《生物化学》本科课件第23章+戊糖途径

1、第二十五章 磷酸戊糖途径和糖的其他代谢途径一、戊糖磷酸途径 （pentose phosphate pathway） 磷酸己糖支路 己糖单磷酸途径 戊糖支路 戊糖磷酸循环 糖酵解 有氧氧化细胞内糖的其他分解途径分解代谢支路/旁路糖在体内的主要分解途径戊糖磷酸途径磷酸戊糖为代表性中间产物糖酵解在磷酸己糖处分支（一）磷酸戊糖途径的发现1、碘乙酸和氟化物不能完全抑制G的利用2、存在 葡萄糖-6-磷酸脱氢酶 葡萄糖酸-6-磷酸脱氢酶 其他磷酸化五碳、六碳、七碳糖NADP+为其辅酶NADPH22CO磷酸戊糖途径细胞质中（二）磷酸戊糖途径的主要反应5-磷酸核糖5-磷酸木酮糖6-磷酸葡萄糖糖酵解6-磷酸葡萄糖

2、酸 NADP+NADPH+H+5-磷酸核酮糖 NADP+NADPH+H+CO27-磷酸景天庚酮糖3-磷酸甘油醛6-磷酸果糖4-磷酸赤藓糖3-磷酸甘油醛 氧化阶段(脱碳产能)非氧化阶段(重组)2NADPH生物氧化O25ATP + 2H2O6-磷酸果糖 氧化阶段(脱碳产能)6-磷酸葡萄糖脱氢酶6-磷酸葡萄糖酸内酯6-磷酸葡萄糖水解Looks familiar?6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶5-磷酸核酮糖6-磷酸葡萄糖酸5-磷酸核糖Glucose-6-phosphate 2 NADP+ H2O ribose-5-phosphate 2 NADPH + 2H+CO2 核苷酸合成的前体从五C糖重新生成6C 糖5

3、-磷酸木酮糖转酮酶转酮酶转醛酶非氧化阶段(重组)two similar reactions in glycolysis：6-P-G 6-P-F；3-P-甘油酸 2-P-甘油酸核酮糖 5-磷酸木酮糖 5-磷酸差向异构酶酶作用TPP helps the two-carbon transferringin transketolase（转酮醇酶）TPPDonor(ketose)Acceptor(aldose)可逆反应A three-carbon unit is transferred from a ketoseto an aldose without being helped by cofactors

4、Donor Acceptor(ketose) (aldose) 景天庚酮糖赤藓糖转醛酶The second reaction catalyzed by transketolasein converting six ribulose 5-P to five Glc 6-P. TPP转酮酶Donor(ketose)Acceptor(aldose)（三）戊糖磷酸途径反应速度的调控1、氧化阶段两步反应都是不可逆的2、NADPH与NADP+竞争 葡萄糖-6-磷酸脱氢酶 葡萄糖酸-6-磷酸脱氢酶 上的结合位点-产物抑制 受NADP+/ NADPH的调节3、戊糖磷酸途径 为机体提供5-磷酸核糖和NADPH（

5、1）机体需要5-磷酸核糖NADPH G-6-P F-6-P F-1,6-二磷酸 甘油醛-3-P F-6-P和甘油醛-3-P转为5-磷酸核糖 耗ATP糖酵解可逆反应（2）机体对5-磷酸核糖和NADPH需求相当 磷酸戊糖途径的氧化阶段占优势（3）机体对NADPH的需求 5-磷酸核糖 G彻底分解产生足够的NADPH。6(6-磷酸葡萄糖)+6O2 6(5-磷酸核酮糖)+6CO2+12NADPH+H+每循环一次，生成2个NADPH+H,1分子G循环6次完全分解，产生12个NADPH+H+葡萄糖 6CO2+12NADPH（四）戊糖磷酸途径的生物意义（1） NADPH为许多物质的合成提供还原力（2） 是联系

6、戊糖代谢的途径（3） 产能不通过糖酵解（4） 维护红细胞及含巯基蛋白的正常功能（5） 磷酸核糖用于DNA、RNA的合成 木酮糖参与光合作用固定CO2 各种单糖用于合成各类多糖 Glu-Cys-Gly SH还原型谷胱甘肽 Glu-Cys-Gly S S 氧化型谷胱甘肽 Glu-Cys-GlyGSSG + NADPH + H+ 2GSH + NADP+ （一）葡萄糖异生（Gluconeogenesis） 以非糖物质为前体合成葡萄糖 机体先消耗葡萄糖 然后消耗糖原 糖异生维持血糖稳定二、糖的其他代谢途径1、糖异生途径 部位：肝脏（线粒体、细胞质） 克服糖酵解中3个不可逆步骤第一步：丙酮酸 PEPCo

7、nversion of Pyruvate into Phosphoenolpyruvate 线粒体基质乙酰CoA别构激活剂草酰乙酸不能通过线粒体内膜草酰乙酸 天冬氨酸（穿膜） 草酰乙酸草酰乙酸 苹果酸（穿膜） 草酰乙酸线粒体胞液谷草转氨酶谷草转氨酶线粒体胞液苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶丙酮酸 +ATP+GTP+HCO3- PEP+ADP+GDP+Pi+H+CO2 细胞质（或线粒体中）PEP羧激酶羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸逆行至1，6-二磷酸果糖第2步水解酶催化P6-磷酸果糖PP1，6-二磷酸果糖水解酶水解作用第3步丙酮酸通过糖异生形成一个G，消耗多少个ATP？ 2丙酮酸 葡萄糖2丙酮酸 2PEP：2

8、ATP2=423-P-甘油 酸 21,3-BP-甘油酸：12=2共计6分子ATP哪些物质可以通过糖异生途径形成糖元？凡能转变成糖代谢中间产物的物质1、乳酸回炉再造解毒、节能2、饥饿状态下氨基酸、甘油维持血糖浓度机体先消耗葡萄糖然后消耗糖原糖异生维持血糖稳定纤维素有机酸微生物发酵糖异生葡萄糖糖原 2、糖异生的生理意义（1） 饥饿状态下维持血糖浓度恒定（2） 调节酸碱平衡（3） 回收乳酸分子中的能量 葡萄糖 产生的乳酸 转运至肝经糖异生作用生成葡萄糖，转运至肌肉组织加以利用，这一过程称为乳酸循环（Cori循环）。酵解血循环乳酸循环（Cori循环）肌肉肝G丙酮酸乳酸糖酵解NADH+H+NAD+乳酸乳

9、酸丙酮酸GNAD+NADH+H+G糖异生血液乳酸循环是肝和肌肉组织中酶特点所致 生理意义：避免积累乳酸；防止酸中毒乳酸循环是耗能的过程，2分子乳酸异生为葡萄糖需消耗6分子ATP。3、糖异生作用的调节 糖异生与糖酵解相互协调（1） 高浓度6-P-G 抑制己糖激酶、活化磷酸酶 抑制糖酵解、促进糖异生己糖激酶6-P-GG6-P-GG磷酸酶（2）6-P-F1，6-二磷酸果糖磷酸果糖激酶-11，6-二磷酸果糖6-P-F二磷酸果糖磷酸酶-1柠檬酸抑制磷酸果糖激酶，活化磷酸酶，抑制糖酵解；2，6-二磷酸果糖促进葡萄糖分解，抑制糖异生；胰高血糖素使磷酸果糖激酶-2（PFK-2）磷酸化失活，促进糖异生6-P-F

10、 2，6-二磷酸果糖磷酸果糖激酶-2二磷酸果糖磷酸酶-2磷酸果糖激酶-2二磷酸果糖磷酸酶-2同一条肽链Ser-OH磷酸化：激活磷酸酶、抑制激酶2，6-二磷酸果糖是PFK-1的激活剂、促进酵解（3）PEP丙酮酸丙酮酸激酶丙酮酸PEP丙酮酸羧化酶PEP羧激酶乙酰CoA刺激丙酮酸羧化酶活性，促进糖异生；ADP刺激酵解，抑制丙酮酸羧化酶；ATP抑制丙酮酸激酶（酵解），促进糖异生底物循环（substrate cycle） 作用物的互变反应分别由不同的酶催化其单向反应，这种互变循环称之为底物循环。当两种酶活性相等时，则不能将代谢向前推进，称之为无效循环（Futile Cycles）。第一个底物循环：己糖激

11、酶G-6-P磷酸酶 G-6-P 葡萄糖第二个底物循环： 2，6-双磷酸果糖的水平是肝内调节糖的分解或糖异生反应方向的主要信号第三个底物循环：葡萄糖在UDP-葡萄糖-焦磷酸化酶的作用下，形成UDP-G。其他糖同样。UDP-糖为糖的活化形式。糖核苷酸（二）乳糖的合成与分解为酶提供非共价结合的位点NDP糖焦磷酸化酶释放大量能量乳糖由半乳糖和葡萄糖以糖苷键相连半乳糖半乳糖激酶半乳糖-1-磷酸半乳糖-1-磷酸尿苷酰转移酶UDP-G尿嘧啶核苷二磷酸-半乳糖G-1-PUDP半乳糖在乳腺组织中，半乳糖基转移酶与-乳清蛋白结合（乳糖合酶），将UDP-半乳糖转给D-葡萄糖，形成乳糖。UDP-半乳糖非乳腺组织中，在

12、半乳糖基转移酶的作用下，将UDP-半乳糖转给N-乙酰-D葡萄糖胺以G为半乳糖基受体 乳糖（酶活性小）UDP-半乳糖D-半乳糖-N-乙酰-D葡萄糖胺糖蛋白半乳糖基转移酶N-乙酰-D葡萄糖胺2、乳糖的分解肠上皮细胞外表面有双糖水解酶微生物分泌-半乳糖苷酶乳糖 半乳糖 + 葡萄糖-半乳糖苷酶 （微生物）乳糖水解酶3、乳糖不耐症lactose intolerant（） 小肠细胞乳糖酶活性大部分/全部消失4、细菌的乳糖操纵子（代谢调控）（三）糖蛋白的生物合成寡糖对多肽链的加工糖基供体受体糖基转移酶（活化糖基）活化形式核苷二磷酸：UDP-长醇焦磷酸：DPP-第一个糖基受体：特定AA残基糖链延伸时为新接上的糖基1、寡糖与多肽链的连接类型N-连接型寡糖（ N-连寡糖,N-糖肽键）N乙酰葡萄糖胺Asn-X-Ser Asn-X-Thr XPro分布于膜蛋白、血浆蛋白五糖核心（天线）GlcNAcGlcNAcManManMan甘露糖高甘露糖型杂合型 复杂型（唾液酸）O-连接型寡糖（ O-连寡糖,O-糖肽键）N乙酰半