食品生物化學(xué)---第8章

1、會(huì)計(jì)學(xué)1食品生物化學(xué)食品生物化學(xué)-第第8章章 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo) 1明確生物氧化的概念、特點(diǎn)和方式。 2了解生物氧化過程中CO2 、H2O和ATP的生成過程。 3掌握糖的酵解(無氧氧化)、有氧氧化、磷酸戊糖途徑和糖醛酸途徑的基本反應(yīng)過程。 4了解糖原合成與分解的簡(jiǎn)單過程。 5掌握脂類消化、分解與吸收的簡(jiǎn)單過程，了解甘油和脂肪酸分解代謝過程。 6了解脂肪（甘油三酯）合成代謝的簡(jiǎn)單過程，了解磷脂合成代謝的簡(jiǎn)單過程。 7了解核苷酸分解與合成代謝的簡(jiǎn)單過程。 8掌握氨基酸的一般（合成與分解）代謝過程，了解蛋白質(zhì)的生物合成過程。 9了解物質(zhì)代謝途徑之間的相互關(guān)系和代謝調(diào)節(jié)與控制的簡(jiǎn)單機(jī)制。 10了解動(dòng)植物

2、等食品原料組織的代謝特點(diǎn)。第一節(jié) 生物氧化 物質(zhì)在生物體內(nèi)的氧化分解過程稱生物氧化，即被生物體攝取到體內(nèi)的糖、脂肪、蛋白質(zhì)等食物中的營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行氧化分解，最終轉(zhuǎn)變成二氧化碳和水，并釋放能量。這個(gè)過程因在生物體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的，所以又叫細(xì)胞呼吸。生物氧化過程中產(chǎn)生的二氧化碳和水絕大部分被排出體外，釋放的能量有相當(dāng)一部分轉(zhuǎn)變成高能鍵形式貯存起來以供生命活動(dòng)所需，另一部分用來維持生物體的體溫或者排出體外。 一一、生物氧化過程中二氧化碳的生成生物氧化過程中二氧化碳的生成 生物氧化過程中所產(chǎn)生的二氧化碳，是體內(nèi)代謝的中間產(chǎn)物有機(jī)酸脫羧的結(jié)果。脫羧反應(yīng)形成二氧化碳的方式： 1單純脫羧 有些脫羧反應(yīng)不伴有氧化而

3、是直接由脫羧酶催化脫羧形成二氧化碳，稱單純脫羧。如： 此類型也稱脫羧。 2氧化脫羧 有些脫羧反應(yīng)還伴有氧化，稱氧化脫羧。如: 此類型也稱脫羧。 二二、生物氧化過程中水的生成生物氧化過程中水的生成 不同生物體生物氧化過程中水的生成比二氧化碳的生成要復(fù)雜得多，它是通過脫氫酶、傳遞體、末端氧化酶等構(gòu)成的呼吸鏈進(jìn)行的。最主要的呼吸鏈有兩條，即NAD呼吸鏈和FAD呼吸鏈。 在NAD呼吸鏈中，生物體內(nèi)代謝底物在相應(yīng)脫氫酶的催化下脫氫、脫電子 (2H2e)并交給NAD+生成NADHH+。在NADHH+脫氫酶作用下，NADH中的1個(gè)H和e以及介質(zhì)中的H+又傳給黃素酶的輔基FMN生成FMNH2 ，再由FMNH2

4、將2個(gè)H傳遞給CoQ生成CoQH2 ，此時(shí)的CoQH2中2個(gè)H不再往下傳遞而是分解成2個(gè)H+ 和2個(gè)e，質(zhì)子(H+ )游離于介質(zhì)中，電子則通過一系列電子傳遞體傳遞給氧，使氧生成離子氧(O2- )。這時(shí)存在于介質(zhì)中的2個(gè)H十就會(huì)與O2-結(jié)合生成H2O。 圖圖8 8-1 1 NADNAD呼吸鏈傳遞反應(yīng)歷程圖呼吸鏈傳遞反應(yīng)歷程圖 圖圖8 8-2 2 FADFAD呼吸鏈傳遞反應(yīng)歷程圖呼吸鏈傳遞反應(yīng)歷程圖 三三、 ATP的生成的生成 在生物氧化過程中,代謝底物釋放的能量有可能發(fā)生磷酸化而形成高能化合物，高能磷酸化合物才是生命活動(dòng)的直接能源。 1底物水平磷酸化 生物體內(nèi)的代謝底物，在氧化過程中分子內(nèi)部能量

5、重新分布而產(chǎn)生高能磷酸化合物的過程，稱底物水平磷酸化。例如，葡萄糖在體內(nèi)分解代謝過程中產(chǎn)生的2-磷酸甘油酸脫水形成 2-磷酸烯醇式丙酮酸，從而使能量重新分布,當(dāng)后者再與ADP作用時(shí),就產(chǎn)生了ATP。 生命活動(dòng)所需的高能化合物，通過底物水平磷酸化生成的量是很少的。 2呼吸鏈磷酸化 呼吸鏈磷酸化又稱氧化磷酸化或電子傳遞磷酸化，是指代謝底物被氧化釋放的電子通過呼吸鏈中的一系列傳遞體傳到氧并伴有ATP產(chǎn)生的過程。這種方式是產(chǎn)生ATP的主要形式。代謝底物分子脫下的每2個(gè)氫經(jīng)NAD呼吸鏈生成H20的過程中，有能量的逐步釋放，并且有3個(gè)部位釋放的能量較多，足可以使ADP偶聯(lián)磷酸化生成ATP，所以代謝底物脫下

6、的氫經(jīng)NAD呼吸鏈生成1個(gè)H20就可產(chǎn)生3個(gè)ATP。在FAD呼吸鏈中，由于底物脫下的氫直接交給FAD，所以每生成1個(gè)H20只能產(chǎn)生2個(gè)ATP。 參與生物氧化的酶類包括脫氫酶、氧化酶和傳遞體等。這些酶主要存在于線粒體中，所以生物氧化主要在線粒體中進(jìn)行。 一、糖的分解代謝一、糖的分解代謝 糖的分解代謝，主要途徑有四條：無氧條件下進(jìn)行的糖酵解途徑；有氧條件下進(jìn)行的有氧氧化；生成磷酸戊糖的磷酸戊糖通路；生成葡萄糖醛酸的糖醛酸代謝。 1.葡萄糖的酵解 葡萄糖的分解代謝最早是從研究酵母菌的酒精發(fā)酵而被闡明的，這是一個(gè)不需氧的過程，稱為葡萄糖酵解過程，也稱為糖酵解途徑（Embden-Meyerhof-Par

7、nas,EMP）或EMP途徑，EMP途徑的反應(yīng)過程發(fā)生在所有原核細(xì)胞和真核細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)的溶膠中。第二節(jié) 糖類的代謝 糖的無氧分解代謝又稱為無氧呼吸（anaerobic respiration）。在缺氧或無氧情況下，高等動(dòng)物體內(nèi)的葡萄糖在酶的催化下降解為乳酸的過程稱為糖酵解過程，又稱為乳酸發(fā)酵。在厭氧情況下，酵母菌將葡萄糖轉(zhuǎn)化為乙醇和二氧化碳的過程稱為酒精發(fā)酵作用。乳酸菌將葡萄糖轉(zhuǎn)化為乳酸和二氧化碳的過程稱為乳酸發(fā)酵作用。 高等動(dòng)物體體內(nèi)進(jìn)行糖酵解代謝反應(yīng)過程可分為葡萄糖先分解為丙酮酸的糖酵解途徑（EMP途徑），丙酮酸再轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗岬倪^程。糖酵解的全部反應(yīng)在胞漿中進(jìn)行。 （1）糖酵解的過程 第一階

8、段：第一步，葡萄糖的磷酸化。進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的葡萄糖首先被磷酸化生成6-磷酸葡萄糖(G6P)。這一過程不僅活化了葡萄糖，還能使進(jìn)入細(xì)胞的葡萄糖不再逸出細(xì)胞。催化此反應(yīng)的酶是己糖激酶(HK)，反應(yīng)需要消耗能量ATP。 第二步，6-磷酸葡萄糖的異構(gòu)反應(yīng)。這是由磷酸己糖異構(gòu)酶催化6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸果糖(F-6-P)的過程。 第三步，6-磷酸果糖的磷酸化。此反應(yīng)是6-磷酸果糖進(jìn)一步磷酸化生成1,6二磷酸果糖，磷酸根由ATP供給，催化此反應(yīng)的酶是磷酸果糖激酶1( PFKl )。 第四步，1，6-二磷酸果糖裂解反應(yīng)。醛縮酶催化1，6-二磷酸果糖生成磷酸二羥丙酮和3-磷酸甘油醛。 第五步，磷酸二羥丙酮的

9、異構(gòu)反應(yīng)。磷酸丙糖異構(gòu)酶催化磷酸二羥丙酮轉(zhuǎn)變?yōu)?磷酸甘油醛。磷酸二羥丙酮 3-磷酸甘油醛6 -磷酸果糖磷酸果糖激酶1，6-二磷酸果糖ATPADP磷酸丙糖異構(gòu)酶 到此1分子葡萄糖生成2分子3-磷酸甘油醛，通過兩次磷酸化作用消耗2分子ATP。 第二階段：第一步，3-磷酸甘油醛氧化反應(yīng)。此反應(yīng)由 3-磷酸甘油醛脫氫酶催化3-磷酸甘油醛氧化脫氫并磷酸化，生成含有1個(gè)高能磷酸鍵的1，3二磷酸甘油酸，本反應(yīng)脫下的氫和電子轉(zhuǎn)給脫氫酶的輔酶NAD+ 生成NADH+H+，磷酸根來自無機(jī)磷酸。 第二步，1，3二磷酸甘油酸的高能磷酸鍵轉(zhuǎn)移反應(yīng)。在磷酸甘油酸激酶(PGK)催化下，1，3二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油酸，

10、同時(shí)其分子中的高能磷酸根轉(zhuǎn)移給ADP生成ATP。 第三步，3-磷酸甘油酸的變位反應(yīng)。在磷酸甘油酸變位酶催化下3-磷酸甘油酸生成2磷酸甘油酸。 第四步，2-磷酸甘油酸的脫水反應(yīng)。由烯醇化酶催化， 2-磷酸甘油酸脫水的同時(shí)，能量重新分配，生成含高能磷酸鍵的磷酸烯醇式丙酮酸。 第五步，磷酸烯醇式丙酮酸的磷酸轉(zhuǎn)移。在丙酮酸激酶(PK)催化下，磷酸烯醇式丙酮酸上的高能磷酸根轉(zhuǎn)移至ADP生成ATP。 經(jīng)過以上五步反應(yīng)，一分子葡萄糖可氧化分解產(chǎn)生2個(gè)分子丙酮酸。在此過程中，產(chǎn)生4分子ATP。 如與第一階段葡萄糖磷酸化和磷酸果糖的磷酸化消耗二分子ATP相互抵消，每分子葡萄糖降解至丙酮酸凈產(chǎn)生2分子ATP。 葡

11、萄糖2丙酮酸+2ATP 圖圖8 8-3 3 糖酵解途徑糖酵解途徑 （2）丙酮酸在無氧條件下生成乳酸。氧供應(yīng)不足時(shí)從糖酵解途徑生成的丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗?。缺氧時(shí)葡萄糖分解為乳酸稱為糖酵解，因它和酵母菌生醇發(fā)酵非常相似。丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸由乳酸脫氫酶催化。 （3）糖酵解的調(diào)節(jié) 正常生理?xiàng)l件下，生物體內(nèi)的各種代謝受到嚴(yán)格而精確的調(diào)節(jié)，以滿足機(jī)體的需要，保持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。這種控制主要是通過調(diào)節(jié)酶的活性來實(shí)現(xiàn)的。在一個(gè)代謝過程中往往由催化不可逆反應(yīng)的酶限制代謝反應(yīng)速度，這種酶稱為限速酶。糖酵解途徑中主要限速酶是己糖激酶(HK)、磷酸果糖激酶-1(PFK-1)和丙酮酸激酶(PK)。胰島素能誘導(dǎo)體內(nèi)葡萄糖激酶、磷

12、酸果糖激酶、丙酮酸激酶的合成，因而促進(jìn)這些酶的活性，從而促進(jìn)糖的代謝。 （4）糖酵解的意義 有的生物進(jìn)行無氧呼吸時(shí)，可以把丙酮酸降解成乙醇同時(shí)釋放出二氧化碳。利用酵母菌等微生物發(fā)酵釀酒和生產(chǎn)酒精就是這種原理。 無氧條件下，生物體內(nèi)的乳酸脫氫酶能催化丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗?，乳酸菌能分泌較多的乳酸脫氫酶把丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸，食品加工中常利用乳酸菌發(fā)酵生產(chǎn)酸奶、泡菜、酸菜等食品。 劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，能量需求增加，糖分解加速，此時(shí)即使呼吸和循環(huán)加快以增加氧的供應(yīng)量，仍不能滿足體內(nèi)糖完全氧化所需要的能量，這時(shí)肌肉處于相對(duì)缺氧狀態(tài)，必須通過糖酵解過程，以補(bǔ)充所需的能量。在劇烈運(yùn)動(dòng)后，血中乳酸濃度成倍升高，這是糖酵解加強(qiáng)

13、的結(jié)果。 2糖的有氧氧化 葡萄糖在有氧條件下，氧化分解生成二氧化碳和水的過程稱為糖的有氧氧化。有氧氧化是糖分解代謝的主要方式，大多數(shù)組織中的葡萄糖均進(jìn)行有氧氧化分解供給機(jī)體能量。 糖的有氧氧化分兩個(gè)階段進(jìn)行。第一階段是由葡萄糖生成丙酮酸，在細(xì)胞液中進(jìn)行。有氧氧化在線粒體中進(jìn)行的第二階段代謝過程包括丙酮酸的氧化脫羧和三羧酸循環(huán)。 （1）丙酮酸的氧化脫羧 丙酮酸與輔酶A（HS-COA）轉(zhuǎn)化為乙酰輔酶A（乙酰COA），放出CO2。2COHNADHCoANADCoASH乙酰丙酮酸丙酮酸脫氫酶 催化丙酮酸氧化脫羧的酶是丙酮酸脫氫酶系，此酶系包括丙酮酸脫羧酶，輔酶是TPP；二氫硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶，輔酶是二氫

14、硫辛酸和輔酶A；二氫硫辛酸脫氫酶，輔酶是FAD及存在于線粒體基質(zhì)液中的NAD+。多酶復(fù)合體形成了緊密相連的連鎖反應(yīng)機(jī)構(gòu)，提高了催化效率。 （2）三羧酸循環(huán) 乙酰CoA進(jìn)入由一連串反應(yīng)構(gòu)成的循環(huán)體系，被氧化生成H2O和CO2。由于這個(gè)循環(huán)反應(yīng)開始于乙酰CoA和草酰乙酸縮合生成的含有三個(gè)羧基的檸檬酸，因此稱之為三羧酸循環(huán)或檸檬酸循環(huán)。 三羧酸循環(huán)過程： 乙酰CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán)。乙酰CoA中的乙酰基在檸檬酸合成酶的催化下與草酰乙酸發(fā)生縮合反應(yīng)，生成三羧酸循環(huán)中的第一個(gè)三羧酸檸檬酸，并釋放出CoASH。 該步反應(yīng)為不可逆反應(yīng)，是三羧酸循環(huán)中的第一個(gè)限速步驟，檸檬酸合成酶為三羧酸循環(huán)的第一個(gè)關(guān)鍵酶。

15、異檸檬酸的形成。檸檬酸在順烏頭酸酶的催化下，經(jīng)過脫水形成第二個(gè)三羧酸順烏頭酸，后者再經(jīng)加水形成第三個(gè)三羧酸異檸檬酸。CoASHCoA檸檬酸草酰乙酸乙酰檸檬酸合成酶 第一次氧化脫酸。異檸檬酸在異檸檬酸脫氫酶的催化下生成草酰琥珀酸，后者迅速脫羧生成-酮戊二酸。反應(yīng)中脫下的氫由NAD+接受形成NADH+H+進(jìn)入呼吸鏈，氧化成H2O ，釋放出ATP。 此步反應(yīng)是三羧酸循環(huán)中的第一次氧化脫羧反應(yīng)，也是三羧酸循環(huán)中的第二步限速步驟，異檸檬酸脫氫酶是三羧酸循環(huán)中的第二個(gè)關(guān)鍵酶。異檸檬酸異檸檬酸脫氫酶草酰琥珀酸酮戊二酸-aNAD+NADH+H+CO2 第二次氧化脫羧。在-酮戊二酸脫氫酶系作用下，-酮戊二酸氧化

16、脫羧生成琥珀酰CoA、NADH+H+ 和CO2，反應(yīng)過程完全類似于丙酮酸脫氫酶系催化的氧化脫羧，屬于-氧化脫羧，氧化產(chǎn)生的能量中一部分儲(chǔ)存于琥珀酰CoA的高能硫酯鍵中。 此步反應(yīng)是三羧酸循環(huán)中的第二個(gè)氧化脫羧反應(yīng)，也是三羧酸循環(huán)中的第三步限速步驟，-酮戊二酸脫氫酶系是三羧酸循環(huán)中的第三個(gè)關(guān)鍵酶。該酶與丙酮酸氧化脫羧酶系相似，也是復(fù)合酶系，由三個(gè)酶(-酮戊二酸脫羧酶、硫辛酸琥珀酰基轉(zhuǎn)移酶、二氫硫辛酸脫氫酶)和五個(gè)輔酶(TPP、硫辛酸、HSCoA、NAD+、FAD)組成。2COHNADHCoANADCoASH琥珀酰酮戊二酸酮戊二酸脫氫酶 底物磷酸化生成ATP。在琥珀酸合成酶的作用下，琥珀酰CoA水

17、解，釋放的自由能用于合成GTP。在哺乳動(dòng)物中，先生成GTP，再生成ATP；在細(xì)菌和高等生物可直接生成ATP。此時(shí)，琥珀酰CoA生成琥珀酸和輔酶A。 琥珀酰CoA+GDP 琥珀酸+HS-COA+GTP 琥珀酸脫氫生成延胡索酸。琥珀酸在琥珀酸脫氫酶的催化下生成延胡索酸，反應(yīng)中氫的受體是琥珀酸脫氫酶的輔酶FAD。 琥珀酸合成酶 延胡索酸加水生成蘋果酸 延胡索酸在延胡索酸酶的催化下，加水生成蘋果酸。此反應(yīng)為可逆反應(yīng)。 草酰乙酸再生。在蘋果酸脫氫酶作用下，蘋果酸脫氫氧化生成草酰乙酸，NAD+是脫氫酶的輔酶，接受氫成為NADH+H+。 反應(yīng)產(chǎn)物草酰乙酸又可與另一分子乙酰CoA縮合生成檸檬酸，開始新一輪的三

18、羧酸循環(huán)。 每一次三羧酸循環(huán)，經(jīng)歷一次底物水平磷酸化，二次脫羧反應(yīng)，三個(gè)關(guān)鍵酶促反應(yīng)和四次氧化脫氫反應(yīng)。琥珀酰CoA生成琥珀酸的底物水平磷酸化形成1分子GTP，可轉(zhuǎn)化為1分子ATP。二次脫羧從量上來說1個(gè)二碳化合物被氧化成2分子CO2。因此，三羧酸循環(huán)一周，實(shí)質(zhì)上使1分子乙酰CoA氧化成CO2 和H2O。 四次氧化脫氫反應(yīng)共生成3分子的NADH+H+和1分子的FADH2。它們所攜帶的氫在線粒體中被傳遞給氧生成水，進(jìn)而釋放大量的能量，以滿足生物體對(duì)能量的需求。1分子NADH+H+經(jīng)呼吸鏈可生成3分子ATP，1分子FADH2可生成2分子的ATP，所以共生成11個(gè)ATP，加上底物水平磷酸化形成的1分

19、子的ATP， 1分子乙酰CoA經(jīng)三羧酸循環(huán)一周共可產(chǎn)生12分子的ATP。 圖圖8 8-4 4 三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán) 三羧酸循環(huán)的總反應(yīng)式如下： 乙酰CoA + 2H2O + 3NAD+ + FAD +ADP + Pi 2CO2 + 3NADH+3H+ + FADH2 + CoASH + ATP 三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物，理論上可以循環(huán)不消耗，但由于循環(huán)中的某些組成成分還可參與合成其他物質(zhì)，而其他物質(zhì)也可不斷通過多種途徑而生成中間產(chǎn)物，所以三羧酸循環(huán)組成成分處于不斷更新之中。 （3）糖有氧氧化的生理意義 三羧酸循環(huán)是機(jī)體獲取能量的主要方式。一般生理?xiàng)l件下，許多組織細(xì)胞皆從糖的有氧氧化獲得能量。糖的有

20、氧氧化不但釋能效率高，而且逐步釋能，并逐步儲(chǔ)存于ATP分子中，因此能的利用率也很高。 反應(yīng)階段 反應(yīng)過程 A TP 的增減 酵 解 葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 1，6-二磷酸葡萄糖 3-磷酸甘油醛 1，3-二磷酸甘油酸 1，3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸 烯醇式丙酮酸 -1 -1 23 或 24 21 21 丙酮酸氧化脫羧 丙酮酸 乙酰 CoA 23 三 羧 酸 循 環(huán) 異檸檬酸 -酮戊二酸 -酮戊二酸 琥珀酰 CoA 琥珀酰 CoA 琥珀酸 琥珀酸 延胡索酸 蘋果酸 草酰乙酸 23 23 21 22 23 總 計(jì) 36 或 38* 表表8-1 1mol葡萄糖有

21、氧氧化時(shí)葡萄糖有氧氧化時(shí)ATP的生成的生成 *根據(jù)根據(jù)NADH+H+穿梭進(jìn)入線粒體的方式不同，可產(chǎn)生穿梭進(jìn)入線粒體的方式不同，可產(chǎn)生3molATP，也可產(chǎn)生也可產(chǎn)生2 molATP 三羧酸循環(huán)是糖、脂肪和蛋白質(zhì)三種主要有機(jī)物在體內(nèi)徹底氧化的共同代謝途徑。三羧酸循環(huán)的起始物乙酰輔酶A，不但是糖氧化分解產(chǎn)物，也可來自脂肪的甘油、脂肪酸和來自蛋白質(zhì)的某些氨基酸代謝，因此三羧酸循環(huán)實(shí)際上是三種主要有機(jī)物在體內(nèi)氧化供能的共同通路，估計(jì)生物體內(nèi)2/3的有機(jī)物是通過三羧酸循環(huán)而被分解的。 三羧酸循環(huán)是機(jī)體代謝的樞紐。因糖和甘油在體內(nèi)代謝可生成-酮戊二酸及草酰乙酸等中間產(chǎn)物進(jìn)入三羧酸循環(huán)，這些中間產(chǎn)物可以轉(zhuǎn)變

22、成為某些氨基酸，而有些氨基酸又可通過脫氨、轉(zhuǎn)氨途徑變成-酮戊二酸和草酰乙酸，再經(jīng)糖異生的途徑生成糖或轉(zhuǎn)變成甘油，因此三羧酸循環(huán)不僅是三種主要的有機(jī)物分解代謝的最終共同途徑，也是聯(lián)系體內(nèi)各類物質(zhì)代謝的樞紐。 （4）糖有氧氧化的調(diào)節(jié) 糖有氧氧化第二階段丙酸酸氧化脫羧生成乙酰CoA并進(jìn)入三羧酸循環(huán)的一系列反應(yīng)，丙酮酸脫氫酶復(fù)合體、檸檬酸合成酶、異檸檬酸脫氫酶和-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體是這一過程的限速酶。 3磷酸己糖途徑 磷酸己糖途徑由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(jī)體主要產(chǎn)能方式。 （1）反應(yīng)過程 磷酸己糖途徑在細(xì)胞液中進(jìn)行，全過

23、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(gè)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等催化下經(jīng)氧化脫羧生成6個(gè)分子NADPH+H+，3個(gè)分子CO2和3個(gè)分子5-磷酸核酮糖； 圖圖8 8-5 5 磷酸己糖途徑磷酸己糖途徑 在非氧化階段，5-磷酸核酮糖在轉(zhuǎn)酮基酶(TPP為輔酶)和轉(zhuǎn)硫基酶催化下，最終生成2分子6-磷酸果糖和1分子3-磷酸甘油醛，它們可轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸葡萄糖繼續(xù)進(jìn)行磷酸戊糖途徑，也可以進(jìn)入糖有氧氧化或糖酵解途徑。此反應(yīng)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，因此磷酸己糖途徑主要受體內(nèi)NAD

24、PH的需求量調(diào)節(jié)。 （2）生理意義 此途徑是葡萄糖在體內(nèi)生成5-磷酸核糖的唯一途徑，故也命名為磷酸戊糖通路，體內(nèi)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(yīng)過程生成，也可經(jīng)非氧化階段的可逆反應(yīng)過程生成，而在人體內(nèi)主要由氧化階段生成。5-磷酸核糖是合成核苷酸輔酶及核酸的主要原料，故損傷后修復(fù)、再生的組織(如梗塞的心肌、部分切除后的肝臟)中，此代謝途徑都比較活躍。 4糖醛酸途徑 糖醛酸途徑主要在肝臟和紅細(xì)胞中進(jìn)行，它由尿嘧啶核苷二磷酸葡萄糖(UDPG)上聯(lián)糖原合成途徑，經(jīng)過一系列反應(yīng)后生成磷酸戊糖而進(jìn)入磷酸戊糖通路，從而構(gòu)成糖分解代謝的另一條通路。 1磷酸葡萄糖和尿嘧啶核苷三磷酸(UT

25、P)在尿二磷葡萄糖焦磷酸化酶(UDPG焦磷酸化酶)催化下生成尿二磷葡萄糖(UDPG)，UDPG經(jīng)尿二磷葡萄糖脫氫酶的作用，進(jìn)一步氧化脫氫生成尿二磷葡萄糖醛酸，脫氫酶的輔酶是NAD+，尿二磷葡萄糖醛酸(UDPGA)脫去尿二磷生成葡萄糖醛酸。葡萄糖醛酸在一系列酶作用下，經(jīng)NADPH+H供氫和NAD+受氫的二次還原和氧化的過程，生成5-磷酸木酮糖進(jìn)入磷酸戊糖通路。 糖醛酸代謝的主要生理功能，在于代謝過程中生成了尿二磷葡萄糖醛酸，它是體內(nèi)重要的解毒物質(zhì)之一，同時(shí)又是合成黏多糖的原料。此代謝過程要消耗NADPH+H(同時(shí)生成NADH+H+)，而磷酸戊糖通路又生成NADPH+H，因此兩者關(guān)系密切，當(dāng)磷酸戊

26、糖通路發(fā)生障礙時(shí)，必然會(huì)影響糖醛酸代謝的順利進(jìn)行。 二、糖異生途徑二、糖異生途徑 非糖物質(zhì)合成葡萄糖的過程稱為糖異生途徑。糖異生途徑基本上是糖酵解或糖有氧氧化的逆過程。 圖圖8 8-6 6 糖異生途徑和糖氧化作用的糖異生途徑和糖氧化作用的關(guān)系關(guān)系 由圖看出：第一，由丙酮酸激酶催化的逆反應(yīng)是由兩步反應(yīng)來完成的。首先由丙酮酸羧化酶催化，將丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)椴蒗Ｒ宜幔缓笤儆闪姿嵯┐际奖狒燃っ复呋刹蒗Ｒ宜嵘闪姿嵯┐际奖帷?第二，由己糖激酶和磷酸果糖激酶催化的兩個(gè)反應(yīng)的逆行過程，由兩個(gè)特異的磷酸酶水解己糖磷酸酯鍵完成，即葡萄糖-6-磷酸酶和果糖二磷酸酶。 第三，糖異生作用的三種主要原料有乳酸、

27、甘油和氨基酸等。乳酸在乳酸脫氫酶作用下轉(zhuǎn)變?yōu)楸幔缓篝然商?；甘油被磷酸化生成磷酸甘油后，氧化成磷酸二羥丙酮，再循糖酵解逆行過程合成糖；氨基酸則通過多種渠道成為糖酵解或糖有氧氧化過程中的中間產(chǎn)物，然后生成糖；三羧酸循環(huán)中的各種羧酸則可轉(zhuǎn)變?yōu)椴蒗Ｒ宜?，然后生成糖?三、糖原的合成與分解三、糖原的合成與分解 1糖原的合成 由葡萄糖(包括少量果糖和半乳糖)合成糖原的過程稱為糖原合成，反應(yīng)在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行，需要消耗ATP和UTP，合成反應(yīng)包括以下幾個(gè)步驟：葡萄糖+ATP 6-磷酸葡萄糖+ADP 6-磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖+UTP UDPG+PPi(焦磷酸) UDPG+糖原(Gn)

28、 UDP+糖原(Gn+1)(GKHK磷酸葡萄糖變位酶焦磷酸化酶UDPG糖原合成酶 2糖原的分解 糖原分解不是糖原合成的逆反應(yīng)，除磷酸葡萄糖變位酶外，其它酶均不一樣，反應(yīng)包括： Gn（糖原）+Pi G-1-P+G(n-1)G-1-P G-6-PG-6-P+H2O G+Pi 糖原磷酸化酶變位酶磷酸葡萄糖磷酸化酶6第三節(jié) 脂類的代謝 一、脂類的消化、分解與吸收一、脂類的消化、分解與吸收 脂類的消化及吸收主要在小腸中進(jìn)行，首先在小腸上段，通過小腸蠕動(dòng)，由膽汁中的膽汁酸鹽使食物脂類乳化，使不溶于水的脂類分散成水包油的小膠體顆粒，提高溶解度,增加了酶與脂類的接觸面積，有利于脂類的消化及吸收。在形成的水油界

29、面上，分泌入小腸的胰液中包含的酶類，開始對(duì)食物中的脂類進(jìn)行消化，這些酶包括胰脂肪酶、輔脂酶、膽固醇酯酶和磷脂酶。 食物中的脂肪乳化后，被胰脂肪酶催化，水解甘油三酯，生成2甘油一酯和脂肪酸。此反應(yīng)需要輔脂酶協(xié)助，將脂肪酶吸附在水界面上，有利于胰脂酶發(fā)揮作用。甘油三酯 2甘油一酯2脂肪酸 脂肪組織中的甘油三酯在一系列脂肪酶的作用下，最終會(huì)分解（水解）生成甘油和脂肪酸。甘油三酯 甘油3脂肪酸 磷脂的降解主要是體內(nèi)磷酸甘油脂酶催化的水解過程。磷酸甘油酯酶分為4類，即磷酸甘油脂酶A1、A2、C和D。食物中的磷脂如果被磷脂酶A2催化，則水解生成溶血磷脂和脂肪酸。胰腺分泌的是磷脂酶A2原，是一種無活性的酶原

30、，在腸道被胰蛋白酶水解后成為有活性的磷脂酶A2催化上述反應(yīng)。胰脂肪酶 脂肪酶磷脂 溶血磷脂脂肪酸 甘油磷脂分子完全水解后的產(chǎn)物為甘油、脂肪酸、磷酸和各種氨基醇。鞘氨磷脂的分解代謝由神經(jīng)鞘磷脂酶(屬磷脂酶C類)作用，使磷酸酯鍵水解產(chǎn)生磷酸膽堿及神經(jīng)酰胺(N-脂酰鞘氨醇)。若體內(nèi)缺乏此酶，可引起癡呆等鞘磷脂沉積病。 食物中的膽固醇酯被膽固醇酯酶水解，生成膽固醇及脂肪酸。 膽固醇酯 膽固醇脂肪酸 食物中的脂類經(jīng)上述胰液中酶類消化后，生成甘油一酯、脂肪酸、膽固醇及溶血磷脂等，這些產(chǎn)物極性明顯增強(qiáng)，與膽汁乳化成混合微團(tuán)。這種微團(tuán)體積很小(直徑20nm)，極性較強(qiáng)，可被腸黏膜細(xì)胞吸收。2A磷脂酶膽固醇酯酶

31、 上述一系列的水解過程中的脂肪酶是限速酶，其活性受許多激素的調(diào)節(jié)。 脂類的吸收主要在十二指腸下段和盲腸。甘油及中短鏈脂肪酸(10C)無需混合微團(tuán)協(xié)助，直接吸收入小腸黏膜細(xì)胞后，進(jìn)而通過門靜脈進(jìn)入血液。長(zhǎng)鏈脂肪酸及其他脂類消化產(chǎn)物隨微團(tuán)吸收入小腸黏膜細(xì)胞。長(zhǎng)鏈脂肪酸在脂酰CoA合成酶催化下，生成脂酰CoA，此反應(yīng)消耗ATP。脂肪酸HSCOAATP 脂酰CoAAMP 脂酰CoA在轉(zhuǎn)酰基酶作用下，將甘油一酯、溶血磷脂和膽固醇酯化生成相應(yīng)的甘油三酯、磷脂和膽固醇酯。生成的甘油三酯、磷脂、膽固醇酯及少量膽固醇，與細(xì)胞內(nèi)合成的載脂蛋白構(gòu)成乳糜微粒，通過淋巴最終進(jìn)入血液，被其它細(xì)胞所利用。合成酶脂酰CoA

32、食物中脂類的吸收與糖的吸收不同，大部分脂類通過淋巴直接進(jìn)入體循環(huán)，而不通過肝臟。因此食物中脂類主要被肝外組織利用，肝臟利用外源的脂類是很少的。 二、脂肪的分解代謝二、脂肪的分解代謝 脂肪在脂肪酶的作用下，分解生成甘油和脂肪酸，甘油和脂肪酸在體內(nèi)再進(jìn)一步分解。 1甘油的氧化分解 甘油首先在甘油磷酸激酶和ATP的作用下生成甘油磷酸，再經(jīng)磷酸甘油脫氫酶及輔酶I的作用，變成二羥丙酮磷酸，二羥丙酮磷酸在變構(gòu)酶作用下轉(zhuǎn)化為甘油醛3磷酸，然后再轉(zhuǎn)化為丙酮酸，丙酮酸進(jìn)入三羧酸循環(huán)徹底氧化，或經(jīng)過糖異生途徑合成糖元。因此甘油代謝和糖代謝的關(guān)系極為密切。 圖圖8 8-7 7 磷酸二羥丙酮、糖的相互轉(zhuǎn)化磷酸二羥丙酮

33、、糖的相互轉(zhuǎn)化 2脂肪酸的氧化分解 脂肪酸在有充足氧供給的情況下，可氧化分解為CO2和H2O，釋放大量能量。因此脂肪酸是機(jī)體主要能量來源之一。肝和肌肉是進(jìn)行脂肪酸氧化最活躍的組織，其最主要的氧化形式是-氧化。 （1）脂肪酸的-氧化過程 脂肪酸通過酶催化與碳原子間的斷裂、碳原子上的氧化，相繼切下二碳單位降解的方式稱為氧化。脂肪酸的氧化在細(xì)胞線粒體基質(zhì)中進(jìn)行，是分解代謝的主要途徑。-氧化可分為活化，轉(zhuǎn)移，-氧化共三個(gè)階段。 脂肪酸的活化。脂肪酸在氧化前必須活化，即生成脂酰CoA，才能進(jìn)一步分解。在CoASH和ATP的參與下，脂肪酸由脂酰CoA合成酶催化，生成脂酰CoA。 活化后生成的脂酰CoA極性

34、增強(qiáng)，易溶于水；分子中有高能鍵、性質(zhì)活潑；是酶的特異底物，與酶的親和力大，因此更容易參加反應(yīng)。 脂酰CoA進(jìn)入線粒體?；罨闹舅嵩诎麧{中，而氧化過程在線粒體內(nèi)，脂酰CoA又不能自由通過線粒體膜，要進(jìn)入線粒體基質(zhì)就需要載體轉(zhuǎn)運(yùn)，這一載體就是肉毒堿，即 3羥4三甲氨基丁酸。 長(zhǎng)鏈脂酰CoA和肉毒堿反應(yīng)，生成輔酶A和脂酰肉毒堿。催化此反應(yīng)的酶為肉毒堿脂酰轉(zhuǎn)移酶。 -氧化的反應(yīng)過程。脂酰CoA在線粒體基質(zhì)中進(jìn)入氧化要經(jīng)過四步反應(yīng)，即脫氫、加水、再脫氫和硫解，生成一分子乙酰CoA和一個(gè)少兩個(gè)碳的新的脂酰CoA。 第一步，脫氫反應(yīng)。由脂酰CoA脫氫酶活化，輔基為FAD，脂酰CoA在和碳原子上各脫去一個(gè)氫

35、原子生成具有反式雙鍵的、-烯脂酰輔酶A。 第二步，加水反應(yīng)。由烯脂酰CoA水合酶催化，生成具有 L-構(gòu)型的-羥脂酰CoA。 第三步，脫氫反應(yīng)。在羥脂酰CoA脫氫酶（輔酶為NAD+）催化下，-羥脂酰CoA脫氫生成酮脂酰CoA。 第四步，硫解反應(yīng)。由酮脂酰CoA硫解酶催化，酮脂酰CoA在和碳原子之間斷鏈，加上一分子輔酶A生成乙酰CoA和一個(gè)比原來少兩個(gè)碳原子的脂酰CoA。 圖圖8 8-8 8脂肪酸脂肪酸氧化氧化反應(yīng)過程反應(yīng)過程 （2）脂肪酸-氧化的生理意義 脂肪酸-氧化是體內(nèi)脂肪酸分解的主要途徑，脂肪酸的完全氧化可為機(jī)體生命活動(dòng)提供大量能量。 脂肪酸氧化時(shí)釋放出來的能量約有40%為機(jī)體利用合成高能

36、化合物，其余60%以熱的形式釋出，熱效率為40%，說明人體能很有效地利用脂肪酸氧化所提供的能量。 脂肪酸- 氧化過程中生成的乙酰CoA是一種十分重要的中間化合物，乙酰CoA除能進(jìn)入三羧酸循環(huán)氧化供能外，還是許多重要化合物如酮體、膽固醇和類固醇等的合成原料。 三、甘油三酯的合成代謝三、甘油三酯的合成代謝 1甘油一酯途徑 以甘油一酯為起始物，與脂酰CoA共同在脂酰轉(zhuǎn)移酶作用下酯化生成甘油三酯。 2磷脂酸途徑 游離的甘油可經(jīng)甘油激酶催化，生成磷酸甘油；糖酵解的中間產(chǎn)物類磷酸二羥丙酮在甘油磷酸脫氫酶作用下，也可以還原生成磷酸甘油(或稱3磷酸甘油)。磷酸甘油在甘油磷酸?；D(zhuǎn)移酶作用下，轉(zhuǎn)變?yōu)槿苎姿嶂?/p>

37、溶血磷酸脂在?；D(zhuǎn)移酶作用下，生成3磷酸1，2甘油二酯即磷脂酸。 磷酸二羥丙酮也可不轉(zhuǎn)為磷酸甘油，而是先酯化，后還原生成溶血磷脂酸，然后再經(jīng)酯化合成磷脂酸。 磷脂酸即3磷酸1，2甘油二酯，是合成甘油脂類的共同前體。磷脂酸在磷脂酸磷酸酶作用下，水解釋放出無機(jī)磷酸，而轉(zhuǎn)變?yōu)楦视投ィ歉视腿サ那绑w，只需酯化即可生成甘油三酯。 甘油三酯的合成速度可以受激素的影響而改變，如胰島素可促進(jìn)糖轉(zhuǎn)變?yōu)楦视腿?。由于胰島素分泌不足或作用失效所致的糖尿病患者，不僅不能很好利用葡萄糖，而且葡萄糖或某些氨基酸也不能用于合成脂肪酸，而表現(xiàn)為脂肪的氧化速度增加，酮體生成過多，其結(jié)果是患者體重下降。此外，胰高血糖素、腎

38、上腺皮質(zhì)激素等也影響甘油三酯的合成。圖圖8 8-9 9 甘油三酯的合成甘油三酯的合成( (粗線表粗線表 示生成磷脂酸的主要途徑示生成磷脂酸的主要途徑) ) 四、磷脂的合成代謝四、磷脂的合成代謝 1甘油磷脂的合成代謝 甘油磷脂由1分子甘油與2分子脂肪酸和1分子磷酸組成。由于與磷酸相連的取代基團(tuán)不同，又可分為磷脂酰膽堿(卵磷脂)、磷脂酰乙醇胺(腦磷脂)、二磷脂酰甘油(心磷脂)等。 人的全身各組織均能合成甘油磷脂，以肝、腎等組織最活躍，在細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成。合成所用的甘油、脂肪酸主要由糖代謝轉(zhuǎn)化而來。其二位的多不飽和脂肪酸常需靠食物供給，合成還需ATP、CTP。 磷脂酸也是各種甘油磷脂合成的前體，主

39、要有兩種合成途徑 。 （1）甘油二酯合成途徑 腦磷脂、卵磷脂由此途徑合成，以甘油二酯為中間產(chǎn)物，由胞苷二磷酸膽堿（簡(jiǎn)稱CDP膽堿）等提供磷酸及取代基。 （2）CDP甘油二酯途徑 肌醇磷脂，心磷脂由此合成，以CDP甘油二酯為中間產(chǎn)物再加上肌醇等取代基即可合成。 2鞘磷脂的合成代謝 主要結(jié)構(gòu)為鞘氨醇，1分子鞘氨醇通常只連1分子脂肪酸，再加上1分子含磷酸的基團(tuán)或糖基。含量最多的神經(jīng)鞘磷脂即是以磷酸膽堿、脂肪酸與鞘氨醇結(jié)合而成。 鞘磷脂的合成代謝以腦組織最活躍，主要在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)行。反應(yīng)過程需磷酸呲哆醛，NADPH+H + 等輔酶，基本原料為軟脂酰CoA及絲氨酸。第四節(jié) 核酸的代謝 一、核酸的分解代謝一、

40、核酸的分解代謝 食物中的核酸多與蛋白質(zhì)結(jié)合為核蛋白，在胃中受胃酸的作用，或在小腸中受蛋白酶作用，分解為核酸和蛋白質(zhì)。核酸主要在十二指腸由胰核酸酶和小腸磷酸二酯酶降解為單核苷酸（一般稱為核苷酸）。 核苷酸由不同的堿基特異性核苷酸酶和非特異性磷酸酶催化，水解為核苷和磷酸。核苷可直接被小腸黏膜吸收，或在核苷酶和核苷磷酸化酶作用下，水解為堿基、戊糖或1-磷酸核糖 （1-磷酸戊糖）：核苷H2O 堿基戊糖 核苷+Pi 堿基+1-磷酸戊糖 體內(nèi)核苷酸的分解代謝與食物中核苷酸的消化過程類似，可降解生成相應(yīng)的堿基，戊糖或1-磷酸核糖。1-磷酸核糖在磷酸核糖變位酶催化下轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸核糖，成為合成5磷酸D核糖1焦

41、磷酸（PRPP）的原料。堿基可參加補(bǔ)救合成途徑，亦可進(jìn)一步分解。 1嘌呤核苷酸的分解代謝 嘌呤核苷酸可以在核苷酸酶的催化下，脫去磷酸成為嘌呤核苷，嘌呤核苷在嘌呤核苷磷酸化酶的催化下轉(zhuǎn)變?yōu)猷堰省｀堰试卩堰恃趸缸饔孟旅摪奔把趸赡蛩?，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為尿素和乙醛酸，其中尿素在尿酶作用下分解為氨和水。 核苷酶核苷磷酸化酶 圖圖8 8-10 10 嘌呤核苷酸的分解代謝嘌呤核苷酸的分解代謝 2嘧啶核苷酸的分解代謝 首先通過核苷酸酶及核苷磷酸化酶的作用，分別除去磷酸和核糖，產(chǎn)生的嘧啶堿再進(jìn)一步分解。嘧啶的分解代謝主要在肝臟中進(jìn)行。分解代謝過程中有脫氨基、氧化、還原及脫羧基等反應(yīng)。胞嘧啶脫氨基轉(zhuǎn)變?yōu)槟蜞奏ぁ?/p>

42、尿嘧啶和胸腺嘧啶先在二氫嘧啶脫氫酶的催化下，轉(zhuǎn)化為二氫尿嘧啶和二氫胸腺嘧啶。二氫嘧啶酶催化嘧啶環(huán)水解，分別生成丙氨酸和-氨基異丁酸。丙氨酸和氨基異丁酸可繼續(xù)分解代謝，-氨基異丁酸亦可隨尿排出體外。 圖圖8 8-1111嘧啶核苷酸的分解代謝嘧啶核苷酸的分解代謝 二、核酸的合成代謝二、核酸的合成代謝 1嘌呤核苷酸的合成 合成嘌呤的前體物為：氨基酸(甘氨酸、天門冬氨酸、和谷氨酰胺)、CO2和某些一碳單位有機(jī)物。8-12 嘌呤環(huán)合成的原料來源嘌呤環(huán)合成的原料來源 體內(nèi)嘌呤核苷酸的合成有兩條途徑。 （1）嘌呤核苷酸的從頭合成 利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位有機(jī)物及CO2等簡(jiǎn)單物質(zhì)為原料合成嘌呤核苷酸的過

43、程，稱為從頭合成途徑，是體內(nèi)的主要合成途徑。 體內(nèi)嘌呤核苷酸的合成過程很復(fù)雜，是在磷酸核糖的基礎(chǔ)上逐步合成嘌呤核苷酸。嘌呤核苷酸的從頭合成主要在胞液中進(jìn)行，可分為兩個(gè)階段：首先合成次黃嘌呤核苷酸(IMP)，然后通過不同途徑分別生成腺苷酸（AMP）和鳥苷酸（GMP）。 （2）補(bǔ)救合成途徑 利用體內(nèi)游離嘌呤或嘌呤核苷，經(jīng)簡(jiǎn)單反應(yīng)過程生成嘌呤核苷酸的過程，稱補(bǔ)救合成(或重新利用)途徑。 大多數(shù)細(xì)胞更新其核酸(尤其是RNA)過程中，要分解核酸產(chǎn)生核苷和游離堿基。細(xì)胞利用游離堿基或核苷可以重新合成相應(yīng)核苷酸。與從頭合成不同，補(bǔ)救合成過程較簡(jiǎn)單，消耗能量亦較少。 嘌呤核苷酸補(bǔ)救合成是一種次要途徑。其生理意

44、義一方面在于可以節(jié)省能量及減少氨基酸的消耗。另一方面對(duì)某些缺乏主要合成途徑的組織，如人的白細(xì)胞和血小板、腦、骨髓、脾等，具有重要的生理意義。在部分組織如腦、骨髓中只能通過此途徑合成核苷酸。 2嘧啶核苷酸的合成代謝 嘧啶核苷酸合成也有兩條途徑：即從頭合成和補(bǔ)救合成。 嘧啶核苷酸的從頭合成較簡(jiǎn)單，同位素示蹤證明，構(gòu)成嘧啶環(huán)的N1、C4、C5及C6均由天冬氨酸提供，C3來源于CO2，N3來源于谷氨酰胺。 嘧啶核苷酸的合成是先合成嘧啶環(huán)，然后再與磷酸核糖相連而成嘧啶核苷酸。 圖圖8 8-13 13 嘧啶環(huán)合成的原料來源嘧啶環(huán)合成的原料來源第五節(jié) 蛋白質(zhì)的代謝 一、蛋白質(zhì)的分解代謝一、蛋白質(zhì)的分解代謝

45、蛋白質(zhì)都要先水解為氨基酸才能被組織利用。 體內(nèi)組織利用氨基酸，一方面可以合成蛋白質(zhì)，另一方面繼續(xù)進(jìn)行分解代謝。 1氨基酸的脫氨基作用 脫氨基作用是指氨基酸在酶的催化下脫去氨基生成酮酸的過程。這是氨基酸在體內(nèi)分解的主要方式。參與人體蛋白質(zhì)合成的氨基酸共有20種，它們的結(jié)構(gòu)不同，脫氨基的方式也不同，主要有氧化脫氨、轉(zhuǎn)氨、聯(lián)合脫氨等，其中以聯(lián)合脫氨基最為重要。 （1）氧化脫氨基作用 氧化脫氨基作用是指在酶的催化下氨基酸在氧化脫氫的同時(shí)脫去氨基的過程。例如，谷氨酸在線粒體中由谷氨酸脫氫酶催化氧化脫氨，形成亞氨基戊二酸，再水解生成酮戊二酸和氨。 （2）轉(zhuǎn)氨脫氨基作用 轉(zhuǎn)氨脫氨基作用指在轉(zhuǎn)氨酶催化下將氨基

46、酸的氨基轉(zhuǎn)給酮酸，生成相應(yīng)的酮酸和一種新的氨基酸的過程。 體內(nèi)絕大多數(shù)氨基酸通過轉(zhuǎn)氨基作用脫氨。參與蛋白質(zhì)合成的20種-氨基酸中，除甘氨酸、賴氨酸、蘇氨酸和脯氨酸不參加轉(zhuǎn)氨基作用，其余均可由特異的轉(zhuǎn)氨酶催化參加轉(zhuǎn)氨基作用。轉(zhuǎn)氨基作用最重要的氨基受體是酮戊二酸，產(chǎn)生谷氨酸作為新生成氨基酸：氨基酸酮戊二酸谷氨酸酮酸 谷氨酸在谷草轉(zhuǎn)氨酶（GOT）的作用下進(jìn)一步將氨基轉(zhuǎn)移給草酰乙酸，生成酮戊二酸和天冬氨酸：谷氨酸+草酰乙酸 酮戊二酸+天冬氨酸 GOT 谷氨酸也可在谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）作用下將氨基轉(zhuǎn)移給丙酮酸，生成酮戊二酸和丙氨酸。谷氨酸+丙酮酸 酮戊二酸+丙氨酸 天冬氨酸和丙氨酸通過第二次轉(zhuǎn)氨作用，再

47、生成酮戊二酸。 （3）聯(lián)合脫氨基作用 聯(lián)合脫氨基作用是體內(nèi)主要的脫氨方式。主要有兩種反應(yīng)途徑。 第一，由L谷氨酸脫氫酶和轉(zhuǎn)氨酶聯(lián)合催化的聯(lián)合脫氨基作用。先在轉(zhuǎn)氨酶催化下，將某種氨基酸的氨基轉(zhuǎn)移到酮戊二酸上生成谷氨酸，然后，在L谷氨酸脫氫酶作用下將谷氨酸氧化脫氨生成酮戊二酸，而酮戊二酸再繼續(xù)參加轉(zhuǎn)氨基作用。GPT 第二，嘌呤核苷酸循環(huán)。 骨骼肌和心肌組織中L谷氨酸脫氫酶的活性很低，因而不能通過上述形式的聯(lián)合脫氨反應(yīng)脫氨。但骨骼肌和心肌中含豐富的腺苷酸脫氨酶，能催化腺苷酸加水、脫氨生成次黃嘌呤核苷酸(IMP)。一種氨基酸經(jīng)過兩次轉(zhuǎn)氨作用可將氨基轉(zhuǎn)移至草酰乙酸生成天冬氨酸。天冬氨酸又可將此氨基轉(zhuǎn)移到

48、次黃嘌呤核苷酸上生成腺嘌呤核苷酸。 （4）酮酸的代謝 氨基酸經(jīng)聯(lián)合脫氨或其它方式脫氨所生成的酮酸有下述去路。 生成非必需氨基酸。酮酸經(jīng)聯(lián)合加氨反應(yīng)可生成相應(yīng)的氨基酸。八種必需氨基酸中，除賴氨酸和蘇氨酸外其余六種亦可由相應(yīng)的酮酸加氨生成。但和必需氨基酸相對(duì)應(yīng)的酮酸不能在體內(nèi)合成，所以必需氨基酸依賴于食物供應(yīng)。 氧化生成CO2和水。這是酮酸的重要去路之一。 酮酸通過一定的反應(yīng)途徑先轉(zhuǎn)變成丙酮酸、乙酰CoA或三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物，再經(jīng)過三羧酸循環(huán)徹底氧化分解。 轉(zhuǎn)變生成糖和酮體。 2氨基酸的脫羧基作用 部分氨基酸可在氨基酸脫羧酶催化下進(jìn)行脫羧基作用，生成相應(yīng)的胺。 脫羧基作用不是體內(nèi)氨基酸分解的主要

49、方式，但可生成有重要生理功能的胺。 （1）-氨基丁酸 -氨基丁酸（GABA）由谷氨酸脫羧基生成，催化此反應(yīng)的酶是谷氨酸脫羧酶。此酶在腦、腎組織中活性很高，所以腦中GABA含量較高。 GABA是一種僅見于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，對(duì)中樞神經(jīng)元有普遍性抑制作用。 （2）組胺 由組氨酸脫羧生成。 組胺主要由肥大細(xì)胞產(chǎn)生并貯存，在乳腺、肺、肝、肌肉及胃黏膜中含量較高。 組胺是一種強(qiáng)烈的血管舒張劑，并能增加毛細(xì)血管的通透性。組胺可刺激胃蛋白酶和胃酸的分泌 。 （3）5羥色胺 色氨酸在腦中首先由色氨酸羥化酶催化生成5羥色氨酸，再經(jīng)脫羧酶作用生成5羥色胺。 5羥色胺在神經(jīng)組織中有重要的功能。 （4）?；?/p>

50、酸 體內(nèi)?；撬嶂饕砂腚装彼崦擊壬伞０腚装彼嵯妊趸苫撬岜彼?，再由磺酸丙氨酸脫羧酶催化脫去羧基，生成?；撬帷??；撬崾墙Y(jié)合膽汁酸的重要組成成分。 3氨的去路 圖圖8 8-1414氨的來源和去路氨的來源和去路 二、蛋白質(zhì)的合成代謝二、蛋白質(zhì)的合成代謝 1非必需氨基酸的合成代謝 必需氨基酸即外源性氨基酸，是由食物蛋白質(zhì)分解得到的；非必需氨基酸必需由體內(nèi)自身合成，也屬于內(nèi)源性氨基酸。 除酪氨酸外，體內(nèi)非必需氨基酸由四種共同代謝中間產(chǎn)物(丙酮酸、草酰乙酸、酮戊二酸及3磷酸甘油)之一作其前體簡(jiǎn)單合成。 （1）丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸 丙氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、谷氨酸及谷氨酰胺由丙酮酸、草酰乙酸和

51、酮戊二酸合成，三種酮酸：丙酮酸、草酰乙酸和酮戊二酸分別為丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸的前體，經(jīng)轉(zhuǎn)氨反應(yīng)生成相應(yīng)氨基酸。天冬酰胺和谷氨酰胺分別由天冬氨酸和谷氨酸加氨反應(yīng)生成。圖圖8 8-15 15 丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺和谷氨酰胺的合成丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺和谷氨酰胺的合成 （2）脯氨酸、鳥氨酸和精氨酸 谷氨酸是脯氨酸、鳥氨酸和精氨酸的前體。谷氨酸羧基還原生成醛，繼而形成中間Schiff堿，進(jìn)一步還原可生成脯氨酸。此過程的中間產(chǎn)物5谷氨酸半醛在鳥氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶催化下直接轉(zhuǎn)氨生成鳥氨酸。 （3）絲氨酸、半胱氨酸和甘氨酸 絲氨酸、半胱氨酸和甘氨酸由三磷酸甘油生成。絲氨酸由糖代謝中

52、間產(chǎn)物3磷酸甘油經(jīng)三步反應(yīng)生成：3磷酸甘油酸在3磷酸甘油酸脫氫酶催化下生成了一磷酸羥基丙酮酸；由谷氨酸提供氨基經(jīng)轉(zhuǎn)氨作用生成 3-磷酸絲氨酸；3磷酸絲氨酸水解生成絲氨酸。 2.蛋白質(zhì)的生物合成 蛋白質(zhì)的合成過程，就是氨基酸分子相互結(jié)合形成肽鏈，并且在不斷生長(zhǎng)著的肽鏈上由氨基到羧基端逐個(gè)加上氨基酸分子的過程。 在不同的蛋白質(zhì)分子中，氨基酸有著特定的排列順序。在細(xì)胞核中，以DNA分子的一條鏈為模板合成信使RNA（mRNA），此時(shí)mRNA就得到了從DNA傳遞來的遺傳信息（這一過程叫做轉(zhuǎn)錄），這種遺傳信息決定蛋白質(zhì)分子中的氨基酸排列順序。 mRNA攜帶著轉(zhuǎn)錄來的遺傳信息進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中與核糖體RNA（rR

53、NA）結(jié)合，形成對(duì)氨基酸分子來說具有指令性功能的的“載體” 。 轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）是氨基酸的運(yùn)載工具。不同的tRNA搬運(yùn)能與之匹配的不同的氨基酸，按照mRNA攜帶的遺傳信息（密碼順序）的要求放置在的一定位置上。 在mRNA與核糖體形成的“載體”上按照一定順序排列的氨基酸分子靠酶的催化作用形成多肽鏈，然后按照mRNA所攜帶的遺傳信息的要求作進(jìn)一步折疊、卷曲等，最后形成具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子。 蛋白質(zhì)的合成過程是氨基酸分子在DNA分子指導(dǎo)下，靠mRNA、rRNA、tRNA、多種酶以及能量等因素的協(xié)同作用下的極其復(fù)雜的過程。第六節(jié) 幾類物質(zhì)代謝之間的相互關(guān)系以及調(diào)節(jié)與控制 一、代謝途徑之間

54、的聯(lián)系一、代謝途徑之間的聯(lián)系 1氨基酸與糖代謝之間的聯(lián)系 生成糖的氨基酸和生成糖兼生成酮的氨基酸在體內(nèi)分解代謝時(shí)，其碳鏈部分可全部或部分轉(zhuǎn)變成糖異生的原料，最后生成糖。在人體內(nèi)，氨基酸能轉(zhuǎn)變成糖具有重要的生理意義。當(dāng)血糖濃度下降時(shí)，可以通過加快氨基酸的糖異生作用補(bǔ)充血糖，以維持大腦等器官的重要功能。 糖在體內(nèi)也能轉(zhuǎn)變成某些氨基酸。 2氨基酸與脂代謝之間的聯(lián)系 某些氨基酸在體內(nèi)分解代謝時(shí)，其碳鏈部分可以轉(zhuǎn)變成脂肪代謝的中間產(chǎn)物，例如乙酰CoA和乙酰乙酸，然后合成脂肪酸進(jìn)而合成脂肪。脂肪的甘油部分也可由生糖氨基酸合成。脂肪的甘油部分可經(jīng)糖異生途徑轉(zhuǎn)變成某些-酮酸，再與氨基化合成某些氨基酸，但脂肪酸

55、部分合成氨基酸的可能性極小。 氨基酸與某些類脂的合成有密切關(guān)系。例如，絲氨酸是絲氨酸磷脂的成分；絲氨酸脫羧形成的膽胺是腦磷脂的成分；卵磷脂是腦磷脂甲基化而成，甲基化的供體是蛋氨酸。 3糖與脂代謝之間的聯(lián)系 在體內(nèi)，糖分解代謝產(chǎn)生的乙酰CoA，既可以徹底氧化供能，也可以在供能充足時(shí)，大量轉(zhuǎn)變成脂肪。這是攝取不含脂肪的高糖膳食也能使人肥胖，以及血甘油三酯升高的原因。糖代謝產(chǎn)物還是磷脂和膽固醇等類脂合成的原料。如脂肪酸和甘油是磷脂合成的原料，前兩者主要由糖代謝轉(zhuǎn)化而來，膽固醇合成的原料都可來自糖代謝。脂肪絕大部分不能在體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)樘牵驗(yàn)橹痉纸猱a(chǎn)生的乙酰CoA不能逆轉(zhuǎn)成丙酮酸。脂肪的分解產(chǎn)物甘油可以

56、最后轉(zhuǎn)變成糖，但其量很少?？傊谝话闵?xiàng)l件下，糖可大量轉(zhuǎn)變成脂質(zhì)，而脂質(zhì)大量轉(zhuǎn)化成糖是困難的。 二、二、物質(zhì)代謝的物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)與控制與控制 1細(xì)胞內(nèi)的調(diào)控 細(xì)胞內(nèi)的調(diào)控是一種最原始的調(diào)節(jié)機(jī)制，單細(xì)胞生物僅僅靠這種機(jī)制來調(diào)節(jié)各種物質(zhì)代謝的平衡。多細(xì)胞生物，如復(fù)雜的高等生物，雖有更高層次的調(diào)控機(jī)制，但仍存在細(xì)胞內(nèi)的調(diào)控，而且其他調(diào)控機(jī)制最終還是要通過細(xì)胞水平的調(diào)控來實(shí)現(xiàn)，所以它是最基礎(chǔ)的調(diào)控機(jī)制。 細(xì)胞內(nèi)的調(diào)控，主要是通過酶來實(shí)現(xiàn)的，又稱酶水平的調(diào)控或分子水平的調(diào)控。酶的調(diào)節(jié)按下面幾種模式進(jìn)行。 （1）區(qū)域定位的調(diào)節(jié) 不同的酶分布于細(xì)胞的不同部位，細(xì)胞內(nèi)不同部位分布著不同的酶，稱為酶的區(qū)

57、域定位或酶分布的分隔性。這個(gè)特性就決定了細(xì)胞內(nèi)的不同部位(細(xì)胞器)進(jìn)行著不同的代謝。酶分布的局限決定了代謝途徑的區(qū)域化，這樣的區(qū)域化分布為代謝調(diào)節(jié)創(chuàng)造了有利條件。某些調(diào)節(jié)因素可以較專一地影響某一細(xì)胞組分中的酶活性，并不影響其他組分中的酶活性。也即，當(dāng)一些因素改變某種代謝速率時(shí)，并不影響其他代謝的進(jìn)行。這樣，當(dāng)一些離子(如Ca2 + )或代謝物在各細(xì)胞組分之間穿梭移動(dòng)時(shí)，就可以改變不同細(xì)胞組分的某些代謝速率。食品生物化學(xué)食品生物化學(xué) （2）酶活性的調(diào)節(jié) 酶結(jié)構(gòu)的變化改變酶活性，酶可以通過多種方式改變其結(jié)構(gòu)，從而改變活性來控制代謝的速率。 酶原的激活。許多水解酶類以無活性的酶原形式從細(xì)胞分泌出來，

58、經(jīng)過切斷部分肽段后即變成有活性的酶。 酶原的這種激活，除了切除一定片段，通常要引起其構(gòu)象變化。 酶原的化學(xué)修飾。有些酶在它的某些氨基酸殘基上連接一定化學(xué)基團(tuán)或者去掉一定化學(xué)基團(tuán)，從而實(shí)現(xiàn)酶的活性態(tài)與非活性態(tài)的互相轉(zhuǎn)變，稱為酶的化學(xué)修飾(或共價(jià)修飾)。食品生物化學(xué)食品生物化學(xué) 酶分子的聚合和解聚。有一些寡聚酶通過與一些分子調(diào)節(jié)因子結(jié)合，引起酶的聚合或解聚，從而使酶發(fā)生活性態(tài)與非活性態(tài)的互變，也是代謝調(diào)節(jié)的一種方式。調(diào)節(jié)小分子通常與酶的調(diào)節(jié)中心區(qū)以非共價(jià)鍵結(jié)合。有的酶聚合態(tài)時(shí)是活性態(tài)，有的酶解聚為單體后才是有活性的。 酶的構(gòu)象變化。某些酶當(dāng)與細(xì)胞內(nèi)一定代謝物結(jié)合后可引起空間結(jié)構(gòu)的變化，從而改變酶的

59、活性，調(diào)節(jié)代謝速率，這種調(diào)節(jié)稱為變構(gòu)調(diào)節(jié)。 （3）酶量的調(diào)節(jié) 細(xì)胞內(nèi)有些酶可以通過酶量的變化來調(diào)節(jié)代謝的速率，也即酶合成的調(diào)節(jié)。有誘導(dǎo)和阻遏兩種方式，前者導(dǎo)致酶的合成，后者停止酶的合成。從對(duì)代謝速率調(diào)節(jié)的效果看，酶活性調(diào)節(jié)直接而快速，酶量調(diào)節(jié)則間接而緩慢，但酶量的調(diào)節(jié)可防止酶的過量合成，節(jié)省生物合成的原料和能量。食品生物化學(xué)食品生物化學(xué) 絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，酶的合成即酶蛋白的生物合成。每一種蛋白質(zhì)(包括酶)的結(jié)構(gòu)都是由相應(yīng)的決定基因通過轉(zhuǎn)錄合成mRNA，再由mRNA來合成蛋白質(zhì)，這就是基因表達(dá)。一個(gè)基因什么時(shí)候表達(dá)，什么時(shí)候不表達(dá)，表達(dá)時(shí)生成多少蛋白質(zhì)，這些都是在特定調(diào)節(jié)控制下進(jìn)行的，稱為基因

60、表達(dá)的調(diào)節(jié)控制，通過這種調(diào)控，即可調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)酶的量，從而調(diào)節(jié)代謝活動(dòng)。 根據(jù)細(xì)胞內(nèi)酶的合成對(duì)環(huán)境的影響反映不同，可將酶分為兩大類： 一類稱為組成酶，如糖酵解和三酸循環(huán)的酶系，其酶蛋白的合成量十分穩(wěn)定，通常不受代謝狀態(tài)的影響。一般說來，保持機(jī)體基本能源供應(yīng)的酶常常是組成酶。食品生物化學(xué)食品生物化學(xué) 另一類酶，它的合成量受環(huán)境營(yíng)養(yǎng)條件及細(xì)胞內(nèi)有關(guān)因子的影響，分為誘導(dǎo)酶和阻遏酶。如半乳糖苷酶，在以乳糖為唯一碳源時(shí)，大腸桿菌細(xì)胞受乳糖的誘導(dǎo)，可大量合成，其量可成千倍的增長(zhǎng)，這類酶稱為誘導(dǎo)酶。與組氨酸合成相關(guān)的酶系，在有組氨酸存在的條件下，其酶蛋白的合成量受到抑制，這類酶稱為阻遏酶。誘導(dǎo)酶通常與分解代謝