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1、第五节 磷酸戊糖途径 (pentose phosphate pathway）,概 念 过 程 生理意义 调 节,一、磷酸戊糖途径的概念,以6-葡萄糖开始，在6-磷酸葡萄糖脱氢酶催化下形成6-磷酸葡萄糖酸，进而代谢生成磷酸戊糖为中间代谢物的过程，称为磷酸戊糖途径。,磷酸戊糖途径 (phosphopentose pathway) 又称磷酸已糖旁路 (hexose monophosphate shunt,HMS) 或Warburg-Dikens途径。,二、磷酸戊糖途径的过程,6磷酸葡萄糖经脱氢、水合、氧化脱羧生成5磷酸核酮糖、NADPH和CO2,5磷酸核酮糖经一系列基团转移反应 异构成6磷酸葡萄糖回
2、到下一个循环。,第一阶段（氧化阶段）,第二阶段（异构阶段）：,(2) 6-磷酸葡萄糖酸内酯转变为 6-磷酸葡萄糖酸,6-磷酸葡萄糖酸内酯 6-phosphoglucono-lactone,6-磷酸葡萄糖酸 6-phosphogluconate,H2O,内酯酶 lactonase,(3) 6-磷酸葡萄糖酸转变为 5-磷酸核酮糖,6-磷酸葡萄糖酸 6-phosphogluconate,(4) 三种五碳糖的互换,5-磷酸核酮糖 ribulose 5-phosphate,（5) 二分子五碳糖的基团转移反应,转酮醇酶,(TPP),(6)七碳糖与三碳糖的基团转移反应,转醛醇酶,Mg2+或Mn2+,转酮醇酶
3、与转醛醇酶,转酮醇酶(transketolase)就是催化含有一个酮基、一个醇基的二碳基团转移的酶。其接受体是醛，辅酶是TPP。,转醛醇酶(transaldolase)是催化含有一个酮基、二个醇基的三碳基团转移的酶。其接受体是亦是醛，但不需要TPP。,(7)四碳糖与五碳糖的基团转移反应,转酮醇酶,(TPP),磷酸戊糖途径的小结：,反 应 式,总反应图,特 点,磷酸戊糖途径总反应式,磷酸戊糖途径图,糖酵解途径,葡萄糖,HMS示意图：,2C6,2C5,2C6,2C6,2CO2,2CO2,2CO2,2C5,2C5,2C3,2C6,2C7,2C3,2C4,2C6,5C6回到下一循环,磷酸戊糖途径特点
4、：,反应部位： 胞浆 反应底物： 6-磷酸葡萄糖 重要反应产物： NADPH、5-磷酸核糖 限速酶： 6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G-6-PD),（三）磷酸戊糖途径的意义,1、产生5-磷酸核糖,2、产生NADPH,1、5-磷酸核糖作用,合成原料,2、NADPH的主要功能,1）、作为供氢体 -参与体内多种生物合成反应,2）、是谷胱甘肽还原酶的辅酶 -对维持细胞中还原型谷胱甘肽的正常含量起重要作用,3）、作为加单氧酶的辅酶 -参与肝脏对激素、药物和毒物的生物转化作用,4）、清除自由基的作用,NADPH作为体内的供氢体,脂肪酸、胆固醇和类固醇化合物的生物合成，均需要大量的NADPH。,NADPH + H+
5、,谷胱甘肽的功能：,(1) 解毒功能 (2) 保护巯基酶/蛋白质 (3) 可消除自由基 (4) 协肋氨基酸的吸收,NADPH作为羟化酶的辅酶,羟化反应： (1)与某些生物合成(胆固醇、胆汁酸、类固醇激素等)有关； (2)与肝脏的生物转化(激素、药物、毒物的生物转化)有关。,蚕豆病 :,蚕豆病的症状是： 吃蚕豆几小时或12天后，突然感到精神疲倦、头晕、恶心、畏寒发热、全身酸痛、萎靡不振，并伴有黄疸、肝脾肿大、呼吸困难、肾功能衰竭，甚至死亡。,蚕豆病，俗称蚕豆黄,机理: 蚕豆中有3种物质：裂解素、锁未尔和多巴胺。前两种使谷胱甘肽氧化，后一种能激发红细胞的自身破坏，,血像检查: 红细胞明显减少，黄疸
6、指数明显升高。,(四) 磷酸戊糖途径的调节,餐后的兔肝胞浆中， NADP+/NADPH的比值为0.014 某些条件下， NADP+/NADPH的比值为700,最重要的调节因素是：NADP+的水平,糖的合成,一、单糖的合成 （一）糖异生概念： 主要指由非糖物质转变成葡萄糖或糖原的过程 （二）过程,糖异生主要途径和关键反应,糖原（或淀粉）,1-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,1，6-二磷酸果糖,3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮,2磷酸烯醇丙酮酸,2丙酮酸,葡萄糖,己糖激酶,果糖激酶,果糖二磷酸(酯)酶,丙酮酸激酶,丙酮酸羧化酶,葡萄糖6-磷酸酶,6-磷酸葡萄糖,2草酰乙酸,PEP羧激酶,糖异生途径关键反应之一
7、,糖异生途径关键反应之二,糖异生途径关键反应之三,糖酵解和葡萄糖异生的关系,A,B,C1,C2,A G-6-P磷酸酯酶 B F-1.6-P磷酸酯酶 C1 丙酮酸羧化酶 C2 PEP羧激酶,（胞液）,（线粒体）,葡萄糖,丙酮酸,草酰乙酸,天冬氨酸,磷酸二羟丙酮,3-P-甘油醛,-酮戊二酸,乳酸,谷氨酸,丙氨酸,TCA循环,乙酰CoA,PEP,G-6-P,F-6-P,F-1.6-P,丙酮酸,草酰乙酸,谷氨酸,-酮戊二酸,天冬氨酸,3-P-甘油,甘油,苹果酸,苹果酸,糖异生的调节： 1. 6-P-G与1.6-FBP： 促进异生，抑制酵解： 高浓度的6-P-G 、ATP 和柠檬酸， 促进酵解，抑制异生
8、： AMP 2.6-二磷酸果糖、ADP,部位： 肝脏、肌肉组织等细胞的胞浆中,定义： 由单糖合成糖原的过程称为糖原的合 成(glycogenesis)。,单糖: 葡萄糖(主要)、果糖、半乳糖等,二、糖原合成,ATP,葡萄糖激酶,Mg2+,葡萄糖 (glucose),（1）葡萄糖磷酸化生成 6-磷酸葡萄糖,ADP,1-磷酸葡萄糖 (glucose-1-phosphate),6-磷酸葡萄糖 (glucose-6-phosphate),（2）6-磷酸葡萄糖转变为1-磷酸葡萄糖,UDPG焦磷酸化酶,H2O,2Pi,（3）尿苷二磷酸葡萄糖的生成,尿苷,尿苷二磷酸葡萄糖 (UDPG),糖原引物(Gn) (
9、glycogen primer),糖原合酶,糖原(Gn+1) (glycogen),UDP,（4）UDPG中的葡萄糖连接到糖原引物上,尿苷,(5) 分支酶催化糖原不断形成新分支链,1218G,肝糖原与肌糖原比较,肝糖原 肌糖原 贮 量 90-100g 200-500g 5% 1-2% 合成原料 单糖/非糖物质 葡萄糖 分解产物 葡萄糖 乳 酸 功 能 维持血糖浓度 满足剧烈运动时 的相对恒定 肌肉对能量的需要 消 耗 餐后12-18h 剧烈运动后,糖代谢的调节过程 一、无氧酵解的调节 二、TCA 的调节 三、磷酸戊糖途径调节 四、糖异生的调节 五、糖原代谢的调节 六、神经和激素对糖的调节,糖酵
10、解过程的调节酶：,酶 的 名 称 已糖激酶 葡萄糖激酶(肝) 磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶,变构激活剂 Mg2+, Mn2+ Mg2+, Mn2+ Mg2+, AMP, ADP, F-1,6-2P, F-2,6-2P Mg2+, K+, F-1,6-2P,变构抑制剂 G-6-P - ATP，H+、柠檬酸， 长链脂肪酸 ATP,已糖激酶的分型 型 型,中文名称 已糖激酶(HK) 葡萄糖激酶(GK),存在范围 在组织细胞中 仅在肝脏和胰腺 广泛存在 细胞存在,与葡萄糖亲和力 高 低 Km: 0.01mmol/L Km: 10100mmol/L,产物反馈抑制 有 无,激素调控 受激素调控,葡萄糖激酶
11、/已糖激酶,变构抑制剂 ATP NADH ATP、NADH、 琥珀酰CoA,三羧酸循环的调节酶及其调节,酶 的 名 称 柠檬酸合酶 异柠檬酸脱氢酶 -酮戊二酸脱氢酶系,变构激活剂 ADP、AMP,P,丙酮酸氧化和 三羧酸循环 的调节,琥珀酰CoA,草酰乙酸,苹果酸,琥珀酸,-酮戊二酸,异柠檬酸,柠檬酸,延胡索酸,乙酰辅酶A,丙酮酸,磷酸戊糖途径： 最重要的调节因素是：NADP+的水平 糖异生的调节： 1. 6-P-G与1.6-FBP： 促进异生，抑制酵解：高浓度的6-P-G 、ATP 和柠檬酸， 促进酵解，抑制异生： 2.6-二磷酸果糖,2.丙酮酸与PEP： 丙酮酸羧化酶 激活剂：乙酰辅酶A
12、抑制剂：ADP 丙酮酸激酶：激活剂：ADP AMP 抑制剂：ATP NADH 丙氨酸,激素对肝糖原合成与分解的调控,意义：由于酶的共价修饰反应是酶促反应，只要有少量信号分子（如激素）存在，即可通过加速这种酶促反应，而使大量的另一种酶发生化学修饰，从而获得放大效应。这种调节方式快速、效率极高。,肾上腺素或胰高血糖素,1、腺苷酸环化酶（无活性）,腺苷酸环化酶（活性）,2、ATP,cAMP,R、cAMP,3、蛋白激酶（无活性）,蛋白激酶（活性）,4、磷酸化酶激酶（无活性）,磷酸化酶激酶（活性）,5、磷酸化酶 b（无活性）,磷酸化酶 a（活性）,6、糖原,6-磷酸葡萄糖,1-磷酸葡萄糖,葡萄糖,血液,肾上腺素或胰高血糖素,1,108,葡萄糖,4,5,6,
