考研生化 糖原合成和糖异生

考研生化--糖原合成和糖异生，分享了磷酸戊糖途径、糖原合成等。希望此脑图对你有所帮助！

糖异生

• 磷酸戊糖途径（胞浆）
  • 起始物：G-6-P
  • 关键酶：G-6-P脱氢酶
    • 抑制剂：NADPH
    • 缺陷：蚕豆病
  • 不能产生ATP，但有两种重要产物
    • 1* 5-磷酸核糖→合成核苷酸
      • *5-磷酸核糖：糖 & 核苷酸代谢联系枢纽
        • 磷酸核糖 → PRPP（PRPP合成酶）
      • 两种生成方式
        • G-6-P氧化脱羧（第一阶段）
          • 人体主要通过此种方法生成
        • F-6-P & 3-磷酸甘油醛转移基团（第二阶段）
          • 肌组织（缺乏G6PD）只能通过此方法
    • 2* NADPH
      • ①供氢体
        • 胆固醇合成、分解
          • *乙酰CoA→脂肪酸 & 胆固醇
        • 合成胆红素、脂肪酸、氨基酸、神经鞘磷脂、脱氧核苷酸、FH4
        • 类比：胞质递氢体--①NAD+、②FAD、③NADP+，①②可供能，而③不可~
      • ②羟化反应（生物转化）
      • ③维持GSH还原态
        • 蚕豆病--G6PD缺乏→RBC不能通过磷酸戊糖途径获得足够NADPH→GSH不能保持还原态→RBC易破裂→溶血性黄疸（此种溶血现象在食蚕豆（强氧化剂）后诱发）
      • *体内提供NADPH+H+
        • 磷酸戊糖途径（主要）
        • 柠檬酸-丙酮酸循环（次要）
• 糖原合成 & 分解（胞浆）
  • 概述
    • 摄入的糖类除分解功能外，大部分转变成脂肪（甘油三酯）储存于脂肪组织内，还有一小部分合成糖原
      • 糖原是葡萄糖的多聚体，动物体内糖的储存形式
    • 糖原是由许多葡萄糖基组成的大分子多糖，带有许多分支
      • 直链：α-1，4糖苷键（糖原合酶、磷酸化酶作用位点）
      • 支链：α-1，6糖苷键（分支酶、脱支酶作用位点）
  • • 合成
      • G → G-6-P → G-1-P → UDPG → 糖原（消耗ATP & UTP）
      • 特点
        • 需要引物（糖原蛋白），不能从单糖直接合成（类似DNA合成）
        • UDPG是葡萄糖的活性形式
        • 分支靠分支酶以α-1，6糖苷键连接
      • 关键酶：糖原合酶 → α-1，4糖苷键（只能延长直链）
        • 活性形式：去磷酸化
          • 激活剂：胰岛素→ 去磷酸化
          • 抑制剂：胰高血糖素→ 磷酸化
    • 分解--不是合成的逆反应！
      • 关键酶：糖原磷酸化酶→ α-1，4糖苷键（只能分解直链）
        • 活性形式：磷酸化
          • 肝糖原（升血糖）
            • 激活剂：胰高血糖素 → 磷酸化
          • 肌糖原（应急）
            • 激活剂：肾上腺素 → 磷酸化
      • 肝有G-6-磷酸酶而肌组织没有
        • 肝：饥饿时补充血糖（主要是12h内）
          • 糖原→ G-1-P → G-6-P → G
        • 肌肉：肌收缩时快速提供能量（净生成3个ATP）（糖酵解）
          • G-6-P进入糖酵解（绕过糖磷酸化起始步骤--1* G→3*ATP）
• 糖异生
  • 原料
    • 丙酮酸、甘油、乳酸、氨基酸
      • 记忆：饼（丙）干（甘）+牛奶（乳）+氨基酸
      • 甘油（→ α-磷酸甘油 → 3-磷酸甘油醛 ←→ 磷酸二羟丙酮）
        • 步骤和耗能最少（消耗2个ATP）
        • *脂肪不能糖异生，但脂肪中甘油可糖异生，大部分脂肪酸无法糖异生
        • *饥饿 / 糖尿病时脂肪分解
      • 氨基酸（除开生酮氨基酸Leu、Lys）
        • *生酮 or 生糖氨基酸
          • 生酮氨基酸（只能生成酮体）：亮氨酸、赖氨酸
          • 生糖氨基酸（只能糖异生）
          • 生糖兼生酮氨基酸：异亮氨酸（Ile）、苯丙氨酸（Phe）、酪氨酸（Tyr）、色氨酸（Trp）、苏氨酸（Thr）
            • 记忆：一本落色书
      • 乳酸（→丙酮酸）
        • 乳酸循环（Cori循环）：避免乳酸堆积、酸中毒、损失能源物质
          • *双胍类抑制Cori循环→乳酸酸中毒（最严重不良反应）
          • *乳酸循环（耗能过程：2*乳酸异生成葡萄糖消耗6个ATP）
            • 丙酮酸→乳酸（肌）
              • 所需NADH来自糖酵解
              • 肌内无葡糖-6-磷酸酶：乳酸在肌内不能异生为糖
            • 乳酸→丙酮酸（肝）
              • 肝内糖异生活跃、有G-6-P酶（水解G-6-P → G）
  • 主要器官：肝、肾
  • *G-6-P直接参与
    • 糖酵解（→F-6-P）
    • 磷酸戊糖途径（→F-6-P）
    • 糖原合成/分解（→G-1-P→UDPG→Gn）
    • 糖异生（→G）（葡糖-6-磷酸酶）
  • *G-6-P间接参与
    • 三羧酸循环（G-6-P→→→丙酮酸→乙酰CoA→进入三羧酸循环）
  • 丙酮酸→ G跨越糖酵解三个能障（4个关键酶）（P.113）
    • 一
      • 丙酮酸羧化酶（线粒体）
        • 仅存在于线粒体（Mito）--丙酮酸进入Mito（直接）
          • 同有氧氧化step2
            • *总结丙酮酸进出Mito
              • ①丙酮酸→乙酰CoA（有氧氧化--三羧酸循环）
              • ②丙酮酸→草酰乙酸→ 天冬氨酸（出Mito）→ 草酰乙酸 （糖异生）（P.113）
                • ①草酰乙酸 → 苹果酸 → 草酰乙酸（伴随NADH从线粒体→胞质）
                • ②草酰乙酸 → 天冬氨酸 → 草酰乙酸（不伴随~）
          • 丙酮酸→草酰乙酸（不能自由进出线粒体！）
            • *总结草酰乙酸
              • → 柠檬酸（三羧酸循环）
                • *三羧酸循环中的草酰乙酸主要来自丙酮酸的直接羧化
              • ← → 苹果酸
                • 进mito（呼吸链）：NADH的苹果酸-天冬氨酸穿梭
                • 出mito（糖异生）：伴随NADH从线粒体→胞质
              • ← → 天冬氨酸
                • 出mito（糖异生）：不伴随NADH～
              • → PEP
                • 糖异生
              • ← → 天冬氨酸
                • 转氨基作用
            • tips：带“酰”字—不能自由进出线粒体：乙酰CoA（柠檬酸-丙酮酸循环）、草酰乙酸（苹果酸-天冬氨酸穿梭）、脂酰CoA（肉碱脂酰CoA转移酶I）
        • 辅因子：生物素（VitB7）
          • *对比
            • 羧化：+CO2，辅因子VitB7（生物素）
            • 脱羧：-CO2，辅因子VitB1（TPP）
        • 变构激活剂：乙酰CoA（主要来自脂肪酸）
      • PEP羧激酶（存在于线粒体 & 胞质）
        • 对比糖酵解
    • 二 果糖双磷酸酶-1（胞浆）
      • 别构抑制
        • F-1，6-DP（底物—反而是抑制剂）
          • *F-2，6-DP（产物—反而是激活剂）
      • 激活
        • F-2，6-DP、AMP--反向调节！（F-2，6-DP是PFK-1的最强激活剂）
        • *F-2，6-DP--糖异生 & 糖酵解的主要调节信号！
          • 胰高血糖素→磷酸果糖激酶-2磷酸化--失活→F-2，6-DP↓→抑制糖酵解（饥饿→糖异生↑）
    • 三 葡糖-6-磷酸酶（胞浆）
      • 肝内有而肌组织没有：肝糖原分解才能补充血糖
  • 糖异生的调节（和糖酵解相反）
    • 促进
      • 胰高血糖素
        • 在糖酵解，胰高~→PKA→丙酮酸激酶磷酸化而失活
          • *总结胰高血糖素
            • 激活：果糖二磷酸激酶-1、PEP羧激酶
            • 抑制：磷酸果糖激酶-2、丙酮酸激酶
      • 乙酰CoA
        • 在糖酵解，乙酰CoA（产物）抑制丙酮酸脱氢酶复合体
      • 丙氨酸
        • 在糖酵解，别构抑制丙酮酸激酶
        • 饥饿时糖异生主要原料！
      • 饥饿、大量运动
        • 在糖酵解- 机体主要缺糖而不是缺能量，∴抑制
    • 抑制
      • F-2，6-P↑
      • ATP / AMP↓
      • 胰岛素
  • 意义
    • 空腹（餐后12h后）/ 饥饿（禁食 >1天）时补充血糖（最主要）
    • 合成糖原（三碳途径）
      • *三碳途径（糖原合成的间接途径）：进食后，大部分葡萄糖先在肝外细胞中分解为乳酸 / 丙酮酸（三碳化合物），再进入肝细胞异生成糖原的过程
        • *乳酸（3个C）→ G-6-P → G-1-P → UDPG →糖原
    • 长期饥饿时肾维持酸碱平衡
      • 肾小管上皮C有丰富谷氨酰胺
        • • →琥珀酰CoA →琥珀酸→ 延胡索酸 → 苹果酸 → 草酰乙酸 → 糖异生
        • *谷氨酰胺不断分解产生NH3–肾分泌NH3维持酸碱平衡