磷酸戊糖途徑和糖的其他代謝途徑

第二十五章

磷酸戊糖途徑和糖的

其他代謝途徑一、戊糖磷酸途徑

（pentosephosphatepathway）

磷酸己糖支路

己糖單磷酸途徑

戊糖支路

戊糖磷酸循環(huán)

糖酵解有氧氧化細(xì)胞內(nèi)糖的其他分解途徑∽分解代謝支路/旁路糖在體內(nèi)的主要分解途徑戊糖磷酸途徑磷酸戊糖為代表性中間產(chǎn)物糖酵解在磷酸己糖處分支（一）磷酸戊糖途徑的發(fā)現(xiàn)1、碘乙酸和氟化物不能完全抑制G的利用2、存在葡萄糖-6-磷酸脫氫酶葡萄糖酸-6-磷酸脫氫酶其他磷酸化五碳、六碳、七碳糖NADP+為其輔酶NADPH22CO磷酸戊糖途徑細(xì)胞質(zhì)中（二）磷酸戊糖途徑的主要反應(yīng)5-磷酸核糖5-磷酸木酮糖6-磷酸葡萄糖糖酵解6-磷酸葡萄糖酸NADP+NADPH+H+5-磷酸核酮糖NADP+NADPH+H+CO27-磷酸景天庚酮糖3-磷酸甘油醛6-磷酸果糖4-磷酸赤蘚糖3-磷酸甘油醛

氧化階段(脫碳產(chǎn)能)非氧化階段(重組)2NADPH生物氧化O25ATP+2H2O6-磷酸果糖

氧化階段(脫碳產(chǎn)能)6-磷酸葡萄糖脫氫酶6-磷酸葡萄糖酸δ內(nèi)酯6-磷酸葡萄糖水解Looksfamiliar?6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶5-磷酸核酮糖6-磷酸葡萄糖酸5-磷酸核糖Glucose-6-phosphate

2NADP+H2O

ribose-5-phosphate

2NADPH+2H+CO2

核苷酸合成的前體從五C糖重新生成6C糖非氧化階段(重組)5-磷酸木酮糖轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)醛酶twosimilarreactionsinglycolysis：6-P-G6-P-F；3-P-甘油酸

2-P-甘油酸核酮糖5-磷酸木酮糖5-磷酸差向異構(gòu)酶酶作用TPPhelpsthetwo-carbontransferringintransketolase（轉(zhuǎn)酮醇酶）TPPDonor(ketose)Acceptor(aldose)pyruvatedecarboxylase可逆反應(yīng)Athree-carbonunitistransferredfromaketosetoanaldosewithoutbeinghelpedbycofactorsDonorAcceptor(ketose)(aldose)景天庚酮糖赤蘚糖轉(zhuǎn)醛酶Thesecondreactioncatalyzedbytransketolaseinconvertingsixribulose5-PtofiveGlc6-P.TPP轉(zhuǎn)酮酶Donor(ketose)Acceptor(aldose)（三）戊糖磷酸途徑反應(yīng)速度的調(diào)控1、氧化階段兩步反應(yīng)都是不可逆的2、NADPH與NADP+競(jìng)爭(zhēng)葡萄糖-6-磷酸脫氫酶葡萄糖酸-6-磷酸脫氫酶上的結(jié)合位點(diǎn)---產(chǎn)物抑制

受NADP+/

NADPH的調(diào)節(jié)3、戊糖磷酸途徑

——為機(jī)體提供5-磷酸核糖和NADPH（1）機(jī)體需要5-磷酸核糖＞＞NADPH

G-6-PF-6-PF-1,6-二磷酸甘油醛-3-P

F-6-P和甘油醛-3-P轉(zhuǎn)為5-磷酸核糖

耗ATP糖酵解可逆反應(yīng)（2）機(jī)體對(duì)5-磷酸核糖和NADPH需求相當(dāng)磷酸戊糖途徑的氧化階段占優(yōu)勢(shì)（3）機(jī)體對(duì)NADPH的需求＞＞

5-磷酸核糖

G徹底分解產(chǎn)生足夠的NADPH。6(6-磷酸葡萄糖)+6O2

6(5-磷酸核酮糖)+6CO2+6H2O+30ATP每循環(huán)一次，生成2個(gè)NADPH+H+/6分子ATP1分子G循環(huán)6次完全分解，產(chǎn)生30個(gè)ATP葡萄糖活化為G-6-P，消耗1個(gè)ATP葡萄糖+O2

6CO2+6H2O+29ATP（四）戊糖磷酸途徑的生物意義（1）NADPH為許多物質(zhì)的合成提供還原力（2）是聯(lián)系戊糖代謝的途徑（3）產(chǎn)能（29ATP）—不通過糖酵解（4）維護(hù)紅細(xì)胞及含巰基蛋白的正常功能（5）磷酸核糖用于DNA、RNA的合成木酮糖參與光合作用固定CO2

各種單糖用于合成各類多糖

CO----NH-CH-CO--NH-CH2-COOH

（

CH2）3CH2

HCNH2SH

COOH

還原型谷胱甘肽

Glu------Cys------GlySH還原型谷胱甘肽

Glu------Cys------GlyS

S氧化型谷胱甘肽

Glu-------Cys------GlyGSSG+NADPH+H+2GSH+NADP+

（一）葡萄糖異生（Gluconeogenesis）

——以非糖物質(zhì)為前體合成葡萄糖機(jī)體先消耗葡萄糖然后消耗糖原糖異生維持血糖穩(wěn)定二、糖的其他代謝途徑1、糖異生途徑部位：肝臟（線粒體、細(xì)胞質(zhì)）

克服糖酵解中3個(gè)不可逆步驟第一步：丙酮酸PEPConversionofPyruvateintoPhosphoenolpyruvate

線粒體基質(zhì)乙酰CoA別構(gòu)激活劑草酰乙酸不能通過線粒體內(nèi)膜草酰乙酸天冬氨酸（穿膜）草酰乙酸草酰乙酸蘋果酸（穿膜）草酰乙酸線粒體胞液谷草轉(zhuǎn)氨酶谷草轉(zhuǎn)氨酶線粒體胞液蘋果酸脫氫酶蘋果酸脫氫酶丙酮酸+ATP+GTP+HCO3-PEP+ADP+GDP+Pi+H++CO2

細(xì)胞質(zhì)（或線粒體中）PEP羧激酶羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸逆行至1，6-二磷酸果糖第2步水解酶催化P6-磷酸果糖PP1，6-二磷酸果糖水解酶水解作用第3步丙酮酸通過糖異生形成一個(gè)G，消耗多少個(gè)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共計(jì)6分子ATP哪些物質(zhì)可以通過糖異生途徑形成糖元？凡能轉(zhuǎn)變成糖代謝中間產(chǎn)物的物質(zhì)1、乳酸回爐再造－解毒、節(jié)能2、饑餓狀態(tài)下氨基酸、甘油維持血糖濃度機(jī)體先消耗葡萄糖然后消耗糖原糖異生維持血糖穩(wěn)定纖維素有機(jī)酸微生物發(fā)酵糖異生葡萄糖糖原

2、糖異生的生理意義（1）饑餓狀態(tài)下維持血糖濃度恒定（2）調(diào)節(jié)酸堿平衡（3）回收乳酸分子中的能量

葡萄糖產(chǎn)生的乳酸轉(zhuǎn)運(yùn)至肝經(jīng)糖異生作用生成葡萄糖，轉(zhuǎn)運(yùn)至肌肉組織加以利用，這一過程稱為乳酸循環(huán)（Cori循環(huán)）。

酵解血循環(huán)乳酸循環(huán)（Cori循環(huán)）肌肉肝G丙酮酸乳酸糖酵解NADH+H+NAD+乳酸乳酸丙酮酸GNAD+NADH+H+G糖異生血液乳酸循環(huán)是肝和肌肉組織中酶特點(diǎn)所致

生理意義：避免損失乳酸；防止酸中毒乳酸循環(huán)是耗能的過程，2分子乳酸異生為葡萄糖需消耗6分子ATP。3、糖異生作用的調(diào)節(jié)

糖異生與糖酵解相互協(xié)調(diào)（1）

高濃度6-P-G

抑制己糖激酶、活化磷酸酶抑制糖酵解、促進(jìn)糖異生己糖激酶6-P-GG6-P-GG磷酸酶（2）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檸檬酸抑制磷酸果糖激酶，活化磷酸酶，抑制糖酵解；2，6-二磷酸果糖促進(jìn)葡萄糖分解，抑制糖異生；胰高血糖素使磷酸果糖激酶-2（PFK-2）磷酸化失活，促進(jìn)糖異生6-P-F2，6-二磷酸果糖磷酸果糖激酶-2二磷酸果糖磷酸酶-2磷酸果糖激酶-2二磷酸果糖磷酸酶-2同一條肽鏈Ser-OH磷酸化：激活磷酸酶、抑制激酶2，6-二磷酸果糖是PFK-1的激活劑、促進(jìn)酵解（3）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，促進(jìn)糖異生；ADP刺激酵解，抑制丙酮酸羧化酶；ATP抑制丙酮酸激酶（酵解），促進(jìn)糖異生底物循環(huán)（substratecycle）

作用物的互變反應(yīng)分別由不同的酶催化其單向反應(yīng)，這種互變循環(huán)稱之為底物循環(huán)。當(dāng)兩種酶活性相等時(shí)，則不能將代謝向前推進(jìn)，稱之為無效循環(huán)（FutileCycles）。第一個(gè)底物循環(huán)：己糖激酶G-6-P磷酸酶G-6-P

葡萄糖第二個(gè)底物循環(huán)：

2，6-雙磷酸果糖的水平是肝內(nèi)調(diào)節(jié)糖的分解或糖異生反應(yīng)方向的主要信號(hào)第三個(gè)底物循環(huán)：葡萄糖在UDP-葡萄糖-焦磷酸化酶的作用下，形成UDP-G。其他糖同樣。UDP-糖為糖的活化形式。糖核苷酸（二）乳糖的合成與分解為酶提供非共價(jià)結(jié)合的位點(diǎn)NDP糖焦磷酸化酶釋放大量能量乳糖由半乳糖和葡萄糖以β糖苷鍵相連半乳糖半乳糖激酶半乳糖-1-磷酸半乳糖-1-磷酸尿苷酰轉(zhuǎn)移酶UDP-G尿嘧啶核苷二磷酸--半乳糖G-1-PUDP半乳糖在乳腺組織中，半乳糖基轉(zhuǎn)移酶與α-乳清蛋白結(jié)合（乳糖合酶），將UDP-半乳糖轉(zhuǎn)給D-葡萄糖，形成乳糖。UDP-半乳糖非乳腺組織中，在半乳糖基轉(zhuǎn)移酶的作用下，將UDP-半乳糖轉(zhuǎn)給N-乙酰-D葡萄糖胺以G為半乳糖基受體×乳糖（酶活性?。︰DP-半乳糖D-半乳糖-N-乙酰-D葡萄糖胺糖蛋白半乳糖基轉(zhuǎn)移酶N-乙酰-D葡萄糖胺2、乳糖的分解腸上皮細(xì)胞外表面有雙糖水解酶微生物分泌β-半乳糖苷酶乳糖

半乳糖+葡萄糖β-半乳糖苷酶（微生物）乳糖水解酶3、乳糖不耐癥lactoseintolerant（）

小腸細(xì)胞乳糖酶活性大部分/全部消失4、細(xì)菌的乳糖操縱子（代謝調(diào)控）（三）糖蛋白的生物合成寡糖對(duì)多肽鏈的加工糖基供體受體糖基轉(zhuǎn)移酶（活化糖基）活化形式核苷二磷酸：UDP-長醇焦磷酸：DPP-第一個(gè)糖基受體：特定AA殘基糖鏈延伸時(shí)為新接上的糖基長醇1、寡糖與多肽鏈的連接類型①N-連接型寡糖（N-連寡糖,N-糖肽鍵）N乙酰葡萄糖胺Asn-X-SerAsn-X-ThrX≠Pro分布于膜蛋白、血漿蛋白五糖核心（天線）GlcNAcGlcNAcManManMan甘露糖高甘露糖型雜合型

復(fù)雜型（唾液酸）②O-連接型寡糖（O-連寡糖,O-糖肽鍵）N乙酰半乳糖胺膠原蛋白中半乳糖與5-羥賴氨酸形成0糖肽鍵植物糖蛋白阿拉伯糖與羥脯氨酸形成0糖肽鍵filleddiamond=sialicacid(NANA)linkagetoproteinGl