戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径

关于戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径第1页，共33页，2023年，2月20日，星期四一、戊糖磷酸途径葡萄糖的降解除了EMP-TCA途径外，是否还存在着另外的途径？己糖单磷酸途径（PPP）磷酸葡萄糖酸氧化途径（HMP）戊糖磷酸循环这些名称强调的是从磷酸化己糖形成磷酸化戊糖的过程第2页，共33页，2023年，2月20日，星期四（一）戊糖磷酸途径的发现在研究糖酵解过程中，发现在组织匀浆中添加碘乙酸、氟化物等糖酵解抑制剂，葡萄糖的利用仍可进行；1931年OttoWarburg

等发现G-6-p脱氢酶和葡萄糖酸-6-p脱氢酶可以使葡萄糖进入未知的代谢途径，NADP+是两种酶的辅酶；FrankDickens

分离了戊糖磷酸途径的不少中间物——3、4、5、6、7碳的发现；FrankDickens于1953年在总结前人工作的基础上提出了戊糖磷酸途径，随后证明这一途径普遍存在。Warburg-Dickens戊糖磷酸途径。第3页，共33页，2023年，2月20日，星期四果糖-1,6-二磷酸酶第4页，共33页，2023年，2月20日，星期四氧化阶段非氧化反应阶段（2异构化+3基团转移）戊糖磷酸途径的主要反应异构酶差向异构酶第5页，共33页，2023年，2月20日，星期四戊糖磷酸途径的氧化阶段6-磷酸葡萄糖酸5-磷酸核酮糖葡萄糖-6-磷酸6-磷酸葡萄糖酸-δ-内酯葡萄糖-6-磷酸脱氢酶内酯酶6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶第6页，共33页，2023年，2月20日，星期四戊糖磷酸途径的非氧化阶段Ⅰ核酮糖-5-磷酸异构酶核酮糖-5-磷酸烯二醇中间物核糖-5-磷酸第7页，共33页，2023年，2月20日，星期四戊糖磷酸途径的非氧化阶段Ⅱ

核酮糖-5-磷酸木酮糖-5-磷酸核酮糖-5-磷酸差向异构酶第8页，共33页，2023年，2月20日，星期四戊糖磷酸途径的非氧化阶段Ⅲ转酮酶

木酮糖-5-磷酸核糖-5-磷酸甘油醛-3-磷酸景天庚酮糖-7-磷酸形成七碳产物将底物磷酸途径与糖酵解途径联为一体第9页，共33页，2023年，2月20日，星期四戊糖磷酸途径的非氧化阶段Ⅳ景天庚酮糖-7-磷酸甘油醛-3-磷酸赤藓糖-4-磷酸果糖-6-磷酸转醛酶转醛酶转移的是三碳单位转酮酶转移的是二碳单位第10页，共33页，2023年，2月20日，星期四戊糖磷酸途径的非氧化阶段Ⅴ转酮酶

赤藓糖-4-磷酸甘油醛-3-磷酸果糖-6-磷酸木酮糖-5-磷酸将底物磷酸途径与糖酵解途径联为一体第11页，共33页，2023年，2月20日，星期四（三）戊糖磷酸途径的调控第一步反应是不可逆反应，同时也是戊糖磷酸途径的限速步骤。此步骤最重要的调控因子是NADP+水平。NADP+是第一步反应的电子受体，接受电子形成NADPH，可以产生竞争性抑制。NADP+/NADPH的比值直接影响葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的活性。NADP+/NADPH是决定戊糖磷酸途径运行强度的重要因素。只要NADP+的浓度稍微高于NADPH的浓度，即能够使酶激活而保证所产生的NADPH及时满足还原性生物合成以及其他方面的需要。转酮酶和转醛酶催化的反应都是可逆反应，可以根据细胞需要，灵活的与糖酵解联系。第12页，共33页，2023年，2月20日，星期四对NADPH和核糖-5-磷酸的需求决定戊糖磷酸途径中G-6-P的去路1．当机体对核糖-5-磷酸的需要远远超过对NADPH的需要时，大量的葡萄糖-6-磷酸通过糖酵解途径转变为果糖-6-磷酸和甘油醛-3-磷酸，这两种物质进入戊糖磷酸途径，以逆反应的途径生成核糖-5-磷酸。2．当机体对NADPH和核糖-5-磷酸的需要处于平衡状态时，戊糖磷酸途径的前半部分处于优势，后半部分由于核糖-5-磷酸的离去而运行很弱。3．当机体对NADPH的需要远远超过对核糖-5-磷酸的需要时，戊糖磷酸途径正常运行，核糖-5-磷酸转变成葡萄糖-6-磷酸重新进入氧化阶段。结合P151图25-2看第13页，共33页，2023年，2月20日，星期四（四）戊糖磷酸途径的生物学意义1．戊糖磷酸途径是细胞产生还原力的主要途径NADPH不能进入呼吸电子传递链，只能以还原力的形式用于合成代谢途径中的还原反应。NADPH作为主要供氢体，为脂肪酸、固醇、四氢叶酸等的合成、氨的同化等反应所必需。保证红细胞中的谷胱甘肽处于还原状态，而还原型谷胱甘肽可维持蛋白质结构的完整性，防止膜脂被过氧化物等氧化，保持血红素中的Fe处于＋2价。有些人因遗传缺陷缺乏葡萄糖-6-磷酸脱氢酶，容易产生溶血性贫血症。第14页，共33页，2023年，2月20日，星期四（四）戊糖磷酸途径的生物学意义2．戊糖磷酸途径是细胞内不同糖分子的重要来源许多不同碳链长度的糖都可以由戊糖磷酸途径获得，它们可以进一步转变成各种单糖和多糖。合成各种核苷酸和各种含核糖的辅酶所需的核糖都来源于戊糖磷酸途径。（最重要的就是产生磷酸戊糖）第15页，共33页，2023年，2月20日，星期四第16页，共33页，2023年，2月20日，星期四定义：葡糖异生作用指的是以非糖物质作为前体合成葡萄糖的作用。常见的可用于合成葡萄糖的物质有：丙酮酸、乳酸、丙酸、甘油、氨基酸等。（掌握）二、葡糖异生作用糖异生作用场所主要为肝，部分在肾中进行。此外大脑、骨骼肌或心肌也进行极少量的糖异生作用（了解）。（胞质溶胶）进行糖异生的原因：中枢神经系统、红细胞、肾髓质、眼晶状体等组织需要直接利用葡萄糖供能。第17页，共33页，2023年，2月20日，星期四（一）葡糖异生作用途径己糖激酶磷酸葡萄糖异构酶磷酸果糖激酶醛缩酶磷酸丙糖异构酶磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸变位酶烯醇化酶丙酮酸激酶第18页，共33页，2023年，2月20日，星期四1、丙酮酸→磷酸烯醇式丙酮酸草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶线粒体胞质溶胶第19页，共33页，2023年，2月20日，星期四（一）苹果酸穿梭（二）天冬氨酸穿梭第20页，共33页，2023年，2月20日，星期四丙酮酸→磷酸烯醇式

丙酮酸总反应式丙酮酸+ATP+GTP+H2O→磷酸烯醇式丙酮酸+ADP+GDP+Pi第21页，共33页，2023年，2月20日，星期四2、果糖-1,6-二磷酸→果糖-6-磷酸果糖-1,6-二磷酸酶果糖-1,6-二磷酸+H2O————→果糖-6-磷酸+Pi3、葡萄糖-6-磷酸→葡萄糖葡萄糖-6-磷酸+H

2O———————→葡萄糖＋Pi葡萄糖-6-磷酸酶葡萄糖-6-磷酸酶是结合在光面内质网上的一种酶，其活性需要一种与钙离子结合的稳定蛋白协同作用。葡萄糖-6-磷酸——→内质网——→特殊转运途径——→胞质溶胶葡萄糖第22页，共33页，2023年，2月20日，星期四第23页，共33页，2023年，2月20日，星期四第24页，共33页，2023年，2月20日，星期四2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H++6H2O→

葡萄糖+4ADP+2GDP+6Pi+2NAD+ΔG0’=－37.66kJ/mol第25页，共33页，2023年，2月20日，星期四（二）葡糖异生作用的调节

与糖酵解作用关系密切糖酵解活跃，则糖异生受限；反之亦然。无用循环（底物循环）：糖酵解和葡糖异生同时进行，即一方面是葡萄糖转化为丙酮酸，一方面是丙酮酸重新合成葡萄糖。在这种往复转变过程中，只是净消耗了两个ATP和两个GTP分子。因此，这种循环称“无用循环”。第26页，共33页，2023年，2月20日，星期四（三）乳酸的再利用和可立氏循环

激烈运动：肌肉细胞需要更多ATP→糖酵解加强→NADH生成速率高于进入呼吸链速率→通过乳酸脱氢酶作用再生NAD+→乳酸过量→血液→肝脏细胞乳酸→乳酸脱氢酶→丙酮酸→糖异生→葡萄糖→血液循环供应肌肉和脑→循环第27页，共33页，2023年，2月20日，星期四第28页，共33页，2023年，2月20日，星期四存在范围：只存在于植物、微生物中。生物