Chapter 3 Metabolisms of Carbohydrates 4. 磷酸己糖支路(HMP) 己糖单磷酸途径 (Hexose Monophosphate Pathway) 磷酸己糖支路 (Hexose Monophosphate shunt) 磷酸己糖旁路 戊糖(磷酸)支路 (pentose phosphate shunt) 磷酸葡萄糖酸途径(phosphogluconate pathway)
4. 磷酸己糖支路(HMP) 4.1 概述 可在有氧条件下进行； 整个代谢途径在细胞液中进行； 代谢的主要目的不是获得能量，而是获得还原能力；
HMP提供大量还原性CoII（NADPH）
4. 磷酸己糖支路(HMP) 4.1 概述 可在有氧条件下进行； 整个代谢途径在细胞液中进行； 代谢的主要目的不是获得能量，而是获得还原能力； 可产生戊糖、四碳糖等生物合成的原料； 没有专一的终产物； 反应分两个阶段进行
磷酸己糖支路(HMP) 整个途径分为两个阶段: 氧化阶段： 葡萄糖经脱氢、脱羧变为磷酸戊糖 非氧化阶段： 戊糖经几种不同碳原子数的糖的转化，最终重新合成己糖。两个关键酶催化其中的反应，即转酮（转羟乙醛基）酶（transketolase）和转醛（转二羟丙酮基）酶(transaldolase)。
4.2 磷酸己糖支路(HMP)的反应历程 C6 C5 C6 C5 C6 C5 1. Carbon boon changes of sugars in HMP CO2 C6 C5 C3 C6 CO2 C2 C3 C6 C5 C7 C4 C6 CO2 C6 C5 C2 C3 3 × C6 2 × C6 + C3 + 3 CO2 × 2 × 2 4 × C6 + 2 × C3 + 6 CO2 6C6 5 × C6 + 6 CO2 1C6 6 CO2
4.2 磷酸己糖支路(HMP)的反应历程 4.2.2 氧化反应阶段 △G0’= -0.42 kJ/mol
△G0’= -20.9 kJ/mol △G0’= -20.9 kJ/mol
核酮糖-5-P生成核糖-5-P △G0’= -2.72 kJ/mol
Ribulose-5-P is converted to xylulose-5-P by isomerization
4.2.3. 戊糖磷酸支路的非氧化反应
HMP非氧化反应中的两个关键酶 转醛酶或转二羟丙酮基酶 转酮酶或转羟乙醛基酶 不需要TPP 需要TPP 酮糖供体第3位碳为L-构型
转酮酶催化的第一个反应 △G0’= 0.54 kJ/mol
活性乙醛 醛产物 ＋ ＋ ,-二羟 乙基-TPP CH3 O R’ H C R N CH3 R2 S ㊀ R’ ＋ H+ ＋ H+ R CH2OH － H+ R’ HOH2C- C－OH ＋ C=O － ,-二羟 乙基-TPP R N ׃ HO-CH HO-CH S R2 H2C- C－OH R2 OH CH3 CH3 R’ R’ ＋ R N R N ׃ S S H2C- C－OH ㊀ 活性乙醛 OH H2C- C－OH OH
＋ ＋ 醛受体 CH3 CH3 R’ R’ R N R N CH3 S S ㊀ R’ H2C- C－OH ㊀ ＋ H+ ＋ H+ OH R ׃ S ＋ CH2OH － H+ － H+ HOH2C- C－OH C=O H ＋ O － HO-C-H HO-CH C 醛受体 R3 R3 R3
转醛酶的作用
转酮酶催化的第二个反应
4.3 HMP途径的意义 产生NADPH，为各种生物合成提供还原力，如脂肪酸合成、固醇合成； 产生磷酸戊糖，为核酸合成提供原料； 在非线粒体氧化体系中有重要作用，理论上，这一途径产生的NADPH•H＋也可以产生生物学能量；
4.3 HMP途径的意义 5. NADPH使红细胞内GSSGGSH, 对维持红细胞的还原性具有重要性； HMP途径是植物光合作用中由CO2合成葡萄糖的部分反应途径。 这一代谢途径使三、四、五、六、七碳糖可以互相转化，是戊糖及四、七碳糖分解的代谢途径。
4.4 HMP与EMP途径的协调 Regulation between the two pathways of EMP and HMP EMP 和 HMP 有密切的联系，有分枝点和交叉点； 两者在生物体内的存在有一定比例； 两者的协调关系： G G-6-p 6-p-glucomate Ribulose-5-p ═ F-6-p EMP 此反应慢 抑制 抑制
5. 葡萄糖醛酸途径 Glucuronic acid cycle pathway 由G-6-P或G-1-P开始，经UDP-glucuronic acid的代谢途径。 GlcUA经脱氢、脱羧等生成(磷酸)木酮糖与HMP相联。
葡萄糖 葡萄糖-6-P 葡萄糖-1-P UDP-葡萄糖 UDP-葡萄糖醛酸 UDP-艾杜糖醛酸 葡萄糖醛酸 L-古洛糖酸 L-抗坏血酸 木酮糖-5-P
糖醛酸途径的意义 1） 肝脏中糖醛酸与药物或含-OH, -COOH, -NH, -SH等异物结合，随尿、胆汁排出而解毒； 2） UDP-glucuronic acid 是糖醛酸基供体，可形成许多有重要功能的粘多糖； 3） 可转化为抗坏血酸（Vit C，人及其他灵长类不能合成） ； 4) 通过木酮糖与HMP相联系。