磷酸戊糖途径 糖异生及糖原合成

(2)与肝脏的生物转化(激素、药物、毒物的生 物转化)有关。
RH +NADPH+H+ ROH+NADP++ H2O
羟化酶
蚕豆病 :
蚕豆病，俗称蚕豆黄
蚕豆病的症状是： 吃蚕豆几小时或1～2天后，突然 感到精神疲倦、头晕、恶心、畏寒发热、全身酸痛、 萎靡不振，并伴有黄疸、肝脾肿大、呼吸困难、肾功 能衰竭，甚至死亡。
CHO
CH 2 OPO 3 H 2 H C O H
7-磷酸景天糖
CH 2 OPO 3 H 2
sedoheptulose 7-phosphate
3-磷酸甘油醛
glyceraldehyde 3-phosphate
CH 2 OH CO HO C H
H C OH
H C OH
CH 2 OPO 3 H 2
6-磷酸果糖
CH 2 OH CO HO C H
(7)四碳糖与五碳糖的基团转移反应
CH 2 OH
CHO
CO
H C OH
CH 2 OH
HO C H
H C OH H
CH 2 OPO 3 H 2
5-磷酸核酮糖 H
CHO C OH C OH
CH 2 OPO 3 H 2
3-磷酸甘油醛
CO
glyceraldehyde 3-phosphate
UDPG+ PPi
（4）UDPG中的葡萄糖连接到糖原引物上
CH2OH
CH2OH
CH2OH
H
OH
H
OH H
O H
H OH H HO
P P 尿苷 HO
H OH H
H OH H O
OR
H
OH
尿苷二磷酸葡萄糖 (UDPG)
H OH
H OH
糖原引物(Gn)
(glycogen primer)
糖原(Gn+1)
UDP
H
H
OH
H
HO
OH OH
H
OH
葡萄糖 (glucose)
ADP
CH 2 OPO 3 H 2
ATP Mg2+
H H
OH
OH H
葡萄糖激酶 H O
OH
H
OH
6-磷酸葡萄糖
(glucose-6-phosphate)
葡萄糖 + ATP
6-磷酸葡萄糖+ADP
（2）6-磷酸葡萄糖转变为1-磷酸葡萄糖
OH
O P O CH2
6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶
6-phosphogluconate dehydrogenase
(4) 三种五碳糖的互换
CH 2 OH CO HO C H
差向酶
H C OH
CH 2 OPO 3 H 2
5-磷酸木酮糖
xylulose 5-phosphate
CH 2 OH CO H C OH
异构酶
H C OH
CH 2 OPO 3 H 2
H O
O P OH
UTP
UDPG焦磷酸化酶
H
OH
OH
1-磷酸葡萄糖
(glucose-1-phosphate)
H2O
PPi
CH2OH
H H
OH
OH H
HO
O
H
OH
OO P O P O 尿 尿苷苷 OH HO
2Pi
尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)
(uridine diposphate glucose)
UTP+1-磷酸葡萄糖
fructose 6-phosphate
转酮醇酶与转醛醇酶
转酮醇酶(transketolase)就是 催化含有一个酮基、一个醇基的二 碳基团转移的酶。其接受体是醛， 辅酶是TPP。
CH 2 OH CO
转醛醇酶(transaldolase)是催 化含有一个酮基、二个醇基的三 碳基团转移的酶。其接受体是亦 是醛，但不需要TPP。
H C OH O
H C OH O
HO C H H C OH HC
HO C H
6-磷酸葡萄糖脱氢酶 glucose 6-phosphate H C O H
dehydrogenase(G6PD) H C
CH 2 OPO 3 H 2
6-磷酸葡萄糖
glucose 6-phosphate
限速酶，对NADP+ 有高度特异性
NADPH + H+ H
R-C=C-R’
NADP+ R-CH2-CH2-R’
H
谷胱甘肽的功能：
谷
(1) 解毒功能
胱 甘
(2) 保护巯基酶/蛋白质
肽
的
(3) 可消除自由基
抗
(4) 协肋氨基酸的吸收
氧 化
作
用
NADPH作为羟化酶的辅酶 羟化反应：
(1)与某些生物合成(胆固醇、胆汁酸、类固醇 激素等)有关；
第五节 磷酸戊糖途径
(pentose phosphate pathway）
概念 过程 生理意义 调节
一、磷酸戊糖途径的概念
以6-葡萄糖开始，在6-磷酸葡 萄糖脱氢酶催化下形成6-磷酸葡萄 糖酸，进而代谢生成磷酸戊糖为中 间代谢物的过程，称为磷酸戊糖途 径。
磷酸戊糖途径 (phosphopentose pathway) 又称磷酸已糖旁路 (hexose monophosphate shunt,HMS) 或Warburg-Dikens途径。
糖的合成
一、单糖的合成 （一）糖异生概念： 主要指由非糖物质转变成葡萄糖 或糖原的过程
（二）过程
糖异生主 要途径和 关键反应
果糖二磷酸 (酯)酶
糖原（或淀粉）
1-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖
己糖激酶
葡萄糖
6-磷酸果糖
果糖 激酶 1，6-二磷酸果糖
葡萄糖6-磷酸酶
3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮
2磷酸烯醇丙酮酸
二、磷酸戊糖途径的过程
第一阶段（氧化阶段） 6－磷酸葡萄糖经脱氢、水合、氧化 脱羧生成5－磷酸核酮糖、NADPH和 CO2
第二阶段（异构阶段）：
5－磷酸核酮糖经一系列基团转移反 应 异构成6－磷酸葡萄糖回到下一 个循环。
（1） 6-磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸葡萄糖酸内酯
H C OH
NADP+
NADPH+H+ C O
H
OH
OH H 6-磷酸果糖
糖异生途径关键反应之三
丙酮酸
CO2
ATP+H2O
ADP+Pi
丙酮酸羧化酶
PEP羧激酶
P
磷酸烯醇丙酮酸
CO2
（PEP）
草酰乙酸 GTP GDP
糖酵解和葡萄糖异 生的关系
葡萄糖 G-6-P
F-6-P F-1.6-P
3-P-甘油醛
A A G-6-P磷酸酯酶
B F-1.6-P磷酸酯酶
OH
O
HO CH2 O OH
OH OH
O H 磷酸葡萄糖变位酶 OH OH
OP O
OH
OH HO
6-磷酸葡萄糖 (glucose-6-phosphate)
1-磷酸葡萄糖 (glucose-1-phosphate)
6-磷酸葡萄糖
1-磷酸葡萄糖
CH2OH （3）尿苷二磷酸葡萄糖的生成
H H
OH
HO
OH
血像检查: 红细胞明显减少，黄疸指数明显升高。
机理: 蚕豆中有3种物质：裂解素、锁未尔和多巴胺。 前两种使谷胱甘肽氧化，后一种能激发红细胞的自身 破坏，
(四) 磷酸戊糖途径的调节
最重要的调节因素是：NADP+的水平
餐后的兔肝胞浆中， NADP+/NADPH的比值为0.014 某些条件下， NADP+/NADPH的 比值为700
（三）磷酸戊糖途径的意义
1、产生5-磷酸核糖
2、产生 NADPH
1、5-磷酸核糖作用
各种核苷酸辅酶
核苷酸
(1)NAD(P)+ 合
(2)FAD (3)HSCoA
成 原 料
} (1) NTP
(2)dNTP DNA、RNA合成原料 (3)cAMP/cGMP
第二信使
2、NADPH的主要功能
1）、作为供氢体 ---参与体内多种生物合成反应
葡萄糖
6×6-磷 酸葡萄糖
2× 5-磷酸 木酮糖
2× 3-磷酸 甘油醛
2×4-磷酸 2× 6-磷
赤藓糖
酸果糖
2× 6-磷 酸果糖
糖酵解途径
HMS示意图：
2CO2
2C6
2C5
2C3
2CO2
2C6
2C5
2C7
2CO2
2C6
5C6回到下 一循环
2C6
2C4 2C6
2C5
2C3
磷酸戊糖途径特点 ：
反应部位： 胞浆 反应底物： 6-磷酸葡萄糖 重要反应产物： NADPH、5-磷酸核糖 限速酶： 6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G-6-PD)
O
OH
C
H C OH
HO C H
H C OH
H C OH
CH 2 OPO 3 H 2
6-磷酸葡萄糖酸
6-phosphogluconate
(3) 6-磷酸葡萄糖酸转变为 5-磷酸核酮糖
O C
HC
OH NADP+
O
OH
C
NADPH+H+
OH
H CCH 2 OHO H
CH 2 OH
CO2
CO
HO C H
H O CC HO
H C OH
H C OH
H C OH
H C OH
H C OH
H C OH
CH 2 OPO 3 H 2
6-磷酸葡萄糖酸
6-phosphogluconate
H C OH
H C OH
CH 2 OPO 3 H 2
CH
CH
2
2
OPO
OPO
3
H
3
H2
2
5-磷酸核酮糖
ribulose 5-phosphate
C1 丙酮酸羧化酶
B
C2 PEP羧激酶
磷酸二羟丙酮
天冬氨酸
C2 PEP
草酰乙酸
丙酮酸
-酮戊二酸 谷氨酸 苹果酸 丙氨酸
-酮戊二酸 天冬氨酸
苹果酸 谷氨酸
C1
草酰乙酸
丙酮酸
3-P-甘油 乳酸
甘油
乙酰CoA
（胞液） （线粒体）
TCA循环
糖异生的调节：
1. 6-P-G与1.6-FBP： 促进异生，抑制酵解：
糖原合酶
) (glycogen
CH 2OH
H H
OH
HO
OH
H O
CH 2OH
CH 2OH
H H
OH
OH H
H
H
OH
O
O H
H O
R
H OH
H OH
H OH
(5) 分支酶催化糖原不断形成新分支链
12~18G
糖原合酶
分枝酶
糖原引物
糖原合成的限速酶
肝糖原与肌糖原比较
肝糖原
肌糖原
贮 量 90-100g
CH 2 OPO 3 H 2
7-磷酸景天糖
sedoheptulose 7-phosphate
(6)七碳糖与三碳糖的基团转移反应
CH 2 OH
CHO
CO
H C OH
HO C H H C OH H C OH H C OH
H C OH
Mg2+ 或
CH 2 OPO 3 H 2
Mn2+ 4-磷酸赤藓糖
erythrose 4-phosphate
丙酮酸 激酶
PEP羧激酶 2草酰乙酸
2丙酮酸
丙酮酸羧化酶
糖异生途径关键反应之一
P
+ H2O
葡萄糖-6-磷 酸酶
6-磷酸葡萄糖
H
+Pi
葡萄糖
糖异生途径关键反应之二
H2CO P O H2CO P
H HO
+ H2O
H
OH
OH H 1,6-二磷酸果糖
果糖二磷酸 酯酶-1
H2CO P
O H2COH
H HO + Pi
6 G-6-P + 12NADP+ +7 H2O
5 G-6-P + 6CO2 + 12NADPH +12H+
6NADPH
6CO2
3×5-磷 酸核酮糖
6×6-磷酸 葡萄糖酸
磷酸戊糖途径图
2×5-磷酸 核糖
2×5-磷酸 木酮糖
2×7-磷酸 2×3-磷
景天糖
酸甘油醛
6H2O
6×6-磷酸葡e 5-phosphate
CHO
H C OH
H C OH
H C OH
CH 2 OPO 3 H 2
5-磷酸核糖
ribose 5-phosphate
（5) 二分子五碳糖的基团转移反应
CH 2 OH
CHO
CO
H C OH
CH 2 OH
HO C H
H C OH
CH 2 OPO 3 H 2
HO C
H
H C OH
ribulose 5-phosphate CH 2 OPO 3 H 2
4-磷酸赤藓糖
erythrose 4-phosphate
H C OH
CH 2 OPO 3 H 2
6-磷酸果糖
Fructose
6-phosphate
磷酸戊糖途径的小结：
反应式 总反应图 特点
磷酸戊糖途径总反应式
2）、是谷胱甘肽还原酶的辅酶 ---对维持细胞中还原型谷胱甘肽的正常
含量起重要作用
3）、作为加单氧酶的辅酶 ---参与肝脏对激素、药物和毒物的生物
转化作用
4）、清除自由基的作用
NADPH作为体内的供氢体
脂肪酸、胆固醇和类固醇化合物的生物合 成，均需要大量的NADPH。
0 R-CH2-C-R’
=
OH R-CH2-CH-R’
5-磷酸核酮糖 H
ribulose 5-phosphate H
CHO C OH C OH
CH 2 OPO 3 H 2
CO
3-磷酸甘油醛 H O C H
glyceraldehyde 3-phosphate
H C OH
H C OH
H C OH
H C OH
CH 2 OPO 3 H 2
5-磷酸核糖
ribose 5-phosphate
CH 2 OPO 3 H 2
6-磷酸葡萄糖酸内酯
6-phosphoglucono-δ-lactone
(2) 6-磷酸葡萄糖酸内酯转变为 6-磷酸葡萄糖酸
CO H C OH O HO C H H C OH
H2O
内酯酶
lactonase
HC
CH 2 OPO 3 H 2
6-磷酸葡萄糖酸内酯
6-phosphoglucono-δ-lactone
高浓度的6-P-G 、ATP 和柠檬酸， 促进酵解，抑制异生：
AMP 2.6-二磷酸果糖、ADP
二、糖原合成