磷酸戊糖途徑 糖原的合成和分解PPT課件

1、三羧酸循環(huán)的各步反應(yīng)三羧酸循環(huán)的各步反應(yīng)檸檬酸合成酶烏頭酸酶異檸檬酸脫氫酶a酮戊二酸脫氫酶琥珀酰CoA合成酶琥珀酸脫氫酶延胡索酸酶蘋果酸脫氫酶第1頁(yè)/共75頁(yè)（六）（六） 磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑（pentose phosphate pathway, ppp）第2頁(yè)/共75頁(yè)1、化學(xué)反應(yīng)歷程及催化酶類 特點(diǎn)：氧化脫羧階段和非氧化分子重排階段2、總反應(yīng)式和調(diào)節(jié)機(jī)制3、磷酸戊糖途徑的生理意義第3頁(yè)/共75頁(yè)動(dòng)物細(xì)胞植物細(xì)胞細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)線粒體 高爾基體細(xì)胞核內(nèi)質(zhì)網(wǎng)溶酶體細(xì)胞壁葉綠體有色體白色體液胞晶體分泌物吞噬中心體胞飲細(xì)胞膜丙酮酸氧化三羧酸循環(huán)磷酸戊糖途徑糖酵解糖異生第4頁(yè)/共75頁(yè)6葡萄糖-6-

2、磷酸66-磷酸-葡萄糖酸內(nèi)酯66-磷酸-葡萄糖酸65-磷酸-核酮糖NADPHNADPH CO225-磷酸-核糖25-磷酸-木酮糖23-磷酸甘油醛27-磷酸景天庚酮糖2果糖-6-磷酸24-磷酸赤蘚糖2果糖-6-磷酸23-磷酸甘油醛果糖-1.6-二磷酸果糖-6-磷酸H2OPiH2O25-磷酸-木酮糖第5頁(yè)/共75頁(yè)磷酸戊糖途徑的兩個(gè)階段 2、非氧化分子重排階段 6 核酮糖-5-P 5 果糖-6-P 5 葡萄糖-6-P1、氧化脫羧階段 6 G-6-P 6 葡萄糖酸-6-P 6 核酮糖-5-P 6 NADP+ 6 NADPH+6H+ 6 NADP+ 6 NADPH+6H+6CO26H2O第6頁(yè)/共75

3、頁(yè)磷酸戊糖途徑的氧化脫羧階段6-磷酸葡萄糖酸NADP+ NADPH+H+ H2O6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯6-磷酸葡萄糖脫氫酶內(nèi)酯酶glucose-6-phosphate dehydrogenasegluconolactonase第7頁(yè)/共75頁(yè)磷酸戊糖途徑的氧化脫羧階段6-磷酸葡萄糖酸 NADPH+H+NADP+5-磷酸核酮糖CO26-磷酸葡萄糖酸脫氫酶6-phosphogluconate dehydrogenase第8頁(yè)/共75頁(yè)磷酸戊糖途徑的非氧化分子重排階段H2OPi6 5-磷酸核酮糖2 5-磷酸核糖2 5-磷酸木酮糖2 3-磷酸甘油醛2 7-磷酸景天庚酮糖2 4-磷酸赤蘚糖2

4、 6-磷酸果糖2 5-磷酸木酮糖2 3-磷酸甘油醛2 6-磷酸果糖1， 6-二磷酸果糖1 6-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9頁(yè)/共75頁(yè)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10頁(yè)/共75頁(yè)磷酸戊糖途徑的非氧化階段之二（基團(tuán)轉(zhuǎn)移 I）+25-磷酸核糖23-磷酸甘油醛轉(zhuǎn)酮酶+7-磷酸景天庚酮糖2H25-磷酸木酮糖transketolase第11頁(yè)/共75頁(yè)磷酸戊糖途徑的非氧化階段之二（基團(tuán)轉(zhuǎn)移 II）+24-磷酸赤蘚糖23-磷酸甘油醛轉(zhuǎn)醛酶26-磷酸果糖+7-磷酸景天庚酮糖2Htransa

5、ldolase第12頁(yè)/共75頁(yè)磷酸戊糖途徑的非氧化階段之二（基團(tuán)轉(zhuǎn)移 III）+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transketolase第13頁(yè)/共75頁(yè)磷酸戊糖途徑的非氧化分子重排階段C5+C5 C3+C7C7+C3 C4+C6C5+C4 C3+C6轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)醛酶第14頁(yè)/共75頁(yè)H2O Pi1,6-二 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15頁(yè)/共75頁(yè)磷酸戊糖途徑的總反應(yīng)式6 G-6-P + 12NADP+ +6H2O5 G-6-P + 6CO2 +

6、12NADPH +12H+ +Pi第16頁(yè)/共75頁(yè)磷酸戊糖途徑的調(diào)節(jié) 6-磷酸葡萄糖脫氫酶是磷酸戊糖途徑的限速酶，催化不可逆反應(yīng)。其活性主要受NADP+ /NADPH比例的調(diào)節(jié)。比值大于10時(shí)，抑制作用可達(dá)到90%。第17頁(yè)/共75頁(yè)磷酸戊糖途徑與糖酵解途徑的協(xié)調(diào)調(diào)節(jié) G-6-P的流向取決于對(duì)NADPH、磷酸戊糖及ATP的需要。 （1）需要核糖-5-P的量NADPH的量。（2）需要量：NADPH = 5-磷酸核糖。（3）需要NADPH的量 5-磷酸核糖的量。第18頁(yè)/共75頁(yè)（1）需要核糖-5-P（用于合成嘌呤核苷酸）的量比NADPH的量大得多時(shí)。大多數(shù)G-6-P轉(zhuǎn)變成5-磷酸核糖。還可由轉(zhuǎn)

7、酮酶、轉(zhuǎn)醛酶催化，將2分子F-6-P和1分子甘油醛-3-P轉(zhuǎn)變成3 分子核糖-5-P。5 G-6-P +ATP 6 核糖-5-P + ADP + H+第19頁(yè)/共75頁(yè)5-磷酸核酮糖5-磷酸核糖5-磷酸木酮糖3-磷酸甘油醛7-磷酸景天庚酮糖4-磷酸赤蘚糖6-磷酸果糖5-磷酸木酮糖3-磷酸甘油醛6-磷酸果糖轉(zhuǎn)醛酶異構(gòu)酶轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)酮酶第20頁(yè)/共75頁(yè)（2）對(duì)NADPH和5-磷酸核糖的需要量平衡時(shí)。代謝就通過(guò)氧化階段由G-6-P氧化脫羧，生成2個(gè)NADPH和1個(gè)核糖-5-P：G-6-P +2NADP+ +H2O核糖-5-P +2NADPH +2H+ +CO2 第21頁(yè)/共75頁(yè)（3）需要NADPH的

8、量比5-磷酸核糖的量多得多時(shí)。G-6-P就完全氧化成CO26（G-6-P）+12NADP+6H2O6（核糖-5-P）+12NADPH+12H+6CO2G-6-P + 12NADP+ + 7H2O 12NADPH + 2H+ + 6CO2 6（核糖-5-P）4（果糖-6-P）+2(甘油醛-3-P)4（果糖-6-P）+2(甘油醛-3-P)+ H2O 5（G-6-P）+Pi第22頁(yè)/共75頁(yè)6 5-磷酸核酮糖2 5-磷酸核糖2 5-磷酸木酮糖2 3-磷酸甘油醛2 7-磷酸景天庚酮糖2 4-磷酸赤蘚糖2 6-磷酸果糖2 5-磷酸木酮糖2 3-磷酸甘油醛2 6-磷酸果糖轉(zhuǎn)醛酶異構(gòu)酶轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)酮酶第23頁(yè)/

9、共75頁(yè)(4)需要NADPH和ATP更多時(shí)，G-6-P轉(zhuǎn)化成丙酮酸磷酸戊糖途徑3-磷酸甘油醛+6-磷酸果糖糖酵解3 ( G - 6 - P ) + 6 N A D P+ 5 N A D+ 5 P i + 8 A D P 5丙酮酸+6NADPH+5NADH2+8ATP+2H2O+8H+3CO2 第24頁(yè)/共75頁(yè)磷酸戊糖途徑的氧化脫羧階段NADP+ NADPH+H+ H2O NADPH+H+NADP+5-磷酸核酮糖6-磷酸葡萄糖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 脫氫酶第25頁(yè)/共75頁(yè)6 5-磷酸核酮糖2 5-磷酸核糖2 5-磷酸木酮糖2 3

10、-磷酸甘油醛2 7-磷酸景天庚酮糖2 4-磷酸赤蘚糖2 6-磷酸果糖2 5-磷酸木酮糖2 3-磷酸甘油醛2 6-磷酸果糖轉(zhuǎn)醛酶異構(gòu)酶轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)酮酶第26頁(yè)/共75頁(yè)Glycolysis己糖激酶異構(gòu)酶磷酸果糖激酶醛縮酶丙糖磷酸異構(gòu)酶甘油醛3磷酸脫氫酶磷酸甘油酸激酶變位酶烯醇化酶丙酮酸激酶NADH NADATPATPATPATPADPADPADPADP第27頁(yè)/共75頁(yè)生理意義生理意義1、 產(chǎn)生大量的NADPH，為細(xì)胞的各種合成反應(yīng)提供主要的還原力。2、中間產(chǎn)物為許多化合物的合成提供原料。第28頁(yè)/共75頁(yè)（一）糖的異生（一）糖的異生1、糖異生作用的主要途徑和關(guān)鍵反應(yīng)2、糖異生總反應(yīng)3、葡萄糖代謝與

11、糖異生作用的關(guān)系三 糖的合成代謝第29頁(yè)/共75頁(yè) 由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化成葡萄糖或糖原的過(guò)程叫做糖的異生作用。（一）糖的異生作用第30頁(yè)/共75頁(yè) 凡是能生成丙酮酸或草酰乙酸的物質(zhì)都可以變成葡萄糖，如TCA中全部的中間產(chǎn)物，大多數(shù)氨基酸。1、糖異生的前體及途徑主要前體有：乳酸、生糖氨基酸、甘油。第31頁(yè)/共75頁(yè)2、進(jìn)行部位 主要在肝臟中進(jìn)行。另外，腎臟中也可進(jìn)行糖的異生。第32頁(yè)/共75頁(yè) 各類非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)樘窃木唧w步驟基本上按糖酵解逆過(guò)程進(jìn)行。3、途徑第33頁(yè)/共75頁(yè)葡萄糖葡萄糖- 6-磷酸果糖- 6-磷酸果糖- 1，6-二磷酸2 3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮2甘油酸- 1，3-二磷酸2甘油酸

12、- 3-磷酸2甘油酸- 2-磷酸2磷酸烯醇丙酮酸2丙酮酸第一階段第二階段第三階段葡萄糖的磷酸化磷酸己糖的裂解ATP的生成第四階段丙酮酸和ATP的生成12345678910糖酵解途徑第34頁(yè)/共75頁(yè)糖異生主要途徑和關(guān)鍵反應(yīng) 非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化成糖代謝的中間產(chǎn)物后，在相應(yīng)的酶催化下,繞過(guò)糖酵解途徑的三個(gè)不可逆反應(yīng),利用糖酵解途徑其它酶生成葡萄糖的途徑。 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激酶果糖二磷酸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羧激酶第35頁(yè)/共75頁(yè)糖異生途徑關(guān)鍵反

13、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第36頁(yè)/共75頁(yè)糖異生途徑關(guān)鍵反應(yīng)之二果糖-1,6-二磷酸酶+ H2O+ Pi1,6-二磷酸果糖PPOH2COH2COHOOHHOHHHHH2COOH6-磷酸果糖POH2COHOOHHHH第37頁(yè)/共75頁(yè)糖異生途徑關(guān)鍵反應(yīng)之三+ H2O+Pi葡萄糖-6-磷酸酶P6-磷酸葡萄糖H葡萄糖第38頁(yè)/共75頁(yè)糖異生總反應(yīng)： 2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H+4H20 Glc+2NAD+4ADP+2GDP+6Pi 從2分子丙酮酸形成Glc共消耗6個(gè)ATP，2個(gè)NAD

14、H。 第39頁(yè)/共75頁(yè)（1）甘油的糖異生作用在甘油磷酸激酶作用下生成-磷酸甘油，再經(jīng)-磷酸甘油脫氫酶作用轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿岫u丙酮4、甘油、丙酮酸、乳酸等糖異生作用第40頁(yè)/共75頁(yè)（2）乳酸、丙酮酸等異生作用乳酸、丙酮酸及三羧酸循環(huán)中一些羧酸進(jìn)行糖異生時(shí)，需通過(guò)“丙酮酸羧化支路”。第41頁(yè)/共75頁(yè)丙酮酸乳酸 肝葡萄糖葡萄糖丙酮酸乳酸乳酸血液肌肉-乳酸循環(huán)（Cori循環(huán)）（肌肉-肝臟-肌肉），稱乳酸循環(huán)（latic acid cycle）第42頁(yè)/共75頁(yè)（胞液）（線粒體）葡萄糖代謝和糖異生的關(guān)系（PEP）丙氨酸天冬氨酸谷氨酸（轉(zhuǎn)氨基作用）第43頁(yè)/共75頁(yè)5、糖原異生的生理意義1）血糖的重要來(lái)源

15、對(duì)維持空腹或饑餓時(shí)血糖的相對(duì)恒定具有重要意義。第44頁(yè)/共75頁(yè)2）體內(nèi)乳酸利用的主要方式 乳酸很容易通過(guò)細(xì)胞膜彌散入血，通過(guò)血液循環(huán)運(yùn)到肝臟，經(jīng)糖異生作用轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟堑?5頁(yè)/共75頁(yè)3）協(xié)助氨基酸代謝 大多數(shù)氨基酸都是生糖氨基酸，可以轉(zhuǎn)變?yōu)楸帷⑼於岷筒蒗Ｒ宜?，參加糖異生作用。?6頁(yè)/共75頁(yè)6、糖異生和糖酵解的代謝協(xié)調(diào)調(diào)控 糖異生和糖酵解在細(xì)胞中是兩個(gè)相反的代謝途徑，同時(shí)，又是協(xié)調(diào)的。第47頁(yè)/共75頁(yè)糖酵解和葡萄糖異生的關(guān)系A(chǔ)BC1C2A 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）（線粒體）葡萄糖丙酮酸草酰乙酸天冬氨酸磷酸二羥丙酮3

16、-P-甘油醛-酮戊二酸乳酸谷氨酸丙氨酸TCA循環(huán)乙酰CoAPEPG-6-PF-6-PF-1.6-P丙酮酸草酰乙酸谷氨酸-酮戊二酸天冬氨酸3-P-甘油甘油第48頁(yè)/共75頁(yè)高濃度G-6-P抑制已糖激酶，活化G-6-P脂酶，抑制酵解，促進(jìn)異生。第49頁(yè)/共75頁(yè)酵解和異生的控制點(diǎn)是F-6-P與F-1，6-2P的轉(zhuǎn)化。ADP促進(jìn)酵解，檸檬酸促進(jìn)糖異生。F-2.6-P是強(qiáng)效應(yīng)物，促進(jìn)酵解，減弱異生第50頁(yè)/共75頁(yè)丙酮酸到PEP的轉(zhuǎn)化在糖異生中是由丙酮酸羧化酶調(diào)節(jié)，在酵解中被丙酮酸激酶調(diào)節(jié)。第51頁(yè)/共75頁(yè)酵解與異生途徑，一個(gè)途徑開放，另一途徑就關(guān)閉，可避免無(wú)效循環(huán)。第52頁(yè)/共75頁(yè)（二）糖原的分

17、解和生物合成（二）糖原的分解和生物合成1、糖原的分解2、糖原的生物合成第53頁(yè)/共75頁(yè)1、糖原的酶促磷酸解l糖原的結(jié)構(gòu)及其連接方式-1，4-糖苷鍵-1，6糖苷鍵非還原性末端第54頁(yè)/共75頁(yè)轉(zhuǎn)移酶（催化寡聚葡萄糖片段轉(zhuǎn)移）脫支酶（催化1.6-糖苷鍵水解斷裂）l糖原的磷酸解 三種酶協(xié)同作用：磷酸化酶a（催化1.4-糖苷鍵磷酸解斷裂）糖原脫支酶第55頁(yè)/共75頁(yè)糖原磷酸化酶的作用位點(diǎn)及產(chǎn)物G-1-P磷酸化酶 a非還原性末端磷酸+斷鍵部位glycogen phosphorylase第56頁(yè)/共75頁(yè)糖原磷酸解的步驟非還原端糖原核心磷酸化酶a轉(zhuǎn)移酶脫支酶（釋放1個(gè)葡萄糖） G -1-PG G -6-

18、PG極限糊精（limit dextrin）gluccanotransferaseglycogen debranching enzyme第57頁(yè)/共75頁(yè)在糖酵解中我們了解到，如果以葡萄糖作為底物，可以凈生成2分子ATP，但糖原中大約90的葡萄糖殘基通過(guò)糖酵解卻可以獲得3分子ATP。第58頁(yè)/共75頁(yè)磷酸葡萄糖變位酶l 磷酸葡萄糖變位酶l葡萄糖-6-磷酸酶第59頁(yè)/共75頁(yè)2、糖原合成 由葡萄糖轉(zhuǎn)變成糖原的過(guò)程，稱為糖原生成作用（ glycogenesis ）。第60頁(yè)/共75頁(yè)包括4個(gè)反應(yīng)步驟1、葡萄糖被ATP磷酸化為尿嘧啶核苷二磷酸葡萄糖(UDPG，UDP-葡萄糖)生成4、糖基（n+1）基礎(chǔ)上生成糖原第61頁(yè)/共75頁(yè)UDPG的結(jié)構(gòu)GUDP第62頁(yè)/共75頁(yè)1、UDP-葡萄糖焦磷酸化酶（ UDP -glucose pytophosphorylase） 催化單糖基的活化形成糖核苷二磷酸，為各種聚糖形成時(shí)，提供糖基和能量。2、糖原合成酶（glycogen synthase） 催化-1，4-糖苷鍵合成3. 糖原分支酶 （ glycogen branching enzyme） 催化-1，6-糖苷鍵合