糖异生的过程图示漫画版

哈喽，大家好，应很多粉丝要求，本期视频我们来梳理一下糖酵解和糖一生这两个过程。我们之前在糖酵解这期视频中讲到过，所谓糖酵解就是葡萄糖被分解成丙酮酸的过程。我们先来快速复习下这个过程。 首先挤糖基酶消耗一个 atp， 在 葡萄糖的六号碳上焊上一个磷酸，接着异构酶把它从葡萄糖六磷酸异构成果糖六磷酸。 接下来果糖六磷酸基酶再消耗一个 atp， 给果糖六磷酸另一头的一号碳上再焊上一个磷酸，将其变成果糖一六二磷酸。随后旋缩酶把它拦腰砍断，变成两个三碳糖，分别是磷酸二枪丙酮和甘油泉三磷酸。 其中磷酸二枪丙酮在磷酸丙酮一购酶的作用下，也迅速转变为甘油泉三磷酸，所以最终相当于生成了两分子甘油泉三磷酸， 所以接下来的所有反应都是两分子甘油泉三磷酸同时在进行。甘油泉三磷酸脱氢酶负责把氢从旋基上脱下来，交给 n a d 这个小船， 生成 n a d h。 这个全机脱氢的过程本身会释放巨大的化学能，甘油泉三磷酸脱氢酶可以利用这股释放出来的化学能，强行把一个磷酸集团加到一号碳上， 这就形成了一个高能磷酸键，从而生成一三二磷酸甘油酸这个高能化合物。接着磷酸甘油基酶把这个新生成的高能磷酸转移给 adp， 生成 atp， 这种直接由底物向 adp 转移磷酸集团生成 atp 的 方式就称为底物水平磷酸化 原本的底物一三二磷酸甘油酸少了一号碳上的磷酸集团后，就变成了三磷酸甘油酸。随后，经过磷酸甘油变位酶的调整，三磷酸甘油酸三号碳上的磷酸集团被调整到了二号碳上，生成二磷酸甘油酸。 接着，吸醇化酶将二磷酸甘油酸脱水，转变成了一个极不稳定的吸醇状态。这个过程由于分子内部发生了剧烈的能量重排，原本分散的能量就集中到了磷酸键的周围，形成 高能碳酸键。于是这就形成了第二个高能化合物，碳酸硒醇式丙酮酸。接着再次发生底物水平的碳酸化，由硒醇酸基酶把碳酸硒醇式丙酮酸上的高能磷酸集团转移给 adp， 生成 atp。 碳酸硒醇式丙酮酸失去磷酸集团后，就形成了糖酵解的中产物丙酮酸。这里要特别提一下，这个反应释放的能量其实足够合成两个 atp， 但最后只拿到了一个 atp， 剩下的一半能量则以热能的形式迷散掉。这一能量落差使得这最后一步反应绝对不可逆，确保了糖酵解的单向进行。 所以可以看到，在整个糖酵解过程中，总计投入了两分子 a、 t、 p， 但产出了四分子 a、 t、 p， 因此整个糖酵解过程竟产生了两分子 a、 t、 p， 同时产生了两分子 n、 a、 d、 h 和两分子丙酮酸。 氧气充足的条件下， nadh 和丙酮酸会分别进入电子传递链和三醋酸循环这两个工厂，进一步释放能量， 即详细经过可以参考电子传递链和三醋酸循环这两期视频。另外，唐教姐这个工厂流水线上的大部分工人都是可逆酶催化可逆反应，但第一步的硒糖基酶、第三步的磷酸果糖基酶和第十步的丙酮酸基酶这三位基酶专家是不可逆酶， 也是糖酵解这个过程中的关键酶。以上就是糖酵解这个工厂分解葡萄糖的过程。而假如肌体由于长期饥饿或剧烈运动导致血糖水平降低，我们的肝脏和肾脏就会把这个分解葡萄糖的流水线给倒转过来， 转而去合成葡萄糖，那这个合成葡萄糖的过程就是唐医生，所以唐医生总体上就是唐教姐的逆反应。由于唐教姐这个流水线上的大部分工人都是可逆霉催化可逆反应，因此在唐医生的时候，他们反向干活就行。 但我们前面说唐教姐中有三位专家是不可逆霉，他们只能单向工作，因此在唐医生的时候就得另请一些专家是不可逆霉，他们只能单向工作，因此在唐医生的时候就得另转这三位唐教姐专家的工作。 例如我们前面说极高的能量落差使最后一步糖酵解反应绝对不可逆，那么要让这最后的丙酮酸返回碳酸硒醇式丙酮酸糖一生，这个流水线就请来了两位专家来进行绕路。 那么请来的第一位专家就是线粒体里的丙酮酸缩化酶。丙酮酸进入线粒体后，它消耗一个 atp 给丙酮酸加上一个二氧化碳，把它变成草酰乙酸， 草酰乙酸返回细胞之后，第二位专家碳酸硼醇是丙酮酸缩积镁，消耗一个 gdp， 把刚才加的二氧化碳踢掉，并顺势装上碳酸，这就变回了碳酸，硼醇是丙酮酸， 所以这两位专家合力消耗了两个高能碳酸键，绕过最后的能量壁垒，逆转了丙酮酸积镁的工作。接下来的几个可逆酶，硼醇化酶、变位酶、基酶、脱氢酶、全缩酶在产物浓度高的时候会自动反向干活，于是就一路顺畅地回到了果糖一六二磷酸。 此时第三位专家果糖一六二磷酸酶把一号碳上的碳酸根水解掉，这样就回到了果糖六磷酸。 这里需要注意的是，虽然在糖降解的时候消耗了一个 adp 才加上这个磷酸，但其实 adp 释放的能量中只有一部分储存在了这个磷酸键里，多余的能量则以热能的形式迷散掉了。 也正是这个弥散掉的能量差，确保了这一步反应的不可逆，所以反向唐医生的时候，水解这个碳酸键所产生的能量并不足以生成一个完整的 atp， 这部分能量只能浪费掉。 接下来易购酶反向工作，把果糖六磷酸变回葡萄糖六磷酸。最后第四位专家，葡萄糖六磷酸没水解掉，葡萄糖六磷酸的磷酸集团就重新生成了葡萄糖，而这一步磷酸水解所产生的能量也不足以生成一个 atp， 其原因和之前完全一样， 所以这部分能量也只能再次白白浪费掉。并且这第四位专家，葡萄糖六硫酸酶只有肝脏和肾脏中才存在，所以严格意义上的合成游离葡萄糖的糖一生只发生在肝脏和肾脏中，而糖酵解的酶所有细胞中都有，所以糖酵解在所有的细胞中都能发生 上，就是糖一生的整个过程，我们最后来看一下这中间的能量过程。通过糖一生合成一个葡萄糖，需要消耗六个 atp 当量的能量，而通过糖酵解分解一个葡萄糖才竟产生两个 atp。 所以 通过糖一生生成葡萄糖，再通过糖酵解来分解葡萄糖进行能量供应，这显然是一笔绝对的亏本买卖。 你可能会疑惑，既然糖一生这个过程这么亏本，集体为什么还要进行它呢？毕竟我们身体里有三大营养物质可以用来供能，没糖了，用脂肪和蛋白质去供能不就行了吗？为什么非要费劲巴拉的生成葡萄糖呢？ 那这最主要的原因其实是三大营养物质中只有葡萄糖能通过血脑屏障。也就是说，我们的大脑主要依靠葡萄糖消耗大户，且几乎没有糖源作为备用， 所以大脑的能量供给几乎绝对依赖着血糖水平。一旦我们的肌体出现严重而持续的低血糖，那么大脑就会首先因为能量衰竭而快速发生不可逆的损伤。也因此，唐医生的升血糖作用对于大脑的生死存亡直观重要。以上就是本期视频，感谢收看，我们下期再见！