1、第 9 章 糖類代謝第一節(jié) 糖酵解作用第二節(jié) 三羧酸循環(huán)第三節(jié) 戊糖磷酸途徑和糖的其他代謝途徑二、糖酵解過程概述糖酵解是葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)楸岬囊幌盗蟹磻?yīng)。酵解過程的生物學(xué)意義在于：它是在不需要氧供應(yīng)的條件下，產(chǎn)生ATP的一種供能方式。酵解途徑可分為三個階段，1、葡萄糖活化及裂變?yōu)?C糖；2、第一次ATP生成；3、第二次ATP生成。3步完成后生成2分子丙酮酸和2分子的ATP。無氧的條件下，丙酮酸可轉(zhuǎn)化為乳酸。如果在微生物生醇發(fā)酵中則生成2分子乙醇。三、糖酵解和酒精發(fā)酵的全過程圖解糖酵過程催化各步驟的酶1、己糖激酶或葡萄糖激酶（hexokinase）or (glucokinase)2、磷酸葡萄糖異構(gòu)

2、酶(phosphofructokinase)3、磷酸果糖激酶(glucosephosphate isomerase)4、醛縮酶(aldolase)5、磷酸丙糖異構(gòu)酶(triose phosphofructokinase)6、磷酸甘油醛脫氫酶(glyceraldehyde phosphate dehydrogenase)7、磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinase)8、磷酸甘油酸變位酶(phosphoglyceromutase)9、烯醇化酶(enolase)10、丙酮酸激酶(pyruvate kinase)11、非酶促反應(yīng)(no enzyme reactuion)12、乳酸

3、脫氫酶(lactate dehydrogenase)13、丙酮酸脫羧酶(pyruvate decarboxylase)14、乙醇脫氫酶(alcohol dehydrogenase)四、糖酵解第一階段的反應(yīng)機制（一）葡萄糖的磷酸化（二）葡萄糖一6一磷酸異構(gòu)化形成 果糖一6一磷酸（三）果糖一6一磷酸形成果糖一l，6一磷酸（四）果糖一l，6二磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)?甘油醛一3一磷酸和磷酸二羥丙酮（五）磷酸二羥丙酮轉(zhuǎn)變?yōu)楦视腿┮?一磷酸（一）葡萄糖的磷酸化第一階段包括5個步驟到形成2分子3C糖。葡萄糖在己糖激酶（Mt52000，需Mg+，可被產(chǎn)物抑制）的催化下，消耗1個ATP生成G-6-P。葡萄糖激酶也催化這一反

4、應(yīng)。（Mt20X1010，）專一性強。這一反應(yīng)是不可逆的。經(jīng)過磷酸化后葡萄糖就不能自由進(jìn)出細(xì)胞了。這一步是第一個限速步驟。己糖激酶或葡萄糖激酶是限速酶。葡萄糖激酶己糖激酶己糖激酶與底物結(jié)合式構(gòu)象變化，是一個變構(gòu)酶己糖激酶作用機理（二）G-6-P異構(gòu)化形成F-6-PG-6-P一端有磷酸基，另一端是羰基，不利于磷酸化，所以在磷酸葡萄糖異構(gòu)酶的催化下，G-6-P生成F-6-P。為1位接受磷酸保證，而且為斷裂為3C糖作了準(zhǔn)備。這一反應(yīng)可逆。（三）F-6-P形成F-l,6-2P由果糖磷酸化酶催化，在F-6-P的1C上磷酸化，形成F-1.6-2P。這一步需Mg+，消耗一個ATP。這是第二個限速步驟，也是最

5、重要的變構(gòu)調(diào)節(jié)酶。此酶已得到了純化，分子量為36000d（四）果糖-l，6-二磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楦视腿?3-磷酸和磷酸二羥丙酮F-1,6-2P在醛縮酶的催化下，在C3-C4之間斷裂形成兩個3C物。互為異構(gòu)體，可互變。醛縮酶有兩種，醛縮酶和醛縮酶，酶存在于動物細(xì)胞中，有4個亞基，Mt16萬，3種同工酶。肌肉型、肝臟型和大腦型。酶在微生物中，有2個亞基，需Zn激活。（五）磷酸二羥丙酮轉(zhuǎn)變?yōu)楦视腿?3-磷酸F-1,6-2P裂解后形成的兩個3C糖，只有3-P-甘油醛進(jìn)入糖酵解途徑，磷酸二羥丙酮在丙糖磷酸異構(gòu)酶催化下形成3-P-甘油醛。此酶有兩個不同的亞基，Mt56000。酶的催化是可逆的，但3-P-甘油醛不斷

6、消耗，是反應(yīng)總是向3-P-甘油醛方向進(jìn)行。五、酵解第二階段放能階段的反應(yīng)機制前5步由G生成2個3C糖，沒有ATP生成，而且消耗2個ATP。第一次ATP生成。 以下的反應(yīng)步驟包括氧化還原作用和ATP的生成。砷酸鹽是解偶聯(lián)劑砷酸鹽在結(jié)構(gòu)上與無機磷極為相似能競爭性與3P-甘油醛結(jié)合生成1砷酸3磷酸甘油，本身不穩(wěn)定，易分解為3P甘油酸。使能量白白釋放掉。（二） 1,3-2P-甘油酸轉(zhuǎn)移高能磷酸基團形成ATP1,3-2P-甘油酸具有很高的能量，在磷酸甘油激酶的作用下，將高能將轉(zhuǎn)移給ADP，形成ATP，本身形成3-P -甘油酸。這里未經(jīng)過呼吸鏈，直接與底物偶聯(lián)生成了ATP，稱為底物水平磷酸化。第二次ATP

7、生成第二階段結(jié)束，產(chǎn)生2分子ATP，正好抵消由第一階段消耗的2分子ATP，凈生成ATP為零。第三階段：第二次ATP生成。（三）3-P-甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-P-甘油酸在磷酸甘油酸變位酶催化下，3-磷酸甘油酸形成2-磷酸甘油酸。此酶需Mg+，對Hg敏感，可被抑制。（四）2P-甘油酸脫水生成磷酸烯醇式丙酮酸在烯醇化酶的催化下2磷酸甘油酸形成磷酸烯醇式丙酮酸，烯醇化酶需先與鎂或錳離子結(jié)合形成復(fù)合物，才有活性。（五）磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)化為丙酮酸并產(chǎn)生1個ATP這一步由丙酮酸激酶催化，是高能磷酸基團轉(zhuǎn)移到ADP分子形成ATP。不可逆反應(yīng)。丙酮酸激酶需Mg+或Mn+參與。該酶也比較清楚，Mt250000 ，有4

8、個亞基至少有三種同工酶。六、由葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)閮煞肿颖崮芰哭D(zhuǎn)變的估算 葡萄糖2Pi2ADP2NAD 2丙酮酸2ATP2NADH22H2O 葡萄糖2Pi2ADP2NAD 2丙酮酸2ATP2NADH22H2O七、丙酮酸的去路1、生成乳酸：在無氧的情況下，丙酮酸在乳酸脫氫酶的催化下被還原為乳酸。需要NADH2為輔酶。乳酸脫氫酶有兩種亞基構(gòu)成5種同工酶。M4、M3H、M2H2、MH3和H4。2、生成乙醇：在微生物體內(nèi)，丙酮酸在丙酮酸脫羧酶的催化下生成乙醛，在乙醇脫氫酶的作用下還原為乙醇。需NADH2為輔酶。丙酮酸乙醛乙醇丙酮酸脫羧酶乙醇脫氫酶八、糖酵解作用的調(diào)節(jié)糖酵解過程有三步是關(guān)鍵的步驟，稱為限速步

9、驟，參與的酶稱為限速酶：1、己糖激酶： 高濃度的G-6-P反饋抑制該酶的活性。2、磷酸果糖激酶是關(guān)鍵的酶： 該酶效率最低，是EMP最主要的限速酶，該酶受多種因素影響，ATP、檸檬酸、異檸檬酸抑制活性，ADP、AMP激活酶。3、丙酮酸激酶： 被ATP抑制半乳糖（galactose）進(jìn)入EMP途徑需5個步驟。半乳糖激酶半乳糖1磷酸尿苷酰轉(zhuǎn)移酶UDP-葡萄糖焦磷酸化酶思考細(xì)菌學(xué)家巴斯德第二節(jié) 檸檬酸循環(huán)概 述檸檬酸循環(huán)。這一途徑之所以稱為檸檬酸循環(huán)是因為在循環(huán)的一系列反應(yīng)中，關(guān)鍵的化合物是檸檬酸，又因為它有三個羧基，所以又稱為三羧酸循環(huán)（tricarboxylic acid cycle）簡稱TCA循

10、環(huán)。為了紀(jì)念德國科學(xué)家Hans Krebs在闡明檸檬酸循環(huán)所做出的突出貢獻(xiàn)，這一循環(huán)又稱為 Krebs循環(huán)。檸檬酸循環(huán)途徑的發(fā)現(xiàn)是生物化學(xué)領(lǐng)域的一項重大成就。1953年該項成就獲得了諾貝爾獎。 一、丙酮酸進(jìn)人檸檬酸循環(huán)的準(zhǔn)備階段形成乙酰一COA（一）催化丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)橐宜嵋籆OA的反應(yīng)步驟（二）丙酮酸脫氫酶復(fù)合體催化反應(yīng)的簡單圖解 （三）砷化物對硫辛酸胺的毒害作用（四）丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的調(diào)控（一）催化丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴oA的反應(yīng)步驟TCA循環(huán)的起始物是乙酰CoA，乙酰CoA的來源可以從氨基酸、脂肪酸分解后形成，但大部分是來自糖的氧化形成的丙酮酸。（二）丙酮酸脫氫酶復(fù)合體 催化反應(yīng)的簡單圖解由乙

11、酰CoA引入的兩個碳在TCA循環(huán)中氧化，形成CO2并將能量釋放出來。TCA的詳細(xì)反應(yīng)步驟圖 TCA各反應(yīng)所需的酶類1、檸檬酸合成酶（citrate synthase）2、3、烏頭酸酶（aconitase）4、異檸檬酸脫氫酶（isocitrate dehydrogenase）5、-酮戊二酸脫氫酶 （-ketoglutarate dehydrogenase complex）6、琥珀酰CoA合成酶（succinyl CoA synthase）7、琥珀酸脫氫酶（succinate dehydrogenase）8、延胡索酸酶（fumarase）9、蘋果酸脫氫酶（malate dehydrogenase）

12、（一）草酰乙酸與乙酰CoA 縮合形成檸檬酸TCA的第一步是乙酸的進(jìn)入，乙酸以乙酰CoA高能形式與草酰乙酸的羰基合成。在檸檬酸合成酶的催化下，先形成一個中間物，然后水解放出CoA-SH，形成檸檬酸。這是放能反應(yīng)，G7.7kcal/mol，不可逆。檸檬酸可以自由穿越線粒體內(nèi)膜。將乙酸帶入線粒體。檸檬酸合成酶是一個調(diào)節(jié)酶，它受乙酰COA和草酰乙酸濃度的影響。ATP、NADH、脂酰CoA等抑制酶活性。檸檬酸合成酶可以催化氟乙酸與草酰乙酸合成氟檸檬酸。丙酮酰CoA結(jié)構(gòu)與乙酰CoA相似，可競爭性抑制檸檬酸合成酶的活性中心。進(jìn)入第二階段；氧化脫羧階段（二）檸檬酸異構(gòu)化形成異檸檬酸在順烏頭酸酶的催化下檸檬酸轉(zhuǎn)

13、化為順烏頭酸，然后生成異檸檬酸，順烏頭酸酶可被氟檸檬酸強烈抑制。氟檸檬酸是一個對人畜極其毒的有機分子，可作殺蟲劑或殺鼠劑。（五）琥珀酰-CoA轉(zhuǎn)化成琥珀酸并產(chǎn)生一個高能磷酸鍵在GDP，Pi及Mg+存在下，由琥珀酰CoA合成酶的催化下脫去CoA-SH，形成琥珀酸，釋放出高能鍵促使GDP生成GTP。再由ADP接受磷酸基團形成ATP。 ADPGTP ATPGDP（六）琥珀酸脫氫形成延胡索酸第三階段：草酰乙酸再生。前面的步驟已將乙酰CoA帶入的2個C轉(zhuǎn)變成CO2，原來4個C，加入了乙酰CoA成為6C，現(xiàn)在又回到了4C。現(xiàn)在要解決的問題是將琥珀酸轉(zhuǎn)變?yōu)椴蒗Ｒ宜帷Ｖ匦伦鳛槭荏w。琥珀酸在琥珀酸脫氫酶的催化下

14、形成反丁烯二酸（延胡索酸 Fumaric acid）由FAD為輔酶接受質(zhì)子。該酶可被丙二酸競爭性抑制。 琥珀酸脫氫酶與FAD以共價鍵連接，是一種輔基形式。（七）延胡索酸水合形成L一蘋果酸延胡索酸在延胡索酸酶的催化下形成蘋果酸。（八）L一蘋果酸脫氫形成草酰乙酸在蘋果酸脫氫酶的催化下，蘋果酸脫氫生成草酰乙酸。脫去的氫由NAD接受形成NADH2。草酰乙酸得到再生。 蘋果酸NAD 草酰乙酸NADHH 草酰乙酸的再生就可以接收下一個乙酰CoA進(jìn)入TCA循環(huán)。 （二）能量計算：1、從丙酮酸進(jìn)入TCA：生成：3個NADH2 3X39ATP 1個NADPH2 1X3=3ATP 1個FADH2 1X22ATP

15、1個GTP 相當(dāng)于 1ATP2、從G到丙酮酸生成：2個NADH2 2X36ATP 2個ATP，消耗 ：2個ATP1分子G可形成2分子的丙酮酸，所以，2X15+6+2-236分子ATP。貯能效率38 X 7.3686 X10040.44。 C6H12O638ADP38Pi 6CO238ATP6H2O（三）總反應(yīng)方程式能量計算七、TCA循環(huán)的生理意義1、為生命活動提供比酵解大得多的能量。2、TCA不僅是糖代謝的中心，而且是其他物質(zhì)代謝為CO2和H2O的歸宿，是物質(zhì)代謝聯(lián)系的樞紐。3、TCA在代謝中具有雙重的作用。4、TCA產(chǎn)生的CO2一部分供體內(nèi)合成，另一部分排出體外。學(xué)習(xí)格言 學(xué)習(xí)時的苦痛是暫時

16、的，未學(xué)到的痛苦是終生的. Time the study pain is temporary, has not learned the pain is life-long. 第23章 戊糖磷酸途徑和糖的 其他代謝途徑第三節(jié) 戊糖磷酸途徑和糖的其他代謝途徑 一、戊糖磷酸途徑 二、糖的其他代謝途徑 三、乙醛酸途徑 四、糖醛酸途徑 提要 3）6P葡萄糖酸在6P葡萄糖酸脫氫酶催化下形成 5P 核酮糖2、非氧化反應(yīng)階段包括5步反應(yīng)：4）5P核酮糖在5P核酮糖異構(gòu)化酶作用下生成5P核糖。種間經(jīng)過一個烯二醇式中間體。 5P核糖與核酸的代謝聯(lián)系在一起。5）在5P核酮糖差向酶作用下5P核酮糖形成5P木酮糖。這一

17、步有非常重要的意義，因為轉(zhuǎn)酮酶對底物有立體異構(gòu)的要求，羰基和酮基不能在同側(cè)。6）再轉(zhuǎn)酮酶的作用下，將木酮糖的兩個碳轉(zhuǎn)給了5P核糖分子上，形成3P甘油醛和7P景天庚酮糖。 3P甘油醛與糖酵解途徑聯(lián)系在一起。7）再轉(zhuǎn)醛酶的作用下，將7P景天庚酮糖的3個碳單位轉(zhuǎn)移給3P甘油醛，形成F-6-P和4碳的4P赤蘚糖。 F-6-P也是與糖酵解聯(lián)系的分子。8）在轉(zhuǎn)酮酶作用下，4P赤蘚糖和5P木酮糖生成3P甘油醛和F-6-P6G-6-P7H2O12NADP+ 6CO25G-6-P12NADPH 12H+Pi總反應(yīng)方程式磷酸戊糖途徑與其他糖代謝的途徑聯(lián)系（三）戊糖磷酸途徑反應(yīng)速度的調(diào)控 戊糖磷酸途徑反應(yīng)速度最主要

18、的限制酶是葡萄糖6磷酸脫氫酶。它主要受：1、NADPH2NADP+比例的影響，大則抑制，小則促進(jìn)。2、細(xì)胞對核糖的需求大，葡萄糖6P向戊糖磷酸途徑反應(yīng)速度加快。反則抑制。（四）戊糖磷酸途徑的生物學(xué)意義1、磷酸戊糖途徑為生物合成提供了大量的還原 力NADPH H+。2、提供了5碳糖， 5P核糖，為核酸合成提 原料，是糖和核酸代謝的樞紐。3、提供了多種不同碳數(shù)的糖，是細(xì)胞內(nèi)不同 碳的重要來源，為各種單糖的互變提供了條件。1、葡糖異生作用的途徑（1）脂肪代謝產(chǎn)物進(jìn)入糖異生途徑：脂肪甘油脂肪酸磷酸甘油磷酸二羥丙酮EMP途徑TCA 循環(huán)乙酰CoA2、蛋白質(zhì)代謝產(chǎn)物進(jìn)入糖異生途徑蛋白質(zhì)氨基酸丙酮酸TCA

19、循環(huán)從上面的圖中可以看到，只要逆行就可以生成葡萄糖。但沿EMP逆行存在熱力學(xué)問題。GG-6-PF-1-PF-1.6-2PPEP丙酮酸EMP途徑是一個自由能下降的過程，由G到G-6-P，F(xiàn)-1-P到F-1.6-2P，和PEP到丙酮酸耗能過程構(gòu)成了3個能障。如果實現(xiàn)糖異生就必須繞過這三個能障。其他步驟均為可逆反應(yīng)。1）丙酮酸羧化酶催化下式：丙酮酸ATPCO2H2O 草酰乙酸ADPPi2）磷酸烯醇式丙酮酸激酶催化下式：草酰乙酸GTP PEPCO2GDP 這條途徑稱為丙酮酸羧化歧路 PEP（Phosphoenolpyruvate） 糖異生途徑與其他物質(zhì)代謝的關(guān)系。2、糖異生作用的調(diào)節(jié)：糖異生作用與糖酵

20、解作用有極為密切的協(xié)調(diào)關(guān)系。如果糖酵解過程受到抑制，糖異生作用就會加強，使機體常處在一個最適的內(nèi)環(huán)境中。三、乙醛酸途徑乙醛酸途徑（glyoxylate pathway）或稱乙醛酸循環(huán)，這一途徑主要在植物和微生物體內(nèi)，動物體內(nèi)不存在。它通過乙醛酸途徑將乙酰CoA轉(zhuǎn)變成草酰乙酸而進(jìn)入TCA循環(huán)。植物體內(nèi)由乙醛酸循環(huán)體的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)。存在兩種酶催化這一途徑。乙醛酸循環(huán)在植物種子萌發(fā)過程中有重要生理學(xué)意義。糖醛酸途徑2、糖醛酸循環(huán)與其它糖代謝途徑的關(guān)系GG-6-PG-1-PUDPGUDPG醛酸1-P-G醛酸G醛酸L-古洛糖3-酮古洛酸L-木酮糖D-木酮糖D-5P-木酮糖粘多糖L-抗壞血酸F-6-PEMPTCA磷酸戊糖途徑核苷酸糖原合成名言 The dog equally study today, the gentleman equally plays tomorrow. 今天象狗一樣地