25-磷酸戊糖途径和糖异生-王镜岩生物化学(全)

第25章戊糖磷酸途径（PPP或HMP）和糖异生一、戊糖磷酸途径•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。•6G-6-P+12NADP++7H2O5G-6-P+6CO2+12NADPH+12H+是在胞液中进行的葡萄糖氧化分解的途径1、发生部位、化学反应历程及催化酶类特点：氧化脱羧阶段和非氧化分子重排阶段2、总反应式和生理意义戊糖磷酸途径磷酸戊糖途径的两个阶段2、非氧化分子重排阶段6核酮糖-5-P5果糖-6-P5葡萄糖-6-P1、氧化脱羧阶段6G-6-P6葡萄糖酸-6-P6核酮糖-５-P6NADP+6NADPH+6H+6NADP+6NADPH+6H+6CO26H2O发生部位：细胞溶胶中磷酸戊糖途径的氧化脱羧阶段NADP+NADPH+H+H2ONADPH+H+NADP+5-磷酸核酮糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸内酯6-磷酸葡萄糖酸CO26-磷酸葡萄糖脱氢酶内酯酶6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶磷酸戊糖途径的非氧化分子重排阶段H2OPi65-磷酸核酮糖6-磷酸果糖24-磷酸赤藓丁糖26-磷酸果糖转醛酶23-磷酸甘油醛27-磷酸景天庚酮糖转酮酶阶段之二1,6-二磷酸果糖醛缩酶阶段之三23-磷酸甘油醛26-磷酸果糖转酮酶25-磷酸核糖25-磷酸木酮糖25-磷酸木酮糖异构酶阶段之一异构酶磷酸戊糖途径的非氧化阶段之一（5-磷酸核酮糖异构化）差向异构酶异构酶5-磷酸木酮糖5-磷酸核糖5-磷酸核酮糖磷酸戊糖途径的非氧化阶段之二（基团转移）+24-磷酸赤藓糖+25-磷酸核糖23-磷酸甘油醛转酮酶26-磷酸果糖+7-磷酸景天庚酮糖2H25-磷酸木酮糖转醛酶基团转移（续前）+24-磷酸赤藓糖+3-磷酸甘油醛26-磷酸果糖转酮酶25-磷酸木酮糖2H2OPi1,6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛6-磷酸果糖醛缩酶二磷酸果糖酯酶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）异构酶6分子葡萄糖经一次循环，共脱去12对氢，生成12NADPH，6次脱羧放出6CO2，6次内酯水解，一次F-1，6-2P水解，最终再生出5分子G-6-P，实际消耗1分子葡萄糖。磷酸戊糖途径的总反应式6G-6-P+12NADP++7H2O5G-6-P+6CO2+12NADPH+12H+（1）产生NADPH，为生物合成提供还原力，例如脂肪酸、固醇类物质的合成；（2）产生磷酸戊糖，参加核酸代谢；（3）NADPH使红细胞中还原谷胱甘肽再生，对维持红细胞还原性有重要作用；（4）磷酸戊糖途径是植物光合作用中从CO2合成葡萄糖的部分途径。2生理意义蚕豆病(fabism)•是一种六磷酸葡萄糖脱氢酶（G-6-PD）缺乏所导致的疾病，表现为在遗传性葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G-6-PD）缺陷的情况下，食用新鲜蚕豆后突然发生的急性血管内溶血。机理：红细胞葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PD）有遗传缺陷者在食用青鲜蚕豆或接触蚕豆花粉后皆会发生急性溶血性贫血症——蚕豆病，致病机制尚未十分明了。已知有遗传缺陷的敏感红细胞，因G6PD的缺陷不能提供足够的NDPH以维持还原型谷胱甘肽（GSH）的还原性（抗氧化作用），在遇到蚕豆种某种因子后更诱发了红细胞膜被氧化，产生溶血反应。G-6-PD有保护正常红细胞免遭氧化破坏的作用，新鲜蚕豆是很强的氧化剂，当G-6-PD缺乏时则红细胞被破坏而致病。•临床表现：早期有恶寒、微热、头昏、倦怠无力、食欲缺乏、腹痛，继之出现黄疸、贫血、血红蛋白尿，尿呈酱油色，此后体温升高，倦怠乏力加重，可持续3日左右。与溶血性贫血出现的同时，出现呕吐、腹泻和腹痛加剧，肝脏肿大，肝功能异常，约50%患者脾大。严重病例可见昏迷、惊厥和急性肾衰竭，若急救不及时常于1～2日内死亡。•诊断：该病通过性联不全显性遗传，G-6-PD基因在X染色体上，病人大多为男性，男女之比约为7∶1，在生吃蚕豆后数小时至数日（1～3天）内突然发热、头晕、烦躁、恶心，尿呈酱油样或葡萄酒色，一般发作2～6天后能自行恢复，但重者若不及时抢救，会因循环衰竭危及生命。•急救处理：1.人工催吐。2.予1：5000高锰酸钾溶液洗胃。3.25%硫酸镁口服导泻。4.予大剂量糖皮质激素。5.必要时换血或输入鲜血。6.碱化尿液，适当予静脉补液和使用利尿剂，积极防治溶血性尿毒症综合征。7.对症处理。•蚕豆病的服药禁忌：在医生指导下用药，不宜服用氧化性药物，如伯氨喹啉、磺胺类、呋喃类、维生素K3、K4、非那西丁、氨基比林、砜类等药物及中药珍珠末、腊梅花、川连等。1．下列药物和食物较易引起溶血，应禁用：抗疟药：伯氨喹啉、扑疟喹啉、戊奎;磺胺类：磺胺甲基异恶唑、磺胺吡啶、对氨苯磺酰胺、磺醋酰胺;解热镇痛药：乙酰苯胺;砜类：噻砜;其他：呋喃坦叮、呋喃唑酮、呋喃西林、萘啶酸、硝咪唑、消心痛、萘（樟脑）、美蓝、苯肼、三硝基甲苯、川连、珍珠粉、蚕豆;中药：薄荷、樟脑、萘酚、川莲、牛黄粉、腊梅花、熊胆、开口茶、七厘散、婴儿素、牛黄解毒丸等。•2．下列药物可能会引起溶血，但无慢性非球形红细胞溶血性贫血者，用正常治疗剂量时不会引起溶血：抗疟药：氯喹、奎宁、乙胺嘧啶;磺胺类：磺胺甲嘧啶、磺酰乙胞嘧啶、磺胺嘧啶、磺胺脒、长效磺胺、磺胺二甲基异恶唑;解热镇痛药：扑热息痛（商品名：泰诺、百服咛、小儿退热栓）、阿斯匹林、非那酊、氨基比林、安替匹林、保泰松、安他唑林;其他：氯霉素、链霉素、雷米封、洗必泰、VitC、苯妥英钠、对氨基苯甲酸、苯海拉明、秋水仙碱、左旋多巴、丙磺舒、普鲁卡因胺、安坦、亚硫酸钠甲萘醌、三氧甲苄氨嘧啶、扑尔敏、奎尼丁、维生素k（甲萘醌）其它糖进入单糖分解的途径半乳糖半乳糖-1-PUDP-半乳糖UDP-葡萄糖葡萄糖-1-磷酸糖原或淀粉葡萄糖葡萄糖-6-磷酸果糖果糖-6-磷酸果糖-1、6-磷酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油甘油3-磷酸甘油醛进入糖酵解甘露糖甘露糖-6-磷酸ATPADPATPADPATPADPATPADPATPADPATPADPNADH+H+NAD+PiUTPPPi二、糖异生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作用指的是以非糖物质作为前体合成葡萄糖的作用。非糖物质包括乳酸、丙酮酸、丙酸、甘油以及氨基酸等EMP的化学历程糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮21，3-二磷酸甘油酸23-磷酸甘油酸22-磷酸甘油酸2磷酸烯醇丙酮酸2丙酮酸第一阶段第二阶段第三阶段葡萄糖葡萄糖的磷酸化磷酸己糖的裂解丙酮酸和ATP的生成1、糖异生主要途径和关键反应非糖物质转化成糖代谢的中间产物后，在相应的酶催化下,绕过糖酵解途径的三个不可逆反应,利用糖酵解途径其它酶生成葡萄糖的途径称为糖异生。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磷酸二羟丙酮2磷酸烯醇丙酮酸2丙酮酸葡萄糖己糖激酶果糖激酶丙酮酸激酶6-磷酸葡萄糖二磷酸果糖磷酸酶6-磷酸葡萄糖磷酸酶PEP羧激酶丙酮酸羧化酶2草酰乙酸磷酸烯醇丙酮酸（PEP）糖异生途径关键反应之一PEP羧激酶ATP+H2OADP+Pi丙酮酸羧化酶GTPGDP丙酮酸草酰乙酸CO2CO2P糖异生途径关键反应之二二磷酸果糖磷酸酶+H2O+Pi1,6-二磷酸果糖PPOH2COH2COHOOHHOHHHH6-磷酸果糖H2COOHPOH2COHOOHHHHPPOH2COH2COHOOHHOHHH1,6-二磷酸果糖PPOH2COH2COHOOHHOHHH糖异生途径关键反应之三+H2O+Pi6-磷酸葡萄糖磷酸酶P6-磷酸葡萄糖H葡萄糖丙酮酸羧化酶（线粒体酶）以生物素(biotin)作为辅基。生物素起CO2载体的作用。生物素的末端羧基与酶分子的一个赖氨酸残基的ε-氨基以酰胺键相连。二、糖酵解和葡萄糖异生的关系ABC1C2A.G-6-P磷酸酶B.F-1.6-P磷酸酶C1.丙酮酸羧化酶C2.PEP羧激酶（胞液）（线粒体）葡萄糖丙酮酸草酰乙酸磷酸二羟丙酮3-P-甘油醛乳酸丙氨酸TCA循环乙酰CoAPEPG-6-PF-6-PF-1.6-P丙酮酸草酰乙酸3-P-甘油甘油天冬氨酸-酮戊二酸谷氨酸谷氨酸-酮戊二酸天冬氨酸苹果酸NADH+H+NAD+苹果酸NAD+NADH+H+草酰乙酸草酰乙酸6-磷酸果糖(F-6-P)磷酸葡萄糖异构酶葡萄糖6-磷酸葡萄糖(G-6-P)ATPADP己糖激酶1,6-二磷酸果糖(F-1,6-2P)磷酸果糖激酶ATPADP磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛磷酸丙糖异构酶醛缩酶乙酰辅酶A三羧酸循环乳酸乙醇3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸NAD++PiNADH+H+3-磷酸甘油醛脱氢酶3-磷酸甘油酸ADPATP磷酸甘油酸激酶2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶2-磷酸烯醇式丙酮酸H2O烯醇酶丙酮酸ADPATP丙酮酸激酶2GTP+2ATP2ATP2NADH+2H+3、糖异生的总反应式2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+6H2O葡萄糖+4ADP+2GDP+Pi+2NAD++2H+4、糖异生的调控糖原（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磷酸二羟丙酮2磷酸烯醇丙酮酸2丙酮酸葡萄糖己糖激酶果糖激酶二磷酸果糖磷酸酶丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶6-磷酸葡萄糖磷酸酶6-磷酸葡萄糖2草酰乙酸PEP羧激酶ATP,柠檬酸ATP，丙氨酸乙酰CoAADP2,6-2P-FruAMPCoricycle（乳酸的再利用）CoASH柠檬酸合成酶顺乌头酸酶乙醛酸循环(植物微生物)NAD+NADH苹果酸脱氢酶草酰乙酸OCH3-C~SCoACoASHOCH3-C~SCoACOO-CH2CH2COO-琥珀酸异柠檬酸裂合酶苹果酸合成酶OOH-C-C~OH乙醛酸NAD+草酰乙酸OCH3-C-SCoACoASH乙醛酸循环和三羧酸循环反应历程的比较柠檬酸异柠檬酸顺乌头酸－酮戊二酸琥珀酸琥珀酰CoA草酰乙酸OOH-C-C~OH乙醛酸OCH3-C-SCoA苹果酸延胡索酸乙醛酸循环总反应式及其与糖异生的关系草酰乙酸糖异生途径+2CoASH+NADH+H+COO-CH2CH2COO-琥珀酸OCH3-C~SCoA+NAD+2作用：1.通过乙醛酸途径使乙酰-CoA转变为草酰乙酸从而进入柠檬酸循环2.使萌发的种子将贮存的甘油三脂，通过乙酰-CoA转变为葡萄糖在动物体内乙酰-CoA不能作为糖异生的前体