戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径

四.磷酸戊糖途径的意义
1．产生NADPH，为生物合成提供还原力，例如脂肪酸，固醇类 物质的合成 2．产生磷酸戊糖参加核酸代谢； 3．NADPH使红细胞中还原谷胱甘肽再生，对维持红细胞还原性 有重要作用； 4．磷酸戊糖途径是植物光合作用中从CO2合成葡萄糖的部分途 径。
在动物的肝脏、骨髓，脂肪组织、泌乳期的乳腺、肾上腺皮质、 红细胞等组织这个途径比较旺盛。有关的酶都在细胞质中。
糖类代谢
第二部分 糖的异生作用
一.概述
糖异生作用(gluconeogenesis)是从非碳水化合物前体合 成葡萄糖。 糖异生作用主要存在于肝脏和(较少量在) 肾脏。
1.糖异生的生理意义
（1）.糖异生作用是一个十分重要的生物合成葡萄糖 的途径。红细胞和脑是以葡萄糖为主要燃料，成人每 天约需160克葡萄糖，其中120克用于脑代谢，而糖原 储存仅数百克。糖异生主在肝脏中进行，肾上腺皮质 中也有，脑和肌肉中很少。因此在血中葡萄糖浓度降 低时首先是脑受到损伤。 （2）在饥饿、剧烈运动造成糖原下降后，糖异生使 酵解产生的乳酸，脂肪分解产生的甘油及生糖氨基酸 等中间产物重新生成糖。这对维持血糖浓度，满足组 织对糖的需要是十分重要的。
2.
可立氏(Cori)循环
在氧有限的条件下，经历剧烈运动期间；
糖酵解过程NADH的形成超过呼吸链氧化它回到NAD＋ 的能力。于是在肌肉中，由糖酵解产生的丙酮酸被乳酸脱氢 酶转化为乳酸。该反应使NAD＋再生因而使糖酵解继续产生 ATP。然而，乳酸是代谢的终端，一旦形成，直到它转化回 到丙酮酸后才能进一步代谢。乳酸扩散出肌肉并通过血流被 携带到肝脏。在这里它扩散到肝细胞内，被乳酸脱氢酶转回 到丙酮酸。然后丙酮酸被糖异生作用转化为葡萄糖，葡萄糖 被释放回到血流中，又可被骨骼肌(和脑)吸收。这种循环反 应称为Cori循环。这个途径在动物捕食和逃避敌害时有重大 意义。
2. 糖异生的证据
(1)用整体动物实验，禁食24小时，大鼠肝中糖原由7%降到 1%，再喂乳酸、丙酮酸或三羧酸代谢中间物时可以使动物的 肝糖原增加。
(2)根皮苷是一种从梨树茎皮提取的有毒的糖苷，它能抑制肾 小管重新吸收葡萄糖回到血液中。这样，血中的葡萄糖就不 断地由从尿中排出。当给根皮苷处理后的动物喂三羧酸代谢 中间代谢物或生糖氨基酸时，这种动物的尿中糖的含量增加。
四.糖异生的前体
1.凡能生成丙酮酸的物质都可以异生成葡萄糖。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为草 酰乙酸而进入糖异生途径。注意：乙酰COA不能作 为糖异生的前体，它不能转变为丙酮酸。因为丙酮 酸脱氢酶催化反应是不可逆的。 2.大多数氨基酸是生糖氨基酸，如丙氨酸、谷氨酸、 天冬氨酸、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，它们可转变成丙酮酸，－酮戊二酸、草 酰乙酸等三羧酸循环中间产物参加糖异生途径。
异柠檬酸 琥珀酸＋乙醛酸
（2）苹果酸合成酶
乙醛酸＋乙酰COA 苹果酸＋COA－SH
3.乙醛酸循环的过程
一.磷酸戊糖途径及相关酶
1.氧化阶段（不可逆） 6－磷酸葡萄糖脱氢脱羧转化成5－磷酸 核酮糖
1. 6—磷酸葡萄糖脱氢酶 （NADPH反馈抑制酶活性） 2. 3. 6—磷酸葡萄糖酸δ -内酯酶 6—磷酸葡萄糖酸脱氢酶
2.非氧化阶段（全可逆）
（1）磷酸戊糖同分异构化生成5－磷酸核 糖及5－磷酸木酮糖 （2）磷酸戊糖通过转酮反应与转醛反应 生成酵解中间产物6－磷酸果糖及3－ 磷酸甘油醛
四.乙醛酸循环
1.乙醛酸循环主要存在于种子萌发初期和以2 碳化合物为底物（能吸收乙酸或乙酰 COA） 的微生物中，但不存在于动物中
2.乙醛酸循环与三羧酸循环很相象，主要 回避了两部脱羧反应。
异柠檬酸氧化脱羧生成-酮戊二酸
-酮戊二酸氧化脱羧成为琥珀酰辅酶A
2.乙醛酸循环的两个关键酶
(1)异柠檬酸裂解酶
(3)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。
二.糖异生的途径
糖异生的途径基本上是糖酵解的逆行，从丙酮酸到葡萄糖的 代谢中有7步是共同的可逆步骤。只有3步是不可逆步骤 丙酮酸(被丙酮酸羧化酶)转化为草酰乙酸，草酰乙酸被磷酸 烯醇式丙酮酸羧激酶(PEP羧激酶)脱羧和磷酸化为磷酸烯醇 式丙酮酸。PEP由糖酵解中直接逆转的几个反应转化为果糖1， 6—二磷酸。果糖1，6—二磷酸(被果糖1，6—二磷酸酶)脱 磷酸形成果糖6—磷酸，然后(被磷酸葡萄糖异构酶)转化为 葡萄糖6—磷酸。最后，葡萄糖6—磷酸(被葡萄糖6—磷酸酶) 脱磷酸形成葡萄糖。
1.丙酮酸生成磷酸烯醇式丙酮酸
丙酮酸羧化酶 丙酮酸+CO2+ATP+H2O 草酰乙酸+ADP+Pi+2H+
PEP羧激酶 草酰乙酸+GTP 磷酸烯醇式丙酮酸+GDP+CO2 人及哺乳动物的丙酮酸羧化酶存在于肝或肾的线粒体中，所 以细胞液中丙酮酸经运载系统进入线粒体后才能羧化成草酰 乙酸，而草酰乙酸又必须离开线粒体才能进一步转变成磷酸 烯醇式丙酮酸。但草酰乙酸本身不能透过线粒体内膜，所以 转变成苹果酸，天冬氨酸等通过二羧酸转运系统离开线粒体 后再进一步氧化恢复成草酰乙酸
c.转酮反应
P151
磷酸戊糖途径本质:
6-磷酸葡萄糖完成氧化生成二氧化碳和水, 产生12NADPH 图25-2
三.磷酸戊糖途径中酶的先天 性遗传性缺陷
先天性缺乏6－磷酸葡萄糖脱氢酶的病人，在给磺胺、阿 斯匹林等有氧化性的药物数天后产生黄疸、尿变黑，血色 素下降等症状。这是由于红细胞中没有线粒体，当缺乏6 －磷酸葡萄糖脱氢酶时无法产生NADPH，不能保持细胞中 还原谷胱甘肽水平，以致破坏膜的结构，造成溶血，贫血 等症状。
第25章
磷酸戊糖途径
Hale Waihona Puke Baidu
无氧分解和有氧分解是普遍存在于生物界 的主要的糖分解代谢途径，但并不是唯一的途 径，但某些动物组织中糖的无氧及有氧分解被 阻断后，但仍有一定量的葡萄糖被彻底氧化成 二氧化碳和水。经过深入的研究，对于这条氧 化途径已比较清楚，由于此途径是从6-磷酸葡 萄糖开始的，所以称为磷酸已糖支路。
2. 1,6-二磷酸果糖转化成6－磷酸果糖
果糖二磷酸酶
1,6-二磷酸果糖+H2O
6－磷酸果糖+Pi
3. 6－磷酸果糖转化为葡萄糖
葡萄糖6－磷酸酶，Mg2+
6 －磷酸葡萄糖+H2O
葡萄糖+Pi
糖异生及酵解图
三.能量使用
糖异生作用合成葡萄糖需要能量的输入。合成1个葡糖分子需 2个丙酮酸分子。能量要求在如下骤： 丙酮酸羧化酶 1ATP(x2)=2ATP PEP羧激酶 1GTP(x2)=2ATP 磷酸甘油酸激酶 1ATP(x2)=2ATP 总共=6ATP 这与从糖酵解只净得2个ATP相比较，糖酵解反向形成的 每个葡萄糖需要提供额外的4个ATP。
磷酸戊糖途径
两步异构化
磷酸戊糖异构酶
磷酸戊糖差向酶
三部基团转移
a.转酮反应：酮糖上的二碳单位（羟乙醛基） 经转酮酶（transketolase)催化转移到醛糖 的第一碳上。反应要求酮糖供体的C3具有L 构型，其所形成的酮糖也有同样的构型。
b.转醛反应：
由转醛酶（transaldolase)催化使磷酸酮糖上的三 碳单位（二羟丙酮基）转到另一个磷酸醛糖的C1上去。
3.酵解产生的乳酸。乳酸氧化成丙酮酸参加糖异生途径 变成葡萄糖
4.反刍动物糖异生途径土分旺盛，牛胃细菌分解纤维素 成为乙酸、丙酸、丁酸等，奇数脂肪酸转变为琥珀酰 COA参加糖异生途径合成葡萄糖。
三.糖异生的二个重要知识
1.无效循环(futile cycle) 糖酵解每个葡萄糖净再生2个ATP，而糖 异生作用每个葡萄糖利用4个ATP和2个 GTP。因而，如果使糖酵解和糖异生作用 同时进行，转化葡萄糖为丙酮酸和再回到 葡萄糖，则净结果将是利用2个ATP和2个 GTP，所以称为无效循环。