《生物化學(xué)》本科課件第23章+戊糖途徑

1、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 （pentose phosphate pathway） 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

2、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-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯6-磷酸葡萄糖水解Looks familiar?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 2 NADP+ H2O ribose-5-phosphate 2 NADPH + 2H+CO2 核苷酸合成的前體從五C糖重新生成6C 糖5

3、-磷酸木酮糖轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)醛酶非氧化階段(重組)two similar reactions in glycolysis：6-P-G 6-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TPP helps the two-carbon transferringin transketolase（轉(zhuǎn)酮醇酶）TPPDonor(ketose)Acceptor(aldose)可逆反應(yīng)A three-carbon unit is transferred from a ketoseto an aldose without being helped by cofactors

4、Donor Acceptor(ketose) (aldose) 景天庚酮糖赤蘚糖轉(zhuǎn)醛酶The second reaction catalyzed by transketolasein converting six ribulose 5-P to five Glc 6-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（

5、1）機(jī)體需要5-磷酸核糖NADPH G-6-P F-6-P F-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+12NADPH+H+每循環(huán)一次，生成2個(gè)NADPH+H,1分子G循環(huán)6次完全分解，產(chǎn)生12個(gè)NADPH+H+葡萄糖 6CO2+12NADPH（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

6、戊糖代謝的途徑（3） 產(chǎn)能不通過(guò)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(lèi)多糖 Glu-Cys-Gly SH還原型谷胱甘肽 Glu-Cys-Gly S 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(xiàn)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 PEPCo

7、nversion of Pyruvate into Phosphoenolpyruvate 線(xiàn)粒體基質(zhì)乙酰CoA別構(gòu)激活劑草酰乙酸不能通過(guò)線(xiàn)粒體內(nèi)膜草酰乙酸 天冬氨酸（穿膜） 草酰乙酸草酰乙酸 蘋(píng)果酸（穿膜） 草酰乙酸線(xiàn)粒體胞液谷草轉(zhuǎn)氨酶谷草轉(zhuǎn)氨酶線(xiàn)粒體胞液蘋(píng)果酸脫氫酶蘋(píng)果酸脫氫酶丙酮酸 +ATP+GTP+HCO3- PEP+ADP+GDP+Pi+H+CO2 細(xì)胞質(zhì)（或線(xiàn)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(guò)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：2

8、ATP2=423-P-甘油 酸 21,3-BP-甘油酸：12=2共計(jì)6分子ATP哪些物質(zhì)可以通過(guò)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(guò)程稱(chēng)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

9、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：避免積累乳酸；防止酸中毒乳酸循環(huán)是耗能的過(guò)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-F

10、 2，6-二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)（substrate cycle） 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(chēng)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(chēng)之為無(wú)效循環(huán)（Futile Cycles）。第一個(gè)底物循環(huán)：己糖激

11、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-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

12、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-半乳糖苷酶乳糖 半乳糖 + 葡萄糖-半乳糖苷酶 （微生物）乳糖水解酶3、乳糖不耐癥lactose intolerant（） 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(zhǎng)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1、寡糖與多肽鏈的連接類(lèi)型N-連接型寡糖（ N-連寡糖,N-糖肽鍵）N乙酰葡萄糖胺Asn-X-Ser Asn-X-Thr XPro分布于膜蛋白、血漿蛋白五糖核心（天線(xiàn)）GlcNAcGlcNAcManManMan甘露糖高甘露糖型雜合型 復(fù)雜型（唾液酸）O-連接型寡糖（ O-連寡糖,O-糖肽鍵）N乙酰半