生物化学教学课件：磷酸戊糖途径

六、

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1、磷酸戊糖途径的两个阶段

2）非氧化分子重排阶段

6

核酮糖-5-P

5

果糖-6-P5

葡萄糖-6-P1）氧化脱羧阶段

6G-6-P6

葡萄糖酸-6-P6

核酮糖-５-P

6NADP+6NADPH6NADP+6NADPH6CO26H2O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H2OPi1,6-二磷酸果糖23-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2、磷酸戊糖途径的总反应式6G-6-P+12NADP++7H2O5

G-6-P+6CO2

+12NADPH+12H+3、HMS的特点：1）脱氢反应以NADP+为受体，产生NADPH＋H+2）反应过程中进行了一系列的酮基和醛基转移反应，经过3、4、5、6、7碳糖的转变过程。3）反应过程中生成了重要的中间产物------5－磷酸核糖。4）

6G-6-P进入反应，最后还有5G-6-P，相当只有1G-6-P氧化生成6CO2和12NADPH.4、HMS的调节6-磷酸葡萄糖脱氢酶NADPH/NADP+比值高，对该酶有抑制作用，反之则有激活作用。NADPH对此酶有抑制作用。5、HMS生理意义：1、产生大量的NADPH，为细胞的各种合成反应提供主要的还原力。2、维持红细胞及含巯基蛋白的正常状态。3、中间产物为许多化合物的合成提供原料。4、是植物光合作用中CO2合成Glc的部分途径。5、NADPH主要用于还原反应，其电子通常不经电子传递链传递，一般不用于ATP合成。在特殊情况下（TCA受阻）也能产生ATP，为细胞提供能量。七、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-磷酸果糖葡萄糖果糖-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肌肉己糖激酶肝中经几步反应第四节糖的生物合成一、多糖的生物合成二、单糖的生物合成一、多糖的生物合成

1、糖原的生物合成2、淀粉的生物合成1、糖原的生成作用在肝脏、肌肉和肾脏中（胞浆），葡萄糖由糖原合成酶和分支酶催化合成糖原。此过程需引物，糖基供体。引物：结合有一个寡糖链的多肽

酶：糖原合成酶:催化形成α-1.4糖苷键。

分支酶:既能催化α-1.4糖苷键的断裂，又能催化α-1、6糖苷键的形成糖基供体：UDPGUDPG的结构GUDP糖核苷酸的生成++PPi1-磷酸葡萄糖UTPUDPGUDPG焦磷酸化酶引物的合成糖原素+葡萄糖糖原素-葡萄糖糖原素-(G)8

引物

自动催化UDPGUDP酪氨酸葡萄糖基转移酶蛋白质

淀粉的结构特点

直链淀粉合成

由淀粉合成酶催化，需引物（Gn）,ADPG供糖基，形成α－1.4糖苷键。

支链淀粉合成

淀粉合成酶:催化形成α-1.4糖苷键

Q酶（分支酶）:既能催化α-1.4糖苷键的断裂，又能催化α-1、6糖苷键的形成2、淀粉的生物合成

淀粉的分枝结构开始分枝的残基非还原端残基两个葡萄糖单位之间的1，6-糖苷键两个葡萄糖单位之间的1，4-糖苷键直链淀粉的合成AADPG引物（Gn）++直链淀粉(Gn+1)AADP在Q酶作用下的支链淀粉的合成+Q酶（1）Q酶（2）BAAABBnmmmnn3、糖原代谢调节调节方式别构调节共价调节酶：糖原磷酸化酶糖原合成酶激活剂：ATP抑制剂：AMP二、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

糖分解与糖异生作用的关系由非糖物质转变成糖的作用。糖异生作用在肝细胞中进行。1、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磷酸果糖激酶二磷酸果糖磷酸酯酶丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶6-磷酸葡萄糖2草酰乙酸PEP羧激酶丙酮酸羧化支路底物循环糖异生途径关键反应之一+H2O+Pi6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶P6-磷酸葡萄糖H葡萄糖糖异生途径关键反应之二

二磷酸果糖磷酸酯酶+

H2O+Pi1,6-二磷酸果糖PPOH2COH2COHOOHHOHHHHH2COOH6-磷酸果糖POH2COHOOHHHH糖异生途径关键反应之三

PEP羧激酶胞浆ATP+H2OADP+Pi丙酮酸羧化酶Mg2+线粒体P磷酸烯醇丙酮酸（PEP）GTPGDP丙酮酸草酰乙酸CO2CO2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-甘油甘油苹果酸3、糖异生的调控位点及相应调节物调节位点激活剂抑制剂6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶

[G6P]高二磷酸果糖磷酸酯酶ATP

柠檬酸果糖-2,6-二磷酸丙酮酸羧化酶ATP、乙酰COA脂酰COAADP糖异生调节：ATP、柠檬酸抑制磷酸果糖激酶，柠檬酸激活果糖-1，6-二磷酸酶；

在饥饿时，血糖含量下降，刺激血液中胰高血糖素升高，启动cAMP级联反应，导致果糖-6-磷酸不能转变为果糖-2，6-二磷酸，而果糖-2，6-二磷酸对磷酸果糖激酶有强烈激活作用，故果糖-2，6-二磷酸水平降低，导致糖酵解下降而糖异生提高；

在饱食时，血糖升高，血中胰岛素升高，果糖-2，6-二磷酸水平升高，加速糖酵解而糖异生受抑制。丙酮酸激酶受高浓度ATP和丙氨酸抑制，受果糖-1，6-二磷酸激活；丙酮酸羧化酶受乙酰-CoA激活，受ADP抑制；（胞液）（线粒体）糖分解和糖异生的关系（PEP）丙氨酸天冬氨酸谷氨酸（转氨基作用）2、如果用14C标记葡萄糖的5位碳，经几轮三羧酸循环，标记的碳才能脱下来？葡萄糖氧化成丙酮酸后，丙酮酸的2位碳被标记，丙酮酸脱氢生成乙酰CoA，乙酰CoA，的羰基碳被标记，经一轮TCA循环脱下的2个CO2是草酰乙酸上的碳，第二轮TCA循环，标记的碳脱下来。

3、１）用中文物质名称及箭头图写出草酰乙酸如何氧化成CO２和H2O氧化途径

2）计算ATP净生成量？

3）如果在反应系统中加入鱼藤酮，又将净生成多少摩尔ATP？2）草酰乙酸彻底氧化：消耗1molGTP（相当于1molATP）生成2.5＋1＋10＝13.5ATP净生成：13.5－1＝12.5ATP3）加入鱼藤酮后，NADH呼吸链被阻断，FADH2呼吸链及底物水平磷酸化正常进行，因此净生成：1＋1.5＝2.5ATP

丙酮酸丙酮酸激酶

ATP丙酮酸脱氢酶系

PEP

NADH

GTPGTP（一）6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1)*别构调节别构激活剂：AMP;ADP;F-1,6-2P;F-2,6-2P别构抑制剂：柠檬酸;ATP（高浓度）此酶有二个结合ATP的部位：①活性中心底物结合部位（低浓度时）②活性中心外别构调节部位（高浓度时）

F-1,6-2P正反馈调节该酶二、糖酵解的调节关键酶①

己糖激酶②

6-磷酸果糖激酶-1③

丙酮酸激酶调节方式①别构调节②共价修饰调节三、糖代谢的概况葡萄糖

酵解途径

丙酮酸有氧无氧H2O及CO2乳酸糖异生途径

乳酸、氨基酸、甘油糖原肝糖原分解糖原合成磷酸戊糖途径

核糖

+NADPH+H+淀粉消化与吸收

ATP

F-6-PF-1,6-2PATPADPPFK-1磷蛋白磷酸酶PiPKAATPADPPi胰高血糖素ATPcAMP活化F-2,6-2P+++–/+AMP+柠檬酸–AMP+柠檬酸–PFK-2（有活性）FBP-2（无活性）6-磷酸果糖激酶-2PFK-2（无活性）FBP-2（有活性）PP果糖双磷酸酶-2目录ADP+PiATPG

Na+K+Na+泵小肠粘膜细胞肠腔门静脉3.吸收机制Na