磷酸戊糖途径

1、内容提要 戊糖磷酸途径 戊糖磷酸途径的主要反应 戊糖磷酸途径的生物学意义 糖异生 乙醛酸循环 25.1 25.1 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 25.1.1 25.1.1 戊糖磷酸途径的发现戊糖磷酸途径的发现 25.1.2 25.1.2 戊糖磷酸途径的主要反应戊糖磷酸途径的主要反应 25.1.3 25.1.3 戊糖磷酸途径的生物学意义戊糖磷酸途径的生物学意义 向供研究糖酵解使用的组织匀浆中添加 碘乙酸、氟化物等抑制剂，葡萄糖的利用仍 在继续。 25.1.1 25.1.1 戊糖磷酸途径的发现戊糖磷酸途径的发现 碘乙酸-3-磷酸甘油醛脱氢酶 氟化物-烯醇化酶 说明什么？说明什么？ 1931年，Otto

2、 Warburg及同事，还有Fritz Lipman发现了葡萄 糖6磷酸脱氢酶 （glucose phosphate dehydrogenase ）和 6磷酸葡萄糖酸脱氢酶(6 phosphogluconate dehydrogenase) ，这两种 酶都促使葡萄糖分子的代谢走向糖酵解以外的 未知 途径。 后又分离出许多戊糖磷酸途径的混合中间 物，如磷酸戊酮酸和磷酸己糖酸及其他一些五 碳糖和四碳化合物的磷酸酯。 戊糖磷酸途径的发现戊糖磷酸途径的发现 25.1.2 25.1.2 戊糖磷酸途径的主要反应戊糖磷酸途径的主要反应 戊糖磷酸途径是糖代谢的第二条重要途径，它是葡 萄糖分解的另外一种机制。

3、戊糖磷酸途径的核心反应可作如下的概括： 葡萄糖6磷酸 + 2NADP+ + H2O 核糖5磷酸 + 2NADPH + 2H+ + CO2 25.1.2.1 25.1.2.1 氧化阶段氧化阶段 Oxidative stageOxidative stage COHH CHOH CHOH COHH C CH2OPO32- H O 葡萄糖6磷酸 NADP+NDAPH + H+ 葡萄糖6磷酸脱氢酶 内酯酶 H2OH+ COO- CHOH CHOH COHH C CH2OPO32- H 6磷酸葡萄糖酸 OH CH2OH CO COHH C CH2OPO32- H 5磷酸核酮糖 OH NADP+ NDAPH

4、 + H+ CO2 + CO CHOH CHOH COHH C CH2OPO32- H 6磷酸葡萄糖酸 内酯 6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶 o 25.1.2.2 非氧化反应阶段非氧化反应阶段 C CO COHH C H2C H 核酮糖5磷酸 OH H2OH OPO32- 磷酸戊糖异构酶 磷酸戊糖异构酶 C COH COHH C H2C H 核糖5磷酸 OH OH OPO32- CH2OH CO CHOH C H2C H 木酮糖5磷酸 OH OPO32- H CH2OH CO CHOH C H2C H 木酮糖5磷酸 OH OPO32- C COH COHH C H2C H 核糖5磷酸 OH OPO32

5、- HO H + 转酮酶 C COH CH2OPO32- 甘油醛3磷酸 HO H C CHO COHH C C H 景天庚酮糖7磷酸 OH CH2OPO32- CH2OH O H OHH + C CHO COHH C C H 景天庚酮糖7磷酸 OH CH2OPO32- CH2OH O H OHH C COH CH2OPO32- 甘油醛3磷酸 HO H+ 转醛酶 C CHO COHH C CH2OPO32- H 果糖6磷酸 OH CH2OH O HC COH C 赤藓糖4磷酸 HO H + CH2OPO32- HOH 磷酸戊糖途径总览 6葡萄糖-6-磷酸 6磷酸葡萄糖酸内酯 6磷酸葡萄糖酸 6*

6、5-磷酸核酮糖 2核糖-5-磷酸2木酮糖-5-磷酸 6NADP+ 6NADPH+H+ 6NADP+ +6NADPH+H+6CO2+6H+ 2核糖-5-磷酸2木酮糖-5-磷酸 2木酮糖-5-磷酸 2景天庚酮糖-7-磷酸 2-甘油醛-3-磷酸 2-果糖-6-磷酸2赤藓糖-4-磷酸 2-果糖-6-磷酸 2-甘油醛-3-磷酸 + 转醛酶 转酮酶 转酮酶 25.1.3 25.1.3 戊糖磷酸途径的生物学意义戊糖磷酸途径的生物学意义 戊糖磷酸途径是细胞产生还原力戊糖磷酸途径是细胞产生还原力(NADPH)的的 主要途径。主要途径。 如脂肪和固醇类的生物合成，核糖核苷酸转如脂肪和固醇类的生物合成，核糖核苷酸转

7、 化为脱氧核糖核苷酸等途径都需要化为脱氧核糖核苷酸等途径都需要NADPH 戊糖磷酸途径是细胞内戊糖磷酸途径是细胞内不同结构糖分子的重不同结构糖分子的重 要来源，并为各种单糖的相互转变提供条件要来源，并为各种单糖的相互转变提供条件。 核糖及其衍生物都来源于戊糖磷酸途径核糖及其衍生物都来源于戊糖磷酸途径 问题与讨论 什么条件下，什么条件下， 磷酸戊糖途径比较活跃？磷酸戊糖途径比较活跃？ 25.2 25.2 糖的其他代谢途径糖的其他代谢途径 25.2.1 25.2.1 葡糖异生作用葡糖异生作用 葡糖异生作用葡糖异生作用(gluconeogenesis) 指的是以非糖物质作为前体合成葡萄糖的作 用。

8、非糖物质包括乳酸、丙酮酸、丙酸、甘油以及 氨基酸等 。 25.2.1.1 25.2.1.1 葡萄糖异生作用的途径葡萄糖异生作用的途径 a 葡萄糖异生作用和糖酵解作用的关系葡萄糖异生作用和糖酵解作用的关系 葡糖异生作用并不是糖酵解的直接逆反应。因葡糖异生作用并不是糖酵解的直接逆反应。因 为糖酵解中有三步反应是不可逆的。为糖酵解中有三步反应是不可逆的。 葡萄糖和葡萄糖和ATP形成葡萄糖形成葡萄糖6磷酸和磷酸和ADP， 果糖果糖6磷酸和磷酸和ATP形成果糖形成果糖1，6二磷二磷 酸和酸和ADP, 磷酸烯醇式丙酮酸和磷酸烯醇式丙酮酸和ADP形成丙酮酸和形成丙酮酸和ATP. b葡糖异生的迂回措施：葡糖异

9、生的迂回措施： 迂回步骤之一迂回步骤之一： 丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase) 催化：催化： 丙酮酸丙酮酸 + CO2 + ATP + H2O 草酰乙酸草酰乙酸 + ADP + Pi + 2H+ 葡萄糖异生作用的途径葡萄糖异生作用的途径 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶 (phosphosnolpytuvate carboxykinase, PEPCK)催化：催化： C CO CH2 C O 草酰乙酸 O- O-O C CO CH2 磷酸烯醇式丙酮酸 O-O + GTP+ CO2+ GD

10、P 磷酸烯醇式丙 酮酸羧激酶 P O O- O- 葡萄糖异生作用的途径葡萄糖异生作用的途径 迂回步骤之二：迂回步骤之二： 果糖果糖1，6二磷酸酶二磷酸酶 果糖果糖1，6二磷酸二磷酸 + H2O 果糖果糖6磷酸磷酸 + Pi 葡萄糖异生作用的途径葡萄糖异生作用的途径 迂回步骤之三：迂回步骤之三： 葡萄糖葡萄糖6磷酸酶磷酸酶 葡萄糖葡萄糖6磷酸磷酸 + H2O 葡萄糖葡萄糖 + Pi 葡萄糖异生作用的途径葡萄糖异生作用的途径 表251 糖酵解和葡糖异生反应中的酶的差异 糖酵解作用糖酵解作用葡糖异生作用葡糖异生作用 1 己糖激酶己糖激酶 (hexokinase) 葡萄糖葡萄糖6磷酸酶磷酸酶 (glu

11、cose 6 phosphatase) 2磷 酸 果 糖 激 酶磷 酸 果 糖 激 酶 (phosphofructokinase) 果糖果糖1,6二磷酸酶二磷酸酶(fructose 1,6 bisphosphatase) 3丙酮酸激酶丙酮酸激酶 (pyruvate kinase) 丙 酮 酸 羧 化 酶丙 酮 酸 羧 化 酶 ( p y r u c a t e carboxylase ) 磷 酸 烯 醇 式 丙 酮 酸 羧 激 酶磷 酸 烯 醇 式 丙 酮 酸 羧 激 酶 p h o s p h o e n o l p y r u v a t e carboxykinase) 25.2.1.2

12、 25.2.1.2 葡糖异生途径总览葡糖异生途径总览 葡萄糖 葡萄糖6磷酸酶 葡萄糖6磷酸酶 果糖6磷酸酶 果糖1，6二磷酸酶 果糖1，6二磷酸酶 甘油醛3磷酸二羟丙酮磷酸甘油 甘油酸1，3二磷酸 甘油酸3磷酸 甘油酸2磷酸 磷酸烯醇式丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸 羧激酶 草酰乙酸氨基酸（天冬氨酸等） 丙酮酸羧化酶 乳酸 丙酮酸氨基酸（丙氨酸等） 图253 葡糖异生途径总览图 葡糖异生和糖酵解的协调葡糖异生和糖酵解的协调 酶浓度及活性酶浓度及活性 葡萄糖、乳酸及其他前体葡萄糖、乳酸及其他前体 两种循环可同时进行两种循环可同时进行无用循环无用循环 1. 1.磷酸果糖激酶和果糖磷酸果糖激酶和果糖1 1

13、，6-6-二磷酸酶的调二磷酸酶的调 节节 2. 2.丙酮酸激酶、丙酮酸羧化酶和磷酸烯醇式丙酮酸激酶、丙酮酸羧化酶和磷酸烯醇式 丙酮丙酮 酸羧激酶之间的调节酸羧激酶之间的调节. . 25.2.1.3 25.2.1.3 葡糖异生作用的调节葡糖异生作用的调节 Regulation of gluconeogensisRegulation of gluconeogensis 乙醛酸途径乙醛酸途径(glyoxylate pathway)又称乙醛酸循环又称乙醛酸循环 （glyoxylate cycle） 只存在于植物和微生物中只存在于植物和微生物中。 乙醛酸途径乙醛酸途径 乙酰乙酰CoA- 草酰乙酸草酰乙酸

14、 柠檬酸循环。柠檬酸循环。 催化乙醛酸循环的酶存在于催化乙醛酸循环的酶存在于线粒体线粒体、植物所特有的亚细胞、植物所特有的亚细胞 结构结构-乙醛酸循环体（乙醛酸循环体（glyoxysome）中中。 特别包括两种酶只存在于乙醛酸循环体中特别包括两种酶只存在于乙醛酸循环体中-柠檬酸裂合酶柠檬酸裂合酶 和苹果酸合酶。和苹果酸合酶。 乙醛酸循环的全过程见图乙醛酸循环的全过程见图25-6 ,p160（自学自学） 25.3 25.3 乙醛酸途径乙醛酸途径 乙醛酸循环在植物种子中有特别重要的意义：乙醛酸循环在植物种子中有特别重要的意义： 萌发的种子将储存的三酰甘油通过乙酰萌发的种子将储存的三酰甘油通过乙酰-

15、 CoA转变为葡萄糖转变为葡萄糖. 25章复习 名词解释： 磷酸戊糖途径，糖异生，磷酸戊糖途径，糖异生， 乙醛酸循环，甘油磷酸穿梭乙醛酸循环，甘油磷酸穿梭 问题： 1.磷酸戊糖途径中有哪些中间代谢物？磷酸戊糖途径中有哪些中间代谢物？ 2.磷酸戊糖途径有哪些生物学意义？磷酸戊糖途径有哪些生物学意义？ 3.糖异生是否糖酵解的逆反应？三步不可逆步糖异生是否糖酵解的逆反应？三步不可逆步 骤如何迂回？骤如何迂回？ 4.乙醛酸循环有何意义？乙醛酸循环有何意义？ 5.糖酵解与磷酸戊糖途径什么条件下转换？糖酵解与磷酸戊糖途径什么条件下转换？ 本章完本章完 向供研究糖酵解使用的组织匀浆中添加 碘乙酸、氟化物等抑

16、制剂，葡萄糖的利用仍 在继续。 25.1.1 25.1.1 戊糖磷酸途径的发现戊糖磷酸途径的发现 碘乙酸-3-磷酸甘油醛脱氢酶 氟化物-烯醇化酶 说明什么？说明什么？ 25.1.2.2 非氧化反应阶段非氧化反应阶段 C CO COHH C H2C H 核酮糖5磷酸 OH H2OH OPO32- 磷酸戊糖异构酶 磷酸戊糖异构酶 C COH COHH C H2C H 核糖5磷酸 OH OH OPO32- CH2OH CO CHOH C H2C H 木酮糖5磷酸 OH OPO32- H CH2OH CO CHOH C H2C H 木酮糖5磷酸 OH OPO32- C COH COHH C H2C H

17、 核糖5磷酸 OH OPO32- HO H + 转酮酶 C COH CH2OPO32- 甘油醛3磷酸 HO H C CHO COHH C C H 景天庚酮糖7磷酸 OH CH2OPO32- CH2OH O H OHH + 25.1.3 25.1.3 戊糖磷酸途径的生物学意义戊糖磷酸途径的生物学意义 戊糖磷酸途径是细胞产生还原力戊糖磷酸途径是细胞产生还原力(NADPH)的的 主要途径。主要途径。 如脂肪和固醇类的生物合成，核糖核苷酸转如脂肪和固醇类的生物合成，核糖核苷酸转 化为脱氧核糖核苷酸等途径都需要化为脱氧核糖核苷酸等途径都需要NADPH 戊糖磷酸途径是细胞内戊糖磷酸途径是细胞内不同结构糖分子的重不同结构糖分子的重 要来源，并为各种单糖的相互转变提供条件要来源，并为各种单糖的相互转变提供条件。 核糖及其衍生物都来源于戊糖磷酸途径核