磷酸戊糖途徑課件

磷酸戊糖途徑課件第1頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月

當?shù)庖宜嵋种?-磷酸甘油醛脫氫酶時，有氧與無氧分解均不可進行，生物體內發(fā)生另一個能分解糖的途徑，因含有磷酸戊糖中間物，又稱為磷酸戊糖途徑。從6-磷酸葡萄糖開始分解，又稱為磷酸己糖旁路。第2頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月

磷酸戊糖途徑

（pentosephosphatepathway,ppp）1、化學反應歷程及催化酶類特點：氧化脫羧階段和非氧化分子重排階段2、總反應式和生理意義第3頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月磷酸戊糖途徑的過程磷酸己糖的氧化戊糖互變基團轉移磷酸己糖的生成第4頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月磷酸戊糖途徑的氧化脫羧階段

NADP+

NADPH+H+

H2O

NADPH+H+NADP+5-磷酸核酮糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸內酯6-磷酸葡萄糖酸CO26-磷酸葡萄糖脫氫酶內酯酶6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶第5頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）6-磷酸葡萄糖轉變?yōu)?/p>

6-磷酸葡萄糖酸內酯NADP+NADPH+H+6-磷酸葡萄糖glucose6-phosphate6-磷酸葡萄糖酸內酯6-phosphoglucono-δ-lactone6-磷酸葡萄糖脫氫酶glucose6-phosphatedehydrogenase(G6PD)限速酶，對NADP+有高度特異性第6頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)6-磷酸葡萄糖酸內酯轉變?yōu)?/p>

6-磷酸葡萄糖酸6-磷酸葡萄糖酸內酯6-phosphoglucono-δ-lactone6-磷酸葡萄糖酸6-phosphogluconateH2O內酯酶lactonase第7頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)6-磷酸葡萄糖酸轉變?yōu)?/p>

5-磷酸核酮糖CO26-磷酸葡萄糖酸6-phosphogluconateNADP+NADPH+H+5-磷酸核酮糖ribulose5-phosphate6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶6-phosphogluconatedehydrogenase第8頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月磷酸戊糖途徑的非氧化階段之一

（5-磷酸核酮糖異構化）

差向異構酶異構酶5-磷酸木酮糖5-磷酸核糖5-磷酸核酮糖第9頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月磷酸戊糖途徑的非氧化階段之二

（基團轉移）

+24-磷酸赤蘚糖+25-磷酸核糖23-磷酸甘油醛轉酮酶轉醛酶26-磷酸果糖+7-磷酸景天庚酮糖2H25-磷酸木酮糖H第10頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月二分子五碳糖的基團轉移反應5-磷酸核酮糖ribulose5-phosphate5-磷酸核糖ribose5-phosphate3-磷酸甘油醛glyceraldehyde3-phosphate7-磷酸景天糖sedoheptulose7-phosphate轉酮酶(TPP)第11頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月七碳糖與三碳糖的基團轉移反應7-磷酸景天糖sedoheptulose7-phosphate3-磷酸甘油醛glyceraldehyde3-phosphate轉醛酶4-磷酸赤蘚糖erythrose4-phosphate6-磷酸果糖fructose6-phosphateMg2+或Mn2+第12頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月基團轉移（續(xù)前）+24-磷酸赤蘚糖+23-磷酸甘油醛26-磷酸果糖轉酮酶25-磷酸木酮糖第13頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月四碳糖與五碳糖的基團轉移反應4-磷酸赤蘚糖erythrose4-phosphate5-磷酸核酮糖ribulose5-phosphate3-磷酸甘油醛glyceraldehyde3-phosphate6-磷酸果糖Fructose6-phosphate轉酮酶(TPP)第14頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月轉酮酶與轉醛酶

轉酮酶(transketolase)就是催化含有一個酮基、一個醇基的二碳基團轉移的酶。其接受體是醛，輔酶是TPP。

轉醛酶(transaldolase)是催化含有一個酮基、二個醇基的三碳基團轉移的酶。其接受體亦是醛，但不需要TPP。第15頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月H2OPi1,6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛6-磷酸果糖醛縮酶二磷酸果糖酯酶磷酸戊糖途徑的非氧化階段之三

（3-磷酸甘油醛異構、縮合與水解）

異構酶6-磷酸葡萄糖的生成第16頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月PPP第17頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月磷酸戊糖途徑的非氧化分子重排階段H2OPi65-磷酸核酮糖25-磷酸核糖25-磷酸木酮糖2

3-磷酸甘油醛27-磷酸景天庚酮糖2

4-磷酸赤蘚丁糖26-磷酸果糖25-磷酸木酮糖23-磷酸甘油醛26-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖16-磷酸果糖轉醛酶異構酶轉酮酶轉酮酶醛縮酶階段之一階段之二階段之三第18頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月CO2+H2O+ATPTCAGG-6-PF-6-PF-1,6-BP3-磷酸甘油醛丙酮酸乙酰CoA磷酸戊糖途徑NADPH5-磷酸核糖第19頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月磷酸戊糖途徑的代謝起始物是G-6-P，返回的代謝終產(chǎn)物是3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖，其重要的中間代謝產(chǎn)物是5-磷酸核糖和NADPH。第20頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月

磷酸戊糖途徑總反應式6G-6-P+12NADP++7H2O

5

G-6-P+6CO2+12NADPH+12H++H3PO4第21頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月磷酸戊糖途徑圖糖酵解途徑6×6-磷酸葡萄糖2×5-磷酸木酮糖2×5-磷酸核糖2×5-磷酸木酮糖2×7-磷酸景天糖2×3-磷酸甘油醛2×4-磷酸赤蘚糖2×6-磷酸果糖2×3-磷酸甘油醛2×6-磷酸果糖6×6-磷酸葡萄糖酸內酯6NADPH6×6-磷酸葡萄糖酸6H2O6×5-磷酸核酮糖6NADPH6CO2葡萄糖第22頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月1.磷酸戊糖途徑是生物普遍存在的途徑

2.提供大量的能量,僅次于有氧氧化3.提供生物合成的還原劑-NADPH4.提供核酸,輔酶合成的原料-核糖

5.與植物光合作用有關-C3,C46.是戊糖分解的必經(jīng)途徑磷酸戊糖途徑的生理意義第23頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月5-磷酸核糖作用}DNA、RNA合成原料(1)NAD(P)+(2)FAD(3)HSCoA各種核苷酸輔酶(1)NTP(2)dNTP核苷酸(3)cAMP/cGMP}第二信使合成原料第24頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月NADPH的主要功能1）、作為供氫體

---參與體內多種生物合成反應2）、是谷胱甘肽還原酶的輔酶

---對維持細胞中還原型谷胱甘肽的正常含量起重要作用3）、作為加單氧酶的輔酶

---參與肝臟對激素、藥物和毒物的生物轉化作用4）、清除自由基的作用

第25頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月NADPH作為體內的供氫體

脂肪酸、膽固醇和類固醇化合物的生物合成，均需要大量的NADPH。NADPH+H+R-C=C-R’

R-CH2-CH2-R’HHR-CH2-C-R’

R-CH2-CH-R’0=OHNADP+第26頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月

谷胱甘肽的功能：(1)解毒功能(2)保護巰基酶/蛋白質(3)可消除自由基(4)協(xié)助氨基酸的吸收谷胱甘肽的抗氧化作用第27頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月NADPH作為羥化酶的輔酶羥化反應：

(1)與某些生物合成(膽固醇、膽汁酸、類固醇激素等)有關；

(2)與肝臟的生物轉化(激素、藥物、毒物的生物轉化)有關。RH+NADPH+H+ROH+NADP++H2O羥化酶第28頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月蠶豆病:

蠶豆病的癥狀是：吃蠶豆幾小時或1～2天后，突然感到精神疲倦、頭暈、惡心、畏寒發(fā)熱、全身酸痛、萎靡不振，并伴有黃疸、肝脾腫大、呼吸困難、腎功能衰竭，甚至死亡。蠶豆病，俗稱蠶豆黃

機理:

蠶豆中有3種物質：裂解素、鎖未爾和多巴胺。前兩種使谷胱甘肽氧化，后一種能激發(fā)紅細胞的自身破壞.

血像檢查:

紅細胞明顯減少，黃疸指數(shù)明顯升高。第29頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月磷酸戊糖途徑小結1.不必經(jīng)過EMP和途徑，在葡萄糖上直接脫羧脫氫.2.脫氫酶的輔酶為NADP+.3..6-P-葡萄糖酸脫氫酶既脫氫又脫羧.4.中間物有C4,C5,C7第30頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月磷酸戊糖途徑特點：反應部位：細胞溶膠反應底物：6-磷酸葡萄糖重要反應產(chǎn)物：NADPH、5-磷酸核糖限速酶：6-磷酸葡萄糖脫氫酶(G-6-PD)

第31頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月磷酸戊糖途徑的調節(jié)1.限速酶肝臟中的各種戊糖途徑的酶中以6-磷酸葡萄糖脫氫酶的活性最低，所以它是戊糖途徑的限速酶，催化不可逆反應步驟。2.NADP+/NADPH比值的調節(jié)NADPH競爭性抑制6-磷酸葡萄糖脫氫酶和6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶的活性。機體內NAD+/NADH比NADP+/NADPH的比值要高幾個數(shù)量級，前者為700，后者為0.014，這使NADPH可以進行有效的反饋抑制調控。只有NADPH在脂肪的生物合成中被消耗時才能解除抑制，再通過6-磷酸葡萄糖脫氫酶產(chǎn)生出NADPH。3.底物濃度非氧化階段戊糖的轉變主要受控于底物濃度。5-磷酸核糖過多時，可轉化成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛進行酵解。第32頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月其它糖進入單糖分解的途徑

半乳糖半乳糖-1-PUDP-半乳糖UDP-葡萄糖葡萄糖-1-磷酸糖原或淀粉葡萄糖葡萄糖-6-磷酸果糖蔗糖果糖-6-磷酸果糖-1、6-磷酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油甘油3-磷酸甘油醛進入糖酵解甘露糖甘露糖-6-磷酸ATPADPATPADPATPADPATPADPATPADPATPADPNADH+H+NAD+PiUTPPPi第33頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月又稱2-酮-3-脫氧-6-磷酸葡糖酸（KDPG）裂解途徑。1952年在嗜糖假單胞菌中發(fā)現(xiàn)，后來證明存在于多種細菌中（革蘭氏陰性菌中分布較廣）。ED途徑可不依賴于EMP和HMP途徑而單獨存在，是少數(shù)缺乏完整EMP途徑的微生物的一種替代途徑，未發(fā)現(xiàn)存在于其它生物中。ED(Entner-Doudoroff)途徑第34頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月ED途徑

ATPADPNADP+NADPH2葡萄糖6-磷酸-葡萄糖6-磷酸-葡萄酸

~~激酶

（與EMP途徑連接）

~~氧化酶

(與HMP途徑連接)EMP途徑3-磷酸-甘油醛~~脫水酶

2-酮-3-脫氧-6-磷酸-葡萄糖酸EMP途徑丙酮酸~~醛縮酶

有氧時與TCA環(huán)連接無氧時進行細菌發(fā)酵

第35頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月ED途徑的特點葡萄糖經(jīng)轉化為2-酮-3-脫氧-6-磷酸葡萄糖酸后，經(jīng)脫氧酮糖酸醛縮酶催化，裂解成丙酮酸和3-磷酸甘油醛，3-磷酸甘油醛再經(jīng)EMP途徑轉化成為丙酮酸。結果是1分子葡萄糖產(chǎn)生2分子丙酮酸，1分子ATP。第36頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月ED途徑的特征反應是關鍵中間代謝物2-酮-3-脫氧-6-磷酸葡萄糖酸（KDPG）裂解為丙酮酸和3-磷酸甘油醛。ED途徑的特征酶是KDPG醛縮酶.反應步驟簡單，產(chǎn)能效率低.

此途徑可與EMP途徑、HMP途徑和TCA循環(huán)相連接，可互相協(xié)調以滿足微生物對能量、還原力和不同中間代謝物的需要。好氧時與TCA循環(huán)相連，厭氧時進行乙醇發(fā)酵.第37頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月ED途徑的總反應

ATP

C6H12O6

ADPKDPGATP2ATPNADH2NADPH22丙酮酸

6ATP2乙醇

(有氧時經(jīng)過呼吸鏈)（無氧時進行細菌乙醇發(fā)酵）第38頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月催化的酶：6-磷酸脫水酶，KDPG醛縮酶相關的發(fā)酵生產(chǎn)：細菌酒精發(fā)酵優(yōu)點：代謝速率高，產(chǎn)物轉化率高，菌體生成少，代謝副產(chǎn)物少，發(fā)酵溫度較高，不必定期供氧。缺點：pH5，較易染菌；細菌對乙醇耐受力低第39頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第40頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月由表可見，在微生物細胞中，有的同時存在多條途徑來降解葡萄糖，有的只有一種。在某一具體條件下，擁有多條途徑的某種微生物究竟經(jīng)何種途徑代謝，對發(fā)酵產(chǎn)物影響很大。第41頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月

許多微生物及植物能夠利用乙酸作為唯一的碳源，這些生物機體中除有TCA循環(huán)外還有另一途經(jīng),此途經(jīng)中間代謝物有乙醛酸故稱乙醛酸循環(huán)。此途經(jīng)與TCA循環(huán)相聯(lián)系，故又稱TCA循環(huán)支路。二、三羧酸循環(huán)支路---乙醛酸循環(huán)(一).乙醛酸循環(huán)的概念第42頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第43頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第44頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月三羧酸循環(huán)與乙醛酸循環(huán)的關系乙酰輔酶A草酰乙酸檸檬酸異檸檬酸a-酮戊二酸琥珀酸輔酶A琥珀酸延胡索酸蘋果酸乙酸乙醛酸異檸檬酸裂解酶蘋果酸合成酶第45頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月乙醛酸循環(huán)的特點異檸檬酸裂解酶和蘋果酸合成酶1.兩個關鍵酶2.有些微生物和動物不能利用乙酸作為營養(yǎng)物是因為它們體內無乙酰CoA合成酶3.葡萄糖可抑制異檸檬酸裂解酶的活性葡萄糖存在時進行TCA循環(huán)4.乙醛酸循環(huán)不是乙酰CoA的分解途徑而是利用二碳合成四碳化合物.(琥珀酸)第46頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月1.作為碳源提供能量(生成NADH).2.作為碳源合成糖,氨基酸,脂肪。3.利用脂肪合成糖（油料植物種子萌發(fā)）。4.提供TCA循環(huán)的中間產(chǎn)物.乙醛酸循環(huán)的生理意義第47頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月三、單糖的生物合成1、葡萄糖生物合成的最基本途徑：光合作用2、糖異生作用

糖異生作用的主要途徑和關鍵反應

糖酵解與糖異生作用的關系第48頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月糖異生主要途徑和關鍵反應

非糖物質轉化成糖代謝的中間產(chǎn)物后，在相應的酶催化下,繞過糖酵解途徑的三個不可逆反應,利用糖酵解途徑其它酶生成葡萄糖的途徑稱為糖異生。

糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮2磷酸烯醇丙酮酸2丙酮酸葡萄糖己糖激酶果糖激酶二磷酸果糖酶丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶6-磷酸葡萄糖酶6-磷酸葡萄糖2草酰乙酸PEP羧激酶第49頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月糖異生的概念糖異生是指從非糖物質如丙酮酸、乳酸、生糖氨基酸、甘油等在肝臟中合成葡萄糖的過程。(葡萄糖-6-磷酸酶只在肝臟中存在)第50頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月哺乳動物糖異生的前體物質主要有乳酸、丙酮酸、甘油和一些氨基酸。高等動物糖異生絕大多數(shù)發(fā)生于肝臟，極少部分發(fā)生于腎皮質。植物萌發(fā)時，貯存的甘油三酯和蛋白質通過糖異生轉變?yōu)檎崽沁\送到生長的植物，葡萄糖及其衍生物是植物細胞壁、核苷酸、輔酶及其他重要代謝物的合成前體。許多微生物可以生長在簡單有機物如乙酸、乳酸、丙酸等條件下，通過糖異生把它們轉變?yōu)槠咸烟?。?1頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月糖異生途徑關鍵反應之一+H2O+Pi6-磷酸葡萄糖酶P6-磷酸葡萄糖H葡萄糖第52頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月糖異生途徑關鍵反應之二

二磷酸果糖酶+

H2O+Pi1,6-二磷酸果糖PPOH2COH2COHOOHHOHHHHH2COOH6-磷酸果糖POH2COHOOHHHH第53頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月糖異生途徑關鍵反應之三

PEP羧激酶ATP+H2OADP+Pi丙酮酸羧化酶P磷酸烯醇丙酮酸（PEP）GTPGDP丙酮酸草酰乙酸CO2CO2第54頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月糖酵解和葡萄糖異生的關系ABC1C2AG-6-P磷酸酯酶BF-1.6-P磷酸酯酶C1丙酮酸羧化酶C2PEP羧激酶（胞液）（線粒體）葡萄糖丙酮酸草酰乙酸天冬氨酸磷酸二羥丙酮3-P-甘油醛-酮戊二酸乳酸谷氨酸丙氨酸TCA循環(huán)乙酰CoAPEPG-6-PF-6-PF-1.6-P丙酮酸草酰乙酸谷氨酸-酮戊二酸天冬氨酸3-P-甘油甘油第55頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月葡萄糖-6-磷酸酶第1步第2步第3步草酰乙酸丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶果糖雙磷酸酶-1第56頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月糖異生途徑的前體1.丙酮酸類物質凡是能生成丙酮酸的物質都可以變成葡萄糖。例如三羧酸循環(huán)的中間物，檸檬酸、異檸檬酸、α-酮戊二酸、琥珀酸、延胡索酸和蘋果酸都可以轉變成草酰乙酸而進入糖異生途徑。2、氨基酸大多數(shù)氨基酸是生糖氨基酸如丙氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、絲氨酸、半胱氨酸、甘氨酸、精氨酸、組氨酸、蘇氨酸、脯氨酸、谷胺酰胺、天冬酰胺、甲硫氨酸、纈氨酸等，它們可轉化成丙酮酸、α-酮戊二酸、草酰乙酸等三羧酸循環(huán)中間物參加糖異生途徑。

第57頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月反芻動物糖異生途徑十分活躍，牛胃中的細菌分解纖維素成為乙酸、丙酸、丁酸等奇數(shù)脂肪酸可轉變成為琥珀酰CoA參加糖異生途徑合成葡萄糖。3、酵解產(chǎn)生的乳酸劇烈運動時產(chǎn)生的大量乳酸會迅速擴散到血液，隨血流流至肝臟，先氧化成丙酮酸，再經(jīng)過糖異生作用轉變?yōu)槠咸烟?，進而補充血糖，也可重新合成肌糖原被貯存起來。這一乳酸——葡萄糖的循環(huán)過程稱為Cori循環(huán)。4、脂肪酸類物質第58頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月劇烈運動時產(chǎn)生的大量乳酸會迅速擴散到血液，PH值下降,乳酸血流流至肝臟，先氧化成丙酮酸，再經(jīng)過糖異生作用轉變?yōu)槠咸烟牵M而補充血糖，也可重新合成肌糖原被貯存起來,防止酸中毒.

3.與氨基酸,脂肪代謝相聯(lián)系

4.維持三羧酸循環(huán)的正常進行糖異生的生理意義1.維持血糖濃度的穩(wěn)定在饑餓或劇烈運動造成糖原下降后，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。這對維持血糖濃度，滿足組織對糖的需要是十分重要的。2.乳酸的利用第59頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月人腦對葡萄糖有高度的依賴性，以葡萄糖為主要原料，紅細胞需要葡萄糖。一般情況下，體內葡萄糖可以維持一天的需要；處于饑餓或劇烈運動狀態(tài)時，必須由非糖物質轉變?yōu)?/p>