新陳代謝 糖代謝－3戊糖磷酸途徑等學(xué)習(xí)課件

四、戊糖磷酸途徑（pentosephosphatepathway,PPP途徑）（一）概念以葡萄糖-6-磷酸為起始物，經(jīng)過氧化分解后產(chǎn)生戊糖磷酸、CO2和NADPH的循環(huán)體系稱為戊糖磷酸途徑（簡稱PPP途徑）。因為反應(yīng)的起始物為葡萄糖-6-磷酸，又稱該途徑為己糖磷酸支路（hexose

monophosphatepathway），簡稱HMP途徑。

------該途徑在動物、植物和微生物中均存在，在生物合成旺盛的細(xì)胞中更加活躍。第二節(jié)糖的分解代謝（續(xù)）葡萄糖葡糖-6-磷酸果糖-6-磷酸糖酵解糖原PPP70%30%（二）進(jìn)行部位：胞液（三）戊糖磷酸途徑反應(yīng)過程兩個階段氧化階段：六碳糖脫氫脫羧生成

NADPH、五碳糖非氧化階段：五碳糖分子重排生成六碳糖該途徑的核心反應(yīng)：

葡萄糖-6-磷酸+2NADP++H2O→核糖-5-磷酸

+2NADPH+2H++CO2

（五）戊糖磷酸途徑的兩個階段

2、非氧化分子重排階段

6

核酮糖-5-P

5

果糖-6-P5

葡萄糖-6-P1、氧化脫羧階段

6G-6-P6

葡萄糖酸-6-P6核酮糖-５-P

6NADP+NADPH6NADP+6NADPH6CO26H2O（四）2種特殊的酶：

轉(zhuǎn)酮酶－－轉(zhuǎn)羥乙醛基酶（C2）轉(zhuǎn)醛酶－－轉(zhuǎn)二羥丙酮基酶（C3）戊糖磷酸途徑的氧化脫羧階段NADP+

NADPH+H+H2O

NADPH+H+NADP+核酮糖-5-磷酸葡萄糖-6-磷酸6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯6-磷酸葡萄糖酸CO26-磷酸葡萄糖脫氫酶內(nèi)酯酶6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶葡萄糖-6-磷酸葡糖-6-磷酸脫氫酶6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯內(nèi)酯酶6-磷酸葡萄糖酸6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶核酮糖-5-磷酸核糖-5-磷酸磷酸核糖異構(gòu)酶葡萄糖-6-磷酸葡萄糖-6-磷酸脫氫酶6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯酶戊糖磷酸途徑的非氧化分子重排階段H2OPi6核酮糖-5-磷酸2核糖-5-磷酸2木酮糖-5-磷酸2甘油醛-3-磷酸2景天庚酮糖-7-磷酸2赤蘚糖-4-磷酸2

果糖-6-磷酸2木酮糖-5-磷酸2甘油醛-3-磷酸2

果糖-6-磷酸1果糖-1,6-二磷酸1

果糖-6-磷酸轉(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戊糖磷酸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)酶木酮糖-5-磷酸核糖-5-磷酸核酮糖-5-磷酸*

在同一不對稱碳原子上的基團位置的轉(zhuǎn)變稱為差向異構(gòu)化（表異構(gòu)化）；催化此反應(yīng)的酶即為差向異構(gòu)酶（表異構(gòu)酶）。戊糖磷酸途徑的非氧化階段之二

（基團轉(zhuǎn)移）+2赤蘚糖-4-磷酸+2核糖-5-磷酸2甘油醛-3-磷酸轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)醛酶2果糖-6-磷酸+景天庚酮糖-7-磷酸2H2木酮糖-5-磷酸基團轉(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H2O

Pi果糖-1,6-二磷酸2甘油醛-3-磷酸果糖-6-磷酸醛縮酶果糖二磷酸酯酶戊糖磷酸途徑的非氧化階段之三

（甘油醛-3-磷酸異構(gòu)、縮合與水解）異構(gòu)酶（六）戊糖磷酸途徑的總反應(yīng)式6G-6-P+12NADP++6H2O5G-6-P+

6CO2

+12NADPH+12H++Pi（七）

戊糖磷酸途徑的特點

1.葡萄糖直接脫氫脫羧，不經(jīng)三碳糖階段

2.只有輔酶Ⅱ參與脫氫反應(yīng)，產(chǎn)生NADPH磷酸戊糖途徑的總結(jié)一個葡萄糖分子不可能完成上述反應(yīng)，至少有3個葡萄糖分子同時進(jìn)入才可完成；只有6個葡萄糖分子同時進(jìn)入該途徑，才相當(dāng)于有一個葡萄糖分子完全被氧化成CO2和H2O；該途徑并不是細(xì)胞產(chǎn)生NADPH的唯一途徑發(fā)生在細(xì)胞液，不需要氧氣；根據(jù)細(xì)胞對NADPH、核糖和ATP的需要不同，該途徑可以四種不同的模式存在；調(diào)節(jié)機制相當(dāng)簡單磷酸戊糖途徑的四種變化形式

（八）戊糖磷酸途徑的生理意義

產(chǎn)生大量NADPH,主要用于還原（加氫）反應(yīng),為細(xì)胞提供還原力

產(chǎn)生核糖-5-磷酸，參加核酸代謝

途徑中的葡萄糖-6-磷酸、甘油醛-3-磷酸、果糖-6-磷酸將戊糖磷酸途徑、糖酵解和糖異生途徑聯(lián)系起來

提供多種3碳～7碳的糖，為生物合成提供碳骨架來源（如核糖、ATP、CoA、NAD＋、FAD、RNA及DNA等都來源于該途徑）

知識窗

蠶豆病(葡糖-6-磷酸脫氫酶缺乏癥)－－

G6PD缺乏者進(jìn)食蠶豆后發(fā)生的急性溶血性貧血

該病在我國西南、華南、華東和華北均有發(fā)現(xiàn),以粵、川、桂、湘、贛為最多。3歲以下患者占70％,男性患者占90％。成人患者較少見。

G6PD缺乏癥屬與X染色體連鎖的不完全顯性遺傳病，40％以上的病例有家族史。本病常發(fā)生于初夏蠶豆成熟季節(jié)，絕大多數(shù)病人因進(jìn)食新鮮蠶豆而發(fā)病?；颊呒t細(xì)胞內(nèi)缺乏G6PD，不能經(jīng)PPP途徑得到充分的NADPH，谷胱甘肽難以保持還原狀態(tài)，結(jié)果發(fā)生膜脂過氧化，導(dǎo)致紅細(xì)胞膜破裂，出現(xiàn)溶血性黃疸和貧血。閱讀

蠶豆病是由什么原因引起的？

蠶豆病屬先天性酶代謝缺陷遺傳病，與體內(nèi)紅細(xì)胞缺乏葡萄糖-6-磷酸脫氫酶（G-6-PD）有關(guān)。在正常情況下，人體紅細(xì)胞有一種具抗氧化作用的物質(zhì)——谷胱甘肽。G-6-PD缺乏者，谷胱甘肽尤其是還原型谷胱甘肽明顯減少，致使紅細(xì)胞對氧化作用十分敏感。

食入新鮮蠶豆后，蠶豆中所含的巢菜堿、蠶豆嘧啶、伴蠶豆嘧啶核苷和異尿咪等物質(zhì)，可使血液中的氧化性物質(zhì)增多，導(dǎo)致紅細(xì)胞被破壞，從而發(fā)生以黃疸和貧血為主要特征的全身溶血性反應(yīng)。第三節(jié)糖的合成代謝一、蔗糖的合成

2條途徑：蔗糖合成酶途徑蔗糖磷酸合成酶途徑√葡萄糖的活性（供體）形式：UDPGUDPG:尿苷二磷酸葡萄糖UDP-葡萄糖焦磷酸化酶催化的反應(yīng)－－UDPG的生成UDPG焦磷酸化酶UDPG葡萄糖-1-磷酸蔗糖合成酶途徑：蔗糖合成酶

UDPG＋果糖蔗糖＋UDP蔗糖磷酸合成酶途徑：

磷酸蔗糖合成酶

UDPG＋果糖-6-磷酸UDP＋蔗糖磷酸

磷酸酯酶

蔗糖磷酸蔗糖＋H3PO4二、淀粉的合成

1.α-1,4糖苷鍵的形成－－直鏈淀粉(amylose)的合成酶：UDPG轉(zhuǎn)葡糖苷酶；ADPG轉(zhuǎn)葡糖苷酶淀粉合成特點：需要引物；（麥芽糖、麥芽三糖、麥芽四糖或1個淀粉分子，作為α-葡萄糖的受體）主要以ADPG作為糖基供體；合成方向從還原端→非還原端。

2.α-1,6糖苷鍵的形成－－支鏈淀粉

(amylopectin)的合成分支酶----Q酶三、糖原的合成

糖原生物合成的研究經(jīng)歷了緩慢的歷程,直到1957年才發(fā)現(xiàn)糖原生物合成中,糖基的供體是UDPG。尿苷二磷酸葡萄糖引物：未完全被降解的糖原分子；

生糖原蛋白（糖原素）。

合成方向：還原端→非還原端。

3種酶：UDPG焦磷酸化酶----使葡萄糖活化

糖原合酶----延長α(1→4)糖苷鍵

糖原分支酶----形成α(1→6)糖苷鍵糖原合酶催化的反應(yīng)還原端非還原端非還原端還原端由糖原素引發(fā)的糖原合成糖原分支的形成糖原新分支的形成糖原多分支的生理意義：——增加非還原末端的數(shù)目;——增加糖原的可溶性；——增加糖原的分解與合成效率。四、糖異生作用(gluconeogenesis)

非糖物質(zhì)前體（如甘油、丙酮酸、乳酸及某些氨基酸等）在生物體內(nèi)轉(zhuǎn)變成葡萄糖的過程,稱為糖異生。

糖異生作用發(fā)生于所有的動物、植物、真菌和微生物中。每種情形下的反應(yīng)基本上是相同的。

糖異生是動物細(xì)胞自身合成葡萄糖的唯一手段。（一）部位：在較高等的動物體內(nèi)，主要發(fā)生在肝臟。腎皮質(zhì)有少量，腦、心肌、骨骼肌極少或無。（二）過程：EMP的逆過程,繞過三處不可逆步驟

1.丙酮酸羧化支路(繞過丙酮酸激酶)2.果糖-1,6-二磷酸轉(zhuǎn)變成果糖-6-磷酸(繞過磷酸果糖激酶)3.葡萄糖-6-磷酸水解為葡萄糖(繞過己糖激酶)

可見：糖異生并不是糖酵解的簡單逆轉(zhuǎn)！糖異生主要途徑和關(guān)鍵反應(yīng)

糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮2

磷酸烯醇丙酮酸2

丙酮酸葡萄糖己糖激酶果糖磷酸激酶二磷酸果糖磷酸酯酶丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶6-磷酸葡萄糖2

草酰乙酸PEP羧激酶糖異生途徑關(guān)鍵反應(yīng)之一PEP羧激酶ATP+H2O

ADP+Pi丙酮酸羧化酶P磷酸烯醇丙酮酸（PEP）GTPGDP丙酮酸草酰乙酸CO2CO2(1)(2)1、丙酮酸羧化支路：丙酮酸羧化支路：

丙酮酸羧化酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化丙酮酸逆向轉(zhuǎn)變成磷酸烯醇式丙酮酸的反應(yīng)，稱丙酮酸羧化支路。

此過程需消耗2個高能鍵。丙酮酸羧化酶——線粒體酶輔因子：生物素，Mg2+,Mn2+分子量：500,000。含4個亞基，每個亞基有1個生物素，生物素與酶蛋白Lys-NH2形成肽鍵——生物胞素活性中心亞結(jié)合位點1：ATP,H2CO3

生物素羧化亞結(jié)合位點2：丙酮酸轉(zhuǎn)羧基作用，丙酮酸羧化

磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶——胞液草酰乙酸+GTP磷酸烯醇式丙酮酸+GDPCO2圖丙酮酸到磷酸烯醇式丙酮酸的2條可能途徑2、果糖二磷酸酯酶果糖-6-磷酸果糖-1,6-二磷酸ATPADP果糖磷酸激酶

果糖二磷酸酯酶Pi糖異生（2）EMP糖異生途徑關(guān)鍵反應(yīng)之二3、葡萄糖-6-磷酸酯酶糖異生途徑關(guān)鍵反應(yīng)之三葡萄糖葡萄糖-6-磷酸ATPADP葡萄糖-6-磷酸酯酶Pi糖異生(3)己糖激酶腦和肌肉中不存在葡萄糖-6-磷酸酶，故不能利用葡萄糖-6-磷酸形成葡萄糖。（三）由丙酮酸生成葡萄糖的能量消耗總反應(yīng)：2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+6H2O葡萄糖+4ADP+2GDP+Pi+2NAD+葡萄糖——EMP2丙酮酸