生化下冊(cè)夏濤

1、生物化學(xué)（下冊(cè)）40學(xué)時(shí)夏 濤 87281399Chapter 6Chapter 6 糖代謝糖代謝 Carbohydrate MetabolismCarbohydrate Metabolism要 求1. 掌握葡萄糖的分解代謝：糖酵解、三羧酸掌握葡萄糖的分解代謝：糖酵解、三羧酸循環(huán)、磷酸戊糖途徑循環(huán)、磷酸戊糖途徑2. 了解乙醛酸循環(huán)及其生物學(xué)意義了解乙醛酸循環(huán)及其生物學(xué)意義3. 掌握糖異生代謝途徑，糖原、蔗糖、淀粉掌握糖異生代謝途徑，糖原、蔗糖、淀粉合成途徑合成途徑4. 了解糖代謝的調(diào)節(jié)機(jī)理了解糖代謝的調(diào)節(jié)機(jī)理生物能的來(lái)源生物能的來(lái)源 糖氧化釋放能量糖氧化釋放能量糖代謝

2、的生物學(xué)功能：糖代謝的生物學(xué)功能： 能量轉(zhuǎn)換（能量）能量轉(zhuǎn)換（能量） 物質(zhì)轉(zhuǎn)換（碳源）：物質(zhì)轉(zhuǎn)換（碳源）： 氨基酸、脂肪酸、氨基酸、脂肪酸、 核苷酸核苷酸糖的磷酸衍生物構(gòu)成重要的生物活性物質(zhì)：糖的磷酸衍生物構(gòu)成重要的生物活性物質(zhì)： NAD、FAD、DNA、RNA、ATP 分解代謝：分解代謝： 多糖分解多糖分解 葡萄糖葡萄糖 酵解酵解 三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán) 磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑 合成代謝：合成代謝： 光合作用、糖異生光合作用、糖異生 葡萄糖葡萄糖 糖原合成糖原合成 結(jié)構(gòu)多糖合成結(jié)構(gòu)多糖合成 6.1 6.1 糖酵解糖酵解 GlycolysisGlycolysis一、酵解與發(fā)酵一、酵解與發(fā)酵 酵

3、解：細(xì)胞質(zhì)中的酵解酶系將葡萄糖降解酵解：細(xì)胞質(zhì)中的酵解酶系將葡萄糖降解成丙酮酸，并生成成丙酮酸，并生成ATPATP的過(guò)程。的過(guò)程。 乳酸發(fā)酵：厭氧生物體內(nèi)，酵解產(chǎn)生的丙乳酸發(fā)酵：厭氧生物體內(nèi)，酵解產(chǎn)生的丙酮酸被酮酸被NADHNADH還原，生成乳酸。還原，生成乳酸。 酒精發(fā)酵：丙酮酸脫羧生成的乙醛被酒精發(fā)酵：丙酮酸脫羧生成的乙醛被NADHNADH還原，生成乙醇。還原，生成乙醇。葡萄糖分解代謝葡萄糖分解代謝二、糖酵解過(guò)程（二、糖酵解過(guò)程（EMPEMP） Embden-Meyerhof-Parnas PathwayEmbden-Meyerhof-Parnas Pathway 1940 1940被發(fā)現(xiàn)

4、，在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行。被發(fā)現(xiàn)，在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行。 1.1.反應(yīng)步驟反應(yīng)步驟 （1）葡萄糖磷酸化，生成）葡萄糖磷酸化，生成G-6-P 已糖激酶或葡萄糖激酶已糖激酶或葡萄糖激酶激酶：催化激酶：催化ATP的磷酸基轉(zhuǎn)移到底物上的的磷酸基轉(zhuǎn)移到底物上的 酶，一般需要酶，一般需要Mg2+或或Mn2+作為輔基。作為輔基。 已糖激酶：催化已糖激酶：催化Glc、Fru、Man磷酸化磷酸化 可被可被G-6-P抑制。抑制。 葡萄糖激：催化葡萄糖激：催化Glc磷酸化，主要在肝中，磷酸化，主要在肝中， 不被不被G-6-P抑制。抑制。（）（）G-6-PG-6-P異構(gòu)化，生成異構(gòu)化，生成F-6-PF-6-P 反應(yīng)可逆，方向由底物

5、與產(chǎn)物的量控制，反應(yīng)可逆，方向由底物與產(chǎn)物的量控制， 磷酸磷酸GlcGlc異構(gòu)酶將葡萄糖的羰基異構(gòu)酶將葡萄糖的羰基C C由由C C1 1移至移至C C2 2（）（）F-6-PF-6-P磷酸化，生成磷酸化，生成F-1.6-2PF-1.6-2P 磷酸果糖激酶，是磷酸果糖激酶，是EMPEMP的第二個(gè)調(diào)節(jié)的第二個(gè)調(diào)節(jié) 酶限速酶。酶限速酶。（）（）F-1.6-PF-1.6-P裂解，生成裂解，生成3-3-磷酸甘油醛和磷酸甘油醛和 磷酸二羥丙酮（磷酸二羥丙酮（DHAPDHAP） 醛縮酶催化醛縮酶催化123456（）磷酸二羥丙酮（）磷酸二羥丙酮（DHAPDHAP）異構(gòu)，生成）異構(gòu)，生成3-3-磷磷酸甘油醛磷酸

6、丙糖異構(gòu)酶酸甘油醛磷酸丙糖異構(gòu)酶 碳原子編號(hào)變化碳原子編號(hào)變化 碳原子編號(hào)變化碳原子編號(hào)變化（）（）3-3-磷酸甘油醛氧化，生成磷酸甘油醛氧化，生成1.31.3二磷二磷 酸甘油酸磷酸甘油醛脫氫酶酸甘油酸磷酸甘油醛脫氫酶（）（）1 1，3-3-二磷酸甘油酸生成二磷酸甘油酸生成3-3-磷酸甘油酸和磷酸甘油酸和 ATPATP磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶（）（）3-3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)化成磷酸甘油酸轉(zhuǎn)化成2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 磷酸甘油酸變位酶，磷酰基從磷酸甘油酸變位酶，磷?；鶑腃 C3 3移至移至C C2 2（）（）2-2-磷酸甘油酸脫水，生成磷酸烯醇式磷酸甘油酸脫水，生成磷酸烯醇式 丙酮酸烯醇化

7、酶丙酮酸烯醇化酶（0 0）磷酸烯醇式丙酮酸生成）磷酸烯醇式丙酮酸生成ATPATP和丙酮酸和丙酮酸 丙酮酸激酶（第三個(gè)調(diào)節(jié)酶）丙酮酸激酶（第三個(gè)調(diào)節(jié)酶）EMP總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：1葡萄糖葡萄糖 + 2Pi + 2ADP + 2NAD+ 2丙酮酸丙酮酸 + 2ATP + 2NADH + 2H+ + 2H2O三三、糖酵解的能量計(jì)算糖酵解的能量計(jì)算 無(wú)氧情況下：凈產(chǎn)生無(wú)氧情況下：凈產(chǎn)生 2 ATP 有氧條件下：凈產(chǎn)生有氧條件下：凈產(chǎn)生 7 ATP （+ 2.5 + 2.5）甘油磷酸穿梭：甘油磷酸穿梭：NADH 1.5 ATP NADH將胞質(zhì)中磷酸二羥丙酮還原成將胞質(zhì)中磷酸二羥丙酮還原成3-磷酸甘油，磷

8、酸甘油， 3-磷酸甘油進(jìn)入線粒體，將磷酸甘油進(jìn)入線粒體，將2H傳遞給傳遞給FAD。FADH2進(jìn)入呼吸鏈，產(chǎn)生進(jìn)入呼吸鏈，產(chǎn)生1.5個(gè)個(gè)ATP。蘋(píng)果酸穿梭：蘋(píng)果酸穿梭：NADH 2.5 ATP 胞質(zhì)中的胞質(zhì)中的NADH，經(jīng)蘋(píng)果酸脫氫酶催化，使草酰，經(jīng)蘋(píng)果酸脫氫酶催化，使草酰乙酸還原成蘋(píng)果酸，再通過(guò)蘋(píng)果酸乙酸還原成蘋(píng)果酸，再通過(guò)蘋(píng)果酸-a-酮戊二酸載體酮戊二酸載體轉(zhuǎn)運(yùn)，進(jìn)入線粒體內(nèi)。線粒體內(nèi)的蘋(píng)果酸脫氫酶催轉(zhuǎn)運(yùn)，進(jìn)入線粒體內(nèi)。線粒體內(nèi)的蘋(píng)果酸脫氫酶催化，生成化，生成NADH和草酰乙酸。和草酰乙酸。NADH進(jìn)入呼吸鏈，進(jìn)入呼吸鏈，產(chǎn)生產(chǎn)生2.5個(gè)個(gè)ATP。四、糖酵解的調(diào)節(jié)四、糖酵解的調(diào)節(jié) 糖酵解的主

9、要作用糖酵解的主要作用: : 降解產(chǎn)生降解產(chǎn)生ATPATP及含碳中間物及含碳中間物 1.1.已糖激酶調(diào)節(jié)已糖激酶調(diào)節(jié) 控制葡萄糖的進(jìn)入控制葡萄糖的進(jìn)入 抑制劑：抑制劑：G-6-PG-6-P和和ATPATP 激活劑：激活劑：ADPADP2.2.磷酸果糖激酶調(diào)節(jié)（限速反應(yīng)）磷酸果糖激酶調(diào)節(jié)（限速反應(yīng)） 抑制劑：抑制劑：ATPATP、檸檬酸、脂肪酸和、檸檬酸、脂肪酸和H H+ +（ATPATP表示表示能量水平的高低，檸檬酸表示碳骨架水平的高低能量水平的高低，檸檬酸表示碳骨架水平的高低H H+ +防止肌肉生成過(guò)量乳酸（血液酸中毒）防止肌肉生成過(guò)量乳酸（血液酸中毒） 激活劑：激活劑：AMPAMP、F-2

10、.6-2PF-2.6-2P3.3.丙酮酸激酶調(diào)節(jié)丙酮酸激酶調(diào)節(jié) 調(diào)節(jié)糖酵解的出口調(diào)節(jié)糖酵解的出口 抑制劑：乙酰抑制劑：乙酰CoACoA、長(zhǎng)鏈脂肪酸、長(zhǎng)鏈脂肪酸、AlaAla和和ATPATP 激活劑：激活劑：F-1.6-2PF-1.6-2P五、丙酮酸的去路五、丙酮酸的去路 1.1.氧化脫羧進(jìn)入三羧酸循環(huán)（檸檬酸循環(huán)）氧化脫羧進(jìn)入三羧酸循環(huán)（檸檬酸循環(huán)） 2.2.還原生成乳酸還原生成乳酸 3.3.脫羧后還原生成乙醇脫羧后還原生成乙醇 酵母或其它微生物酵母或其它微生物 4. 丙酮酸還可重新合成糖（糖異生）丙酮酸還可重新合成糖（糖異生） 乳酸發(fā)酵乳酸發(fā)酵 酒精發(fā)酵酒精發(fā)酵六、其它單糖進(jìn)入糖酵解途徑六、

11、其它單糖進(jìn)入糖酵解途徑 1 1糖原降解產(chǎn)物糖原降解產(chǎn)物G-1-PG-1-P2 2D-D-果糖果糖 3 3D-D-半乳糖半乳糖4 4D-D-甘露糖甘露糖海藻糖海藻糖 其它單糖進(jìn)入酵解途徑其它單糖進(jìn)入酵解途徑 6.2 6.2 三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán) 葡萄糖有氧氧化包括四個(gè)階段葡萄糖有氧氧化包括四個(gè)階段: : 糖酵解產(chǎn)生丙酮酸（糖酵解產(chǎn)生丙酮酸（2 2丙酮酸、丙酮酸、 2ATP2ATP、 2NADH2NADH） 丙酮酸氧化脫羧生成乙酰丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoACoA 三羧酸循環(huán)（三羧酸循環(huán)（COCO2 2、H H2 2O O、ATPATP、NADHNADH） 電子傳遞鏈和氧化磷酸化（電子傳遞鏈和氧化

12、磷酸化（NADHATPNADHATP） 三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán) 檸檬酸循環(huán)檸檬酸循環(huán) Hans Krebs Hans Krebs （德國(guó)）（德國(guó)） 1932-19361932-1936提出提出 19531953年諾貝爾獎(jiǎng)年諾貝爾獎(jiǎng) Tricarboxylic acid cycle (TCA)Tricarboxylic acid cycle (TCA) 線粒體內(nèi)乙酰線粒體內(nèi)乙酰CoACoA經(jīng)過(guò)氧化、脫羧，經(jīng)過(guò)氧化、脫羧， 最終生成最終生成COCO2 2并釋放能量的過(guò)程。并釋放能量的過(guò)程。 糖酵解糖酵解 三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán) 電子傳遞與電子傳遞與 氧化磷酸化氧化磷酸化一、丙酮酸脫羧生成乙酰一、丙酮酸

13、脫羧生成乙酰CoACoA 丙酮酸脫氫酶系丙酮酸脫氫酶系 泛酸泛酸 輔酶輔酶A CoAA CoA1.1.丙酮酸脫氫酶系（多酶體系，線粒體膜上）丙酮酸脫氫酶系（多酶體系，線粒體膜上） 酶酶 輔酶輔酶 亞基數(shù)亞基數(shù) 丙酮酸脫氫酶（丙酮酸脫氫酶（E E1 1） TPP 24TPP 24 二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙酰酶（二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙酰酶（E E2 2）硫辛酸）硫辛酸 2424 二氫硫辛酸脫氫酶（二氫硫辛酸脫氫酶（E E3 3） FAD 12FAD 12 還需要還需要CoACoA、MgMg2+2+作為輔因子作為輔因子丙酮酸脫羧丙酮酸脫羧. .反應(yīng)過(guò)程反應(yīng)過(guò)程（1 1）丙酮酸脫氫、脫羧，生成羥乙基）丙酮酸脫氫、脫羧，

14、生成羥乙基-TPP-TPP（2 2）二氫硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶（）二氫硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶（E E2 2）使羥乙基氧）使羥乙基氧 化，生成乙?；?，生成乙?；? 3）E E2 2將乙酰基轉(zhuǎn)給將乙?；D(zhuǎn)給CoACoA，生成乙酰，生成乙酰-CoA-CoA（4 4）E E3 3氧化氧化E E2 2上的還原型二氫硫辛酸上的還原型二氫硫辛酸（5 5）E E3 3還原還原NADNAD+ +，生成，生成NADHNADH 葡萄糖葡萄糖 丙酮酸丙酮酸 C C3 3和和C C4 4 C C1 1 C C2 2和和C C5 5 C C2 2 C C1 1和和C C6 6 C C3 3 . .丙酮酸脫氫酶系的活性調(diào)節(jié)丙酮酸脫

15、氫酶系的活性調(diào)節(jié)（1 1）共價(jià)調(diào)節(jié)：可逆磷酸化）共價(jià)調(diào)節(jié)：可逆磷酸化 丙酮酸脫氫酶激酶（丙酮酸脫氫酶激酶（E EA A） 丙酮酸脫氫酶磷酸酶（丙酮酸脫氫酶磷酸酶（E EB B） 磷酸化：無(wú)活性磷酸化：無(wú)活性 去磷酸化：有活性去磷酸化：有活性（2 2）別構(gòu)調(diào)節(jié)）別構(gòu)調(diào)節(jié) ATPATP抑制抑制E E1 1 乙酰乙酰CoACoA抑制抑制E E2 2 NADH NADH抑制抑制E E3 3二、三羧酸循環(huán)（二、三羧酸循環(huán)（TCATCA）1.1.反應(yīng)步驟反應(yīng)步驟C1和和C6 C2和和C5（1 1）乙酰）乙酰CoA + CoA + 草酰乙酸草酰乙酸 檸檬酸檸檬酸 檸檬酸合酶檸檬酸合酶（）檸檬酸（）檸檬酸 異

16、檸檬酸異檸檬酸 順烏頭酸酶順烏頭酸酶 順烏頭酸酶催化的反應(yīng)順烏頭酸酶催化的反應(yīng)（）異檸檬酸氧化脫羧（）異檸檬酸氧化脫羧-酮戊二酸和酮戊二酸和NADHNADH 異檸檬酸脫氫酶（異檸檬酸脫氫酶（TCATCA中第二個(gè)調(diào)節(jié)酶）中第二個(gè)調(diào)節(jié)酶） （4 4）-酮戊二酸氧化脫羧酮戊二酸氧化脫羧琥珀酰琥珀酰CoACoA和和NADHNADH - -酮戊二酸脫氫酶酮戊二酸脫氫酶 TCATCA第一輪循環(huán)釋放的第一輪循環(huán)釋放的COCO2 2來(lái)自草酰乙酸，來(lái)自草酰乙酸，乙酰乙酰CoACoA的的羰基碳羰基碳在第二輪循環(huán)中全部釋放，在第二輪循環(huán)中全部釋放，甲基碳的甲基碳的在第三輪循環(huán)中釋放在第三輪循環(huán)中釋放50%50%，以

17、后每，以后每循環(huán)一輪釋放余下的循環(huán)一輪釋放余下的50%50%。（5 5）琥珀酰）琥珀酰CoA CoA 琥珀酸和琥珀酸和GTPGTP 琥珀酰琥珀酰CoACoA合成酶（琥珀酸硫激酶）合成酶（琥珀酸硫激酶） TCATCA中唯一的底物水平磷酸化反應(yīng)，中唯一的底物水平磷酸化反應(yīng)， 直接生成直接生成GTPGTP。（6 6）琥珀酸脫氫）琥珀酸脫氫延胡索酸（反丁烯二酸）延胡索酸（反丁烯二酸） 和和FADHFADH 琥珀酸脫氫酶琥珀酸脫氫酶 丙二酸是琥珀酸脫氫酶的競(jìng)爭(zhēng)性丙二酸是琥珀酸脫氫酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，可阻斷三羧酸循環(huán)。抑制劑，可阻斷三羧酸循環(huán)。（7 7）延胡索酸水化）延胡索酸水化 L- L-蘋(píng)果酸蘋(píng)果酸 延

18、胡索酸酶延胡索酸酶 延胡索酸酶具有立體異構(gòu)特性，延胡索酸酶具有立體異構(gòu)特性，OHOH只加入只加入 延胡索酸雙鍵的一側(cè)，生成延胡索酸雙鍵的一側(cè)，生成L-L-型蘋(píng)果酸。型蘋(píng)果酸。（8 8）L-L-蘋(píng)果酸脫氫蘋(píng)果酸脫氫草酰乙酸和草酰乙酸和NADH NADH L- L-蘋(píng)果酸脫氫酶蘋(píng)果酸脫氫酶2.TCA2.TCA循環(huán)小結(jié)循環(huán)小結(jié)（1 1）三羧酸循環(huán)簡(jiǎn)圖）三羧酸循環(huán)簡(jiǎn)圖（2 2）總反應(yīng)式）總反應(yīng)式 乙酰乙酰CoA + 3NADCoA + 3NAD+ + + FAD + GDP + FAD + GDP 3NADH + FADH 3NADH + FADH2 2 + GTP + 2CO + GTP + 2CO

19、2 2 + H+ H2 2O O 丙酮酸丙酮酸 + 4NAD+ 4NAD+ + + FAD + GDP + FAD + GDP 4NADH + FADH 4NADH + FADH2 2 + GTP + 3CO + GTP + 3CO2 2 + H+ H2 2O O（3 3）一次底物水平磷酸化）一次底物水平磷酸化 二次脫羧反應(yīng)二次脫羧反應(yīng) 三個(gè)調(diào)節(jié)位點(diǎn)三個(gè)調(diào)節(jié)位點(diǎn) 四次脫氫反應(yīng)四次脫氫反應(yīng)（4 4）三羧酸循環(huán)中碳骨架的不對(duì)稱(chēng)反應(yīng)）三羧酸循環(huán)中碳骨架的不對(duì)稱(chēng)反應(yīng) 乙酰乙酰CoACoA上的上的C C原子在第一輪原子在第一輪TCATCA上不被氧化。上不被氧化。 被標(biāo)記的羰基碳在第二輪被標(biāo)記的羰基碳在第

20、二輪TCATCA中脫去。中脫去。 在第三輪在第三輪TCATCA中，兩次脫羧，可除去最初甲基中，兩次脫羧，可除去最初甲基碳的碳的50%50%，以后每循環(huán)一次，脫去余下甲基碳的，以后每循環(huán)一次，脫去余下甲基碳的50%50%。 標(biāo)記標(biāo)記GlucoseGlucose的第二位碳原子，跟蹤的第二位碳原子，跟蹤EMPEMP、TCATCA途徑中途徑中C C2 2的去向。的去向。. .一分子一分子GlcGlc完全氧化產(chǎn)生完全氧化產(chǎn)生ATPATP的數(shù)量的數(shù)量 骨骼肌、腦細(xì)胞：骨骼肌、腦細(xì)胞： 30 ATP30 ATP（甘油磷酸穿梭）（甘油磷酸穿梭） 其它組織：其它組織： 32 ATP32 ATP（蘋(píng)果酸穿梭）（蘋(píng)

21、果酸穿梭）葡萄糖完全氧化的能量計(jì)算葡萄糖完全氧化的能量計(jì)算. .三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié)三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié)（1 1）檸檬酸合酶（限速酶）檸檬酸合酶（限速酶） 抑制：抑制：ATPATP、NADHNADH、琥珀酰、琥珀酰CoACoA及脂酰及脂酰CoACoA 激活：乙酰激活：乙酰CoACoA、草酰乙酸、草酰乙酸、ADPADP（2 2）異檸檬酸脫氫酶）異檸檬酸脫氫酶 抑制：抑制：ATPATP、NADHNADH 活化：活化：ADPADP，CaCa2+2+, ,缺乏缺乏ADPADP時(shí)失去活性時(shí)失去活性（3 3）-酮戊二酸脫氫酶酮戊二酸脫氫酶 抑制：琥珀酰抑制：琥珀酰CoA CoA 、NADHNADH 活化：活化：C

22、aCa2+2+ 三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié)三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié)三、三、TCATCA的生物學(xué)意義的生物學(xué)意義 1.1.氧化提供能量氧化提供能量 2.TCA2.TCA是生物體內(nèi)三大物質(zhì)代謝的樞紐是生物體內(nèi)三大物質(zhì)代謝的樞紐 草酰乙酸、草酰乙酸、-酮戊二酸、檸檬酸、琥珀酰酮戊二酸、檸檬酸、琥珀酰CoACoA和延胡索酸等是合成氨基酸、脂肪酸、卟和延胡索酸等是合成氨基酸、脂肪酸、卟啉的原料啉的原料 四、四、TCATCA填補(bǔ)反應(yīng)填補(bǔ)反應(yīng) 為合成其它化合物提供碳骨為合成其它化合物提供碳骨架架 草酰乙酸填補(bǔ)途徑有三個(gè)：草酰乙酸填補(bǔ)途徑有三個(gè)： 1.1.丙酮酸丙酮酸羧化成草酰乙酸羧化成草酰乙酸 乙酰乙酰CoACoA可以增加丙

23、酮酸羧化酶活性可以增加丙酮酸羧化酶活性 2.2.磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸羧化成草酰乙酸羧化成草酰乙酸 催化磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)化成草酰乙酸催化磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)化成草酰乙酸 3.Asp3.Asp、GluGlu轉(zhuǎn)氨可生成草酰乙酸和轉(zhuǎn)氨可生成草酰乙酸和-酮戊二酸，酮戊二酸， IleIle、ValVal、ThrThr、MetMet生成琥珀酰生成琥珀酰CoACoA 最終生成草酰乙酸最終生成草酰乙酸TCA填補(bǔ)反應(yīng)填補(bǔ)反應(yīng) TCA填補(bǔ)反應(yīng)填補(bǔ)反應(yīng)五、乙醛酸循環(huán)五、乙醛酸循環(huán) 存在于植物和微生物體內(nèi)存在于植物和微生物體內(nèi) 乙醛酸乙醛酸 乙醛酸循環(huán)體乙醛酸循環(huán)體 一分子乙酰一分子乙酰CoACoA和草酰乙

24、酸縮合成檸檬和草酰乙酸縮合成檸檬酸，經(jīng)異檸檬酸裂解成乙醛酸和琥珀酸。酸，經(jīng)異檸檬酸裂解成乙醛酸和琥珀酸。 琥珀酸進(jìn)入線粒體，生成蘋(píng)果酸。琥珀酸進(jìn)入線粒體，生成蘋(píng)果酸。 乙醛酸與另一分子乙酰乙醛酸與另一分子乙酰CoACoA合成蘋(píng)果酸，合成蘋(píng)果酸，脫氫生成草酰乙酸。脫氫生成草酰乙酸。 過(guò)量的草酰乙酸可以合成過(guò)量的草酰乙酸可以合成GlcGlc 乙醛酸循環(huán)可以將脂肪酸的降解產(chǎn)物乙乙醛酸循環(huán)可以將脂肪酸的降解產(chǎn)物乙酰酰CoACoA經(jīng)草酰乙酸轉(zhuǎn)化成經(jīng)草酰乙酸轉(zhuǎn)化成GlcGlc。 2 2乙酰乙酰CoA + NADCoA + NAD+ + + 2H + 2H2 2O O 琥珀酸琥珀酸 + 2CoA + NAD

25、H + 2H+ 2CoA + NADH + 2H+ + 植物和微生物可以通過(guò)乙醛酸循環(huán)將脂植物和微生物可以通過(guò)乙醛酸循環(huán)將脂肪轉(zhuǎn)化成糖。肪轉(zhuǎn)化成糖。 乙醛酸循環(huán)體乙醛酸循環(huán)體 脂肪酸生糖脂肪酸生糖 糖異生糖異生 植物種子中甘油三酯轉(zhuǎn)化成糖植物種子中甘油三酯轉(zhuǎn)化成糖乙酰乙酰CoA氧化氧化釋放能量或合釋放能量或合成糖和氨基酸成糖和氨基酸6.3 磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑 Pentose phosphate Pathway 又稱(chēng)磷酸戊糖途徑，發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中又稱(chēng)磷酸戊糖途徑，發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中兩個(gè)證據(jù)：兩個(gè)證據(jù)：用碘乙酸抑制磷酸甘油醛脫氫酶，用碘乙酸抑制磷酸甘油醛脫氫酶，Glc的消的消耗不受影響，證明還有其

26、它氧化分解途徑耗不受影響，證明還有其它氧化分解途徑用用14C分別標(biāo)記分別標(biāo)記Glc的的C1和和C6，然后分別測(cè)定，然后分別測(cè)定14CO2生成量，發(fā)現(xiàn)生成量，發(fā)現(xiàn)C1標(biāo)記的標(biāo)記的Glc比比C6標(biāo)記的標(biāo)記的Glc更快、更多地生成更快、更多地生成14CO2 一、反應(yīng)過(guò)程一、反應(yīng)過(guò)程 第一階段：第一階段： 6-6-磷酸葡萄糖氧化脫羧生成磷酸葡萄糖氧化脫羧生成5-5-磷酸核糖磷酸核糖 第二階段：第二階段： 磷酸戊糖分子重排，生成不同碳鏈長(zhǎng)度磷酸戊糖分子重排，生成不同碳鏈長(zhǎng)度 的磷酸單糖。的磷酸單糖。磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑1. 6-磷酸葡萄糖脫氫脫羧生成磷酸葡萄糖脫氫脫羧生成5-磷酸核糖磷酸核糖 6-磷

27、酸葡萄糖脫氫酶（調(diào)控酶），磷酸葡萄糖脫氫酶（調(diào)控酶）， NADPH抑制此酶活性。抑制此酶活性。 第一階段第一階段2.2.異構(gòu)生成異構(gòu)生成5-5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 3.3.磷酸戊糖轉(zhuǎn)酮、轉(zhuǎn)醛反應(yīng)生成酵解途徑的中間產(chǎn)磷酸戊糖轉(zhuǎn)酮、轉(zhuǎn)醛反應(yīng)生成酵解途徑的中間產(chǎn)物（物（F-6-PF-6-P，3-3-磷酸甘油醛）磷酸甘油醛）（1 1）轉(zhuǎn)酮反應(yīng)）轉(zhuǎn)酮反應(yīng) 5-5-磷酸木酮糖將二碳（羥乙酰基）轉(zhuǎn)移到磷酸木酮糖將二碳（羥乙?；┺D(zhuǎn)移到5-5-磷酸核糖的磷酸核糖的C C1 1上，生成上，生成3-3-磷酸甘油醛和磷酸甘油醛和7-7-磷酸庚酮糖。磷酸庚酮糖。（2 2）轉(zhuǎn)醛反應(yīng)）轉(zhuǎn)醛反應(yīng) 轉(zhuǎn)醛酶將轉(zhuǎn)醛酶將7-7-

28、磷酸庚酮糖上的三碳（二羥丙酮磷酸庚酮糖上的三碳（二羥丙酮 基）轉(zhuǎn)到基）轉(zhuǎn)到3-3-磷酸甘油醛的磷酸甘油醛的C C1 1上，生成上，生成4-4-磷酸赤鮮糖磷酸赤鮮糖 和和6-6-磷酸果糖。磷酸果糖。 （3 3）轉(zhuǎn)酮反應(yīng)（轉(zhuǎn)酮酶）轉(zhuǎn)酮反應(yīng)（轉(zhuǎn)酮酶） 4-4-磷酸赤鮮糖接受另一分子磷酸赤鮮糖接受另一分子5-5-磷酸木酮糖上的磷酸木酮糖上的二碳單位（羥乙?；?，生成二碳單位（羥乙?；?-6-磷酸果糖和磷酸果糖和3-3-磷磷酸甘油醛。酸甘油醛。 磷酸戊糖分子重排的總結(jié)果是：磷酸戊糖分子重排的總結(jié)果是： 2 2個(gè)個(gè)5-5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 + 1+ 1個(gè)個(gè)5-5-磷酸核糖磷酸核糖 2 2個(gè)個(gè)6

29、-6-磷酸果糖磷酸果糖 + 1+ 1個(gè)個(gè)3 3磷酸甘油醛磷酸甘油醛 3 3個(gè)個(gè)5-5-磷酸核糖磷酸核糖 2 2個(gè)個(gè)6-6-磷酸果糖磷酸果糖 + 1+ 1個(gè)個(gè)3 3磷酸甘油醛磷酸甘油醛 6個(gè)個(gè)5碳糖轉(zhuǎn)化成碳糖轉(zhuǎn)化成5個(gè)個(gè)6碳糖碳糖二、磷酸戊糖途徑小結(jié)二、磷酸戊糖途徑小結(jié) 1.1.可將可將G-6-PG-6-P徹底氧化徹底氧化 第一階段：第一階段：3Glc 33Glc 3（G-6-PG-6-P） 3 3（G-6-PG-6-P酸內(nèi)酯）酸內(nèi)酯） 3 3（5-P5-P核酮糖）核酮糖） 2 2（5-P5-P木酮糖）木酮糖）+ 5-P+ 5-P核糖核糖 第二階段：第二階段：5-P5-P木酮糖木酮糖 + 5-P

30、+ 5-P核糖核糖 F-6-P + 4-PF-6-P + 4-P赤蘚糖赤蘚糖 5-P5-P木酮糖木酮糖 + 4-P+ 4-P赤蘚糖赤蘚糖 F-6-P + 3-PF-6-P + 3-P甘油醛甘油醛最終結(jié)果：最終結(jié)果：3Glc + 6NADP6NADP+ + 2（ F-6-PF-6-P ）+ 3-P3-P甘油醛甘油醛 + 6NADPH + 3CO+ 6NADPH + 3CO2 26Glc + 12NADPNADP+ + 4（ F-6-PF-6-P ）+ 2（ 3-P3-P甘油醛）甘油醛） + 12NADPH + 6CO+ 12NADPH + 6CO2 26Glc + 12NADPNADP+ + 5

31、（ F-6-PF-6-P ）+ 12NADPH + 6CO12NADPH + 6CO2 22.2.轉(zhuǎn)酮酶（轉(zhuǎn)酮酶（TPPTPP）、轉(zhuǎn)醛酶催化可逆反應(yīng)）、轉(zhuǎn)醛酶催化可逆反應(yīng) 轉(zhuǎn)移的都是酮，受體都是醛。轉(zhuǎn)移的都是酮，受體都是醛。 轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)移的是二碳單位（羥乙?；┺D(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)移的是二碳單位（羥乙?；?轉(zhuǎn)醛酶轉(zhuǎn)移的是三碳單位（二羥丙酮基）轉(zhuǎn)醛酶轉(zhuǎn)移的是三碳單位（二羥丙酮基）3.3.磷酸戊糖途徑的中間產(chǎn)物，可進(jìn)入糖酵解途徑中，磷酸戊糖途徑的中間產(chǎn)物，可進(jìn)入糖酵解途徑中，反之亦可。反之亦可。 主要是主要是6-6-磷酸果糖和磷酸果糖和3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛4.4.碳的釋放碳的釋放 磷酸戊糖途徑釋放磷酸

32、戊糖途徑釋放1414C C1 1 在在TCATCA循環(huán)中：循環(huán)中： 先釋放先釋放C C3 3、C C4 4（丙酮酸脫羧）（丙酮酸脫羧） 第二輪后釋放第二輪后釋放C C2 2、C C5 5（乙酰（乙酰CoACoA的羰基碳：的羰基碳： CHCH3 3C C* *=O-CoA=O-CoA，100%100%） 第三輪后釋放第三輪后釋放C C1 1、C C6 6（乙酰（乙酰CoACoA的甲基碳：的甲基碳： * *CHCH3 3C=O-CoAC=O-CoA，每循環(huán)一輪釋放，每循環(huán)一輪釋放50%50%）三、磷酸戊糖途徑的生理意義三、磷酸戊糖途徑的生理意義 1.1.產(chǎn)生大量的產(chǎn)生大量的NADPHNADPH為生

33、物合成提供還原力為生物合成提供還原力 脂肪酸、固醇、四氫葉酸等的合成，非光合細(xì)脂肪酸、固醇、四氫葉酸等的合成，非光合細(xì) 胞中硝酸鹽、亞硝酸鹽的還原及氨的同化等。胞中硝酸鹽、亞硝酸鹽的還原及氨的同化等。2.2.中間產(chǎn)物為許多化合物的合成提供碳骨中間產(chǎn)物為許多化合物的合成提供碳骨架磷酸戊糖合成核酸架磷酸戊糖合成核酸 4-4-磷酸赤蘚糖與糖酵解中的磷酸烯醇式磷酸赤蘚糖與糖酵解中的磷酸烯醇式丙酮酸（丙酮酸（PEPPEP）經(jīng)莽草酸途徑可合成芳香）經(jīng)莽草酸途徑可合成芳香族氨基酸。族氨基酸。4.NADPH4.NADPH也可用于也可用于ATPATP合成合成 跨線粒體穿梭轉(zhuǎn)運(yùn)，將氫轉(zhuǎn)移至線粒體跨線粒體穿梭轉(zhuǎn)運(yùn)，

34、將氫轉(zhuǎn)移至線粒體NADNAD+ +上。上。 胞質(zhì)中：胞質(zhì)中：-酮戊二酸酮戊二酸 + CO+ CO2 2 + NADPH + H+ NADPH + H+ + 異檸檬酸異檸檬酸 + NADP+ NADP+ +線粒體內(nèi)：異檸檬酸線粒體內(nèi)：異檸檬酸 + NAD+ NAD+ + - -酮戊二酸酮戊二酸 + CO+ CO2 2 + NADH + H+ NADH + H+ +一分子一分子Glc12Glc12分子分子NADPHNADPH，12122.5 1 = 29 ATP2.5 1 = 29 ATP6.4 6.4 糖的合成代謝糖的合成代謝 光合作用光合作用 ，糖異生，單糖，糖異生，單糖多糖，多糖， 結(jié)構(gòu)多糖

35、的生物合成等結(jié)構(gòu)多糖的生物合成等 糖的合成糖的合成一、光合作用（葡萄糖的生物合成）一、光合作用（葡萄糖的生物合成） 卡爾文循環(huán)卡爾文循環(huán)CalvinCalvin，由，由COCO2 2和和H H2 2O O合成已糖合成已糖 合成動(dòng)力（能量）是葉綠素吸收的光能合成動(dòng)力（能量）是葉綠素吸收的光能 第一階段：原初反應(yīng)，吸收光能，并將光能轉(zhuǎn)化第一階段：原初反應(yīng)，吸收光能，并將光能轉(zhuǎn)化 成電能。成電能。 第二階段：電子傳遞和光合磷酸化，將電能轉(zhuǎn)化成第二階段：電子傳遞和光合磷酸化，將電能轉(zhuǎn)化成 化學(xué)能，推動(dòng)化學(xué)能，推動(dòng)ATPATP和和NADPHNADPH的合成，后的合成，后 兩者稱(chēng)為同化力，水被分解放出兩者

36、稱(chēng)為同化力，水被分解放出O O2 2。第三階段：第三階段：COCO2 2的固定和還原（的固定和還原（COCO2 2同化）同化） 將固定在將固定在1 1、5-5-二磷酸核酮糖二磷酸核酮糖 （RuBPRuBP）上的）上的COCO2 2通過(guò)一系列反通過(guò)一系列反 應(yīng)還原，終產(chǎn)物應(yīng)還原，終產(chǎn)物F-6-PF-6-P再轉(zhuǎn)化再轉(zhuǎn)化 成果糖或成果糖或GlcGlc。二、糖的異生作用二、糖的異生作用 植物利用光、植物利用光、COCO2 2和和H H2 2O O合成糖合成糖 動(dòng)物可以將丙酮酸、甘油、乳酸及某些氨基酸動(dòng)物可以將丙酮酸、甘油、乳酸及某些氨基酸 等非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化成糖。等非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化成糖。 1.1.糖異生的證明

37、糖異生的證明 大鼠禁食大鼠禁食24h24h，肝糖原由，肝糖原由7%7%降至降至1%1%。再喂乳酸、。再喂乳酸、 丙酮酸或丙酮酸或TCATCA中間產(chǎn)物，肝糖原會(huì)增加。中間產(chǎn)物，肝糖原會(huì)增加。 糖異生主要在肝臟中進(jìn)行，腎上腺皮質(zhì)中也有，糖異生主要在肝臟中進(jìn)行，腎上腺皮質(zhì)中也有， 腦和肌肉細(xì)胞中很少。腦和肌肉細(xì)胞中很少。2.2.異生途徑異生途徑 糖異生及降解途徑糖異生及降解途徑 從丙酮酸到葡萄糖異生途徑必須饒過(guò)從丙酮酸到葡萄糖異生途徑必須饒過(guò)3 3步：步： GlcGlc到到G-6-P G-6-P F-6-PF-6-P到到F-1.6-2PF-1.6-2P PEPPEP到丙酮酸到丙酮酸從丙酮酸開(kāi)始從丙酮

38、酸開(kāi)始合成合成PEPPEP（1 1）丙酮酸羧化成草酰乙酸（線粒體內(nèi)）丙酮酸羧化成草酰乙酸（線粒體內(nèi)） 丙酮酸丙酮酸 + CO+ CO2 2 + ATP + ATP 草酰乙酸草酰乙酸 + ADP+ ADP 人和其它哺乳動(dòng)物的丙酮酸羧化酶主人和其它哺乳動(dòng)物的丙酮酸羧化酶主要在肝肝和腎的線粒體內(nèi)。要在肝肝和腎的線粒體內(nèi)。 丙酮酸羧化酶還催化三羧酸循環(huán)的回補(bǔ)反應(yīng)，丙酮酸羧化酶還催化三羧酸循環(huán)的回補(bǔ)反應(yīng)，草酰乙酸既是糖異生的中間物，又是三羧酸循環(huán)草酰乙酸既是糖異生的中間物，又是三羧酸循環(huán)的中間物，丙酮酸羧化酶聯(lián)系著三羧酸循環(huán)和糖的中間物，丙酮酸羧化酶聯(lián)系著三羧酸循環(huán)和糖異生作用。異生作用。 若細(xì)胞內(nèi)若細(xì)

39、胞內(nèi)ATPATP含量高，則三羧酸循環(huán)的速度降含量高，則三羧酸循環(huán)的速度降低，糖異生作用加強(qiáng)。低，糖異生作用加強(qiáng)。 丙酮酸羧化酶是別構(gòu)酶，受乙酰丙酮酸羧化酶是別構(gòu)酶，受乙酰CoACoA和高比值和高比值A(chǔ)TP/ADPATP/ADP的激活。的激活。（2）草酰乙酸被還原成蘋(píng)果酸（線粒體內(nèi)）草酰乙酸被還原成蘋(píng)果酸（線粒體內(nèi)）草酰乙酸草酰乙酸 + NADH + H+ 蘋(píng)果酸脫氫酶蘋(píng)果酸脫氫酶蘋(píng)果酸蘋(píng)果酸 + NAD+ （3）蘋(píng)果酸被重新氧化成草酰乙酸（線粒體外）蘋(píng)果酸被重新氧化成草酰乙酸（線粒體外） 蘋(píng)果酸脫氫酶蘋(píng)果酸脫氫酶草酰乙酸草酰乙酸+ NADH+H+蘋(píng)果酸蘋(píng)果酸 + NAD+ （4）草酰乙酸生成磷

40、酸烯醇式丙酮酸）草酰乙酸生成磷酸烯醇式丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸+GDP+ CO2 草酰乙酸草酰乙酸+ GTP（5 5）磷酸烯醇式丙酮酸沿糖酵解的逆方向生成）磷酸烯醇式丙酮酸沿糖酵解的逆方向生成 1.61.6二磷酸果糖二磷酸果糖（6 6）F-1.6-P F-6-PF-1.6-P F-6-P 果糖二磷酸酶：果糖二磷酸酶： AMPAMP、2.6-2.6-二磷酸果糖強(qiáng)烈抑制二磷酸果糖強(qiáng)烈抑制 ATPATP、檸檬酸和、檸檬酸和3-3-磷酸甘油酸激活磷酸甘油酸激活（7 7）6-6-磷酸果糖異構(gòu)生成磷酸果糖異構(gòu)生成6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖（8）6-磷酸葡萄糖生成葡萄糖磷酸葡萄糖生成葡萄糖 葡萄糖葡萄糖6-磷酸酶磷酸酶 G-6-P + H2O Glc + Pi 糖異生總反應(yīng)：糖異生總反應(yīng)： 2丙酮酸丙酮酸 + 4ATP + 2GTP + 2NADH + 2H+ + 4H20 Glc