生物化學：第五章 糖類與糖類代謝

微生物革蘭氏陽性細菌革蘭氏陰性細菌酵母菌霉菌壁厚/nm20-8010-13100-300100-250層次單層多層多層多層主要組成肽聚糖（40%~90%）多糖胞壁酸蛋白質脂多糖（1~4%）肽聚糖（5%~10%）脂蛋白脂多糖（11~22%）磷脂蛋白質葡聚糖（30~40%）甘露聚糖（30%）蛋白質（6~8%）脂類（8.5~13.5%）多聚糖（80~90%）脂類蛋白質第五章糖類代謝生物體內(nèi)的糖類雙糖和多糖的酶促降解

糖酵解三羧酸循環(huán)磷酸戊糖途徑單糖的生物合成(糖異生）蔗糖和多糖的生物合成

第一節(jié)生物體內(nèi)的糖類（簡介）一、糖的主要生物學作用：作為生物體的主要能源物質：通過氧化釋放大量能量，以滿足生命活動的需要（淀粉、糖原是重要生物能源。作為其他物質生物合成的原料：如作為蛋白質和脂類、核酸等大分子物質合成的碳骨架。作為生物體的結構成分：如纖維素是植物的結構糖。作為細胞識別的信息分子：糖可與蛋白質、脂類以共價鍵結合形成肽聚糖（或糖蛋白）或糖脂，存在生物膜中，擔負著大分子及細胞間的相互識別。（glycobiology）二、糖的分類（據(jù)分子的大小分類):單糖：在溫和條件下不能水解為更小分子的糖寡糖（雙糖）：水解時每個分子產(chǎn)生2-10個單糖殘基多糖:能水解成多個單糖分子，屬于高分子碳水化合物，分子量可達到數(shù)百萬。

糖的分類㈠單糖植物體內(nèi)的單糖主要是戊糖、己糖、庚糖

戊糖主要有核糖、脫氧核糖（木糖和阿拉伯糖）

己糖主要有葡萄糖、果糖和半乳糖（甘露糖、山梨糖）吡喃葡萄糖呋喃果糖半乳糖

以游離狀態(tài)存在的雙糖有蔗糖、麥芽糖和乳糖。還有以結合形式存在的纖維二糖。蔗糖是由α-D-葡萄糖和β-D-果糖各一分子按α、β（1,2糖苷鍵）鍵型縮合、失水形成的。它是植物體內(nèi)糖的運輸形式。㈡雙糖12非還原糖麥芽糖是由兩個葡萄糖分子縮合、失水形成的。其糖苷鍵型為α（1→4）。麥芽糖分子內(nèi)有一個游離的半縮醛羥基，具有還原性。14半乳糖葡萄糖乳糖：是還原糖存在哺乳動物的乳汁中，及高等植物的花粉管及微生物中

㈢多糖淀粉（starch）糖原(glycogen)

是植物體內(nèi)最重要的貯藏多糖。用熱水處理淀粉時，可溶的一部分為“直鏈淀粉”，另一部分不能溶解的為“支鏈淀粉”。淀粉直鏈淀粉中葡萄糖以α-1，4糖苷鍵縮合而成。每個直鏈淀粉分子只有一個還原端基和一個非還原端基。遇碘顯藍紫色分子量在10000-50000之間。碘與直鏈淀粉靠范德華力結合支鏈淀粉中葡萄糖主要以α-1，4糖苷鍵相連，少數(shù)以α-1，6糖苷鍵相連，所以支鏈淀粉具有很多分支。遇碘顯紫色或紫紅色。分子量在50000-100000

支鏈淀粉

糖原

糖原是動物體內(nèi)重要的貯藏多糖，相當于植物體內(nèi)貯存的淀粉，也叫動物淀粉。高等動物的肝臟和肌肉組織中含有較多的糖原。其結構與支鏈淀粉相似。糖原遇碘顯紅色

第二節(jié)雙糖和多糖的酶促降解

蔗糖+H2O葡萄糖+果糖

66.5

-20.4

一、蔗糖的酶促降解轉化酶蔗糖酶

蔗糖+NDP果糖+NDPG蔗糖合酶1、蔗糖酶途徑2、蔗糖合酶途徑ADPGGDPGCDPGUDPG作為多糖合成的底物淀粉的水解淀粉的磷酸解二、淀粉的降解㈠淀粉的水解α-淀粉酶β-淀粉酶R-酶(脫支酶）麥芽糖酶是淀粉內(nèi)切酶，作用于淀粉分子內(nèi)部的任意的α-1，4糖苷鍵。直鏈淀粉葡萄糖+麥芽糖+麥芽三糖+低聚糖的混合物支鏈淀粉葡萄糖+麥芽糖+麥芽三糖+α-極限糊精

極限糊精是指淀粉酶不能再分解的支鏈淀粉殘基。

α-極限糊精是指含α-1，6糖苷鍵由3個以上葡萄糖基構成的極限糊精。

1、α-淀粉酶（α-amylase）是淀粉外切酶，水解α-1，4糖苷鍵，從淀粉分子外即非還原端開始，每間隔一個糖苷鍵進行水解，每次水解出一個麥芽糖分子。直鏈淀粉麥芽糖支鏈淀粉麥芽糖+β-極限糊精β-極限糊精是指β-淀粉酶作用到離分支點2-3個葡萄糖基為止的剩余部分。兩種淀粉酶降解的最終產(chǎn)物都有麥芽糖。2、β-淀粉酶(β-amylase)兩種淀粉酶性質的比較

α-淀粉酶不耐酸，pH3時失活耐高溫，70C時15分鐘仍保持活性廣泛分布于動植物和微生物中。唾液和胰液中

-淀粉酶耐酸，pH3時仍保持活性不耐高溫，70C15分鐘失活主要存在植物體中

第二節(jié)雙糖和多糖的酶促降解

蔗糖+H2O葡萄糖+果糖

66.5

-20.4

一、蔗糖的酶促降解轉化酶蔗糖酶

蔗糖+NDP果糖+NDPG蔗糖合酶1、蔗糖酶途徑2、蔗糖合酶途徑ADPGGDPGCDPGUDPG作為多糖合成的底物淀粉的水解α-淀粉酶β-淀粉酶R-酶(脫支酶）麥芽糖酶

水解α-1，6糖苷鍵，將α及β-淀粉酶作用支鏈淀粉最后留下的極限糊精的分支點水解，產(chǎn)生短的只含α-1，4糖苷鍵的糊精，使之可進一步被淀粉酶降解。不能直接水解支鏈淀粉內(nèi)部的α-1，6糖苷鍵。

3、R-酶(脫支酶-debranchingenzyme）

催化麥芽糖水解為葡萄糖，是淀粉水解的最后一步。

淀粉的徹底水解需要上述4種水解酶的共同作用，其最終產(chǎn)物是葡萄糖。4、麥芽糖酶（-葡萄糖苷酶）（二）淀粉的磷酸解磷酸化酶轉移酶與脫支酶

催化淀粉非還原末端的葡萄糖殘基轉移給P，生成G-1-P,同時產(chǎn)生一個新的非還原末端，重復上述過程。直鏈淀粉G-1-P支鏈淀粉G-1-P+磷酸化酶極限糊精磷酸化酶不能將支鏈淀粉完全降解，只能降解到距分支點4個葡萄糖殘基為止，留下一個大而有分支的多糖鏈，稱為磷酸化酶極限糊精。

1、磷酸化酶

磷酸化酶、轉移酶、脫支酶共同作用將支鏈淀粉徹底降解為G-1-P。轉移酶磷酸化酶G-1-P2、轉移酶與脫支酶脫支酶三、糖原的降解糖原主要為動物肝臟和骨骼肌中的貯能物質，且易動員。在肌肉中貯存糖原是為了肌肉收縮提供能源，而在肝臟中貯存糖原是為了維持血糖平衡。糖原降解主要有糖原磷酸化酶和轉移酶、脫支酶催化進行。糖原+Pi糖原+G-1-P

（n殘基）（n-1殘基）糖原以顆粒狀存在細胞質中，顆粒中除了有糖原外還有催化其合成與分解的酶及調節(jié)蛋白。腦在正常情況下每天需要葡萄糖140g。轉移酶、脫支酶在同一個肽鏈上的兩個催化酶。

磷酸葡萄糖變位酶G-6-P肝臟G+Pi肌肉進入糖酵解（葡萄糖-6-磷酸酶）糖原磷酸化酶：從非還原端催化1-4糖苷鍵的磷酸解。糖原的磷酸解具有重要的生物學意義G-1-P糖的分類及降解蔗糖的降解（蔗糖酶或轉化酶）淀粉的降解：淀粉的水解——α-淀粉酶

β-淀粉酶

R-酶(脫支酶）麥芽糖酶

淀粉的磷酸解—淀粉磷酸化酶、轉移酶、脫支酶。糖原的磷酸解：磷酸化酶和轉移酶、脫支酶單糖的降解小結代

謝網(wǎng)絡PEP丙酮酸生酮氨基酸-酮戊二酸核糖-5-磷酸

甘氨酸天冬氨酸谷氨酰氨丙氨酸甘氨酸絲氨酰蘇氨酸半胱氨酸

氨基酸6-磷酸葡萄糖磷酸二羥丙酮乙酰CoA甘油脂肪酸膽固醇亮氨酸賴氨酸酪酰氨色氨酸笨丙氨酸異亮氨酸亮氨酸色氨酸乙酰乙酰CoA脂肪核苷酸天冬氨酸天冬酰氨天冬氨酸苯丙酰氨酪氨酸異亮氨酸甲硫酰氨蘇氨酸纈氨酸琥珀酰CoA蘋果酸草酰乙酸檸檬酸異檸檬酸乙醛酸蛋白質淀粉、糖原核酸生糖氨基酸谷氨酰氨組氨酸脯氨酸精氨酸谷氨酸延胡索酸琥珀酸丙二酸單酰CoA1-磷酸葡萄糖脂肪葡萄糖、其它單糖三羧酸循環(huán)電子傳遞（氧化）蛋白質脂肪酸、甘油多糖氨基酸乙酰CoAe-磷酸化+Pi

小分子化合物分解成共同的中間產(chǎn)物（如丙酮酸、乙酰CoA等），產(chǎn)生還原力NADPH和少量ATP。

共同中間物進入三羧酸循環(huán),氧化脫下的氫由電子傳遞鏈傳遞生成H2O，釋放出大量能量，其中一部分通過磷酸化儲存在ATP中。大分子降解成基本結構單位，釋放的能量不能被利用

分解代謝的三個階段

第三節(jié)糖酵解定義：糖酵解是酶將葡萄糖降解為丙酮酸并伴隨ATP生成的過程。是一切有機體中普遍存在的葡萄糖降解途徑。1940年被闡明。(研究歷史)Embden,Meyerhof,Parnas等人貢獻最多，故糖酵解過程一也叫Embdem-Meyerhof-Parnas途徑，簡稱EMP途徑。在細胞質中進行糖酵解一、糖酵解過程二、糖酵解中產(chǎn)生的能量三、糖酵解的意義四、糖酵解的控制五、丙酮酸的去路一、糖酵解過程在細胞質中進行，共分4個階段，每個階段又分若干反應：（1）第一階段：葡萄糖

1,6-二磷酸果糖2+1232+ATP提高糖的能量水平糖磷酸化后不能穿膜底物2+2+123在所有細胞內(nèi)都有己糖激酶,對六碳糖均起作用.在肝臟中有葡萄糖激酶,調節(jié)G水平.磷酸果糖激酶是變構酶。從兔子中分離出三種同工酶。其他二價陽離子也可作為激活劑，但體內(nèi)選擇鎂離子。（2）第二階段：1,6-二磷酸果糖

3-磷酸甘油醛45但在體內(nèi)反應朝向3-磷酸甘油醛方向進行.異構酶催化的反應是很快的.（3）第三階段：3-磷酸甘油醛

2-磷酸甘油酸

（氧化和磷酸化偶連）672+8ATPNADH+H+3-磷酸甘油醛脫氫酶碘乙酸通過與3-磷酸甘油醛脫氫酶的巰基結合而抑制其活性砷酸鹽（AsO3-4）破壞1，3-二磷酸甘油酸的形成Pi2、3-二磷酸甘油酸是輔助因子2、3-二磷酸甘油酸是輔助因子。是輔助因子2.3-二磷酸甘油酸是變位酶的輔助因子。砷酸鹽（AsO3-4）是解偶聯(lián)劑。有砷酸鹽存在是反應照常進行，但不能形成高能磷酸鍵。（4）第四階段：2-磷酸甘油酸丙酮酸910ATPMg2+與烯醇化酶緊密結合，而F-與Mg2+結合，則氟化物是該酶的抑制劑H2OpH=711底物水平磷酸化：高能磷酸化合物在酶的作用下將高能磷酸基團轉移給ADP合成ATP的過程。

葡萄糖+2Pi+2ADP+2NAD+

2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H++2H2O

有氧時，2NADH進入線粒體（蘋果酸穿梭）經(jīng)呼吸鏈氧化又可產(chǎn)生5分子ATP,再加上由底物水平的磷酸化形成的2個ATP，故共可產(chǎn)生2+5=7分子ATP（沈同第三版）

無氧時，2NADH還原丙酮酸，生成2分子乳酸或乙醇，故凈產(chǎn)生2分子ATP

二、糖酵解中產(chǎn)生的能量

1、糖酵解是存在一切生物體內(nèi)糖分解代謝的普遍途徑

2、通過糖酵解使葡萄糖降解生成ATP，為生命活動提供部分能量，尤其對厭氧生物是獲得能量的主要方式3、糖酵解途徑為其他代謝途徑提供中間產(chǎn)物（提供碳骨架），如6-磷酸葡萄糖是磷酸戊糖途徑的底物；磷酸二羥丙酮

-磷酸甘油合成脂肪4、是糖有氧分解的準備階段5、由非糖物質轉變?yōu)樘堑漠惿緩交緸橹孢^程三、糖酵解的意義

細胞對酵解速度的調控是為了滿足細胞對能量及碳骨架的需求。在代謝途徑中，催化不可逆反應的酶所處的部位是控制代謝反應的有力部位。糖酵解中有三步反應不可逆，分別由己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶催化，因此這三種酶對酵解速度起調節(jié)作用。限速酶：在系列代謝反應中，若其中一個反應進行的比較慢，則其后的反應也隨之減慢，將前面這一反應較慢的步驟稱為限速步驟，催化該反應的酶稱為限速酶。

四、糖酵解的調控激活劑：F-1.6-2P激活劑：AMP、ADP

激活劑：AMP、ADP、F-2.6—2P

（1980年發(fā)現(xiàn)）抑制劑：Ala、ATP、乙酰CoA、長鏈脂肪酸

抑制劑：G-6—P、ATP

抑制劑：ATP、檸檬酸、長鏈脂肪酸、NADH丙酮酸激酶己糖激酶磷酸果糖激酶

（限速酶？？）糖酵解的控制磷酸果糖激酶：磷酸果糖激酶是酵解過程中最重要的調節(jié)酶，酵解速度主要取決于該酶活性，因此它是一個限速酶。ATP：

ATP是該酶的變構抑制劑，細胞內(nèi)含有豐富的ATP時，此酶幾乎無活性。

檸檬酸：高含量的檸檬酸是碳骨架過剩的信號，檸檬酸通過增加ATP對該酶的抑制作用而起抑制作用

.丙酮酸激酶的調控：抑制劑：Ala、ATP、乙酰CoA、長鏈脂肪酸

激活劑：F-1.6-2P

ATP：變構抑制該酶活性。

Ala：變構抑制該酶活性。丙氨酸是丙酮酸接受一個氨基形成的，丙氨酸濃度增加意味著丙酮酸作為丙氨酸的前體過量。F-2.6—2P

由6-磷酸果糖來,所以又稱之為前饋激活.別構調節(jié)非競爭性抑制和能荷調節(jié)變構調節(jié)半乳糖半乳糖-1-PUDP-半乳糖UDP-葡萄糖葡萄糖-1-磷酸糖原或淀粉葡萄糖葡萄糖-6-磷酸果糖蔗糖果糖-6-磷酸果糖-1、6-磷酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油甘油3-磷酸甘油醛進入糖酵解甘露糖甘露糖-6-磷酸ATPADPATPADPATPADPATPADPATPADPATPADPNADH+H+NAD+PiUTPPPi

其它糖進入糖酵解途徑

五、丙酮酸去路（有氧）（無氧）1、酵母等微生物將丙酮酸轉化為乙醇和C2O由葡萄糖轉變?yōu)橐掖嫉倪^程稱為酒精發(fā)酵:葡萄糖+2Pi+2ADP+2H+→2乙醇+2C2O+2ATP+2H2O丙酮酸脫羧酶

TPPH+CO2乙醇脫氫酶NADH+H+NAD+丙酮酸乙醛乙醇C=OCOO-CH3C=OHCH3COHHCH3H五、丙酮酸的去路無氧條件下動物細胞中不存在丙酮酸脫羧酶。2、丙酮酸生成乳酸

葡萄糖+2Pi+2ADP2乳酸+2ATP+2H2O動物在激烈運動時或由于呼吸、循環(huán)系統(tǒng)障礙而發(fā)生供氧不足時。生長在厭氧或相對厭氧條件下的許多細菌丙酮酸L-乳酸乳酸脫氫酶C=OCOO-CH3CHCOO-CH3HO+NADH+H++NAD+無氧條件下乳酸脫氫酶有絕對立體異構的選擇性。3、在有氧條件下，丙酮酸進入線粒體生成乙酰CoA，參加TCA循環(huán)（檸檬酸循環(huán)），被徹底氧化成CO2和H2O。4、轉化為脂肪酸或酮體。當細胞ATP水平較高時，檸檬酸循環(huán)的速率下降，乙酰CoA開始積累，可用作脂肪的合成或酮體的合成。丙酮酸的有氧氧化及葡萄糖的有氧分解

（EPM）葡萄糖COOHC==OCH3丙酮酸CH3-C-SCoAO乙酰CoA三羧酸循環(huán)

NAD+

NADH+H+CO2CoASH

葡萄糖的有氧分解

丙酮酸脫氫酶系

丙酮酸的去路（有氧）（無氧）葡萄糖葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇+C2O乙酰CoA三羧酸循環(huán)丙酮酸乳酸乙酰CoA糖酵解途徑（有氧或無氧）脂肪酸或酮體糖酵解（EMP）一、糖酵解過程二、糖酵解中產(chǎn)生的能量三、糖酵解的意義四、糖酵解的控制五、丙酮酸的去路

復習磷酸丙糖生成階段丙酮酸生成階段氧化磷酸化偶聯(lián)碘乙酸AsO3-4氟化物底物水平的磷酸化

第四節(jié)三羧酸循環(huán)

概念：在有氧的情況下，葡萄糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸氧化脫羧形成乙酰CoA。乙酰CoA與草酰乙酸合成檸檬酸，而后經(jīng)一系列氧化、脫羧生成CO2并再生草酰乙酸的循環(huán)反應過程，稱為檸檬酸循環(huán)，亦稱為三羧酸循環(huán)(tricarboxylicacidcycle),簡稱TCA循環(huán)。由于它是由H.A.Krebs（德國）正式提出的，所以又稱Krebs循環(huán)。

三羧酸循環(huán)在線粒體基質中進行。

三羧酸循環(huán)一.由丙酮酸形成乙酰CoA二.三羧酸循環(huán)的過程三.三羧酸循環(huán)的化學計量四.三羧酸循環(huán)的回補反應五.三羧酸循環(huán)的調控六.三羧酸循環(huán)的生物學意義丙酮酸進入線粒體轉變?yōu)橐阴oA，這是連接糖酵解和三羧酸循環(huán)的紐帶：丙酮酸+CoA+NAD+

乙酰CoA+CO2+NADH+H+（一）、由丙酮酸形成乙酰CoA反應不可逆，分5步進行，由丙酮酸脫氫酶復合體催化。丙酮酸脫氫酶復合體是一個十分大的多酶復合體，包括丙酮酸脫氫酶E1、二氫硫辛酸乙酰轉移酶E2、二氫硫辛酸脫氫酶E3三種不同的酶及焦磷酸硫胺素(TPP)、硫辛酸，F(xiàn)AD,NAD+,CoA及Mg2+六種輔助因子組裝而成。大腸桿菌丙酮酸脫氫酶復合體的內(nèi)容縮寫肽鏈數(shù)輔基催化反應丙酮酸脫氫（羧）酶

E124TPP丙酮酸氧化脫羧二氫硫辛酸乙

E224硫辛酸將乙酰基轉移到CoA

酰轉移酶二氫硫辛酸脫氫酶E312FAD將還原型硫辛酰胺轉變?yōu)檠趸捅崦摎涿笍秃象wNAD++H+丙酮酸脫羧酶FAD硫辛酸乙酰轉移酶二氫硫辛酸脫氫酶CO2乙酰硫辛酸二氫硫辛酸NADH++H+TPP硫辛酸CoASHNAD+CH3-C-SCoAO丙酮酸脫氫酶復合體丙酮酸脫氫酶復合體E2E3E1三種酶60條肽鏈形成的復合體乙酰二氫硫辛酰胺硫辛酸乙酰轉移酶硫辛酰胺二氫硫辛酰胺丙酮酸脫羧酶二氫硫辛酸脫氫酶丙酮酸乙酰CoAE1E3E2E2～形成酶復合體有什么好處呢？CO2CH3OCOOCTPPCH3CHOHTPPS(CH2)4COSOCH3CS(CH2)4COSHSH(CH2)4COSHFADH2FADNADNADH+H++SCoACH3CSCoAOHH乙酰二氫硫辛酸硫辛酸乙酰轉移酶硫辛酸二氫硫辛酸丙酮酸脫羧酶二氫硫辛酸脫氫酶丙酮酸乙酰CoAE1E3E2E2多肽鏈中間產(chǎn)物在氨基酸臂作用下進入酶活性中心快速準確?。蛐刘Ｙ嚢滨１郏?992年，《science》雜志上報道了E2立體結構丙酮酸氧化脫羧的調控由丙酮酸到乙酰CoA是一個重要步驟，處于代謝途徑的分支點，所以此體系受到嚴密的調節(jié)控制：1、產(chǎn)物抑制：乙酰CoA抑制乙酰轉移酶E2組分，NADH抑制二氫硫辛酸脫氫酶E3組分。抑制效應被CoA和NAD+逆轉。（屬于競爭性抑制作用）2、能荷調節(jié)：丙酮酸脫氫酶E1受GTP抑制，被AMP活化。3、可逆磷酸化作用的調節(jié)（共價修飾）：丙酮酸脫氫酶E1的磷酸化狀態(tài)無活性，反之有活性。4、砷化物與E2中的輔基硫辛酰胺形成無催化能力的砷化物。5、Ca2+激活丙酮酸脫氫酶E1（二）乙酰CoA徹底氧化—三羧酸循環(huán)檸檬酸的生成階段草酰乙酸再生階段氧化脫羧階段

復習磷酸丙糖生成階段丙酮酸生成階段氧化和磷酸化偶聯(lián)碘乙酸AsO3-4氟化物底物水平的磷酸化

丙酮酸的去路（有氧）（無氧）葡萄糖葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇+C2O乙酰CoA三羧酸循環(huán)丙酮酸乳酸乙酰CoA糖酵解途徑（有氧或無氧）脂肪酸或酮體激活劑：F-1.6-2P激活劑：AMP、ADP

激活劑：AMP、ADP、F-2.6—2P

（1980年發(fā)現(xiàn)）抑制劑：Ala、ATP、乙酰CoA、長鏈脂肪酸

抑制劑：G-6—P、ATP

抑制劑：ATP、檸檬酸、長鏈脂肪酸、NADH丙酮酸激酶己糖激酶磷酸果糖激酶

（限速酶？？）糖酵解的控制丙酮酸氧化脫羧的調控由丙酮酸到乙酰CoA是一個重要步驟，處于代謝途徑的分支點，所以此體系受到嚴密的調節(jié)控制：1、產(chǎn)物抑制：乙酰CoA抑制乙酰轉移酶E2組分，NADH抑制二氫硫辛酸脫氫酶E3組分。抑制效應被CoA和NAD+逆轉。（屬于競爭性抑制作用）2、能荷調節(jié)：丙酮酸脫氫酶E1受GTP抑制，被AMP活化。3、可逆磷酸化作用的調節(jié)（共價修飾）：丙酮酸脫氫酶E1的磷酸化狀態(tài)無活性，反之有活性。4、砷化物與E2中的輔基硫辛酰胺形成無催化能力的砷化物。5、Ca2+激活丙酮酸脫氫酶E1TCA第一階段：檸檬酸生成草酰乙酸

OCH3-C-SCoACoASH檸檬酸合酶H2O順烏頭酸酶H2O順烏頭酸酶C=OCOO-CH2COO-C-CH3S-COAOCH2C-SCOAHO-C-COO-COO-CH2OCH2COO-HO-C

-COO-COO-CH2檸檬酸合酶+H2OCOA單向不可逆

可調控的限速步驟氟乙酰CoA導致致死合成常作為殺蟲藥三羧酸CH2COO-HO-C

-COO-COO-CH2CHCOO-C

-COO-COO-CH2HO-CHCOO-CH-COO-COO-CH2檸檬酸異構化成異檸檬酸（順烏頭酸酶）H2OH2O順烏頭酸在pH7.0，25C的平衡態(tài)時，檸檬酸：順烏頭酸：異檸檬酸=90：4：6檸檬酸異檸檬酸TCA第二階段：氧化脫羧CO2GDP＋PiGTPNAD+NADH+H+NAD+NADH+H+CoASH異檸檬酸脫氫酶CO2－酮戊二酸脫氫酶復合體琥珀酰CoA合成酶HO-CHCOOH

CH-COOHCOOHCH2由異檸檬酸氧化脫羧生成α-酮戊二酸（異檸檬酸脫氫酶）COCOOH

CH-COOHCOOHCH2COCOOHCH2COOHCH2NAD+NADH+H+H+CO2TCA中第一次氧化作用、脫羧過程

異檸檬酸脫氫酶為第二個調節(jié)酶（存在線粒體中的酶對NAD+專一性高；而對NADP+專一性強的酶即在線粒體中也在細胞質中）三羧酸到二羧酸的轉變草酰琥珀酸α-酮戊二酸Mg2+α-酮戊二酸氧化脫羧成為琥珀酰COA（α-酮戊二酸脫氫酶復合體）COCOOHCH2COOHCH2+COASH+NAD+COSCOACH2COOHCH2+NADH+H+

+CO2

TCA中第二次氧化作用、脫羧過程

α-酮戊二酸脫氫酶復合體與丙酮酸脫氫酶復合體相似α-酮戊二酸脫氫酶E1琥珀酰轉移酶E2二氫硫辛酸脫氫酶E3TPP、硫辛酸、COA、FAD、NAD+、Mg2+α-酮戊二酸氧化脫羧的調控產(chǎn)物抑制：

α-酮戊二酸脫氫酶復合體受琥珀酰COA和NADH抑制；高能荷抑制Ca2+激活不受磷酸化影響琥珀酰COA轉化成琥珀酸，并產(chǎn)生GTP（琥珀酰COA合成酶）COSCOACH2COOHCH2COOHCH2COOHCH2GDP+PiGTP+HSCOATCA中唯一底物水平磷酸化直接產(chǎn)生高能磷酸化合物的步驟GTP+ADPGDP+ATPTCA第三階段：草酰乙酸再生

FADFADH2H2ONAD+NADH+H+草酰乙酸琥珀酸脫氫酶延胡索酸酶蘋果酸脫氫酶琥珀酸脫氫生成延胡索酸COOHCH2COOHCH2COOHCHCOOH+FAD+FADH2TCA中第三次氧化的步驟丙二酸為該酶的競爭性抑制劑開始四碳酸之間的轉變琥珀酸脫氫酶HCCOOHCH2COOH嵌入線粒體內(nèi)膜呼吸鏈組分檸檬酸草酰乙酸H2O檸檬酸合酶順烏頭酸琥珀酰CoA異檸檬酸H2OH2O異檸檬酸脫氫酶NAD+NADH+H+CO2α-酮戊二酸脫氫酶復合體乙酰CoACoA檸檬酸合酶異檸檬酸脫氫酶α-酮戊二酸脫氫酶復合體延胡索酸蘋果酸FADFADH2H2O草酰琥珀酸CO2NAD+NADH+H+三羧酸循環(huán)琥珀酸GDPGTPATPNADH+H+NAD+α-酮戊二酸CO2CO2HHHHH2HHNAD+NAD+NAD+FADATPGTP是在哺乳動物，ATP在植物體中。草酰乙酸檸檬酸異檸檬酸a-酮戊二酸琥珀酰輔酶A琥珀酸延胡索酸蘋果酸乙酰輔酶A三羧酸循環(huán)的過程

TCA經(jīng)四次氧化，二次脫羧，通過一個循環(huán)，可以認為乙酰COA2CO2

乙酰CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+3NADH+FADH2+GTP+CoA+3H+1、乙酰CoA與草酰乙酸縮合形成檸檬酸，使兩個C原子進入循環(huán)。以后有兩個C原子以CO2的形式離開循環(huán)，相當于乙酰CoA的2個C原子形成CO2。2、在循環(huán)中有4對H原子通過4步氧化反應脫下，其中3對用以還原NAD+生成3個NADH+H+,1對用以還原FAD,生成1個FADH2。3、由琥珀酰CoA形成琥珀酸時，偶聯(lián)有底物水平磷酸化生成1個GTP。4、循環(huán)中消耗兩分子水。5、單向進行6、整個循環(huán)不需要氧，但離開氧無法進行。循環(huán)特點：三、三羧酸循環(huán)的化學計量

乙酰CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+3NADH+FADH2+GTP+CoA+3H+3NADH7.5ATP，1FADH21.5ATP，再加上1個GTP

1分子乙酰CoA通過TCA循環(huán)被氧化，可生成10分子ATP。

若從丙酮酸開始，加上紐帶生成的1個NADH，則共產(chǎn)生10+2.5=12.5個ATP。若從葡萄糖開始，共可產(chǎn)生12.5×2+7=32個ATP。

可見由糖酵解和TCA循環(huán)相連構成的糖的有氧氧化途徑，是機體利用糖氧化獲得能量的最有效的方式，也是機體產(chǎn)生能量的主要方式。α-酮戊二酸谷氨酸草酰乙酸天冬氨酸琥珀酰CoA卟啉環(huán)

上述過程均可導致草酰乙酸濃度下降，從而影響三羧酸循環(huán)的運轉，因此必須不斷補充才能維持其正常進行，這種補充稱為回補反應(anapleroticreaction)。

四、三羧酸循環(huán)的回補反應三羧酸循環(huán)不僅是產(chǎn)生ATP的途徑，它的中間產(chǎn)物也是生物合成的前體，如

丙酮酸羧化PEP的羧化由氨基酸形成蘋果酸脫氫草酰乙酸的回補反應主要通過4個途徑：

丙酮酸羧化(動物體內(nèi)的主要回補反應)草酰乙酸或循環(huán)中任何一種中間產(chǎn)物不足TCA循環(huán)速度降低乙酰-CoA濃度增加激活丙酮酸羧化酶產(chǎn)生更多的草酰乙酸生物素Mg2+在線粒體內(nèi)進行對草酰乙酸需求的信號+CO2

PEP羧化（在腦和心肌中）（在植物、酵母、細菌）CH2羧化激酶對CO2的親和力較小，對草酰乙酸親和力較大，所以反應利于向生成丙酮酸的方向進行反應在胞液中進行

氨基酸轉化α-酮戊二酸天冬氨酸谷氨酸草酰乙酸

Asp、Glu轉氨可生成草酰乙酸和α-酮戊二酸

Ile、Val、Thr、Met也會形成琥珀酰CoA，最后生成草酰乙酸。

（廣泛存在）丙酮酸+HCO3-+NAD(P)H蘋果酸

+NAD(P)+蘋果酸酶草酰乙酸蘋果酸脫氫酶NAD+NADH+H+激活劑：ADP

Ca2+激活。激活劑：乙酰CoA、草酰乙酸抑制劑：琥珀酰CoA、NADH、高能荷

抑制劑：ATP、NADH抑制劑：ATP、NADH、琥珀酰CoA、脂酰CoAα-酮戊二酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶檸檬酸合酶（限速酶）五、三羧酸循環(huán)的調控

三羧酸循環(huán)的的速度主要取決于細胞對ATP的需求量，另外也受細胞對于中間產(chǎn)物需求的影響。有3個調控部位。Ca2+激活六、三羧酸循環(huán)的生物學意義

與糖酵解構成糖的有氧代謝途徑，為機體提供大量的能量，一分子葡萄糖經(jīng)EMP、TCA循環(huán)和呼吸鏈氧化共可產(chǎn)生32個ATP。

TCA循環(huán)是糖、脂類、蛋白質代謝聯(lián)絡的樞紐。TCA循環(huán)中間產(chǎn)物脂肪酸、氨基酸合成代謝分解代謝產(chǎn)物CO2+H2O+能量

TCA循環(huán)既是物質分解代謝的組成部分，亦是物質合成的重要步驟，為其他生物合成提供原料。糖代謝小結丙酮酸

第五節(jié)磷酸戊糖途徑在組織中添加酵解抑制劑碘乙酸（抑制3-P-甘油醛脫氫酶）或氟化物（抑制烯醇化酶）等，葡萄糖仍可被消耗；并且C1更容易氧化成CO2；發(fā)現(xiàn)了6-P-葡萄糖脫氫酶和6-P-葡萄糖酸脫氫酶及NADP+；發(fā)現(xiàn)了五碳糖、六碳糖和七碳糖；說明葡萄糖還有其他代謝途徑（1931-1951）。1953年闡述了磷酸戊糖途徑（pentosephosphatepathway)，簡稱PPP途徑，也叫磷酸己糖支路（HMP）；亦稱戊糖磷酸循環(huán)；亦稱Warburg-Dickens戊糖磷酸途徑。PPP途徑廣泛存在動、植物細胞內(nèi)，在細胞質中進行。

磷酸戊糖途徑一、磷酸戊糖途徑的反應歷程二、磷酸戊糖途徑的意義三、磷酸戊糖途徑調控一、磷酸戊糖途徑的反應歷程

分兩個階段：㈠葡萄糖的氧化脫羧階段

HCOHCOCOOHCH2OHHCOHHCOHHCOHCOHOCHOHOCHHOCHHCOHHCOHHCOH

HCOHHCOHHCHCHCOHCH2OPO3H2CH2OPO3H2CH2OPO3H2CH2OPO3H26-P葡萄糖脫氫酶6-P葡萄糖酸內(nèi)酯酶6-P葡萄糖酸脫氫酶H20NADP+NADPH+H+NADP+NADPH+H+CO26-P葡萄糖酸內(nèi)酯6-P葡萄糖酸5-P-核酮糖6-P葡萄糖

㈠葡萄糖的氧化脫羧階段

6-P葡萄糖+NADP+6-P葡萄糖酸內(nèi)酯+NADPH+H+

6-P葡萄糖酸內(nèi)酯6-P葡萄糖酸（容易進行）③6-P葡萄糖酸+NADP+

5-P核酮糖+CO2+NADPH+H+

本階段總反應：6-P葡萄糖+2NADP++H2O5-P-核酮糖+CO2+2NADPH+2H+

6-P葡萄糖脫氫酶6-P葡萄糖酸內(nèi)酯酶6-P葡萄糖酸脫氫酶H206X6-P葡萄糖+6X2NADP++6XH2O6X5-P-核酮糖+6XCO2+6X2NADPH+6X2H+葡萄糖的氧化脫羧階段：5-磷酸木酮糖（二）非氧化的分子重排階段

（之一5-磷酸核酮糖異構化）

差向異構酶磷酸戊糖異構酶5-磷酸核酮糖5-磷酸核糖轉醛酶7-磷酸景天庚酮糖3-磷酸甘油醛7-磷酸景天庚酮糖3-磷酸甘油醛4-磷酸赤蘚糖6-磷酸果糖非氧化階段之二（基團轉移）轉酮酶TPP5-磷酸核糖5-磷酸木酮糖羥乙醛基4-磷酸赤蘚糖5-磷酸木酮糖轉酮酶TPP3-磷酸甘油醛6-磷酸果糖基團轉移（續(xù)前）

非氧化的分子重排階段

5-P-核酮糖5-P核糖

5-P核酮糖

5-P木酮糖（轉酮酶的底物、連接EMP）⑥5-P木酮糖+5-P核糖7-P景天庚酮糖+3-P甘油醛⑦7-P景天庚酮糖+3-P甘油醛6-P果糖+4-P赤蘚糖

⑧5-P木酮糖+4-P赤蘚糖6-P果糖+3-P甘油醛本階段總反應：3×5-P核酮糖2×6-P果糖+1×3-P甘油醛

6×5-P核酮糖4×6-P果糖+2×3-P甘油醛

P戊糖異構酶P戊糖差向酶轉酮酶轉醛酶轉酮酶

6×5-P核酮糖4×6-P果糖+2×3-P甘油醛

6×5-P核酮糖+H2O5×6-P葡萄糖+Pi(非氧化階段)其中1分子轉變?yōu)镻-二羥丙酮1，6-二P果糖1X6-P果糖醛縮酶二P果糖酯酶H2OPi5×6-P葡萄糖故反應帶有循環(huán)機制氧化脫羧階段

6X6-P葡萄糖+6X2NADP++6XH2O6X5-P-核酮糖+6XCO2+6X2NADPH+6X2H+

非氧化階段

6×5-P核酮糖+H2O5×6-P葡萄糖+Pi總反應：

6×6-P葡萄糖+12NADP++7H2O6CO2+12NADPH+12H++Pi+5×6-P葡萄糖表明1個6-P葡萄糖經(jīng)6次循環(huán)被徹底氧化為6個CO2二、磷酸戊糖途徑的意義

1、產(chǎn)生大量的NADPH，為細胞的各種合成反應提供還原劑（力），比如參與脂肪酸和固醇類物質的合成。

2、在紅細胞中保證谷胱甘肽的還原狀態(tài)。（防止膜脂過氧化；維持血紅素中的Fe2+;）（6-磷酸-葡萄糖脫氫酶缺陷癥——貧血?。?/p>

3、該途徑的中間產(chǎn)物為許多物質的合成提供原料，如：5-P-核糖核苷酸

4-P-赤蘚糖芳香族氨基酸

4、非氧化重排階段的一系列中間產(chǎn)物及酶類與光合作用中卡爾文循環(huán)的大多數(shù)中間產(chǎn)物和酶相同，因而磷酸戊糖途徑可與光合作用聯(lián)系起來，并實現(xiàn)某些單糖間的互變。5-P-核糖的唯一來源就是PPP途徑。PPP途徑有無氧均可以進行。5、PPP途徑是由葡萄糖直接氧化起始的可單獨進行氧化分解的途徑。因此可以和EMP、TCA相互補充、相互配合，增加機體的適應能力。三、磷酸戊糖途徑的調控

磷酸戊糖途徑的速度主要受生物合成時NADPH的需要所調節(jié)。NADPH反饋抑制6-P-葡萄糖脫氫酶的活性。12NADPH12NADH？在體內(nèi)相當缺乏NADH是才可以轉變。主要是提供還原力。乙醇（有氧）葡萄糖的主要分解代謝途徑

葡萄糖丙酮酸乳酸乙酰CoA6-磷酸葡萄糖磷酸戊糖途徑糖酵解（無氧）三羧酸循環(huán)（有氧或無氧）小結+CO2第五章糖類代謝生物體內(nèi)的糖類雙糖和多糖的酶促降解糖酵解三羧酸循環(huán)磷酸戊糖途徑單糖的生物合成(糖異生）蔗糖和多糖的生物合成第六節(jié)單糖的生物合成

高等植物葡萄糖的合成可有多個途徑:卡爾文循環(huán)蔗糖、淀粉的降解糖異生動物體內(nèi)葡萄糖的合成途徑：糖原的降解

糖異生一、糖異生的概念

由丙酮酸、草酰乙酸、乳酸等非糖物質轉變成葡萄糖的過程稱為糖異生。糖異生研究中最直接的證據(jù)來自動物實驗：大鼠禁食24小時，肝中糖原從7%-1%，若喂乳酸、丙酮酸等非糖物質使糖原的量會增加。1、克服糖酵解的三步不可逆反應。2、糖酵解在細胞液中進行，糖異生則分別在線粒體和細胞液中進行。糖異生途徑的大部分反應與糖酵解的逆反應相同，但有兩方面不同：二、糖異生的途徑葡萄糖6-P葡萄糖6-P果糖1，6-二P果糖3-磷酸甘油醛P-二羥丙酮1，3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸PEP丙酮酸丙酮酸草酰乙酸（不能跨越線粒體膜）丙酮酸羧化酶丙酮酸蘋果酸蘋果酸草酰乙酸PEPGTPGDP+CO2PEP羧化激酶1、丙酮酸→PEP胞液線粒體CO2+ATP+H2OADP+PiNADH+H+NADH+H+2、1，6-二磷酸果糖6-磷酸果糖

1，6-二磷酸果糖+H2O6-磷酸果糖+Pi3、6-磷酸葡萄糖葡萄糖

6-磷酸葡萄糖+H2O葡萄糖+Pi二磷酸果糖磷酸酯酶6-P葡萄糖磷酸酯酶葡萄糖6-P葡萄糖6-P果糖1，6-二P果糖3-磷酸甘油醛P-二羥丙酮1，3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸PEP丙酮酸大多數(shù)氨基酸乳酸Cori循環(huán)TCA的中間產(chǎn)物糖異生途徑及其前體草酰乙酸反芻動物體內(nèi)乙酸、丙酸丁酸琥珀酰C0A糖異生的能量計算？甘油葡萄糖6-P葡萄糖6-P果糖1，6-二P果糖3-磷酸甘油醛P-二羥丙酮2X1，3-二磷酸甘油酸2X3-磷酸甘油酸2X2-磷酸甘油酸2XPEP2丙酮酸糖異生的能量計算？4ATP+2GTP+2NADH+H+消耗2ATP+2GTP消耗2ATP2NADH+2H+？三、糖異生途徑的意義1.動物在饑餓、劇烈運動時糖原下降，可將生糖氨基酸及糖酵解產(chǎn)生的乳酸異生為糖,以維持血糖水平。2.油料種子萌發(fā)時，胚乳里儲存的脂肪降解→乙醛酸循環(huán)糖異生葡萄糖供種子萌發(fā)使用TCA循環(huán)糖異生甘油+脂肪酸乙酰-CoA琥珀酸草酰乙酸四、糖異生作用的調節(jié)

糖酵解作用6-P—果糖糖異生作用磷酸果糖激酶果糖1.6-二磷酸酶1、6-二磷酸果糖PEP丙酮酸草酰乙酸丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶PEP羧激酶GF-2、6BPAMPATP檸檬酸H+活化抑制F-1、6BP活化ATPALa抑制F-2、6BPAMP檸檬酸活化抑制ADP抑制乙酰CoA活化ADP抑制-

脫磷酸化的酶（激酶活性）

（酯酶活性）F-6-PF-2、6-BP磷酸果糖激酶2和果糖二磷酸酶2:具有一條肽鏈的酶蛋白，由于某些氨基酸的磷酸化和脫磷酸化使之具有兩種酶活性，這種酶稱雙功能酶。2、6-二磷酸果糖合成與降解的調控血糖低--胰高血糖素釋放-cAMP級聯(lián)作用-蛋白磷酸化。血糖高--胰島素釋放--F-2、6-BP多磷酸化的酶糖異生與糖酵解作用的相互調節(jié)（能荷、物質代謝、激素水平）：1、磷酸果糖激酶（PFK）和果糖-1、6-二磷酸酶的調節(jié)：

當AMP水平高時，表明需要ATP，PFK激活，增加糖酵解，由于果糖-1、6-二磷酸酶受抑制，則糖異生關閉。當ATP和檸檬酸水平高時，

PFK受抑制，降低糖酵解的速率，檸檬酸增加果糖-1、6-二磷酸酶活性，從而增加糖異生速率。當饑餓時，由于血糖水平低，激素胰高血糖素釋放，引起cAMP的級聯(lián)作用，使酶蛋白磷酸化,降低F-2、6-BP；當進食時，血糖水平較高，激素胰島素釋放，使F-2、6-BP增加，激活PFK，加速酵解；同時F-2、6-BP的增加抑制果糖-1、6-二磷酸酶活性，使糖異生作用受抑制。2、丙酮酸激酶、丙酮酸羧化酶和PEP羧激酶的調節(jié)：

高水平的ATP和Ala抑制丙酮酸激酶，從而抑制糖酵解；由于該情況下乙酰CoA亦是充裕的，則活化丙酮酸羧化酶，有助于糖異生的進行。反之，在細胞供能狀態(tài)較低時，ADP水平較高，則抑制丙酮酸羧化酶和PEP羧激酶，關閉糖異生作用。丙酮酸激酶被F-1、6BP活化（前饋激活），即需要糖酵解加速時該酶的活性被提高。

當饑餓時，由于血糖水平低，激素胰高血糖素釋放，引起cAMP的級聯(lián)作用，使丙酮酸激酶發(fā)生磷酸化，從而失去活性，抑制糖酵解。

糖異生與糖酵解作用的緊密相互調節(jié)防止了二者共同進行時的無效循環(huán)。第七節(jié)蔗糖和多糖的生物合成

一、糖核苷酸的作用及形成二、蔗糖的生物合成三、淀粉的生物合成四、糖原的生物合成定義：單糖與核苷酸通過磷酸酯鍵結合的化合物稱為糖核苷酸。作用：糖核苷酸是高等動植物體內(nèi)合成雙糖和多糖時，葡萄糖的活化形式與供體。種類：目前發(fā)現(xiàn)的糖核苷酸主要有UDPG,ADPG,TDPG,GDPG,CDPG等。在糖類代謝中，以UDPG,ADPG為最重要。（結構見書）一、糖核苷酸的作用及形成植物細胞中蔗糖合成時需UDPG，淀粉合成時需ADPG，纖維素合成時需GDPG和UDPG；動物細胞中糖元合成時需UDPG。糖核苷酸的生成++PPi1-磷酸葡萄糖UTPUDPG焦磷酸化酶二、蔗糖的生物合成

有三條途徑：1、蔗糖磷酸化酶途徑（微生物）

1-P葡萄糖+果糖