数。 11. 推测葡萄糖-6-磷酸在以下两种情况下的代谢命运: (a)需要的NADPH比核糖-5-磷酸更多; (b)同时需要核糖-5-磷酸和NADPH。 12. 许多组织中,对细胞损伤的最早期反应之一是快速地增加参与磷酸戊糖途径的酶的水平。损伤后10天,心脏组织的葡萄糖-6-磷酸脱氢酶和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶的水平是正常水平的20~30倍,而糖酵解酶只有正常水平的10%~20%。解释此现象。 习题解答 1. 游离葡萄糖必须要激活生成葡萄糖-6-磷酸,激活消耗1个ATP,所以经糖酵解净生成2个ATP。而糖原降解是经糖原磷酸化酶催化进行磷酸解,生成葡萄糖-1-磷酸,然后转换为葡萄糖-6-磷酸,绕过了葡萄糖经己糖激酶催化消耗ATP反应,净生成3个ATP。 2. 在糖原上加入一个葡萄糖残基会消耗一个等价ATP(UTP到UDP),降解中大约90%的葡萄糖残基无需ATP就可变为葡萄糖-1-磷酸,剩下10%需要ATP磷酸化葡萄糖,平均起来,大约需要0.1个ATP,因此总的消耗是1.1个ATP,而从G-6-P进行糖酵解可以得到3个ATP。 3. 缺少分支酶,因为大约每隔10个葡萄糖残基就会出现一个由α-1,6糖苷键造成的分支。 4. 糖原比淀粉的支链程度更高,对于动物这是一种更有用的葡萄糖存储形式,因为在需要葡萄糖时,糖原非还原末端多,经磷酸化酶作用可同时释放很多葡萄糖。 5. 会阻断丙酮酸经糖异生转化为葡萄糖的过程。因为生物素是催化丙酮酸羧化生成草酰乙酸反应的丙酮酸羧化酶的辅基,加入的抗生物素蛋白对生物素的亲和力高,使得反应缺乏生物素而中断。 6.(a)在丙酮酸羧化酶催化的反应中,CO2加到了丙酮酸分子上,但在随后的磷酸烯 醇式丙酮酸羧激酶催化的反应中,该CO2又从分子中除去了,所以最初的14C没 有掺入到葡萄糖分子中; (b)3,4-14C-葡萄糖。 7. 不能,因为两分子丙酮酸转化为一分子葡萄糖需要供给能量(4A TP+2GTP)和还原力(2NADH),可通过柠檬酸循环和氧化磷酸化获得。

糖异生的生理意义

糖异生的生理学意义是在饥饿下保持血糖浓度相对恒定。 糖异生的重要作用是维持正常的血糖浓度。特别是在人体中糖的来源不足时,要使用非糖类物质转化为糖,以确保血糖的相对稳定性。此外,在剧烈运动期间,肌肉糖酵解会产生大量乳酸,其中大部分可通过肝脏中的糖异生作用转化为糖。 糖异生在预防由过量乳酸引起的酸中毒和更新肝糖原方面具有一定意义。在反刍动物的消化道中,纤维素可以通过细菌作用转化为丙酸,后者也可以转化为糖供人体使用。 将非糖物质(例如某些氨基酸,乳酸,甘油和丙酮酸)转化为糖原或葡萄糖的过程称为糖异生。在生理条件下,肝脏是糖异生的主要器官,占总糖异生的90%,其次是肾脏,占10%。 扩展数据 可以产生草酰乙酸的任何物质都可以转化为葡萄糖。例如,作为三羧酸循环的中间体的柠檬酸,异柠檬酸,α-酮戊二酸酯,琥珀酸,富马酸酯和苹果酸可被转化为草酰乙酸并进入糖异生途径。 糖异生途径中四种关键酶催化的反应是糖异生的主要调控点。糖异生和糖酵解是两个具有相同但相反方向的代谢途径。因此,它们必须相互管制。两种代谢途径中关键酶的激活或抑制应相互配合。 当糖的供应充足时,与糖酵解相关的酶的活性增加,而与糖异生相关的酶的活性降低。当糖的供应不足时,与糖酵解有关的酶的活性降低,而与糖异生有关的酶的活性增加。为了获得最佳的生理效果,通过改变合成速率,共价修饰调节和变构调节来调节这两个途径中关

键酶的活性。 当降低血糖浓度时,会产生胰高血糖素和少量的肾上腺素。营地可以抑制糖酵解并增加糖异生。随着cAMP浓度的增加,激酶对PKA 的磷酸化作用降低,糖酵解过程受到抑制。 胰高血糖素和肾上腺素也可以共价修饰6-磷酸果糖激酶-2。根据葡萄糖供给的情况,产生相应量的2,6-二磷酸果糖,从而影响了6-磷酸果糖激酶的活性,从而达到调节糖酵解的目的。

糖酵解与糖异生

一. 糖酵解的过程 参见图 分为四个阶段: 1. 第一阶段——由葡萄糖形成F-1,6-diP 第一步:葡萄糖的磷酸化 催化将ATP上的磷酸基团转移到受体上的酶。激酶都需要Mg2+作为辅助因子。 己糖激酶负责将ATP上的磷酸基团转移到己糖(如葡萄糖、果糖)上。 这步反应需要消耗1分子ATP。 第二步:6-磷酸果糖的生成 第三步:1,6-二磷酸果糖的生成 磷酸果糖激酶(PFK)是糖酵解途径的关键酶,它的活性水平控制着整个途径的进程。而PFK是一种变构酶,它的活性受到一些变构剂的调节。 第一阶段中碳链不变,但两头接上了磷酸基团,为链的断裂作了准备。 此阶段消耗能量(2个ATP)。 2. 第二阶段—— 3-磷酸甘油醛的形成

第一步:1,6-二磷酸果糖的裂解 己糖分裂成2分子的丙糖,分别为丙酮糖和丙醛糖,它们为同分异构体。 第二步:磷酸丙糖的同分异构化 在互变时,平衡点偏向磷酸二羟丙酮(DHAP),但由于3-磷酸甘油醛被迅速利用,所以互变朝向3-磷酸甘油醛。第二阶段的反应将二磷酸己糖裂解成2分子的3-磷酸甘油醛。 3. 第三阶段—— 3-磷酸甘油醛氧化成3-磷酸甘油酸 第一步: 这一步反应生成了高能磷酸键,并且产生了还原剂NADH。 催化此反应的酶是巯基酶,所以它可被碘乙酸(ICH2COOH)不可逆地抑制。故碘乙酸能抑制糖酵解。 第二步: 酵解过程中第一次产生ATP,它刚好抵消了起先消耗的2分子的ATP。 第三阶段的净结果: (1)醛氧化成羧酸 (2)NAD+还原成NADH (3)ADP被磷酸化成ATP 4. 第四阶段——丙酮酸的形成

第一步: 第二步: 这一步其实是分子内的氧化还原,使分子中的能量重新分布,使能量集中,第二次产生高能磷酸键。第三步: 第四阶段通过分子自身结构的调整, (1)产生了代谢中重要的枢纽物质——丙酮酸 (2)又产生了2分子的ATP 糖酵解的整个过程:

糖异生

课题第三节糖异生作用 教学目的1、掌握肝糖原合成、分解及糖异生的途径及关键酶。 2、TAC、糖异生的生理意义。 教学重点糖异生的途径及关键酶 教学难点糖异生的生理意义 教学方法自学——归纳——应用 课时安排1课时 教学内容师生活动修改建议导入:我们在前面学习了糖酵解,请同学们回忆一下所学内容,回答 下面问题:1、糖酵解的反应条件、部位及终产物。 2、糖酵解途径的关键酶有几种,是那几种? 今天我们学习糖异生作用,在学习过程中同学仔细观察其与糖酵解 有什么不同和区别。 教学新课 【学生活动】阅读课本34页,学生分组讨论糖异生的定义。 【学生回答】将非糖物质(乳酸、甘油、生糖氨基酸等)转变为葡萄糖 或糖原的过程称为糖异生。机体进行糖异生补充血糖的主要器官是肝, 肾在正常情况下糖异生能力只有肝的1/10,长期饥饿时肾糖异生能力则 大为增强。 一、糖异生途径 糖异生途径基本上是糖酵解途径的逆反应。 ⒈丙酮酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸; ⒉1,6-二磷酸果糖转变为6-磷酸果糖 ⒊6-磷酸葡萄糖转变为葡萄糖 糖异生作用代谢过程归纳如下图。

二、糖异生的生理意义 ㈠维持血糖浓度恒定 糖异生是机体在空腹或饥饿时补充血糖的来源,这对于维持空腹或饥饿时血糖浓度的相对恒定具有重要作用。正常成人的脑组织不能利用脂肪酸,主要依赖葡萄糖供能;红细胞没有线粒体,完全通过糖酵解获得能量;骨髓、神经等组织由于代谢活跃,经常进行糖酵解。 ㈡体内乳酸利用的主要方式 乳酸是糖酵解的终产物。剧烈运动后,骨骼肌中的糖经糖酵解产生大量的乳酸,乳酸很容易通过细胞膜弥散入血,通过血液循环运至肝脏,经糖异生作用转变为葡萄糖;肝脏糖异生作用产生的葡萄糖又输送入血液循环,再被肌肉摄取利用,这一过程称为乳酸循环(或Cori循环)(如下图)。 ㈢补充肝糖原 糖异生是肝补充或恢复糖原储备的重要途径,这在饥饿后进食更为重要。 三、糖异生的调节 (一)、代谢物的调节作用 ⒈ATP促进糖异生作用,因为ATP是丙酮酸羧化酶和1,6-二磷酸果糖酶的别构激活剂,同时又是丙酮酸激酶和磷酸果糖激酶-1的别构抑制剂,所以ATP促进糖异生作用,抑制糖的氧化反应。 ADP、AMP抑制糖异生作用,因为ADP、AMP别构抑制丙酮酸羧化酶、

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