精简4-4糖代谢-4-戊糖磷酸途径和糖异生2010

1、掌握戊糖磷酸途径及其生物学意义掌握戊糖磷酸途径及其生物学意义 掌握（葡）糖异生途径及其生物学意义，掌握（葡）糖异生途径及其生物学意义，要记住乙酰要记住乙酰coa不能净合成糖（植物不能净合成糖（植物, 微生微生物除外）物除外）学习目标学习目标主要内容主要内容戊糖磷酸途径的两个阶段戊糖磷酸途径的两个阶段6co26h2o g-6-p 2nadph+h+ + ru-5-p + co2mg2+mg2+5-磷酸核酮糖差向异构酶磷酸核酮糖差向异构酶 差向异构化差向异构化: ru-5-p xu-5-ptpptpp非氧化阶段非氧化阶段分子重排分子重排h2opi6 5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖2 5-磷酸核糖磷酸核糖

2、2 5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖2 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛2 7-磷酸景天庚酮糖磷酸景天庚酮糖2 4-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖2 6-磷酸果糖磷酸果糖2 5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖2 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛2 6-磷酸果糖磷酸果糖1， 6-二磷酸果糖二磷酸果糖 6-磷酸果糖磷酸果糖转醛酶转醛酶磷酸戊糖异构酶磷酸戊糖异构酶转酮酶转酮酶转酮酶转酮酶醛缩酶醛缩酶阶阶段段之之一一阶阶段段之之二二阶阶段段之之三三5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖差向异构酶差向异构酶果糖果糖-1，6-二磷酸酶二磷酸酶葡糖异生作用葡糖异生作用3 ru-5-p 1 r-5-p 2 xu-5-p 2 f-6-p 1 甘油醛甘油醛-3-p6 r

3、u-5-p 5 f-6-p 5 g-6-p 2co2co2co2戊糖磷酸（戊糖磷酸（hmshms）途径的总反应式）途径的总反应式6 g-6-p + 12nadp+ +7 h2o 5 g-6-p + 6co2 + 12nadph +12h+ + pi 净结果是净结果是1分子分子g-6-p彻底氧化放出彻底氧化放出6co2，生成生成12分子分子nadph。 nadph/nadp+的比值大的比值大于于10时，其抑制作用可达时，其抑制作用可达90%。 6 g-6-p + 12nadp+ +7 h2o 5 g-6-p + 6co2 + 12nadph +12h+ + pi (3) nadph 参与肝脏生物

4、转化反应，肝细胞内质网含有参与肝脏生物转化反应，肝细胞内质网含有以以nadph 为供氢体的单加氧酶体系为供氢体的单加氧酶体系，参与激素、药物、毒物的，参与激素、药物、毒物的生物转化过程。生物转化过程。 (4) nadph 参与体内嗜中性粒细胞和巨噬细胞产生参与体内嗜中性粒细胞和巨噬细胞产生离子态氧离子态氧的反的反应，因而有杀菌作用。应，因而有杀菌作用。r-5-p 。 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶羧激酶羧激酶 dipfpfpfk 616,pypeppy激酶激酶前面二个反应的逆反应可由相应的酯酶催化前面二个反应的逆反应可由相应的酯酶催化 pigpg 酶酶酯酯)(6g-6-p+h2o 由由pypep需二

5、个酶的催化需二个酶的催化 f-1,6-dip+h2o pipfdipf 661酶酶酯酯)(,pgg 6已糖激酶已糖激酶 糖异生的途径基本上是糖酵解的逆转，糖酵解中有三步糖异生的途径基本上是糖酵解的逆转，糖酵解中有三步反应是不可逆的，在糖异生中需要由其他酶催化。反应是不可逆的，在糖异生中需要由其他酶催化。 羧激酶羧激酶 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶 果糖果糖-1,6-二磷酸酶二磷酸酶葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶钙结合稳定蛋白钙结合稳定蛋白肝细胞肝细胞p182pi transportert2glc transportert3糖糖酵酵解解和和葡葡萄萄糖糖异异

6、生生的的关关系系abc1c2a 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶b 果糖果糖-1.6-二磷酸酶二磷酸酶c1 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶c2 pep羧激酶羧激酶（胞液）（胞液）（线粒体）（线粒体）葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸苹果酸苹果酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮3-p-甘油醛甘油醛nad+乳酸乳酸nadh + h+ 丙氨酸丙氨酸tca循环循环乙酰乙酰coapepg-6-pf-6-pf-1.6-bp丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸nadh + h+苹果酸苹果酸3-p-甘油甘油甘油甘油nad+天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸peph2oh2o-atp-gtp-atp-nadh肝肝 肌肉肌肉 葡萄糖

7、葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 酵解途径酵解途径 丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸 nadh nad+ 乳酸乳酸 乳酸乳酸 nad+ nadh 丙酮酸丙酮酸 糖异生途径糖异生途径 血液血液 思考题：无效循环是否真的没有意义？思考题：无效循环是否真的没有意义？二、糖异生的调节二、糖异生的调节 一对酶催化两个途径的中间代谢一对酶催化两个途径的中间代谢物之间循环的方向相反、代谢上物之间循环的方向相反、代谢上不可逆的反应。有时该循环通过不可逆的反应。有时该循环通过atp的水解导致热能的释放。的水解导致热能的释放。pep羧激酶羧激酶葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶f

8、1,6 二磷酸酶二磷酸酶要点提示要点提示 戊糖磷酸途径提供了葡萄糖戊糖磷酸途径提供了葡萄糖-6-磷酸的另外一条磷酸的另外一条代谢途径。戊糖磷酸途径分为两个阶段：代谢途径。戊糖磷酸途径分为两个阶段：氧化阶段和氧化阶段和非氧化阶段非氧化阶段。在氧化阶段，每一分子的。在氧化阶段，每一分子的葡萄糖葡萄糖-6-磷磷酸酸在转化为在转化为核酮糖核酮糖-5-磷酸和磷酸和co2的同时的同时生成两分子的生成两分子的nadph。非氧化阶段包括核酮糖。非氧化阶段包括核酮糖-5-磷酸转化为核苷磷酸转化为核苷酸和核酸生物合成所需要的酸和核酸生物合成所需要的核糖核糖-5-磷酸磷酸以及转化为以及转化为糖酵解和糖异生的中间产物

9、丙糖磷酸和己糖磷酸糖酵解和糖异生的中间产物丙糖磷酸和己糖磷酸。要点提示要点提示 糖异生是一个由非糖物质，例如乳酸和氨基酸，糖异生是一个由非糖物质，例如乳酸和氨基酸，合成葡萄糖的途径。糖异生中的许多反应都是糖酵解合成葡萄糖的途径。糖异生中的许多反应都是糖酵解反应的逆反应，而糖异生中一些特异的酶是用来催化反应的逆反应，而糖异生中一些特异的酶是用来催化丙酮酸向磷酸烯醇式丙酮酸的不可逆转化（丙酮酸羧丙酮酸向磷酸烯醇式丙酮酸的不可逆转化（丙酮酸羧化酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶），果糖化酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶），果糖-1,6-二磷二磷酸向果糖酸向果糖-6-磷酸转化（果糖磷酸转化（果糖-1,6-二磷酸

10、酶）和葡萄二磷酸酶）和葡萄糖糖-6-磷酸向葡萄糖的转化（葡萄糖磷酸向葡萄糖的转化（葡萄糖-6-磷酸酶）。磷酸酶）。6复习题复习题1 作业题：作业题：p174，5，6，设计一实验测定戊糖磷酸途径进行，设计一实验测定戊糖磷酸途径进行的速率。的速率。2 p174，1，2，3，4，83 许多组织中，对细胞损伤的最早期反应之一是快速地增加许多组织中，对细胞损伤的最早期反应之一是快速地增加参与磷酸戊糖途径的酶的水平。损伤后参与磷酸戊糖途径的酶的水平。损伤后10天，心脏组织的天，心脏组织的葡萄糖葡萄糖-6-磷酸脱氢酶和磷酸脱氢酶和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶的水平是正磷酸葡萄糖酸脱氢酶的水平是正常水平的常水平的2

11、0至至30倍，而糖酵解酶只有正常水平的倍，而糖酵解酶只有正常水平的10%至至20%。解释此现象。解释此现象。4 如果柠檬酸循环与氧化磷酸化整个都被抑制，那么是否能如果柠檬酸循环与氧化磷酸化整个都被抑制，那么是否能从丙酮酸净合成葡萄糖？从丙酮酸净合成葡萄糖？5 鸡蛋清中的抗生物素蛋白对生物素的亲和力极高，如果将该鸡蛋清中的抗生物素蛋白对生物素的亲和力极高，如果将该蛋白加到肝脏提取液中，对丙酮酸经糖异生转化为葡萄糖蛋白加到肝脏提取液中，对丙酮酸经糖异生转化为葡萄糖有什么影响？有什么影响？6. 名词解释名词解释:戊糖磷酸途径糖异生作用戊糖磷酸途径糖异生作用 无效循环无效循环 可立氏循环可立氏循环(c

12、ori cycle)戊糖磷酸途径（戊糖磷酸途径（pentose phosphate pathway）：）：也称之磷酸己糖支路（也称之磷酸己糖支路（hexose monophosphate shunt）。是一个葡萄糖）。是一个葡萄糖-6-磷酸经代谢产生磷酸经代谢产生nadph和核糖和核糖-5-磷酸的途径。该途径包括氧化和非氧化两个阶段，在氧化磷酸的途径。该途径包括氧化和非氧化两个阶段，在氧化阶段，葡萄糖阶段，葡萄糖-6-磷酸转化为核酮糖磷酸转化为核酮糖-5-磷酸和磷酸和co2,并生成两并生成两分子的分子的nadph；在非氧化阶段，核酮糖；在非氧化阶段，核酮糖-5-磷酸异构化生成磷酸异构化生成核糖

13、核糖-5-磷酸或转化为酵解中的两个中间代谢物果糖磷酸或转化为酵解中的两个中间代谢物果糖-6-磷酸磷酸和甘油醛和甘油醛-3-磷酸。磷酸。 无效循环（无效循环（futile cycle）：也称之底物循环（：也称之底物循环（substrate cycle）。一对酶催化两个途径的中间代谢物之间循环的方）。一对酶催化两个途径的中间代谢物之间循环的方向相反、代谢上不可逆的反应。有时该循环通过向相反、代谢上不可逆的反应。有时该循环通过atp的水解的水解导致热能的释放。例如，葡萄糖导致热能的释放。例如，葡萄糖atp葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸adp与葡萄糖与葡萄糖-6-磷酸磷酸h2o葡萄糖葡萄糖pi反应组成的循

14、环反应组成的循环反应，其净反应实际上是反应，其净反应实际上是atph2oadppi。 “无效循环无效循环”反应看似只是在消耗反应看似只是在消耗atp，没有收获，但实际，没有收获，但实际上，提供了一个灵敏的调节部位。通过酶活性和浓度的调上，提供了一个灵敏的调节部位。通过酶活性和浓度的调节，节， 可以可以确定底物的流向和水平确定底物的流向和水平，以便在可进行糖异生的，以便在可进行糖异生的组织中，选择进行糖酵解，或糖异生。组织中，选择进行糖酵解，或糖异生。糖异生作用糖异生作用(gluconeogenesis)：由简单的非糖前体转变为糖的过程。糖异生不是糖酵由简单的非糖前体转变为糖的过程。糖异生不是糖

15、酵解的简单逆转。虽然由丙酮酸开始的糖异生利用了糖酵解解的简单逆转。虽然由丙酮酸开始的糖异生利用了糖酵解中的中的7步近似平衡反应的逆反应，但还必须利用另外步近似平衡反应的逆反应，但还必须利用另外4步酵步酵解中不曾出现的酶促反应绕过酵解中的三个不可逆反应。解中不曾出现的酶促反应绕过酵解中的三个不可逆反应。3 答：修复受伤的组织需要细胞增殖并且合成疤痕组织，答：修复受伤的组织需要细胞增殖并且合成疤痕组织，nadph是合成胆固醇和脂肪酸（细胞膜的组分）所必需的，是合成胆固醇和脂肪酸（细胞膜的组分）所必需的，而核糖而核糖-5-磷酸是合成磷酸是合成dna和和rna所必需的。因为戊糖磷酸所必需的。因为戊糖磷酸途径是途径是nadph和核糖和核糖-5-磷酸的主要来源，所以在受伤后，磷酸的主要来源，所以在受伤后，组织对这些产物要求的增加所做的反应就是增加戊糖磷酸组织对这些产物要求的增加所做的反应就是增加戊糖磷酸途径中各种酶合成的量。途径中各种酶合成的量。4 答：不能；两分子丙酮酸转化为一分子葡萄糖需要供给能答：不能；两分子丙酮酸转化为一分子