糖异生和乙醛酸循环

微生物和植物可以在产乙酸或产生acetyl CoA的化合物中生长，因为他们存在两种酶：异柠檬酸裂合酶和苹果酸裂合酶，这样可以使TCA循环中的异柠檬酸不经脱羧而被裂解酶裂解为琥珀酸和乙醛酸。

糖异生和乙醛酸循环

• 糖异生
  • 定义：由非糖前体合成葡萄糖的过程称为糖异生（中心点是能转变为丙酮酸的物质如何逆着酵解途径回到G1c的问题，即如何解决酵解途径中的三步不可逆反应）糖异生发生于所有动物、植物和微生物，过程相似。和糖酵解的过程是“相反的”
  • 化学历程
    • 从丙酮酸到PEP（不能通过酵解的逆反应实现，需要胞质和线粒体酶的共同完成）
      • 1.丙酮酸进入线粒体，在羧化酶的作用下生成草酰乙酸
      • 2.草酰乙酸不能过线粒体内膜，在苹果酸脱氢酶的作用下生成苹果酸
      • 3.苹果酸回到胞质，在苹果酸脱氢酶的作用下转变回草酰乙酸
      • 4.草酰乙酸在PEP羧激酶的作用下生成PEP
    • 糖异生的前体物质
      • 凡可生成丙酮酸的物质，包括TCA中间物，但乙酰COA（动物体）不作为糖异生的前体
      • 大多数氨基酸是生糖氨基酸，如Ala,Glu,Asp,Ser,Cys,Gly,Arg,His,Thr,Pro,Gln,Asn,Met,Val等，分别变为丙酮酸，草酰乙酸，α-酮戊二酸等进入糖异生（只有Leu和Lys不是生糖氨基酸，且偶数碳脂肪酸及代谢产物为乙酰COA的氨基酸等在动物体中不能生糖）
      • 肌肉剧烈运动产生大量的乳酸
      • 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
    • 底物循环
      • 定义
        • 生物组织内有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的参与，而另一方则自动进行，这样的循环结果只是ATP被水解了，而其他反应物并无变化，这种循环被称为底物循环
        • 肝脏中有酵解和异生的完整酶系，可能存在三种无效循环
        • 意义：产生热能，代谢调控
      • 生化历程
        • 1）葡糖糖+ATP---己糖激酶---→6-磷酸葡萄糖+ADP；6-磷酸葡萄糖+H20--6-磷酸葡萄糖酶→葡萄糖+Pi
        • 2）6-磷酸果糖+ATP---磷酸果糖激酶→1，6-二磷酸果糖+ADP;1，6-二磷酸果糖+H2O---磷酸果糖酶→6-磷酸果糖+Pi
        • 3）磷酸烯醇式丙酮酸+ADP→丙酮酸+ATP；丙酮酸+2ATP+GTP→磷酸烯醇式丙酮酸+ADP+GDP
        • 总反应式：ATP+H20-→ADP+Pi
  • 糖酵解和糖异生的互补调节
    • 1.高水平的ATP,NADH变构抑制磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶，而变构地激活二磷酸果糖酯酶
    • 2.Pi，AMP,ADP变构激活磷酸果糖激酶，丙酮酸激酶并变构抑制二磷酸果糖酯酶
    • 3.ATP/ADP比值高时EMP途径关闭，糖异生途径打开；当ATP/ADP比值低时，EMP途径打开，糖异生活性降低。柠檬酸其类似作用。
    • 4.丙酮酸的异生和脱羧氧化受到乙酰辅酶A的调节
  • 生理意义
    • 维持血糖平衡
    • 恢复糖原储备
    • 避免乳酸中毒
• 乙醛酸循环
  • 定义
    • 微生物和植物可以在产乙酸或产生acetyl CoA的化合物中生长，因为他们存在两种酶：异柠檬酸裂合酶和苹果酸裂合酶，这样可以使TCA循环中的异柠檬酸不经脱羧而被裂解酶裂解为琥珀酸和乙醛酸，乙醛酸和另一分子acetyl COA在苹果酸合酶作用下缩合形成苹果酸
    • 存在于一些细菌藻类和油料植物的种子的乙醛酸体中，它可将脂肪酸降解的主要产物乙酰辅酶A合成为草酰乙酸
  • 化学历程
  • 化学计量
    • 总反应式：2乙酰辅酶A+2NAD++FAD---草酰乙酸+2COA-SH+2NADH+2H+
  • 意义（对植物和微生物意义重大）
    • 连接糖与脂的相互转变，是连接糖代谢和脂代谢的枢纽
    • 协同TCA，造成C4羸余/赢余/盈余
    • 只保留三羧酸循环的脱氢产能，只相当于3个ATP，意义不在于产能，在于生存如，种子发芽