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文档简介
四、磷酸戊糖途径(磷酸己糖支路)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、概念以6-磷酸葡萄糖为底物,经一系列代谢反应生成磷酸戊糖中间代谢物,再重新进入糖氧化分解的过程。二、位置:细胞质1.氧化脱羧2.非氧化分枝(分子异构、基团转移)三、反应过程可分为两个阶段:磷酸戊糖途径的氧化脱羧阶段
NADP+
NADPH+H+
H2O
NADPH+H+NADP+5-磷酸核酮糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸内酯6-磷酸葡萄糖酸CO26-磷酸葡萄糖脱氢酶内酯酶6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶两次脱氢和一次脱羧两个脱氢酶的辅酶为NADP+
磷酸戊糖途径的非氧化阶段之一
(5-磷酸核酮糖异构化)
磷酸戊糖异构酶5-磷酸木酮糖5-磷酸核糖5-磷酸核酮糖磷酸戊糖差向异构酶磷酸戊糖途径的非氧化阶段之二(基团转移)
1、酮糖上的二C基团被转到醛糖上,TPP为辅酶2、酮糖上的三C基团被转到醛糖上,没有辅酶4-磷酸赤藓糖转醛酶庚酮糖6-磷酸果糖3-磷酸甘油醛基团转移(续前)
+4-磷酸赤藓糖+3-磷酸甘油醛6-磷酸果糖转酮酶5-磷酸木酮糖H2OPi1,6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛6-磷酸果糖醛缩酶1,6-二磷酸果糖酶磷酸戊糖途径的非氧化阶段之三
(3-磷酸甘油醛异构、缩合与水解)
异构酶磷酸戊糖途径的非氧化分子重排阶段
H2OPi5-磷酸核酮糖5-磷酸核糖5-磷酸木酮糖3-磷酸甘油醛7-磷酸庚酮糖4-磷酸赤藓糖6-磷酸果糖5-磷酸木酮糖3-磷酸甘油醛6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖6-磷酸果糖转醛酶异构酶转酮酶转酮酶醛缩酶阶段之一阶段之二阶段之三果糖1、6-二磷酸酶6(6-磷酸葡萄糖)+7H2O+12NADP+
6(5-磷酸核酮糖)+6CO2+12NADPH+12H++Pi每循环一次,生成1个CO2和2个NADPH+H+1分子6-P-G循环6次完全分解,产生6个CO2和12个NADPH+H+总反应方程式小结(1)反应中生成了重要中间代谢物—5-磷酸核糖(2)反应中进行了一系列酮基和醛基的转化,经过了3C、4C、5C、6C、7C糖(3)一分子G-6-P经过反应只能发生一次脱羧和两次脱氢反应,生成一分子CO2和2NADPH。脱氢反应以NADP+
为受氢体,生成NADPH+H+(4)6-磷酸葡萄糖脱氢酶是关键酶。活性高低决定6-磷酸葡萄糖进入磷酸戊糖途径的流量。主要受NADPH/NADP+影响,比值升高被抑制,且NADPH对该酶有强烈抑制(二)戊糖磷酸途径的生物意义(1)产能(36ATP)(2)是联系戊糖代谢的途径(3)NADP为许多物质的合成提供还原力(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糖原生成作用——以葡萄糖或其他单糖为原料合成糖原。糖原异生作用——非糖(乳酸、甘油、丙酮酸、氨基酸)物质合成糖原。第四节糖原的合成代谢糖原合成糖原(glycogen)是由许多葡萄糖分子聚合而成的带有分支的高分子多糖类化合物。α-1,4-糖苷键直链部分支链部分α-1,6-糖苷键1、葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖
葡萄糖6-磷酸葡萄糖2、1-磷酸葡萄糖ATPADP葡萄糖激酶磷酸葡萄糖变位酶6-磷酸葡萄糖3、尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)的生成
1-磷酸葡萄糖
+UTPUDPG+PPiUDPG焦磷酸化酶一、糖原生成G在UDP-G-焦磷酸化酶作用下形成UDP-G(活化)4、生成以α-1,4-糖苷键连接的G聚合体糖原合酶不能从头合成至少4个G残基的“引物”5、糖原分支的形成当直链长度达12个葡萄糖残基以上时,在分支酶催化下,将距末端6~7个葡萄糖残基组成的寡糖链由α-1,4-糖苷键转变为α-1,6-糖苷键,使糖原出现分支。糖原的形成糖原合成的特点:1.必须以原有糖原分子作为引物;2.合成反应在糖原的非还原端进行;3.合成为一耗能过程,每增加一个葡萄糖残基,需消耗2个ATP);4.其关键酶是糖原合酶,为共价修饰酶;5.需UTP参与(以UDP为载体)。二、糖原的分解(glycogenbreakdown)分步反应:①从糖链的非还原端开始糖原+H3PO4糖原+G-1-P磷酸化酶磷酸化酶对α-1,6-糖苷键无作用只分解α-1,4-糖苷键直接进入糖酵解保糖方式细胞内条件下不可逆脱分支:转移酶α-1,6-糖苷酶α-1,6-糖苷酶和转移酶为同一种酶的两种活性,合称脱支酶(debranchingenzyme)极限分支②G-1-PG-6-P葡萄糖-6-磷酸酶(肝、肾)③G-6-PG磷酸葡萄糖变位酶+H3PO4肌肉、脑细胞中无葡萄糖-6-磷酸酶肌糖原不能分解为葡萄糖,不能补充血糖只能进行糖酵解或有氧氧化酵或有氧氧化。肝和肾可补充血糖糖原代谢的调控(一)糖原磷酸化酶磷酸化酶b+ATP→磷酸化酶a+ADP
(磷酸化,有活性)磷酸化酶a+H2O→磷酸化酶b+Pi
(脱磷酸化,失活)AMP为变构激活剂ATP和6-P-G抑制其活性
(二)糖原合酶通过变构和共价修饰调节活性糖原合酶a+ATP→糖原合酶b+ADP
(磷酸化,失活)糖原合酶b+H2O→糖原合酶a+Pi
(脱磷酸化,有活性)磷酸化酶b(无活性)(+)(+)(+)磷酸化酶a(活性)P磷酸化酶激酶
(活性)PA激酶(活性)ATP(+)cAMP腺苷酸环化酶胰岛素(+)(-)糖原合酶a(活性)糖原合酶b(无活性)P(+)A激酶(无活性)磷酸化酶激酶(无活性)升血糖降血糖肾上腺素胰高血糖素三、糖异生作用
定义:由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖异生作用。
原料:生糖氨基酸、丙酸、乳酸、甘油等
部位:肝脏、肾(一)糖异生的反应途径
基本上是EMP途径的逆过程,
跨越三个能障
(3个不可逆步骤)
一个膜障6-磷酸葡萄糖葡萄糖ATPADP己糖激酶6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖ATPADP磷酸果糖激酶3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮磷酸烯醇式丙酮酸1,3-二磷酸甘油酸NAD+NADH+H+NAD+NADH+H+丙酮酸丙酮酸激酶(胞液)糖酵解乳酸NAD+NADH+H+丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸+
CO2
+ATP
+ADP+Pi丙酮酸羧化酶生物素、Mg2+
丙酮酸羧化酶在线粒体中,受到严格调控(乙酰-CoA,ATP),辅酶生物素丙酮酸+CO2
+ATP
草酰乙酸+ADP+Pi草酰乙酸+GTP
磷酸烯醇式丙酮酸+GDP+CO2
草酰乙酸
磷酸烯醇式丙酮酸GDP
GTP
CO2磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶氧化脱羧1,6-二磷酸果糖转变为6-磷酸果糖6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖ATPADP糖酵解磷酸果糖激酶H3PO4H2O糖的异生作用果糖1、6-二磷酸酶6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖葡萄糖6-磷酸葡萄糖
ATPADP糖酵解已糖激酶(肝)H3PO4H2O糖的异生作用葡萄糖-6-磷酸酶肝糖异生作用与膜障
葡萄糖-6-磷酸酶果糖1、6-二磷酸酶
丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶胞浆胞浆线粒体胞浆、线粒体糖异生作用的酶存在部位
线粒体内膜不允许草酰乙酸自由透过,在线粒体与胞浆之间的交换受阻构成“膜障”。丙酮酸PEP丙酮酸草酰乙酸苹果酸苹果酸草酰乙酸胞液线粒体乙酰CoAGPEPPEP羧激酶羧化酶PEP羧激酶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:2ATP×2=423-P-甘油酸21,3-BP-甘油酸:1×2=2共计6分子ATP提问:哪些物质可以通过糖异生途径形成糖元?答案:凡能转变成糖代谢中间产物的物质。乳酸回炉再造-解毒、节能饥饿状态下氨基酸、甘油维持血糖浓度纤维素有机酸微生物发酵糖异生葡萄糖、糖原
(1)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、AMP抑制磷酸果糖激酶,活化磷酸酶;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PFK-2磷酸化失活,促进糖异生(二)糖异生的调节
糖异生与糖酵解相互协调AMPF-2,6-BPATP-+果糖双磷酸酶-1fructosebiphosphatase-1(2)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(substratecycle)
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(FutileCycles)。第一个底物循环:
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二个底物循环:(三)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
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