葡萄糖的其他代谢路径课件

第四节第四节 葡萄糖的其他代谢路径葡萄糖的其他代谢路径Section 4 Other Metabolic Pathways of Glucose第四节葡萄糖的其他代谢路径Section4Othe己糖单磷酸途径己糖单磷酸途径(Hexose Monophosphate Pathway)戊糖戊糖(磷酸磷酸)支路支路(pentose phosphate shunt)磷酸己糖支路磷酸己糖支路(Hexose Monophosphate shunt)磷酸己糖旁路磷酸己糖旁路磷酸葡萄糖酸途径磷酸葡萄糖酸途径(phosphogluconate pathway)Alsoknownas:一、磷酸戊糖途径一、磷酸戊糖途径（Pentose phosphate pathway）磷磷酸酸戊戊糖糖途途径径是是指指由由葡葡萄萄糖糖生生成成磷磷酸酸戊戊糖糖及及NADPH+HNADPH+H+，前前者者再再进进一一步步转转变变成成3-3-磷磷酸酸甘甘油油醛醛和和6-6-磷酸果糖的反应过程。磷酸果糖的反应过程。己糖单磷酸途径(HexoseMonophosphateP部位部位:细胞质细胞质 stage1stage1：氧化分枝：氧化分枝：氧化分枝：氧化分枝（oxidative stage）生成磷酸戊糖、生成磷酸戊糖、NADPH+H+及及CO2（一）（一）磷酸戊糖路径反应磷酸戊糖路径反应stagestage2 2 2 2：非氧化分枝：非氧化分枝：非氧化分枝：非氧化分枝（non-oxidative stage）包括一系列基团转移。包括一系列基团转移。磷酸戊糖途径的反应过程可分为两个阶段磷酸戊糖途径的反应过程可分为两个阶段部位:细胞质stage1：氧化分枝（oxidative 1.氧化分枝氧化分枝1 1 1 1）6-6-6-6-磷酸葡萄糖在磷酸葡萄糖在磷酸葡萄糖在磷酸葡萄糖在6-6-6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶作用下氧化脱磷酸葡萄糖脱氢酶作用下氧化脱磷酸葡萄糖脱氢酶作用下氧化脱磷酸葡萄糖脱氢酶作用下氧化脱氢生成氢生成氢生成氢生成6-6-6-6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸-内酯内酯内酯内酯氧化分枝主要产生磷酸戊糖和氧化分枝主要产生磷酸戊糖和NADPH1.氧化分枝1）6-磷酸葡萄糖在6-磷酸葡萄糖脱氢酶6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶6-磷酸葡萄糖脱氢酶2 2 2 2）6-6-6-6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸-内酯在内酯酶作用下水内酯在内酯酶作用下水内酯在内酯酶作用下水内酯在内酯酶作用下水解生成解生成解生成解生成6-6-6-6-磷酸葡萄糖酸（不可逆反应）磷酸葡萄糖酸（不可逆反应）磷酸葡萄糖酸（不可逆反应）磷酸葡萄糖酸（不可逆反应）6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸2）6-磷酸葡萄糖酸-内酯在内酯酶作用下水解生成6-磷酸5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖3）6-磷酸葡萄糖酸在磷酸葡萄糖酸在6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶作用生成磷酸葡萄糖酸脱氢酶作用生成5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖 氧化脱羧氧化脱羧5-磷酸核酮糖4)5-磷酸核酮糖的异构化磷酸核酮糖的异构化磷酸戊糖异构酶磷酸戊糖异构酶5-5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖5-5-磷酸核糖磷酸核糖4)5-磷酸核酮糖的异构化磷酸戊糖异构酶5-磷酸核酮糖5-在某些组织磷酸戊糖途径在这点终止，总反应在某些组织磷酸戊糖途径在这点终止，总反应式为：式为：在某些组织磷酸戊糖途径在这点终止，总反应式为：净产物为1)5-1)5-磷酸核酮糖的差向异构化磷酸核酮糖的差向异构化磷酸核酮糖的差向异构化磷酸核酮糖的差向异构化磷酸戊糖差向酶磷酸戊糖差向酶5-5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖5-5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 2.非氧化分枝非氧化分枝1)5-磷酸核酮糖的差向异构化磷酸戊糖差向酶5-磷酸核酮糖5此阶段催化糖转化的酶分为两类：此阶段催化糖转化的酶分为两类：一类是转酮醇酶（一类是转酮醇酶（transketolase）反应，转移）反应，转移含含1个酮基、个酮基、1个醇基的个醇基的2碳基团（乙酮醇基）；碳基团（乙酮醇基）；接受体都是醛糖接受体都是醛糖,Tpp为辅酶。为辅酶。另一类是转醛醇酶（另一类是转醛醇酶（transaldolase）反应，转）反应，转移移3碳单位（二羟丙酮基）；接受体也是醛糖。碳单位（二羟丙酮基）；接受体也是醛糖。2）磷酸戊糖途径通过转酮醇酶和转醛醇酶与糖酵）磷酸戊糖途径通过转酮醇酶和转醛醇酶与糖酵解相联系解相联系此阶段催化糖转化的酶分为两类：一类是转转酮醇酶转酮醇酶5-5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 5-5-磷酸核糖磷酸核糖 3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 7-7-磷酸景天庚酮糖磷酸景天庚酮糖转酮醇酶5-磷酸木酮糖5-磷酸核糖37-7-磷酸景天庚酮糖磷酸景天庚酮糖 3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 4-4-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖 6-6-磷酸果糖磷酸果糖转醛醇酶转醛醇酶7-磷酸景天庚酮糖3-磷酸甘油醛4-磷酸5-5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 4-4-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖 3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 6-6-磷酸果糖磷酸果糖转酮醇酶转酮醇酶5-磷酸木酮糖4-磷酸赤藓糖3-磷酸甘油醛5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖(C5)3 5-磷酸核糖磷酸核糖 C55-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 C55-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 C57-磷酸景天糖磷酸景天糖 C73-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 C34-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖 C46-磷酸果糖磷酸果糖 C66-磷酸果糖磷酸果糖 C63-磷酸磷酸甘油醛甘油醛 C35-磷酸核酮糖(C5)35-磷酸核糖5-磷酸木磷酸戊糖途径的总反应式：磷酸戊糖途径的总反应式：36-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖+6 NADP+26-磷酸果糖磷酸果糖+3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛+6NADPH+6H+3CO2 66-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖+12 NADP+46-磷酸果糖磷酸果糖+2 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛+12NADPH+12H+6CO2 磷酸戊糖途径的总反应式：36-磷酸葡萄糖+6NAGeneral scheme of the pentose phosphate pathwayGeneralschemeofthepentose6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶是调节酶，是调节酶，NADPH/NADPNADPH/NADPNADPH/NADPNADPH/NADP+高高高高活性受活性受抑制，抑制，6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖的代谢流向决定于的代谢流向决定于NADPNADPNADPNADP+和和和和NADPHNADPHNADPHNADPH的相对浓的相对浓的相对浓的相对浓度度度度6-磷酸葡萄糖脱氢酶是调节酶，NADPH/NADP+高活性1 1）磷酸戊糖与）磷酸戊糖与NADPHNADPH相平衡相平衡 氧化分枝产生的磷酸戊糖全部进入非氧化分枝，并且产生氧化分枝产生的磷酸戊糖全部进入非氧化分枝，并且产生NADPHNADPH可以被完全利用可以被完全利用2 2）磷酸戊糖需要量增加）磷酸戊糖需要量增加反应向着磷酸戊糖生成方向进行，那么反应主要进行非氧化分枝反应向着磷酸戊糖生成方向进行，那么反应主要进行非氧化分枝的逆向反应。糖酵解中的的逆向反应。糖酵解中的6-6-磷酸果糖和磷酸果糖和3-3-磷酸甘油醛进入非氧磷酸甘油醛进入非氧化分枝。化分枝。3 3）NADPHNADPH需要量增加需要量增加反应向着反应向着NADPHNADPH合成方向进行，主要进行氧化分枝中的反应，而合成方向进行，主要进行氧化分枝中的反应，而产生的磷酸戊糖进入非氧化分枝合成产生的磷酸戊糖进入非氧化分枝合成6-6-磷酸果糖和磷酸果糖和3-3-磷酸甘油磷酸甘油醛，并转化成醛，并转化成6-6-磷酸葡萄糖，再进入氧化分枝中。磷酸葡萄糖，再进入氧化分枝中。产物的量随着细胞或组织代谢的需要不断的变化产物的量随着细胞或组织代谢的需要不断的变化产物的量随着细胞或组织代谢的需要不断的变化产物的量随着细胞或组织代谢的需要不断的变化1）磷酸戊糖与NADPH相平衡产物的量随着细胞或组1.1.为核酸的合成提供磷酸核糖为核酸的合成提供磷酸核糖为核酸的合成提供磷酸核糖为核酸的合成提供磷酸核糖2.2.NADPH NADPH 为还原性物质合成提供还原力为还原性物质合成提供还原力为还原性物质合成提供还原力为还原性物质合成提供还原力.（1）NADPH是体内许多合成代谢的供氢体；是体内许多合成代谢的供氢体；（2）NADPH参与体内羟化反应；参与体内羟化反应；（3）NADPH还用于维持谷胱甘肽还用于维持谷胱甘肽（glutathione）的还原状态。）的还原状态。1.为核酸的合成提供磷酸核糖2.NADPH为还原性物质2G-SH G-S-S-GNADP+NADPH+H+A AH2 还还原原型型谷谷胱胱甘甘肽肽是是体体内内重重要要的的抗抗氧氧化化剂剂，可可以以保保护护一一些些含含-SH-SH基基的的蛋蛋白白质质或或酶酶免免受受氧氧化化剂剂，尤其是过氧化物的损害。尤其是过氧化物的损害。在在红红细细胞胞中中还还原原型型谷谷胱胱甘甘肽肽更更具具有有重重要要作作用用。防防止止生生物物膜膜氧氧化化，它它可可以以保保护护红红细细胞胞膜膜蛋蛋白的完整性白的完整性。2G-SH红细胞红细胞葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸脱氢酶（磷酸脱氢酶（G-6-PDG-6-PD）有遗传缺）有遗传缺陷者在食用青鲜蚕豆或接触蚕豆花粉陷者在食用青鲜蚕豆或接触蚕豆花粉 后皆会发生后皆会发生急性溶血性贫血症急性溶血性贫血症蚕豆病，致病机制尚未十蚕豆病，致病机制尚未十分明了。已知有遗传缺陷的敏感红细胞，因分明了。已知有遗传缺陷的敏感红细胞，因G6PDG6PD的缺陷不能提供足够的的缺陷不能提供足够的NADPHNADPH以维持还原型谷胱甘以维持还原型谷胱甘肽（肽（GSHGSH）的还原性（抗氧化作用），在遇到蚕豆）的还原性（抗氧化作用），在遇到蚕豆种某种因子后更诱发了红细胞膜被氧化，产生溶种某种因子后更诱发了红细胞膜被氧化，产生溶血反应。血反应。G-6-PDG-6-PD有保护正常红细胞免遭氧化破坏有保护正常红细胞免遭氧化破坏的作用，新鲜蚕豆是很强的氧化剂，当的作用，新鲜蚕豆是很强的氧化剂，当G-6-PDG-6-PD缺缺乏时则红细胞被破坏而致病。乏时则红细胞被破坏而致病。红细胞葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G-6-PD）有遗传缺陷者在食糖异生可在所有的动物、植物、真菌和微糖异生可在所有的动物、植物、真菌和微生物中进行生物中进行在动物体内合成葡萄糖的前体物质主要是三碳化在动物体内合成葡萄糖的前体物质主要是三碳化在动物体内合成葡萄糖的前体物质主要是三碳化在动物体内合成葡萄糖的前体物质主要是三碳化合物如：乳酸、丙酮酸、甘油和某些氨基酸等。合物如：乳酸、丙酮酸、甘油和某些氨基酸等。合物如：乳酸、丙酮酸、甘油和某些氨基酸等。合物如：乳酸、丙酮酸、甘油和某些氨基酸等。二、糖二、糖 异异 生生（Gluconeogenesis）糖异生可在所有的动物、植物、真菌和微生物中进行在动物体内合成CarbohydratesynthesisfromsimpleprecursorsCarbohydratesynthesisfromsi糖异生糖异生(gluconeogenesis)是指从非糖是指从非糖化合物转变为葡萄糖的过程。化合物转变为葡萄糖的过程。*部位部位*原料原料主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体 主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸等主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸等糖异生(gluconeogenesis)是指从非糖化合物转变GG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛 NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸GG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPAD1.由丙酮酸转变成丙酮酸磷酸烯醇式此反应不能由糖酵解的丙酮酸丙酮酸羧化酶是糖异生路径第一个调节酶，需要丙酮酸羧化酶是糖异生路径第一个调节酶，需要 乙酰辅酶乙酰辅酶A作为其激活剂作为其激活剂(乙酰辅酶乙酰辅酶A是脂肪酸氧是脂肪酸氧化的产物，它的累计说明脂肪酸作为主要的燃料化的产物，它的累计说明脂肪酸作为主要的燃料供能供能)此酶需要生物素此酶需要生物素此酶需要生物素此酶需要生物素 作为作为作为作为HCOHCO3 3-的载体的载体的载体的载体丙酮酸羧化酶是糖异生路径第一个调节酶，需要乙酰辅酶A作为其草酰乙酸在转运到细胞质之前，因线粒体内膜无其特草酰乙酸在转运到细胞质之前，因线粒体内膜无其特异性载体不能直接穿梭进入细胞质，必须转换生成异性载体不能直接穿梭进入细胞质，必须转换生成苹果酸（线粒体内膜有其特异性载体）苹果酸（线粒体内膜有其特异性载体）苹果酸转运到细胞质后在苹果酸脱氢酶作用苹果酸转运到细胞质后在苹果酸脱氢酶作用下脱氢氧化生成草酰乙酸下脱氢氧化生成草酰乙酸草酰乙酸在转运到细胞质之前，因线粒体内膜无其特异性载体不能直 在细胞质通过在细胞质通过PEP羧基激酶催羧基激酶催化草酰乙酸生成化草酰乙酸生成PEP，此酶，此酶需要消耗需要消耗GTP总反应式总反应式丙酮酸丙酮酸+ATP+GTP+HCO3-磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸+ADP+GDP+Pi+CO2总反应式葡萄糖的其他代谢路径课件丙酮酸丙酮酸 丙酮酸丙酮酸 草酰乙酸草酰乙酸 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 ATP+CO2ADP+Pi 苹果酸苹果酸 NADH+H+NAD+PEP 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶 GTP GDP+CO2 线线粒粒体体胞胞液液丙酮酸丙酮酸草酰乙酸丙酮酸羧化酶ATP+C细胞质中NADH/NAD+值是810-4此反应由果糖此反应由果糖-1，6-二磷酸酶催化二磷酸酶催化（而非磷酸果糖激酶）（而非磷酸果糖激酶）H2O果糖果糖-1，6-二磷酸酶二磷酸酶此反应由果糖-1，6-二磷酸酶催化2.由果糖-1，6-二磷酸此反应由葡萄糖此反应由葡萄糖此反应由葡萄糖此反应由葡萄糖-6-6-磷酸酶催化磷酸酶催化磷酸酶催化磷酸酶催化 (而非己糖激酶而非己糖激酶而非己糖激酶而非己糖激酶).).肌肉组织和大脑组织不含此酶，葡萄糖由肝脏、肾脏肌肉组织和大脑组织不含此酶，葡萄糖由肝脏、肾脏合成的和食物中葡萄糖补充。合成的和食物中葡萄糖补充。H2O葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶磷酸酶磷酸酶此反应由葡萄糖-6-磷酸酶催化(而非己糖激酶).肌肉组织和内质网腔葡萄糖的其他代谢路径课件由丙酮酸合成葡萄糖的总反应式：由丙酮酸合成葡萄糖的总反应式：糖异生途径耗能但又是必要的糖异生途径耗能但又是必要的由丙酮酸合成葡萄糖的总反应式：糖异生途径耗能但又是必要的（二）其他糖异生的前体（二）其他糖异生的前体三羧酸循环的中间产物均可只要是能转化生成草酰乙酸的均可进行糖Glucogenicaminoacids生糖氨基酸动物不能将乙酰辅酶动物不能将乙酰辅酶A转化成丙酮酸，所以不能合成转化成丙酮酸，所以不能合成葡萄糖葡萄糖哺乳动物体内脂肪酸（偶数碳）不能生成葡萄糖动物不能将乙酰辅酶纤维素有机酸微生物发酵微生物发酵糖异生糖异生葡萄糖糖原纤维素有机酸微生物发酵糖异生葡萄糖糖原ATP 甘油激酶甘油激酶甘油激酶甘油激酶Glycerol（甘油）甘油ATP甘油激酶ADP磷（四）（四）The Cori Cycle(可立氏循环）可立氏循环）（四）TheCoriCycle(可立氏循环）