第五节 维生素与辅酶浙江工业大学

1、Chapter25 磷酸戊糖途径和糖磷酸戊糖途径和糖 的其他代谢途径的其他代谢途径？Chapter25一、磷酸戊糖途径的发现一、磷酸戊糖途径的发现又叫又叫“己糖磷酸支路己糖磷酸支路HMP” 糖酵解被抑制（糖酵解被抑制（如添加碘乙酸或氟化物如添加碘乙酸或氟化物），葡萄），葡萄糖仍可被分解，说明葡萄糖还有其他代谢途径。糖仍可被分解，说明葡萄糖还有其他代谢途径。 糖酵解及三羧酸循环无疑是葡萄糖氧化的重要糖酵解及三羧酸循环无疑是葡萄糖氧化的重要途径，但许多实验指出：生物体中除三羧酸循环外，途径，但许多实验指出：生物体中除三羧酸循环外，尚有其他糖代谢途径，其中尚有其他糖代谢途径，其中戊糖磷酸途径戊糖磷酸

2、途径为较重要为较重要的一种。在动物及多种微生物体中，约有的一种。在动物及多种微生物体中，约有3030的葡的葡萄糖可能由此途径进行氧化。萄糖可能由此途径进行氧化。 1 1、磷酸戊糖途径（磷酸己糖支路）、磷酸戊糖途径（磷酸己糖支路）2磷酸戊糖途径部位：细胞溶胶中部位：细胞溶胶中n磷酸戊糖磷酸戊糖磷酸戊糖为磷酸戊糖为代表性中间产物代表性中间产物。n支路支路糖酵解在磷酸己糖糖酵解在磷酸己糖处分生出的新途径处分生出的新途径。二、磷酸戊糖途径（二、磷酸戊糖途径（147147页）页）2 2、磷酸戊糖途径分、磷酸戊糖途径分氧化阶段氧化阶段和和非氧化阶段非氧化阶段。第一阶段（第一阶段（氧化阶段氧化阶段）：6-6

3、-磷酸葡萄糖脱氢脱羧生成磷酸葡萄糖脱氢脱羧生成5-5-磷磷酸核酮糖。酸核酮糖。C1脱羧释出脱羧释出CO2。 6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶是关键酶，是关键酶，NADPH反馈抑制该酶活性反馈抑制该酶活性第二阶段（第二阶段（非氧化阶段非氧化阶段）：磷酸戊糖（即磷酸戊糖（即 5-5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖）分子重排，产生不同碳链长度的磷酸单糖，进入酵解途径分子重排，产生不同碳链长度的磷酸单糖，进入酵解途径（EMP途径）。途径）。 其间涉及其间涉及转酮反应转酮反应：酮糖上的二碳单位经转酮酶的催化转酮糖上的二碳单位经转酮酶的催化转移到醛糖的第一碳上，条件是供体移到醛糖的第一碳上，条件是供体C3为

4、为L-型型。 转醛反应转醛反应：由转醛酶催化使磷酸酮糖上的三碳单由转醛酶催化使磷酸酮糖上的三碳单位转移到另一个磷酸醛的位转移到另一个磷酸醛的C1上上。二、磷酸戊糖途径（二、磷酸戊糖途径（147147页）页）3、过程、过程2核糖核糖-5-磷酸4木酮糖木酮糖-5-磷酸6葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸糖糖酵酵解解6 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖酸酸 6 NADP+6 NADPH+6H+6 核酮糖核酮糖-5-磷酸磷酸6 NADP+6 NADPH+6H+6 CO2 22景天酮糖景天酮糖-7 7-磷酸2甘油醛甘油醛-3-磷酸2果糖果糖-6 6-磷酸酸2赤藓糖赤藓糖-4-磷酸2甘油醛甘油醛-3-磷酸 氧化阶段氧化阶

5、段(脱羧产能脱羧产能)非氧化阶段非氧化阶段(分子重排分子重排)2NADPH生物氧化生物氧化O25ATP + 2H2O6(葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸)+6O2 6(5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖)+6CO2+6H2O+30ATP葡萄糖葡萄糖+O2 6CO2+6H2O+24ATP(65-6(活化活化)5(6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖)磷酸戊糖途径的氧化脱羧阶段磷酸戊糖途径的氧化脱羧阶段NADP+ NADPH+H+ H2O NADPH+H+NADP+5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸CO26-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 脱氢酶脱氢酶内酯酶

6、内酯酶6-磷酸葡萄磷酸葡萄糖酸糖酸 脱氢酶脱氢酶磷酸戊糖途径的非氧化分子重排阶段磷酸戊糖途径的非氧化分子重排阶段H2OPi6 5-5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖2 5-磷酸核糖磷酸核糖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 7-磷酸景天庚酮糖磷酸景天庚酮糖2 4-磷酸赤藓丁糖磷酸赤藓丁糖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1 6-磷酸果糖磷酸果糖转醛酶转醛酶异构酶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磷酸戊糖途径的非氧化阶段之一磷酸

7、戊糖途径的非氧化阶段之一（5-磷酸核酮糖异构化）磷酸核酮糖异构化）差向异构酶差向异构酶异构酶异构酶5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖5-磷酸核糖磷酸核糖5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖磷酸戊糖途径的磷酸戊糖途径的 非氧化阶段之二非氧化阶段之二（基团转移）（基团转移）+24-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖+25-磷酸核糖磷酸核糖23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛转酮酶转酮酶转醛酶转醛酶26-磷酸果糖磷酸果糖+7-磷酸景天庚酮糖磷酸景天庚酮糖2H25-磷酸木酮糖磷酸木酮糖基团转移（续前）基团转移（续前）+24-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖+23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛26-磷酸果糖磷酸果糖转酮酶转酮酶25-磷酸木酮糖磷酸木酮糖H2O Pi1,

8、6-二二 磷酸果糖磷酸果糖23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛6-磷酸果糖磷酸果糖醛缩酶醛缩酶二磷酸果糖酯酶二磷酸果糖酯酶磷酸戊糖途径的非氧化阶段之三磷酸戊糖途径的非氧化阶段之三 （3-磷酸甘油醛异构、缩合与水解）磷酸甘油醛异构、缩合与水解）异异构构酶酶Chapter25 2 2、产生、产生NADPH，为生物合成提供还原力为生物合成提供还原力； 3 3、产物、产物磷酸核糖用于磷酸核糖用于DNA、RNA的合成的合成； NADPH使红细胞中还原性谷胱甘肽再生，对维持红细使红细胞中还原性谷胱甘肽再生，对维持红细 胞的还原性有重要作用胞的还原性有重要作用； 木酮糖是植物光合作用从木酮糖是植物光合作用从CO2合成

9、葡萄糖的部分途径；合成葡萄糖的部分途径；三、磷酸戊糖途径的生理意义（三、磷酸戊糖途径的生理意义（有关的酶均在细胞质中）有关的酶均在细胞质中）1 1、产能、产能不通过糖酵解不通过糖酵解；各种单糖用于合成各类多糖；各种单糖用于合成各类多糖；其它糖进入单糖分解的途径其它糖进入单糖分解的途径半乳糖半乳糖半乳糖半乳糖-1-PUDP-半乳糖半乳糖UDP-葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖-1-磷酸磷酸糖原或淀粉糖原或淀粉葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸果糖果糖葡萄糖葡萄糖果糖果糖-6-磷酸磷酸果糖果糖-1、6-磷酸磷酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油磷酸甘油甘油甘油3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛进入糖酵解进入糖

10、酵解甘露糖甘露糖甘露糖甘露糖-6-磷酸磷酸ATPADPATPADPATPADPATPADPATPADPATPADPNADH+H+NAD+PiUTPPPi四、糖的其他代谢途径四、糖的其他代谢途径（一）（一）糖的异生糖的异生(gluconeogenesis)1 1、概念、概念 由非糖物质转变成葡萄糖或糖原的过由非糖物质转变成葡萄糖或糖原的过程叫糖的异生，又叫生糖作用程叫糖的异生，又叫生糖作用。2 2、部位：、部位：肝脏肝脏是糖异生的主要器官。是糖异生的主要器官。3 3、过程：、过程：糖酵解糖酵解7步可逆步骤步可逆步骤 + + 3特异反应特异反应 基本上是糖酵解的逆过程，但必需越过三个基本上是糖酵解

11、的逆过程，但必需越过三个“能能障障”即由即由己糖激酶、果糖磷酸激酶己糖激酶、果糖磷酸激酶和和丙酮酸激酶丙酮酸激酶催催化的三步反应。化的三步反应。 以丙酮酸为例：以丙酮酸为例：1 1、丙酮酸羧化支路：丙酮酸进入线粒体，在丙酮酸羧化酶的作、丙酮酸羧化支路：丙酮酸进入线粒体，在丙酮酸羧化酶的作用生成草酰乙酸，再转化成苹果酸，穿出线粒体。用生成草酰乙酸，再转化成苹果酸，穿出线粒体。 苹果酸又生成草酰乙酸，在苹果酸又生成草酰乙酸，在磷酸丙酮酸羧化激酶磷酸丙酮酸羧化激酶生成磷酸生成磷酸烯醇式丙酮酸，烯醇式丙酮酸，越过第一个越过第一个“能障能障” 。2 2、沿酵解途径至、沿酵解途径至1 1，6-6-二磷酸果

12、糖二磷酸果糖3 3、1 1，6-6-二磷酸果糖在二磷酸果糖在果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶的作用下生成的作用下生成6-6-磷磷酸果糖，酸果糖，越过第二个越过第二个“能障能障”。4 4、6-6-磷酸果糖逆行至磷酸果糖逆行至6-6-磷酸葡萄糖，再由磷酸葡萄糖，再由葡萄糖葡萄糖-6-6-磷磷酸酸酶催化生成葡萄糖，酶催化生成葡萄糖，越过第三个越过第三个“能障能障”。总结：从两分子丙酮酸合成一分子葡萄糖共消耗总结：从两分子丙酮酸合成一分子葡萄糖共消耗6 6分子分子ATP。关键酶是关键酶是果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶，受，受AMP、ADP的抑制，的抑制，ATP的激活的激活。1.1.糖异生主要途径和糖异生主要途径和关

13、键反应关键反应 非糖物质转化非糖物质转化成糖代谢的中间成糖代谢的中间产物后，在相应产物后，在相应的酶催化下的酶催化下,绕过绕过糖酵解途径的糖酵解途径的三三个不可逆反应个不可逆反应,利利用糖酵解途径其用糖酵解途径其它酶生成葡萄糖它酶生成葡萄糖的途径称为糖异的途径称为糖异生。生。 糖原（或淀粉）糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮2 磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸2 丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖己糖激酶己糖激酶果糖果糖激酶激酶果糖果糖二二磷酸酶磷酸酶丙酮酸丙酮酸激酶激酶丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶葡萄糖葡萄糖6

14、-磷酸酶磷酸酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖2 草酰乙酸草酰乙酸PEP羧激酶羧激酶糖异生途径关键反应之一糖异生途径关键反应之一+ H2O+Pi葡萄糖葡萄糖6-磷酸磷酸酶酶P6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖H葡萄糖葡萄糖糖异生途径关键反应之二糖异生途径关键反应之二果糖二磷酸果糖二磷酸酶酶+ H2O+ Pi1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖PPOH2COH2COHOOHHOHHHHH2COOH6-磷酸果糖磷酸果糖POH2COHOOHHHH糖异生途径关键反应之三糖异生途径关键反应之三PEP羧激酶羧激酶ATP+H2O ADP+Pi丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶P磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸（PEP）GTPGDP丙酮酸丙酮酸草酰

15、乙酸草酰乙酸CO2CO2糖糖酵酵解解和和葡葡萄萄糖糖异异生生的的关关系系ABC1C2A G-6-P磷酸酶磷酸酶B F-1.6-P磷酸酶磷酸酶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天冬氨酸天冬氨酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮3-P-甘油醛甘油醛 -酮戊二酸酮戊二酸乳酸乳酸谷氨酸谷氨酸丙氨酸丙氨酸TCA循环循环乙酰乙酰CoAPEPG-6-PF-6-PF-1.6-P丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天冬氨酸3-P-甘油甘油甘油甘油2. 糖异生的调控糖异生的调控 糖原（或淀粉）糖原

16、（或淀粉）1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮2 磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸2 丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖己糖激酶己糖激酶果糖果糖激酶激酶二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸酶磷酸酶丙酮酸丙酮酸激酶激酶丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶6-磷酸葡萄糖磷酸酶磷酸葡萄糖磷酸酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖2 草酰乙酸草酰乙酸PEP羧激酶羧激酶ATP,柠檬酸柠檬酸ATP，丙氨酸，丙氨酸乙酰乙酰CoA；ADP2,6-2P-Fru AMP糖原的形成糖原的形成n提问：提问：丙酮酸通过糖异生形成一个丙酮酸通过糖异生形成一个G，消耗多少，消耗多少个个AT

17、PATP能量？能量？n答案：答案：6（4（22）+2（1 2）葡 萄糖ATP ADP葡 糖-6-磷 酸 葡 糖磷 酸 变位 酶葡 糖-1-磷 酸UDP焦磷 酸 化酶UTPPPiUDPG 糖 原合 成 酶R引 物UDPATPADPR- -1，4葡 萄糖链分支 酶糖原R-小段 葡 萄 糖多 糖链糖原核心糖原核心分支 酶（46糖苷 转移 酶）1416提问：提问：哪些物质可以通过糖异生途径形成糖元？哪些物质可以通过糖异生途径形成糖元？n答案：答案：凡能转变成糖代谢中间产物的物质凡能转变成糖代谢中间产物的物质。乳酸乳酸回炉再造解毒、节能回炉再造解毒、节能饥饿状态下饥饿状态下氨基酸、甘氨基酸、甘油油维持血

18、糖浓度维持血糖浓度纤维素有机酸微生物发酵微生物发酵糖异生糖异生葡萄糖、糖原 提问：提问：其他多糖是如何产生的？其他多糖是如何产生的？答案：答案：由由磷酸戊糖途径提供各种单磷酸戊糖途径提供各种单糖糖，由类似糖元合成途径合成。，由类似糖元合成途径合成。？3 3、糖异生途径的前体、糖异生途径的前体（1 1）凡是能生成丙酮酸的物质都可以进入糖异）凡是能生成丙酮酸的物质都可以进入糖异生途径，生成葡萄糖。生途径，生成葡萄糖。（2 2）大多数氨基酸是生糖氨基酸。）大多数氨基酸是生糖氨基酸。（3 3）肌肉运动产生的乳酸，可迅速进入肝脏，转）肌肉运动产生的乳酸，可迅速进入肝脏，转化成丙酮酸进入糖异生途径，变成葡

19、萄糖，再进化成丙酮酸进入糖异生途径，变成葡萄糖，再进入血液运送到肌肉中去利用，这个过程叫入血液运送到肌肉中去利用，这个过程叫Cori循循环。环。（4 4）反刍动物体内产生的乙酸、丙酸、丁酸主）反刍动物体内产生的乙酸、丙酸、丁酸主要进入糖异生途径合成葡萄糖。要进入糖异生途径合成葡萄糖。（二）乙醛酸循环乙醛酸循环（glyoxylate cycle） 在植物和微生物体中还可通过所谓在植物和微生物体中还可通过所谓“乙醛酸循乙醛酸循环环”使乙酰使乙酰CoACoA转变成琥珀酸，后者再经草酰乙酸转变成琥珀酸，后者再经草酰乙酸步骤转变成糖或补充三羧酸循环的琥珀酸。步骤转变成糖或补充三羧酸循环的琥珀酸。乙醛酸循

20、环可以说是三羧酸循环的辅佐途径。乙醛酸循环可以说是三羧酸循环的辅佐途径。 改良的三羧酸循环三羧酸循环（二）（二）三羧酸循环支路三羧酸循环支路异柠檬酸异柠檬酸柠檬酸柠檬酸琥珀酸琥珀酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸CoASH乙酰乙酰CoA乙乙醛醛酸酸乙酰乙酰CoACoASHn只有一些只有一些植物和微生物植物和微生物兼具有这样兼具有这样的途径；的途径；异柠檬酸异柠檬酸 琥珀酸琥珀酸 乙醛酸乙醛酸CH2COOHCHCOOHCHCOOHOHCH2COOHCH2COOHCHOCOOH+CHCOOHCH2COOHOHCHOCOOH+CH3COSCoA+CoASH乙醛酸乙醛酸 乙酰乙酰CoA 苹果酸苹果酸 乙醛

21、酸循环总反应式及其与乙醛酸循环总反应式及其与糖异生的关系糖异生的关系草酰乙酸草酰乙酸糖异生途径糖异生途径+2CoASH+NADH+H+COO-CH2CH2COO-琥珀酸琥珀酸 OCH3-CSCoA+NAD+2作用：作用：1.1.通过乙通过乙醛酸途径使乙酰醛酸途径使乙酰- -CoACoA转变为草酰乙转变为草酰乙酸从而进入柠檬酸从而进入柠檬酸循环酸循环 2.2.使萌发的种子使萌发的种子将贮存的甘油三将贮存的甘油三脂，通过乙酰脂，通过乙酰- -CoACoA转变为葡萄糖转变为葡萄糖 TCATCA途径途径这种途径对于植物和微生物意义重大！这种途径对于植物和微生物意义重大！n只保留三羧酸循环中的（只保留三

22、羧酸循环中的（1010）脱氢）脱氢（1NADH1NADH）产能，只相当于）产能，只相当于3 3个个ATPATP，意义不在于产能，在于生存意义不在于产能，在于生存。.种子发芽种子发芽 . .原始细菌生存原始细菌生存糖异生糖异生脂脂代代谢谢 .原始细菌生存原始细菌生存乙酸菌乙酸菌以乙酸为主要食物的细菌以乙酸为主要食物的细菌（物质循环中的重要一环）（物质循环中的重要一环）乙酸乙酸NH3乙醛酸循环乙醛酸循环四碳、四碳、六碳化六碳化合物合物转化转化 + ATP +CoASH + H2O +AMP +PPi乙酰乙酰CoA合成酶合成酶（三）其他单糖的分解代谢（三）其他单糖的分解代谢 1 1、果糖果糖 果糖在小肠粘膜和肝脏磷酸化成果糖果糖在小肠粘膜和肝脏磷酸化成果糖-6-磷磷酸或果糖酸或果糖-1，6-二磷酸。后二者可进入糖的分解代二磷酸。后二者可进入糖的分解代谢途径氧化成谢途径氧化成CO2和和H2O或合成糖原，或转为血葡或合成糖原，或转为血葡萄糖。萄糖。 2 2、半乳糖半乳糖 半乳糖主要来自食物。为形成糖