糖代谢的其他途径PPT课件

6-P葡萄糖脱氢酶
① 6-P葡萄糖+NADP+
6-P葡萄糖酸内酯+
NADPH+H+
6-P葡萄糖酸内酯酶
② 6-P葡萄糖酸内酯 H20 6H-P+葡萄糖酸（容易进行）
6-P葡萄糖酸脱氢酶
③ 6-P葡萄糖酸+NADP+ +CO2+NADPH+H+
5-P核酮糖
本阶段总反应：
6-P葡萄糖+2NADP++H2O
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O2情况下，葡萄糖（G）→丙酮酸（Pyr）→ 乳酸（Lac） 2. 有O2情况下，G → CO2 + H2O（经三羧酸循环） 3. 有O2情况下，G → CO2 + H2O（经磷酸戊糖途径）
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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C1更容易氧化成CO2；发现了6P-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WarburgDickens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。
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6. Oxidation of glyceraldehyde 3phosphate to 1,3bisphosphoglycerate
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磷酸戊糖途径的两个阶段
1、氧化脱羧阶段
6 G-6-P
6 葡萄糖酸-6-P
6CO2 6
核酮糖-５-P
6H2O 6 NADP+ 6 NADPH+6H+
6 NADP+ 6 NADPH+6H+
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
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㈠葡萄糖的氧化脱羧阶段
转醛酶
2 6-磷酸果糖
2 4-磷酸赤藓糖
2 5-磷酸木酮糖
转酮酶
阶
段
2 6-磷酸果糖
2 3-磷酸甘油醛
之 三
醛缩酶
1 6-磷酸果糖 Pi
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1， 6-二磷酸果糖 H2O
磷酸戊糖途径的总反应式
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。 6 G-6-P + 12NADP+ +7 H2O
⑦ 7-P景天庚酮糖+3-P甘油醛 转醛酶6-P果糖 + 4-P赤藓糖
转酮酶
⑧ 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：
6×5-P核酮糖 4×6-P果糖 + 2×3-P甘油醛
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磷酸戊糖途径的非氧化阶段之一
（5-磷酸核酮糖异构化） 5-磷酸核酮糖转变为5-磷酸核糖
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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：
各种核苷酸辅酶
核苷酸
合
(1)NAD(P)+ 成 (1) NTP
(2)FAD
原 (2)dNTP
}DNA、RNA合成原料
(3)HSCoA
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• 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。
（3-磷酸甘油醛异构、缩合与水解）
2
3-磷酸甘油醛
异 构 酶
醛缩酶
H2O Pi
二磷酸果糖酯酶
1,6-二磷酸果糖
6-磷酸果糖
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磷酸戊糖途径的非氧化分子重排阶段
阶 段
6 5-磷酸核酮糖
之
异构酶
一
2 5-磷酸木酮糖
2 5-磷酸核糖
转酮酶 阶
段 2 3-磷酸甘油醛
之
2 7-磷酸景天庚酮糖
二
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2
+2
5-磷酸木酮糖
5-磷酸核糖
转酮酶
磷酸戊糖途径的 非氧化阶段之二
（基团转移）
H
2
+2
转醛酶 2
+2
3-磷酸甘油醛
7-磷酸景天庚酮糖第17页/共78页
6-磷酸果糖
4-磷酸赤藓糖
基团转移
2
+2
转酮酶
2
+2
4-磷酸赤藓糖
5-磷酸木酮糖
6-磷酸果糖
3-磷酸甘油醛
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磷酸戊糖途径的非氧化阶段之三
NADPH is required for many biosynthetic pathways and particularly for synthesis of fatty acids and steroids.
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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
1，6-二磷酸果糖
非糖物质转化成糖代
Isomerization of ribulose 5-phosphate to ribose 5-phosphate. The
reaction was catalyzed by phosphopentose isomerase.
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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.
第二步：水解 hydrolysis
第三步：oxidative decarboxylation
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㈡ 非氧化的分子重排阶段
P戊糖异构酶
④ 5-P-核酮糖
5-P核糖
⑤ 5-P核酮糖P戊糖差向5异-构P木酶 酮糖（转酮酶的底物、连接EMP）
⑥ 5-P木酮糖+5-P核糖 转酮酶7-P景天庚酮糖 + 3-P甘油醛
料 (3)cAMP/cGMP
第二信使
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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。
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二、糖异生
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。
5-P-核酮糖
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磷酸戊糖途径的氧化脱羧阶段
NADP+ NADPH+H+
6-磷酸葡萄糖脱氢酶
H2O
内酯酶
6-磷酸葡萄糖
6-磷酸葡萄糖酸内酯
6-磷酸葡萄糖酸
6-磷酸葡萄糖 酸脱氢酶
NADP+
第152-页磷/酸共核78酮页糖
NADPH+H+ CO2
第一步：脱氢
Dehydrogenation
• 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。
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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、 α-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。
• 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。
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Pentose phosphate pathway
* The two major products of the pathway are NADPH and ribose 5phosphate. * Ribose 5-phosphate and its derivatives are components of important cellular molecules such as RNA, DNA, NAD+, FAD,ATP and CoA.
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
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糖异生的证据如下：
• 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。
磷酸戊糖途径中酶的先天遗传性缺陷
苹果酸
COOH CH2 HC OH COOH
NADP +
2GSH
脱氧抗 坏血酸
H2O
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
CH3
CO2+ C O
NADPH+H +
GS-SG
抗坏血酸
1/2O2
COOH 苹果酸酶
NADP谷胱
脱氢抗坏血酸
抗坏血酸氧化酶
苷肽还原酶
还原酶
• 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 G-6-P + 6CO2 + 12NADPH +12H+ 表明1个6-P葡萄糖经6次循环被彻底氧化为6个CO2.
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二、磷酸戊糖途径的意义
1. 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。
2. 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）
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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 6CO2 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。
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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。
3. 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。（是细胞内第不23页同/共结78构页 的糖分子的重要来源）.
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、α酮戊二酸、草酰乙酸等三羧酸循环中间物参加糖 异生途径。
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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
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糖异生主要途径 和关键反应
糖原（或淀粉）
1-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖
己糖激酶
葡萄糖
二磷酸果糖 磷酸酶
6-磷酸果糖 果糖激酶
6-磷酸葡萄糖磷酸酶