物质代谢及其调节.pptx

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1、第四节第四节 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径第1页/共41页磷酸戊糖途径（磷酸戊糖旁路）2磷酸戊糖磷酸戊糖途径途径胞浆胞浆磷酸戊糖磷酸核糖，为代表性中间产物。旁路糖酵解在磷酸己糖处分出的新途径。第2页/共41页反应过程反应过程 第一阶段（氧化反应）第一阶段（氧化反应）磷酸戊糖的生成 第二阶段（非氧化反应）第二阶段（非氧化反应）基团转移反应 转酮醇酮醇酶反应 转醛酮醛酮酶反应第3页/共41页第一阶段 磷酸戊糖的生成6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯6-6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸5-5-磷酸磷酸核酮糖糖5-5-磷酸磷酸核糖糖NADPH+H+NADP+6-6-磷酸葡萄糖

2、脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶H2ONADPH+H+NADP+CO2第4页/共41页OCOHCOHCOH HO-CHCOHC CHHHHH2POC C OOCOH HO-CHCOHC CHHHHH2PCOO-COH HO-CH HO-CHCOHCOHCHHHH2PPCOHC C OOCOHCOHCH2OHHHHPC OCOHCOHCOHCH2OHHHNADP+NADPH+HNADPH+H+NADP+NADPH+HNADPH+H+CO2H2OG-6-P6-P-6-P-G酸内酯酸内酯6-P-6-P-G酸酸5-5-磷酸磷酸核酮糖核酮糖5-5-磷酸磷酸核糖核糖G-6-PDG-6-PDG-6-PDG-6-PD第

3、5页/共41页催化第一步脱氢反应的催化第一步脱氢反应的6-磷酸葡萄糖脱氢磷酸葡萄糖脱氢酶酶是此代谢途径的关键酶。是此代谢途径的关键酶。两次脱氢脱下的氢均由两次脱氢脱下的氢均由NADP+接受生成接受生成NADPH+H+。反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间产物。间产物。G-6-P 5-磷酸核糖磷酸核糖 NADP+NADPH+H+NADP+NADPH+H+CO2 G-6-PDG-6-PD第6页/共41页C5C3C5C3C6C4C6C7C5第二阶段 基团转移反应第7页/共41页PC C OOCOHCOHCOHCH2OHHHPC OCOHCH2OHHPCHCHCO

4、HCOHCOHCH2OHOHOHHCH2OHC OHH C OCOHCOHPCH2OHHPCOHCOHCH2OHHCH2OHC OHH H OO-C HC H+5-5-磷酸磷酸核糖核糖核糖核糖C COOPCH2OHHO CHCOHCH2OH5-5-磷酸磷酸木酮糖木酮糖木酮糖木酮糖7-7-磷酸磷酸景天糖景天糖3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛转酮醇酶PCH2OHC OCOHCOHCH2OHH5-5-磷酸磷酸核酮糖核酮糖4-4-磷酸磷酸赤藓糖赤藓糖F-6-PF-6-P转醛醇酶第8页/共41页H C OCOHCOHPCH2OHH4-4-磷酸磷酸赤藓糖赤藓糖COPCH2OHHO CHCOHCH2OH5-5-

5、磷酸磷酸木酮糖木酮糖PCOHCOHCH2OHHCH2OHC OHH O-C HPC OCOHCH2OHH+F-6-PF-6-P3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛转酮醇酶转酮醇酶第9页/共41页反应过程反应过程5-磷酸核糖核糖5-磷酸木酮糖6-磷酸葡萄糖糖酵解6-磷酸葡萄糖酸酸 NADP+NADPH+H+5-磷酸核酮核酮糖 NADP+NADPH+H+CO27-磷酸景天糖景天糖3-磷酸甘油醛甘油醛6-磷酸果糖4-磷酸赤藓糖赤藓糖 氧化反应氧化反应(脱氢脱碳脱氢脱碳)非氧化反应非氧化反应(基团转移基团转移)3(G-6-P)+6NADP+2(F-6-P)+3-磷酸甘油醛+6NADPH+6H+3CO23-磷酸

6、甘油醛6-磷酸果糖5-磷酸木酮糖木酮糖第10页/共41页磷酸戊糖途径的特点 脱氢反应以脱氢反应以NADP+为受氢体，生成为受氢体，生成NADPH+H+。反应过程中进行了一系列酮基和醛基转移反应，反应过程中进行了一系列酮基和醛基转移反应，经过了经过了3、4、5、6、7碳糖的演变过程。碳糖的演变过程。反应中生成了重要的中间代谢物反应中生成了重要的中间代谢物5-磷酸核磷酸核糖糖。一分子一分子G-6-P经过反应，只能发生经过反应，只能发生一次脱羧一次脱羧和和二次脱氢二次脱氢反应，生成一分子反应，生成一分子CO2和和2分子分子NADPH+H+。第11页/共41页磷酸戊糖途径的调节磷酸戊糖途径的调节限速酶

7、：6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶（磷酸葡萄糖脱氢酶（G-6G-6-PD-PD）NADPH/NADPNADPH/NADP+第12页/共41页生理意义生理意义(一一)为核酸的生物合成提供为核酸的生物合成提供核糖核糖 磷酸核糖用于DNA、RNA的合成；(二二)提供提供NADPHNADPH作为供氢体参与多种代谢反应作为供氢体参与多种代谢反应 体内多种合成代谢的供氢体 参与体内羟化反应 维持谷胱甘肽谷胱甘肽(GSH)(GSH)的还原状态第13页/共41页临床讨论临床讨论病史：半个月内有食新鲜蚕豆史，患病前12天内有取新鲜蚕豆或接触蚕豆花粉史。临床表现：（1）早期症状：有全身不适，畏寒，低热，头晕，无力，食欲减

8、低，恶心呕吐，腹泻，发热，一般持续23天。（2）严重者可迅速出现高度贫血、巩膜轻度或中度黄染，尿色如浓茶水或酱油色。更重出现全身衰竭、血压下降，烦躁不安，少尿或无尿等急性循环衰竭和急性肾功能衰竭的表现。（3）肝肿大，少数可见脾肿大，面色苍白或苍黄，呼吸急促，重者见抽搐、昏迷，并出现病理反射。第14页/共41页蚕豆病蚕豆病发病机制发病机制：体内缺乏6-P-葡萄糖脱氢酶，而蚕豆中含有蚕豆嘧啶、蚕豆嘧啶核苷、多巴、多巴核苷等具有氧化作用物质，可使G-6-PD缺陷患者中的红细胞GSH降低引发溶血。流行病学：为X染色体不完全显性遗传，故男：女7：1；每后五月为高发季节；两湖两广云贵川较多发病治疗：治疗上

9、输血、输注洗涤红细胞常是抢救的关键，可一次或多次输注第15页/共41页第五节第五节 糖原的合成与分糖原的合成与分解解糖原的合成代谢糖原的分解代谢糖原合成与分解的调节糖原累积症第16页/共41页是动物体内糖的储存形式之一，是机体能是动物体内糖的储存形式之一，是机体能迅速动用的能量储备。迅速动用的能量储备。肌肉：肌糖原，肌肉：肌糖原，180 300g，主要供肌肉收缩所需主要供肌肉收缩所需 肝脏：肝糖原，肝脏：肝糖原，70 100g，维持血糖水平维持血糖水平 糖糖 原原(glycogen)糖原储存的主要器官及其生理意义糖原储存的主要器官及其生理意义 第17页/共41页1.葡萄糖单元以葡萄糖单元以 -

10、1,4-1,4-1,4-1,4-糖苷糖苷糖苷糖苷 键键键键形成长链。形成长链。2.约约1010个葡萄糖单元处形成分个葡萄糖单元处形成分枝，分枝处葡萄糖以枝，分枝处葡萄糖以 -1,6-1,6-1,6-1,6-糖苷键糖苷键糖苷键糖苷键连接，连接，分支增加，溶分支增加，溶解度增加。解度增加。3.每条链都终止于一个非还原每条链都终止于一个非还原每条链都终止于一个非还原每条链都终止于一个非还原端端端端.非还原端增多，以利于其非还原端增多，以利于其被酶分解。被酶分解。糖原的结构特点及其意义糖原的结构特点及其意义糖原的结构特点及其意义糖原的结构特点及其意义 目 录糖原核心-1，4糖苷键-1，6糖苷键第18页

11、/共41页-1，4糖苷键-1，6糖苷键第19页/共41页一、糖原的合成代谢（二）合成部位（二）合成部位（一）定义（一）定义糖原的合成糖原的合成(glycogenesis)指由葡萄糖合指由葡萄糖合成糖原的过程。成糖原的过程。组织定位：主要在肝脏、肌肉组织定位：主要在肝脏、肌肉细胞定位：胞浆细胞定位：胞浆第20页/共41页葡萄糖ATP ADPG-6-P G-1-PUDPG焦磷酸化酶UTPPPiUDPGUDPG糖原引物GnUDPATPADP 糖原Gn 1分枝酶分枝酶糖原糖原合酶糖原合酶糖原的合成葡萄糖激酶第21页/共41页第22页/共41页糖原合成反应的特点糖原合成反应的特点 UDPGUDPG是活性

12、葡萄糖基活性葡萄糖基的供体，其生成过程利用ATP生成UTP，焦磷酸水解损失1个高能磷酸键。糖原引物上每加上一个葡萄糖，需要消耗2个高能磷酸键。第23页/共41页糖原的合成代谢糖原的合成代谢 糖原合酶(关键酶)：只能促成-1，4-糖苷键，在该酶作用下，糖链只能延长，不能形成分支。分支酶：可将一段糖链，约6-7个葡萄糖基转移到邻近的糖链上，以-1，6-糖苷键相接，从而形成分支。分支的形成不仅可增加糖原的水溶性，更重要的是可增加非还原端数目，以便磷酸化酶能迅速分解糖原。第24页/共41页 二、糖原的分解代谢 *定义定义*亚细胞定位亚细胞定位：胞胞 浆浆 糖原分解糖原分解(glycogenolysis

13、)习惯上指肝糖原习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。分解成为葡萄糖的过程。第25页/共41页77磷酸化酶磷酸化酶(别构酶别构酶)ATP抑制-AMP激活+H3PO4肝糖元的分解肝糖元的分解-1-1，4 4糖苷键-1，6糖苷键糖原核心糖原核心 G-1-P+第26页/共41页脱支酶脱支酶1 G糖原核心磷酸化酶磷酸化酶+H3PO4G-1-P转移酶转移酶糖原核心第27页/共41页糖原的分解代谢糖原的分解代谢 糖原磷酸化酶：只能分解-1，4-糖苷键，使非还原端上G磷酸化后脱落，距分枝4个G单位时停止。脱支酶：具有两种酶的活性：葡聚糖转移酶：将3个葡萄糖基转移到邻近糖链的末端，以-1，4-糖苷键相连；-1，

14、6-葡萄糖苷酶：将以-1，6-糖苷键与糖链形成分支的葡萄糖基水解成游离葡萄糖第28页/共41页糖糖原原的的分分解解代代谢谢G（肝、肾肝、肾）G-1-P G-6-PPi糖原（糖原（Gn）糖酵解或有氧氧化（肌肉）葡萄糖-6-磷酸酶Pi糖原磷酸化酶磷酸化酶脱支酶第29页/共41页 G-6-P的代谢去路的代谢去路G（补充血糖）（补充血糖）G-6-P F-6-P（进入酵解途径）（进入酵解途径）G-1-PGn（合成糖原）（合成糖原）UDPG 6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯（进入磷酸戊糖途径）（进入磷酸戊糖途径）葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸（进入葡萄糖醛酸途径）（进入葡萄糖醛酸途径）小 结 反应部位：胞浆反应

15、部位：胞浆 第30页/共41页糖原的合成与分解总图糖原的合成与分解总图UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 G-1-P UTP UDPG PPi 糖原糖原n+1 UDP G-6-P G 糖原合酶糖原合酶 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 己糖己糖(葡萄糖葡萄糖)激酶激酶 糖原糖原n Pi 磷酸化酶磷酸化酶 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶（肝）磷酸酶（肝）糖原糖原n 第31页/共41页糖原的合成与分解的调节糖原的合成与分解的调节合成与分解不是简单的可逆反应 关键酶：关键酶：合成途径糖原合酶糖原合酶 分解途径磷酸化酶磷酸化酶调节方式：共价修饰和变构调节生理性调节：激素（胰高血糖素与胰岛素）第32页/共41页共价

16、修饰调节 磷酸化酶:磷酸化酶a（磷酸型）：有活性有活性 磷酸化酶b（去磷酸）：无活性 糖原合酶：糖原合酶a：有活性 糖原合酶b：磷酸化，无活性无活性。糖原合成与分解的调节糖原合成与分解的调节第33页/共41页腺苷环化酶腺苷环化酶 （无活性）（无活性）腺苷环化酶（有活性）腺苷环化酶（有活性）激素（胰高血糖素、肾上腺素等）激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+受体受体 ATP cAMP PKA(无活性无活性)磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶 糖原合酶糖原合酶 糖原合酶糖原合酶-P PKA(有活性有活性)磷酸化酶磷酸化酶b 磷酸化酶磷酸化酶a-P 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶-P Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-

17、1 Pi Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶抑制剂磷蛋白磷酸酶抑制剂-P 磷蛋白磷酸酶抑制剂磷蛋白磷酸酶抑制剂 PKA（有活性）（有活性）第34页/共41页调节有调节有级联放大级联放大作用，效率高；作用，效率高；两种酶两种酶磷酸化磷酸化或或去磷酸化去磷酸化后活性变化相反；后活性变化相反；此调节为酶促反应，调节速度快；此调节为酶促反应，调节速度快；受受激素激素调节。调节。1 1.共价修饰调节共价修饰调节 第35页/共41页2.别构调节别构调节磷磷酸酸化化酶酶二二种种构构像像紧紧密密型型(T)和和疏疏松松型型(R)，其其中中T型型的的14位位Ser暴暴露

18、露，便便于于接接受受前前述的共价修饰调节。述的共价修饰调节。*葡萄糖是磷酸化酶的别构抑制剂。葡萄糖是磷酸化酶的别构抑制剂。磷酸化酶磷酸化酶 a(R)疏松型疏松型磷酸化酶磷酸化酶 a (T)紧密型紧密型葡萄糖葡萄糖 第36页/共41页肌肉内糖原代谢的二个关键酶的调节与肝糖原不同 *在在糖原分解代谢时肝主要受糖原分解代谢时肝主要受胰高血糖素胰高血糖素的调的调节，而肌肉主要受节，而肌肉主要受肾上腺素肾上腺素调节。调节。*肌肉内糖原合酶及磷酸化酶的变构效应物主肌肉内糖原合酶及磷酸化酶的变构效应物主要为要为AMP、ATP及及6-磷酸葡萄糖。磷酸葡萄糖。糖原合酶糖原合酶磷酸化酶磷酸化酶a-P磷酸化酶磷酸化

19、酶bAMPATP及及6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖第37页/共41页调节小结 双向调控双向调控：对合成酶系与分解酶系分别进行：对合成酶系与分解酶系分别进行调节，如加强合成则减弱分解，或反之。调节，如加强合成则减弱分解，或反之。双重调节双重调节：别构调节和共价修饰调节。：别构调节和共价修饰调节。肝糖原和肌糖原代谢调节各有特点：肝糖原和肌糖原代谢调节各有特点：如：分解肝糖原的激素主要为如：分解肝糖原的激素主要为胰高血糖素胰高血糖素，分解肌糖原的激素主要为分解肌糖原的激素主要为肾上腺素肾上腺素。关键酶调节上存在关键酶调节上存在级联效应级联效应。关键酶都以关键酶都以活性、无（低）活性二种形式活性、无（低）活

20、性二种形式存存在，二种形式之间可通过在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化磷酸化和去磷酸化而相互转变。而相互转变。第38页/共41页糖原累积症糖原累积症(glycogen storage diseases)是一类遗传性代谢病，其特点为体内某些器官是一类遗传性代谢病，其特点为体内某些器官组织中有组织中有大量糖原堆积大量糖原堆积。引起糖原累积症的原因是患者引起糖原累积症的原因是患者先天性缺乏先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类与糖原代谢有关的酶类。糖原累积症第39页/共41页型别型别型别型别缺陷的酶缺陷的酶缺陷的酶缺陷的酶受害器官受害器官受害器官受害器官糖原结构糖原结构糖原结构糖原结构葡萄糖葡萄糖葡萄糖

21、葡萄糖-6-6-磷酸酶缺陷磷酸酶缺陷磷酸酶缺陷磷酸酶缺陷肝、肾肝、肾肝、肾肝、肾正常正常正常正常溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体1414和和和和1616葡葡葡葡萄糖苷酶萄糖苷酶萄糖苷酶萄糖苷酶所有组织所有组织所有组织所有组织正常正常正常正常脱支酶缺失脱支酶缺失脱支酶缺失脱支酶缺失肝、肌肉肝、肌肉肝、肌肉肝、肌肉分支多，外周分支多，外周分支多，外周分支多，外周糖链短糖链短糖链短糖链短分支酶缺失分支酶缺失分支酶缺失分支酶缺失所有组织所有组织所有组织所有组织分支少，外周分支少，外周分支少，外周分支少，外周糖链特别长糖链特别长糖链特别长糖链特别长肌磷酸化酶缺失肌磷酸化酶缺失肌磷酸化酶缺失肌磷酸化酶缺失肌肉肌肉肌肉肌肉正常正常正常正常肝磷酸化酶缺陷肝磷酸化酶缺陷肝磷酸化酶缺陷肝磷酸化酶缺陷肝肝肝肝正常正常正常正常肌肉和红细胞磷酸果糖肌肉和红细胞磷酸果糖肌肉和红细胞磷酸果糖肌肉和红细胞磷酸果糖激酶缺陷激酶缺陷激酶缺陷激酶缺陷肌肉、红肌肉、红肌肉、红肌肉、红细胞细胞细胞细胞正常正常正常正常肝脏磷酸化酶激酶缺陷肝脏磷酸化酶激酶缺陷肝脏磷酸化酶激酶缺陷肝脏磷酸化酶激酶缺陷 脑、肝脑、肝脑、肝脑、肝正常正常正常正常糖原累积症分型第40页/共41页谢谢您的观看！第41页/共41页