戌糖磷酸途径和 (2)课件.ppt

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1、戌糖磷酸途径和第1页，此课件共31页哦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乙醛酸循酸循环戌糖磷酸途径和糖的其它代谢途径第2页，此课件共31页哦戌糖磷酸途径一、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

2、同。第3页，此课件共31页哦（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。戌糖磷酸途径第4页，此课件共31页哦戌糖磷酸途径（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第5页，此课件共31页哦在氧化反应阶段中，葡萄糖-6-磷酸转换为五碳核酮糖-5-磷酸，生成NADPH。戌糖磷酸途径第6页，此课件共31页哦戌糖磷酸途径 磷酸戊糖途径氧化阶段的第一个反应是，葡

3、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。第7页，此课件共31页哦戌糖磷酸途径 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 dehydrogen

4、ase）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。第8页，此课件共31页哦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。第9页，此课件共31页哦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。第10页，此课件共31页哦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

5、-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。第11页，此课件共31页哦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。第12页，此课件共31页哦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。第13页，此课件共31页哦 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，

6、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。戌糖磷酸途径第14页，此课件共31页哦戌糖磷酸途径（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

7、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。第15页，此课件共31页哦 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。戌糖磷酸途径第16页，此

8、课件共31页哦戌糖磷酸途径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。第17页，此课件共31页哦戌糖磷酸途径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

9、葡萄糖-6-P。第18页，此课件共31页哦戌糖磷酸途径（五）戌糖磷酸途径生物学意义 是是细胞胞产生生还原力原力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；第19页，此课件共31页哦戌糖磷酸途径（五）戌糖磷酸途径生物学意义 是是细胞内不同胞内不同结构糖分子的重要来源，并构糖分子的重要来源，并为 各种各种单糖的互相糖的互相转变提供条件提供条件 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

10、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。第20页，此课件共31页哦二、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 类为前体物前体物质合成葡萄的合成葡萄的过程。程。非糖前体物非糖前体物质包括：丙包括：丙酮酸、乳酸、丙酸、甘酸、乳酸、丙酸、甘 油、氨基酸等。油、氨基酸等。葡萄糖异生的器官：肝葡萄糖异生的器官：肝脏、肾脏。第21页，此课件共31页哦糖异生糖酵解净产生2ATP 2NADH净消耗2ATP+2GTP 2NADH第22页

11、，此课件共31页哦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丙丙酮酸在丙酸在丙酮酸酸羧化化酶下下羧化形成草化形成草酰乙酸，乙酸，继而草而草酰乙酸在磷酸乙酸在磷酸烯醇式丙醇式丙酮酸酸羧激激酶下形成磷下形成磷酸酸烯醇式丙醇式丙酮酸。酸。第23页，此课件共31页哦葡萄糖的异生作用丙丙酮酸在丙酸在丙酮酸酸羧化化酶催化下催化下羧化形成草化形成草酰乙酸乙酸第24页，此课件共31页哦葡萄糖的异生作用草草酰乙酸在磷酸乙酸在磷酸烯醇式丙醇式丙酮酸酸羧激激酶催化下形催化下形成磷酸成磷酸烯醇式丙醇式丙酮酸。酸。第25页，此课件共31页哦注意：丙注意：丙酮酸酸羧化化酶是是线粒体粒体酶，而其

12、它而其它酶是是细胞溶胶胞溶胶酶，因此形成，因此形成的草的草酰乙酸必需穿梭到乙酸必需穿梭到细胞溶胶内胞溶胶内才能磷酸化成才能磷酸化成PEP，但草，但草酰乙酸不乙酸不能直接穿能直接穿过线粒体膜，它必需通粒体膜，它必需通过形形成苹果酸的途径穿成苹果酸的途径穿过线粒体膜，再氧粒体膜，再氧化成草化成草酰乙酸。乙酸。葡萄糖的异生作用第26页，此课件共31页哦葡萄糖的异生作用Step2果糖果糖-1,6-二磷酸在果糖二磷酸在果糖-1,6-二磷酸二磷酸酶催化下水催化下水解生成果糖解生成果糖-6-磷酸。磷酸。Fructose 6-phosphateFructose 1,6-bisphosphatePhosphof

13、ructokinase 1(PFK1)Fructose 1,6 bisphosphatase第27页，此课件共31页哦葡萄糖的异生作用Step3葡萄糖葡萄糖-6-磷酸在葡萄糖磷酸在葡萄糖-6-磷酸磷酸酶催化下水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在大在大脑和肌肉中不存在葡萄糖和肌肉中不存在葡萄糖-6-磷酸磷酸酶，因此不能利用葡萄，因此不能利用葡萄糖糖-6-磷酸形成葡萄糖，只能由肝磷酸形成葡萄糖，只能由肝脏将其水解成葡萄糖，再将其水解成葡萄糖，再进入血液，入血液，维持血液中葡萄糖持血液中葡萄糖浓度度稳定。定。第28页，此课件共31页哦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+第29页，此课件共31页哦葡萄糖的异生作用The Cori cycle第30页，此课件共31页哦葡萄糖的异生作用第31页，此课件共31页哦