戌糖磷酸途径和 (2).ppt
戌糖磷酸途径和现在学习的是第1页，共31页主要内容戌糖磷酸途径戌糖磷酸途径葡萄糖的异生作用葡萄糖的异生作用乙醛酸循环乙醛酸循环戌糖磷酸途径和糖的其它代谢途径现在学习的是第2页，共31页戌糖磷酸途径一、戊糖磷酸途径（Hexos Monophosphate Shunt，HMS）HMS的发现：1、用碘乙酸和氟化物抑制糖酵解（磷酸甘油醛脱氢酶）发现葡萄糖的消耗并不因此而受影响，证明葡萄糖还有其它的分解途径2、用14C分别标记葡萄糖的C1和C6，然后分别测定14CO2生成量，发现C1标记的Glc比C6标记的葡萄糖更快、更多地生成14CO2，如果糖酵解是唯一的代谢途径，那么14C1和14C2生成14CO2的速度应该相同。现在学习的是第3页，共31页（二）HMS的作用：戊糖磷酸途径主要是为细胞提供重要的代谢物核糖-5-磷酸和NADPH。产生的核糖-5-磷酸主要用于核酸的生物合成；而NADPH主要用于需要还原力的生物合成。戊糖磷酸途径在乳腺、肝脏等合成脂肪酸、胆固醇的组织最活跃。催化戊糖磷酸途径的所有酶都存在于胞液中。戌糖磷酸途径现在学习的是第4页，共31页戌糖磷酸途径（三）HMS的两个反应阶段氧化氧化阶段阶段非氧非氧化阶化阶段段现在学习的是第5页，共31页在氧化反应阶段中，葡萄糖-6-磷酸转换为五碳核酮糖-5-磷酸，生成NADPH。戌糖磷酸途径现在学习的是第6页，共31页戌糖磷酸途径 磷酸戊糖途径氧化阶段的第一个反应是，葡萄糖-6-磷酸脱氢转化成6-磷酸葡萄糖酸内酯，反应由葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（glucose-6-phosphate dehydrogenase）催化，反应中NADP被还原生成NADPH。这步反应是整个戊糖磷酸途径的主要调节部位，葡萄糖-6-磷酸脱氢酶受NADPH的别构抑制。通过这一简单调节，戊糖磷酸途径可以自我限制NADPH的生产。现在学习的是第7页，共31页戌糖磷酸途径 氧化阶段的第二个酶是葡萄糖酸内酯酶（gluconolactonase），它催化6-磷酸葡萄糖酸内酯水解生成6-磷酸葡萄糖酸，最后6-磷酸葡萄糖酸在6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶（6-phosphogluconate dehydrogenase）的作用下氧化脱羧生成核酮糖-5-磷酸、CO2和另一分子的NADPH。氧化阶段的最重要的功能是提供NADPH。现在学习的是第8页，共31页戌糖磷酸途径戌糖磷酸途径非氧化阶段Step 1 核酮糖-5-磷酸在磷酸戌糖异构酶的作用下异构 成核糖-5-磷酸。核糖-5-磷酸在核苷酸生物合成中是非常重要的 底物。现在学习的是第9页，共31页戌糖磷酸途径戌糖磷酸途径非氧化阶段Step 2 核糖-5-磷酸在磷酸戌糖异构酶的作用下异构 成核糖-5-磷酸的差向异构体木酮糖-5-磷酸。现在学习的是第10页，共31页戌糖磷酸途径戌糖磷酸途径非氧化阶段Step 3 核糖-5-磷酸和木酮糖-5-磷酸在转酮酶的作用下 生成甘油醛-3-P和C7糖（景天庚酮糖-7-P），甘 油醛-3-P也是糖酵解的中间产物。现在学习的是第11页，共31页戌糖磷酸途径戌糖磷酸途径非氧化阶段Step 4 景天庚酮糖-7-P和甘油醛-3-P在转醛酶的作用下 生成赤藓糖-4-P和果糖-6-P，同时F-6-P也是糖酵 解的中间产物。现在学习的是第12页，共31页戌糖磷酸途径戌糖磷酸途径非氧化阶段Step 5 木酮糖-5-P和赤藓糖-4-P在转酮酶的作用下生成 糖酵解的二个中间产物甘油醛-3-P和果糖-6 P。现在学习的是第13页，共31页 最后生成的果糖-6-P也可在磷酸葡萄糖异构酶的 作用下生成葡萄糖-6-P。这样6分子葡萄糖-6-P经 过戌糖磷酸途径后，每分子G-6-P氧化脱羧脱下 一分子CO2，最后又生成5分子G-6-P。因此全部 反应可写成：6 G-6-P+7H2O+12NADP+6CO2+5 G6-P+12NADPH+12H+Pi 戌糖磷酸途径既不消耗ATP也不产生ATP，6分子 G-6-P经该途径共产生12分子还原型NADPH。戌糖磷酸途径现在学习的是第14页，共31页戌糖磷酸途径（四）戌糖磷酸途径的调控 葡萄糖-6-P脱氢反应是不可逆的，生理条件下属于限速反应，是一个重要的调控点。最重要的调控因子是NADP+的水平。形成的NADPH与NADP+竞争酶的活性部位从而引起酶活性降低。所以NADP+/NADPH的比值直接影响到G-6-P脱氢酶的活性。大白鼠肝脏细胞溶胶中NADP+/NADPH=0.014，说明只要NADP+浓度稍高于NADPH，即可使酶激活从而保证所产生的NADPH能及时满足还原性生物合成及其它方面的需要。现在学习的是第15页，共31页 葡萄糖-6-磷酸的去路，可受到机体对NADPH、核糖-5-磷酸和ATP的不同需要而调节。可能有三种情况：1、机体对核糖-5-磷酸的需要远远超过对NADPH的需要，如细胞减数分裂时由其合成核苷酸时，大量的葡萄糖-6-P通过糖酵解转变成F-6-P和甘油醛-3-P，同时转酮酶和转醛酶将2分子F-6-P和1分子甘油醛-3-P通过反戌糖磷酸途径转变成3分子核糖-5-磷酸。戌糖磷酸途径现在学习的是第16页，共31页戌糖磷酸途径2、机体对NADPH的需要与对核糖-5-磷酸的需要处于平衡状态。这时戌糖磷酸途径的氧化阶段处于优势。通过这一阶段形成2分子NADPH和1分子核糖-5-P。现在学习的是第17页，共31页戌糖磷酸途径3、机体对NADPH的需要远远超过对核糖-5-磷酸的需要，大量的葡萄糖-6-P通过彻底氧化为CO2，如脂肪组织需要NADPH作为还原力合成脂肪酸时。组织对NADPH的需要可通过如下3组反应活跃起来：A、由戌糖磷酸途径在氧化阶段生成2NADPH和1分子核糖-5-P；B、核糖-5-P由转酮酶和转醛酶转变成F-6-P和甘油醛-3-P；C、F-6-P和甘油醛-3-P通过葡萄糖异生途径形成葡萄糖-6-P。现在学习的是第18页，共31页戌糖磷酸途径（五）戌糖磷酸途径生物学意义 是细胞产生还原力是细胞产生还原力NADPH的主要途径的主要途径 NADPH在生物体中的主要用途：脂肪酸、类固醇的生物合成；光合作用中戌糖磷酸途径的部分参加由CO2合 成Glc的途径；核苷酸转变成脱氧核苷酸；保持红细胞中谷胱甘肽的还原性；现在学习的是第19页，共31页戌糖磷酸途径（五）戌糖磷酸途径生物学意义 是细胞内不同结构糖分子的重要来源，并为是细胞内不同结构糖分子的重要来源，并为 各种单糖的互相转变提供条件各种单糖的互相转变提供条件 三碳糖、四碳糖、五碳糖、六碳糖及七碳糖等的 碳骨架都是细胞内糖类不同的结构分子，其中核 糖及其衍生物ATP、CoA、NAD+、FAD、RNA、DNA等都是重要生物分子的组成部分，它们都来 源于戌糖磷酸途径。现在学习的是第20页，共31页二、葡萄糖的异生作用（gluconeogeneis）葡萄糖的异生作用 葡萄糖的异生（葡萄糖的异生（gluconeogenesis）是指以非糖）是指以非糖 类为前体物质合成葡萄的过程。类为前体物质合成葡萄的过程。非糖前体物质包括：丙酮酸、乳酸、丙酸、甘非糖前体物质包括：丙酮酸、乳酸、丙酸、甘 油、氨基酸等。油、氨基酸等。葡萄糖异生的器官：肝脏、肾脏。葡萄糖异生的器官：肝脏、肾脏。现在学习的是第21页，共31页糖异生糖酵解净产生2ATP 2NADH净消耗2ATP+2GTP 2NADH现在学习的是第22页，共31页葡萄糖的异生作用糖异生途径中与酵解途径不同的三个主要迂回措施Step1丙酮酸在丙酮酸羧化酶下羧化形成草酰丙酮酸在丙酮酸羧化酶下羧化形成草酰乙酸，继而草酰乙酸在磷酸烯醇式丙酮酸羧激乙酸，继而草酰乙酸在磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶下形成磷酸烯醇式丙酮酸。酶下形成磷酸烯醇式丙酮酸。现在学习的是第23页，共31页葡萄糖的异生作用丙酮酸在丙酮酸羧丙酮酸在丙酮酸羧化酶催化下羧化形化酶催化下羧化形成草酰乙酸成草酰乙酸现在学习的是第24页，共31页葡萄糖的异生作用草酰乙酸在磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化下形成草酰乙酸在磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化下形成磷酸烯醇式丙酮酸。磷酸烯醇式丙酮酸。现在学习的是第25页，共31页注意：丙酮酸羧化酶是线粒体酶，注意：丙酮酸羧化酶是线粒体酶，而其它酶是细胞溶胶酶，因此形成而其它酶是细胞溶胶酶，因此形成的草酰乙酸必需穿梭到细胞溶胶内的草酰乙酸必需穿梭到细胞溶胶内才能磷酸化成才能磷酸化成PEP，但草酰乙酸不能，但草酰乙酸不能直接穿过线粒体膜，它必需通过形直接穿过线粒体膜，它必需通过形成苹果酸的途径穿过线粒体膜，再成苹果酸的途径穿过线粒体膜，再氧化成草酰乙酸。氧化成草酰乙酸。葡萄糖的异生作用现在学习的是第26页，共31页葡萄糖的异生作用Step2果糖果糖-1,6-二磷酸在果糖二磷酸在果糖-1,6-二磷酸酶催化下水二磷酸酶催化下水解生成果糖解生成果糖-6-磷酸。磷酸。Fructose 6-phosphateFructose 1,6-bisphosphatePhosphofructokinase 1(PFK1)Fructose 1,6 bisphosphatase现在学习的是第27页，共31页葡萄糖的异生作用Step3葡萄糖葡萄糖-6-磷酸在葡萄糖磷酸在葡萄糖-6-磷酸酶催化下水磷酸酶催化下水解生成葡萄糖。解生成葡萄糖。GlucoseGlucose 6-phosphateGlucokinaseGlucose 6-phosphatase(only found in the liver)KM=10mMKM=3mM在大脑和肌肉中不存在葡萄糖在大脑和肌肉中不存在葡萄糖-6-磷酸酶，因此不能利用葡萄磷酸酶，因此不能利用葡萄糖糖-6-磷酸形成葡萄糖，只能由肝脏将其水解成葡萄糖，再进磷酸形成葡萄糖，只能由肝脏将其水解成葡萄糖，再进入血液，维持血液中葡萄糖浓度稳定。入血液，维持血液中葡萄糖浓度稳定。现在学习的是第28页，共31页葡萄糖的异生作用从以上过程可以看出，糖异生是个需能过程，由两分子丙酮酸合成一分子葡萄糖需要4分子ATP和2分子GTP，同时还需要两分子NADH，糖异生总反应方程式为：2丙酮酸4ATP2GTP2NADH2H+6H2O-葡萄糖4ADP2GDP6Pi2NAD+现在学习的是第29页，共31页葡萄糖的异生作用The Cori cycle现在学习的是第30页，共31页葡萄糖的异生作用现在学习的是第31页，共31页
