生物化学第25章兰州大学经典课件戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径

第25章戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径(Pentosephosphatepathwayandothermetabolismpathwayofcarbohydrates)一、戊糖磷酸途径二、糖的其他代谢途径三、葡萄糖出入动物细胞的特殊运载机构四、乙醛酸途径五、寡糖类的生物合成和分解第25章戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径(Pentosep1一、戊糖磷酸途径

戊糖磷酸途径（pentosephosphatepathway，PPP）又称己糖单磷酸途径（hexosemonophosphatepathway，HMP），这些名称强调的是从磷酸化己糖形成磷酸化戊糖的过程。

一、戊糖磷酸途径戊糖磷酸途径（pentosepho2戊糖磷酸途径的发现向供研究糖酵解使用的组织匀浆中添加碘乙酸（甘油醛-3-磷酸脱氢酶的抑制剂）和氟化钠（烯醇化酶的抑制剂）等糖酵解途径的抑制剂，发现葡萄糖的利用仍在继续。这个结果说明葡萄糖的利用除了经过糖酵解途径外，还有其他途径。戊糖磷酸途径的发现向供研究糖酵解使用的组织匀浆中添加3戊糖磷酸途径的发现

1931年，OttoWarburg及其同事，还有FritzLipman，发现了葡萄糖-6-磷酸脱氢酶和6-磷酸葡糖酸脱氢酶，这两种酶催化的反应都可以利用葡萄糖，他们还发现NADP+是这两种酶的辅酶。通过对这条途径的详细研究，发现葡萄糖转变成了多种五碳糖、七碳糖、四碳糖、三碳糖及六碳糖的磷酸酯。在这条途径中，有CO2的释放和NADPH的合成，但没有ATP的合成。

戊糖磷酸途径的发现1931年，OttoWarbur4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戊糖磷酸途径的氧化阶段6-磷酸葡萄糖酸5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-磷酸核糖-5-磷酸戊糖磷酸途径的非氧化阶段Ⅰ核酮糖-5-磷核酮糖-5-磷酸6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-磷酸差向异构酶戊糖磷酸途径的非氧化阶段Ⅱ核酮糖-5-磷酸7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-磷酸戊糖磷酸途径的非氧化阶段Ⅲ转酮酶木酮糖-5-磷酸8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-磷酸转醛酶戊糖磷酸途径的非氧化阶段Ⅳ景天庚酮甘油醛-3-磷酸9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-磷酸戊糖磷酸途径的非氧化阶段Ⅴ转酮酶赤藓糖-4-磷酸10戊糖磷酸途径概貌Ⅰ戊糖磷酸途径概貌Ⅰ11戊糖磷酸途径概貌Ⅱ戊糖磷酸途径概貌Ⅱ12戊糖磷酸途径概貌Ⅲ戊糖磷酸途径概貌Ⅲ13戊糖磷酸途径的总反应式

6葡萄糖-6-磷酸＋7H2O＋12NADP+→5葡萄糖-6-磷酸＋6CO2＋12NADPH＋12H+＋Pi葡萄糖-6-磷酸＋7H2O＋12NADP+→6CO2＋12NADPH＋12H+＋Pi戊糖磷酸途径的总反应式6葡萄糖-6-磷酸＋7H2O＋12NA14戊糖磷酸途径的调控

戊糖磷酸途径主要是为其他代谢途径提供NADPH和核糖。细胞中NADP+/NADPH的比值是决定戊糖磷酸途径运行强度的重要因素，当NADPH浓度很高时，抑制葡萄糖-6-磷酸脱氢酶及6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶的活性，使该途径的氧化阶段无法进行。

戊糖磷酸途径的调控戊糖磷酸途径主要是为其他代谢途径提15对NADPH和核糖-5-磷酸的需求决定戊糖磷酸途径的运行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正常进行，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。对NADPH和核糖-5-磷酸的需求决定戊糖磷酸途径的运行1．16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

葡萄糖氧化释放的能量可以以ATP的形式提供给各种需能反应的需要，也可以以NADH或NADPH的形式提供给一些还原反应的需要，NADH可以进入呼吸电子传递链产生ATP，而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。

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17戊糖磷酸途径对红细胞的重要作用

在脊椎动物的红细胞中戊糖磷酸途径的酶类活性也很高。因为该途径提供的NADPH可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，还可以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。

戊糖磷酸途径对红细胞的重要作用在脊椎动物的红细胞中戊18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。

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19二、糖的其他代谢途径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：乳酸、丙酮酸、丙酸、甘油、氨基酸等。葡糖异生作用主要发生在肝脏，少量发生在肾皮质。葡糖异生作用(gluconeogenesis)二、糖的其他代谢途径葡糖异生作用指的是以非糖物质作为20葡糖异生的意义

人脑以葡萄糖作为主要能量来源，对葡萄糖有高度依赖性。成人脑每日大约需要120g葡萄糖，占人体对葡萄糖每日需要量160g的绝大部分。已知体液中的葡萄糖含量约为20g，从糖原可随时提供的葡萄糖约为190g，因此机体在一般情况下，体内的葡萄糖量只够维持一天多的需要。如果机体处于饥饿状态，则必须由非糖物质转化成葡萄糖提供急需。当机体处于剧烈运动时，也需要由非糖物质及时转变成葡萄糖以供产能。

葡糖异生的意义人脑以葡萄糖作为主要能量来源，对葡萄糖21葡糖异生途径从丙酮酸开始，葡糖异生的反应步骤很多都是糖酵解的逆反应，但糖酵解中的3步不可逆反应必须绕道而行。这3步是

丙酮酸→磷酸烯醇式丙酮酸

果糖-1,6-二磷酸→果糖-6-磷酸

葡萄糖-6-磷酸→葡萄糖

葡糖异生途径从丙酮酸开始，葡糖异生的反应步骤很多都是22丙酮酸→磷酸烯醇式丙酮酸

丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸是先由丙酮酸羧化酶催化丙酮酸羧化生成草酰乙酸，再由磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化反应生成磷酸烯醇式丙酮酸。

丙酮酸→磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸23丙酮酸羧化成草酰乙酸N-1羧化生物素-酶丙酮酸草酰乙酸丙酮酸羧化成草酰乙酸N-1羧化生物素-酶丙酮酸草酰乙酸24草酰乙酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸

草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶草酰乙酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸草酰乙酸25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丙酮酸→磷酸烯醇式

丙酮酸总反应式丙酮酸+ATP+G26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+Pi果糖-1,6-二磷酸→果糖-6-磷酸果糖-1,6-果糖-127葡萄糖-6-磷酸→葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶葡萄糖-6-磷酸+H

2O———————→葡萄糖＋Pi葡萄糖-6-磷酸→葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶葡萄糖-6-磷酸28葡糖异生途径概貌Ⅰ葡糖异生途径概貌Ⅰ29葡糖异生途径概貌Ⅱ葡糖异生途径概貌Ⅱ302分子丙酮酸生成1分子葡萄糖总反应式2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H++6H2O→葡萄糖+4ADP+2GDP+6Pi+2NAD+上述反应的ΔG0’=－37.66kJ/mol2分子丙酮酸生成1分子葡萄糖总反应式2丙酮酸+4ATP31葡糖异生作用的调节Ⅰ

葡糖异生作用的调节Ⅰ32葡糖异生作用的调节Ⅱ葡糖异生作用的调节Ⅱ33乳酸的可立氏循环乳酸的可立氏循环34四、乙醛酸途径