25-26戊糖磷酸途径-异生-糖原合成与分解2014

第一节 戊糖磷酸途径 （pentose phosphate pathway， pathway， PPP） PPP）一、 研究历史1.EMP途径中添加碘乙酸 1.EMP途径中添加碘乙酸or 途径中添加碘乙酸or氟化物 or氟化物→ 氟化物→葡萄糖继续 被利用。

被利用。

2.Warburg, Lipman(1931)发现 Lipman(1931)发现G 发现G-6-P脱氢酶、 脱氢酶、 6-P-GA脱氢酶 GA脱氢酶（ 脱氢酶（辅酶： 辅酶：NADP)。

NADP)。

3.Dikens分离到许多中间代谢物 3.Dikens分离到许多中间代谢物e.g. 分离到许多中间代谢物e.g.磷酸戊糖 e.g.磷酸戊糖 酸,磷酸己糖酸以及4C 磷酸己糖酸以及4C、 5C糖磷酸酯。

4C、5C糖磷酸酯 糖磷酸酯。

4.20世纪 4.20世纪50 世纪50年代确立了该代谢途径 50年代确立了该代谢途径。

年代确立了该代谢途径。

1. 是糖代谢的第二条重要途径 2. 在细胞浆中进行 细胞浆中进行 3. 广泛存在于动植物细胞内二、 概念磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及 NADPH+H+，前者再进一步转变成3-磷酸甘油 醛和果糖-6-磷酸的反应过程。

磷酸的反应过程。

磷酸戊糖途径又称戊糖支路（ 磷酸戊糖途径又称戊糖支路（pentose shunt)、 己糖单磷酸途径（ 己糖单磷酸途径（hexose monophosphate pathway)、磷酸葡糖酸氧化途径 （phosphogluconate oxidative pathway)、戊糖磷 酸循环（ 酸循环（pentose phosphate cycle)。

这些名称均强调从磷酸化的六碳糖形成磷酸化 的五碳糖。

的五碳糖。

三、磷酸戊糖途径的反应过程磷酸戊糖途径的核心反应式： 磷酸戊糖途径的核心反应式： G-6-P + 2NADP+ + H2O → R-5-P + 2NADPH + 2H+ +CO2 全部代谢过程可分为两个阶段： 全部代谢过程可分为两个阶段：氧化脱羧阶段： 氧化脱羧阶段：生成NADPH及CO2 非氧化分子重排阶段： 非氧化分子重排阶段：一系列基团的转移1. 磷酸戊糖途径的氧化脱羧阶段①H C OH H C OH HO C H H C OH H C CH2O P O葡萄糖-6-P-脱氢酶 葡萄糖 ①C O C OH O② 内酯酶 H2OHCOOH C OHNADP+HHO C HHO C H H C OH H C OHNADPH + +HH C OH H C CH2O PCH2OPG-6-P6-P-葡萄糖酸内酯6-P-葡萄糖酸②HCOOH6-P-葡萄糖酸脱氢酶C OHCH2OH C O H C OHNADP+HO C H H C OH H C OH CH2O PNADPH + +HCO2H C OH CH2O P5-P-核酮糖 6-P-葡萄糖酸2.磷酸戊糖途径的非氧化分子重排阶段 2.磷酸戊糖途径的非氧化分子重排阶段阶 段 之 一 阶 段 之 二6 核酮糖-5-磷酸异构酶2 木酮糖-5-磷酸 2 甘油醛-3-磷酸2 核糖-5-磷酸转酮酶2 景天庚酮糖-7-磷酸转醛酶2 果糖-6-磷酸阶 段 之 三2 赤藓丁糖-4-磷酸2 木酮糖-5-磷酸转酮酶葡萄糖葡萄糖-6-磷酸 （5×）2 果糖-6-磷酸异构酶果糖-1， 6-二磷酸酶2 甘油醛-3-磷酸醛缩酶1 果糖-6-磷酸 Pi H2O1 果糖-1， 6-二磷酸磷酸戊糖途径的非氧化阶段之一（核酮糖核酮糖-5-磷酸异构化） 磷酸异构化）差向异构酶异构酶木酮糖-5-磷酸核酮糖-5-磷酸核糖-5-磷酸2+2木酮糖-5-磷酸 核糖-5-磷酸磷酸戊糖途径的非氧化阶 段之二（基团转移） 基团转移）转酮酶H转醛酶2甘油醛-3-磷酸+2景天庚酮糖-7-磷酸2+2赤藓糖-4-磷酸 果糖-6-磷酸基团转移基团转移（（续前续前））甘油醛-3-磷酸产生大量产生大量NADPH,NADPH,NADPH,主要用于还原主要用于还原主要用于还原（（加氢加氢））反应反应，，为细胞提供还原力四、磷酸戊糖途径的生理意义产生大量的磷酸核糖和其它重要中间产物 与光合作用联系与光合作用联系，，实现某些单糖间的转变第二节糖的异生Gluconeogenesis))（Gluconeogenesis一、糖异生的概念由丙酮酸由丙酮酸、、草酰乙酸草酰乙酸、、乳酸乳酸、、丙酸丙酸、、甘油甘油、、氨基酸等非糖物质转变成葡萄糖的过程称为糖异生转变成葡萄糖的过程称为糖异生。

糖异生研究中最直接的证据来自动物实验糖异生研究中最直接的证据来自动物实验：：大鼠禁食大鼠禁食242424小小时，肝中糖原从肝中糖原从7% 7% 7% →→1%1%，，若喂乳酸若喂乳酸、、丙酮酸等肝糖原的量会增加增加。

葡萄糖的来源—饮食摄入饮食摄入，，体内糖原分解体内糖原分解，，糖异生糖异生。

糖异生对人体糖异生对人体、、动物中枢神经系统和红细胞等非常重要动物中枢神经系统和红细胞等非常重要。

成人成人：：需要葡萄糖160g/d 160g/d，，其中大脑占其中大脑占120g/d 120g/d 体液供应体液供应20g 20g 20g，，糖原分解提供糖原分解提供190g 190g 190g。

二、糖异生途径酵解途径酵解途径中有中有3个由关键酶催化的不可逆反应在糖异生时在糖异生时，，须由另外的反应和酶代替须由另外的反应和酶代替。

糖异生途径与糖异生途径与酵解途径酵解途径酵解途径大多数反应是共大多数反应是共有、可逆的；基本上是糖酵解的逆过程基本上是糖酵解的逆过程，，但必须克服三个“能障”。

场所场所：：器官器官：：主要在肝主要在肝、、肾细胞亚细胞定位亚细胞定位：：胞浆胞浆、、线粒体1、丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸PEP PEP羧激酶羧激酶（线粒体/胞液胞液））丙酮酸羧化酶（线粒体线粒体））葡萄糖葡萄糖--6-磷酸酶第1步第2步第3步草酰乙酸丙酮酸羧丙酮酸羧化化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶果糖果糖二二磷酸酶ATPGTPATP五、葡萄糖异生作用的调节1、磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶（（PFK PFK））和果糖和果糖--1、6-二磷酸酶的调节当AMP 水平高时水平高时，，表明需要表明需要ATP ATP ATP，，PFK PFK激活激活，增加糖酵解增加糖酵解，，由于果糖果糖--1、6-二磷酸酶受抑制，则糖异生关闭则糖异生关闭。

当ATP 和柠檬酸水平高时水平高时，，PFK PFK受抑制受抑制，降低糖酵解的速率降低糖酵解的速率，，柠檬酸增加果糖果糖--1、6-二磷酸酶活性，从而增加糖异生速率从而增加糖异生速率。

当饥饿时，由于血糖水平低由于血糖水平低，，激素胰高血糖素释放激素胰高血糖素释放，，引起cAMP 的级联作用的级联作用，，使酶蛋白磷酸化使酶蛋白磷酸化（（FBPase2活化活化），），），降低降低[F-2、6-BP], 降低糖酵解的速率降低糖酵解的速率。

当进食时，血糖水平较高血糖水平较高，，激素胰岛素释放激素胰岛素释放，，使[F-2、6-BP]增加，激活PFK ，加速酵解加速酵解；；同时[F-2、6-BP]的增加抑制果糖-1、6-二磷酸酶活性二磷酸酶活性，，使糖异生作用受抑制。

高水平的ATP 和Ala 抑制丙酮酸激酶，从而抑制糖酵解；由于该情况下乙酰乙酰CoA CoA 亦是充裕的亦是充裕的，，则活化丙酮酸羧化酶，有助于糖异生的进行有助于糖异生的进行。

反之反之，，在细胞供能状态较低时态较低时，，ADP 水平较高水平较高，，则抑制丙酮酸羧化酶和丙酮酸羧化酶和PEP PEP 羧激酶，关闭糖异生作用关闭糖异生作用。

2、丙酮酸激酶丙酮酸激酶、、丙酮酸羧化酶和丙酮酸羧化酶和PEP PEP PEP羧激酶的调节羧激酶的调节羧激酶的调节：：丙酮酸激酶被F-1、6BP 活化活化（（前馈激活前馈激活），），），即需要糖即需要糖酵解加速时该酶的活性被提高酵解加速时该酶的活性被提高。

当饥饿时当饥饿时，，由于血糖水平低由于血糖水平低，，胰高血糖素释放胰高血糖素释放，，引起cAMP 的级联作用的级联作用，，使丙酮酸激酶发生磷酸化，从而失去活性失去活性，，抑制糖酵解抑制糖酵解。

六、糖异生作用的意义在饥饿情况下保证血糖浓度的相对恒定 补充糖原贮备有利于乳酸的利用植物油料种子萌发时，，脂肪酸→糖异生 植物油料种子萌发时乳酸循环的生理意义：促进乳酸再利用促进乳酸再利用，，更新肝糖原更新肝糖原，，防止酸中毒+H +—激烈运动时激烈运动时，，糖酵解作用产生的糖酵解作用产生的NADH NADH NADH的速度超出通过呼吸链再形的速度超出通过呼吸链再形的能力的能力。

这时肌肉中酵解过程形成的丙酮酸由乳酸脱氢酶转变为乳酸再生再生，，这样糖酵解作用才能继续提供这样糖酵解作用才能继续提供ATP ATP ATP。

肌肉细胞内的乳酸扩散到血液并随着血流进入肝脏细胞血液并随着血流进入肝脏细胞，，在肝脏中通过糖异生途径转变为葡萄糖在肝脏中通过糖异生途径转变为葡萄糖，回到血液，，随血流供应肌肉和脑对葡萄糖的需要随血流供应肌肉和脑对葡萄糖的需要。

这个循环过程称这个循环过程称Cori第三节第三节、、乙醛酸循环（Glyoxylate pathway or Cycle)由于循环中产物为乙醛酸而得名由于循环中产物为乙醛酸而得名。

只有一些植物和微生物兼具有这样的途径，动物中不存在。

乙醛酸途径中的酶存在于线粒体和植物的乙醛酸循环体醛酸循环体（（Glyoxysome Glyoxysome））中。

O2（来自 线粒体） 线粒体）草酰乙酸CH3-C~SCoACoASH柠檬酸合酶NADH NAD +苹果酸 脱氢酶顺乌头 酸酶3（进入乙醛酸循环反应历程 (乙醛酸循环体) 乙醛酸循环体)细胞质） 细胞质）CoASHO CH3-C~SCoA 苹果酸 合酶 OO H-C-C~ OH 乙醛酸 异柠檬酸 裂解酶 COOCH2 CH2 COO琥珀酸1（进入 线粒体） 线粒体）O CH3-C-SCoA CoASH柠檬酸2草酰乙酸顺乌头酸苹果酸三羧酸循环 （线粒体） 线粒体）异柠檬酸延胡索酸 α－酮戊二酸1琥珀酸 琥珀酰CoA乙醛酸循环体线粒体2天冬氨酸α-酮戊二酸 天冬氨酸转氨酶 谷氨酸 草酰乙酸 天冬氨酸 α-酮戊二酸 天冬氨酸转氨酶 谷氨酸 草酰乙酸乙醛酸循环乙醛酸循环体3细胞质 + + NAD NADH+H COOH HO-CH H-C-H 苹果酸脱氢酶酶 COOH草酰乙酸 苹果酸 PEP羧激酶 GDP GTPPEP糖异生途径2乙酰CoA+NAD 乙酰CoA+NAD++ FAD 草酰乙酸+ 草酰乙酸+ 2CoASH+NADH+H+ +FADH2乙醛酸循环总反应式乙醛酸的生物意义油类植物种 子中的油 脂 代 谢乙酰CoA乙醛酸循环 草酰乙酸 糖异生糖种子萌发第26 章 糖原的分解与合成Chapter 26 Glucogen Breakdown and Biosynthesis糖原： 糖原：是由若干个葡萄糖单位组成的具有许多分支结构 的多糖， 的多糖，是动物体内糖的储存形式。