第25章戊糖途径.ppt

第二十五章 磷酸戊糖途径和糖的 其他代谢途径,一、戊糖磷酸途径 （pentose phosphate pathway） 磷酸己糖支路 己糖单磷酸途径 戊糖支路 戊糖磷酸循环,糖酵解 有氧氧化 细胞内糖的其他分解途径分解代谢支路/旁路,糖在体内的主要分解途径,戊糖磷酸途径,磷酸戊糖为代表性中间产物,糖酵解在磷酸己糖处分支,（一）磷酸戊糖途径的发现 1、碘乙酸和氟化物不能完全抑制G的利用 2、存在 葡萄糖-6-磷酸脱氢酶 葡萄糖酸-6-磷酸脱氢酶 其他磷酸化五碳、六碳、七碳糖,NADP+为其辅酶,细胞质中,（二）磷酸戊糖途径的主要反应,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,6-磷酸葡萄糖脱氢酶,6-磷酸葡萄糖酸内酯,6-磷酸葡萄糖,水解,Looks familiar?,6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶,5-磷酸核酮糖,6-磷酸葡萄糖酸,5-磷酸核糖,Glucose-6-phosphate 2 NADP+ H2O,ribose-5-phosphate 2 NADPH + 2H+ CO2,核苷酸合成的前体,从五C糖重新生成6C 糖,5-磷酸木酮糖,转酮酶,转酮酶,转醛酶,two similar reactions in glycolysis： 6-P-G 6-P-F；3-P-甘油酸 2-P-甘油酸,核酮糖 5-磷酸,木酮糖 5-磷酸,差向异构酶,酶作用,TPP helps the two-carbon transferring in transketolase,（转酮醇酶）,TPP,Donor(ketose),Acceptor(aldose),pyruvate decarboxylase,可逆反应,A three-carbon unit is transferred from a ketose to an aldose without being helped by cofactors,Donor Acceptor (ketose) (aldose),景天庚酮糖,赤藓糖,转醛酶,The second reaction catalyzed by transketolase in converting six ribulose 5-P to five Glc 6-P.,TPP,转酮酶,Donor(ketose),Acceptor(aldose),（三）戊糖磷酸途径反应速度的调控,1、氧化阶段两步反应都是不可逆的 2、NADPH与NADP+竞争 葡萄糖-6-磷酸脱氢酶 葡萄糖酸-6-磷酸脱氢酶 上的结合位点-产物抑制 受NADP+/ NADPH的调节,3、戊糖磷酸途径 为机体提供5-磷酸核糖和NADPH （1）机体需要5-磷酸核糖NADPH G-6-P F-6-P F-1,6-二磷酸 甘油醛-3-P F-6-P和甘油醛-3-P转为5-磷酸核糖,耗ATP,糖酵解,可逆反应,（2）机体对5-磷酸核糖和NADPH需求相当 磷酸戊糖途径的氧化阶段占优势 （3）机体对NADPH的需求 5-磷酸核糖 G彻底分解产生足够的NADPH。,每循环一次，生成2个NADPH+H+/6分子ATP 1分子G循环6次完全分解，产生30个ATP 葡萄糖活化为G-6-P，消耗1个ATP,（四）戊糖磷酸途径的生物意义,（1） NADPH为许多物质的合成提供还原力 （2） 是联系戊糖代谢的途径 （3）产能（29ATP）不通过糖酵解 （4） 维护红细胞及含巯基蛋白的正常功能 （5） 磷酸核糖用于DNA、RNA的合成 木酮糖参与光合作用固定CO2 各种单糖用于合成各类多糖,CO-NH-CH-CO-NH-CH2-COOH （ CH2 ）3 CH2 HC NH2 SH COOH 还原型谷胱甘肽,Glu-Cys-Gly SH 还原型谷胱甘肽,Glu-Cys-Gly S S 氧化型谷胱甘肽 Glu-Cys-Gly GSSG + NADPH + H+ 2GSH + NADP+,（一）葡萄糖异生（Gluconeogenesis） 以非糖物质为前体合成葡萄糖 机体先消耗葡萄糖 然后消耗糖原 糖异生维持血糖稳定,二、糖的其他代谢途径,1、糖异生途径 部位：肝脏（线粒体、细胞质） 克服糖酵解中3个不可逆步骤,第一步：丙酮酸 PEP Conversion of Pyruvate into Phosphoenolpyruvate,线粒体基质,乙酰CoA别构激活剂,草酰乙酸不能通过线粒体内膜 草酰乙酸 天冬氨酸（穿膜） 草酰乙酸 草酰乙酸 苹果酸（穿膜） 草酰乙酸,线粒体,胞液,谷草转氨酶,谷草转氨酶,线粒体,胞液,苹果酸脱氢酶,苹果酸脱氢酶,丙酮酸 +ATP+GTP+HCO3- PEP+ADP+GDP+Pi+H+CO2,细胞质（或线粒体中）,PEP羧激酶,羧化酶,磷酸烯醇式丙酮酸逆行至1，6-二磷酸果糖 第2步,水解酶催化,水解酶水解作用 第3步,丙酮酸通过糖异生形成一个G，消耗多少个ATP？,2丙酮酸 葡萄糖 2丙酮酸 2PEP：2 ATP×2=4 23-P-甘油 酸 21,3-BP-甘油酸：1×2=2 共计6分子ATP,哪些物质可以通过糖异生途径形成糖元？,凡能转变成糖代谢中间产物的物质,1、乳酸回炉再造解毒、节能,2、饥饿状态下氨基酸、甘油维持血糖浓度 机体先消耗葡萄糖 然后消耗糖原 糖异生维持血糖稳定,纤维素,有机酸,微生物发酵,糖异生,葡萄糖糖原,2、糖异生的生理意义,（1） 饥饿状态下维持血糖浓度恒定 （2） 调节酸碱平衡 （3） 回收乳酸分子中的能量 葡萄糖 产生的乳酸 转运至肝 经糖异生作用生成葡萄糖，转运至肌肉组织加以 利用，这一过程称为乳酸循环（Cori循环）。,酵解,血循环,乳酸循环（Cori循环）,肌肉,肝,G,丙酮酸,乳酸,糖酵解,NADH+H+,NAD+,乳酸,乳酸,丙酮酸,G,NAD+,NADH+H+,G,糖异生,血液,乳酸循环是肝和肌肉组织中酶特点所致 生理意义：避免损失乳酸；防止酸中毒 乳酸循环是耗能的过程，2分子乳酸异生为葡萄糖需消耗6分子ATP。,3、糖异生作用的调节 糖异生与糖酵解相互协调,（1） 高浓度6-P-G 抑制己糖激酶、活化磷酸酶 抑制糖酵解、促进糖异生,己糖激酶,6-P-G,G,6-P-G,G,磷酸酶,（2）,6-P-F,1，6-二磷酸果糖,磷酸果糖激酶-1,1，6-二磷酸果糖,6-P-F,二磷酸果糖磷酸酶-1,柠檬酸抑制磷酸果糖激酶，活化磷酸酶，抑制糖酵解； 2，6-二磷酸果糖促进葡萄糖分解，抑制糖异生； 胰高血糖素使磷酸果糖激酶-2（PFK-2）磷酸化失活，促进糖异生,6-P-F 2，6-二磷酸果糖,磷酸果糖激酶-2,二磷酸果糖磷酸酶-2,磷酸果糖激酶-2 二磷酸果糖磷酸酶-2,同一条肽链,Ser-OH磷酸化：激活磷酸酶、抑制激酶,2，6-二磷酸果糖是PFK-1的激活剂、促进酵解,（3）,PEP,丙酮酸,丙酮酸激酶,丙酮酸,PEP,丙酮酸羧化酶,PEP羧激酶,乙酰CoA刺激丙酮酸羧化酶活性，促进糖异生； ADP刺激酵解，抑制丙酮酸羧化酶； ATP抑制丙酮酸激酶（酵解），促进糖异生,底物循环（substrate cycle） 作用物的互变反应分别由不同的酶催化其单向反应，这种互变循环称之为底物循环。 当两种酶活性相等时，则不能将代谢向前推进，称之为无效循环（Futile Cycles）。,第一个底物循环：,己糖激酶,G-6-P磷酸酶,G-6-P,葡萄糖,第二个底物循环：,2，6-双磷酸果糖的水平是肝内调节糖的分解或糖异生反应方向的主要信号,第三个底物循环：,葡萄糖在UDP-葡萄糖-焦磷酸化酶的作用下，形成UDP-G。其他糖同样。UDP-糖为糖的活化形式。,糖核苷酸,（二）乳糖的合成与分解,为酶提供非共价结合的位点,NDP糖焦磷酸化酶,释放大量能量,乳糖由半乳糖和葡萄糖以糖苷键相连,半乳糖,半乳糖激酶,半乳糖-1-磷酸,半乳糖-1-磷酸 尿苷酰转移酶,UDP-G,尿嘧啶核苷二磷酸-半乳糖,G-1-P,UDP半乳糖,在乳腺组织中，半乳糖基转移酶与-乳清蛋白结合（乳糖合酶），将UDP-半乳糖转给D-葡萄糖，形成乳糖。,UDP-半乳糖,非乳腺组织中，在半乳糖基转移酶的作用下，将UDP-半乳糖转给N-乙酰-D葡萄糖胺 以G为半乳糖基受体 × 乳糖（酶活性小）,UDP-半乳糖,D-半乳糖-N-乙酰-D葡萄糖胺,糖蛋白,半乳糖基转移酶,N-乙酰-D葡萄糖胺,2、乳糖的分解 肠上皮细胞外表面有双糖水解酶 微生物分泌-半乳糖苷酶 乳糖 半乳糖 + 葡萄糖,-半乳糖苷酶 （微生物）,乳糖水解酶,3、乳糖不耐症lactose intolerant（） 小肠细胞乳糖酶活性大部分/全部消失 4、细菌的乳糖操纵子（代谢调控）,（三）糖蛋白的生物合成,寡糖对多肽链的加工,糖基供体,受体,糖基转移酶,（活化糖基）,活化形式,核苷二磷酸：UDP-,长醇焦磷酸：DPP-,第一个糖基受体： 特定AA残基,糖链延伸时 为新接上的糖基,长醇,1、寡糖与多肽链的连接类型,N-连接型寡糖（ N-连寡糖,N-糖肽键）,N乙酰葡萄糖胺,Asn-X-Ser Asn-X-Thr XPro 分布于膜蛋白、血浆蛋白 五糖核心（天线）,GlcNAc,GlcNAc,Man,Man,Man,甘露糖,高甘露糖型,杂合型,复杂型 （唾液酸）,O-连接型寡糖（ O-连寡糖,O-糖肽键）,N乙酰半乳糖胺,胶原蛋白中 半乳糖与5-羟赖氨酸形成0糖肽键 植物糖蛋白 阿拉伯糖与羟脯氨酸形成0糖肽键,filled diamond = sialic acid (NANA),linkage to protein,GlcNAc,galactose,Fucose岩藻糖,GalNAc,酰胺键型连接,OH-CH2-CH2 NH2,肌醇,乙醇胺,outer surface of the membrane,mannose,GalNAc,fucose,ethanolamine,甘露糖磷酸乙醇胺,肽链C末端,酰胺键,肌醇,磷脂酰肌醇（锚）,锚定,2、糖蛋白链中寡糖的合成, N-连寡糖的合成 长醇-PP-寡糖（核心）的合成,长醇,5种不同的糖基转移酶,翻转,翻转,翻转,长醇磷酸衍生物提供活化糖基,内质网,0连寡糖的合成,（四）糖蛋白的分解 在溶酶体中进行,