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GLUCONEOGENESIS & CONTROL OF THE BLOOD GLUCOSE / 161
D
i
a
b
e
t
i
c
N
o
r
m
a
l
0
5
B
l
o
o
d
g
l
u
c
o
s
e
(
m
m
o
l
/
L
)
10
15
1
Time (h)
2
Figure 19–6.
Glucose tolerance test. Blood glucose
curves of a normal and a diabetic individual after oral
administration of 50 g of glucose. Note the initial raised
concentration in the diabetic. A criterion of normality is
the return of the curve to the initial value within 2 hours.
hyperglycemic effect of glucagon, whose actions op-
pose those of insulin. Most of the endogenous glucagon
(and insulin) is cleared from the circulation by the liver.
Other Hormones Affect Blood Glucose
The anterior pituitary gland secretes hormones that
tend to elevate the blood glucose and therefore antago-
nize the action of insulin. These are growth hormone,
ACTH (corticotropin), and possibly other “diabeto-
genic” hormones. Growth hormone secretion is stimu-
lated by hypoglycemia; it decreases glucose uptake in
muscle. Some of this effect may not be direct, since it
stimulates mobilization of free fatty acids from adipose
tissue, which themselves inhibit glucose utilization. The
glucocorticoids (11-oxysteroids) are secreted by the
adrenal cortex and increase gluconeogenesis. This is a
result of enhanced hepatic uptake of amino acids and
increased activity of aminotransferases and key enzymes
of gluconeogenesis. In addition, glucocorticoids inhibit
the utilization of glucose in extrahepatic tissues. In all
these actions, glucocorticoids act in a manner antago-
nistic to insulin.
Epinephrineis secreted by the adrenal medulla as a
result of stressful stimuli (fear, excitement, hemorrhage,
hypoxia, hypoglycemia, etc) and leads to glycogenolysis
in liver and muscle owing to stimulation of phosphory-
lase via generation of cAMP. In muscle, glycogenolysis
results in increased glycolysis, whereas in liver glucose is
the main product leading to increase in blood glucose.
FURTHER CLINICAL ASPECTS
Glucosuria Occurs When the Renal
Threshold for Glucose Is Exceeded
When the blood glucose rises to relatively high levels,
the kidney also exerts a regulatory effect. Glucose is
continuously filtered by the glomeruli but is normally
completely reabsorbed in the renal tubules by active
transport. The capacity of the tubular system to reab-
sorb glucose is limited to a rate of about 350 mg/min,
and in hyperglycemia (as occurs in poorly controlled di-
abetes mellitus) the glomerular filtrate may contain
more glucose than can be reabsorbed, resulting in glu-
cosuria.Glucosuria occurs when the venous blood glu-
cose concentration exceeds 9.5–10.0 mmol/L; this is
termed the renal thresholdfor glucose.
Hypoglycemia May Occur During
Pregnancy & in the Neonate
During pregnancy, fetal glucose consumption increases
and there is a risk of maternal and possibly fetal hypo-
glycemia, particularly if there are long intervals between
meals or at night. Furthermore, premature and low-
birth-weight babies are more susceptible to hypo-
glycemia, since they have little adipose tissue to gener-
ate alternative fuels such as free fatty acids or ketone
bodies during the transition from fetal dependency to
the free-living state. The enzymes of gluconeogenesis
may not be completely functional at this time, and the
process is dependent on a supply of free fatty acids for
energy. Glycerol, which would normally be released
from adipose tissue, is less available for gluconeogenesis.
The Body’s Ability to Utilize Glucose 
May Be Ascertained by Measuring Its
Glucose Tolerance
Glucose tolerance is the ability to regulate the blood
glucose concentration after the administration of a test
dose of glucose (normally 1 g/kg body weight) (Figure
19–6). Diabetes mellitus(type 1, or insulin-dependent
diabetes mellitus; IDDM) is characterized by decreased
glucose tolerance due to decreased secretion of insulin
in response to the glucose challenge. Glucose tolerance
is also impaired in type 2 diabetes mellitus (NIDDM),
which is often associated with obesity and raised levels
of plasma free fatty acids and in conditions where the
liver is damaged; in some infections; and in response to
some drugs. Poor glucose tolerance can also be expected
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162 / CHAPTER 19
due to hyperactivity of the pituitary or adrenal cortex
because of the antagonism of the hormones secreted by
these glands to the action of insulin.
Administration of insulin (as in the treatment of di-
abetes mellitus type 1) lowers the blood glucose and in-
creases its utilization and storage in the liver and muscle
as glycogen. An excess of insulin may cause hypo-
glycemia,resulting in convulsions and even in death
unless glucose is administered promptly. Increased tol-
erance to glucose is observed in pituitary or adrenocor-
tical insufficiency—attributable to a decrease in the an-
tagonism to insulin by the hormones normally secreted
by these glands.
SUMMARY
• Gluconeogenesis is the process of converting noncar-
bohydrates to glucose or glycogen. It is of particular
importance when carbohydrate is not available from
the diet. Significant substrates are amino acids, lac-
tate, glycerol, and propionate.
• The pathway of gluconeogenesis in the liver and kid-
ney utilizes those reactions in glycolysis which are re-
versible plus four additional reactions that circum-
vent the irreversible nonequilibrium reactions. 
• Since glycolysis and gluconeogenesis share the same
pathway but operate in opposite directions, their ac-
tivities are regulated reciprocally. 
• The liver regulates the blood glucose after a meal be-
cause it contains the high-K
m
glucokinase that pro-
motes increased hepatic utilization of glucose. 
• Insulin is secreted as a direct response to hyper-
glycemia; it stimulates the liver to store glucose as
glycogen and facilitates uptake of glucose into extra-
hepatic tissues. 
• Glucagon is secreted as a response to hypoglycemia
and activates both glycogenolysis and gluconeogene-
sis in the liver, causing release of glucose into the
blood.
REFERENCES
Burant CF et al: Mammalian glucose transporters: structure and
molecular regulation. Recent Prog Horm Res 1991;47:349.
Krebs HA: Gluconeogenesis. Proc R Soc London (Biol) 1964;
159:545.
Lenzen S: Hexose recognition mechanisms in pancreatic B-cells.
Biochem Soc Trans 1990;18:105.
Newgard CB, McGarry JD: Metabolic coupling factors in pancre-
atic beta-cell signal transduction. Annu Rev Biochem 1995;
64:689.
Newsholme EA, Start C: Regulation in Metabolism.Wiley, 1973.
Nordlie RC, Foster JD, Lange AJ: Regulation of glucose produc-
tion by the liver. Annu Rev Nutr 1999;19:379. 
Pilkis SJ, El-Maghrabi MR, Claus TH: Hormonal regulation of he-
patic gluconeogenesis and glycolysis. Annu Rev Biochem
1988;57:755.
Pilkis SJ, Granner DK: Molecular physiology of the regulation of
hepatic gluconeogenesis and glycolysis. Annu Rev Physiol
1992;54:885.
Yki-Jarvinen H: Action of insulin on glucose metabolism in vivo.
Baillieres Clin Endocrinol Metab 1993;7:903. 
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The Pentose Phosphate 
Pathway & Other Pathways 
of Hexose Metabolism
20
163
Peter A. Mayes, PhD, DSc, & David A. Bender, PhD
BIOMEDICAL IMPORTANCE
The pentose phosphate pathway is an alternative route
for the metabolism of glucose. It does not generate
ATP but has two major functions: (1) The formation of
NADPHfor synthesis of fatty acids and steroids and
(2) the synthesis of ribosefor nucleotide and nucleic
acid formation. Glucose, fructose, and galactose are the
main hexoses absorbed from the gastrointestinal tract,
derived principally from dietary starch, sucrose, and
lactose, respectively. Fructose and galactose are con-
verted to glucose, mainly in the liver.
Genetic deficiency of glucose 6-phosphate dehydro-
genase, the first enzyme of the pentose phosphate path-
way, is a major cause of hemolysis of red blood cells, re-
sulting in hemolytic anemiaand affecting approximately
100 million people worldwide. Glucuronic acid is synthe-
sized from glucose via the uronic acid pathway,of major
significance for the excretion of metabolites and foreign
chemicals (xenobiotics) as glucuronides.A deficiency in
the pathway leads to essential pentosuria.The lack of
one enzyme of the pathway (gulonolactone oxidase) in
primates and some other animals explains why ascorbic
acid(vitamin C) is a dietary requirement for humans but
not most other mammals. Deficiencies in the enzymes of
fructose and galactose metabolism lead to essential fruc-
tosuriaand the galactosemias.
THE PENTOSE PHOSPHATE PATHWAY
GENERATES NADPH & RIBOSE
PHOSPHATE (Figure20–1)
The pentose phosphate pathway (hexose monophos-
phate shunt) is a more complex pathway than glycoly-
sis. Three molecules of glucose 6-phosphate give rise to
three molecules of CO
2
and three five-carbon sugars.
These are rearranged to regenerate two molecules of
glucose 6-phosphate and one molecule of the glycolytic
intermediate, glyceraldehyde 3-phosphate. Since two
molecules of glyceraldehyde 3-phosphate can regenerate
glucose 6-phosphate, the pathway can account for the
complete oxidation of glucose.
REACTIONS OF THE PENTOSE
PHOSPHATE PATHWAY OCCUR 
IN THE CYTOSOL
The enzymes of the pentose phosphate pathway, as of
glycolysis, are cytosolic. As in glycolysis, oxidation
is achieved by dehydrogenation; but NADP
+
and not
NAD
+
is the hydrogen acceptor. The sequence of reac-
tions of the pathway may be divided into two phases: an
oxidative nonreversible phaseand a nonoxidative re-
versible phase. In the first phase, glucose 6-phosphate
undergoes dehydrogenation and decarboxylation to yield
a pentose, ribulose 5-phosphate. In the second phase,
ribulose 5-phosphate is converted back to glucose 6-phos-
phate by a series of reactions involving mainly two en-
zymes: transketolaseand transaldolase(Figure 20–1).
The Oxidative Phase Generates NADPH
(Figures 20–1 and 20–2)
Dehydrogenation of glucose 6-phosphate to 6-phos-
phogluconate occurs via the formation of 6-phospho-
gluconolactone, catalyzed by glucose-6-phosphate
dehydrogenase, an NADP-dependent enzyme. The
hydrolysis of 6-phosphogluconolactone is accomplished
by the enzyme gluconolactone hydrolase. A second
oxidative step is catalyzed by 6-phosphogluconate de-
hydrogenase,which also requires NADP
+
as hydrogen
acceptor and involves decarboxylation followed by for-
mation of the ketopentose, ribulose 5-phosphate. 
The Nonoxidative Phase Generates 
Ribose Precursors
Ribulose 5-phosphate is the substrate for two enzymes.
Ribulose 5-phosphate 3-epimerasealters the configu-
ration about carbon 3, forming another ketopentose,
xylulose 5-phosphate. Ribose 5-phosphate ketoisom-
eraseconverts ribulose 5-phosphate to the correspond-
ing aldopentose, ribose 5-phosphate, which is the pre-
cursor of the ribose required for nucleotide and nucleic
acid synthesis. Transketolasetransfers the two-carbon
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164 / CHAPTER 20
Glucose 6-phosphate
NADP
+
+ H
2
O
NADPH + H
+
6-Phosphogluconate
Ribulose 5-phosphate
Ribulose 5-phosphate
Ribulose 5-phosphate
Xylulose 5-phosphate
Glyceraldehyde 3-phosphate
Fructose 6-phosphate
Glucose 6-phosphate
Fructose 6-phosphate
Glyceraldehyde 3-phosphate
Erythrose 4-phosphate
Sedoheptulose 7-phosphate
Xylulose 5-phosphate
Ribose 5-phosphate
6-Phosphogluconate
6-Phosphogluconate
Glucose 6-phosphate
Glucose 6-phosphate
C
6
C
6
C
6
GLUCOSE-6-PHOSPHATE
DEHYDROGENASE
PHOSPHOHEXOSE
ISOMERASE
KETO-ISOMERASE
3-EPIMERASE
TRANSKETOLASE
Synthesis of
nucleotides,
RNA, DNA
3-EPIMERASE
6-PHOSPHO-
GLUCONATE
DEHYDROGENASE
NADP
+
+ H
2
O
NADPH + H
+
NADP
+
+ H
2
O
NADPH + H
+
NADP
+
NADPH + H
+
C
6
C
6
CO
2
CO
2
CO
2
C
6
C
5
C
5
C
5
NADP
+
NADPH + H
+
NADP
+
NADPH + H
+
C
5
C
6
C
6
Glucose 6-phosphate
C
6
1/
2
Glucose 6-phosphate
1/
2
Fructose 1,6-bisphosphate
1/
2
Fructose 6-phosphate
C
6
PHOSPHOHEXOSE
ISOMERASE
PHOSPHOTRIOSE
ISOMERASE
C
6
C
5
ALDOLASE
C
3
PHOSPHOHEXOSE
ISOMERASE
C
6
FRUCTOSE-1,6-
BISPHOSPHATASE
C
6
C
5
C
4
TRANSALDOLASE
C
3
C
7
TRANSKETOLASE
Figure 20–1.
Flow chart of pentose phosphate pathway and its connections with the pathway
of glycolysis. The full pathway, as indicated, consists of three interconnected cycles in which glu-
cose 6-phosphate is both substrate and end product. The reactions above the broken line are
nonreversible, whereas all reactions under that line are freely reversible apart from that catalyzed
by fructose-1,6-bisphosphatase.
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THE PENTOSE PHOSPHATE PATHWAY & OTHER PATHWAYS OF HEXOSE METABOLISM
/ 165
C
H
OH
C
C
H
OH
C
H
HO
H
C
HO
H
CH
2
O
P
O
-
D
-Glucose 6-phosphate
β
C
H
OH
C
C
H
OH
C
H
HO
H
C
CH
2
O
P
O
6-Phosphogluconolactone
O
C
H
OH
C
C
H
OH
C
H
HO
H
CH
2
O
P
6-Phosphogluconate
OH
COO
C
H
OH
C
C
H
OH
C
H
O
CH
2
O
P
3-Keto 6-phosphogluconate
OH
COO
C
C
H
C
H
O
CH
2
O
P
Ribulose 5-phosphate
OH
CH
2
OH
C
C
H
OH
C
H
CH
2
O
P
Enediol form
OH
OH
CHOH
C
H
OH
C
C
H
OH
C
H
CH
2
O
P
O
Ribose 5-phosphate
H
OH
C
O
C
C
H
OH
C
H
HO
H
CH
2
O
P
Sedoheptulose 7-phosphate
OH
C
H
OH
CH
2
OH
C
H
H
O
CH
2
O
P
Xylulose 5-phosphate
OH
CH
2
OH
HO
C
O
C
H
OH
HO
H
CH
2
O
P
Fructose 6-phosphate
H
OH
CH
2
OH
H
OH
CH
2
O
P
Glyceraldehyde 3-phosphate
H
O
H
OH
CH
2
O
P
Erythrose 4-phosphate
H
O
C
H
OH
C
C
C
H
C
C
H
OH
C
H
CH
2
O
P
O
PRPP
H
OH
O
P
P
H
OH
CH
2
O
P
Glyceraldehyde 3-phosphate
C
H
O
C
C
O
C
H
OH
HO
H
CH
2
O
P
Fructose 6-phosphate
H
OH
CH
2
OH
C
C
C
O
C
H
OH
HO
H
CH
2
O
P
Xylulose 5-phosphate
CH
2
OH
C
Mg2
+
or Ca
2
+
NADP
+
NADPH + H
+
Mg2
+
, Mn2
+
,
or Ca
2
+
H
2
O
NADP+
NADP
+ H
+
CO
2
Thiamin– 
P
Mg
2
+
Thiamin– 
P
Mg2
+
*
C
*
C
*
C
*
C
*
C
*
C
*
C
*
C
*
C
Mg2
+
AMP
ATP
GLUCOSE-6-PHOSPHATE
DEHYDROGENASE
GLUCONOLACTONE
HYDROLASE
6-PHOSPHOGLUCONATE
DEHYDROGENASE
RIBULOSE 5-PHOSPHATE
3-EPIMERASE
OH
RIBOSE 5-PHOSPHATE
KETOISOMERASE
TRANSALDOLASE
TRANSKETOLASE
PRPP
SYNTHETASE
TRANSKETOLASE
Mg2
+
, Mn2
+
,
or Ca
2
+
Figure 20–2.
The pentose phosphate pathway. ( ( , PO
3
2–; PRPP, 5-phosphoribosyl 1-pyrophosphate.)
P
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166 / CHAPTER 20
unit comprising carbons 1 and 2 of a ketose onto the
aldehyde carbon of an aldose sugar. It therefore effects
the conversion of a ketose sugar into an aldose with two
carbons less and simultaneously converts an aldose sugar
into a ketose with two carbons more. The reaction re-
quires Mg
2+
and thiamin diphosphate(vitamin B
1
) as
coenzyme. Thus, transketolase catalyzes the transfer of
the two-carbon unit from xylulose 5-phosphate to ribose
5-phosphate, producing the seven-carbon ketose sedo-
heptulose 7-phosphate and the aldose glyceraldehyde 
3-phosphate. Transaldolase allows the transfer of a
three-carbon dihydroxyacetone moiety (carbons 1–3)
from the ketose sedoheptulose 7-phosphate onto the al-
dose glyceraldehyde 3-phosphate to form the ketose
fructose 6-phosphate and the four-carbon aldose erythrose
4-phosphate. In a further reaction catalyzed by transke-
tolase,xylulose 5-phosphate donates a two-carbon unit
to erythrose 4-phosphate to form fructose 6-phosphate
and glyceraldehyde 3-phosphate.
In order to oxidize glucose completely to CO
2
via
the pentose phosphate pathway, there must be enzymes
present in the tissue to convert glyceraldehyde 3-phos-
phate to glucose 6-phosphate. This involves reversal of
glycolysis and the gluconeogenic enzyme fructose 1,6-
bisphosphatase.In tissues that lack this enzyme, glyc-
eraldehyde 3-phosphate follows the normal pathway of
glycolysis to pyruvate.
The Two Major Pathways for the
Catabolism of Glucose Have 
Little in Common
Although glucose 6-phosphate is common to both
pathways, the pentose phosphate pathway is markedly
different from glycolysis. Oxidation utilizes NADP
rather than NAD, and CO
2
, which is not produced in
glycolysis, is a characteristic product. No ATP is gener-
ated in the pentose phosphate pathway, whereas ATP is
a major product of glycolysis. 
Reducing Equivalents Are Generated 
in Those Tissues Specializing 
in Reductive Syntheses
The pentose phosphate pathway is active in liver, adipose
tissue, adrenal cortex, thyroid, erythrocytes, testis, and
lactating mammary gland. Its activity is low in nonlactat-
ing mammary gland and skeletal muscle. Those tissues in
which the pathway is active use NADPH in reductive
syntheses, eg, of fatty acids, steroids, amino acids via glu-
tamate dehydrogenase, and reduced glutathione. The
synthesis of glucose-6-phosphate dehydrogenase and 
6-phosphogluconate dehydrogenase may also be induced
by insulin during conditions associated with the “fed
state” (Table 19–1), when lipogenesis increases.
Ribose Can Be Synthesized in Virtually 
All Tissues
Little or no ribose circulates in the bloodstream, so tis-
sues must synthesize the ribose required for nucleotide
and nucleic acid synthesis (Chapter 34). The source of
ribose 5-phosphate is the pentose phosphate pathway
(Figure 20–2). Muscle has only low activity of glucose-
6-phosphate dehydrogenase and 6-phosphogluconate
dehydrogenase. Nevertheless, like most other tissues, it
is capable of synthesizing ribose 5-phosphate by reversal
of the nonoxidative phase of the pentose phosphate
pathway utilizing fructose 6-phosphate. It is not neces-
sary to have a completely functioning pentose phosphate
pathway for a tissue to synthesize ribose phosphates.
THE PENTOSE PHOSPHATE PATHWAY
& GLUTATHIONE PEROXIDASE PROTECT
ERYTHROCYTES AGAINST HEMOLYSIS
In erythrocytes, the pentose phosphate pathway pro-
vides NADPH for the reduction of oxidized glu-
tathione catalyzed by glutathione reductase,a flavo-
protein containing FAD. Reduced glutathione removes
H
2
O
2
in a reaction catalyzed by glutathione peroxi-
dase,an enzyme that contains the seleniumanalogue
of cysteine (selenocysteine) at the active site (Figure
20–3). This reaction is important, since accumulation
of H
2
O
2
may decrease the life span of the erythrocyte
by causing oxidative damage to the cell membrane,
leading to hemolysis.
GLUCURONATE, A PRECURSOR OF
PROTEOGLYCANS & CONJUGATED
GLUCURONIDES, IS A PRODUCT OF 
THE URONIC ACID PATHWAY
In liver, the uronic acid pathwaycatalyzes the conver-
sion of glucose to glucuronic acid, ascorbic acid, and
pentoses (Figure 20–4). It is also an alternative oxidative
pathway for glucose, but—like the pentose phosphate
pathway—it does not lead to the generation of ATP.
Glucose 6-phosphate is isomerized to glucose 1-phos-
phate, which then reacts with uridine triphosphate
(UTP) to form uridine diphosphate glucose (UDPGlc)
in a reaction catalyzed by UDPGlc pyrophosphorylase,
as occurs in glycogen synthesis (Chapter 18). UDPGlc is
oxidized at carbon 6 by NAD-dependent UDPGlc de-
hydrogenase in a two-step reaction to yield UDP-glu-
curonate. UDP-glucuronate is the “active” form of glu-
curonate for reactions involving incorporation of
glucuronic acid into proteoglycans or for reactions in
which substrates such as steroid hormones, bilirubin, and
a number of drugs are conjugated with glucuronate for
excretion in urine or bile (Figure 32–14).
THE PENTOSE PHOSPHATE PATHWAY & OTHER PATHWAYS OF HEXOSE METABOLISM
/ 167
PENTOSE
PHOSPHATE
PATHWAY
NADPH 
+
H
+
NADP
+
FAD
GLUTATHIONE
REDUCTASE
Se
S
S
2G
SH
G
G
GLUTATHIONE
PEROXIDASE
2H
2
O
H
2
O
2
2H
Figure 20–3.
Role of the pentose phosphate pathway in the glutathione peroxidase re-
action of erythrocytes. (G-S-S-G, oxidized glutathione; G-SH, reduced glutathione; Se, sele-
nium cofactor.)
Glucuronate is reduced to 
L
-gulonate in an NADPH-
dependent reaction; 
L
-gulonate is the direct precursor of
ascorbatein those animals capable of synthesizing this
vitamin. In humans and other primates as well as guinea
pigs, ascorbic acid cannot be synthesized because of the
absence of 
L
-gulonolactone oxidase.
L
-Gulonate is me-
tabolized ultimately to 
D
-xylulose 5-phosphate, a con-
stituent of the pentose phosphate pathway.
INGESTION OF LARGE QUANTITIES
OF FRUCTOSE HAS PROFOUND
METABOLIC CONSEQUENCES
Diets high in sucrose or in high-fructose syrups used in
manufactured foods and beverages lead to large amounts
of fructose (and glucose) entering the hepatic portal vein.
Fructose undergoes more rapid glycolysis in the liver than
does glucose because it bypasses the regulatory step cat-
alyzed by phosphofructokinase (Figure 20–5). This allows
fructose to flood the pathways in the liver, leading to en-
hanced fatty acid synthesis, increased esterification of fatty
acids, and increased VLDL secretion, which may raise
serum triacylglycerols and ultimately raise LDL choles-
terol concentrations (Figure 25–6). A specific kinase,
fructokinase,in liver (and kidney and intestine) catalyzes
the phosphorylation of fructose to fructose 1-phosphate.
This enzyme does not act on glucose, and, unlike glucoki-
nase, its activity is not affected by fasting or by insulin,
which may explain why fructose is cleared from the blood
of diabetic patients at a normal rate. Fructose 1-phos-
phate is cleaved to 
D
-glyceraldehyde and dihydroxyace-
tone phosphate by aldolase B,an enzyme found in the
liver, which also functions in glycolysis by cleaving fruc-
tose 1,6-bisphosphate. 
D
-Glyceraldehyde enters glycolysis
via phosphorylation to glyceraldehyde 3-phosphate, cat-
alyzed by triokinase.The two triose phosphates, dihy-
droxyacetone phosphate and glyceraldehyde 3-phosphate,
may be degraded by glycolysis or may be substrates for al-
dolase and hence gluconeogenesis, which is the fate of
much of the fructose metabolized in the liver.
In extrahepatic tissues, hexokinase catalyzes the
phosphorylation of most hexose sugars, including fruc-
tose. However, glucose inhibits the phosphorylation of
fructose since it is a better substrate for hexokinase.
Nevertheless, some fructose can be metabolized in adi-
pose tissue and muscle. Fructose, a potential fuel, is
found in seminal plasma and in the fetal circulation of
ungulates and whales. Aldose reductaseis found in the
placenta of the ewe and is responsible for the secretion
of sorbitol into the fetal blood. The presence of sor-
bitol dehydrogenase in the liver, including the fetal
liver, is responsible for the conversion of sorbitol into
fructose. This pathway is also responsible for the occur-
rence of fructose in seminal fluid.
GALACTOSE IS NEEDED FOR THE
SYNTHESIS OF LACTOSE, GLYCOLIPIDS,
PROTEOGLYCANS, & GLYCOPROTEINS
Galactose is derived from intestinal hydrolysis of the
disaccharide lactose,the sugar of milk. It is readily con-
verted in the liver to glucose. Galactokinasecatalyzes
the phosphorylation of galactose, using ATP as phos-
phate donor (Figure 20–6A). Galactose 1-phosphate re-
acts with uridine diphosphate glucose (UDPGlc) to
form uridine diphosphate galactose (UDPGal) and glu-
cose 1-phosphate, in a reaction catalyzed by galactose
1-phosphate uridyl transferase. The conversion of
UDPGal to UDPGlc is catalyzed by UDPGal 4-epim-
erase.Epimerization involves an oxidation and reduc-
tion at carbon 4 with NAD
+
as coenzyme. Finally, glu-
cose is liberated from UDPGlc after conversion to
glucose 1-phosphate, probably via incorporation into
glycogen followed by phosphorolysis (Chapter 18).
Since the epimerase reaction is freely reversible, glu-
cose can be converted to galactose, so that galactose is
not a dietary essential. Galactose is required in the body
not only in the formation of lactose but also as a con-
stituent of glycolipids (cerebrosides), proteoglycans,
and glycoproteins. In the synthesis of lactose in the
mammary gland, UDPGal condenses with glucose to
yield lactose, catalyzed by lactose synthase (Figure
20–6B).
168 / CHAPTER 20
C
H
OH
OH
C
C
H
OH
C
H
HO
H
H
CH
2
O
P
O
α-
D
-Glucose
6-phosphate
C
O
C
O
NADPH 
+
H
+
PHOSPHO-
GLUCOMUTASE
D
-XYLULOSE
REDUCTASE
*
C
C
H
OH
C
C
H
OH
C
H
HO
H
H
CH
2
OH
O
P
O
Glucose
1-phosphate
*
C
UDPGlc PYRO-
PHOSPHORYLASE
C
H
OH
C
C
H
OH
C
H
HO
H
H
CH
2
OH
CH
2
OH
O
UDP
O
Uridine diphosphate
glucose (UDPGlc)
*
C
UTP
PP
i
UDPGlc
DEHYDROGENASE
C
H
OH
C
C
H
OH
C
C
H
HO
H
H
O
UDP
O
Uridine diphosphate
glucuronate
*
C
2NAD
+
+
H
2
O
2NADH
+
2H
+
H
2
O
O
O
C
H
OH
C
C
H
OH
C
C
H
HO
H
H
OH
O
O
D
-Glucuronate
*
C
NADP
+
NADPH
+
H
+
O
O
C
H
C
C
H
OH
C
HO
HO
C
H
HO
H
L
-Gulonate
L
-Gulonolactone
2-Keto-
L
-gulonolactone
O
O
UDP
L
-Dehydroascorbate
Oxalate
[2H]
NAD
+
NADH
+
H
+
*
CH
2
OH
C
C
C
H
C
HO
HO
C
H
HO
L
-Ascorbate
O
*
O
CH
2
OH
C
C
H
C
C
H
HO
O
O
C
O
*
CH
2
OH
Xylitol
C
C
H
OH
C
H
OH
HO
H
CH
2
OH
NADH
+
H
+
NAD
+
C
H
C
H
OH
C
HO
C
H
HO
3-Keto-
L
-gulonate
O
O
*
C
O
CH
2
OH
CH
2
OH
CO
2
C
H
OH
C
H
HO
L
-Xylulose
*
Glucuronides
Proteoglycans
H
2
O
Oxalate
Glycolate
Glycolaldehyde
D
-Xylulose 1-phosphate
D
-Xylulose 5-phosphate
Pentose phosphate pathway
O
2
CO
2
B
L
O
C
K
I
N
P
R
I
M
A
T
E
S
A
N
D
G
U
I
N
E
A
P
I
G
S
B
L
O
C
K
I
N
H
U
M
A
N
S
B
L
O
C
K
I
N
P
E
N
T
O
S
U
R
I
A
NADP
+
CH
2
OH
*
CH
2
OH
C
C
H
OH
HO
D-Xylulose
CH
2
OH
*
Mg
2
+
ADP
ATP
Diet
Figure 20–4.
Uronic acid pathway. (Asterisk indicates the fate of carbon 1 of glucose; , PO
3
2–.)
P
THE PENTOSE PHOSPHATE PATHWAY & OTHER PATHWAYS OF HEXOSE METABOLISM
/ 169
HEXOKINASE
HEXOKINASE
PHOSPHOFRUCTOKINASE
ALDOLASE A
ALDOLASE B
PHOSPHO-
TRIOSE
ISOMERASE
ALDOLASE B
TRIOKINASE
FRUCTOSE-1,6-
BISPHOSPHATASE
ATP
Glycogen
Glucose 6-phosphate
Fructose 6-phosphate
Fructose 1,6-bisphosphate
Glyceraldehyde 3-phosphate
2-Phosphoglycerate
Pyruvate
Fatty acid synthesis
D
-Glyceraldehyde
D
-Glucose
GLUCOKINASE
GLUCOSE-6-PHOSPHATASE
ALDOSE
REDUCTASE
NADPH
+
H
+
NADH
+
H
+
NADP
+
NAD
+
D
-Sorbitol
D
-Fructose
Fructose 1-phosphate
Dihydroxyacetone-phosphate
Diet
BLOCK IN ESSENTIAL
FRUCTOSURIA
BLOCK IN HEREDITARY
FRUCTOSE INTOLERANCE
FRUCTOKINASE
SORBITOL
DEHYDROGENASE
ATP
*
ATP
ATP
ATP
PHOSPHOHEXOSE
ISOMERASE
Fatty acid
esterification
Figure 20–5.
Metabolism of fructose. Aldolase A is found in all tissues, whereas aldolase B is
the predominant form in liver. (*, not found in liver.)
Glucose Is the Precursor of All 
Amino Sugars (Hexosamines)
Amino sugars are important components of glycopro-
teins(Chapter 47), of certain glycosphingolipids(eg,
gangliosides) (Chapter 14), and of glycosaminoglycans
(Chapter 48). The major amino sugars are glucosa-
mine, galactosamine, and mannosamine and the
nine-carbon compound sialic acid.The principal sialic
acid found in human tissues is N-acetylneuraminic acid
(NeuAc). A summary of the metabolic interrelationships
among the amino sugars is shown in Figure 20–7.
CLINICAL ASPECTS
Impairment of the Pentose Phosphate
Pathway Leads to Erythrocyte Hemolysis
Genetic deficiency of glucose-6-phosphate dehydrogen-
ase, with consequent impairment of the generation of
NADPH, is common in populations of Mediterranean
and Afro-Caribbean origin. The defect is manifested as
red cell hemolysis (hemolytic anemia)when suscepti-
ble individuals are subjected to oxidants, such as the an-
timalarial primaquine, aspirin, or sulfonamides or when
170 / CHAPTER 20
Galactose
GALACTOKINASE
GLYCOGEN SYNTHASE
PHOSPHORYLASE
GLUCOSE-
6-PHOSPHATASE
LACTOSE
SYNTHASE
PHOSPHOGLUCOMUTASE
PHOSPHOGLUCOMUTASE
GALACTOSE
1-PHOSPHATE
URIDYL TRANSFERASE
URIDINE
DIPHOSPHOGALACTOSE
4-EPIMERASE
URIDINE
DIPHOSPHOGALACTOSE
4-EPIMERASE
UDPGlc
PYROPHOSPHORYLASE
ATP
ADP
Galactose
1-phosphate
Glucose
1-phosphate
UDPGal
UDPGlc
UDPGlc
A
Mg
2
+
NAD
+
NAD
+
Glycogen
P
Glucose 1-phosphate
Glucose 6-phosphate
Glucose
BLOCK IN
GALACTOSEMIA
Glucose
PP
HEXOKINASE
ATP
ADP
Glucose 6-phosphate
Glucose 1-phosphate
Glucose
B
Mg
2
+
UDPGal
Lactose
i
i
Figure 20–6.
Pathway of conversion of (A)galactose to glucose in the liver and (B)glucose to lactose in
the lactating mammary gland.
they have eaten fava beans (Vicia fava—hence the term
favism). Glutathione peroxidase is dependent upon a
supply of NADPH, which in erythrocytes can be
formed only via the pentose phosphate pathway. It re-
duces organic peroxides and H
2
O
2
as part of the body’s
defense against lipid peroxidation (Figure 14–21).
Measurement of erythrocyte transketolaseand its acti-
vation by thiamin diphosphate is used to assess thiamin
nutritional status (Chapter 45).
Disruption of the Uronic Acid Pathway Is
Caused by Enzyme Defects & Some Drugs
In the rare hereditary disease essential pentosuria,con-
siderable quantities of 
L
-xylulose appear in the urine
because of absence of the enzyme necessary to reduce 
L
-xylulose to xylitol. Parenteral administration of xylitol
may lead to oxalosis,involving calcium oxalate deposi-
tion in brain and kidneys (Figure 20–4). Various drugs
markedly increase the rate at which glucose enters the
uronic acid pathway. For example, administration of
barbital or of chlorobutanol to rats results in a signifi-
cant increase in the conversion of glucose to glu-
curonate, 
L
-gulonate, and ascorbate. 
Loading of the Liver With Fructose 
May Potentiate Hyperlipidemia 
& Hyperuricemia
In the liver, fructose increases triacylglycerol synthesis
and VLDL secretion, leading to hypertriacylglyc-
erolemia—and increased LDL cholesterol—which can
be regarded as potentially atherogenic (Chapter 26). In
addition, acute loading of the liver with fructose, as can
occur with intravenous infusion or following very high
fructose intakes, causes sequestration of inorganic phos-
phate in fructose 1-phosphate and diminished ATP
synthesis. As a result there is less inhibition of de novo
purine synthesis by ATP and uric acid formation is in-
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