1、第第9 9章章 戊糖磷酸途徑和糖原的合戊糖磷酸途徑和糖原的合成與分解代謝成與分解代謝1. 1. 是糖代謝的第二條重要途徑是糖代謝的第二條重要途徑2. 2. 在細胞漿中進行在細胞漿中進行3. 3. 廣泛存在于動植物細胞內廣泛存在于動植物細胞內 第一節第一節 戊糖磷酸途徑戊糖磷酸途徑（pentose phosphate pathwaypentose phosphate pathway， pppppp）一、一、 概念概念磷酸戊糖途徑是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及磷酸戊糖途徑是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及nadph+hnadph+h+ +，前者再進一步轉變成，前者再進一步轉變成3-3-磷酸甘油醛和磷酸甘油醛和

2、6-6-磷酸果糖的反應過程。磷酸果糖的反應過程。磷酸戊糖途徑又稱戊糖支路（磷酸戊糖途徑又稱戊糖支路（pentose shunt)pentose shunt)、己糖單磷酸途徑（己糖單磷酸途徑（hexose monophosphatehexose monophosphate pathway)pathway)、磷酸葡糖酸氧化途徑、磷酸葡糖酸氧化途徑（phosphogluconatephosphogluconate oxidative pathway) oxidative pathway)、戊、戊糖磷酸循環（糖磷酸循環（pentose phosphate cycle)pentose phosphate

3、 cycle)。這些這些名稱均強調從磷酸化的六碳糖形成磷酸化的五碳名稱均強調從磷酸化的六碳糖形成磷酸化的五碳糖。糖。二、磷酸戊糖途徑的反應過程二、磷酸戊糖途徑的反應過程 磷酸戊糖途徑的核心反應式：磷酸戊糖途徑的核心反應式： g-6-p + 2nadp+ + h2o r-5-p + 2nadph + 2h+ +co2全部代謝過程可分為兩個階段：全部代謝過程可分為兩個階段：氧化脫羧階段：生成氧化脫羧階段：生成nadph及及co2非氧化分子重排階段：一系列基團的轉移非氧化分子重排階段：一系列基團的轉移1. 1. 磷酸戊糖途徑的氧化脫羧階段磷酸戊糖途徑的氧化脫羧階段ccchhoc ohhchch2op

4、ohhohhog-6-pg-6-pccchhoc ohhchch2opohhoonadp+nadph +h+6-p-6-p-葡萄糖酸內酯葡萄糖酸內酯6-p-6-p-葡萄糖脫氫酶葡萄糖脫氫酶coohcchhoc ohhc ohhch2opohhh2o6-p-6-p-葡萄糖酸葡萄糖酸內酯酶內酯酶ch2ohcoc ohhc ohhch2opnadp+nadph +h+co2coohcchhoc ohhc ohhch2opohh6-p-6-p-葡萄糖酸葡萄糖酸5-p-5-p-核酮糖核酮糖6-p-6-p-葡萄糖酸脫氫酶葡萄糖酸脫氫酶2.2.磷酸戊糖途徑的非氧化分子重排階段磷酸戊糖途徑的非氧化分子重排階段

5、6 核酮糖核酮糖-5-磷酸磷酸2 甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸2 景天庚酮糖景天庚酮糖-7-磷酸磷酸2 赤蘚丁糖赤蘚丁糖-4-磷酸磷酸2 果糖果糖-6-磷酸磷酸2 核糖核糖-5-磷酸磷酸2 木酮糖木酮糖-5-磷酸磷酸1 果糖果糖-1， 6-二磷酸二磷酸pi h2o1 果糖果糖-6-磷酸磷酸轉醛酶轉醛酶異構酶異構酶轉酮酶轉酮酶2 果糖果糖-6-磷酸磷酸2 甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸轉酮酶轉酮酶醛縮酶醛縮酶階階段段之之一一階階段段之之二二階階段段之之三三2 葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸（5 5）異構酶異構酶2 木酮糖木酮糖-5-磷酸磷酸果糖果糖-1， 6-二磷酸酶二磷酸酶磷酸戊糖途徑的非氧化階段之

6、一磷酸戊糖途徑的非氧化階段之一（核酮糖（核酮糖-5-5-磷酸異構化）磷酸異構化）差向異構酶差向異構酶異構酶異構酶木酮糖木酮糖-5-磷酸磷酸核糖核糖-5-磷酸磷酸核酮糖核酮糖-5-磷酸磷酸磷酸戊糖途徑的非氧化階磷酸戊糖途徑的非氧化階段之二段之二（基團轉移）（基團轉移）轉醛酶轉醛酶+2赤蘚糖赤蘚糖-4-磷酸磷酸2果糖果糖-6-磷酸磷酸轉酮酶轉酮酶2甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸+景天庚酮糖景天庚酮糖-7-磷酸磷酸2h2+2核糖核糖-5-磷酸磷酸木酮糖木酮糖-5-磷酸磷酸基團轉移（續前）基團轉移（續前）+23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛26-磷酸果糖磷酸果糖轉酮酶轉酮酶+24-磷酸赤蘚糖磷酸赤蘚糖25-磷酸木

7、酮糖磷酸木酮糖果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸醛縮酶醛縮酶果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸酯酶酯酶h2o pi果糖果糖-6-磷酸磷酸磷酸戊糖途徑的非氧化階段之三磷酸戊糖途徑的非氧化階段之三 （甘油醛（甘油醛-3-3-磷酸異構、縮合與水解）磷酸異構、縮合與水解）2甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸異異構構酶酶葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸磷酸葡萄糖異構酶磷酸葡萄糖異構酶磷酸戊糖途徑的總反應式磷酸戊糖途徑的總反應式 6 g-6-p + 12nadp+ +7 h2o 5 g-6-p + 6co2 + 12nadph +12h+ 產生大量產生大量nadph,nadph,主要用于還原（加氫）反應，為細胞提主要用于還原（

8、加氫）反應，為細胞提供還原力供還原力三、磷酸戊糖途徑的生理意義三、磷酸戊糖途徑的生理意義 產生大量的磷酸核糖和其它重要中間產物產生大量的磷酸核糖和其它重要中間產物 與光合作用聯系，實現某些單糖間的轉變與光合作用聯系，實現某些單糖間的轉變第二節第二節 糖原的分解與合成糖原的分解與合成糖原：糖原：是由若干個葡萄糖單位組成的具有許多分支結構的多糖，是由若干個葡萄糖單位組成的具有許多分支結構的多糖， 是動物體內糖的儲存形式是動物體內糖的儲存形式。糖原以顆粒形式存在糖原以顆粒形式存在于細胞質中，顆粒中于細胞質中，顆粒中除含糖原外，還有催除含糖原外，還有催化其合成與降解的酶化其合成與降解的酶以及調節蛋白。

9、糖原以及調節蛋白。糖原主要儲存在肝和肌肉主要儲存在肝和肌肉組織中組織中 糖原的結構糖原的結構糖原的分子結構：糖原的分子結構：糖原的結構糖原的結構肝糖原肝糖原分解主要是補分解主要是補充血糖充血糖肌糖原肌糖原分解主要是為分解主要是為肌肉收縮提供能量。肌肉收縮提供能量。一、糖原的分解一、糖原的分解 (glycogen breakdown)(glycogen breakdown)糖原（葡萄糖單位糖原（葡萄糖單位n n）h h3 3popo4 4 糖原（葡萄糖單位糖原（葡萄糖單位n n1 1）葡萄糖）葡萄糖-1-1-磷酸磷酸糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶肝糖原分解后絕大部分轉化為葡萄糖釋放入血。肝糖原分解后絕

10、大部分轉化為葡萄糖釋放入血。糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶糖原脫枝酶糖原脫枝酶磷酸葡萄糖變位酶磷酸葡萄糖變位酶糖原磷酸解的反應過程為：糖原磷酸解的反應過程為：糖原的降解需要三種酶：糖原的降解需要三種酶：糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶 從糖原的非還原端逐個斷下葡萄糖分子，催化斷裂的從糖原的非還原端逐個斷下葡萄糖分子，催化斷裂的是末端葡萄糖殘基是末端葡萄糖殘基c1c1與相鄰葡萄糖殘基與相鄰葡萄糖殘基c4c4之間的糖苷鍵之間的糖苷鍵（ -1-1，4-4-糖苷鍵糖苷鍵），斷裂后氧原子留在），斷裂后氧原子留在c4c4上。只作用到上。只作用到糖原分支點前糖原分支點前4 4個葡萄糖殘基處即不能再繼續催化。個葡萄糖殘基處

11、即不能再繼續催化。糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶b b 糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶a a無活性無活性磷酸化酶激酶磷酸化酶激酶糖原糖原脫枝酶糖原糖原脫枝酶 具有糖基轉移酶和具有糖基轉移酶和 -(16)-(16)糖苷酶的活性糖苷酶的活性有活性有活性糖糖原原磷磷酸酸解解的的步步驟驟糖原核心糖原核心非還原端非還原端磷酸化酶磷酸化酶a轉移酶轉移酶 g -1-p脫枝酶脫枝酶（釋放（釋放1個葡萄糖個葡萄糖）g g -6-pg葡萄糖磷酸變位酶葡萄糖磷酸變位酶葡萄糖葡萄糖-1-磷酸磷酸 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸磷酸葡萄糖變位酶磷酸葡萄糖變位酶二、糖原的生物合成二、糖原的生物合成3. 3. 糖原分枝酶（糖原分枝酶（gl

12、ycogen branching enzymeglycogen branching enzyme） 催化催化 - -1 1，6-6-糖苷鍵合成糖苷鍵合成糖原的生物合成通過三個步驟，包括三種酶。糖原的生物合成通過三個步驟，包括三種酶。1. udp-1. udp-葡萄糖焦磷酸化酶葡萄糖焦磷酸化酶 (udp-glucose pytophosphorylase) 催化催化形成（尿苷二磷酸葡萄糖形成（尿苷二磷酸葡萄糖udpgudpg）2. 2. 糖原合成酶（糖原合成酶（glycogen synthaseglycogen synthase） 催化催化 - -1 1，4-4-糖苷鍵合成糖苷鍵合成尿苷二磷酸葡

13、萄糖的生成尿苷二磷酸葡萄糖的生成+ppi1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖utpudpgudp-udp-葡萄糖葡萄糖焦磷酸化酶焦磷酸化酶+ppi糖糖原原合合成成酶酶反反應應udpgudp糖原（糖原（n個個g分子）分子）糖原（糖原（n+1）糖原新分支的形成糖原新分支的形成糖原核心糖原核心糖原核心糖原核心糖原核心糖原核心糖原核心糖原核心非還原性末端非還原性末端 -1，4 糖苷鍵糖苷鍵 -1，6 糖苷鍵糖苷鍵糖原分支酶糖原分支酶三、糖原分解和合成的調控三、糖原分解和合成的調控udpg焦磷酸化酶焦磷酸化酶 g-1-p utp udpg ppi 糖原糖原n+1 udp g-6-p g 糖原合酶糖原合酶 磷酸葡萄糖

14、變位酶磷酸葡萄糖變位酶 己糖己糖(葡萄糖葡萄糖)激酶激酶 糖原糖原n pi 磷酸化酶磷酸化酶 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶（肝）磷酸酶（肝） 糖原糖原n 關鍵酶關鍵酶 糖原合成：糖原合成：糖原合酶糖原合酶 糖原分解：糖原分解：糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶 l 它們的快速調節有共價修飾和變構調節二它們的快速調節有共價修飾和變構調節二種方式。種方式。l 它們都以活性、無（低）活性二種形式存它們都以活性、無（低）活性二種形式存在，二種形式之間可通過磷酸化和去磷酸在，二種形式之間可通過磷酸化和去磷酸化而相互轉變。化而相互轉變。這兩種關鍵酶的重要特點這兩種關鍵酶的重要特點： 調節有級聯放大作用，效率高；調節有級

15、聯放大作用，效率高； 兩種酶磷酸化或去磷酸化后活性變化相反；兩種酶磷酸化或去磷酸化后活性變化相反； 此調節為酶促反應，調節速度快；此調節為酶促反應，調節速度快； 受激素調節。受激素調節。 1 1. . 共價修飾調節共價修飾調節 腺苷環化酶腺苷環化酶 （無活性）（無活性）腺苷環化酶（有活性）腺苷環化酶（有活性） 激素（胰高血糖素等）激素（胰高血糖素等）+ 受體受體 atp camp pka(無活性無活性) 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶 糖原合酶糖原合酶 糖原合酶糖原合酶-p pka(有活性有活性) 磷酸化酶磷酸化酶b 磷酸化酶磷酸化酶a-p 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶-p pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白

16、磷酸酶-1 pi pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶抑制劑磷蛋白磷酸酶抑制劑-p 磷蛋白磷酸酶抑制劑磷蛋白磷酸酶抑制劑 pka（有活性）（有活性） amp 磷酸二酯酶磷酸二酯酶胰島素胰島素受體（酪氨酸激酶）受體（酪氨酸激酶）胰島素敏感蛋白激酶胰島素敏感蛋白激酶2. 2. 別構調節別構調節磷酸化酶二種構像磷酸化酶二種構像緊密型緊密型(t)和疏松型和疏松型(r) ，其中其中t型的磷酸化的型的磷酸化的14位位ser暴露，在磷蛋白暴露，在磷蛋白磷酸酶磷酸酶-1催化下去磷酸化。催化下去磷酸化。葡萄糖是磷酸化酶的別構抑制劑。葡萄糖是磷酸化酶的別構抑制劑。 磷酸化酶磷酸化酶 a 疏松型疏松型(r) 磷酸化酶磷酸化酶 a 緊密型緊密型(t) 葡萄糖葡萄糖 3 3、肌肉內糖原代謝的二個關鍵酶、肌肉內糖原代謝的二個關鍵酶 的調節與