葡萄糖的其他代谢路径课件

第四节葡萄糖的其他代谢路径

Section4OtherMetabolicPathways

ofGlucose

第四节葡萄糖的其他代谢路径

Section4Othe己糖单磷酸途径(HexoseMonophosphatePathway)戊糖(磷酸)支路(pentosephosphateshunt)磷酸己糖支路(HexoseMonophosphateshunt)磷酸己糖旁路磷酸葡萄糖酸途径(phosphogluconatepathway)Alsoknownas:一、磷酸戊糖途径

（Pentosephosphatepathway）磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反应过程。己糖单磷酸途径(HexoseMonophosphateP部位:细胞质

stage1：氧化分枝（oxidativestage）生成磷酸戊糖、NADPH+H+及CO2（一）磷酸戊糖路径反应stage2：非氧化分枝（non-oxidativestage）包括一系列基团转移。磷酸戊糖途径的反应过程可分为两个阶段部位:细胞质stage1：氧化分枝（oxidative

1.氧化分枝1）6-磷酸葡萄糖在6-磷酸葡萄糖脱氢酶作用下氧化脱氢生成6-磷酸葡萄糖酸-δ-内酯氧化分枝主要产生磷酸戊糖和NADPH1.氧化分枝1）6-磷酸葡萄糖在6-磷酸葡萄糖脱氢酶6-磷酸葡萄糖脱氢酶6-磷酸葡萄糖脱氢酶2）6-磷酸葡萄糖酸-δ-内酯在内酯酶作用下水解生成6-磷酸葡萄糖酸（不可逆反应）6-磷酸葡萄糖酸2）6-磷酸葡萄糖酸-δ-内酯在内酯酶作用下水解生成6-磷酸5-磷酸核酮糖3）6-磷酸葡萄糖酸在6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶作用生成5-磷酸核酮糖

氧化脱羧5-磷酸核酮糖4)5-磷酸核酮糖的异构化磷酸戊糖异构酶5-磷酸核酮糖5-磷酸核糖4)5-磷酸核酮糖的异构化磷酸戊糖异构酶5-磷酸核酮糖5-在某些组织磷酸戊糖途径在这点终止，总反应式为：

净产物为NADPH和5-磷酸核糖在某些组织磷酸戊糖途径在这点终止，总反应式为：净产物为1)5-磷酸核酮糖的差向异构化磷酸戊糖差向酶5-磷酸核酮糖5-磷酸木酮糖有些组织主要需要NADPH,而产生过多的磷酸戊糖从新回流生成6-磷酸葡萄糖.2.非氧化分枝1)5-磷酸核酮糖的差向异构化磷酸戊糖差向酶5-磷酸核酮糖5此阶段催化糖转化的酶分为两类：

一类是转酮醇酶（transketolase）反应，转移含1个酮基、1个醇基的2碳基团（乙酮醇基）；接受体都是醛糖,Tpp为辅酶。另一类是转醛醇酶（transaldolase）反应，转移3碳单位（二羟丙酮基）；接受体也是醛糖。

2）磷酸戊糖途径通过转酮醇酶和转醛醇酶与糖酵解相联系此阶段催化糖转化的酶分为两类：一类是转转酮醇酶5-磷酸木酮糖5-磷酸核糖3-磷酸甘油醛7-磷酸景天庚酮糖转酮醇酶5-磷酸木酮糖5-磷酸核糖37-磷酸景天庚酮糖3-磷酸甘油醛4-磷酸赤藓糖6-磷酸果糖转醛醇酶7-磷酸景天庚酮糖3-磷酸甘油醛4-磷酸5-磷酸木酮糖4-磷酸赤藓糖3-磷酸甘油醛6-磷酸果糖转酮醇酶5-磷酸木酮糖4-磷酸赤藓糖3-磷酸甘油醛5-磷酸核酮糖(C5)×3

5-磷酸核糖

C55-磷酸木酮糖

C55-磷酸木酮糖

C57-磷酸景天糖

C73-磷酸甘油醛

C34-磷酸赤藓糖

C46-磷酸果糖

C66-磷酸果糖

C63-磷酸甘油醛

C35-磷酸核酮糖(C5)×35-磷酸核糖5-磷酸木磷酸戊糖途径的总反应式：

3×6-磷酸葡萄糖+6

NADP+

2×6-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛+6NADPH+6H++3CO2

6×6-磷酸葡萄糖+12

NADP+

4×6-磷酸果糖+2×3-磷酸甘油醛+12NADPH+12H++6CO2

磷酸戊糖途径的总反应式：3×6-磷酸葡萄糖+6NAGeneralschemeofthepentosephosphatepathwayGeneralschemeofthepentose6-磷酸葡萄糖脱氢酶是调节酶，NADPH/NADP+高活性受抑制，6-磷酸葡萄糖的代谢流向决定于NADP+

和NADPH的相对浓度（二）磷酸戊糖途径受NADPH/NADP+比值的调节

6-磷酸葡萄糖脱氢酶是调节酶，NADPH/NADP+高活性1）磷酸戊糖与NADPH相平衡氧化分枝产生的磷酸戊糖全部进入非氧化分枝，并且产生NADPH可以被完全利用2）磷酸戊糖需要量增加反应向着磷酸戊糖生成方向进行，那么反应主要进行非氧化分枝的逆向反应。糖酵解中的6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛进入非氧化分枝。3）NADPH需要量增加反应向着NADPH合成方向进行，主要进行氧化分枝中的反应，而产生的磷酸戊糖进入非氧化分枝合成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛，并转化成6-磷酸葡萄糖，再进入氧化分枝中。产物的量随着细胞或组织代谢的需要不断的变化1）磷酸戊糖与NADPH相平衡产物的量随着细胞或组1.

为核酸的合成提供磷酸核糖2.

NADPH为还原性物质合成提供还原力.（1）NADPH是体内许多合成代谢的供氢体；（2）NADPH参与体内羟化反应；（3）NADPH还用于维持谷胱甘肽（glutathione）的还原状态。（三）磷酸戊糖途径的生理意义1.为核酸的合成提供磷酸核糖2.NADPH为还原性物质2G-SHG-S-S-GNADP+NADPH+H+AAH2还原型谷胱甘肽是体内重要的抗氧化剂，可以保护一些含-SH基的蛋白质或酶免受氧化剂，尤其是过氧化物的损害。在红细胞中还原型谷胱甘肽更具有重要作用。防止生物膜氧化，它可以保护红细胞膜蛋白的完整性。2G-SH红细胞葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G-6-PD）有遗传缺陷者在食用青鲜蚕豆或接触蚕豆花粉后皆会发生急性溶血性贫血症——蚕豆病，致病机制尚未十分明了。已知有遗传缺陷的敏感红细胞，因G6PD的缺陷不能提供足够的NADPH以维持还原型谷胱甘肽（GSH）的还原性（抗氧化作用），在遇到蚕豆种某种因子后更诱发了红细胞膜被氧化，产生溶血反应。G-6-PD有保护正常红细胞免遭氧化破坏的作用，新鲜蚕豆是很强的氧化剂，当G-6-PD缺乏时则红细胞被破坏而致病。红细胞葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G-6-PD）有遗传缺陷者在食糖异生可在所有的动物、植物、真菌和微生物中进行在动物体内合成葡萄糖的前体物质主要是三碳化合物如：乳酸、丙酮酸、甘油和某些氨基酸等。二、糖异生（

Gluconeogenesis）糖异生可在所有的动物、植物、真菌和微生物中进行在动物体内合成CarbohydratesynthesisfromsimpleprecursorsCarbohydratesynthesisfromsi糖异生(gluconeogenesis)是指从非糖化合物转变为葡萄糖的过程。*部位*原料主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体

主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸等糖异生(gluconeogenesis)是指从非糖化合物转变GG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛

NAD+

NADH+H+

ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸糖异生和糖酵解是两个不完全相同的相反途径,其中七步是相同的可逆反应，而有三步反应不同，需要通过旁路途径实现转换。GG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPAD1.由丙酮酸转变成丙酮酸磷酸烯醇式此反应不能由糖酵解的丙酮酸激酶催化（不可逆）（一）糖异生的三个旁路途径丙酮酸＋CO2＋ATP＋H2O→草酰乙酸＋ADP＋Pi，

丙酮酸羧化酶1.由丙酮酸转变成丙酮酸磷酸烯醇式此反应不能由糖酵解的丙酮酸丙酮酸羧化酶是糖异生路径第一个调节酶，需要

乙酰辅酶A作为其激活剂(乙酰辅酶A是脂肪酸氧化的产物，它的累计说明脂肪酸作为主要的燃料供能)此酶需要生物素作为HCO3-的载体丙酮酸羧化酶是糖异生路径第一个调节酶，需要乙酰辅酶A作为其草酰乙酸在转运到细胞质之前，因线粒体内膜无其特异性载体不能直接穿梭进入细胞质，必须转换生成苹果酸（线粒体内膜有其特异性载体）苹果酸转运到细胞质后在苹果酸脱氢酶作用下脱氢氧化生成草酰乙酸草酰乙酸在转运到细胞质之前，因线粒体内膜无其特异性载体不能直

在细胞质通过PEP羧基激酶催化草酰乙酸生成PEP，此酶需要消耗GTP总反应式丙酮酸+ATP+GTP+HCO3-磷酸烯醇式丙酮酸+ADP+GDP+Pi+CO2总反应式葡萄糖的其他代谢路径课件丙酮酸

丙酮酸

草酰乙酸

丙酮酸羧化酶ATP+CO2ADP+Pi苹果酸

NADH+H+NAD+PEP

磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶

GTP

GDP+CO2

线粒体胞液草酰乙酸苹果酸丙酮酸丙酮酸草酰乙酸丙酮酸羧化酶ATP+C

细胞质中[NADH]/[NAD+]值是8×10-4,低于线粒体的105倍。葡萄糖的合成缺少NADH

无法进行.苹果酸的转运和转化提供了NADH有利于葡萄糖的合成。细胞质中[NADH]/[NAD+]值是8×10-4此反应由果糖-1，6-二磷酸酶催化（而非磷酸果糖激酶）2.由果糖-1，6-二磷酸转变成果糖-6磷酸H2O果糖-1，6-二磷酸酶此反应由果糖-1，6-二磷酸酶催化2.由果糖-1，6-二磷酸此反应由葡萄糖-6-磷酸酶催化(而非己糖激酶).肌肉组织和大脑组织不含此酶，葡萄糖由肝脏、肾脏合成的和食物中葡萄糖补充。3.由葡萄糖-6-磷酸转变成葡萄糖H2O葡萄糖-6-磷酸酶此反应由葡萄糖-6-磷酸酶催化(而非己糖激酶).肌肉组织和内质网腔内质网腔葡萄糖的其他代谢路径课件由丙酮酸合成葡萄糖的总反应式：糖异生途径耗能但又是必要的由丙酮酸合成葡萄糖的总反应式：糖异生途径耗能但又是必要的三羧酸循环的中间产物均可只要是能转化生成草酰乙酸的均可进行糖异生（二）其他糖异生的前体三羧酸循环的中间产物均可只要是能转化生成草酰乙酸的均可进行糖Glucogenicaminoacids生糖氨基酸Glucogenicaminoacids生糖氨基酸哺乳动物体内脂肪酸（偶数碳）不能生成葡萄糖动物不能将乙酰辅酶A转化成丙酮酸，所以不能合成葡萄糖哺乳动物体内脂肪酸（偶数碳）不能生成葡萄糖动物不能将乙酰辅酶纤维素有机酸微生物发酵糖异生葡萄糖糖原

奇数碳脂肪酸丙酰-CoA琥珀酰-CoA纤维素有机酸微生物发酵糖异生葡萄糖糖原

Glycerol（甘油）甘油ATP甘油激酶ADP磷酸甘油NAD+NADH+H+磷酸甘油脱氢酶磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛磷酸丙糖异构化酶葡萄糖Glycerol（甘油）甘油ATP甘油激酶ADP磷（四）TheCoriCycle(可立氏循环）（四）TheCoriCycle(可立氏循环）

第四节葡萄糖的其他代谢路径

Section4OtherMetabolicPathways

ofGlucose

第四节葡萄糖的其他代谢路径

Section4Othe己糖单磷酸途径(HexoseMonophosphatePathway)戊糖(磷酸)支路(pentosephosphateshunt)磷酸己糖支路(HexoseMonophosphateshunt)磷酸己糖旁路磷酸葡萄糖酸途径(phosphogluconatepathway)Alsoknownas:一、磷酸戊糖途径

（Pentosephosphatepathway）磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反应过程。己糖单磷酸途径(HexoseMonophosphateP部位:细胞质

stage1：氧化分枝（oxidativestage）生成磷酸戊糖、NADPH+H+及CO2（一）磷酸戊糖路径反应stage2：非氧化分枝（non-oxidativestage）包括一系列基团转移。磷酸戊糖途径的反应过程可分为两个阶段部位:细胞质stage1：氧化分枝（oxidative

1.氧化分枝1）6-磷酸葡萄糖在6-磷酸葡萄糖脱氢酶作用下氧化脱氢生成6-磷酸葡萄糖酸-δ-内酯氧化分枝主要产生磷酸戊糖和NADPH1.氧化分枝1）6-磷酸葡萄糖在6-磷酸葡萄糖脱氢酶6-磷酸葡萄糖脱氢酶6-磷酸葡萄糖脱氢酶2）6-磷酸葡萄糖酸-δ-内酯在内酯酶作用下水解生成6-磷酸葡萄糖酸（不可逆反应）6-磷酸葡萄糖酸2）6-磷酸葡萄糖酸-δ-内酯在内酯酶作用下水解生成6-磷酸5-磷酸核酮糖3）6-磷酸葡萄糖酸在6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶作用生成5-磷酸核酮糖

氧化脱羧5-磷酸核酮糖4)5-磷酸核酮糖的异构化磷酸戊糖异构酶5-磷酸核酮糖5-磷酸核糖4)5-磷酸核酮糖的异构化磷酸戊糖异构酶5-磷酸核酮糖5-在某些组织磷酸戊糖途径在这点终止，总反应式为：

净产物为NADPH和5-磷酸核糖在某些组织磷酸戊糖途径在这点终止，总反应式为：净产物为1)5-磷酸核酮糖的差向异构化磷酸戊糖差向酶5-磷酸核酮糖5-磷酸木酮糖有些组织主要需要NADPH,而产生过多的磷酸戊糖从新回流生成6-磷酸葡萄糖.2.非氧化分枝1)5-磷酸核酮糖的差向异构化磷酸戊糖差向酶5-磷酸核酮糖5此阶段催化糖转化的酶分为两类：

一类是转酮醇酶（transketolase）反应，转移含1个酮基、1个醇基的2碳基团（乙酮醇基）；接受体都是醛糖,Tpp为辅酶。另一类是转醛醇酶（transaldolase）反应，转移3碳单位（二羟丙酮基）；接受体也是醛糖。

2）磷酸戊糖途径通过转酮醇酶和转醛醇酶与糖酵解相联系此阶段催化糖转化的酶分为两类：一类是转转酮醇酶5-磷酸木酮糖5-磷酸核糖3-磷酸甘油醛7-磷酸景天庚酮糖转酮醇酶5-磷酸木酮糖5-磷酸核糖37-磷酸景天庚酮糖3-磷酸甘油醛4-磷酸赤藓糖6-磷酸果糖转醛醇酶7-磷酸景天庚酮糖3-磷酸甘油醛4-磷酸5-磷酸木酮糖4-磷酸赤藓糖3-磷酸甘油醛6-磷酸果糖转酮醇酶5-磷酸木酮糖4-磷酸赤藓糖3-磷酸甘油醛5-磷酸核酮糖(C5)×3

5-磷酸核糖

C55-磷酸木酮糖

C55-磷酸木酮糖

C57-磷酸景天糖

C73-磷酸甘油醛

C34-磷酸赤藓糖

C46-磷酸果糖

C66-磷酸果糖

C63-磷酸甘油醛

C35-磷酸核酮糖(C5)×35-磷酸核糖5-磷酸木磷酸戊糖途径的总反应式：

3×6-磷酸葡萄糖+6

NADP+

2×6-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛+6NADPH+6H++3CO2

6×6-磷酸葡萄糖+12

NADP+

4×6-磷酸果糖+2×3-磷酸甘油醛+12NADPH+12H++6CO2

磷酸戊糖途径的总反应式：3×6-磷酸葡萄糖+6NAGeneralschemeofthepentosephosphatepathwayGeneralschemeofthepentose6-磷酸葡萄糖脱氢酶是调节酶，NADPH/NADP+高活性受抑制，6-磷酸葡萄糖的代谢流向决定于NADP+

和NADPH的相对浓度（二）磷酸戊糖途径受NADPH/NADP+比值的调节

6-磷酸葡萄糖脱氢酶是调节酶，NADPH/NADP+高活性1）磷酸戊糖与NADPH相平衡氧化分枝产生的磷酸戊糖全部进入非氧化分枝，并且产生NADPH可以被完全利用2）磷酸戊糖需要量增加反应向着磷酸戊糖生成方向进行，那么反应主要进行非氧化分枝的逆向反应。糖酵解中的6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛进入非氧化分枝。3）NADPH需要量增加反应向着NADPH合成方向进行，主要进行氧化分枝中的反应，而产生的磷酸戊糖进入非氧化分枝合成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛，并转化成6-磷酸葡萄糖，再进入氧化分枝中。产物的量随着细胞或组织代谢的需要不断的变化1）磷酸戊糖与NADPH相平衡产物的量随着细胞或组1.

为核酸的合成提供磷酸核糖2.

NADPH为还原性物质合成提供还原力.（1）NADPH是体内许多合成代谢的供氢体；（2）NADPH参与体内羟化反应；（3）NADPH还用于维持谷胱甘肽（glutathione）的还原状态。（三）磷酸戊糖途径的生理意义1.为核酸的合成提供磷酸核糖2.NADPH为还原性物质2G-SHG-S-S-GNADP+NADPH+H+AAH2还原型谷胱甘肽是体内重要的抗氧化剂，可以保护一些含-SH基的蛋白质或酶免受氧化剂，尤其是过氧化物的损害。在红细胞中还原型谷胱甘肽更具有重要作用。防止生物膜氧化，它可以保护红细胞膜蛋白的完整性。2G-SH红细胞葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G-6-PD）有遗传缺陷者在食用青鲜蚕豆或接触蚕豆花粉后皆会发生急性溶血性贫血症——蚕豆病，致病机制尚未十分明了。已知有遗传缺陷的敏感红细胞，因G6PD的缺陷不能提供足够的NADPH以维持还原型谷胱甘肽（GSH）的还原性（抗氧化作用），在遇到蚕豆种某种因子后更诱发了红细胞膜被氧化，产生溶血反应。G-6-PD有保护正常红细胞免遭氧化破坏的作用，新鲜蚕豆是很强的氧化剂，当G-6-PD缺乏时则红细胞被破坏而致病。红细胞葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G-6-PD）有遗传缺陷者在食糖异生可在所有的动物、植物、真菌和微生物中进行在动物体内合成葡萄糖的前体物质主要是三碳化合物如：乳酸、丙酮酸、甘油和某些氨基酸等。二、糖异生（

Gluconeogenesis）糖异生可在所有的动物、植物、真菌和微生物中进行在动物体内合成CarbohydratesynthesisfromsimpleprecursorsCarbohydratesynthesisfromsi糖异生(gluconeogenesis)是指从非糖化合物转变为葡萄糖的过程。*部位*原料主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体

主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸等糖异生(gluconeogenesis)是指从非糖化合物转变GG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛

NAD+

NADH+H+

ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸糖异生和糖酵解是两个不完全相同的相反途径,其中七步是相同的可逆反应，而有三步反应不同，需要通过旁路途径实现转换。GG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPAD1.由丙酮酸转变成丙酮酸磷酸烯醇式此反应不能由糖酵解的丙酮酸激酶催化（不可逆）（一）糖异生的三个旁路途径丙酮酸＋CO2＋ATP＋H2O→草酰乙酸＋ADP＋Pi，

丙酮酸羧化酶1.由丙酮酸转变成丙酮酸磷酸烯醇式此反应不能由糖酵解的丙酮酸丙酮酸羧化酶是糖异生路径第一个调节酶，需要

乙酰辅酶A作为其激活剂(乙酰辅酶A是脂肪酸氧化的产物，它的累计说明脂肪酸作为主要的燃料供能)此酶需要生物素作为HCO3-的载体丙酮酸羧化酶是糖异生路径第一个调节酶，需要乙酰辅酶A作为其草酰乙酸在转运到细胞质之前，因线粒体内膜无其特异性载体不能直接穿梭进入细胞质，必须转换生成苹果酸（线粒体内膜有其特异性载体）苹果酸转运到细胞质后在苹果酸脱氢酶作用下脱氢氧化生成草酰乙酸草酰乙酸在转运到细胞质之前，因线粒体内膜无其特异性载体不能直

在细胞质通过PEP羧基激酶催化草酰乙酸生成PEP，此酶需要消耗GTP总反应式丙酮酸+ATP+GTP+HCO3-磷酸烯醇式丙酮酸+ADP+GDP+Pi+CO2总反应式葡萄糖的其他代谢路径课件丙酮酸

丙酮酸

草酰乙酸

丙酮酸羧化酶ATP+CO2ADP+Pi苹果酸

NADH+H+NAD+PEP

磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶