第三节糖的合成代谢

第四节糖的合成代谢BiosynthesisofcarbohydratesChapter3

MetabolismofCarbohydrate1.光合作用（photosynthesis)光合作用分成两个部分光反应(photoreaction)暗反应(darkreaction)类囊体基质Inplants:2NADP++2ADP+2pi+2H2O→2NADPH•H++2ATP+O2Inphotobacteria:NADP++ADP+pi+H2A→NADPH•H++ATP+[A]光反应(photoreaction)chlorophylActivedchlorophyllightO22H++2eH2ONADPH•H+NADP+ADPATPCO2(CH2O)CO2固定的方式:三碳循环—Calvin循环四碳循环—Hatch-Stack途径①逆HMP途径TheinitialCO2

fixationiscatalyzedbyribulose1,5-bisphosphatecarboxylase/oxygenase①逆HMP途径四碳循环—Hatch-Stack途径2.糖异生作用(Gluconeogenesis) 由非糖物质合成葡萄糖对于哺乳动物绝对必需,因脑、神经系统、红细胞、睾丸、肾上腺髓质、胚胎组织等首选血液中的葡萄糖作为他们唯一的或主要的燃料分子。人脑每天需要超过120g的葡萄糖。 由非糖前体合成葡萄糖的过程称为糖异生。糖异生发生于所有动物、植物、真菌和微生物,过程相似。2.糖异生作用(Gluconeogenesis)糖异生作用的生理意义:维持血糖平衡满足组织和细胞对糖的需求哺乳动物糖异生主要发生于肝脏(1)糖异生与酵解糖异生过程总体上是酵解过程的逆转反应；由于酵解与异生都发生在胞质,两者有相互协作的调节；酵解过程的三步不可逆反应,因此在糖异生中必需有不同的酶催化反应逾越三步不可逆反应。∴糖异生的中心点就是使能转变为丙酮酸的物质如何沿着逆酵解途径回到Glc的问题,即如何解决酵解途径中的三步不可逆反应。酵解的三步不可逆反应

1.Glucose+ATP——G-6-P+ADP

2.F-6-P+ATP———F-1,6-diP+ADP

3.PEP+ADP——Pyruvate+ATP己糖激酶磷酸果糖激酶丙酮酸激酶糖酵解与糖异生中的不同酶（2）糖异生的前体物质

凡可生成丙酮酸以及TCA循环中间产物的物质,均可作为糖异生的前体:大多氨基酸;肌肉剧烈运动产生的大量乳酸；反刍动物分解纤维素产生的乙酸、丙酸、丁酸等奇数脂肪酸分解产生的琥珀酰CoA等。由简单前体合成糖（3）从丙酮酸开始的糖异生作用 糖异生不能通过酵解的逆反应实现,需胞质和线粒体酶的相互协作完成。两种方式①②丙酮酸羧化支路

PEP

Pyruvate

acetyl-CoAoxaloacetateCO2+ATPADP+PiCO2GDPGTPCitratemalateNADH+H+NAD+Conversionoffructose1,6-bisphosphatetofructose6-phosphateisthesecondbypassingstepThereactioniscatalyzedbyMg2+-dependentfructose1,6-bisphosphatase(insteadofphosphofructokiase-1).Theconversionofglucose6-phosphatetoglucoseisthelastbypassingstepThereactioniscatalyzedbyglucose6-phosphatase(insteadofhexokiase).TheenzymeispresentonthelumensideoftheERmembraneofhepatocytes(肝细胞)andrenal(肾的)cells.Theenzymeisnotpresentinmuscleorbraincells,wheregluconeogenesisdoesnotoccur.Glucose6-phosphataseconvertsglucose6-PtoglucoseintheERlumenofliverandkidneycells.(4)

TCA环的中间体可参与糖异生偶数碳脂肪酸及代谢为乙酰-CoA的氨基酸在动物中不能异生为糖(5)生糖氨基酸的糖异生丙酮酸的两个不同

命运:异生和酵解

是相互调节的葡萄糖ATPADPPiH2OG6PPEPAcetyl-CoAG6PG6PF1,6PAMPADPF2,6BPATPCitrate3-P-GlycerateAMPADPF2,6BPATPCitrateNADHPEPPyruvateOxaloacetateGDPC2OGTPATPADPAcetyl-CoAADPATPFDPG6PATPCitrateAlaAcetyl-CoA相同的位点,独立的调节（6）糖的分解与异生的协调

F-2,6dip对酵解和异生的调节（7）“无效循环”－FutileCycle 生物组织内由两个不同的酶催化两个相反的代谢途径，反应的一方需要高能化合物如ATP参与，而另一方则自动进行，这样循环的结果只是ATP被水解了，而其他反应物并无变化，这种循环被称为“无效循环”（Futilecycle)。 肝脏中有酵解和异生的完整酶系，可能存在３种无效循环。意义:产生热能、扩大代谢的调控。“无效”循环（FutileCycle）

3.糖原与淀粉的合成

Biosynthesisofglycogenandstarch基本步骤单糖的活化糖链的延长糖原的分枝反应历程:单糖的活化

G-6-PG-1-P△G0’=7.28kJ/molG-1-P+p-p-p-UUDP-G+PPi△G0’=〜0kJ/mol2Pi(1)(2)△G0’=-33.5kJ/mol2.糖链的延长:＋糖原合酶增加溶解度增加非还原端（增加合成与降解的几率）3.糖原的分枝:由糖原分枝酶催化非还原端11个糖基非还原端7糖残基被切下Glycogen-branchingenzyme非还原端11个糖基非还原端7糖残基非还原端7糖残基被切下Glycogen-branchingenzyme非还原端11个糖基非还原端7糖残基被切下Glycogen-branchingenzyme7糖残基的还原端被转移到同一或另一相邻糖链距分枝点或核心第4个糖残基上△G0’=-15.5kJ/mol7糖残基的还原端被转移到前4个糖基上△G0’=-15.5kJ/molGlycogen-branchingenzyme非还原端11个糖基非还原端7糖残基被切下在植物及光合细菌中,淀粉的合成与糖原的合成是相似的,但葡萄糖的活化形式是ADP-G若支链淀粉形成,在葡萄糖链超过30－40后糖原的分解与合成的调节高活性糖原磷酸化酶低活性糖原磷酸化酶高活性糖原合酶低活性糖原合酶第五节糖代谢紊乱

(MetabolicBlock)

两个主要原因可导致糖代谢的紊乱:

代谢酶的先天性缺陷； 调节作用的失调。半乳糖血症（Galactosemia）

患者先天缺乏galactose1-phosphateuridyltransferase,不能把Gal-1-P转化为UDP-Gal,半乳糖不能进入EMP,血中半乳糖增多,引起半乳糖血,严重时导致半乳糖尿,患儿生长迟缓、喝奶后呕吐、腹泻、肝肿大、黄疸、智力迟钝,继续摄入半乳糖会中毒死亡。半乳糖血症（Galactosemia）机制己糖激酶(hexokinase)缺乏

红细胞中,葡萄糖磷酸化受影响,EMP产物减少,2,3-dip-甘油酸缺少,血红蛋白对O2的亲和力异常高,组织获得O2的机会少,引起缺氧。丙酮酸激酶（Pykinase）缺乏

酵解产物不能进入TCA,EMP产物浓度增高,2,3-dip-GA增多,血红蛋白对O2的亲和力非常低；ATP减少,降低Na+.K+-ATPase活性,细胞无法维持正常离子浓度而肿胀、裂解,导致溶血性贫血。G-6-PdHE缺乏

先天缺乏者在给药（磺胺、阿司匹林等氧化性药物）后表现为不耐,数天后产生黄疸、尿变黑、血红素下降,因红细胞中无线粒体,缺乏此酶无法产生NADPH,不能保持细胞内GSH水平,膜结构破坏,