生物化学课件：磷酸戊糖途径　糖异生及糖原合成.ppt

第五节　磷酸戊糖途径第五节　磷酸戊糖途径 (pentose phosphate pathway））概 念过 程生理意义调 节9/10/20241一、磷酸戊糖途径的概念一、磷酸戊糖途径的概念 以6-磷酸葡萄糖开始，在6-磷酸葡萄糖脱氢酶催化下形成6-磷酸葡萄糖酸，进而代谢生成磷酸戊糖为中间代谢物的过程，称为磷酸戊糖途径9/10/20242 磷酸戊糖途径(phosphopentose pathway)又称磷酸已糖旁路(hexose monophosphate shunt,HMS)或Warburg-Dikens途径9/10/20243二、磷酸戊糖途径的过程6 6－磷酸葡萄糖经脱氢、水合、氧化脱－磷酸葡萄糖经脱氢、水合、氧化脱羧生成羧生成5 5－磷酸核酮糖、－磷酸核酮糖、NADPHNADPH和和COCO2 25 5－磷酸核酮糖经一系列基团转移反应－磷酸核酮糖经一系列基团转移反应, ,异构成异构成6 6－磷酸葡萄糖回到下一个循环－磷酸葡萄糖回到下一个循环 第一阶段（第一阶段（氧化阶段）氧化阶段）第二阶段（异构阶段）：第二阶段（异构阶段）：9/10/20244•磷酸戊糖途径的代谢起始物是磷酸戊糖途径的代谢起始物是G-6-P，，返返回的代谢终产物是回的代谢终产物是3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛和和6-磷酸磷酸果糖果糖，其重要的中间代谢产物是，其重要的中间代谢产物是5-磷酸核磷酸核糖糖和和NADPH。

9/10/20245CO2+H2O+ATPTACGG-6-PF-6-PF-1,6-BP3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径NADPH5-磷酸核糖磷酸核糖9/10/20246•磷酸戊糖途径在细胞的磷酸戊糖途径在细胞的胞液胞液(cytoplasm)中中进行关键酶是进行关键酶是6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶(glucose-6-phosphate dehydrogenase)9/10/20247（（1 1）） 6-6-磷酸葡萄糖转变为磷酸葡萄糖转变为6-6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯NADP+NADPH+H+6-6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸glucose 6-phosphateglucose 6-phosphate6-6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯6-phosphoglucono-δ-lactone6-phosphoglucono-δ-lactone6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶glucose 6-phosphate glucose 6-phosphate dehydrogenase(dehydrogenase(G6PDG6PD) )限速酶，对限速酶，对NADP+有高度特异性有高度特异性9/10/20248(2) 6-(2) 6-磷酸葡萄糖酸内酯转变为磷酸葡萄糖酸内酯转变为6-6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸6-6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯6-phosphoglucono-δ-lactone6-phosphoglucono-δ-lactone6 6- -磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸6-phosphogluconate6-phosphogluconateH H2 2O O内酯酶内酯酶lactonaselactonase9/10/20249(3) 6-(3) 6-磷酸葡萄糖酸转变为磷酸葡萄糖酸转变为5-5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖COCO2 26 6- -磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸6-phosphogluconate6-phosphogluconateNADP+NADPH+H+5-5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖ribuloseribulose 5-phosphate 5-phosphate6-6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶磷酸葡萄糖酸脱氢酶6-phosphogluconate 6-phosphogluconate dehydrogenasedehydrogenase9/10/202410(4) (4) 三种五碳糖的互换三种五碳糖的互换5-5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖ribuloseribulose 5-phosphate 5-phosphate5-5-磷酸核糖磷酸核糖ribose 5-phosphateribose 5-phosphate异构酶异构酶5-5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖xylulosexylulose 5-phosphate 5-phosphate差向酶差向酶9/10/202411（（5) 5) 二分子五碳糖的基团转移反应二分子五碳糖的基团转移反应5-5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖ribuloseribulose 5-phosphate 5-phosphate5-5-磷酸核糖磷酸核糖ribose 5-phosphateribose 5-phosphate3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛glyceraldehyde 3-phosphate7-7-磷酸景天糖磷酸景天糖sedoheptulose 7-phosphate转酮酶转酮酶(TPP)(TPP)9/10/202412(6)(6)(6)(6)七碳糖与三碳糖的基团转移反应七碳糖与三碳糖的基团转移反应七碳糖与三碳糖的基团转移反应七碳糖与三碳糖的基团转移反应7 7- -磷酸景天糖磷酸景天糖sedoheptulose 7-phosphate3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛glyceraldehyde 3-phosphate转醛酶转醛酶4 4- -磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖erythrose 4-phosphate6-6-磷酸果糖磷酸果糖fructose 6-phosphateMg2+或或Mn2+9/10/202413转酮酶与转醛酶转酮酶与转醛酶 转酮酶转酮酶( (transketolasetransketolase) )就是催就是催化含有一个酮基、一个醇基的二碳化含有一个酮基、一个醇基的二碳基团转移的酶。

其接受体是醛，辅基团转移的酶其接受体是醛，辅酶是酶是TPPTPP 转醛酶转醛酶( (transaldolasetransaldolase) )是催化是催化含有一个酮基、二个醇基的三碳含有一个酮基、二个醇基的三碳基团转移的酶其接受体是亦是基团转移的酶其接受体是亦是醛，但不需要醛，但不需要TPPTPP9/10/202414(7)(7)(7)(7)四碳糖与五碳糖的基团转移反应四碳糖与五碳糖的基团转移反应四碳糖与五碳糖的基团转移反应四碳糖与五碳糖的基团转移反应4-4-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖erythrose 4-phosphate5-5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖ribuloseribulose 5-phosphate 5-phosphate3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛glyceraldehyde 3-phosphate6-6-磷酸果糖磷酸果糖Fructose 6-phosphate转酮酶转酮酶(TPP)(TPP)9/10/202415三、磷酸戊糖途径的反应过程三、磷酸戊糖途径的反应过程•磷酸戊糖途径的总反应式：磷酸戊糖途径的总反应式： G-6-P + 12NADP+ + 7H2O → 6CO2 + 12NADPH + 12H+ + H3PO4•即即6分分子子G-6-P可可生生成成6分分子子CO2，，4分分子子F-6-P，， 2分分 子子 3-磷磷 酸酸 甘甘 油油 醛醛 和和 12分分 子子NADPH。

9/10/202416•四　全部代谢过程可分为两个阶段：四　全部代谢过程可分为两个阶段：1.G-6-P氧化分解生成氧化分解生成5-磷酸核酮糖：磷酸核酮糖： ⑴⑴ G-6-P脱氢氧化生成脱氢氧化生成6-磷酸葡萄糖酸内酯：磷酸葡萄糖酸内酯：* *6-磷酸葡萄糖脱氢磷酸葡萄糖脱氢酶酶G-6-PNADP+6-磷酸葡萄糖酸内磷酸葡萄糖酸内酯酯NADPH + H+9/10/202417⑵⑵ 6-磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖酸酸内内酯酯水水解解生生成成6-磷磷酸酸葡葡萄萄糖酸：糖酸：内酯酶内酯酶6-6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯6-6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸H2O9/10/202418⑶⑶ 6-磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖酸酸再再脱脱氢氢脱脱羧羧生生成成5-磷磷酸酸核核酮糖：酮糖：6-磷磷酸葡萄糖酸脱氢酶酸葡萄糖酸脱氢酶6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸5-磷酸核酮磷酸核酮糖糖NADPH + H+ +CO2NADP+9/10/202419•5-磷酸核酮糖经一系列基团转移及差向异磷酸核酮糖经一系列基团转移及差向异构反应生成构反应生成3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛和和6-磷酸果糖磷酸果糖•此阶段的所有反应均为可逆反应。

此阶段的所有反应均为可逆反应•在此阶段，经由在此阶段，经由5-磷酸核酮糖的异构可生磷酸核酮糖的异构可生成成5-磷酸核糖磷酸核糖 2.2.　　5-5-磷酸核酮糖的基团转移反应过程：磷酸核酮糖的基团转移反应过程：9/10/2024205-磷酸核酮糖磷酸核酮糖(C5)5-磷酸核糖磷酸核糖 C55-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 C55-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 C57-磷酸景天糖磷酸景天糖 C73-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 C34-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖 C46-磷酸果糖磷酸果糖 C66-磷酸果糖磷酸果糖 C63-磷酸甘磷酸甘油醛油醛 C39/10/202421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-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三三9/10/202422磷酸戊糖途径的非氧化阶段之一磷酸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9/10/202423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9/10/202424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9/10/202425H2O Pi1,6-二二 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9/10/202426 磷酸戊糖途径的小结：磷酸戊糖途径的小结：反 应 式总反应图特 点9/10/202427 磷酸戊糖途径总反应式磷酸戊糖途径总反应式磷酸戊糖途径总反应式磷酸戊糖途径总反应式6 G-6-P + 12NADP+ +7 H2O 5 G-6-P + 6CO2 + 12NADPH +12H+ + + H H3 3POPO4 49/10/202428磷酸戊糖途径图磷酸戊糖途径图磷酸戊糖途径图磷酸戊糖途径图糖酵解途径糖酵解途径6 6×6 6- -磷磷酸葡萄糖酸葡萄糖2 2× 5- 5-磷酸磷酸木酮糖木酮糖2 2×5-5-磷酸磷酸核糖核糖2 2×5-5-磷酸磷酸木酮糖木酮糖2 2×7-7-磷酸磷酸景天糖景天糖2 2×3-3-磷磷酸甘油醛酸甘油醛2 2×4-4-磷酸磷酸赤藓糖赤藓糖2 2× 6 6- -磷磷酸果糖酸果糖2 2× 3- 3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛 2 2× 6 6- -磷磷酸果糖酸果糖6 6×6-6-磷酸葡磷酸葡萄糖酸内酯萄糖酸内酯6NADPH6NADPH6 6×6-6-磷酸磷酸葡萄糖酸葡萄糖酸6H6H2 2O O6 6×5-5-磷磷酸核酮糖酸核酮糖6NADPH6NADPH6CO6CO2 2葡萄糖葡萄糖9/10/202429 HMSHMS示意图：示意图：2C62C52C62C62CO22CO22CO22C52C52C32C62C72C32C42C65C6回到下回到下一循环一循环9/10/202430磷酸戊糖途径特点磷酸戊糖途径特点 ：：反应部位：反应部位： 胞浆胞浆反应底物：反应底物： 6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖重要反应产物：重要反应产物： NADPHNADPH、、5-5-磷酸核糖磷酸核糖限速酶：限速酶： 6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶(G-6-PD)(G-6-PD) 9/10/202431（三）磷酸戊糖途径的意义（三）磷酸戊糖途径的意义1 1、产生、产生5-5-磷酸核糖磷酸核糖2 2、产生、产生NADPHNADPH9/10/202432 1 11 1、、、、5-5-5-5-磷酸核糖作用磷酸核糖作用磷酸核糖作用磷酸核糖作用}DNADNA、、RNARNA合成原料合成原料(1)NAD(P)(1)NAD(P)+ +(2)FAD(2)FAD(3)HSCoA(3)HSCoA各种核苷酸辅酶各种核苷酸辅酶(1) NTP(1) NTP(2)dNTP (2)dNTP 核苷酸核苷酸(3)cAMP/cGMP(3)cAMP/cGMP}第二信使第二信使合合成成原原料料9/10/202433 2 2、、NADPHNADPH的主要功能的主要功能1 1）、作为供氢体）、作为供氢体 ------参与体内多种生物合成反应参与体内多种生物合成反应2 2）、是谷胱甘肽还原酶的辅酶）、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对维持细胞中还原型谷胱甘肽的正常含量起重要作用常含量起重要作用3 3）、作为加单氧酶的辅酶）、作为加单氧酶的辅酶 ------参与肝脏对激素、药物和毒物的生参与肝脏对激素、药物和毒物的生物转化作用物转化作用4 4）、清除自由基的作用）、清除自由基的作用 9/10/202434NADPHNADPH作为体内的供氢体作为体内的供氢体 脂肪酸脂肪酸、、胆固醇胆固醇和和类固醇化合物类固醇化合物的生物合的生物合成，成，均需要大量的均需要大量的NADPHNADPH。

NADPNADPH H + H H+ +R-C=C-RR-C=C-R’ R-CR-CH H2 2-C-CH H2 2-R-R’H HH HR-CHR-CH2 2-C-R-C-R’ R-CHR-CH2 2-C-CH H-R-R’0 0= =O OH HNADPNADP+ +9/10/202435 谷胱甘肽的功能：谷胱甘肽的功能：(1) 解毒功能解毒功能(2) 保护巯基酶保护巯基酶/蛋白质蛋白质(3) 可消除自由基可消除自由基(4) 协肋氨基酸的吸收协肋氨基酸的吸收谷谷胱胱甘甘肽肽的的抗抗氧氧化化作作用用9/10/202436NADPHNADPH作为羟化酶的辅酶作为羟化酶的辅酶羟化反应：羟化反应： (1)(1)与某些生物合成与某些生物合成( (胆固醇、胆汁酸、类固胆固醇、胆汁酸、类固醇激素等醇激素等) )有关；有关； (2)(2)与肝脏的生物转化与肝脏的生物转化( (激素、药物、毒物的激素、药物、毒物的生物转化生物转化) )有关RH +NADPH+H+ ROH+NADP++ H2O 羟化酶羟化酶9/10/202437蚕豆病蚕豆病 : 蚕豆病的蚕豆病的症状症状是：是： 吃蚕豆几小时或吃蚕豆几小时或1 1～～2 2天后，突天后，突然感到精神疲倦、头晕、恶心、畏寒发热、全身酸痛、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。

能衰竭，甚至死亡蚕豆病，俗称蚕豆黄蚕豆病，俗称蚕豆黄 机理机理: : 蚕豆中有蚕豆中有3 3种物质：裂解素、锁未尔和多巴种物质：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，自身破坏， 血像检查血像检查: : 红细胞明显减少，黄疸指数明显升高红细胞明显减少，黄疸指数明显升高9/10/202438(四四) 磷酸戊糖途径的调节磷酸戊糖途径的调节 餐后的兔肝胞浆中，餐后的兔肝胞浆中， NADPNADP+ +/NADPH/NADPH的比的比值为值为0.0140.0144 某些条件下，某些条件下， NADPNADP+ +/NADPH/NADPH的比值为的比值为700700最重要的调节因素是：最重要的调节因素是：NADPNADP+ +的水平的水平9/10/202439。