第25章 磷酸戊糖途徑和糖異生

第25章戊糖磷酸途徑

(PPP或HMP)和糖異生一、戊糖磷酸途徑是在胞液中進(jìn)行的葡萄糖氧化分解的途徑·

由一個循環(huán)的反應(yīng)體系構(gòu)成。該反應(yīng)體系的起始物為葡萄糖-6-磷酸，經(jīng)過氧化

分解后產(chǎn)生五碳糖，

CO?,

無機(jī)磷酸，NADPH。·

6G-6-

P+12NADP++7H?O—5G-6-P

+

6CO?

+12NADPH+12H+戊糖磷酸途徑1

、發(fā)生部位、化學(xué)反應(yīng)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(yīng)式和生理意義2、

非氧化分子重排階段6核酮糖-5-P——5

果糖-6-P→發(fā)生部位：細(xì)胞溶膠中6H?O6

NADP+

6

NADPH+6H+

6

NADP+

6NADPH+6H+磷

酸

戊

糖

途

徑

的

兩

個

階

段6CO?核酮糖

-

5

-P1、

氧化脫羧階段葡萄糖酸-6-P5

葡萄糖-6-P6

G-6-P?NADP+

NADPH+H+6-磷酸葡萄糖脫氫酶71C=QIL

-JH—C-0H0HO-C

…HH-C—OHH-CCH,OPO?2-H?O內(nèi)酯酶H-C—OHHO---C-HH—C--OHH-C—OHCH,OPO;-CH?OHC=0H-C—OHH-C-OHCH.OPO,25-磷酸核酮糖磷酸戊糖途徑的氧化脫羧階段NADPH+H+CO?6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯

6-磷酸葡萄糖酸6-磷酸葡萄

糖酸脫氫酶6-磷酸葡萄糖NADP+

65-磷酸核酮糖

異構(gòu)酶異構(gòu)酶25-磷酸木酮糖

2

5-磷酸核糖轉(zhuǎn)酮酶23-磷酸甘油醛

2

7-磷酸景天庚酮糖25-磷酸木酮糖轉(zhuǎn)酮酶23-磷酸甘油醛醛縮酶1

,6-二磷酸果糖26-磷酸果糖6-磷酸果糖PiH?O磷酸戊糖途徑的非氧化分子重排階段轉(zhuǎn)醛酶2'4-磷酸赤蘚丁糖26-磷酸果糖階H-C—OH異構(gòu)酶H-C—OHH

…

…C—0HCH,OPO?25-磷酸

核糖磷酸戊糖途徑的非氧化階段之一(5-磷酸核酮糖異構(gòu)化)CH,OHC=()HO-C-HH-C-OHCHOPO;5-磷酸

木酮糖CH.OHC=0H-C-OHH-C-OHCH.ON?5-磷酸

核酮糖差向異構(gòu)酶且5-磷酸木酮糖

5-磷酸核糖轉(zhuǎn)酮酶C=00、

HHO

C

H

轉(zhuǎn)醛酶2

H-C-OH

H-C-OHH—C—OHH-C-OH3-磷酸甘油醛

CH,Opo,2-7-磷酸景天庚酮糖CH.OC=0HO-C—HH-C-OHH--C-OHCH,OPO26-磷酸果糖+

24-磷酸赤蘚糖CH,OHC=(2

HO-C-H

+

2H-C-OHCH,OPO2-HH-C—0HH-C-OHH

…-C-0HCH,OPO;2磷酸戊糖途徑的

非氧化階段之二(基團(tuán)轉(zhuǎn)移)CH,OC=0HO-C—HH-C-OHH--C-OHCH,OPO,0.

HH-C—OH+2CH,OPO;"3-磷酸甘油醛CH,OPO:4-磷酸赤蘚糖CH,OPO;5-磷酸木酮糖C=0HO-C-HH-C-OH基

團(tuán)

轉(zhuǎn)

移

(

續(xù)

前

)2H-C-OHH-C-0H6-磷酸果糖0.

Hc'轉(zhuǎn)酮酶CH,OH+

2磷酸戊糖途徑的非氧化階段之三0

月

(3-磷酸甘油醛異構(gòu)、縮合與水解)CCH.OH?O

Pi

C=0HO—C—HH--C-OH二磷酸果糖酯酶CH?OpO?-C=0HO—C—HH-C-OHH-C—OHCH?OHC=0CH?OPO2-二羥丙酮磷酸H-C—OHCH,OPO?2-3-磷酸甘油醛CH,OPO,-1,6-二磷酸果糖H--C-OHCH,OPO6-磷酸果糖異構(gòu)酶醛縮酶磷酸戊糖途徑的總反應(yīng)式6G

-6-P+12NADP++7H?O

=

5G

-6-P+6CO

?+12NADPH+12H+6分子葡萄糖經(jīng)一次循環(huán)，共脫去12對氫，生成12NADPH,6

次脫羧放出6C0?

,6

次內(nèi)酯

水解，

一次F-1,6-2P

水解，最終再生出5

分子G-6-P,

實際消耗1分子葡萄糖。2生理意義(1)產(chǎn)生NADPH,

為生物合成提供還原力，例如脂肪酸、固醇類物質(zhì)的合成；(2)產(chǎn)生磷酸戊糖，參加核酸代謝；(3)NADPH使紅細(xì)胞中還原谷胱甘肽再生，

對維持紅細(xì)胞還原性有重要作用；(4)磷酸戊糖途徑是植物光合作用中從CO?

合成葡萄糖的部分途徑。其它糖進(jìn)入單糖分解的途徑甘油ATPNAD+NADH+H+磷酸二羥丙酮果糖-葡萄糖-1-磷酸=

葡萄糖-6-磷酸二

果糖-6-磷酸

1、6-磷酸半乳糖-1-PUTPPPiUDP-半乳糖UDP-

葡萄糖3-磷酸甘油醛進(jìn)入糖酵解甘露糖-6-磷酸ADPATP甘露糖果糖ATPADP半乳糖ATPADP葡萄糖ATPADPPi糖原或淀粉ADP3-磷酸甘油ATP

ADP二、

糖異生糖異生作用指的是以非糖物質(zhì)作為前體合成葡萄糖的作用。非糖物質(zhì)包括乳酸、丙酮酸、丙

酸、甘油以及氨基酸等1

、糖異生作用的主要途徑和關(guān)鍵反應(yīng)2

、葡萄糖代謝與糖異生作用的關(guān)系3.

糖異生的總反應(yīng)式和調(diào)控,6-二磷酸果糖磷酸甘油醛分磷酸二羥丙酮2x1,3-

二磷酸甘油酸2x3-磷酸甘油酸2x2-磷酸甘油酸2x磷酸烯醇丙酮酸2x丙酮酸葡萄糖的磷酸化磷酸己糖的裂解丙酮酸和ATP的生成糖原(或淀粉)1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖第

一

階段

第二階段葡萄糖第三階段非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化成糖代謝的中間產(chǎn)物

后，在相應(yīng)的酶催

化下，繞過糖酵解

途徑的三個不可逆二磷

酸果

糖磷

酸酶2x磷酸烯醇丙酮酸

PEP羧激酶丙酮酸激酶

草

酰

乙

酸2x丙酮酸

丙酮酸羧化酶糖原(或淀粉)1-磷酸葡萄糖己糖激酶6-磷酸葡萄糖

葡萄糖反應(yīng)，利用糖酵解途徑其它酶生成葡

萄糖的途徑稱為糖

異生。6-磷酸果糖果糖激酶6-磷酸葡萄

糖磷酸酶1、

糖異生主要

途徑和關(guān)鍵反應(yīng)3-磷酸甘油醛?磷酸二羥丙酮1,6-二磷酸果糖CO?

ATP+H?O

ADP+Pi丙酮酸羧化酶COOHG—OCH?GOOH草酰乙酸GTPGDPCO?磷酸烯醇丙酮酸(PEP)COOHC=0CH?丙酮酸糖異生途徑關(guān)鍵反應(yīng)之一COOHCO

~CH?PEP

羧

激

酶二磷酸果糖磷酸酶HHOHH.cdOHO

+

H?OHH?COHHO

+

PiOHH1,6

-

二磷酸果糖

6-磷酸果糖糖異生途徑關(guān)鍵反應(yīng)之二H.cdOHHOHH?cdOOHCH?OHH

HHOH

H

+

PiHO

OHH

OH葡萄糖糖異生途徑關(guān)鍵反應(yīng)之三6-磷酸葡萄

糖磷酸酶H

+

H?OH/HOH

Ho6

-

磷酸葡萄糖H

OHCH?OOH丙酮酸羧化酶(線粒體酶)以生物素(biotin)作為輔基。生物

素起CO2載體的作

用。生物素的末端羧

基與酶分子的一

個賴氨酸殘基的

e-

氨基以酰胺鍵

相連。ABA.G-6-P磷酸酶B.F-1.6-P磷酸酶C?

.丙酮酸羧化酶C?

.PEP

羧激酶二、

糖酵解和葡

萄糖異生的關(guān)系葡萄糖。G-6-p2F-6-PB1.乳

酸(胞液)(線粒體)蘋果酸

→草酰乙酸NAD+

NADH+H+丙酮酸一丙氨酸磷酸二羥丙酮3-P-甘油丙酮酸—→乙酰CoA→[

TCA

循

環(huán)3-P-甘油醛PEPNADH+H+-草酰乙酸NAD+蘋果酸甘

油6-磷酸果糖(F-6-P)磷酸果糖激

ATP1,6-二磷酸果糖(F-1,6-2P)葡萄糖己糖激

ATP6-磷酸葡萄糖(G-6-P)磷酸二羥丙酮

3-磷酸甘油醛

磷酸丙糖異構(gòu)酶磷酸葡萄糖異構(gòu)酶

酶

ADP酶

ADP3-磷酸甘油醛NAD++Pi3-磷酸甘油醛脫氫酶NADH+H+1,3-二磷酸甘油酸ADP磷酸甘油酸激酶3-磷酸其油酸

ATP磷酸甘油酸變位酶2-磷酸甘油酸烯醇酶

H?O2-磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸激酶

丙酮酸乙醇乙酰輔酶A三羧酸循環(huán)2NADH+2H+2ATP2GTP+2ATP乳酸2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+6H?O

→

葡萄糖+4ADP+2GDP+Pi+2NAD++2H+3、

糖異生的總反應(yīng)式4、

糖異生的調(diào)控ATP,檸檬酸二磷酸果

糖磷酸酶2,6-2P-Fru

·3-磷酸甘油醛分磷酸二羥丙酮2x磷酸烯醇丙酮酸丙

氨

酸

…

>

丙

酮

酸

激酶…2x

丙酮酸6-磷酸果糖果糖激酶6-磷酸葡萄糖

磷酸酶糖原(或淀粉)1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖PEP

羧激酶2x草酰乙酸丙酮酸羧化酶ATP,乙

酰CoAADP

.1,6-二磷酸果糖葡萄糖己糖激酶AMP…肝葡萄糖葡糖異生丙酮酸H*+NADH-

乳酸脫氫酶NAD乳酸肌

肉葡萄糖糖酵解丙酮酸NADH+HNAD+

乳酸脫氫酶

乳酸十Cori

cycle

(乳酸的再利用)(植物微生物)異檸檬酸

裂

合

酶00H-C-C~

OH乙醛酸H-C-coo-HO-C-HCoo-異檸檬酸C00-CH2CH2Coo-琥珀酸蘋果酸脫氫酶乙醛酸循環(huán)順烏頭

酸酶Coo-CH?NADHNAD+COO-HO—C—HCH?

Coo-蘋果酸CoASH0CH?-C~SCoACH?COOH草酰乙酸0CH?-C~SCoA蘋果酸合成酶檸檬酸合成酶COOHc—o檸檬酸CoASHCH?-C-SCoACOO-C=oCH2COo-草酰乙酸⑨COO-HO-C-HCHzCoo蘋果酸⑧COO-CHHGCOO延胡索酸①C0O-CH?C-cooHCCoo-順烏頭酸③CooI?H-C—COO-HO—C—HCoo異檸檬酸④GoOH2H2C-OCooα一酮戊二酸②CoASHCOO-CH?HO

C—

C0

)CH?Coo-檸檬酸乙

醛酸循環(huán)和三羧酸循環(huán)反應(yīng)歷程的比較——s—CoACH?CH2COO琥珀酰CoACOOCH?CH2琥珀