磷酸戊糖途徑糖異生與糖原合成

1、磷酸戊糖途徑糖異生與糖原合成一、磷酸戊糖途徑的概念 以6-葡萄糖開始，在6-磷酸葡萄糖脫氫酶催化下形成6-磷酸葡萄糖酸，進(jìn)而代謝生成磷酸戊糖為中間代謝物的過程，稱為磷酸戊糖途徑。 磷酸戊糖途徑(phosphopentose pathway)又稱磷酸已糖旁路(hexose monophosphate shunt,HMS)或Warburg-Dikens途徑。二、磷酸戊糖途徑的過程6磷酸葡萄糖經(jīng)脫氫、水合、氧化脫羧生成5磷酸核酮糖、NADPH和CO25磷酸核酮糖經(jīng)一系列基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng) 異構(gòu)成6磷酸葡萄糖回到下一個循環(huán)。 第一階段（氧化階段）第二階段（異構(gòu)階段）：（1） 6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸葡萄

2、糖酸內(nèi)酯NADP+NADPH+H+6-磷酸葡萄糖glucose 6-phosphate6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯6-phosphoglucono-lactone6-磷酸葡萄糖脫氫酶glucose 6-phosphate dehydrogenase(G6PD)限速酶，對NADP+有高度特異性(2) 6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸葡萄糖酸6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯6-phosphoglucono-lactone6-磷酸葡萄糖酸6-phosphogluconateH2O內(nèi)酯酶lactonase(3) 6-磷酸葡萄糖酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸核酮糖CO26-磷酸葡萄糖酸6-phosphogluconateNADP+NA

3、DPH+H+5-磷酸核酮糖ribulose 5-phosphate6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶6-phosphogluconate dehydrogenase(4) 三種五碳糖的互換5-磷酸核酮糖ribulose 5-phosphate5-磷酸核糖ribose 5-phosphate異構(gòu)酶5-磷酸木酮糖xylulose 5-phosphate差向酶（5) 二分子五碳糖的基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)5-磷酸核酮糖ribulose 5-phosphate5-磷酸核糖ribose 5-phosphate3-磷酸甘油醛glyceraldehyde 3-phosphate7-磷酸景天糖sedoheptulose 7-phos

4、phate轉(zhuǎn)酮醇酶(TPP)(6)七碳糖與三碳糖的基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)7-磷酸景天糖sedoheptulose 7-phosphate3-磷酸甘油醛glyceraldehyde 3-phosphate轉(zhuǎn)醛醇酶4-磷酸赤蘚糖erythrose 4-phosphate6-磷酸果糖fructose 6-phosphateMg2+或Mn2+轉(zhuǎn)酮醇酶與轉(zhuǎn)醛醇酶 轉(zhuǎn)酮醇酶(transketolase)就是催化含有一個酮基、一個醇基的二碳基團(tuán)轉(zhuǎn)移的酶。其接受體是醛，輔酶是TPP。 轉(zhuǎn)醛醇酶(transaldolase)是催化含有一個酮基、二個醇基的三碳基團(tuán)轉(zhuǎn)移的酶。其接受體是亦是醛，但不需要TPP。(7)四碳糖與五

5、碳糖的基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)4-磷酸赤蘚糖erythrose 4-phosphate5-磷酸核酮糖ribulose 5-phosphate3-磷酸甘油醛glyceraldehyde 3-phosphate6-磷酸果糖Fructose 6-phosphate轉(zhuǎn)酮醇酶(TPP) 磷酸戊糖途徑的小結(jié)：反 應(yīng) 式總反應(yīng)圖特 點 磷酸戊糖途徑總反應(yīng)式6 G-6-P + 12NADP+ +7 H2O 5 G-6-P + 6CO2 + 12NADPH +12H+磷酸戊糖途徑圖糖酵解途徑66-磷酸葡萄糖2 5-磷酸木酮糖25-磷酸核糖25-磷酸木酮糖27-磷酸景天糖23-磷酸甘油醛24-磷酸赤蘚糖2 6-磷酸果糖2 3

6、-磷酸甘油醛 2 6-磷酸果糖66-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯6NADPH66-磷酸葡萄糖酸6H2O35-磷酸核酮糖6NADPH6CO2葡萄糖 HMS示意圖：2C62C52C62C62CO22CO22CO22C52C52C32C62C72C32C42C65C6回到下一循環(huán)磷酸戊糖途徑特點 ：反應(yīng)部位： 胞漿反應(yīng)底物： 6-磷酸葡萄糖重要反應(yīng)產(chǎn)物： NADPH、5-磷酸核糖限速酶： 6-磷酸葡萄糖脫氫酶(G-6-PD) （三）磷酸戊糖途徑的意義1、產(chǎn)生5-磷酸核糖2、產(chǎn)生NADPH 1、5-磷酸核糖作用DNA、RNA合成原料(1)NAD(P)+(2)FAD(3)HSCoA各種核苷酸輔酶(1) NTP(2)

7、dNTP 核苷酸(3)cAMP/cGMP第二信使合成原料 2、NADPH的主要功能1）、作為供氫體 -參與體內(nèi)多種生物合成反應(yīng)2）、是谷胱甘肽還原酶的輔酶 -對維持細(xì)胞中還原型谷胱甘肽的正常含量起重要作用3）、作為加單氧酶的輔酶 -參與肝臟對激素、藥物和毒物的生物轉(zhuǎn)化作用4）、清除自由基的作用 NADPH作為體內(nèi)的供氫體 脂肪酸、膽固醇和類固醇化合物的生物合成，均需要大量的NADPH。NADPH + H+R-C=C-R R-CH2-CH2-RHHR-CH2-C-R R-CH2-CH-R0=OHNADP+ 谷胱甘肽的功能：(1) 解毒功能(2) 保護(hù)巰基酶/蛋白質(zhì)(3) 可消除自由基(4) 協(xié)肋

8、氨基酸的吸收谷胱甘肽的抗氧化作用NADPH作為羥化酶的輔酶羥化反應(yīng)： (1)與某些生物合成(膽固醇、膽汁酸、類固醇激素等)有關(guān)； (2)與肝臟的生物轉(zhuǎn)化(激素、藥物、毒物的生物轉(zhuǎn)化)有關(guān)。RH +NADPH+H+ ROH+NADP+ H2O 羥化酶蠶豆病 : 蠶豆病的癥狀是： 吃蠶豆幾小時或12天后，突然感到精神疲倦、頭暈、惡心、畏寒發(fā)熱、全身酸痛、萎靡不振，并伴有黃疸、肝脾腫大、呼吸困難、腎功能衰竭，甚至死亡。蠶豆病，俗稱蠶豆黃 機理: 蠶豆中有3種物質(zhì)：裂解素、鎖未爾和多巴胺。前兩種使谷胱甘肽氧化，后一種能激發(fā)紅細(xì)胞的自身破壞， 血像檢查: 紅細(xì)胞明顯減少，黃疸指數(shù)明顯升高。(四) 磷酸戊

9、糖途徑的調(diào)節(jié) 餐后的兔肝胞漿中， NADP+/NADPH的比值為0.014 某些條件下， NADP+/NADPH的比值為700最重要的調(diào)節(jié)因素是：NADP+的水平糖的合成一、單糖的合成（一）糖異生概念：主要指由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變成葡萄糖或糖原的過程（二）過程糖異生主要途徑和關(guān)鍵反應(yīng) 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(酯)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羧激酶糖異生途徑關(guān)鍵反應(yīng)之一+ H2O+Pi葡萄糖-6-磷酸酶P6-磷酸葡萄糖H葡萄糖糖異生途徑關(guān)鍵反應(yīng)之

10、二果糖二磷酸酯酶-1+ H2O+ Pi1,6-二磷酸果糖PPOH2COH2COHOOHHOHHHHH2COOH6-磷酸果糖POH2COHOOHHHH糖異生途徑關(guān)鍵反應(yīng)之三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-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

11、酸3-P-甘油甘油蘋果酸蘋果酸糖異生的調(diào)節(jié)： 1. 6-P-G與1.6-FBP：促進(jìn)異生，抑制酵解： 高濃度的6-P-G 、ATP 和檸檬酸，促進(jìn)酵解，抑制異生： AMP 2.6-二磷酸果糖、ADP部位： 肝臟、肌肉組織等細(xì)胞的胞漿中定義： 由單糖合成糖原的過程稱為糖原的合 成(glycogenesis)。單糖: 葡萄糖(主要)、果糖、半乳糖等二、糖原合成ATP 葡萄糖激酶Mg2+葡萄糖(glucose)6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)葡萄糖 + ATP 6-磷酸葡萄糖+ADP（1）葡萄糖磷酸化生成 6-磷酸葡萄糖ADP6-磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖(gl

12、ucose-1-phosphate)磷酸葡萄糖變位酶6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)（2）6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate)UTP尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)(uridine diposphate glucose)PPiUDPG焦磷酸化酶UTP+1-磷酸葡萄糖 UDPG+ PPiH2O2Pi（3）尿苷二磷酸葡萄糖的生成尿苷尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)糖原引物(Gn)(glycogen primer)糖原合酶糖原(Gn+1)(glycogen)UDP（4）UDPG中的葡萄糖連接到糖原引物上尿苷(5) 分支酶催化糖原不

13、斷形成新分支鏈糖原引物糖原合酶分枝酶糖原合成的限速酶1218G肝糖原與肌糖原比較 肝糖原 肌糖原貯 量 90-100g 200-500g 5% 1-2%合成原料 單糖/非糖物質(zhì) 葡萄糖分解產(chǎn)物 葡萄糖 乳 酸功 能 維持血糖濃度 滿足劇烈運動時 的相對恒定 肌肉對能量的需要消 耗 餐后12-18h 劇烈運動后糖代謝的調(diào)節(jié)過程 一、無氧酵解的調(diào)節(jié) 二、TCA 的調(diào)節(jié)三、磷酸戊糖途徑調(diào)節(jié)四、糖異生的調(diào)節(jié)五、糖原代謝的調(diào)節(jié)六、神經(jīng)和激素對糖的調(diào)節(jié)糖酵解過程的調(diào)節(jié)酶：酶 的 名 稱已糖激酶葡萄糖激酶(肝)磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶變構(gòu)激活劑Mg2+, Mn2+Mg2+, Mn2+Mg2+, AMP,

14、ADP,F-1,6-2P, F-2,6-2P Mg2+, K+, F-1,6-2P變構(gòu)抑制劑G-6-P - ATP，H+、檸檬酸，長鏈脂肪酸ATP已糖激酶的分型 型 型 中文名稱 已糖激酶(HK) 葡萄糖激酶(GK) 存在范圍 在組織細(xì)胞中 僅在肝臟和胰腺 廣泛存在 細(xì)胞存在與葡萄糖親和力 高 低 Km: 0.01mmol/L Km: 10100mmol/L產(chǎn)物反饋抑制 有 無 激素調(diào)控受激素調(diào)控 葡萄糖激酶/已糖激酶變構(gòu)抑制劑ATPNADH ATP、NADH、琥珀酰CoA三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié)酶及其調(diào)節(jié)酶 的 名 稱檸檬酸合酶異檸檬酸脫氫酶-酮戊二酸脫氫酶系變構(gòu)激活劑ADP、AMPP丙酮酸氧化和三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié)琥珀酰CoA草酰乙酸蘋果酸琥珀酸-酮戊二酸異檸檬