磷酸戊糖途径课件

磷酸戊糖途径课件第一页，共六十八页，2022年，8月28日

当碘乙酸抑制3-磷酸甘油醛脱氢酶时，有氧与无氧分解均不可进行，生物体内发生另一个能分解糖的途径，因含有磷酸戊糖中间物，又称为磷酸戊糖途径。从6-磷酸葡萄糖开始分解，又称为磷酸己糖旁路。第二页，共六十八页，2022年，8月28日

磷酸戊糖途径

（pentosephosphatepathway,ppp）1、化学反应历程及催化酶类特点：氧化脱羧阶段和非氧化分子重排阶段2、总反应式和生理意义第三页，共六十八页，2022年，8月28日磷酸戊糖途径的过程磷酸己糖的氧化戊糖互变基团转移磷酸己糖的生成第四页，共六十八页，2022年，8月28日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6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸内酯6-磷酸葡萄糖酸CO26-磷酸葡萄糖脱氢酶内酯酶6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶第五页，共六十八页，2022年，8月28日（1）6-磷酸葡萄糖转变为

6-磷酸葡萄糖酸内酯NADP+NADPH+H+6-磷酸葡萄糖glucose6-phosphate6-磷酸葡萄糖酸内酯6-phosphoglucono-δ-lactone6-磷酸葡萄糖脱氢酶glucose6-phosphatedehydrogenase(G6PD)限速酶，对NADP+有高度特异性第六页，共六十八页，2022年，8月28日(2)6-磷酸葡萄糖酸内酯转变为

6-磷酸葡萄糖酸6-磷酸葡萄糖酸内酯6-phosphoglucono-δ-lactone6-磷酸葡萄糖酸6-phosphogluconateH2O内酯酶lactonase第七页，共六十八页，2022年，8月28日(3)6-磷酸葡萄糖酸转变为

5-磷酸核酮糖CO26-磷酸葡萄糖酸6-phosphogluconateNADP+NADPH+H+5-磷酸核酮糖ribulose5-phosphate6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶6-phosphogluconatedehydrogenase第八页，共六十八页，2022年，8月28日磷酸戊糖途径的非氧化阶段之一

（5-磷酸核酮糖异构化）

差向异构酶异构酶5-磷酸木酮糖5-磷酸核糖5-磷酸核酮糖第九页，共六十八页，2022年，8月28日磷酸戊糖途径的非氧化阶段之二

（基团转移）

+24-磷酸赤藓糖+25-磷酸核糖23-磷酸甘油醛转酮酶转醛酶26-磷酸果糖+7-磷酸景天庚酮糖2H25-磷酸木酮糖H第十页，共六十八页，2022年，8月28日二分子五碳糖的基团转移反应5-磷酸核酮糖ribulose5-phosphate5-磷酸核糖ribose5-phosphate3-磷酸甘油醛glyceraldehyde3-phosphate7-磷酸景天糖sedoheptulose7-phosphate转酮酶(TPP)第十一页，共六十八页，2022年，8月28日七碳糖与三碳糖的基团转移反应7-磷酸景天糖sedoheptulose7-phosphate3-磷酸甘油醛glyceraldehyde3-phosphate转醛酶4-磷酸赤藓糖erythrose4-phosphate6-磷酸果糖fructose6-phosphateMg2+或Mn2+第十二页，共六十八页，2022年，8月28日基团转移（续前）+24-磷酸赤藓糖+23-磷酸甘油醛26-磷酸果糖转酮酶25-磷酸木酮糖第十三页，共六十八页，2022年，8月28日四碳糖与五碳糖的基团转移反应4-磷酸赤藓糖erythrose4-phosphate5-磷酸核酮糖ribulose5-phosphate3-磷酸甘油醛glyceraldehyde3-phosphate6-磷酸果糖Fructose6-phosphate转酮酶(TPP)第十四页，共六十八页，2022年，8月28日转酮酶与转醛酶

转酮酶(transketolase)就是催化含有一个酮基、一个醇基的二碳基团转移的酶。其接受体是醛，辅酶是TPP。

转醛酶(transaldolase)是催化含有一个酮基、二个醇基的三碳基团转移的酶。其接受体亦是醛，但不需要TPP。第十五页，共六十八页，2022年，8月28日H2OPi1,6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛6-磷酸果糖醛缩酶二磷酸果糖酯酶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）

异构酶6-磷酸葡萄糖的生成第十六页，共六十八页，2022年，8月28日PPP第十七页，共六十八页，2022年，8月28日磷酸戊糖途径的非氧化分子重排阶段H2OPi65-磷酸核酮糖25-磷酸核糖25-磷酸木酮糖2

3-磷酸甘油醛27-磷酸景天庚酮糖2

4-磷酸赤藓丁糖26-磷酸果糖25-磷酸木酮糖23-磷酸甘油醛26-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖16-磷酸果糖转醛酶异构酶转酮酶转酮酶醛缩酶阶段之一阶段之二阶段之三第十八页，共六十八页，2022年，8月28日CO2+H2O+ATPTCAGG-6-PF-6-PF-1,6-BP3-磷酸甘油醛丙酮酸乙酰CoA磷酸戊糖途径NADPH5-磷酸核糖第十九页，共六十八页，2022年，8月28日磷酸戊糖途径的代谢起始物是G-6-P，返回的代谢终产物是3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖，其重要的中间代谢产物是5-磷酸核糖和NADPH。第二十页，共六十八页，2022年，8月28日

磷酸戊糖途径总反应式6G-6-P+12NADP++7H2O

5

G-6-P+6CO2+12NADPH+12H++H3PO4第二十一页，共六十八页，2022年，8月28日磷酸戊糖途径图糖酵解途径6×6-磷酸葡萄糖2×5-磷酸木酮糖2×5-磷酸核糖2×5-磷酸木酮糖2×7-磷酸景天糖2×3-磷酸甘油醛2×4-磷酸赤藓糖2×6-磷酸果糖2×3-磷酸甘油醛2×6-磷酸果糖6×6-磷酸葡萄糖酸内酯6NADPH6×6-磷酸葡萄糖酸6H2O6×5-磷酸核酮糖6NADPH6CO2葡萄糖第二十二页，共六十八页，2022年，8月28日1.磷酸戊糖途径是生物普遍存在的途径

2.提供大量的能量,仅次于有氧氧化3.提供生物合成的还原剂-NADPH4.提供核酸,辅酶合成的原料-核糖

5.与植物光合作用有关-C3,C46.是戊糖分解的必经途径磷酸戊糖途径的生理意义第二十三页，共六十八页，2022年，8月28日5-磷酸核糖作用}DNA、RNA合成原料(1)NAD(P)+(2)FAD(3)HSCoA各种核苷酸辅酶(1)NTP(2)dNTP核苷酸(3)cAMP/cGMP}第二信使合成原料第二十四页，共六十八页，2022年，8月28日NADPH的主要功能1）、作为供氢体

---参与体内多种生物合成反应2）、是谷胱甘肽还原酶的辅酶

---对维持细胞中还原型谷胱甘肽的正常含量起重要作用3）、作为加单氧酶的辅酶

---参与肝脏对激素、药物和毒物的生物转化作用4）、清除自由基的作用

第二十五页，共六十八页，2022年，8月28日NADPH作为体内的供氢体

脂肪酸、胆固醇和类固醇化合物的生物合成，均需要大量的NADPH。NADPH+H+R-C=C-R’

R-CH2-CH2-R’HHR-CH2-C-R’

R-CH2-CH-R’0=OHNADP+第二十六页，共六十八页，2022年，8月28日

谷胱甘肽的功能：(1)解毒功能(2)保护巯基酶/蛋白质(3)可消除自由基(4)协助氨基酸的吸收谷胱甘肽的抗氧化作用第二十七页，共六十八页，2022年，8月28日NADPH作为羟化酶的辅酶羟化反应：

(1)与某些生物合成(胆固醇、胆汁酸、类固醇激素等)有关；

(2)与肝脏的生物转化(激素、药物、毒物的生物转化)有关。RH+NADPH+H+ROH+NADP++H2O羟化酶第二十八页，共六十八页，2022年，8月28日蚕豆病:

蚕豆病的症状是：吃蚕豆几小时或1～2天后，突然感到精神疲倦、头晕、恶心、畏寒发热、全身酸痛、萎靡不振，并伴有黄疸、肝脾肿大、呼吸困难、肾功能衰竭，甚至死亡。蚕豆病，俗称蚕豆黄

机理:

蚕豆中有3种物质：裂解素、锁未尔和多巴胺。前两种使谷胱甘肽氧化，后一种能激发红细胞的自身破坏.

血像检查:

红细胞明显减少，黄疸指数明显升高。第二十九页，共六十八页，2022年，8月28日磷酸戊糖途径小结1.不必经过EMP和途径，在葡萄糖上直接脱羧脱氢.2.脱氢酶的辅酶为NADP+.3..6-P-葡萄糖酸脱氢酶既脱氢又脱羧.4.中间物有C4,C5,C7第三十页，共六十八页，2022年，8月28日磷酸戊糖途径特点：反应部位：细胞溶胶反应底物：6-磷酸葡萄糖重要反应产物：NADPH、5-磷酸核糖限速酶：6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G-6-PD)

第三十一页，共六十八页，2022年，8月28日磷酸戊糖途径的调节1.限速酶肝脏中的各种戊糖途径的酶中以6-磷酸葡萄糖脱氢酶的活性最低，所以它是戊糖途径的限速酶，催化不可逆反应步骤。2.NADP+/NADPH比值的调节NADPH竞争性抑制6-磷酸葡萄糖脱氢酶和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶的活性。机体内NAD+/NADH比NADP+/NADPH的比值要高几个数量级，前者为700，后者为0.014，这使NADPH可以进行有效的反馈抑制调控。只有NADPH在脂肪的生物合成中被消耗时才能解除抑制，再通过6-磷酸葡萄糖脱氢酶产生出NADPH。3.底物浓度非氧化阶段戊糖的转变主要受控于底物浓度。5-磷酸核糖过多时，可转化成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛进行酵解。第三十二页，共六十八页，2022年，8月28日其它糖进入单糖分解的途径

半乳糖半乳糖-1-PUDP-半乳糖UDP-葡萄糖葡萄糖-1-磷酸糖原或淀粉葡萄糖葡萄糖-6-磷酸果糖蔗糖果糖-6-磷酸果糖-1、6-磷酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油甘油3-磷酸甘油醛进入糖酵解甘露糖甘露糖-6-磷酸ATPADPATPADPATPADPATPADPATPADPATPADPNADH+H+NAD+PiUTPPPi第三十三页，共六十八页，2022年，8月28日又称2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡糖酸（KDPG）裂解途径。1952年在嗜糖假单胞菌中发现，后来证明存在于多种细菌中（革兰氏阴性菌中分布较广）。ED途径可不依赖于EMP和HMP途径而单独存在，是少数缺乏完整EMP途径的微生物的一种替代途径，未发现存在于其它生物中。ED(Entner-Doudoroff)途径第三十四页，共六十八页，2022年，8月28日ED途径

ATPADPNADP+NADPH2葡萄糖6-磷酸-葡萄糖6-磷酸-葡萄酸

~~激酶

（与EMP途径连接）

~~氧化酶

(与HMP途径连接)EMP途径3-磷酸-甘油醛~~脱水酶

2-酮-3-脱氧-6-磷酸-葡萄糖酸EMP途径丙酮酸~~醛缩酶

有氧时与TCA环连接无氧时进行细菌发酵

第三十五页，共六十八页，2022年，8月28日ED途径的特点葡萄糖经转化为2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸后，经脱氧酮糖酸醛缩酶催化，裂解成丙酮酸和3-磷酸甘油醛，3-磷酸甘油醛再经EMP途径转化成为丙酮酸。结果是1分子葡萄糖产生2分子丙酮酸，1分子ATP。第三十六页，共六十八页，2022年，8月28日ED途径的特征反应是关键中间代谢物2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸（KDPG）裂解为丙酮酸和3-磷酸甘油醛。ED途径的特征酶是KDPG醛缩酶.反应步骤简单，产能效率低.

此途径可与EMP途径、HMP途径和TCA循环相连接，可互相协调以满足微生物对能量、还原力和不同中间代谢物的需要。好氧时与TCA循环相连，厌氧时进行乙醇发酵.第三十七页，共六十八页，2022年，8月28日ED途径的总反应

ATP

C6H12O6

ADPKDPGATP2ATPNADH2NADPH22丙酮酸

6ATP2乙醇

(有氧时经过呼吸链)（无氧时进行细菌乙醇发酵）第三十八页，共六十八页，2022年，8月28日催化的酶：6-磷酸脱水酶，KDPG醛缩酶相关的发酵生产：细菌酒精发酵优点：代谢速率高，产物转化率高，菌体生成少，代谢副产物少，发酵温度较高，不必定期供氧。缺点：pH5，较易染菌；细菌对乙醇耐受力低第三十九页，共六十八页，2022年，8月28日第四十页，共六十八页，2022年，8月28日由表可见，在微生物细胞中，有的同时存在多条途径来降解葡萄糖，有的只有一种。在某一具体条件下，拥有多条途径的某种微生物究竟经何种途径代谢，对发酵产物影响很大。第四十一页，共六十八页，2022年，8月28日

许多微生物及植物能够利用乙酸作为唯一的碳源，这些生物机体中除有TCA循环外还有另一途经,此途经中间代谢物有乙醛酸故称乙醛酸循环。此途经与TCA循环相联系，故又称TCA循环支路。二、三羧酸循环支路---乙醛酸循环(一).乙醛酸循环的概念第四十二页，共六十八页，2022年，8月28日第四十三页，共六十八页，2022年，8月28日第四十四页，共六十八页，2022年，8月28日三羧酸循环与乙醛酸循环的关系乙酰辅酶A草酰乙酸柠檬酸异柠檬酸a-酮戊二酸琥珀酸辅酶A琥珀酸延胡索酸苹果酸乙酸乙醛酸异柠檬酸裂解酶苹果酸合成酶第四十五页，共六十八页，2022年，8月28日乙醛酸循环的特点异柠檬酸裂解酶和苹果酸合成酶1.两个关键酶2.有些微生物和动物不能利用乙酸作为营养物是因为它们体內无乙酰CoA合成酶3.葡萄糖可抑制异柠檬酸裂解酶的活性葡萄糖存在时进行TCA循环4.乙醛酸循环不是乙酰CoA的分解途径而是利用二碳合成四碳化合物.(琥珀酸)第四十六页，共六十八页，2022年，8月28日1.作为碳源提供能量(生成NADH).2.作为碳源合成糖,氨基酸,脂肪。3.利用脂肪合成糖（油料植物种子萌发）。4.提供TCA循环的中间产物.乙醛酸循环的生理意义第四十七页，共六十八页，2022年，8月28日三、单糖的生物合成1、葡萄糖生物合成的最基本途径：光合作用2、糖异生作用

糖异生作用的主要途径和关键反应

糖酵解与糖异生作用的关系第四十八页，共六十八页，2022年，8月28日糖异生主要途径和关键反应

非糖物质转化成糖代谢的中间产物后，在相应的酶催化下,绕过糖酵解途径的三个不可逆反应,利用糖酵解途径其它酶生成葡萄糖的途径称为糖异生。

糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮2磷酸烯醇丙酮酸2丙酮酸葡萄糖己糖激酶果糖激酶二磷酸果糖酶丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶6-磷酸葡萄糖酶6-磷酸葡萄糖2草酰乙酸PEP羧激酶第四十九页，共六十八页，2022年，8月28日糖异生的概念糖异生是指从非糖物质如丙酮酸、乳酸、生糖氨基酸、甘油等在肝脏中合成葡萄糖的过程。(葡萄糖-6-磷酸酶只在肝脏中存在)第五十页，共六十八页，2022年，8月28日哺乳动物糖异生的前体物质主要有乳酸、丙酮酸、甘油和一些氨基酸。高等动物糖异生绝大多数发生于肝脏，极少部分发生于肾皮质。植物萌发时，贮存的甘油三酯和蛋白质通过糖异生转变为蔗糖运送到生长的植物，葡萄糖及其衍生物是植物细胞壁、核苷酸、辅酶及其他重要代谢物的合成前体。许多微生物可以生长在简单有机物如乙酸、乳酸、丙酸等条件下，通过糖异生把它们转变为葡萄糖。第五十一页，共六十八页，2022年，8月28日糖异生途径关键反应之一+H2O+Pi6-磷酸葡萄糖酶P6-磷酸葡萄糖H葡萄糖第五十二页，共六十八页，2022年，8月28日糖异生途径关键反应之二

二磷酸果糖酶+

H2O+Pi1,6-二磷酸果糖PPOH2COH2COHOOHHOHHHHH2COOH6-磷酸果糖POH2COHOOHHHH第五十三页，共六十八页，2022年，8月28日糖异生途径关键反应之三

PEP羧激酶ATP+H2OADP+Pi丙酮酸羧化酶P磷酸烯醇丙酮酸（PEP）GTPGDP丙酮酸草酰乙酸CO2CO2第五十四页，共六十八页，2022年，8月28日糖酵解和葡萄糖异生的关系ABC1C2AG-6-P磷酸酯酶BF-1.6-P磷酸酯酶C1丙酮酸羧化酶C2PEP羧激酶（胞液）（线粒体）葡萄糖丙酮酸草酰乙酸天冬氨酸磷酸二羟丙酮3-P-甘油醛-酮戊二酸乳酸谷氨酸丙氨酸TCA循环乙酰CoAPEPG-6-PF-6-PF-1.6-P丙酮酸草酰乙酸谷氨酸-酮戊二酸天冬氨酸3-P-甘油甘油第五十五页，共六十八页，2022年，8月28日葡萄糖-6-磷酸酶第1步第2步第3步草酰乙酸丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶果糖双磷酸酶-1第五十六页，共六十八页，2022年，8月28日糖异生途径的前体1.丙酮酸类物质凡是能生成丙酮酸的物质都可以变成葡萄糖。例如三羧酸循环的中间物，柠檬酸、异柠檬酸、α-酮戊二酸、琥珀酸、延胡索酸和苹果酸都可以转变成草酰乙酸而进入糖异生途径。2、氨基酸大多数氨基酸是生糖氨基酸如丙氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、甘氨酸、精氨酸、组氨酸、苏氨酸、脯氨酸、谷胺酰胺、天冬酰胺、甲硫氨酸、缬氨酸等，它们可转化成丙酮酸、α-酮戊二酸、草酰乙酸等三羧酸循环中间物参加糖异生途径。

第五十七页，共六十八页，2022年，8月28日反刍动物糖异生途径十分活跃，牛胃中的细菌分解纤维素成为乙酸、丙酸、丁酸等奇数脂肪酸可转变成为琥珀酰CoA参加糖异生途径合成葡萄糖。3、酵解产生的乳酸剧烈运动时产生的大量乳酸会迅速扩散到血液，随血流流至肝脏，先氧化成丙酮酸，再经过糖异生作用转变为葡萄糖，进而补充血糖，也可重新合成肌糖原被贮存起来。这一乳酸——葡萄糖的循环过程称为Cori循环。4、脂肪酸类物质第五十八页，共六十八页，2022年，8月28日剧烈运动时产生的大量乳酸会迅速扩散到血液，PH值下降,乳酸血流流至肝脏，先氧化成丙酮酸，再经过糖异生作用转变为葡萄糖，进而补充血糖，也可重新合成肌糖原被贮存起来,防止酸中毒.

3.与氨基酸,脂肪代谢相联系

4.维持三羧酸循环的正常进行糖异生的生理意义1.维持血糖浓度的稳定在饥饿或剧烈运动造成糖原下降后，糖异生能使酵解产生的乳酸、脂肪分解产生的甘油以及生糖氨基酸等中间产物重新生成糖。这对维持血糖浓度，满足组织对糖的需要是十分重要的。2.乳酸的利用第五十九页，共六十八页，2022年，8月28日人脑对葡萄糖有高度的依赖性，以葡萄糖为主要原料，红细胞需要葡萄糖。一般情况下，体内葡萄糖可以维持一天的需要；处于饥饿或剧烈运动状态时，必须由非糖物质转变为葡萄糖