第十七章 糖代谢其他途径(次重要)

• 在跑400公尺短跑之前、 途中、之后血浆中乳酸 浓度如图所示。 • （a）为什么乳酸的浓度 会迅速上升？ • （b）赛跑过后是什么原 因使乳酸浓度降下来？ 为什么下降的速率比上 升的速度缓慢？
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二. 戊糖磷酸途径
㈠. 戊糖磷酸途径研究史
同位素标记证明葡萄糖C1和C6经糖酵解和三羧 酸循环，产生CO2机率不同 加入碘乙酸，氟化物等糖酵解的抑制剂，葡萄 糖仍可分解利用 1931年，Warburg等发现了G6P脱氢酶和6-磷酸 葡萄糖酸脱氢酶，NADP+ 四碳糖，五碳糖，七碳糖的分离 1953年，Dicken提出代谢途径 Warburg- Dicken途径，戊糖支路，己糖单磷酸 途径，磷酸葡萄糖酸氧化途径和戊糖磷酸循环
G 已糖激酶 G 6 P
PFK F 6 P F 1,6 dip
Py激酶 PEP Py
前面二个反应的逆反应可由相应的酯酶催化 G-6-P+H2O G Pi
1, 6 dip( 酯 )酶 F-1,6-dip+H2O F F 6 P Pi
P P P
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代谢意义
（1）供能 （2）产生大量的NADPH，可供给组织中合成代谢的需要 。 细胞产生还原力(NADPH)的主要途径 （3）产生的R-5-P是核酸生物合成的必需原料。 （4）戊糖磷酸途径是戊糖代谢的重要途径 。 （5）戊糖磷酸途径与糖酵解和光合作用有密切关系 。 （6） HMP途径中生成C3、C4、C5、C6、C7等各种长短不等的 碳链，这些中间产物都可作为生物合成的前体。
转酮酶
阶 段 2 3-磷酸甘油醛 之 二
2 7-磷酸景天庚酮糖
转醛酶 2 4-磷酸赤藓丁糖
2 6-磷酸果糖
阶 段 之 三
2 5-磷酸木酮糖
转酮酶
2 6-磷酸果糖
2 3-磷酸甘油醛
醛缩酶
1 6-磷酸果糖 Pi
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1， 6-二磷酸果糖 H2 O
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3. 戊糖磷酸途径总结
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戊糖磷酸途径代谢的调节
戊糖磷酸途径的调节点主要是G-6-P脱氢酶，
这是一个不可逆反应，是戊糖磷酸途径中的 限速步骤。
NADPH是G-6-P脱氢酶的竞争性抑制剂，当
NADPH/NADP+的比值大于10时，其抑制作用可 达90%。
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G 6 P ( 酯)酶
由Py→PEP需二个酶的催化
丙酮酸羧化酶
烯醇式丙酮酸羧激酶
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柠檬酸循环中所有 的中间代谢物都可 以通过草酰乙酸脱 羧形成PEP 而生糖
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哪些氨基酸能异生成糖？
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内质网
迂回措施3： G6P C-6位 酯键水解 （G6P→G） 葡萄糖-6-磷酸酶
迂回措施2： FBP C-1位酯 键水解 （FBP →F6P） 果糖二磷酸酶 迂回措施1：丙酮酸羧化支 路（丙酮酸→PEP） 丙酮酸羧化酶或PEP激酶
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H-C-OH H-C-OH C=O O C H-C-OH H2 O 内酯酶 OH-C-H O
NADP+
NADPH+H+
H-C-OH OH-C-H H-C-OH O H-C
OH-C-H
H-C-OH O H-C 6-磷酸葡萄糖脱氢 酶
H-C-OH
H-C-OH CH2OPO326-磷酸葡萄糖酸 NADP+
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+ 6NADPH＋H + 6 NADP+ 6NADPH ＋H +
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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1. 磷酸戊糖途径的氧化脱羧阶段
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苹果酸
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2. FBP→ F6P
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3. G6P→G
光面内质网结合酶,其活性需要一种与钙离 子结合的稳定蛋白协同作用,G6P进入光面 内质网催化.
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糖原磷酸化酶的作用特点
• 催化糖原1→4糖苷键磷酸解 • 从非还原末端磷酸解
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2. 糖原脱支酶
• 糖基转移:将三个葡萄 糖残基转移到另一分支 的非还原性末端的葡萄 糖残基上,或者糖原的 核心链 • 糖原脱支:脱下1→6连 接的葡萄糖残基,产生 一分子葡萄糖和1→4相 连的葡萄糖残基
赤藓糖-4-磷酸
果糖-6-磷酸
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Байду номын сангаас
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四碳糖和五碳糖间转酮反应
转酮酶
木酮糖-5-磷酸
赤藓糖-4-磷酸
甘油醛-3-磷酸
果糖-6-磷酸
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磷酸戊糖途径的非氧化分子重排阶段
阶 段 之 一
6 5-磷酸核酮糖
异构酶
2 5-磷酸木酮糖
2 5-磷酸核糖
PFK
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Py激酶
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• 如果柠檬酸循环与氧化磷酸化整个都被抑制，那么是 否能从丙酮酸净合成葡萄糖？
• 不能；两分子丙酮酸转化为一分子葡萄糖需要供给能量 （4ATP＋2GTP）和还原力（2NADH），可通过檬酸循环和氧化
磷酸化获
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CH2OPO326-磷酸葡萄糖
CH2OPO32-
6-磷酸葡萄糖酸内酯
CH2OH C=O H-C-OH H-C-OH CH2OPO32CO2
是HMP的限速酶。 受 NADPH/NADP+ 比例 的调节。
6-磷酸葡萄糖 酸脱氢酶
NADPH+H+
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5-磷酸核酮糖 食品科学与工程学院
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2. 非氧化阶段
线粒体
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1.丙酮酸到磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸进入线粒体,丙酮酸羧化酶的催化 下,羧化生成草酰乙酸
生物素:羧化 酶的辅酶
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草酰乙酸-----PEP
丙酮酸
草酰乙酸
烯醇式丙酮酸羧激酶可 存在于线粒体基质、细 胞溶胶或二者均有，种 属差异。 存在于细胞溶胶中，经 过苹果酸穿梭
F-1,6-dip酶
G 羧 TP 激
G-6-p酶 F-2,6-dip AMP G-6-P F-6-P ATP Cit NADH F-1,6-dip
酶
甘油酸-3-P
Cit
苹果酸 OAA
G
PE
Py羧化酶 乙酰CoA OAA Py
P
PEP
己糖激酶
F-2,6-dip AMP ADP
ATP NADH Ala F-6-P F-1,6-dip
核酮糖-5-磷酸
核糖-5-磷酸
磷酸戊糖异构酶
磷酸戊糖差向异构酶
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木酮糖-5-磷酸
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五碳糖转酮反应
转酮酶
木酮糖-5-磷酸
核糖-5-磷酸
甘油醛-3-磷酸
景天庚酮糖-7-磷酸
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转醛反应
转醛酶
景天庚酮糖-7-磷酸
甘油醛-3-磷酸
• 1957年,Luis Leloir等人,糖基供体尿苷二磷酸 葡萄糖,UDP-葡萄糖 • 糖原的合成通过3个步骤,包括三种酶 • UDP-葡萄糖焦磷酸化酶 • 糖原合酶 • 糖原分支酶
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1. UDP-葡萄糖焦磷酸化酶
葡萄糖-1-磷酸 与 UTP 反应生 成UDP-葡萄 糖和 PPi, 活化 了葡萄糖1位 羟 基
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三、淀粉和糖原代谢
淀粉的分解代谢
淀粉合成代谢
糖原的分解代谢 糖原的合成代谢
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α-淀粉酶（淀粉-1，4-糊精 酶，液化酶，编号： E.C.3.2.1.1） α-淀粉酶是内切酶，从淀粉 （或糖原）分子内部随机切断 α-1，4-糖苷键。 不能水解淀粉中的α-1，6-糖苷 键及其非还原端相邻的α-1，4糖苷键。 β-淀粉酶（淀粉-1，4-麦芽 糖苷酶，编号E.C.3.2.1.2） β-淀粉酶是外切酶，从淀粉分 子的非还原末端依次切割α-1， 异淀粉酶（淀粉-1，6-葡萄 4-麦芽糖苷键（即两个葡萄糖 糖苷酶，编号E.C.3.2.1.33） 单位），生成麦芽糖。 水解支链淀粉或糖原的α-1， 不能水解淀粉中的α-1，6-糖 6-糖苷键，生成长短不一的直 苷键。当其作用于支链淀粉时， 链淀粉（糊精）。 遇到分支点即停止作用。 2011-5-16 36 食品科学与工程学院
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3. 磷酸葡萄糖变位酶
• 葡萄糖-1-磷酸转变成葡萄糖-6-磷酸 • 活性部位有丝氨酸残基,带有一个磷酸基团 • 葡萄糖1,6-二磷酸的存在对酶发挥活性是必 要的 • 催化机理与磷酸甘油酸变位酶相似
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㈢. 糖原的生物合成
第十七章 糖的其他代谢途径 • 葡萄糖合成（糖异生途径和光合作用）—合成代谢 • 磷酸戊糖途径—分解代谢 • 糖原和淀粉分解—分解代谢 • 糖原和淀粉合成代谢—合成代谢 • 糖蛋白寡糖链合成
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一. 葡萄糖异生作用
• 非糖物质作为前体合成葡萄糖的作用.
乳酸,丙酮酸,丙酸,甘油,氨基酸等 • 糖异生作用与糖酵解：许多步骤互为 可逆反应,非可逆途径 • 糖异生作用对糖酵解的不可逆过程采

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• 磷酸戊糖途径 • 1）肝脏中10-15%的葡 萄糖进入该途径 • 2）场所: 胞浆 • 3）氧化特性:
–辅酶为NADP+
• 4）重要产物:
– NADPH：还原剂 –5-磷酸核糖：参与核酸 的合成
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磷酸戊糖途径的两个阶段
取迂回措施.
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㈠. 糖异生的前体
• • • • 丙酮酸 生糖氨基酸 肌肉乳酸 反刍动物能将纤维素消化为乙酸,丁酸,丙酸, 异生为G • 奇数脂肪酸氧化产生琥珀酸CoA
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㈡.
糖异生途径
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2. 糖原合酶
• 催化UDPG与糖原分支的非还原 末端G残基第4位碳原子上的羟基 形成α1→4糖苷键 • 其催化需要至少四个葡萄糖残基 引物糖链,生糖原蛋白（Gluconin), 糖原引物蛋白; • 糖原合酶与生糖原蛋白结合时具 有催化活性 • 二聚体,每个亚基含有9个丝氨酸 残基,可被不同程度的磷酸化,受 到不同程度的抑制.
㈠ 淀粉分解代谢
㈡ 糖原分解代谢
• 糖原磷酸化酶 • 磷酸葡萄糖变位酶
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• 糖原脱支酶
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1、 糖原磷酸化酶
• 糖原磷酸化酶的分子结构 1938,Carl Cori和Gerty Cori分离得到磷酸 化酶a和磷酸化酶b; Robert Fletterick 和 Louise Johnson对结构和作用进行研究
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⒋ 糖异生的 能量代谢
ATP ADP
NADH NAD+
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“无用循环” ：高 能磷酸化合物净消 耗的过程
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㈢. 糖异生的生理意义
• 维持血糖浓度恒定的重要 措施之一, 通过异生途径合 成G对维持血糖浓度起重要 作用;脑组织,红细胞以血液 中葡萄糖为主要燃料,自身 无糖原贮存 • 饥饿,剧烈运动后,对机体恢 复起重要作用
科里循环(Cori cycle)
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• 反刍动物可利用异生作用将某些酸类 物质转化为葡萄糖 • 植物种子萌发,果实成熟时利用糖异 生作用,生成葡萄糖
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㈣. 糖异生的调节
• 葡萄糖异生和糖酵解作用有协同作用 • 磷酸果糖激酶,果糖1,6二磷酸酶的调节 • 丙酮酸激酶,丙酮酸羧化酶和磷酸烯醇式丙 酮酸羧激酶 • 己糖激酶和葡萄糖6磷酸酶
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