节-磷酸戊糖途径

1、1 第四节第四节 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 （pentose phosphate pentose phosphate pathwaypathway） 六、相关疾病六、相关疾病 一、概一、概 念念 二、过二、过 程程 三、小三、小 结结 五、调五、调 节节 四、生理意义四、生理意义 七、其它已糖的代谢七、其它已糖的代谢 糖醛酸途径糖醛酸途径 2 一、磷酸戊糖途径的概念一、磷酸戊糖途径的概念 从葡萄糖从葡萄糖-6-6-磷酸开始磷酸开始, ,在在6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 催化下形成催化下形成6-6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸, ,进而代谢生成以磷酸进而代谢生成以磷酸 戊糖为中间代谢物的

2、过程，称为戊糖为中间代谢物的过程，称为磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径。 6 6葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸+ 12 NADPNADP+ + 5 5果糖果糖-6 - -磷酸磷酸+ 12 ( NADPH + HNADPH + H+ + ) + 6CO6CO2 2 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径(phosphopentose pathway,PPP) 又称又称磷酸已糖旁路磷酸已糖旁路(hexose monophosphate shunt,HMP)或或Warburg-Dikens途径。途径。 3 二、磷酸戊糖途径的过程二、磷酸戊糖途径的过程 第一阶段（第一阶段（氧化阶段）氧化阶段） : : 6 6分子的葡萄糖分

3、子的葡萄糖- 6- 6磷酸经脱氢、水合、氧化脱磷酸经脱氢、水合、氧化脱 羧生成羧生成6 6分子核酮糖分子核酮糖-5-5磷酸、磷酸、12NADPH12NADPH和和6CO6CO2 2 第二阶段（非氧化阶段）第二阶段（非氧化阶段）: : 6 6分子核酮糖分子核酮糖-5-5磷酸经一系列基团转移反应异磷酸经一系列基团转移反应异 构成构成5 5分子葡萄糖分子葡萄糖-6-6磷酸回到下一个循环。磷酸回到下一个循环。 4 （1）葡萄糖）葡萄糖-6-磷酸磷酸 转变为转变为6-磷酸葡萄糖酸内磷酸葡萄糖酸内 酯酯 NADP+ NADPH+H+ C C C C C CH2OPO3H2 HOH HOH OHH H H

4、OH O 葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸 glucose 6-phosphateglucose 6-phosphate C C C C C CH2OPO3H2 HOH HOH OHH H O O 6-6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯 6-phosphoglucono-lactone6-phosphoglucono-lactone 6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 glucose 6-phosphate glucose 6-phosphate dehydrogenase(dehydrogenase(G6PDG6PD) ) 限速酶限速酶, ,对对 NADPNADP+ +有高度有高度 特

5、异性特异性 5 (2) 6-磷酸葡萄糖酸内酯转变为磷酸葡萄糖酸内酯转变为6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸 C C C C C CH2OPO3H2 HOH HOH OHH H O O 6-6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯 6-phosphoglucono-lactone6-phosphoglucono-lactone OH OH C C C C C CH2OPO3H2 HOH HOH OHH H O 6 6- -磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸 6-phosphogluconate6-phosphogluconate H H2 2O O 内酯酶内酯酶 lactonaselactonase 6 (3) 6

6、-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸转变为转变为核酮糖核酮糖-5-磷酸磷酸 COCO2 2 OH OH C C C C C CH2OPO3H2 HOH HOH OHH H O 6 6- -磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸 6-phosphogluconate6-phosphogluconate OH OH C C C C C CH2OPO3H2 HOH HOH OHH H O OH CH2OH C C C CH2OPO3H2 O HOH H NADP+ NADPH+H+ OH CH2OH C C C CH2OPO3H2 O HOH H 核酮糖核酮糖- -5-5-磷酸磷酸 ribulose 5-phosphate

7、ribulose 5-phosphate 6-6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶磷酸葡萄糖酸脱氢酶 6-phosphogluconate dehydrogenase6-phosphogluconate dehydrogenase 7 (4) 三种五碳糖的互换三种五碳糖的互换: OH CH2OH C C C CH2OPO3H2 O HOH H 核酮糖核酮糖-5-5-磷酸磷酸 ribulose 5-phosphateribulose 5-phosphate HOH OH CHO C C C CH2OPO3H2 HOH H 核糖核糖-5-5-磷酸磷酸 ribose 5-phosphateribose 5-pho

8、sphate 异构酶异构酶 OH CH2OH C C C CH2OPO3H2 O HOH H 木酮糖木酮糖-5-5-磷酸磷酸 xylulose 5-phosphatexylulose 5-phosphate 差向酶差向酶 磷酸戊糖同分异构化生成核糖磷酸戊糖同分异构化生成核糖-5-5-磷酸和木酮糖磷酸和木酮糖-5-5-磷酸磷酸 Xu5PRu5PR5P 8 (5) (5) 二分子二分子 五碳糖的基五碳糖的基 团转移反应团转移反应 OH CH2OH C C C CH2OPO3H2 O HOH H 木酮糖木酮糖-5-5-磷酸磷酸 xylulose 5-phosphatexylulose 5-phosp

9、hate HOH OH CHO C C C CH2OPO3H2 HOH H 核糖核糖-5-5-磷酸磷酸 ribose 5-phosphateribose 5-phosphate OH CHO C CH2OPO3H2 H 甘油醛甘油醛-3-3-磷酸磷酸 glyceraldehyde 3-phosphate HOH HOH OH C C C C CH2OPO3H2 HOH H CH2OH CO 景天庚酮糖景天庚酮糖-7-7-磷酸磷酸 sedoheptulose 7-phosphate 转酮酶转酮酶 (TPP)(TPP) 转酮反应转酮反应 9 (6)七碳糖与三碳糖的基团转移反应 HOH HOH OH

10、 C C C C CH2OPO3H2 HOH H CH2OH CO 景天庚酮糖景天庚酮糖-7-7-磷酸磷酸 sedoheptulose 7-phosphate OH CHO C CH2OPO3H2 H 甘油醛甘油醛- -3-3-磷酸磷酸 glyceraldehyde 3-phosphate 转醛酶转醛酶 OH CHO C C CH2OPO3H2 HOH H 赤藓糖赤藓糖- -4 4- -磷酸磷酸 erythrose 4-phosphate HOH OH C C CH2OPO3H2 H H OH CH2OH C C O 果糖果糖- -6-6-磷酸磷酸 fructose 6-phosphate M

11、g2+或或 Mn2+ 转醛反应转醛反应 10 (7)四碳糖与五碳糖的基团转移反应 OH CHO C C CH2OPO3H2 HOH H 赤藓糖赤藓糖-4-4-磷酸磷酸 erythrose 4-phosphate OH CH2OH C C C CH2OPO3H2 O HOH H 木酮糖木酮糖-5-5-磷酸磷酸 xylulose 5-phosphatexylulose 5-phosphate OH CHO C CH2OPO3H2 H 甘油醛甘油醛-3-3-磷酸磷酸 HOH OH C C CH2OPO3H2 H H OH CH2OH C C O 果糖果糖-6-6-磷酸磷酸 Fructose 6-ph

12、osphate 转酮酶转酮酶(TPP)(TPP) 转酮反应转酮反应 glyceraldehyde 3-phosphate 11 转酮醇酶与转醛缩酶比较转酮醇酶与转醛缩酶比较 反反 应应 式式 总反应图总反应图 特特 点点 三、磷酸戊糖途径的小结三、磷酸戊糖途径的小结: 12 磷酸戊糖途径: 糖酵解途径糖酵解途径 6 6葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸 2 2 Xu5P Xu5P 2 2R5P R5P 2 2Xu5PXu5P 2 2S7PS7P2 2GAPGAP 2 2E4PE4P 2 2F6PF6P 2 2GAPGAP 2 2F6PF6P 6 66-6-磷酸葡磷酸葡 萄糖酸内酯萄糖酸内酯 6NA

13、DPH6NADPH 6 66-6-磷酸磷酸 葡萄糖酸葡萄糖酸 6H6H2 2O O 6 6Ru5PRu5P 6NADPH6NADPH 6CO6CO2 2 葡萄糖葡萄糖 13 磷酸戊糖途径二个阶段的反应式: 6 6葡萄糖葡萄糖- -6 6- -磷酸磷酸+ 12 NADPNADP+ + 6核酮糖核酮糖- -5 5- -磷酸磷酸+ + 1212(NADPH + H(NADPH + H+ + ) )+ + 6 6COCO2 2 6 6核酮糖核酮糖- -5 5- -磷酸磷酸 5果糖果糖-6-6-磷酸磷酸 6 6葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸+ 12 NADPNADP+ + 5 5果糖果糖-6-磷酸磷酸

14、+ 12（NADPH + HNADPH + H+ + ) + + 6 6COCO2 2 14 转酮醇酶与转醛缩酶转酮醇酶与转醛缩酶: H OH CH2OH C C O CH2OH CO 转酮酶转酮酶(transketolase)(transketolase)就是催就是催 化含有一个酮基、一个醇基的二碳化含有一个酮基、一个醇基的二碳 基团转移的酶。其接受体是醛基团转移的酶。其接受体是醛, ,辅辅 酶是酶是TPPTPP。 转醛酶转醛酶(transaldolase)(transaldolase)是催化是催化 含有一个酮基、二个醇基的三碳含有一个酮基、二个醇基的三碳 基团转移的酶。其接受体是亦是基团转

15、移的酶。其接受体是亦是 醛醛, ,但不需要但不需要TPPTPP。 15 磷酸戊糖途径特点磷酸戊糖途径特点 : 反应部位反应部位: : 胞浆胞浆 反应底物反应底物: :葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸 重要反应产物：重要反应产物： NADPHNADPH、核糖、核糖-5-5-磷酸磷酸 限速酶：限速酶： 6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶(G-6-PD) (G-6-PD) 16 四、磷酸戊糖途径的意义四、磷酸戊糖途径的意义 1 1、产生核糖、产生核糖-5-5-磷酸磷酸2 2、产生、产生NADPHNADPH 磷酸戊糖途径具有以下功能磷酸戊糖途径具有以下功能: : 1.1. 产生磷酸戊糖参加核酸代谢

16、产生磷酸戊糖参加核酸代谢; ; 2.2. 产生产生NADPHNADPH, ,为生物合成提供还原力为生物合成提供还原力, ,例如脂肪酸、固醇类例如脂肪酸、固醇类 物质的合成物质的合成; ; 3.3. NADPHNADPH使红细胞中还原型谷胱甘肽再生，对维持红细胞还使红细胞中还原型谷胱甘肽再生，对维持红细胞还 原性有重要作用；原性有重要作用； 4.4. 磷酸戊糖途径是植物光合作用中从磷酸戊糖途径是植物光合作用中从COCO2 2合成葡萄糖的部分合成葡萄糖的部分 途径。途径。 17 核糖核糖-5-磷酸作用磷酸作用: DNA DNA、RNARNA合成原料合成原料 (1)NAD(P)(1)NAD(P)+

17、+ (2)FAD(2)FAD (3)HSCoA(3)HSCoA 各种核苷酸辅酶各种核苷酸辅酶 (1) NTP(1) NTP (2)dNTP (2)dNTP 核苷酸核苷酸 (3)cAMP/cGMP(3)cAMP/cGMP 第二信使第二信使 合合 成成 原原 料料 18 NADPH的主要功能: 1 1、作为供氢体、作为供氢体 - -参与体内多种生物合成反应参与体内多种生物合成反应 2 2、是谷胱甘肽还原酶的辅酶、是谷胱甘肽还原酶的辅酶 - -对维持细胞中还原型谷胱甘肽的正常对维持细胞中还原型谷胱甘肽的正常 含量起重要作用含量起重要作用 3 3、作为加单氧酶的辅酶、作为加单氧酶的辅酶 - -参与肝脏

18、对激素、药物和毒物的生物参与肝脏对激素、药物和毒物的生物 转化作用转化作用 4 4、清除自由基的作用、清除自由基的作用 19 NADPH作为体内多种物质生物合成的供氢体作为体内多种物质生物合成的供氢体 脂肪酸脂肪酸、胆固醇胆固醇和和类固醇化合物类固醇化合物的生物合的生物合 成成, ,均需要大量的均需要大量的NADPHNADPH。 NADPNADPH H + H H+ + R-C=C-RR-C=C-R R-CR-CH H2 2-C-CH H2 2-R-R H H H H R-CHR-CH2 2-C-R-C-R R-CHR-CH2 2-C-CH H-R-R 0=0= O OH H NADPNADP

19、+ + 20 谷胱甘肽的功能: (1) 解毒功能解毒功能 (2) 保护巯基酶保护巯基酶/蛋白质蛋白质 (3) 可消除自由基可消除自由基 (4) 协助氨基酸的吸收协助氨基酸的吸收 谷谷 胱胱 甘甘 肽肽 的的 抗抗 氧氧 化化 作作 用用 21 NADPH作为羟化酶的辅酶作为羟化酶的辅酶: : 羟化反应羟化反应: : (1) (1)与某些生物合成与某些生物合成( (胆固醇、胆汁酸、类固胆固醇、胆汁酸、类固 醇激素等醇激素等) )有关有关; ; (2) (2)与肝脏的生物转化与肝脏的生物转化( (激素、药物、毒物的激素、药物、毒物的 生物转化生物转化) )有关。有关。 RH +NADPH+H+ R

20、OH+NADP+ H2O 羟化酶羟化酶 22 五、五、 磷酸戊糖途径的调节磷酸戊糖途径的调节 2 NADPH NADPH、NADPNADP+ +竞争与竞争与G-6-PDG-6-PD结合结合 2 ATP ATP、葡萄糖、葡萄糖-6-6-磷酸竞争与磷酸竞争与G-6-PDG-6-PD结合结合 4 餐后的兔肝胞浆中餐后的兔肝胞浆中, ,NADPNADP+ +/NADPH/NADPH的的 比值为比值为0.0140.014 4 某些条件下某些条件下, ,NADPNADP+ +/NADPH/NADPH的比值为的比值为 700700 最重要的调节因素是最重要的调节因素是: :NADPNADP+ +的水平的水平

21、 23 六、磷酸戊糖途径与疾病六、磷酸戊糖途径与疾病: _ 神经精神病神经精神病 (neuropsychiatric disorder) (neuropsychiatric disorder) _ 药物诱导的溶血性贫血药物诱导的溶血性贫血 (a drug-induced hemolytic amemia) (a drug-induced hemolytic amemia) 24 磷酸戊糖途径与神经精神病磷酸戊糖途径与神经精神病: 与与VitBVitB1 1缺乏有关缺乏有关 VitBVitB1 1缺乏缺乏 TPP转酮醇酶转酮醇酶功能障碍功能障碍 木酮糖、核糖、赤藓糖木酮糖、核糖、赤藓糖 合成障碍

22、合成障碍 神经髓鞘糖脂神经髓鞘糖脂 合成障碍合成障碍 神经精神病神经精神病脚气病脚气病 进一步发展进一步发展 25 蚕豆病 : 蚕豆病的蚕豆病的症状症状是是: : 吃蚕豆几小时或吃蚕豆几小时或1 12 2天后天后, ,突然突然 感到精神疲倦、头晕、恶心、畏寒发热、全身酸痛、感到精神疲倦、头晕、恶心、畏寒发热、全身酸痛、 萎靡不振萎靡不振, ,并伴有黄疸、肝脾肿大、呼吸困难、肾功并伴有黄疸、肝脾肿大、呼吸困难、肾功 能衰竭，甚至死亡。能衰竭，甚至死亡。 俗称蚕豆黄俗称蚕豆黄 机理机理: : 蚕豆中有蚕豆中有3 3种物质种物质: :裂解素、锁未尔和多巴裂解素、锁未尔和多巴 胺。前两种使谷胱甘肽氧化

23、胺。前两种使谷胱甘肽氧化, ,后一种能激发红细胞的后一种能激发红细胞的 自身破坏自身破坏, ,遗传性遗传性G6PDG6PD缺乏者，使红细胞大量溶解而缺乏者，使红细胞大量溶解而 发生蚕豆病。发生蚕豆病。 血像检查血像检查: : 红细胞明显减少红细胞明显减少, ,黄疸指数明显升高。黄疸指数明显升高。 26 磷酸戊糖途径与溶血性贫血磷酸戊糖途径与溶血性贫血 : 一些具有氧化作用的外源性物一些具有氧化作用的外源性物 质如蚕豆、抗疟药、磺胺药等质如蚕豆、抗疟药、磺胺药等 NADPH+HNADPH+H+ +NADPNADP+ + 2GSH2GSHGSSHGSSH 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 G6PDG6PD缺乏缺乏 GSSHGSSH 溶血溶血 27 七、其它已糖的代谢七、其它已糖的代谢 果糖代谢果糖代谢 半乳糖代谢半乳糖代谢 甘露糖代谢甘露糖代谢 28 果糖果糖(fructose)(fructose)代谢代谢 果糖代谢概况果糖代谢概况 果糖的结构果糖的结构 果糖的代谢果糖的代谢 29 果糖代谢概况果糖代谢概况: : 来来 源源: :食物中的蔗糖食物中的蔗糖 代谢部位代谢部位: :肝脏、肌肉和脂肪组织肝脏、肌肉和脂肪组织 代谢概况：转换成糖酵解的中间产物代谢概况：转换成糖酵解的中间产物 （1 1）氧化供能）氧化供能 （2 2）糖原合成的原料）糖原合成的原料 30 果糖 蔗糖 H H H OH