磷酸戊糖途径糖异生及糖原合成PPT课件

1、一、磷酸戊糖途径的概念 以6-葡萄糖开始，在6-磷酸葡萄糖脱氢酶催化下形成6-磷酸葡萄糖酸，进而代谢生成磷酸戊糖为中间代谢物的过程，称为磷酸戊糖途径。第1页/共51页 磷酸戊糖途径(phosphopentose pathway)又称磷酸已糖旁路(hexose monophosphate shunt,HMS)或Warburg-Dikens途径。第2页/共51页二、磷酸戊糖途径的过程6 6磷酸葡萄糖经脱氢、水合、氧化脱羧生成5 5磷酸核酮糖、NADPHNADPH和COCO2 25 5磷酸核酮糖经一系列基团转移反应 异构成6 6磷酸葡萄糖回到下一个循环。 第一阶段（氧化阶段）第二阶段（异构阶段）：第

2、3页/共51页（1 1） 6-6-磷酸葡萄糖转变为6-6-磷酸葡萄糖酸内酯NADP+NADPH+H+CCCCCCH2OPO3H2HOHHOHOHHHHOHO6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖glucose 6-phosphateglucose 6-phosphateCCCCCCH2OPO3H2HOHHOHOHHHOO6-6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯6-phosphoglucono-lactone6-phosphoglucono-lactone6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶glucose 6-phosphate glucose 6-phosphate dehydrogenase(de

3、hydrogenase(G6PDG6PD) )限速酶，对限速酶，对NADP+有高度特异性有高度特异性第4页/共51页(2) 6-(2) 6-磷酸葡萄糖酸内酯转变为6-6-磷酸葡萄糖酸CCCCCCH2OPO3H2HOHHOHOHHHOO6-6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯6-phosphoglucono-lactone6-phosphoglucono-lactoneOHOHCCCCCCH2OPO3H2HOHHOHOHHHO6 6- -磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸6-phosphogluconate6-phosphogluconateH H2 2O O内酯酶内酯酶lactonaselactonas

4、e第5页/共51页(3) 6-(3) 6-磷酸葡萄糖酸转变为5-5-磷酸核酮糖COCO2 2OHOHCCCCCCH2OPO3H2HOHHOHOHHHO6 6- -磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸6-phosphogluconate6-phosphogluconateOHOHCCCCCCH2OPO3H2HOHHOHOHHHOOHCH2OHCCCCH2OPO3H2OHOHHNADP+NADPH+H+OHCH2OHCCCCH2OPO3H2OHOHH5-5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖ribulose 5-phosphateribulose 5-phosphate6-6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶磷酸葡萄糖酸脱氢酶6-pho

5、sphogluconate dehydrogenase6-phosphogluconate dehydrogenase第6页/共51页(4) (4) 三种五碳糖的互换OHCH2OHCCCCH2OPO3H2OHOHH5-5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖ribulose 5-phosphateribulose 5-phosphateHOHOHCHOCCCCH2OPO3H2HOHH5-5-磷酸核糖磷酸核糖ribose 5-phosphateribose 5-phosphate异构酶异构酶OHCH2OHCCCCH2OPO3H2OHOHH5-5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖xylulose 5-phosphatexyl

6、ulose 5-phosphate差向酶差向酶第7页/共51页（5) 5) 二分子五碳糖的基团转移反应OHCH2OHCCCCH2OPO3H2OHOHH5-5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖ribulose 5-phosphateribulose 5-phosphateHOHOHCHOCCCCH2OPO3H2HOHH5-5-磷酸核糖磷酸核糖ribose 5-phosphateribose 5-phosphateOHCHOCCH2OPO3H2H3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛glyceraldehyde 3-phosphateHOHHOHOHCCCCCH2OPO3H2HOHHCH2OHCO7-7-磷酸景天糖磷酸

7、景天糖sedoheptulose 7-phosphate转酮醇酶转酮醇酶(TPP)(TPP)第8页/共51页(6)(6)七碳糖与三碳糖的基团转移反应HOHHOHOHCCCCCH2OPO3H2HOHHCH2OHCO7 7- -磷酸景天糖磷酸景天糖sedoheptulose 7-phosphateOHCHOCCH2OPO3H2H3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛glyceraldehyde 3-phosphate转醛醇酶转醛醇酶OHCHOCCCH2OPO3H2HOHH4 4- -磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖erythrose 4-phosphateHOHOHCCCH2OPO3H2HHOHCH2OHCCO6-6-

8、磷酸果糖磷酸果糖fructose 6-phosphateMg2+或或Mn2+第9页/共51页转酮醇酶与转醛醇酶HOHCH2OHCCOCH2OHCO 转酮醇酶转酮醇酶(transketolase)(transketolase)就是就是催化含有一个酮基、一个醇基的二催化含有一个酮基、一个醇基的二碳基团转移的酶。其接受体是醛，碳基团转移的酶。其接受体是醛，辅酶是辅酶是TPPTPP。 转醛醇酶转醛醇酶(transaldolase)(transaldolase)是催是催化含有一个酮基、二个醇基的三化含有一个酮基、二个醇基的三碳基团转移的酶。其接受体是亦碳基团转移的酶。其接受体是亦是醛，但不需要是醛，但不

9、需要TPPTPP。第10页/共51页(7)(7)四碳糖与五碳糖的基团转移反应OHCHOCCCH2OPO3H2HOHH4-4-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖erythrose 4-phosphateOHCH2OHCCCCH2OPO3H2OHOHH5-5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖ribulose 5-phosphateribulose 5-phosphateOHCHOCCH2OPO3H2H3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛glyceraldehyde 3-phosphateHOHOHCCCH2OPO3H2HHOHCH2OHCCO6-6-磷酸果糖磷酸果糖Fructose 6-phosphate转酮醇酶转酮醇酶 (TPP

10、)(TPP)第11页/共51页 磷酸戊糖途径的小结：反 应 式总反应图特 点第12页/共51页 磷酸戊糖途径总反应式6 G-6-P + 12NADP+ +7 H2O 5 G-6-P + 6CO2 + 12NADPH +12H+第13页/共51页磷酸戊糖途径图糖酵解途径糖酵解途径6 66 6- -磷磷酸葡萄糖酸葡萄糖2 2 5- 5-磷酸磷酸木酮糖木酮糖2 25-5-磷酸磷酸核糖核糖2 25-5-磷酸磷酸木酮糖木酮糖2 27-7-磷酸磷酸景天糖景天糖2 23-3-磷磷酸甘油醛酸甘油醛2 24-4-磷酸磷酸赤藓糖赤藓糖2 2 6 6- -磷磷酸果糖酸果糖2 2 3- 3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛 2

11、2 6 6- -磷磷酸果糖酸果糖6 66-6-磷酸葡磷酸葡萄糖酸内酯萄糖酸内酯6NADPH6NADPH6 66-6-磷酸磷酸葡萄糖酸葡萄糖酸6H6H2 2O O3 35-5-磷磷酸核酮糖酸核酮糖6NADPH6NADPH6CO6CO2 2葡萄糖葡萄糖第14页/共51页 HMS HMS示意图：2C62C52C62C62CO22CO22CO22C52C52C32C62C72C32C42C65C6回到下回到下一循环一循环第15页/共51页磷酸戊糖途径特点 ：反应部位：反应部位： 胞浆胞浆反应底物：反应底物： 6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖重要反应产物：重要反应产物： NADPHNADPH、5-5-磷酸核

12、糖磷酸核糖限速酶：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) 第16页/共51页（三）磷酸戊糖途径的意义1 1、产生、产生5-5-磷酸核糖磷酸核糖2 2、产生、产生NADPHNADPH第17页/共51页 1 1、5-5-磷酸核糖作用DNADNA、RNARNA合成原料合成原料(1)NAD(P)(1)NAD(P)+ +(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第18页

13、/共51页 2 2、NADPHNADPH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对维持细胞中还原型谷胱甘肽的正常含量起重要作用正常含量起重要作用3 3）、作为加单氧酶的辅酶）、作为加单氧酶的辅酶 -参与肝脏对激素、药物和毒物的生参与肝脏对激素、药物和毒物的生物转化作用物转化作用4 4）、清除自由基的作用）、清除自由基的作用 第19页/共51页NADPHNADPH作为体内的供氢体 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

14、，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-RH HH HR-CHR-CH2 2-C-R-C-R R-CHR-CH2 2-C-CH H-R-R0=0=O OH HNADPNADP+ +第20页/共51页 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) 协肋氨基酸的吸收协肋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第21页/共51页NADPHNADPH作为羟化酶的辅酶羟化反应：羟化反应：

15、 (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+ ROH+NADP+ H2O 羟化酶羟化酶第22页/共51页蚕豆病 : 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，突天后，突然感到精神疲倦、头晕、恶心、畏寒发热、全身酸痛、然感到精神疲倦、头晕、恶心、畏寒发热、全身酸痛、萎靡不振，并伴有黄疸、肝脾肿大、呼吸困难、肾功萎靡不振，并伴有黄疸、肝脾肿

16、大、呼吸困难、肾功能衰竭，甚至死亡。能衰竭，甚至死亡。蚕豆病，俗称蚕豆黄蚕豆病，俗称蚕豆黄 机理机理: : 蚕豆中有蚕豆中有3 3种物质：裂解素、锁未尔和多巴种物质：裂解素、锁未尔和多巴胺。前两种使谷胱甘肽氧化，后一种能激发红细胞的胺。前两种使谷胱甘肽氧化，后一种能激发红细胞的自身破坏，自身破坏， 血像检查血像检查: : 红细胞明显减少，黄疸指数明显升高。红细胞明显减少，黄疸指数明显升高。第23页/共51页(四) 磷酸戊糖途径的调节4 餐后的兔肝胞浆中，餐后的兔肝胞浆中， NADPNADP+ +/NADPH/NADPH的比值为的比值为0.0140.0144 某些条件下，某些条件下， NADPN

17、ADP+ +/NADPH/NADPH的比值的比值为为700700最重要的调节因素是：最重要的调节因素是：NADPNADP+ +的水平的水平第24页/共51页糖的合成第25页/共51页一、单糖的合成（一）糖异生概念：主要指由非糖物质转变成葡萄糖或糖原的过程（二）过程第26页/共51页糖异生主要途径和关键反应 糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮2 磷酸烯醇丙酮酸2 丙酮酸葡萄糖己糖激酶果糖激酶果糖二磷酸(酯)酶丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶葡萄糖6-磷酸酶6-磷酸葡萄糖2 草酰乙酸PEP羧激酶第27页/共51页糖异生途径关键反应之一+ H2O+Pi葡萄糖-

18、6-磷酸酶P6-磷酸葡萄糖H葡萄糖第28页/共51页糖异生途径关键反应之二果糖二磷酸酯酶-1+ H2O+ Pi1,6-二磷酸果糖PPOH2COH2COHOOHHOHHHHH2COOH6-磷酸果糖POH2COHOOHHHH第29页/共51页糖异生途径关键反应之三PEP羧激酶ATP+H2O ADP+Pi丙酮酸羧化酶P磷酸烯醇丙酮酸（PEP）GTPGDP丙酮酸草酰乙酸CO2CO2第30页/共51页糖酵解和葡萄糖异生的关系ABC1C2A G-6-P磷酸酯酶磷酸酯酶B F-1.6-P磷酸酯酶磷酸酯酶C1 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶C2 PEP羧激酶羧激酶（胞液）（胞液）（线粒体）（线粒体）葡萄糖葡萄糖丙酮

19、酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸天冬氨酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮3-P-甘油醛甘油醛 -酮戊二酸酮戊二酸乳酸乳酸谷氨酸谷氨酸丙氨酸丙氨酸TCA循环循环乙酰乙酰CoAPEPG-6-PF-6-PF-1.6-P丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天冬氨酸3-P-甘油甘油甘油甘油苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸第31页/共51页糖异生的调节：糖异生的调节： 1. 6-P-G与1.6-FBP：促进异生，抑制酵解： 高浓度的6-P-G 、ATP 和柠檬酸，促进酵解，抑制异生： AMP 2.6-二磷酸果糖、ADP第32页/共51页部位：部位： 肝脏、肌肉组织等细胞的胞浆中肝脏、肌肉组

20、织等细胞的胞浆中定义：定义： 由单糖合成糖原的过程称为糖原的合由单糖合成糖原的过程称为糖原的合 成成(glycogenesis)(glycogenesis)。单糖单糖: : 葡萄糖葡萄糖( (主要主要) )、果糖、半乳糖等、果糖、半乳糖等二、糖原合成第33页/共51页ATP 葡萄糖激酶葡萄糖激酶Mg2+葡萄糖葡萄糖(glucose)OHHHHOHOHHOHOHCH2OH6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)OHHHHOHOHHOHOHCH2OPO3H2葡萄糖葡萄糖 + ATP ATP 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖+ADPADP葡萄糖ADP第34页/共51页6-磷酸葡萄糖

21、磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖OHOHOPOHOCH2OHOHOHO1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate)磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶POOHOHOOCH2OHOHOHOH6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)第35页/共51页OHHHHOHOHHOHOCH2OHPOOHOH1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate)UTPUTPOHHHHOHOHHOHOCH2OHPOOHO尿苷POOHO尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)(uridine diposphate glucose)PPiPPiUDPG

22、UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶UTP+1-UTP+1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 UDPG+ PPiUDPG+ PPiH2O2Pi尿苷第36页/共51页尿苷PPOHHHHOHOHHOHCH2OH尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)ROHOOHHHHOHHOHCH2OHOOHHHHOHHOHCH2OH糖原引物糖原引物(Gn)(glycogen primer)ROOOHHHHOHHOHCH2OHOOHHHHOHHOHCH2OHOHHHHOHOHHOHCH2OH糖原合酶糖原合酶糖原糖原(Gn+1n+1)(glycogen)UDP尿苷第37页/共51页(5) 分支酶催化糖原不断形成新分支链糖原引物糖原

23、引物糖原合酶糖原合酶分枝酶分枝酶糖原合成的限速酶糖原合成的限速酶1218G第38页/共51页 肝糖原肝糖原 肌糖原肌糖原贮贮 量量 90-100g 200-500g 5% 1-2%合成原料合成原料 单糖单糖/非糖物质非糖物质 葡萄糖葡萄糖分解产物分解产物 葡萄糖葡萄糖 乳乳 酸酸功功 能能 维持血糖浓度维持血糖浓度 满足剧烈运动时满足剧烈运动时 的相对恒定的相对恒定 肌肉对能量的需要肌肉对能量的需要消消 耗耗 餐后餐后12-18h 剧烈运动后剧烈运动后第39页/共51页第40页/共51页糖代谢的调节过程 一、无氧酵解的调节 二、TCA 的调节三、磷酸戊糖途径调节四、糖异生的调节五、糖原代谢的调

24、节六、神经和激素对糖的调节第41页/共51页糖酵解过程的调节酶：糖酵解过程的调节酶：酶酶 的的 名名 称称已糖激酶已糖激酶葡萄糖激酶葡萄糖激酶(肝肝)磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶丙酮酸激酶变构激活剂变构激活剂Mg2+, Mn2+Mg2+, Mn2+Mg2+, AMP, ADP,F-1,6-2P, F-2,6-2P Mg2+, K+, F-1,6-2P变构抑制剂变构抑制剂G-6-P - ATP，H+、柠檬酸，、柠檬酸，长链脂肪酸长链脂肪酸ATP第42页/共51页已糖激酶的分型已糖激酶的分型 型型 型型 中文名称中文名称 已糖激酶已糖激酶( (HKHK) ) 葡萄糖激酶葡萄糖激酶( (GKGK) ) 存在范围存在范围 在组织细胞中在组织细胞中 仅在肝脏和胰腺仅在肝脏和胰腺 广泛存在广泛存在 细胞存在细胞存在与葡萄糖亲和力与葡萄糖亲和力 高高 低低 Km: 0.01mmol/L Km: 10100mmol/L产物反馈抑制产物反馈抑制 有有 无无 激素调控激素调控受激素调控受激素调控 葡萄糖激酶/已糖激酶第43页/共51页变构抑制剂变构抑制剂ATPATPNADH NADH ATPATP、NADHNADH、琥珀酰琥珀酰CoACoA三羧酸循环的调节酶及其调节三羧酸循环的调节酶及其调节酶酶 的的 名名 称称柠檬酸合酶柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶- -