戊糖磷酸途徑和糖的其他代謝途徑

關(guān)于戊糖磷酸途徑和糖的其他代謝途徑第1頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四一、戊糖磷酸途徑葡萄糖的降解除了EMP-TCA途徑外，是否還存在著另外的途徑？己糖單磷酸途徑（PPP）磷酸葡萄糖酸氧化途徑（HMP）戊糖磷酸循環(huán)這些名稱強調(diào)的是從磷酸化己糖形成磷酸化戊糖的過程第2頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四（一）戊糖磷酸途徑的發(fā)現(xiàn)在研究糖酵解過程中，發(fā)現(xiàn)在組織勻漿中添加碘乙酸、氟化物等糖酵解抑制劑，葡萄糖的利用仍可進行；1931年OttoWarburg

等發(fā)現(xiàn)G-6-p脫氫酶和葡萄糖酸-6-p脫氫酶可以使葡萄糖進入未知的代謝途徑，NADP+是兩種酶的輔酶；FrankDickens

分離了戊糖磷酸途徑的不少中間物——3、4、5、6、7碳的發(fā)現(xiàn)；FrankDickens于1953年在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上提出了戊糖磷酸途徑，隨后證明這一途徑普遍存在。Warburg-Dickens戊糖磷酸途徑。第3頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四果糖-1,6-二磷酸酶第4頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四氧化階段非氧化反應(yīng)階段（2異構(gòu)化+3基團轉(zhuǎn)移）戊糖磷酸途徑的主要反應(yīng)異構(gòu)酶差向異構(gòu)酶第5頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四戊糖磷酸途徑的氧化階段6-磷酸葡萄糖酸5-磷酸核酮糖葡萄糖-6-磷酸6-磷酸葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯葡萄糖-6-磷酸脫氫酶內(nèi)酯酶6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶第6頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四戊糖磷酸途徑的非氧化階段Ⅰ核酮糖-5-磷酸異構(gòu)酶核酮糖-5-磷酸烯二醇中間物核糖-5-磷酸第7頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四戊糖磷酸途徑的非氧化階段Ⅱ

核酮糖-5-磷酸木酮糖-5-磷酸核酮糖-5-磷酸差向異構(gòu)酶第8頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四戊糖磷酸途徑的非氧化階段Ⅲ轉(zhuǎn)酮酶

木酮糖-5-磷酸核糖-5-磷酸甘油醛-3-磷酸景天庚酮糖-7-磷酸形成七碳產(chǎn)物將底物磷酸途徑與糖酵解途徑聯(lián)為一體第9頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四戊糖磷酸途徑的非氧化階段Ⅳ景天庚酮糖-7-磷酸甘油醛-3-磷酸赤蘚糖-4-磷酸果糖-6-磷酸轉(zhuǎn)醛酶轉(zhuǎn)醛酶轉(zhuǎn)移的是三碳單位轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)移的是二碳單位第10頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四戊糖磷酸途徑的非氧化階段Ⅴ轉(zhuǎn)酮酶

赤蘚糖-4-磷酸甘油醛-3-磷酸果糖-6-磷酸木酮糖-5-磷酸將底物磷酸途徑與糖酵解途徑聯(lián)為一體第11頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四（三）戊糖磷酸途徑的調(diào)控第一步反應(yīng)是不可逆反應(yīng)，同時也是戊糖磷酸途徑的限速步驟。此步驟最重要的調(diào)控因子是NADP+水平。NADP+是第一步反應(yīng)的電子受體，接受電子形成NADPH，可以產(chǎn)生競爭性抑制。NADP+/NADPH的比值直接影響葡萄糖-6-磷酸脫氫酶的活性。NADP+/NADPH是決定戊糖磷酸途徑運行強度的重要因素。只要NADP+的濃度稍微高于NADPH的濃度，即能夠使酶激活而保證所產(chǎn)生的NADPH及時滿足還原性生物合成以及其他方面的需要。轉(zhuǎn)酮酶和轉(zhuǎn)醛酶催化的反應(yīng)都是可逆反應(yīng)，可以根據(jù)細(xì)胞需要，靈活的與糖酵解聯(lián)系。第12頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四對NADPH和核糖-5-磷酸的需求決定戊糖磷酸途徑中G-6-P的去路1．當(dāng)機體對核糖-5-磷酸的需要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過對NADPH的需要時，大量的葡萄糖-6-磷酸通過糖酵解途徑轉(zhuǎn)變?yōu)楣?6-磷酸和甘油醛-3-磷酸，這兩種物質(zhì)進入戊糖磷酸途徑，以逆反應(yīng)的途徑生成核糖-5-磷酸。2．當(dāng)機體對NADPH和核糖-5-磷酸的需要處于平衡狀態(tài)時，戊糖磷酸途徑的前半部分處于優(yōu)勢，后半部分由于核糖-5-磷酸的離去而運行很弱。3．當(dāng)機體對NADPH的需要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過對核糖-5-磷酸的需要時，戊糖磷酸途徑正常運行，核糖-5-磷酸轉(zhuǎn)變成葡萄糖-6-磷酸重新進入氧化階段。結(jié)合P151圖25-2看第13頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四（四）戊糖磷酸途徑的生物學(xué)意義1．戊糖磷酸途徑是細(xì)胞產(chǎn)生還原力的主要途徑NADPH不能進入呼吸電子傳遞鏈，只能以還原力的形式用于合成代謝途徑中的還原反應(yīng)。NADPH作為主要供氫體，為脂肪酸、固醇、四氫葉酸等的合成、氨的同化等反應(yīng)所必需。保證紅細(xì)胞中的谷胱甘肽處于還原狀態(tài)，而還原型谷胱甘肽可維持蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的完整性，防止膜脂被過氧化物等氧化，保持血紅素中的Fe處于＋2價。有些人因遺傳缺陷缺乏葡萄糖-6-磷酸脫氫酶，容易產(chǎn)生溶血性貧血癥。第14頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四（四）戊糖磷酸途徑的生物學(xué)意義2．戊糖磷酸途徑是細(xì)胞內(nèi)不同糖分子的重要來源許多不同碳鏈長度的糖都可以由戊糖磷酸途徑獲得，它們可以進一步轉(zhuǎn)變成各種單糖和多糖。合成各種核苷酸和各種含核糖的輔酶所需的核糖都來源于戊糖磷酸途徑。（最重要的就是產(chǎn)生磷酸戊糖）第15頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四第16頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四定義：葡糖異生作用指的是以非糖物質(zhì)作為前體合成葡萄糖的作用。常見的可用于合成葡萄糖的物質(zhì)有：丙酮酸、乳酸、丙酸、甘油、氨基酸等。（掌握）二、葡糖異生作用糖異生作用場所主要為肝，部分在腎中進行。此外大腦、骨骼肌或心肌也進行極少量的糖異生作用（了解）。（胞質(zhì)溶膠）進行糖異生的原因：中樞神經(jīng)系統(tǒng)、紅細(xì)胞、腎髓質(zhì)、眼晶狀體等組織需要直接利用葡萄糖供能。第17頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四（一）葡糖異生作用途徑己糖激酶磷酸葡萄糖異構(gòu)酶磷酸果糖激酶醛縮酶磷酸丙糖異構(gòu)酶磷酸甘油醛脫氫酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸變位酶烯醇化酶丙酮酸激酶第18頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四1、丙酮酸→磷酸烯醇式丙酮酸草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶線粒體胞質(zhì)溶膠第19頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四（一）蘋果酸穿梭（二）天冬氨酸穿梭第20頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四丙酮酸→磷酸烯醇式

丙酮酸總反應(yīng)式丙酮酸+ATP+GTP+H2O→磷酸烯醇式丙酮酸+ADP+GDP+Pi第21頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四2、果糖-1,6-二磷酸→果糖-6-磷酸果糖-1,6-二磷酸酶果糖-1,6-二磷酸+H2O————→果糖-6-磷酸+Pi3、葡萄糖-6-磷酸→葡萄糖葡萄糖-6-磷酸+H

2O———————→葡萄糖＋Pi葡萄糖-6-磷酸酶葡萄糖-6-磷酸酶是結(jié)合在光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的一種酶，其活性需要一種與鈣離子結(jié)合的穩(wěn)定蛋白協(xié)同作用。葡萄糖-6-磷酸——→內(nèi)質(zhì)網(wǎng)——→特殊轉(zhuǎn)運途徑——→胞質(zhì)溶膠葡萄糖第22頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四第23頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四第24頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H++6H2O→

葡萄糖+4ADP+2GDP+6Pi+2NAD+ΔG0’=－37.66kJ/mol第25頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四（二）葡糖異生作用的調(diào)節(jié)

與糖酵解作用關(guān)系密切糖酵解活躍，則糖異生受限；反之亦然。無用循環(huán)（底物循環(huán)）：糖酵解和葡糖異生同時進行，即一方面是葡萄糖轉(zhuǎn)化為丙酮酸，一方面是丙酮酸重新合成葡萄糖。在這種往復(fù)轉(zhuǎn)變過程中，只是凈消耗了兩個ATP和兩個GTP分子。因此，這種循環(huán)稱“無用循環(huán)”。第26頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四（三）乳酸的再利用和可立氏循環(huán)

激烈運動：肌肉細(xì)胞需要更多ATP→糖酵解加強→NADH生成速率高于進入呼吸鏈速率→通過乳酸脫氫酶作用再生NAD+→乳酸過量→血液→肝臟細(xì)胞乳酸→乳酸脫氫酶→丙酮酸→糖異生→葡萄糖→血液循環(huán)供應(yīng)肌肉和腦→循環(huán)第27頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四第28頁，共33頁，2023年，2月20日，星期四存在范圍：只存在于植物、微生物中。生物