糖代谢其他途径

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,第七章 戊糖磷酸途径和糖异生,（,pentose phosphate pathway, ppp,）,糖的来源和去路,葡萄糖,消化吸收,异生作用,糖原分解,氧化供能,贮 存,转变成其他物质,糖的分解代谢,生物体内葡萄糖（糖原）的分解主要有三条途径：,1.,无,O,2,情况下，葡萄糖（,G,）丙酮酸（,Pyr,） 乳酸（,Lac,）,2.,有,O,2,情况下，,G CO2 + H2O,（经三羧酸循环）,3.,有,O,2,情况下，,G CO2 + H2O,（经磷酸戊糖途径）,磷酸戊糖途径的发现,在组织中添加酵解抑制剂,碘乙酸,（抑制,3-P-,甘油醛脱氢酶）或,氟化物,（抑制烯醇化酶）等，葡萄糖仍可被消耗；并且,C,1,更容易氧化成,CO,2,；发现了,6-P-,葡萄糖脱氢酶和,6-P-,葡萄糖酸脱氢酶及,NADP,+,；发现了五碳糖、六碳糖和七碳糖；说明葡萄糖还有其他代谢途径（,1931-1951,）。,1953,年阐述了磷酸戊糖途径,（,pentose phosphate pathway),，简称,PPP,途径，也叫,磷酸己糖支路；亦称戊糖磷酸循环,；亦称,Warburg-Dickens,戊糖磷酸途径。,PPP,途径广泛存在动、植物细胞内，在细胞质中进行。,6. Oxidation of glyceraldehyde 3-phosphate to 1,3-bisphosphoglycerate,葡萄糖在生物体内的氧化分解代谢主要是通过,酵解和三羧酸循环,途径进行的，这也是生物产生能量的主要途径，但,绝非唯一,的途径。,戊糖磷酸途径,又称戊糖支路、己糖单磷酸途径、磷酸葡萄糖酸氧化途径、以及戊糖磷酸循环等，这些名称强调从,磷酸化的六碳糖,形成,磷酸化五碳糖,的过程。,戊糖磷酸途径是糖代谢的,第二条重要途径,，是葡萄糖分解的另外一种机制，在细胞溶胶中进行，广泛存在于动植物细胞内。动物体中约有,30%,的葡萄糖通过此途径分解,。,Pentose phosphate pathway,*,The two major products of the pathway are,NADPH and ribose 5-phosphate,.,*,Ribose 5-phosphate,and its derivatives are components of important cellular molecules such as,RNA, DNA, NAD+, FAD,ATP and CoA.,NADPH,is required for many biosynthetic pathways and particularly for,synthesis of fatty acids and steroids.,磷酸戊糖途径,一、磷酸戊糖途径的反应历程,二、磷酸戊糖途径的意义,三、,磷酸戊糖途径,调控,磷酸戊糖途径,是指从,G-6-P,脱氢反应开始，经一系列代谢反应生成磷酸戊糖等中间代谢物，然后再重新进入糖氧化分解代谢途径的,一条旁路代谢途径,。,该旁路途径的起始物是,G-6-P,，返回的代谢产物是,3-,磷酸甘油醛和,6-,磷酸果糖,，其重要的中间代谢产物是,5-,磷酸核糖和,NADPH,。整个代谢途径在胞液中进行。关键酶是,6-,磷酸葡萄糖脱氢酶。,磷酸戊糖途径的反应历程,分两个阶段： （一）葡萄糖的,氧化脱羧,阶段（二）,非氧化,的分子重排阶段,第一阶段（氧化阶段）,：,6,分子的,6,磷酸葡萄糖经脱氢、水合、氧化脱羧生成,6,分子,5,磷酸核酮糖,、,12NADPH,和,6CO,2,第二阶段（异构阶段）,：,6,分子,5,磷酸核酮糖经一系列基团转移反应异构成,5,分子,6,磷酸葡萄糖回到下一个循环。,演 示 文 稿,1,2,3,后,等,拉牡蛎拉,www.LamoLiL,拉牡蛎拉 岚奣尛,磷酸戊糖途径的两个阶段,2,、,非氧化分子重排阶段,6,核酮糖,-5-P,5,果糖,-6-P,5,葡萄糖,-6-P,1,、,氧化脱羧阶段,6,G-6-P,6,葡萄糖酸,-6-P,6,核酮糖,-,-P,6 NADP,+,6,NADPH+6H,+,6 NADP,+,6,NADPH+6H,+,6,CO,2,6,H,2,O,葡萄糖的氧化脱羧阶段,6-P,葡萄糖,+NADP,+,6-P,葡萄糖酸内酯,+,NADPH+H,+,6-P,葡萄糖酸内酯,6-P,葡萄糖酸,（容易进行）,6-P,葡萄糖酸,+NADP,+,5-P,核酮糖,+,CO,2,+NADPH+H,+,本阶段总反应：,6-P,葡萄糖,+2NADP,+,+H,2,O 5-P-,核酮糖,+CO,2,+2NADPH+2H,+,6-P,葡萄糖脱氢酶,6-P,葡萄糖酸内酯酶,6-P,葡萄糖酸脱氢酶,H20,H,+,磷酸戊糖途径的氧化脱羧阶段,NADP,+,NADPH+H,+,H,2,O,NADPH+H,+,NADP,+,5-,磷酸核酮糖,6-,磷酸葡萄糖,6-,磷酸葡萄糖酸内酯,6-,磷酸葡萄糖酸,CO,2,6-,磷酸葡萄糖脱氢酶,内酯酶,6-,磷酸葡萄糖酸脱氢酶,第一步：脱氢,Dehydrogenation,第二步：水解,hydrolysis,第三步：,oxidative decarboxylation,非氧化,的分子重排阶段,5-P-,核酮糖,5-P,核糖,5-P,核酮糖,5-P,木酮糖,（转酮酶的底物、连接,EMP,）,5-P,木酮糖,+5-P,核糖,7-P,景天庚酮糖,+,3-P,甘油醛,7-P,景天庚酮糖,+3-P,甘油醛,6-P,果糖,+ 4-P,赤藓糖,5-P,木酮糖,+ 4-P,赤藓糖,6-P,果糖,+,3-P,甘油醛,本阶段总反应：,65-P,核酮糖,46-P,果糖,+ 23-P,甘油醛,P,戊糖异构酶,P,戊糖差向异构酶,转酮酶,转醛酶,转酮酶,5-,磷酸核酮糖转变为,5-,磷酸核糖,Isomerization of,ribulose 5-phosphate to,ribose 5-phosphate.,The reaction was catalyzed by,phosphopentose isomerase,.,磷酸戊糖途径的非氧化阶段之一,（,5-,磷酸核酮糖异构化）,戊糖磷酸途径通过转酮酶和转醛酶实现与糖酵解连接,。,Linkage of the pentose phosphate pathway to glycolysis via transketolase and transaldolase.,磷酸戊糖途径的 非氧化阶段之二,（基团转移）,+,2,4-,磷酸赤藓糖,+,2,5-,磷酸核糖,2,3-,磷酸甘油醛,转酮酶,转醛酶,2,6-,磷酸果糖,+,7-,磷酸景天庚酮糖,2,H,2,5-,磷酸木酮糖,基团转移,+,2,4-,磷酸赤藓糖,+,2,3-,磷酸甘油醛,2,6-,磷酸果糖,转酮酶,2,5-,磷酸木酮糖,H,2,O Pi,1,6-,二磷酸果糖,2,3-,磷酸甘油醛,6-,磷酸果糖,醛缩酶,二磷酸果糖酯酶,磷酸戊糖途径的非氧化阶段之三,（,3-,磷酸甘油醛异构、缩合与水解）,异构酶,磷酸戊糖途径的非氧化分子重排阶段,H,2,O,Pi,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-,磷酸赤藓糖,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,1,，,6-,二磷酸果糖,1,6-,磷酸果糖,转醛酶,异构酶,转酮酶,转酮酶,醛缩酶,阶段之一,阶段之二,阶段之三,磷酸戊糖途径的总反应式,6,G-6-P,+ 12NADP,+,+7 H,2,O,5,G-6-P,+,6,CO,2,+,12,NADPH,+12H,+,表明,1,个,6-P,葡萄糖经,6,次循环被彻底氧化为,6,个,CO2.,由一个循环的反应体系构成。该反应体系的起始物为葡萄糖,-6-,磷酸，经过氧化分解后产生五碳糖，,CO2,，无机磷酸，,NADPH,。,二、磷酸戊糖途径的意义,产生大量的,NADPH,，为细胞的各种合成反应提供,还原剂（力），,比如参与脂肪酸和固醇类物质的合成。,在红细胞中保证,谷胱甘肽,的还原状态。（防止膜脂过氧化； 维持血红素中的,Fe2+;,）（,6-P-,葡萄糖脱氢酶遗传缺陷症,贫血病）,该途径的中间产物为许多物质的合成提供原料，如：,5-P-,核糖 核苷酸,4-P-,赤藓糖 芳香族氨基酸,4,、非氧化重排阶段的一系列中间产物及酶类与光合作用中卡尔文循环的大多数中间产物和酶相同，因而磷酸戊糖途径可与光合作用联系起来，并实现某些单糖间的互变。（,是细胞内不同结构的糖分子的重要来源,）,.,磷酸戊糖途径中酶的先天遗传性缺陷,先天遗传缺乏,6,磷酸葡萄糖脱氢酶,，在给磺胺、阿司匹林等有氧化性的药物时，大量,NADPH,被氧化，不能保持红细胞中还原谷胱苷肽水平，破坏膜结构，造成溶血、贫血等症状。,5,、,PPP,途径是由葡萄糖直接氧化起始的可单独进行氧化分解的途径。因此可以和,EMP,、,TCA,相互补充、相互配合，增加机体的适应能力。,5-,磷酸核糖作用：,DNA,、,RNA,合成原料,(1)NAD(P),+,(2)FAD,(3)HSCoA,各种核苷酸辅酶,(1) NTP,(2)dNTP,(3)cAMP/cGMP,核苷酸,第二信使,合成原料,三、磷酸戊糖途径的调控,磷酸戊糖途径的速度主要受生物合成时,NADPH,的需要所调节。,NADPH,反馈抑制,6-P-,葡萄糖脱氢酶的活性,。,肝脏中的各种戊糖途径的酶中以,6-,磷酸葡萄糖脱氢酶,的活性最低，所以它是戊糖途径的限速酶，催化不可逆反应步骤。其活性受,NADP+/NADPH,比值的调节，,NADPH,竞争性抑制,6-,磷酸葡萄糖脱氢酶和,6-,磷酸葡萄糖酸脱氢酶的活性, NADHP,可以进行有效的反馈抑制调控。只有,NADPH,在脂肪的生物合成中被消耗时才能解除抑制，再通过,6-,磷酸葡萄糖脱氢酶产生出,NADPH,。,非氧化阶段戊糖的转变主要受控于底物浓度。,5-,磷酸核糖,过多时，可转化成,6-,磷酸果糖和,3-,磷酸甘油醇进行酵解。,二、糖异生,1,、,糖异生作用的,主要途径,和,关键反应,2,、葡萄糖,代谢与糖异生作用的,关系,3,、糖异生的,总反应式和调控,糖异生是指由非糖物质例如,乳酸、氨基酸、甘油,等作为原料合成葡萄糖的作用。葡糖异生作用对于机体饥饿时和激烈运动时不断提供葡萄糖维持水平是非常重要的。脑和红细胞几乎全部依赖血糖提供能源。葡糖异生作用的绝大多数酶是,细胞溶胶酶,，只有,丙酮酸羧化酶和葡萄糖,-6-,磷酸酶,除外，前者位于线粒体基质，后者结合在光面内质网上。,用整体动物做实验，禁食,24,小时，大鼠肝脏中的糖原由,7%,降低到,1%,，饲喂,乳酸、丙酮酸或三羧酸循环代谢的中间物,后可以使大鼠肝糖原增加。,根皮苷,是一种从梨树茎皮中提取的有毒的糖苷，它能抑制肾小管将葡萄糖重吸收进入血液中，这样血液中的葡萄糖就不断的由尿中排出。当给用根皮苷处理过的动物饲喂三羧酸循环,中间代谢物或生糖氨基酸,后，这些动物尿中的糖含量增加。,糖尿病人或切除胰岛,的动物，他们从氨基酸转化成糖的过程十分活跃。当摄入生糖氨基酸时，尿中糖含量增加。,糖异生的证据如下,：,糖异生途径的前体,1,、凡是能生成丙酮酸的物质都可以变成葡萄糖。例如三羧酸循环的中间物，,柠檬酸、异柠檬酸、,-,酮戊二酸、琥珀酸、延胡索酸和苹果酸,都可以转变成草酰乙酸而进入糖异生途径。,2,、,大多数氨基酸,是生糖氨基酸如丙氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、甘氨酸、精氨酸、组氨酸、苏氨酸、脯氨酸、谷胺酰胺、天冬酰胺、甲硫氨酸、缬氨酸等，它们可转化成丙酮酸、,-,酮戊二酸、草酰乙酸等三羧酸循环中间物参加糖异生途径。,但是这种转变不是糖分解代谢的简单逆转，必须克服那些由关键酶所催化的不可逆反应造成的,“,能障,”,。主要有三个酶催化的反应,异生过程必须设法,“,绕过,”,这三个反应,.,糖异生作用的总反应式如下：,2,丙酮酸,+4ATP+2GTP+2NADH+2H+4H2O ,葡萄糖,+2NAD+ +4ADP +2GDP +6Pi,糖异生主要途径和关键反应,非糖物质转化成糖代谢的中间产物后，在相应的酶催化下,绕过糖酵解途径的,三个不可逆反应,利用糖酵解途径其它酶生成葡萄糖的途径称为糖异生。,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,二磷酸果糖磷酸酶,丙酮酸激酶,丙酮酸羧化酶,6-,磷酸葡萄糖磷酸酶,6-,磷酸葡萄糖,2,草酰乙酸,PEP,羧激酶,