7 糖代谢的其他途径1

二、糖异生
糖异生是指由非糖物质例如乳酸、氨基酸、甘油等 作为原料合成葡萄糖的作用。葡糖异生作用对于机体 饥饿时和激烈运动时不断提供葡萄糖维持水平是非常 重要的。脑和红细胞几乎全部依赖血糖提供能源。葡 糖异生作用的绝大多数酶是细胞溶胶酶，只有丙酮酸 羧化酶和葡萄糖 -6- 磷酸酶除外，前者位于线粒体基 质，后者结合在光面内质网上。
H2C C HC HC H2C OH O OH OH O P 磷酸核糖异构酶 HC HC HC HC H2C O OH OH OH O P
5-磷酸核酮糖
5-磷酸核糖
戊糖磷酸途径通过转酮酶和转醛酶实现与糖酵解连接。
Linkage of the pentose phosphate pathway to glycolysis via transketolase and transaldolase.
1、糖异生作用的主要途径和关键反应 2、葡萄糖代谢与糖异生作用的关系
3、糖异生的总反应式和调控
糖异生的证据如下：
• 用整体动物做实验，禁食24小时，大鼠肝脏中的糖 原由7%降低到1%，饲喂乳酸、丙酮酸或三羧酸循环 代谢的中间物后可以使大鼠肝糖原增加。 • 根皮苷是一种从梨树茎皮中提取的有毒的糖苷，它 能抑制肾小管将葡萄糖重吸收进入血液中，这样血 液中的葡萄糖就不断的由尿中排出。当给用根皮苷 处理过的动物饲喂三羧酸循环中间代谢物或生糖氨 基酸后，这些动物尿中的糖含量增加。 • 糖尿病人或切除胰岛的动物，他们从氨基酸转化成 糖的过程十分活跃。当摄入生糖氨基酸时，尿中糖 含量增加。
但是这种转变不是糖分解代谢的简单逆转， 必须克服那些由关键酶所催化的不可逆反应造成 的“能障”。主要有三个酶催化的反应, 异生过 程必须设法“绕过”这三个反应. 糖异生作用的总反应式如下：
2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H++4H2O →
1， 6-二磷酸果糖
磷酸戊糖途径的总反应式
由一个循环的反应体系构成。该反应体系的起 始物为葡萄糖-6-磷酸，经过氧化分解后产生五碳 糖，CO2，无机磷酸，NADPH。 6 G-6-P + 12NADP+ +7 H2O 5 G-6-P + 6CO2 + 12NADPH +12H+ 表明1个6-P葡萄糖经6次循环被彻底氧化为6个CO2.
6-磷酸果糖
磷酸戊糖途径的非氧化分子重排阶段
阶 段 之 一
6
5-磷酸核酮糖
异构酶
2
阶 段 之 二
5-磷酸木酮糖
2
转酮酶
5-磷酸核糖
2 3-磷酸甘油醛
2 转醛酶
7-磷酸景天庚酮糖
2 6-磷酸果糖
阶 段 之 三
2 4-磷酸赤藓糖
2
转酮酶
5-磷酸木酮糖
2 6-磷酸果糖
2 3-磷酸甘油醛
醛缩酶
1
6-磷酸果糖 Pi H2O
磷酸戊糖途径中酶的先天遗传性缺陷
COOH
CH 3 CO 2+ C O COOH 苹果酸酶
• 先天遗传缺乏6－磷酸葡萄糖脱氢酶，在给磺胺、阿司匹 林等有氧化性的药物时，大量NADPH被氧化，不能保持红 细胞中还原谷胱苷肽水平，破坏膜结构，造成溶血、贫血 等症状。
苹果酸
CH 2 HC OH
NADP +
5-磷酸核酮糖差向异构,转变为5-磷酸木酮糖
H2C C HC HC H2C OH O OH OH O P 磷酸戊酮糖差向异构酶 HO CH HC H2C OH O P H2C C OH O
5-磷酸核酮糖
5-磷酸木酮糖
2
+2
5-磷酸木酮糖 5-磷酸核糖
磷酸戊糖途径的 非氧化阶段之二
（基团转移）
转酮酶
(1)NAD(P)+ (2)FAD (3)HSCoA
(1) NTP (2)dNTP (3)cAMP/cGMP 第二信使
}
DNA、RNA合成原料
三、磷酸戊糖途径的调控
• 磷酸戊糖途径的速度主要受生物合成时NADPH的需要所调 节。 NADPH反馈抑制6-P-葡萄糖脱氢酶的活性。 • 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。其活性受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, NADHP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。 • 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-磷酸甘油醇进行酵解。
磷酸戊糖途径
一、磷酸戊糖途径的反应历程
二、磷酸戊糖途径的意义
三、磷酸戊糖途径调控
磷酸戊糖途径是指从 G-6-P 脱氢反应开始，经 一系列代谢反应生成磷酸戊糖等中间代谢物，然 后再重新进入糖氧化分解代谢途径的一条旁路代 谢途径。 该旁路途径的起始物是 G-6-P，返回的代谢产 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 。整个代谢 途径在胞液中进行。关键酶是 6- 磷酸葡萄糖脱 氢酶。
H
2
3-磷酸甘油醛
+2
7-磷酸景天庚酮糖
转醛酶
2
+2
4-磷酸赤藓糖 6-磷酸果糖
基团转移
2
+
2
转酮酶
2
+ 2
3-磷酸甘油醛 4-磷酸赤藓糖 5-磷酸木酮糖 6-磷酸果糖
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）
2
3-磷酸甘油醛 H2O Pi
异 构 酶
醛缩酶 二磷酸果糖酯酶
1,6-二磷酸果糖
磷酸戊糖途径的发现
在组织中添加酵解抑制剂碘乙酸（抑制3-P-甘油醛脱 氢酶）或氟化物（抑制烯醇化酶）等，葡萄糖仍可被 消耗；并且C1更容易氧化成CO2；发现了6-P-葡萄糖 脱氢酶和6-P-葡萄糖酸脱氢酶及NADP+；发现了五碳 糖、六碳糖和七碳糖；说明葡萄糖还有其他代谢途径 （1931-1951）。 1953年阐述了磷酸戊糖途径（pentose phosphate pathway)，简称PPP途径，也叫磷酸己糖支路；亦 称戊糖磷酸循环；亦称Warburg-Dickens戊糖磷酸 途径。 PPP途径广泛存在动、植物细胞内，在细胞质中进行。
糖异生途径的前体
1、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、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。
第七章 戊糖磷酸途径和糖异生
（pentose phosphate pathway, ppp）
糖的来源和去路
消化吸收
氧化供能
异生作用
糖原分解
葡萄糖
贮 存 转变成其他物质
糖的分解代谢
生物体内葡萄糖（糖原）的分解主要有三条途径：
1.无O2情况下，葡萄糖（G）→丙酮酸（Pyr）→ 乳酸（Lac）
2. 有O2情况下，G → CO2 + H2O（经三羧酸循环） 3. 有O2情况下，G → CO2 + H2O（经磷酸戊糖途径）
二、磷酸戊糖途径的意义
1. 产生大量的NADPH，为细胞的各种合成反应提供还原剂 （力），比如参与脂肪酸和固醇类物质的合成。 2. 在红细胞中保证谷胱甘肽的还原状态。（防止膜脂过氧 化； 维持血红素中的Fe2+;）（6-P-葡萄糖脱氢酶遗传 缺陷症—贫血病） 3. 该途径的中间产物为许多物质的合成提供原料，如： 5-P-核糖 核苷酸 4-P-赤藓糖 芳香族氨基酸 4、非氧化重排阶段的一系列中间产物及酶类与光合作用中 卡尔文循环的大多数中间产物和酶相同，因而磷酸戊糖 途径可与光合作用联系起来，并实现某些单糖间的互变。 （是细胞内不同结构的糖分子的重要来源）.
磷酸戊糖途径的反应历程分两个阶段：
（一）葡萄糖的氧化脱羧阶段 （二）非氧化的分子重排阶段
第一阶段（氧化阶段） ：6分子的6－磷酸葡萄糖经脱氢、 水合、氧化脱羧生成6分子5－磷酸核酮糖、12NADPH和6CO2 第二阶段（异构阶段）： 6分子5－磷酸核酮糖经一系列 基团转移反应异构成5分子6－磷酸葡萄糖回到下一个循环。
㈠葡萄糖的氧化脱羧阶段
6-P葡萄糖脱氢酶
① 6-P葡萄糖+NADP+
6-P葡萄糖酸内酯+ NADPH+H+
6-P葡萄糖酸内酯酶
②
6-P葡萄糖酸内酯
H20
6-P葡萄糖酸（容易进行） H+ 5-P核酮糖+CO2+NADPH+H+
③ 6-P葡萄糖酸+NADP+
6-P葡萄糖酸脱氢酶
本阶段总反应：
6-P葡萄糖+2NADP++H2O 5-P-核酮糖+CO2+2NADPH+2H+
磷酸戊糖途径的氧化脱羧阶段
NADP+ NADPH+H+
H2O
6-磷酸葡萄糖脱氢酶 内酯酶
6-磷酸葡萄糖
6-磷酸葡萄糖酸内酯
6-磷酸葡萄糖酸
6-磷酸葡萄糖 酸脱氢酶
NADP+
NADPH+H+
CO2
5-磷酸核酮糖
第一步：脱氢Dehydrogenation