生物化學與分子生物學/磷酸戊糖途徑

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磷酸戊糖途徑(pentosephosphate pathway)又稱已糖單磷酸旁路(hexose monophosphate shut HMS)或磷酸葡萄糖旁路(phosphogluconate shut)。此途徑由6-磷酸葡萄糖開始生成具有重要生理功能的NADPH和5-磷酸核糖。全過程中無ATP生成,因此此過程不是機體產能的方式。其主要發生在肝臟脂肪組織哺乳期乳腺腎上腺皮質性腺骨髓和紅細胞等。

(一)反應過程

磷酸戊糖途徑在細胞液中進行,全過程分為不可逆的氧化階段和可逆的非氧化階段。在氧化階段,3個分子6-磷酸葡萄糖在6-磷酸葡萄糖脫氫酶和6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶催化下經氧化脫羧生成6個分子NADPH+H+,3個分子CO2和3個分子5-磷酸核酮糖;在非氧化階段,5-磷酸核酮糖在轉酮基酶(TPP為輔酶)和轉硫基酶催化下使部分碳鏈進行相互轉換,經三碳、四碳、七碳和磷酸酯等,最終生成2分子6-磷酸果糖和1分子3-磷酸甘油,它們可轉變為6-磷酸葡萄糖繼續進行磷酸戊糖途徑,也可以進入糖有氧氧化或糖酵解途徑(圖4-8)。此反應途徑中的限速酶是6-磷酸葡萄糖脫氫酶,此酶活性受NADPH濃度影響,NADPH濃度升高抑制酶的活性,因此磷酸戊糖途徑主要受體內NADPH的需求量調節。

已糖磷酸支路反應


圖4-8 已糖磷酸支路反應

(二)生理意義

1.5-磷酸核糖的生成,此途徑是葡萄糖在體內生成5-磷酸核糖的唯一途徑,故命名為磷酸戊糖通路,體內需要的5-磷酸核糖可通過磷酸戊糖通路的氧化階段不可逆反應過程生成,也可經非氧化階段的可逆反應過程生成,而在人體內主要由氧化階段生成,5-磷酸核糖是合成核苷酸輔酶核酸的主要原料,故損傷後修復、再生的組織(如梗塞的心肌、部分切除後的肝臟),此代謝途徑都比較活躍。

2.NADPH+H+與NADH不同,它攜帶的氫不是通過呼吸鏈氧化磷酸化生成ATP,而是作為供氫體參與許多代謝反應,具有多種不同的生理意義。

(1)作為供氫體,參與體內多種生物合成反應,例如脂肪酸、膽固醇類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類化合物的肝、腎上腺、性腺等組織中特別旺盛。

(2)NADPH+H+是谷胱甘肽還原酶的輔酶,對維持還原型谷胱甘肽(GSH)的正常含量,有很重要的作用,GSH能保護某些蛋白質中的巰基,如紅細胞膜血紅蛋白上的SH基,因此缺乏6-磷酸葡萄糖脫氫酶的人,因NADPH+H+缺乏,GSH含量過低,紅細胞易於破壞而發生溶血性貧血

(3)NADPH+H+參與肝臟生物轉化反應,肝細胞內質網含有以NADPH+H+為供氫體的加單氧酶體系,參與激素、藥物、毒物的生物轉化過程。

(4)NADPH+H+參與體內嗜中性粒細胞巨噬細胞產生離子態氧的反應,因而有殺菌作用

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