生物化學(xué)磷酸戊糖途徑　糖異生及糖原合成

生物化學(xué)磷酸戊糖途徑糖異生及糖原合成第1頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/182一、磷酸戊糖途徑的概念

以6-磷酸葡萄糖開(kāi)始，在6-磷酸葡萄糖脫氫酶催化下形成6-磷酸葡萄糖酸，進(jìn)而代謝生成磷酸戊糖為中間代謝物的過(guò)程，稱為磷酸戊糖途徑。第2頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/183

磷酸戊糖途徑(phosphopentosepathway)又稱磷酸已糖旁路(hexosemonophosphateshunt,HMS)或Warburg-Dikens途徑。第3頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/184二、磷酸戊糖途徑的過(guò)程6－磷酸葡萄糖經(jīng)脫氫、水合、氧化脫羧生成5－磷酸核酮糖、NADPH和CO25－磷酸核酮糖經(jīng)一系列基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng),異構(gòu)成6－磷酸葡萄糖回到下一個(gè)循環(huán)。

第一階段（氧化階段）第二階段（異構(gòu)階段）：第4頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/185CO2+H2O+ATPTACGG-6-PF-6-PF-1,6-BP3-磷酸甘油醛丙酮酸乙酰CoA磷酸戊糖途徑NADPH5-磷酸核糖第5頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/186磷酸戊糖途徑的代謝起始物是G-6-P，返回的代謝終產(chǎn)物是3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖，其重要的中間代謝產(chǎn)物是5-磷酸核糖和NADPH。第6頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/187磷酸戊糖途徑在細(xì)胞的胞液(cytoplasm)中進(jìn)行。關(guān)鍵酶是6-磷酸葡萄糖脫氫酶(glucose-6-phosphatedehydrogenase)。第7頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/188（1）6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯NADP+NADPH+H+6-磷酸葡萄糖glucose6-phosphate6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯6-phosphoglucono-δ-lactone6-磷酸葡萄糖脫氫酶glucose6-phosphatedehydrogenase(G6PD)限速酶，對(duì)NADP+有高度特異性第8頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/189(2)6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

6-磷酸葡萄糖酸6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯6-phosphoglucono-δ-lactone6-磷酸葡萄糖酸6-phosphogluconateH2O內(nèi)酯酶lactonase第9頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/1810(3)6-磷酸葡萄糖酸轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

5-磷酸核酮糖CO26-磷酸葡萄糖酸6-phosphogluconateNADP+NADPH+H+5-磷酸核酮糖ribulose5-phosphate6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶6-phosphogluconatedehydrogenase第10頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/1811(4)三種五碳糖的互換5-磷酸核酮糖ribulose5-phosphate5-磷酸核糖ribose5-phosphate異構(gòu)酶5-磷酸木酮糖xylulose5-phosphate差向酶第11頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/1812（5)二分子五碳糖的基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)5-磷酸核酮糖ribulose5-phosphate5-磷酸核糖ribose5-phosphate3-磷酸甘油醛glyceraldehyde3-phosphate7-磷酸景天糖sedoheptulose7-phosphate轉(zhuǎn)酮酶(TPP)第12頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/1813(6)七碳糖與三碳糖的基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)7-磷酸景天糖sedoheptulose7-phosphate3-磷酸甘油醛glyceraldehyde3-phosphate轉(zhuǎn)醛酶4-磷酸赤蘚糖erythrose4-phosphate6-磷酸果糖fructose6-phosphateMg2+或Mn2+第13頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/1814轉(zhuǎn)酮酶與轉(zhuǎn)醛酶

轉(zhuǎn)酮酶(transketolase)就是催化含有一個(gè)酮基、一個(gè)醇基的二碳基團(tuán)轉(zhuǎn)移的酶。其接受體是醛，輔酶是TPP。

轉(zhuǎn)醛酶(transaldolase)是催化含有一個(gè)酮基、二個(gè)醇基的三碳基團(tuán)轉(zhuǎn)移的酶。其接受體是亦是醛，但不需要TPP。第14頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/1815(7)四碳糖與五碳糖的基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)4-磷酸赤蘚糖erythrose4-phosphate5-磷酸核酮糖ribulose5-phosphate3-磷酸甘油醛glyceraldehyde3-phosphate6-磷酸果糖Fructose6-phosphate轉(zhuǎn)酮酶(TPP)第15頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/1816三、磷酸戊糖途徑的反應(yīng)過(guò)程磷酸戊糖途徑的總反應(yīng)式：

G-6-P+12NADP++7H2O→6CO2+12NADPH+12H++H3PO4即6分子G-6-P可生成6分子CO2，4分子F-6-P，2分子3-磷酸甘油醛和12分子NADPH。

第16頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/1817全部代謝過(guò)程可分為兩個(gè)階段：G-6-P氧化分解生成5-磷酸核酮糖：

⑴G-6-P脫氫氧化生成6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯：*6-磷酸葡萄糖脫氫酶G-6-PNADP+6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯NADPH+H+第17頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/1818⑵6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯水解生成6-磷酸葡萄糖酸：內(nèi)酯酶6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯6-磷酸葡萄糖酸H2O第18頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/1819⑶6-磷酸葡萄糖酸再脫氫脫羧生成5-磷酸核酮糖：6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶6-磷酸葡萄糖酸5-磷酸核酮糖NADPH+H++CO2NADP+第19頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/18205-磷酸核酮糖經(jīng)一系列基團(tuán)轉(zhuǎn)移及差向異構(gòu)反應(yīng)生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖。此階段的所有反應(yīng)均為可逆反應(yīng)。在此階段，經(jīng)由5-磷酸核酮糖的異構(gòu)可生成5-磷酸核糖。5-磷酸核酮糖的基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)過(guò)程：第20頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/18215-磷酸核酮糖(C5)×35-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-磷酸赤蘚糖

C46-磷酸果糖

C66-磷酸果糖

C63-磷酸甘油醛

C3第21頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/1822磷酸戊糖途徑的非氧化分子重排階段H2OPi65-磷酸核酮糖25-磷酸核糖25-磷酸木酮糖2

3-磷酸甘油醛27-磷酸景天庚酮糖2

4-磷酸赤蘚丁糖26-磷酸果糖25-磷酸木酮糖23-磷酸甘油醛26-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖16-磷酸果糖轉(zhuǎn)醛酶異構(gòu)酶轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)酮酶醛縮酶階段之一階段之二階段之三第22頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/1823磷酸戊糖途徑的非氧化階段之一

（5-磷酸核酮糖異構(gòu)化）

差向異構(gòu)酶異構(gòu)酶5-磷酸木酮糖5-磷酸核糖5-磷酸核酮糖第23頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/1824磷酸戊糖途徑的非氧化階段之二

（基團(tuán)轉(zhuǎn)移）

+24-磷酸赤蘚糖+25-磷酸核糖23-磷酸甘油醛轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)醛酶26-磷酸果糖+7-磷酸景天庚酮糖2H25-磷酸木酮糖第24頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/1825基團(tuán)轉(zhuǎn)移（續(xù)前）

+24-磷酸赤蘚糖+23-磷酸甘油醛26-磷酸果糖轉(zhuǎn)酮酶25-磷酸木酮糖第25頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/1826H2OPi1,6-二磷酸果糖23-磷酸甘油醛6-磷酸果糖醛縮酶二磷酸果糖酯酶磷酸戊糖途徑的非氧化階段之三

（3-磷酸甘油醛異構(gòu)、縮合與水解）異構(gòu)酶第26頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/1827

磷酸戊糖途徑的小結(jié)：反應(yīng)式總反應(yīng)圖特點(diǎn)第27頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/1828

磷酸戊糖途徑總反應(yīng)式6G-6-P+12NADP++7H2O

5

G-6-P+6CO2+12NADPH+12H++H3PO4第28頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/1829磷酸戊糖途徑圖糖酵解途徑6×6-磷酸葡萄糖2×5-磷酸木酮糖2×5-磷酸核糖2×5-磷酸木酮糖2×7-磷酸景天糖2×3-磷酸甘油醛2×4-磷酸赤蘚糖2×6-磷酸果糖2×3-磷酸甘油醛2×6-磷酸果糖6×6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯6NADPH6×6-磷酸葡萄糖酸6H2O6×5-磷酸核酮糖6NADPH6CO2葡萄糖第29頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/1830HMS示意圖：2C62C52C62C62CO22CO22CO22C52C52C32C62C72C32C42C65C6回到下一循環(huán)第30頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/1831磷酸戊糖途徑特點(diǎn)：反應(yīng)部位：胞漿反應(yīng)底物：6-磷酸葡萄糖重要反應(yīng)產(chǎn)物：NADPH、5-磷酸核糖限速酶：6-磷酸葡萄糖脫氫酶(G-6-PD)

第31頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/1832（三）磷酸戊糖途徑的意義1、產(chǎn)生5-磷酸核糖2、產(chǎn)生NADPH第32頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/18331、5-磷酸核糖作用}DNA、RNA合成原料(1)NAD(P)+(2)FAD(3)HSCoA各種核苷酸輔酶(1)NTP(2)dNTP核苷酸(3)cAMP/cGMP}第二信使合成原料第33頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/18342、NADPH的主要功能1）、作為供氫體

---參與體內(nèi)多種生物合成反應(yīng)2）、是谷胱甘肽還原酶的輔酶

---對(duì)維持細(xì)胞中還原型谷胱甘肽的正常含量起重要作用3）、作為加單氧酶的輔酶

---參與肝臟對(duì)激素、藥物和毒物的生物轉(zhuǎn)化作用4）、清除自由基的作用第34頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/1835NADPH作為體內(nèi)的供氫體

脂肪酸、膽固醇和類固醇化合物的生物合成，均需要大量的NADPH。NADPH+H+R-C=C-R’

R-CH2-CH2-R’HHR-CH2-C-R’

R-CH2-CH-R’0=OHNADP+第35頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/1836

谷胱甘肽的功能：(1)解毒功能(2)保護(hù)巰基酶/蛋白質(zhì)(3)可消除自由基(4)協(xié)肋氨基酸的吸收谷胱甘肽的抗氧化作用第36頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/1837NADPH作為羥化酶的輔酶羥化反應(yīng)：

(1)與某些生物合成(膽固醇、膽汁酸、類固醇激素等)有關(guān)；

(2)與肝臟的生物轉(zhuǎn)化(激素、藥物、毒物的生物轉(zhuǎn)化)有關(guān)。RH+NADPH+H+ROH+NADP++H2O羥化酶第37頁(yè)/共40頁(yè)2023/4/1838蠶豆病:

蠶豆病的癥狀是：吃蠶豆幾小時(shí)或1～2天后，突然感到精神疲倦、頭暈、惡心、畏寒發(fā)熱、全身酸痛、萎靡不振，并伴有黃疸、肝脾腫大、呼吸