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マインドマップギャラリー 生化学 糖代謝
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生化学 糖代謝
嫌気性酸化を中心とした生化学的な糖代謝に関するマインドマップです。 好気性酸化、グリコーゲンの合成と分解、 糖新生など
2023-12-01 15:20:00 に編集されました
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グルコース代謝
嫌気性酸化
コンセプト
細胞質内で 1 分子のグルコースが 2 分子のピルビン酸に分割されるプロセスは解糖と呼ばれます。
解糖系
合計10ステップの反応
GluはG-6-Pに変換されます
ヘキソキナーゼ（Mgイオン）
フィードバック抑制
G-6-P
アロステリック阻害
長鎖脂肪酸アシルCoA
最初の制限速度
G-6-P が F-6-P に変身
F-1-P から F-1,6-P への変換
本当に解糖系に入る
ホスホフルクトキナーゼ-1 (Mg イオン)
アロステリック活性化: (F-2,6-P)、ADP、AMP、(F-1,6-P)
アロステリック阻害: ATP、クエン酸
第 2 制限速度 (最も遅い)
F-1,6-Pは2分子のグリセルアルデヒド3リン酸（ジヒドロキシアセトンリン酸）に変換されます。
アルドラーゼ
最初の 5 つのステップは準備段階です
3-グリセルアルデヒドリン酸の1,3-ビスホスホグリセリン酸への変換
グリセルアルデヒド 3-リン酸デヒドロゲナーゼ
2分子のNADが水素を受け入れる
3または5ATP
1,3-ビスホスホグリセリン酸の3-ホスホグリセリン酸への変換
最初の基質レベルのリン酸化
ホスホグリセリン酸キナーゼ (Mg)
2-ホスホグリセリン酸のPEPへの脱水
PEPのピルビン酸への変換
第 2 基質レベルのリン酸化
ピルビン酸キナーゼ (K および Mg)
アロタイプ
活性化: F-1,6-P
阻害：ATP
化学修飾
リン酸化
プロテインキナーゼA
グルカゴンの活性化
Ca、カルモジュリン依存性プロテインキナーゼ
不活性化する
3回目の制限速度
最後の 5 つのステップはリリース段階です。
乳酸の生成
乳酸脱水素酵素
NADHが必要です
生理学的意義
酸素を使わずに素早くエネルギーを供給
2ATP
好気性酸化
コンセプト
体が酸素を使用してグルコースをCO2とH2Oに完全に酸化する反応プロセスは、糖の好気的酸化と呼ばれます。
反応過程
解糖系
ピルビン酸の酸化的脱炭酸
ピルビン酸はアセチルCoAに変換されます
ピルビン酸デヒドロゲナーゼ複合体
ピルビン酸デヒドロゲナーゼ (E1)
ジヒドロリポアミドトランスアセチラーゼ (E2)
ジヒドロリポアミドデヒドロゲナーゼ (E3)
補酵素
チアミンピロリン酸（TPP）
CoA、リポ酸
流行、NAD
TCAサイクル
8段階の反応
特徴
4 回の脱水素反応により、3 分子の NADH と 1 分子の FADH2 が生成されます。
2 回の脱炭酸により 2 分子の CO2 が生成されます
1 つの基質レベルのリン酸化により 1 分子の GTP または ATP が生成されます
これは、直接エネルギーを放出して ATP を生成するための主要なリンクではありませんが、その後の電子移動および酸化的リン酸化反応のための 4 つの脱水素反応を通じて十分な還元当量を提供し、大量の ATP を生成するためのものです。
プロセス
アセチルCoAとオキサロ酢酸が縮合してクエン酸を形成する
クエン酸シンターゼ
高エネルギーのチオエステル結合を消費します
最初の制限速度
クエン酸はアコニット酸によってイソクエン酸に変換されます
イソクエン酸のα-ケトグルタル酸への酸化的脱炭酸
主要な規制サイト
イソクエン酸デヒドロゲナーゼ
NADは水素を受け入れる
CO2 1 分子
第二制限速度
α-ケトグルタル酸のスクシニルCoAへの酸化的脱炭酸
α-ケトグルタル酸デヒドロゲナーゼ複合体
NADは水素を受け入れる
CO2 1 分子
3回目の制限速度
スクシニル-CoA シンターゼは基質レベルのリン酸化反応を触媒します
スクシニルCoAシンテターゼ
ADPまたはGDP
コハク酸からフマル酸への脱水素反応
コハク酸デヒドロゲナーゼ
TCAサイクル動作指標
ミトコンドリア内膜 (TCA サイクルの唯一のもの)
FADは水素を受け入れます
フマル酸は水を加えてリンゴ酸を形成します
リンゴ酸のオキサロ酢酸への脱水素反応
リンゴ酸デヒドロゲナーゼ
NADは水素を受け入れる
意義
三大栄養素を分解してエネルギーを生成する一般的な経路
糖、脂肪、アミノ酸の代謝の中枢
生理学的意義
砂糖がエネルギーを提供するために分解される主な方法
解糖系
5または7ATP
ピルビン酸の酸化的脱炭酸
5ATP
TCAサイクル
20ATP
30または32ATP
血糖値と調節
血糖値：3.9～6.0mmol/L
低血糖：2.8mmol/L未満
高血糖：空腹時に7mmol/L以上
ホルモン調節
減らす
インスリン
ホスホジエステラーゼを活性化する
cAMPレベルを下げる
ピルビン酸デヒドロゲナーゼホスファターゼを活性化します
ピルビン酸デヒドロゲナーゼ複合体を活性化する
肝臓の糖新生を阻害します
PEPカルボキシキナーゼの合成を阻害します。
アミノ酸は筋肉タンパク質の合成を促進し、糖新生の原料を減らします
合成脂肪
上昇
グルカゴン
肝臓のグリコーゲン分解
グリコーゲン合成酵素を阻害する
グリコーゲンホスホリラーゼを活性化する
解糖を阻害し、糖新生を促進する
F-2,6-Pの合成を低減
肝臓内のピルビン酸キナーゼを阻害します
PEPカルボキシキナーゼの合成を促進する
脂肪分解を促進する
糖質コルチコイド
糖新生を促進する
ピルビン酸の酸化的脱炭酸を阻害します
脂肪動員
アドレナリン
肝臓および筋肉細胞において cAMP 依存性のリン酸化カスケードを開始します。
ストレス状態
糖尿病
特徴
持続性高血糖および血糖
原因
部分的または完全なインスリン欠乏、インスリン抵抗性
タイプ
インスリン依存症（タイプ1）
インスリン非依存性（タイプ2）
妊娠糖尿病（3型）
特殊なタイプの糖尿病（4 型）
合併症
網膜症
末梢神経障害
末梢血管疾患
他の代謝経路
ウロン酸経路
グルクロン酸を中間生成物とする糖代謝経路
活性化グルクロン酸（UDPGA）を生成する
ポリオール経路
糖新生
コンセプト
非糖化合物（乳酸、グリセロール、グリコーゲン性アミノ酸など）をグルコースまたはグリコーゲンに変換するプロセスは、糖新生と呼ばれます
ピルビン酸のPEPへのカルボキシル化
ピルビン酸がオキサロ酢酸に変化する
ピルビン酸カルボキシラーゼ
ミトコンドリア内
補因子: ビオチン
ATPを消費する
CO2とビオチンの結合
オキサロ酢酸がPEPになる
PEPカルボキシキナーゼ
P~Pを1個消費
オキサロ酢酸の往復
オキサロ酢酸はミトコンドリア膜を直接透過できない
リンゴ酸シャトル
リンゴ酸デヒドロゲナーゼ
NADHのミトコンドリアから細胞質への輸送に伴う
アスパラギン酸シャトル
アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ
F-1,6-P は加水分解されて F-6-P になります
フルクトース ビスホスファターゼ-1
G-6-P は加水分解されて Glu になります
グルコース-6-ホスファターゼ
生理学的意義
血糖値を一定に保つ
肝臓のグリコーゲン貯蔵量を補充または回復する
酸塩基バランスを維持する
ケトン体の代謝が活発（腎臓）
グリコーゲンの合成と分解
コンセプト
グリコーゲン合成は、主に肝臓と骨格筋で起こる、グルコースからグリコーゲンを生成するプロセスを指します。
グリコーゲン合成
G-6-P は G-1-P に対してアロステリックです
G-1-P と UTP は UDPG とピロリン酸に変換されます (急速加水分解)
UDPGase
UDPGはグリコーゲンを合成します
グリコーゲン合成酵素
α-1,4-グリコシド結合
分岐酵素
α-1,6-グリコシド結合
グリコーゲン分解
製品：主にG-1-P、少量のGlu
グリコーゲンホスホリラーゼ
α-1,4-グリコシド結合
グルコース グループが 4 つ残っている場合は続行できません。
枝切り酵素
グルカントランスフェラーゼ
α-1,4-グリコシド結合
3 つのグルコース グループを近くの糖鎖の末端に移動します。
α-1,6-グルコシダーゼ
α-1,6-グリコシド結合
ブドウ糖を生成する
肝臓と筋肉の違い
肝臓には G-6-P 酵素があり、G-6-P を Glu に変換して血糖を補うことができますが、筋肉にはありません。
鍵となる酵素
グリコーゲン合成酵素
活性型にリン酸化される
グリコーゲンホスホリラーゼ
脱リン酸化されて活性型になる
調整する
化学修飾
重要な酵素のリン酸化
ホルモン調節
グルカゴン
肝臓のグリコーゲン分解
アドレナリン
筋肉のグリコーゲン分解
インスリン
グリコーゲン合成
アロステリック調整
グルコース
肝臓グリコーゲンホスホリラーゼを阻害します
エネルギーとカルシウム
筋肉のグリコーゲン分解
ペントースリン酸経路
反応段階
酸化段階
G-6-P から PPP へ
グルコース-6-リン酸デヒドロゲナーゼ
NADPH規制
合計: G-6-P は 2 分子の NADPH と 1 分子のリボース-5-リン酸に変換され、1 分子の CO2 を放出します。
グループ転送ステージ
すべてのグループ転移には 3 分子のペントースリン酸が必要です
グリセルアルデヒド 3-リン酸 1 分子と F-6-P 2 分子
生理学的意義
リボースリン酸を提供する
合成核酸
レメディ合成？
NADPHを提供する
同化反応水素供与体
水酸化反応
グルタチオン（GSH）の還元状態を維持する
脂肪とグリセロリン脂質
リン酸グリセロール