生物專題第九章糖代謝

生物專題第九章糖代謝四、磷酸己糖旁路（hexosemonophosphateshunt，HMP）-------磷酸戊糖途徑

phosphopentosepathway，PPP)

糖酵解和TCA循環(huán)是機(jī)體內(nèi)糖分解代謝的主要途徑，但不是唯一途徑。實(shí)驗(yàn)研究表明：在組織中添加酵解抑制劑如碘乙酸或氟化物等，葡萄糖仍可以被消耗，這說明葡萄糖還有其它的代謝途徑。其中，磷酸戊糖途徑，也稱為磷酸己糖旁路是較為重要的一種分解代謝支路。參與該途徑的酶都分布在細(xì)胞質(zhì)中，動(dòng)物體中約有30%的葡萄糖通過此途徑分解。一)HMP的主要反應(yīng)可分2個(gè)階段：

1、氧化脫羧階段：2、非氧化階段：分子重排1）異構(gòu)化2）通過轉(zhuǎn)酮及轉(zhuǎn)醛反應(yīng)與EMP途徑連接

G-6-P6磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯

NADP+NADPH+H+

H2O６－磷酸葡萄糖酸

NADP+NADPH+H+

５－磷酸核酮糖G-6-P脫氫酶Mg2+Mg2+內(nèi)脂水解酶6磷酸葡萄糖酸脫氫酶CO21、氧化脫羧為不可逆反應(yīng)。G-6-P脫氫酶是限速酶，NADPH/NADP+值，酶活性

。1、氧化脫羧2）通過轉(zhuǎn)酮酶和轉(zhuǎn)醛酶與EMP連接轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)醛酶（羥乙醛基）（二羥丙酮基）2223332333666666452經(jīng)一系列反應(yīng)：6C65C5+6CO2

總反應(yīng)：6(G-6-P)5(R-5-P)+6CO2+12NADPH二）磷酸己糖旁路生理意義：1、為細(xì)胞供能2、產(chǎn)生NADPH（EMP和TCA都不產(chǎn)生NADPH），為生物合成提供還原力；3、維護(hù)紅細(xì)胞及含巰基蛋白的正常4、HMS是聯(lián)系戊糖代謝的途徑5、中間產(chǎn)物為許多物質(zhì)的合成提供原料3)、維護(hù)紅細(xì)胞及含巰基蛋白的正常還原型谷胱甘肽作用：1）保護(hù)某些巰基酶或蛋白質(zhì)免受過氧化物（H2O2、O2˙ˉ等）的損害。維持谷胱甘肽（glutathione）還原狀態(tài):G-S-S-G（氧化型）（還原型）2G-SH

NADPH+H+

NADP+2）維持紅細(xì)胞膜的完整性：紅細(xì)胞缺乏6-磷酸葡萄糖脫氫酶磷酸戊糖途徑受阻NADPH+H+G-SH膜蛋白受損膜破裂溶血黃疸蠶豆?。ê裹S）蠶豆病是6-磷酸葡萄糖脫氫酶缺乏者進(jìn)食蠶豆后發(fā)生的急性溶血性貧血。本病與遺傳有關(guān)，90％為男性，多見于兒童，特別是５歲以下兒童。起病急，在吃蠶豆幾小時(shí)至幾天內(nèi)突然發(fā)病，表現(xiàn)為頭昏、心慌、乏力、食欲不振、腹瀉、發(fā)熱、黃疸及貧血等癥狀。嚴(yán)重者可有昏迷、抽搐、血紅蛋白尿，甚至休克，偶然可以致死。蠶豆中的裂解素、鎖未爾使谷胱甘肽氧化，多巴胺能激發(fā)紅細(xì)胞的自身破壞。遺傳性6-磷酸葡萄脫氫酶糖缺乏者，由于不能重新還原氧化型的谷胱甘肽來保護(hù)紅血球細(xì)胞膜，導(dǎo)致紅細(xì)胞大量溶解而發(fā)生蠶豆病。4)、HMS是聯(lián)系戊糖代謝的途徑

各種戊糖需經(jīng)過HMS進(jìn)入EMP途徑被分解，也通過HMS合成戊糖。5-磷酸核糖與核酸代謝和光合作用緊密相關(guān)：它是合成ATP、CoA、NAD(P)、FAD、RNA、DNA的原料。5、為許多物質(zhì)的合成提供原料。如：4-P-赤蘚糖芳香族氨基酸五、乙醛酸循環(huán)（glyoxylatecycle）此循環(huán)是許多微生物（如大腸桿菌、醋酸桿菌、固氮菌）氧化分解獲能的一條途徑。它是三羥酸循環(huán)的一條支路和補(bǔ)充，由于是乙醛酸為中間代謝物，故稱為乙醛酸循環(huán)。含乙酰CoA合成酶的微生物可利用乙酸為唯一能源和碳源：乙酸乙酰CoA乙酰CoA合成酶關(guān)鍵酶：異檸檬酸酶：受葡萄糖抑制蘋果酸合成酶植物中，乙醛酸循環(huán)主要存在于乙醛酸循環(huán)體中。細(xì)胞質(zhì)線粒體基質(zhì)線粒體基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)丙酮酸氧化脫羧磷酸二羥丙酮甘油其他單糖分解第四節(jié)糖原(glycogen)的合成代謝肝臟(肝糖原：血糖的來源，維持血糖濃度)肌肉(肌糖原：為肌肉收縮提供能量)儲(chǔ)存器官：糖原的合成糖原生成作用：(glycogenesis)糖異生作用：(glyconeogensis)以單糖為原料（G、果糖）以非糖物質(zhì)為原料（乳酸、甘油、丙酮酸、某些氨基酸）一、糖原生成作用：(glycogenesis)反應(yīng)場(chǎng)所：主要細(xì)胞質(zhì)中需要的3種酶：1）UDP-葡萄糖焦磷酸化酶2）糖原合成酶：3）分支酶:反應(yīng)過程：糖原的合成GATPADPG-6-PG-1-PUTPPPiUDPG焦磷酸化酶UDPG糖原(引物)n(n≥2)糖原合成酶UDP糖原(引物)n+1（α-1,6）葡萄糖激酶磷酸葡萄糖變位酶①②③④⑤葡萄糖供體重復(fù)m次分支酶UDPUTPATPADP二磷酸核苷激酶分支形成：分支酶（branchingenzyme）：將6-7個(gè)G與鄰近糖以α-1,6糖苷鍵連接，形成支鏈結(jié)構(gòu)。分支形成的意義：1）增加水溶性；2）使分解或合成的速率大大加快。糖原合成的反應(yīng)特點(diǎn)1．糖原合成過程中，直鏈的長度在6個(gè)以上葡糖單位，才能被轉(zhuǎn)移形成新的分支。二個(gè)分支之間相距至少4個(gè)以上葡糖單位。2．糖原合成是UDPG在糖原引物上，從糖基的非還原端開始進(jìn)行合成的。3．糖原合成是耗能的過程，糖原分子中每增加一個(gè)葡糖單位需消耗2ATP.糖異生的證據(jù)：用整體動(dòng)物做實(shí)驗(yàn)，禁食24小時(shí)，大鼠肝臟中的糖原由7%降低到1%，飼喂乳酸、丙酮酸或三羧酸循環(huán)代謝的中間物后可以使大鼠肝糖原增加。根皮苷是一種從梨樹莖皮中提取的有毒的糖苷，它能抑制腎小管將葡萄糖重吸收進(jìn)入血液中，這樣血液中的葡萄糖就不斷的由尿中排出。當(dāng)給用根皮苷處理過的動(dòng)物飼喂三羧酸循環(huán)中間代謝物或生糖氨基酸后，這些動(dòng)物尿中的糖含量增加。糖尿病人或切除胰島的動(dòng)物，他們從氨基酸轉(zhuǎn)化成糖的過程十分活躍。當(dāng)攝入生糖氨基酸時(shí)，尿中糖含量增加。二、糖異生作用概念：由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^程原料：乳酸、甘油、丙酮酸和生糖氨基酸等部位：主要在肝臟的細(xì)胞質(zhì)中（腎在正常條件下異生能力只為肝臟的10%，長期饑餓或酸中毒時(shí)腎臟糖異生能力可大大增強(qiáng)）。1、糖異生的生理意義：糖異生作用是一個(gè)重要的生物合成葡萄糖的途徑。紅細(xì)胞和腦幾乎完全靠血糖作能源，成人每天約需要160克葡萄糖，其中120克用于腦代謝，而糖原的貯存量是很有限的（只能維持12小時(shí)），所以需要糖異生來補(bǔ)充糖的不足。在饑餓或劇烈運(yùn)動(dòng)造成糖原下降后，糖異生能使酵解產(chǎn)生的乳酸、脂肪分解產(chǎn)生的甘油以及生糖氨基酸等中間產(chǎn)物重新生成糖。這對(duì)維持血糖濃度，乳酸的再利用，滿足組織對(duì)糖的需要是十分重要的。糖異生可以促進(jìn)脂肪氧化分解供應(yīng)能量，當(dāng)體內(nèi)糖供應(yīng)不足時(shí)，機(jī)體會(huì)大量動(dòng)員脂肪分解，此時(shí)會(huì)產(chǎn)生過多的酮體（乙酰乙酸、β-羥丁酸、丙酮），而酮體則必須經(jīng)過三羧酸循環(huán)才能徹底氧化，此時(shí)糖異生對(duì)維持三羧酸循環(huán)的正常進(jìn)行起主要作用。2、糖異生的途徑：糖異生途徑基本上是糖酵解途徑的逆過程。糖酵解途徑與糖異生途徑的多數(shù)反應(yīng)是共有的，多數(shù)酶也是共同使用。但有兩方面不同：1、糖酵解途徑中己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶所催化的反應(yīng)不可逆，在糖異生途徑中必須有另外的反應(yīng)和酶代替。2、糖酵解在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行，糖異生則分別在線粒體和細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行。G-6-P磷酸酶丙酮酸激酶該酶主要存在于肝臟中，而肌肉或腦組織中沒有此酶存在，因此糖異生作用主要在肝臟中進(jìn)行。二磷酸果糖磷酸酶底物循環(huán)（substratecycle）：催化單向反應(yīng)的酶所催化的兩個(gè)底物互變的循環(huán)稱為～。F-6-P激酶-1膜的障礙是通過OAA轉(zhuǎn)變?yōu)樘O果酸、天門冬氨酸來完成。線粒體TCA磷酸烯醇式丙酮酸沿酵解途徑逆向反應(yīng)生成1,6-二磷酸果糖。這個(gè)過程要逾越一個(gè)能障，即從3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成1,3-二磷酸甘油酸的過程中需要消耗一個(gè)ATP。此途徑克服了兩大障礙：能量的障礙及膜的障礙。使糖酵解進(jìn)行逆轉(zhuǎn)，非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變成糖。能量使用：丙酮酸→草酰乙酸：-1個(gè)ATP草酰乙酸→磷酸烯醇式丙酮酸:-1個(gè)GTP甘油酸-3-P→甘油酸-1,3-BP:-1個(gè)ATP∴2丙酮酸→葡萄糖：-6個(gè)ATP糖異生作用的總反應(yīng)式：

2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H++6H2O→葡萄糖+4ADP+2GDP+6Pi+2NAD+

三、糖原的代謝的調(diào)節(jié)一）糖原的分解與