磷酸戊糖途徑糖異生及糖原合成

1、第五節(jié)　磷酸戊糖途徑 (pentose phosphate pathway）,概 念過 程生理意義調(diào) 節(jié),一、磷酸戊糖途徑的概念,以6-葡萄糖開始，在6-磷酸葡萄糖脫氫酶催化下形成6-磷酸葡萄糖酸，進而代謝生成磷酸戊糖為中間代謝物的過程，稱為磷酸戊糖途徑。,磷酸戊糖途徑(phosphopentose pathway)又稱磷酸已糖旁路(hexose monophosphate shunt,HMS)或Warburg-D

2、ikens途徑。,二、磷酸戊糖途徑的過程,6－磷酸葡萄糖經(jīng)脫氫、水合、氧化脫羧生成5－磷酸核酮糖、NADPH和CO2,5－磷酸核酮糖經(jīng)一系列基團轉(zhuǎn)移反應(yīng) 異構(gòu)成6－磷酸葡萄糖回到下一個循環(huán)。,,第一階段（氧化階段）,第二階段（異構(gòu)階段）：,（1） 6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯,,6-磷酸葡萄糖glucose 6-phosphate,6-磷酸葡萄糖脫氫酶glucose 6-phosphate dehydrogenase(

3、G6PD),限速酶，對NADP+有高度特異性,(2) 6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸葡萄糖酸,6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯6-phosphoglucono-δ-lactone,6-磷酸葡萄糖酸6-phosphogluconate,H2O,內(nèi)酯酶lactonase,(3) 6-磷酸葡萄糖酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸核酮糖,,6-磷酸葡萄糖酸6-phosphogluconate,,(4) 三種五碳糖的互換,,,5-磷酸核酮糖ribulose

4、5-phosphate,（5) 二分子五碳糖的基團轉(zhuǎn)移反應(yīng),轉(zhuǎn)酮醇酶,(TPP),(6)七碳糖與三碳糖的基團轉(zhuǎn)移反應(yīng),轉(zhuǎn)醛醇酶,Mg2+或Mn2+,轉(zhuǎn)酮醇酶與轉(zhuǎn)醛醇酶,,,轉(zhuǎn)酮醇酶(transketolase)就是催化含有一個酮基、一個醇基的二碳基團轉(zhuǎn)移的酶。其接受體是醛，輔酶是TPP。,轉(zhuǎn)醛醇酶(transaldolase)是催化含有一個酮基、二個醇基的三碳基團轉(zhuǎn)移的酶。其接受體是亦是醛，但不需要TPP。,(7)四碳糖與五碳糖的基團轉(zhuǎn)

5、移反應(yīng),轉(zhuǎn)酮醇酶,(TPP),磷酸戊糖途徑的小結(jié)：,反 應(yīng) 式,總反應(yīng)圖,特 點,磷酸戊糖途徑總反應(yīng)式,,磷酸戊糖途徑圖,糖酵解途徑,葡萄糖,,HMS示意圖：,2C6,2C5,2C6,2C6,,,2CO2,,,2CO2,,,2CO2,2C5,2C5,,,2C3,2C6,2C7,,,2C3,2C4,,,2C6,,,,,5C6回到下一循環(huán),磷酸戊糖途徑特點 ：,反應(yīng)部位： 胞漿反應(yīng)底物： 6-磷酸葡萄糖重要反應(yīng)產(chǎn)物： NADPH、

6、5-磷酸核糖限速酶： 6-磷酸葡萄糖脫氫酶(G-6-PD),,（三）磷酸戊糖途徑的意義,1、產(chǎn)生5-磷酸核糖,2、產(chǎn)生NADPH,1、5-磷酸核糖作用,,,合成原料,2、NADPH的主要功能,1）、作為供氫體 ---參與體內(nèi)多種生物合成反應(yīng),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(zhuǎn)化作用,

7、4）、清除自由基的作用,NADPH作為體內(nèi)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+,谷胱甘肽的功能：,(1) 解毒功能(2) 保護巰基酶/蛋白質(zhì)(3) 可消除自由基(4) 協(xié)肋氨基酸的吸收,NADPH作為羥化酶的輔酶,羥化反應(yīng)： (1)與某些生物合成(膽固醇、膽汁酸、類固醇激素等)有關(guān)； (2)與肝臟的生物轉(zhuǎn)化(激素、藥物、毒物的生物轉(zhuǎn)化)有關(guān)。,蠶豆病 :,蠶豆病的

8、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(zhì)：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。,(四) 磷酸戊糖途徑的調(diào)節(jié),餐后的兔肝胞漿中， NADP+/NADPH的比值為0.014 某些條件下， NADP+

9、/NADPH的比值為700,最重要的調(diào)節(jié)因素是：NADP+的水平,糖的合成,一、單糖的合成　（一）糖異生概念：　　主要指由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變成葡萄糖或糖原的過程（二）過程,糖異生主要途徑和關(guān)鍵反應(yīng),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,果糖二磷酸(酯)酶,丙酮酸激酶,丙酮酸羧化酶,葡萄糖6-磷酸酶,6-磷酸葡萄

10、糖,2?草酰乙酸,,PEP羧激酶,,,,糖異生途徑關(guān)鍵反應(yīng)之一,糖異生途徑關(guān)鍵反應(yīng)之二,糖異生途徑關(guān)鍵反應(yīng)之三,糖酵解和葡萄糖異生的關(guān)系,A,,B,C1,,C2,A G-6-P磷酸酯酶B F-1.6-P磷酸酯酶C1 丙酮酸羧化酶C2 PEP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CoA,PEP,G-6-P,F-6

11、-P,F-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,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,蘋果酸,蘋果酸,,,,糖異生的調(diào)節(jié)： 1. 6-P-G與1.6-FBP：促進異生，抑制酵解： 高濃度的6-P-G 、ATP 和檸檬酸，促進酵解，抑制異生： AMP 2.6-二磷酸果糖、ADP,,部位： 肝臟、肌肉組織等細胞的胞漿中,定義： 由單糖合成糖原的過程稱為糖原的

12、合 成(glycogenesis)。,單糖: 葡萄糖(主要)、果糖、半乳糖等,二、糖原合成,,,ATP,葡萄糖激酶,Mg2+,葡萄糖(glucose),（1）葡萄糖磷酸化生成 6-磷酸葡萄糖,,ADP,,1-磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate),6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate),（2）6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸葡萄糖,,,UDPG焦磷酸化酶,,,H2O,2Pi,（3）尿苷二

13、磷酸葡萄糖的生成,,尿苷,尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG),糖原引物(Gn)(glycogen primer),,糖原合酶,糖原(Gn+1)(glycogen),,UDP,（4）UDPG中的葡萄糖連接到糖原引物上,,尿苷,(5) 分支酶催化糖原不斷形成新分支鏈,,,,,,,,,,糖原合成的限速酶,12~18G,肝糖原與肌糖原比較,肝糖原 肌糖原貯 量 90-100g 20

14、0-500g ≤5% 1-2%合成原料 單糖/非糖物質(zhì) 葡萄糖分解產(chǎn)物 葡萄糖 乳 酸功 能 維持血糖濃度 滿足劇烈運動時 的相對恒定 肌肉對能量的需要消 耗 餐后12-18h

15、 劇烈運動后,,,,,,,,,糖代謝的調(diào)節(jié)過程 一、無氧酵解的調(diào)節(jié) 二、TCA 的調(diào)節(jié)三、磷酸戊糖途徑調(diào)節(jié)四、糖異生的調(diào)節(jié)五、糖原代謝的調(diào)節(jié)六、神經(jīng)和激素對糖的調(diào)節(jié),糖酵解過程的調(diào)節(jié)酶：,酶 的 名 稱已糖激酶葡萄糖激酶(肝)磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶,,,變構(gòu)激活劑Mg2+, Mn2+Mg2+, Mn2+Mg2+, AMP, ADP,F-1,6-2P, F-2,6-2P Mg2+, K

16、+, F-1,6-2P,,,變構(gòu)抑制劑G-6-P - ATP，H+、檸檬酸，長鏈脂肪酸ATP,,,,,,,,已糖激酶的分型 Ⅰ～Ⅲ型 Ⅳ型,中文名稱 已糖激酶(HK) 葡萄糖激酶(GK),存在范圍 在組織細胞中 僅在肝臟和胰腺 廣泛存在 β細胞存在,與葡萄糖親和力 高 低

17、 Km: 0.01mmol/L Km: 10～100mmol/L,產(chǎn)物反饋抑制 有 無,激素調(diào)控　　　　　　　　　　　　　受激素調(diào)控,,,,,葡萄糖激酶/已糖激酶,變構(gòu)抑制劑ATPNADH ATP、NADH、琥珀酰CoA,三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié)酶及其調(diào)節(jié),酶 的 名 稱檸檬酸合酶異檸檬酸脫氫酶α-酮戊二

18、酸脫氫酶系,,,變構(gòu)激活劑ADP、AMP,,,,,,,,,,,,P,丙酮酸氧化和三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié),琥珀酰CoA,草酰乙酸,蘋果酸,琥珀酸,α-酮戊二酸,異檸檬酸,檸檬酸,延胡索酸,,,,,,,,,,乙酰輔酶A,丙酮酸,,磷酸戊糖途徑： 最重要的調(diào)節(jié)因素是：NADP+的水平糖異生的調(diào)節(jié)： 1. 6-P-G與1.6-FBP：促進異生，抑制酵解：高濃度的6-P-G 、ATP 和檸檬酸，促進酵解，抑制異生： 2.6-

19、二磷酸果糖,,2.丙酮酸與PEP：丙酮酸羧化酶 激活劑：乙酰輔酶A 抑制劑：ADP 丙酮酸激酶：激活劑：ADP AMP 抑制劑：ATP NADH 丙氨酸,,,,,,,,,,,激素對肝糖原合成與分解的調(diào)控,意義：由于酶的共價修飾反應(yīng)是酶促反應(yīng)，只要有少量信號分子（如激素）存在，即可通過加速這種酶促反應(yīng)，而使大量的另一種酶發(fā)生化學修飾，從而獲得放大效應(yīng)。這種調(diào)節(jié)方式快速、效率極高。,腎

20、上腺素或胰高血糖素,1、腺苷酸環(huán)化酶（無活性）,腺苷酸環(huán)化酶（活性）,2、ATP,cAMP,R、cAMP,3、蛋白激酶（無活性）,蛋白激酶（活性）,4、磷酸化酶激酶（無活性）,磷酸化酶激酶（活性）,5、磷酸化酶 b（無活性）,磷酸化酶 a（活性）,6、糖原,6-磷酸葡萄糖,1-磷酸葡萄糖,葡萄糖,血液,腎上腺素或胰高血糖素,,,,,,,,1,,,,?108,葡萄糖,,,4,5,6,,,胰島素,血糖濃度80-120mg/100ml（4.4