糖代谢中的其它途径

11.1戊糖磷酸路径能提供核糖-5-磷酸和NADPH11.2葡萄糖醛酸路径能够生成糖醛酸和抗坏血酸11.3饮食中其它糖能够经酵解路径降解

1.果糖能够转换为甘油醛-3-磷酸

2.半乳糖可被转换为葡萄糖-1-磷酸

3.甘露糖可转换为果糖-6-磷酸11.4糖原降解需要磷酸化酶、转移酶和去分支酶11.5糖原合成底物是UDP-葡萄糖11.6葡萄糖能够经过糖异生路径由非糖物质合成糖代谢中的其它途径第1页

戊糖磷酸路径也称为己糖磷酸支路，提供核糖-5-磷酸和NADPH+H+。核糖-5-磷酸用于核酸生物合成；而NADPH+H+主要用于需要还原力生物合成中。磷酸戊糖路径能够分为氧化阶段和非氧化阶段，在氧化反应阶段中，当葡萄糖-6-磷酸转换为五碳核酮糖-5-磷酸时，生成NADPH+H+

。葡萄糖-6-磷酸＋2NADP+＋H2O核酮糖-5-磷酸＋2NADPH＋2H＋＋CO2

假如细胞需要大量NADPH+H+和核苷酸，则全部核酮糖-5-磷酸都可异构化形成核糖-5-磷酸，戊糖磷酸路径就会终止于氧化阶段。通常需要NADPH+H+要比核糖-5-磷酸多，所以大多数核糖-5-磷酸都转换为糖酵解中间产物。11.1戊糖磷酸路径能提供核糖-5-磷酸和NADPH+H+糖代谢中的其它途径第2页戊糖磷酸路径糖代谢中的其它途径第3页糖代谢中的其它途径第4页糖代谢中的其它途径第5页

磷酸戊糖路径氧化阶段第一个反应是葡萄糖-6-磷酸脱氢转化成6-磷酸葡萄糖酸内酯反应，反应由葡萄糖-6-磷酸脱氢酶催化，反应中NADP＋被还原生成NADPH+H+。这步反应是整个戊糖磷酸路径主要调整部位，葡萄糖-6-磷酸脱氢酶受NADPH别构抑制，经过这一简单调整，戊糖磷酸路径能够自我限制NADPH+H+生产。氧化阶段第二个酶是葡萄糖酸内酯酶，它催化6-磷酸葡萄糖酸内酯水解生成6-磷酸葡萄糖酸，最终6-磷酸葡萄糖酸在第三个酶6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶作用下氧化脱羧生成核酮糖-5-磷酸、CO2和另一分子NADPH+H+

。氧化阶段最主要功效是提供NADPH。磷酸戊糖路径氧化阶段反应糖代谢中的其它途径第6页氧化阶段生成NADPH+H+反应糖代谢中的其它途径第7页

非氧化阶段是一条转换路径，经过氧化阶段产生核酮糖-5-磷酸转换为糖酵解中间产物果糖-6-磷酸和甘油醛-3-磷酸。假如全部戊糖磷酸都转换为酵解中间产物，3分子戊糖分子能够转换为2分子己糖和1分子丙糖。3核酮糖-5-磷酸2果糖-6-磷酸＋甘油醛-3-磷酸在差向异构酶和异构酶催化下，核酮糖-5-磷酸转换为木酮糖-5-磷酸和核糖-5-磷酸；木酮糖-5-磷酸和核糖-5-磷酸经转酮酶催化形成7碳产物景天庚酮糖-7-磷酸和3碳产物甘油醛-3-磷酸；景天庚酮糖-7-磷酸和3碳产物甘油醛-3-磷酸再经转醛酶催化转换为果糖-6-磷酸和赤藓糖-4-磷酸，赤藓糖-4-磷酸再与另一分子木酮糖-5-磷酸经转酮酶催化生结果糖-6-磷酸和甘油醛-3-磷酸。磷酸戊糖路径非氧化阶段反应糖代谢中的其它途径第8页非氧化阶段反应糖代谢中的其它途径第9页转酮反应转醛反应糖代谢中的其它途径第10页

葡萄糖醛酸路径是葡萄糖氧化另一条次要路径，葡萄糖能够转换为两个特殊产物：D-糖醛酸和L-抗坏血酸。葡萄糖-1-磷酸首先与UTP反应生成UDP-葡萄糖，

UDP-葡萄糖脱氢形成UDP-葡萄糖醛酸。

UDP-葡萄糖醛酸水解生成D-葡萄糖醛酸并释放出UDP。

D-葡萄糖醛酸经NADPH还原生成L-古洛糖酸，L-古洛糖酸在内酯酶作用下形成L-古洛糖酸内酯，L-古洛糖酸内酯经古洛糖酸内酯氧化酶催化脱氢生成L-抗坏血酸。包含人在内一些动物，如豚鼠、猴、一些鸟和一些鱼等因为缺乏古洛糖酸内酯氧化酶，不能生物合成抗坏血酸，所以必须从食物中摄取。人假如不能取得足够维生素C，将发展为坏血病。11.2葡萄糖醛酸路径能够生成糖醛酸和抗坏血酸糖代谢中的其它途径第11页糖代谢中的其它途径第12页

1.果糖能够转换为甘油醛-3-磷酸在肝脏中，果糖激酶催化果糖磷酸化生结果糖-1-磷酸，反应需要ATP。果糖-1-磷酸醛缩酶催化果糖-1-磷酸裂解生成甘油醛和磷酸二羟丙酮，后者经丙糖磷酸异构酶催化转换为甘油醛-3-磷酸，甘油醛则是在丙糖激酶作用下，消耗一分子ATP后生成甘油醛-3-磷酸。总转化结果是一分子果糖转化为二分子甘油醛-3-磷酸，同时消耗了两分子ATP。富含果糖或蔗糖饮食因为丙酮酸过量生成可能会造成脂肪肝，丙酮酸是脂肪和胆固醇生物合成前体。11.3饮食中其它糖能够经酵解路径降解糖代谢中的其它途径第13页一分子果糖转化为二分子甘油醛-3-磷酸过程糖代谢中的其它途径第14页2.半乳糖可被转换为葡萄糖-1-磷酸乳糖酶催化乳糖水解为葡萄糖和半乳糖，半乳糖是葡萄糖C-4差向异构体，能够经过尿苷二磷酸葡萄糖（UDP-葡萄糖）再循环路径转化为葡萄糖-1-磷酸。糖代谢中的其它途径第15页

喂食奶制品婴幼儿依赖于半乳糖代谢路径。患有半乳糖血症（不能正常代谢半乳糖）婴幼儿都是缺乏半乳糖-1-磷酸尿苷酰基转移酶。缺乏这种酶会造成细胞内半乳糖-1-磷酸堆积，有可能损害肝功效，这可经过使皮肤发黄黄疸出现来确认。另外还可能损伤中枢神经系统。在婴儿出生时，经过检测脐带红细胞中半乳糖-1-磷酸尿苷酰基转移酶能够确定是否患有半乳糖血症。假如在饮食中去掉乳糖能够防止这种遗传病带来严重后果。作业：设计一条技术路线，处理亚洲人乳糖不耐症问题，以实现国民素质提升！糖代谢中的其它途径第16页2.甘露糖可被转换为果糖-6-磷酸

甘露糖主要来自糖蛋白和一些多糖。甘露糖中己糖激酶催化下，转化为甘露糖-6-磷酸，然后在甘露糖异构酶催化下转化为果糖-6-磷酸。糖代谢中的其它途径第17页

糖原磷酸化酶能够从糖原非还原端连续地进行磷酸解，磷酸解直至距

-1,6糖苷键分支点还剩下4个葡萄糖单位部位停顿，剩下底物称为极限糊精，极限糊精能够经过糖原去分支酶作用深入降解。去分支酶含有葡聚糖转移酶和淀粉-1,6-葡糖苷酶两种催化活性。葡聚糖转移酶催化支链上3个葡萄糖残基转移到糖原分子一个游离4′端上，形成一个新

-1,4糖苷键，而淀粉-1,6-葡糖苷酶催化转移后剩下经过

-1,6糖苷键连接葡萄糖残基水解，释放出一分子葡萄糖。所以对于原来糖原聚合物中每个分支点都可释放出一分子葡萄糖。11.4糖原降解需要磷酸化酶、转移酶和去分支酶糖代谢中的其它途径第18页磷酸解葡萄糖-1-磷酸在磷酸葡萄糖变位酶作用下能够转换为葡萄糖-6-磷酸糖原磷酸化酶能够从糖原非还原端连续地进行磷酸解变位反应糖代谢中的其它途径第19页

糖原中大约90％葡萄糖残基经过糖酵解却能够取得三分子ATP。很显然糖原中葡萄糖残基生成能量高，这是因为糖原磷酸化酶催化糖原磷酸解，而不是水解，即在葡萄糖磷酸化中没有消耗ATP。分支酶葡聚糖转移酶活性分支酶淀粉-1,6-葡糖苷酶活性糖代谢中的其它途径第20页葡萄糖在己糖激酶催化下磷酸化生成葡萄糖-6-磷酸。将一个葡萄糖-6-磷酸中葡萄糖基结合到糖原上（糖原延伸）都需要进行3步酶促反应。11.5糖原合成底物

是UDP-葡萄糖P183糖代谢中的其它途径第21页1、

磷酸葡萄糖变位酶将葡萄糖-6-磷酸转换为葡萄糖-1-磷酸;2、葡萄糖-1-磷酸在UDP-葡萄糖焦磷酸化酶作用下被UTP活化，生成UDP-葡萄糖和无机焦磷酸（PPi）；3、在糖原合酶(Synthase)催化下UDP-葡萄糖中葡萄糖基经过

-（1→4）糖苷键结在已合成糖原（相当于合成引物）非还原端。

植物和一些细菌合成淀粉或糖原时，使用底物是ADP-葡萄糖，而不是UDP-葡萄糖。合成糖原或淀粉还需要另一个淀粉-(1,4→1,6)-转葡糖苷酶，催化糖原支链形成，所以该酶又称为糖原分支酶，它从延伸葡萄糖链非还原端除去最少含有6个葡萄糖基寡糖，然后经过

-(1→6)连接酶再把该寡糖连接到离最近

-(1→6)分支点最少有4个葡萄糖基位置。糖代谢中的其它途径第22页糖原合酶糖代谢中的其它途径第23页

大多数生物都有一个生物合成葡萄糖路径。哺乳动物一些组织，主要是肝脏、肾脏能够由非糖前体物质，比如乳酸和丙氨酸从头合成葡萄糖，由非糖前体物质合成糖过程称为糖异生。下图比较了由丙酮酸生成葡萄糖糖异生过程与葡萄糖酵解过程。从图中能够看出，糖异生和酵解两个过程中许多中间代谢物是相同，一些反应以及催化反应酶也是一样。酵解路径七步可逆反应只要改变反应方向就变成了糖异生中反应了。

但糖异生并非是糖酵解逆转，其中由丙酮酸激酶、磷酸果糖激酶和己糖激酶催化三个高放能反应就是不可逆转，需要消耗能量走另外路径，或由其它酶催化，来克服这三个不可逆反应带来能障。11.6葡萄糖能够经过糖异生路径由非糖物质合成糖代谢中的其它途径第24页糖代谢中的其它途径第25页1、丙酮酸羧化生成草酰乙酸在丙酮酸羧化酶（生物素作为辅基）催化下，丙酮酸羧化生成草酰乙酸，反应消耗一分子ATP。丙酮酸羧化酶催化反应是不可逆反应，反应受乙酰CoA别构抑制。糖代谢中的其它途径第26页2、草酰乙酸转化为磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸羧化生成草酰乙酸经磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶催化生成磷酸烯醇式丙酮酸。在体内该反应是不可逆，但在体外，分离磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶却能够催化该反应逆反应。糖代谢中的其它途径第27页

磷酸烯醇式丙酮酸和果糖-1,6-二磷酸之间糖异生反应都是糖酵解路径中逆反应。但在糖异生路径中果糖-1,6-二磷酸不能经过酵解逆反应生结果糖-6-磷酸，而是使用另一个果糖-1,6-二磷酸酶催化果糖-1,6-二磷酸水解生结果糖-6-磷酸，反应释放出大量自由能，反应也是不可逆。

3、果糖-1,6-二磷酸水解生结果糖-6-磷酸糖代谢中的其它途径第28页4、葡萄糖-6-磷酸水解生成葡萄糖果糖-6-磷酸沿酵解逆反应异构化生成葡萄糖-6-磷酸，但在糖异生路径中，葡萄糖-6-磷酸水解为葡萄糖和无机磷酸则需要另一个葡萄糖-6-磷酸酶，葡萄糖-6-磷酸水解反应是不可逆。糖代谢中的其它途径第29页

从以上过程能够看出，糖异生是个需能过程，由两分子丙酮酸合成一分子葡萄糖需要2分子ATP和4分子GTP，同时还需要两分子NADH，糖异生总反应方程式为：2丙酮酸＋4ATP＋2GTP＋2NADH＋2H+＋6H2O→葡萄糖＋4ADP＋2GDP＋6Pi＋2NAD+

糖异生等于用了4分子ATP克服由2分子丙酮酸形成2分子高能磷酸烯醇式丙酮酸能障，用了2分子ATP进行磷酸甘油激酶催化反应可逆反应。葡萄糖经糖酵解转化为两分子丙酮酸净生成2分子ATP，而由两分子丙酮酸经糖异生路径合成一分子葡萄糖却消耗了6个ATP，糖异生比酵解净生成ATP多用了4分子ATP。

糖代谢中的其它途径第30页

许多哺乳动物组织含有糖异生路径酶不完全，比如肌肉就是这么组织，不能进行糖异生，但一些肌肉细胞含有高活性果糖-1,6-二磷酸酶，却能够进行一个所谓“无效循环”（也称为底物循环）反应。从下列图中能够看出，磷酸果糖激酶和果糖-1,6-二磷酸酶同时作用反应结果是ATP水解为ADP和Pi。果糖-6-磷酸＋ATP―――→果糖-1,6-二磷酸＋ADP+)果糖-1,6-二磷酸＋H2O―――→果糖-6-磷酸＋Pi_____________________________________________________ATP＋H2O―――→ADP＋Pi糖代谢中的其它途径第31页糖代谢中的其它途径第32页1.全部生物中都存在戊糖磷酸路径，在细胞质中戊糖磷酸路径产生NADPH和核糖-5-磷酸，NADPH用于还原性生物合成，而核糖-5-磷酸用于RNA、DNA和核苷酸辅酶合成中。2.戊糖磷酸路径开始于葡萄糖-6-磷酸脱氢形成6-磷酸葡糖酸内酯，内酯水解形成6-磷酸葡糖酸，然后氧化脱羧生成核酮糖-5-磷酸，在上述2步氧化反应中NADP＋为电子受体，被还原为NADPH。在接下来反应中核酮糖-5-磷酸（酮糖）异构化形成核糖-5-磷酸（醛糖）。当细胞需要NADPH比核糖-5-磷酸更多时，核糖-5-磷酸经过转酮酶和转醛酶作用转换为甘油醛-3-磷酸和果糖-6-磷酸。转酮酶和转醛酶将戊糖磷酸路径和酵解联络起来。

关键点归纳糖代谢中的其它途径第33页3.糖原分子在糖原磷酸化酶催化下每次从糖原非还原端磷酸解生成一分子葡