關于戊糖磷酸途徑及糖原合成磷酸戊糖途徑的發(fā)現是從研究糖酵解過程中開始的。研究糖酵解時，向組織勻漿中添加碘乙酸和氟化物等抑制劑后，糖酵解過程停止，但是葡萄糖的利用仍在繼續(xù)。說明在糖酵解之外，還有其他未知的葡萄糖代謝利用途徑。一、磷酸戊糖途徑第2頁,共48頁，2024年2月25日，星期天1931年發(fā)現了兩個關鍵酶：6-磷酸葡萄糖脫氫酶和6-磷酸葡糖酸脫氫酶。兩個酶可以促使葡萄糖的代謝走向糖酵解以外的未知途徑。隨后又發(fā)現了一些非糖酵解途徑的代謝中間產物：磷酸戊糖酸、磷酸己糖酸、景天庚酮糖、核糖、脫氧核糖等。1950年代，酶分離純化技術及同位素標記技術促進了對戊糖磷酸途徑的研究。第3頁,共48頁，2024年2月25日，星期天磷酸戊糖途徑：以6-磷酸葡萄糖開始，在6-磷酸葡萄糖脫氫酶催化下形成6-磷酸葡萄糖酸，進而代謝生成以磷酸戊糖為中間代謝物的過程，稱為磷酸戊糖途徑，簡稱PPP途徑。又稱戊糖支路、戊糖磷酸循環(huán)等。反應部位：細胞溶膠（細胞液）關鍵酶：6-磷酸葡萄糖脫氫酶磷酸戊糖途徑的總反應式6G-6-P+12NADP++7H2O5

G-6-P+6CO2

+12NADPH+12H+第4頁,共48頁，2024年2月25日，星期天磷酸戊糖途徑的兩個階段2、非氧化階段（基團轉移階段）

6

核酮糖-5-P

5

果糖-6-P5

葡萄糖-6-P1、氧化脫羧階段

6G-6-P6

葡萄糖酸-6-P6

核酮糖-５-P

6NADP+6NADPH+6H+6NADP+6NADPH+6H+6CO26H2ONADPH:還原型煙酰胺嘌呤二核苷酸磷酸PPP途徑第5頁,共48頁，2024年2月25日，星期天磷酸戊糖途徑的氧化脫羧階段NADP+

NADPH+H+

H2O

NADPH+H+NADP+5-磷酸核酮糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸內酯6-磷酸葡萄糖酸CO26-磷酸葡萄糖脫氫酶內酯酶6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶PPP途徑第6頁,共48頁，2024年2月25日，星期天磷酸戊糖途徑的非氧化

基團轉移階段H2OPi65-磷酸核酮糖25-磷酸核糖25-磷酸木酮糖2

3-磷酸甘油醛27-磷酸景天庚酮糖2

4-磷酸赤蘚糖2果糖-6-磷酸25-磷酸木酮糖2

3-磷酸甘油醛2果糖-6-磷酸1,6-二磷酸果糖1果糖-6-磷酸轉醛酶異構酶轉酮酶轉酮酶醛縮酶階段之一階段之二階段之三PPP途徑第7頁,共48頁，2024年2月25日，星期天果糖-6-磷酸磷酸葡萄糖異構酶葡萄糖-6-磷酸葡萄糖-6-磷酸的重生磷酸戊糖途徑的總反應式6G-6-P+12NADP++7H2O5

G-6-P+6CO2

+12NADPH+12H+第8頁,共48頁，2024年2月25日，星期天5-磷酸核酮糖ribulose5-phosphate三種五碳糖的互換5-磷酸核糖ribose5-phosphate異構酶5-磷酸木酮糖xylulose5-phosphate差向酶PPP途徑第9頁,共48頁，2024年2月25日，星期天

許多細胞中合成代謝消耗的NADPH遠比核糖需要量大，因此，葡萄糖經此途徑生成了多余的核糖。第二階段反應的意義就在于能通過一系列基團轉移反應，將核糖轉變成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛而與糖酵解過程聯系起來，因此磷酸戊糖途徑亦稱為已糖磷酸支路。第10頁,共48頁，2024年2月25日，星期天二分子五碳糖的基團轉移反應5-磷酸木酮糖5-磷酸核糖7-磷酸景天庚酮糖3-磷酸甘油醛轉酮醇酶PPP途徑第11頁,共48頁，2024年2月25日，星期天七碳糖與三碳糖的基團轉移反應7-磷酸景天庚酮糖sedoheptulose7-phosphate3-磷酸甘油醛glyceraldehyde3-phosphate轉醛醇酶4-磷酸赤蘚糖erythrose4-phosphate6-磷酸果糖fructose6-phosphatePPP途徑第12頁,共48頁，2024年2月25日，星期天四碳糖與五碳糖的基團轉移反應4-磷酸赤蘚糖erythrose4-phosphate5-磷酸木酮糖ribulose5-phosphate6-磷酸果糖Fructose6-phosphate3-磷酸甘油醛glyceraldehyde3-phosphate轉酮醇酶PPP途徑第13頁,共48頁，2024年2月25日，星期天轉酮酶與轉醛酶轉酮醇酶(transketolase)就是催化含有一個酮基、一個醇基的2碳基團轉移的酶。其接受體是醛，輔酶是TPP。轉醛醇酶(transaldolase)是催化含有一個酮基、二個醇基的3碳基團轉移的酶。其接受體是亦是醛，但不需要TPP。第14頁,共48頁，2024年2月25日，星期天磷酸戊糖途徑二個階段的反應式6-磷酸葡萄糖+2NADP+

5-磷酸核酮糖+2(NADPH+H+)+CO23×5-磷酸核酮糖

2×6-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛3×6-磷酸葡萄糖

+6NADP+

2×6-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛+6(NADPH+H+)+3CO2

磷酸戊糖途徑的小結第15頁,共48頁，2024年2月25日，星期天磷酸戊糖途徑的總反應式6G-6-P+12NADP++7H2O5

G-6-P+6CO2

+12NADPH+12H+第16頁,共48頁，2024年2月25日，星期天磷酸戊糖途徑第一階段氧化脫羧

第二階段5-磷酸木酮糖

C55-磷酸木酮糖

C57-磷酸景天糖

C73-磷酸甘油醛

C34-磷酸赤蘚糖

C46-磷酸果糖

C66-磷酸果糖

C63-磷酸甘油醛

C36-磷酸葡萄糖(C6)×36-磷酸葡萄糖酸內酯(C6)×36-磷酸葡萄糖酸(C6)×35-磷酸核酮糖(C5)×35-磷酸核糖

C53NADP+3NADP+3H+6-磷酸葡萄糖脫氫酶3NADP+3NADP+3H+6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶3CO2基團轉移第17頁,共48頁，2024年2月25日，星期天磷酸戊糖途徑小結

反應部位：

胞漿

反應底物：

6-磷酸葡萄糖

重要反應產物：

NADPH、5-磷酸核糖

限速酶：

6-磷酸葡萄糖脫氫酶(G-6-PD)第18頁,共48頁，2024年2月25日，星期天磷酸戊糖途徑的生物學意義1、磷酸戊糖途徑也是普遍存在的糖代謝的一種方式。2、產生大量的NADPH，為細胞的各種合成反應提供還原力。3、是細胞內不同結構糖分子的重要來源，為單糖的轉變提供條件。4、該途徑的反應起始物為6-磷酸葡萄糖，不需要ATP參與起始反應，因此磷酸戊糖循環(huán)可在低ATP濃度下進行。5、此途徑中產生的5-磷酸核酮糖是輔酶及核苷酸生物合成的必需原料。6、磷酸戊糖途徑是機體內核糖產生的唯一場所。第19頁,共48頁，2024年2月25日，星期天磷酸戊糖途徑的速度主要受生物合成時NADPH的需要所調節(jié)。

NADPH反饋抑制6-P-葡萄糖脫氫酶的活性。磷酸戊糖途徑的調節(jié)第20頁,共48頁，2024年2月25日，星期天糖異生作用是指以非糖物質作為前體合成為葡萄糖的作用。非糖物質：甘油、丙酮酸、乳酸、生糖氨基酸*部位*概念主要在肝臟、腎臟細胞的胞漿及線粒體

除丙酮酸之外，基本上都是逆糖酵解過程。*途徑二、糖異生第21頁,共48頁，2024年2月25日，星期天糖異生主要途徑和關鍵反應

非糖物質轉化成糖代謝的中間產物后，在相應的酶催化下，繞過糖酵解途徑的三個不可逆反應，利用糖酵解途徑其它酶生成葡萄糖的途徑稱為糖異生。

糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮2

磷酸烯醇式丙酮酸2

丙酮酸葡萄糖己糖激酶磷酸果糖激酶果糖-1,6-二磷酸酶丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶葡萄糖-6-磷酸酶6-磷酸葡萄糖2

草酰乙酸PEP羧激酶第22頁,共48頁，2024年2月25日，星期天糖異生途徑關鍵反應之一+H2O+Pi葡萄糖-6-磷酸酶P6-磷酸葡萄糖H葡萄糖第23頁,共48頁，2024年2月25日，星期天糖異生途徑關鍵反應之二

果糖-1,6-二磷酸酶1,6-二磷酸果糖6-磷酸果糖第24頁,共48頁，2024年2月25日，星期天糖異生途徑關鍵反應之三

PEP羧激酶ATP+H2OADP+Pi丙酮酸羧化酶P磷酸烯醇丙酮酸（PEP）GTPGDP丙酮酸草酰乙酸CO2CO2丙酮酸羧化酶是一種線粒體酶，生成的草酰乙酸必須通過線粒體膜，轉移到線粒體膜外，參與PEP的生成。PEP羧激酶等糖異生途徑關鍵酶都是細胞溶膠酶。第25頁,共48頁，2024年2月25日，星期天酵解NADH草酰乙酸天冬氨酸NAD+蘋果酸蘋果酸NAD+草酰乙酸NADH天冬氨酸NADH呼吸鏈蘋果酸-天冬氨酸轉運NADH系統細胞質線粒體內膜線粒體基質草酰乙酸轉運到線粒體膜外的機制第26頁,共48頁，2024年2月25日，星期天糖酵解和葡萄糖異生的關系ABC1C2AG-6-P磷酸酯酶BF-1.6-P磷酸酯酶C1丙酮酸羧化酶C2PEP羧激酶（胞液）（線粒體）葡萄糖丙酮酸草酰乙酸天冬氨酸磷酸二羥丙酮3-P-甘油醛

-酮戊二酸乳酸谷氨酸丙氨酸TCA循環(huán)乙酰CoAPEPG-6-PF-6-PF-1.6-P丙酮酸草酰乙酸谷氨酸

-酮戊二酸天冬氨酸3-P-甘油甘油第27頁,共48頁，2024年2月25日，星期天三、寡糖和多糖的生物合成與分解乳糖的生物合成(一)乳糖的生物合成和分解

乳糖由半乳糖和葡萄糖以β-糖苷鍵連接。乳糖的生物合成需要活化的半乳糖（UDP-半乳糖）作為前體。第28頁,共48頁，2024年2月25日，星期天乳糖的分解由乳糖酶或β-半乳糖苷酶(微生物)催化。乳糖水解后形成半乳糖和葡萄糖。不少成人的乳糖酶活力下降，出現乳糖不耐癥（不能消化乳糖，腹脹、惡心、腹瀉等癥狀）。細菌的β-半乳糖苷酶為誘導酶，天然誘導物為1,6-別乳糖，常用的人工誘導物為IPTG（異丙基硫代半乳糖苷）。第29頁,共48頁，2024年2月25日，星期天(二)糖蛋白的生物合成

1.糖蛋白糖鏈生物合成的特點

糖基的供體是單糖的核苷二磷酸；在長醇焦磷酸上合成核心寡糖鏈，整體轉移到肽鏈上，再進行進一步加工。第30頁,共48頁，2024年2月25日，星期天2.寡糖與多肽鏈連接的類型O-連接型N-連接型酰胺鍵型第31頁,共48頁，2024年2月25日，星期天UDPG的結構GUDP1蔗糖合成酶途徑：利用尿苷二磷酸葡糖（UDPG）作為葡萄糖供體，與果糖合成蔗糖。UDPG+果糖UDP+蔗糖蔗糖合酶(三)蔗糖的生物合成

第32頁,共48頁，2024年2月25日，星期天2蔗糖磷酸合酶途徑：以尿苷二磷酸葡糖（UDPG）為葡萄糖供體，與果糖-6-磷酸合成蔗糖磷酸酯，再經磷酸酯酶作用，脫去磷酸形成蔗糖。磷酸蔗糖蔗糖+磷酸蔗糖磷酸酯酶UDPG+F-6-P磷酸蔗糖+UDP蔗糖磷酸合酶第33頁,共48頁，2024年2月25日，星期天GATPADPG-6-PG-1-P(A)UTPPPi(A)UDPG焦磷酸化酶n(A)UDPG引物(G)mm≥2(A)UDPG轉糖苷酶n(A)UDP（α-1,4-G）n+mQ酶（α-1,6）(四)淀粉的生物合成

UDPG----尿苷二磷酸葡萄糖Q酶----分支酶第34頁,共48頁，2024年2月25日，星期天

直鏈淀粉合成

由淀粉合成酶催化，需引物(Gn),ADPG供糖基，形成α－1,4糖苷鍵。

支鏈淀粉合成

淀粉合成酶:催化形成α-1,4糖苷鍵

Q酶（分支酶）:既能催化α-1,4糖苷鍵的斷裂，又能催化α-1,6糖苷鍵的形成第35頁,共48頁，2024年2月25日，星期天淀粉的分枝結構開始分枝的殘基非還原端殘基兩個葡萄糖單位之間的1,6-糖苷鍵兩個葡萄糖單位之間的1,4-糖苷鍵第36頁,共48頁，2024年2月25日，星期天四、糖原分解和生物合成

糖原（glycogen）和淀粉（starch）都是由葡萄糖分子聚合而成的高聚物，統稱為葡聚糖（glucan）。糖原是動物細胞中葡萄糖的儲存形式，也是最容易動員的貯存葡萄糖。主要存在于肝臟和骨骼肌中。肝臟中的糖原主要用于維持血液中葡萄糖的穩(wěn)定水平。肌肉中糖原主要是供給肌肉收縮時能量的不斷需要。第37頁,共48頁，2024年2月25日，星期天（一）糖原的生物學意義是葡萄糖的儲存形式，將多余的能量儲存起來。需要時，釋放出來。糖原合成與分解可調節(jié)血糖濃度，維持血糖水平的穩(wěn)定。胰島素可以促進糖原的合成并降低血糖，腎上腺素、胰高血糖素和腎上腺皮質激素可促進糖原降解，增加血糖濃度。第38頁,共48頁，2024年2月25日，星期天（二）糖原的降解(glycogenbreakdown)1.糖原磷酸化酶催化的反應磷酸化酶催化非還原端磷酸解第39頁,共48頁，2024年2月25日，星期天磷酸化酶催化1-4糖苷鍵磷酸解

糖原磷酸化酶降解糖原的產物是葡萄糖-1-磷酸，葡萄糖-1-磷酸不消耗能量就可以轉變成葡萄糖-6-磷酸，從而可以進入糖酵解代謝途徑。

第40頁,共48頁，2024年2月25日，星期天2.糖原脫支酶(glycogendebranchingenzyme，包括糖基轉移酶)催化的反應糖原磷酸化酶從糖原非還原端逐個降解掉葡萄糖殘基，但在離分支點4個殘基時就不能起作用了，形成有眾多短分支的多糖分子，它的進一步分解需要糖原脫支酶和磷酸化酶的協同作用。具有兩個酶的活性：糖基轉移酶和糖原脫支酶。第41頁,共48頁，2024年2月25日，星期天3.磷酸葡萄糖變位酶（phosphoglucomutase）

糖原磷酸化酶解的產物是葡萄糖-1-磷酸，必須轉變成葡萄糖-6-磷酸才能進入糖酵解途徑或形成葡萄糖。擔負磷酸基團轉移的酶就是磷酸葡萄糖變位酶。4.葡萄糖-6-磷酸酶

葡萄糖-6-磷酸酶是專門水解葡萄糖-6-磷酸的酶，主要存在于肝臟中。肝臟是維持血糖濃度的器官。當血糖濃