生物化学与分子生物戊糖磷酸途径和糖的其他代讲义谢途径创新
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《戊糖途径》课件
细胞信号转导
细胞内的信号转导过程可以影响戊糖 途径的活性，如通过第二信使分子调 节酶的磷酸化状态。
CHAPTER
04
戊糖途径与生物体的关系
戊糖途径与生物体的能量代谢
总结词
在生物体的能量代谢中，戊糖途径是葡 萄糖氧化分解的一种方式，通过这一过 程，葡萄糖被氧化成二氧化碳和水，释 放出能量供生物体使用。
在还原酶的作用下，磷酸戊糖 进行还原性合成，生成各种有 机物质。
还原性合成是戊糖途径的重要 功能之一，可以用于合成生物 体内所需的多种有机物质。
还原性合成过程中需要消耗 NADPH作为还原剂。
CHAPTER
03
戊糖途径的调控机制
酶的调控
酶的磷酸化与去磷酸化
通过酶的磷酸化与去磷酸化调节其活性，从而调控戊糖途径的速率。
VS
详细描述
戊糖途径是生物体能量代谢的一个重要环 节，它涉及到葡萄糖的氧化分解，产生能 量供生物体使用。这一过程在细胞质中进 行，需要酶的催化，最终产生二氧化碳和 水，并释放能量。这些能量可以用于合成 高能磷酸键，如ATP，供生物体进行各种 生理活动。
戊糖途径与生物体的合成代谢
总结词
戊糖途径也是生物体合成代谢的一个重要来源，通过这一途径可以合成许多重要的生物 分子。
展提供技术支持。
在医学领域，戊糖途径中的某些 代谢产物具有生物活性，可以作 为药物开发的潜在靶点，为新药
研发提供新的方向。Biblioteka THANKS感谢观看
1900年代初期，科学家们开始研究葡萄糖的分解代谢过程， 发现了糖酵解和三羧酸循环等代谢途径。随着研究的深入， 戊糖途径逐渐被揭示。
发展历程
自20世纪中叶以来，随着生物化学技术的不断发展，人们对 戊糖途径的认识越来越深入。目前，该途径已成为生物化学 领域研究的热点之一，对于理解生物体内的能量代谢和物质 转化具有重要意义。
细胞内的信号转导过程可以影响戊糖 途径的活性，如通过第二信使分子调 节酶的磷酸化状态。
CHAPTER
04
戊糖途径与生物体的关系
戊糖途径与生物体的能量代谢
总结词
在生物体的能量代谢中，戊糖途径是葡 萄糖氧化分解的一种方式，通过这一过 程，葡萄糖被氧化成二氧化碳和水，释 放出能量供生物体使用。
在还原酶的作用下，磷酸戊糖 进行还原性合成，生成各种有 机物质。
还原性合成是戊糖途径的重要 功能之一，可以用于合成生物 体内所需的多种有机物质。
还原性合成过程中需要消耗 NADPH作为还原剂。
CHAPTER
03
戊糖途径的调控机制
酶的调控
酶的磷酸化与去磷酸化
通过酶的磷酸化与去磷酸化调节其活性，从而调控戊糖途径的速率。
VS
详细描述
戊糖途径是生物体能量代谢的一个重要环 节，它涉及到葡萄糖的氧化分解，产生能 量供生物体使用。这一过程在细胞质中进 行，需要酶的催化，最终产生二氧化碳和 水，并释放能量。这些能量可以用于合成 高能磷酸键，如ATP，供生物体进行各种 生理活动。
戊糖途径与生物体的合成代谢
总结词
戊糖途径也是生物体合成代谢的一个重要来源，通过这一途径可以合成许多重要的生物 分子。
展提供技术支持。
在医学领域，戊糖途径中的某些 代谢产物具有生物活性，可以作 为药物开发的潜在靶点，为新药
研发提供新的方向。Biblioteka THANKS感谢观看
1900年代初期，科学家们开始研究葡萄糖的分解代谢过程， 发现了糖酵解和三羧酸循环等代谢途径。随着研究的深入， 戊糖途径逐渐被揭示。
发展历程
自20世纪中叶以来，随着生物化学技术的不断发展，人们对 戊糖途径的认识越来越深入。目前，该途径已成为生物化学 领域研究的热点之一，对于理解生物体内的能量代谢和物质 转化具有重要意义。
生物化学-糖酵解、糖异生和戊糖磷酸途径
(~潜在的致死反应)
18
p531⑦
⑦ 磷酰基从1,3-BPG转移给ADP
- 磷酸甘油酸激酶
(以逆反应命名)
= 1st步底物水平磷酸化
底物分子的高能磷酰基直接转移到 ADP/GDP而生成ATP/GTP，反应仅
涉及可溶性酶和化学中间物
3-PG
• ⑥和⑦为能量偶联过程
(共同中间物为1,3-BPG)
- G3P (醛)氧化为3-PG (酸) - NAD+还原成NADH - ADP磷酸化为ATP
ห้องสมุดไป่ตู้
p290~)
① Glc磷酸化成G6P
- 己糖激酶
- 己糖激酶 I~III广泛分布 于肝肾外所有组织中，
- 1stATP被消耗：不可逆 - 为后续反应激活Glc
KmGlc = 0.1 mmol， 专一性不强且为变构酶： G6P为其变构抑制剂
- keeping some energy from ATP’s breakdown
- ATP抑制而AMP解除抑制 - 柠檬酸和F-2,6-BP分别为
变构抑制剂和激活剂
亲核攻击
1st调拨点 F-1,6-BP只能
进入酵解
精选2021版课件
12
p527④
④ F-1,6-BP裂解成二羟丙酮磷酸和甘油醛-3-P
- 醛缩酶
(DHAP)
(G3P)
= 可逆羟-醛缩合反应
- C3–C4断开
尽管⊿G’o意味着反应 倾向于逆行，但由于
Otto F. Meyerhof 1884-1951
(shared 1922 NP in Phys./Med.)
(糖)酵解 细胞质中通过一系列 酶促反应将葡萄糖最 终降解为丙酮酸并伴 有ATP生成的全过程
18
p531⑦
⑦ 磷酰基从1,3-BPG转移给ADP
- 磷酸甘油酸激酶
(以逆反应命名)
= 1st步底物水平磷酸化
底物分子的高能磷酰基直接转移到 ADP/GDP而生成ATP/GTP，反应仅
涉及可溶性酶和化学中间物
3-PG
• ⑥和⑦为能量偶联过程
(共同中间物为1,3-BPG)
- G3P (醛)氧化为3-PG (酸) - NAD+还原成NADH - ADP磷酸化为ATP
ห้องสมุดไป่ตู้
p290~)
① Glc磷酸化成G6P
- 己糖激酶
- 己糖激酶 I~III广泛分布 于肝肾外所有组织中，
- 1stATP被消耗：不可逆 - 为后续反应激活Glc
KmGlc = 0.1 mmol， 专一性不强且为变构酶： G6P为其变构抑制剂
- keeping some energy from ATP’s breakdown
- ATP抑制而AMP解除抑制 - 柠檬酸和F-2,6-BP分别为
变构抑制剂和激活剂
亲核攻击
1st调拨点 F-1,6-BP只能
进入酵解
精选2021版课件
12
p527④
④ F-1,6-BP裂解成二羟丙酮磷酸和甘油醛-3-P
- 醛缩酶
(DHAP)
(G3P)
= 可逆羟-醛缩合反应
- C3–C4断开
尽管⊿G’o意味着反应 倾向于逆行，但由于
Otto F. Meyerhof 1884-1951
(shared 1922 NP in Phys./Med.)
(糖)酵解 细胞质中通过一系列 酶促反应将葡萄糖最 终降解为丙酮酸并伴 有ATP生成的全过程
磷酸戊糖途径及糖醛酸途径-授课版ppt课件
• 葡萄糖醛酸途径（glucuronate pathway ）是 葡萄糖氧化的另一条次要途径，葡萄糖通 过这个途径可以转换为两个特殊的产物： D- 糖醛酸和 L- 抗坏血酸（ L-ascorbic acid ）， 葡萄糖醛酸在外来有机化合物的解毒和排 泄中起着重要的作用，而L-抗坏血酸或称为 维生素C，更是人等许多动物不可缺少的营 养物质。（下图）给出了葡萄糖醛酸途径。
• 糖醛酸途径是指葡萄糖经过葡糖醛酸衍生 物转变为戊酮糖-5-磷酸的代谢途径。
• 在真核细胞进化过程中，UDPGA可经上述反应过 程生成维生素C。但是灵长类和许多鱼类因长期摄 取富于维生素C的食物，已经不再能合成维生素C。 因为灵长类缺乏古洛糖酸内酯氧化酶的缘故。 对人来说，糖醛酸途径的主要生理意义在于 生成“活化”的葡糖醛酸即UDPGA。它是生物转 化中重要的结合剂，可与多种代谢产物(胆红素、 类固醇等)、药物和毒物等结合；还是葡萄糖醛酸 的供体，葡萄糖醛酸是蛋白聚糖的重要组成成分， 如硫酸软骨素、透明质酸、肝素等。如果缺乏该 途径，会导致人体机能失调。地塞米松主要用于 治疗人体机能失调的一种合成葡萄糖酸 。
毕达哥拉斯不吃沙拉三明治 (缺乏G6PD) G6PD催化戊糖途径的第一步反应， 在许多生物合成途径中必需，也 可保护细胞免受H2O2和超氧 自由基的损伤
NADH和谷胱甘肽在保护细胞免受高活性氧化剂破坏中的作用
பைடு நூலகம்
glucuronate Pathway of Glucose Oxidation 葡萄糖氧化的糖醛酸代谢途径
磷酸戊糖途径的生物学意义
• 产生还原辅酶II(NADPH)，供给组织中合成 代谢的需要，如脂肪酸长链的生物合成， 固醇类化合物的生物合成等。 • 产生的核糖 -5- 磷酸，是核酸生物合成的必 需原料。 • 核酸分子中核糖的分解代谢也可通过此途 径进行。 • 戊糖途径的中间产物（甘油醛）与糖有氧、 无氧分解途径相联系。
hmp途径(戊糖磷酸途径)
磷酸己糖的去氧化
磷酸戊糖在脱氧酶的作用下水解，生成磷酸己糖。
这一步去除了分子中的特殊化学键，为生物合成提供了所需的碳骨架。
03
Hmp途径(戊糖磷酸途径)的调控机制
酶的活性调节
磷酸化与去磷酸化
01
通过磷酸化和去磷酸化调节酶的活性，磷酸化通常使酶活性降
低或失活，而去磷酸化则使酶活性恢复。
别构效应
02
Hmp途径（戊糖磷酸途径）是一种在生物体内进行糖解作用的代谢途径，它将 葡萄糖或其他己糖分解成小分子物质，并释放能量。
特点
Hmp途径是生物体内糖解作用的主要途径之一，具有高效、灵活和底物多样的 特点。它能够利用不同的底物，产生多种中间产物，参与细胞内多种代谢反应。
Hmp途径(戊糖磷酸途径)的重要性
揭示生物进化与适应机制
通过研究不同生物中Hmp途径的差异，可以探究生物的进化历程 和适应环境的能力，有助于理解生物多样性的形成。
辅助疾病诊断与治疗
研究Hmp途径在疾病发生发展中的作用，有助于发现新的疾病标 志物和治疗靶点，为疾病的早期诊断和治疗提供依据。
在生物工程中的应用
代谢工程与合成生
物学
通过改造Hmp途径或其他代谢途 径，优化微生物生产或提高生物 燃料产率，实现生物资源的有效 利用和可持续发展。
某些代谢中间产物可以作为反馈调节因子，影响酶的活性或基因表达。
基因表达调控
转录水平调控
通过调节相关基因的转录速率，控制酶的合成量， 从而影响代谢过程。
翻译水平调控
通过调节mRNA的稳定性、翻译起始和延伸等过 程，控制酶的合成速度。
表观遗传调控
通过DNA甲基化、组蛋白乙酰化等表观遗传修饰， 影响基因的表达水平。
10磷酸戊糖途径-PPT课件
+6CO2 +Pi+ 5葡萄糖-6-P
（四）磷酸戊糖途径的生理意义
（1） NADPH为许多物质的合成提供还原力，如脂 肪合成，胆固醇合成（乳腺，肾上腺皮质，肝脏）。 （2）磷酸核糖用于DNA、RNA的合成，参与光合作 用中C3~C7骨架的合成，如木酮糖参与光合作用固定 CO2 （3）实现各种单糖的互相转变，完成多糖合成 （4） 维护红细胞及含巯基蛋白的正常功能，保持红 细胞中GSH的状态，避免膜脂过氧化作用，避免细 胞破裂。
C NADPH 和 ATP 都需要, 但核糖-5- P不需要
3葡萄糖-6-P＋6NADP++5NAD+ + 8ADP＋ Pi → 5丙 酮酸 + 6NADPH + 5NADPH + 8ATP +3CO2 + 2H2O + 8H+
D 机体对 NADPH 超过核糖-5- P 的需要
6葡萄糖-6-P＋12NADP++7H2O → 12NADPH + 12H+
1、氧化阶段两步反应都是不可逆的
2、NADPH与NADP+竞争性抑制 葡萄糖-6-磷酸脱氢酶 葡萄糖酸-6-磷酸脱氢酶 结合位点---产物抑制 3、NADP+＞NADPH的调节，即可启动PPP 过程。
4、磷酸戊糖途径的灵活性
戊糖磷酸途径中G-6-P的去路，可受到机体对
NADPH、核糖-5- P和ATP不同需要的调节。 （1）机体对核糖-5- P 的需要超过对 NADPH 的需要。 （2）机体对核糖-5- P 和 NADPH 需求处于平衡状态。 （3）NADPH 和 ATP 都需要, 但核糖-5- P不需要 （4）机体对 NADPH 超过核糖-5- P 的需要。
生物化学课件：磷酸戊糖途径
6-磷酸葡萄糖
二、化學歷程
HMP途徑
三、化學計量
HMP途徑
氧化階段 66-磷酸葡萄糖+12NADP++6H2O
65-磷酸核酮糖+6CO2+12NADPH+12H+ 非氧化重排階段
65-磷酸核酮糖+H2O 56-磷酸葡萄糖 總反應式
6-磷酸葡萄糖+12NADP++7H2O 6CO2+12NADPH+12H++H3PO4
二、化學歷程
葡萄糖氧化脫羧
第二步：hydrolysis
HMP途徑
此反應不可逆，從而使 G-6-P → 6-磷酸葡萄糖酸 （6-phospho-D-gluconate）的過程不可逆.
二、化學歷程
HMP途徑
葡萄糖氧化脫羧 第三步：oxidative decarboxylation
此反應也不可逆
5-P-核酮糖
分子重組階段
HMP途徑 第七步：轉酮醇反應 Transketolase
二、化學歷程
分子重組階段
HMP途徑 第八步：轉酮醇反應 Transketolase
二、化學歷程
分子重組階段
HMP途徑 第九步：異構化反應 Isomerism
磷酸已糖異構酶 phosphoglucoisomerase
6-磷酸果糖
2）糖的相互轉化：6個5-磷酸核酮糖→5個6-磷酸葡萄 糖
二、化學歷程
葡萄糖氧化脫羧 第一步：脫氫 Dehydrogenation
HMP途徑
二、化學歷程
葡萄糖氧化脫羧
HMP途徑
The gluconolactone (葡糖酸內酯) produced in step 1 is hydrolytically unstable and readily undergoes a spontaneous ring-opening hydrolysis, although an enzyme, gluconolactonase, accelerates this reaction.