生物化学与分子生物学/磷酸戊糖途径

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生物化学与分子生物学

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磷酸戊糖途径(pentosephosphate pathway)又称已糖单磷酸旁路(hexose monophosphate shut HMS)或磷酸葡萄糖旁路(phosphogluconate shut)。此途径由6-磷酸葡萄糖开始生成具有重要生理功能的NADPH和5-磷酸核糖。全过程中无ATP生成,因此此过程不是机体产能的方式。其主要发生在肝脏脂肪组织哺乳期乳腺肾上腺皮质性腺骨髓和红细胞等。

(一)反应过程

磷酸戊糖途径在细胞液中进行,全过程分为不可逆的氧化阶段和可逆的非氧化阶段。在氧化阶段,3个分子6-磷酸葡萄糖在6-磷酸葡萄糖脱氢酶和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶催化下经氧化脱羧生成6个分子NADPH+H+,3个分子CO2和3个分子5-磷酸核酮糖;在非氧化阶段,5-磷酸核酮糖在转酮基酶(TPP为辅酶)和转硫基酶催化下使部分碳链进行相互转换,经三碳、四碳、七碳和磷酸酯等,最终生成2分子6-磷酸果糖和1分子3-磷酸甘油,它们可转变为6-磷酸葡萄糖继续进行磷酸戊糖途径,也可以进入糖有氧氧化或糖酵解途径(图4-8)。此反应途径中的限速酶是6-磷酸葡萄糖脱氢酶,此酶活性受NADPH浓度影响,NADPH浓度升高抑制酶的活性,因此磷酸戊糖途径主要受体内NADPH的需求量调节。

已糖磷酸支路反应


图4-8 已糖磷酸支路反应

(二)生理意义

1.5-磷酸核糖的生成,此途径是葡萄糖在体内生成5-磷酸核糖的唯一途径,故命名为磷酸戊糖通路,体内需要的5-磷酸核糖可通过磷酸戊糖通路的氧化阶段不可逆反应过程生成,也可经非氧化阶段的可逆反应过程生成,而在人体内主要由氧化阶段生成,5-磷酸核糖是合成核苷酸辅酶核酸的主要原料,故损伤后修复、再生的组织(如梗塞的心肌、部分切除后的肝脏),此代谢途径都比较活跃。

2.NADPH+H+与NADH不同,它携带的氢不是通过呼吸链氧化磷酸化生成ATP,而是作为供氢体参与许多代谢反应,具有多种不同的生理意义。

(1)作为供氢体,参与体内多种生物合成反应,例如脂肪酸、胆固醇类固醇激素的生物合成,都需要大量的NADPH+H+,因此磷酸戊糖通路在合成脂肪及固醇类化合物的肝、肾上腺、性腺等组织中特别旺盛。

(2)NADPH+H+是谷胱甘肽还原酶的辅酶,对维持还原型谷胱甘肽(GSH)的正常含量,有很重要的作用,GSH能保护某些蛋白质中的巯基,如红细胞膜血红蛋白上的SH基,因此缺乏6-磷酸葡萄糖脱氢酶的人,因NADPH+H+缺乏,GSH含量过低,红细胞易于破坏而发生溶血性贫血

(3)NADPH+H+参与肝脏生物转化反应,肝细胞内质网含有以NADPH+H+为供氢体的加单氧酶体系,参与激素、药物、毒物的生物转化过程。

(4)NADPH+H+参与体内嗜中性粒细胞巨噬细胞产生离子态氧的反应,因而有杀菌作用

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