糖的無氧分解糖酵解

關于糖的無氧分解糖酵解第1頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五教學目的:1.掌握糖酵解、三羧酸循環(huán)、磷酸戊糖途徑的反應過程及生理意義

2.了解糖原的合成與分解代謝

3.掌握糖異生的概念及途徑教學重點難點：糖酵解、三羧酸循環(huán)、磷酸戊糖途徑的反應過程及生理意義;糖異生教學課時:10第2頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五糖類是指多羥基醛或酮及其衍生物

一.糖類在生物體的生理功能主要有：

①氧化供能：糖類占人體全部供能量的70%。

②構成組織細胞的基本成分：*核糖:構成核酸*糖蛋白:凝血因子、免疫球蛋白等*糖脂:生物膜成分③轉變?yōu)轶w內的其它成分

*轉變?yōu)橹?轉變?yōu)榉潜匦璋被岬?頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五二.糖代謝的概況血中葡萄糖食物主糖異生

糖酵解有氧氧化（CO2、H2O、ATP)

磷酸戊糖途徑

（5-磷酸核糖、NADPH）糖原

缺氧

供氧充足合成

分解

第4頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇乙酰CoA6-磷酸葡萄糖磷酸戊糖途徑糖酵解（有氧）（無氧）三羧酸循環(huán)(TCA)（有氧或無氧）三.葡萄糖的分解代謝途徑及定位1、分解代謝途徑呼吸鏈氧化磷酸化NADHFADH2第5頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五細胞膜細胞質線粒體高爾基體細胞核內質網溶酶體細胞壁葉綠體有色體白色體液體晶體分泌物吞噬中心體胞飲細胞膜丙酮酸氧化三羧酸循環(huán)氧化磷酸化磷酸戊糖途徑糖酵解2、分解代謝途徑及定位動物細胞植物細胞第6頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五Section1

糖酵解（glycolysis)糖酵解:是葡萄糖在無氧條件下在組織細胞中降解成丙酮酸,并釋放出能量生成ATP的過程。它是葡萄糖最初經歷的酶促分解過程,也是葡萄糖分解代謝所經歷的共同途徑。

第7頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五無氧酵解的全部反應過程在細胞溶膠(cytoplasm)中進行。從葡萄糖到丙酮酸的反應過程包括兩個部分，可分為活化、裂解、放能三個階段，十步反應。一、糖酵解的反應過程第8頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五(一)準備

1.葡萄糖的活化(activation)——己糖磷酸酯的生成：活化階段是指葡萄糖經磷酸化和異構反應生成1,6-二磷酸果糖(FBP，F(xiàn)DP)的反應過程。該過程共由三步化學反應組成。第9頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五己糖激酶/葡萄糖激酶磷酸己糖異構酶磷酸果糖激酶-1ATPADPATPADP**(1)(2)(3)Mg2+Mg2+第10頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五激酶：催化ATP分子與底物之間的磷酸基轉移的酶稱激酶，激酶一般需要Mg2+或Mn2+作為輔因子。Mg2+可以掩蓋ATP/ADP分子中磷酸基氧原子的負電荷，使葡萄糖C-6/C-1位的羥基易于對ATP的γ–位磷原子進行親核攻擊.機理：葡萄糖C-6/C-1位的羥基對ATP的γ–位磷原子的親核進攻擊第11頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五⑴葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖ATPADPglucoseglucose-6-phosphate(G-6-P）

已糖激酶Mg2+特點：①此反應不可逆，消耗1個ATP.②催化此反應的激酶有已糖激酶和葡萄糖激酶。糖酵解過程的第一個限速酶第12頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五⑵6-磷酸葡萄糖異構化轉變?yōu)?-磷酸果糖

磷酸Glc異構酶特點：①反應的△Go′變化很小，反應可逆。②磷酸葡萄糖異構酶將葡萄糖的羰基C由C1移至C2

，為C1位磷酸化作準備，同時保證C2上有羰基存在，這對分子的β斷裂，形成三碳物是必需的fructose-6-phosphate,F-6-P第13頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五⑶6-磷酸果糖再磷酸化生成1,6-二磷酸果糖ATPADP

磷酸果糖激酶-1

Mg2+特點：①此反應在體內不可逆，消耗1個ATP。②反應由磷酸果糖激酶1催化，是主要的調節(jié)位點糖酵解過程的第二個限速酶fructose-1,6-biphosphate,F-1,6-BP第14頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五2.裂解（lysis)——磷酸丙糖的生成：

一分子F-1,6-BP裂解為兩分子可以互變的磷酸丙糖（triosephosphate)，第15頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五磷酸丙糖異構酶醛縮酶(4)(5)第16頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五⑷3-磷酸甘油醛和磷酸二羥丙酮的生成3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮fructose-1,6-diphosphate(F-1,6-2P）

醛縮酶126543123456+機理：由于C-2的羰基及C-4的羥基存在，1,6-二磷酸果糖分子發(fā)生β

斷裂，形成等長的三碳化合物特征：①該反應△Go′=

23.97kJ/mol,在熱力學上不利，但是，由于F-1.6-2P的形成是放能的及甘油醛-3-磷酸后續(xù)氧化的放能性質，促使反應正向進行。②在生理環(huán)境中，3-磷酸甘油醛不斷轉化成丙酮酸，驅動反應向右進行

第17頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五⑸磷酸丙糖的互換dihydroxyacetonephosphate)glyceraldehyde3-phosphate磷酸丙糖異構酶1,6-二磷酸果糖

2×3-磷酸甘油醛第18頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五(二)貯能

3.放能(releasingenergy)—丙酮酸的生成：

3-磷酸甘油醛經脫氫、磷酸化、脫水及放能等反應生成丙酮酸和ATP.

包括五步反應:第19頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五(6)(7)(8)ATPADP磷酸甘油酸變位酶3-磷酸甘油醛脫氫酶磷酸甘油酸激酶NAD++PiNADH+H+第20頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五烯醇化酶丙酮酸激酶⑼*ATPADP自發(fā)H2O(10)第21頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五⑹3-磷酸甘油醛氧化為1,3-二磷酸甘油酸1,3-diphosphoglycerate3-磷酸甘油醛脫氫酶glyceraldehyde3-phosphateHPO4

2-+NADH+H+NAD+OPO3

2-糖酵解中唯一的脫氫反應特征：①由3-磷酸甘油醛脫氫酶催化，在無機磷酸的參與下以NAD+作為電子受體，3-磷酸甘油醛氧化脫氫生成1,3-二磷酸甘油酸和NADH+H+

。②醛基轉變成超高能量的?；姿岬?2頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五⑺1,3-二磷酸甘油酸轉變?yōu)?-磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸激酶3-phosphoglycerate)1,3diphosphoglycerateOPO3

2-ADPATP這是糖酵解中第一次底物水平磷酸化反應特征：①在磷酸甘油酸激酶的作用下，將高能磷?；D給ADP形成ATP。

②這是酵解中第一次產生ATP的反應，反應是可逆的第23頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五⑻3-磷酸甘油酸轉變?yōu)?-磷酸甘油酸3-phosphoglycerate磷酸甘油酸變位酶2-phosphoglycerate特征：①變位酶是一種催化分子內化學基團移位的酶.②磷酸甘油酸變位酶催化3-磷酸甘油酸和2-磷酸甘油酸之間的磷酸基團位置的移動,分子內重排.第24頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五⑼2-磷酸甘油酸轉變?yōu)榱姿嵯┐际奖醦hosphoenolpyruvate2-phosphoglycerate

烯醇化酶

(Mg2+/Mn2+)氟化物能與Mg2+絡合而抑制此酶活性特征：①烯醇化酶（需要Mg2+

的活化）催化2-磷酸甘油酸中的a、β

位脫去水形成磷酸烯醇式丙酮酸。②烯醇磷酯鍵具有很高的磷酸基轉移潛能。aH2Oβ第25頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五(10)磷酸烯醇式丙酮酸轉變?yōu)楸酇DPATP丙酮酸激酶(PK

)phosphoenolpyruvateenolpyruvate糖酵解過程的第三個限速酶Mg2+,K+特征：①丙酮酸激酶催化磷酸基從磷酸烯醇式丙酮酸轉移給ADP，生成烯醇式丙酮酸和ATP

，反應是不可逆的

②這是酵解中第二個底物水平磷酸化反應.第26頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五ATP磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸ADP丙酮酸激酶enolpyruvatepyruvate自發(fā)進行(10)第27頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮21，3-二磷酸甘油酸23-磷酸甘油酸22-磷酸甘油酸2磷酸烯醇丙酮酸2丙酮酸第一階段第二階段第三階段葡萄糖葡萄糖的活化磷酸己糖的裂解2-磷酸甘油酸和ATP生成丙酮酸和ATP的生成一、糖酵解過程第一部分(六碳糖→三碳糖)第二部分①②③

④

⑤

⑩

⑨

⑧

⑦

⑥

--1ATP--1ATP21NADH21ATP21ATP二、ＥＭＰ途徑化學計量和生物學意義

第28頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五第29頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五糖酵解代謝途徑可將一分子葡萄糖分解為兩分子丙酮酸，凈生成兩分子ATP?？偡磻?

C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi2C3H4O3+2NADH+2H++2ATP+2H2O糖酵解代謝途徑有三個關鍵酶，即己糖激酶（葡萄糖激酶）、磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶。第30頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五二、糖酵解的調節(jié)

糖酵解代謝途徑的調節(jié)主要是通過各種變構劑對三個關鍵酶進行變構調節(jié)。

1.己糖激酶或葡萄糖激酶：已糖激酶：專一性不強，在組織細胞中廣泛存在，可催化Glc、Man（甘露糖）磷酸化。被產物G-6-P強烈地別構抑制葡萄糖激酶：只能催化Glc磷酸化，僅在肝臟和胰腺β細胞存在，維持血糖平衡，不被G-6-P抑制。是誘導酶，胰島素可誘導其基因轉錄，促進酶的合成。當肝細胞中Glc濃度﹥5mmol/L，肝中的Glc激酶被激活，Glc激酶將Glc轉化成G-6-P，進一步轉化成糖元，貯存于肝細胞,是肝臟調節(jié)葡萄糖吸收的主要的關鍵酶。無產物反饋抑制

第31頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五己糖激酶及葡萄糖激酶的變構劑己糖激酶hexokinase葡萄糖激酶glucokinaseG-6-P長鏈脂酰CoA--第32頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五

2.6-磷酸果糖激酶-1：

6-磷酸果糖激酶-1是調節(jié)糖酵解代謝途徑流量的主要因素。6-磷酸果糖激酶-16-phosphofructokinase-1ATP檸檬酸ADP、AMP1,6-雙磷酸果糖2,6-雙磷酸果糖-+第33頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五3.丙酮酸激酶：丙酮酸激酶pyruvatekinaseATP丙氨酸(肝)1,6-雙磷酸果糖-+第34頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五三、糖酵解的生理意義1.是葡萄糖在生物體內進行有氧或無氧分解的共同途徑

★在無氧和缺氧條件下，作為糖分解供能的補充途徑，生物體獲得生命活動所需要的能量。

★在有氧條件下，作為某些組織細胞主要的供能途徑。

2.形成多種重要的中間產物，為氨基酸、脂類合成提供碳骨架；3.為肌肉收縮迅速提供能量劇烈運動時：肌肉內ATP含量很低,即使氧不缺乏，葡萄糖進行有氧氧化的過程比糖酵解長得多,

來不及滿足需要,糖酵解為肌肉收縮迅速提供能量第35頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五四、丙酮酸的去路（有氧）（無氧）葡萄糖葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇乙酰CoA三羧酸循環(huán)（有氧或無氧）丙酮酸乳酸乙醇乙酰CoA糖酵解途徑三羧酸循環(huán)（有氧或無氧）丙酮酸有3種主要的去路：1、在大多數(shù)情況下，丙酮酸可以通過氧化脫羧形成乙酰CoA，然后乙酰CoA進入檸檬酸循環(huán)；2、在某些微生物中，丙酮酸可以轉化為乙醇，這一過程稱之酒精發(fā)酵；3、在某些環(huán)境條件下（如缺氧），它可以還原為乳酸。第36頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五1、丙酮酸乳酸（乳酸發(fā)酵）在無氧條件下，利用丙酮酸接受酵解代謝過程中產生的NADH，使NADH重新氧化為NAD+，以確保反應的繼續(xù)進行。

乳酸脫氫酶NAD+NADH+H+⑿乳酸可以通過血液進入肝、腎等組織內，重新轉變成丙酮酸，再合成葡萄糖和肝糖元，或進入三羧酸循環(huán)氧化。第37頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五葡萄糖EMPCH2OHCH3乙醇

NADH+H+

NAD+CO2乙醛CHOCH3COOHC==OCH3丙酮酸2、丙酮酸乙醇（酒精發(fā)酵）酵母在無氧的條件下，將葡萄糖轉變成乙醇，這是釀酒和發(fā)酵法生產乙醇的基本過程，稱為生醇發(fā)酵。酵母中含有多種酶系，其中丙酮酸脫羧酶(不存在于動物細胞中)催化丙酮酸脫羧產生乙醛，乙醛在醇脫氫酶催化下被NADH還原成乙醇。丙酮酸脫羧酶醇脫氫酶第38頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五3、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

丙酮酸脫氫酶系第39頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五Section2

糖的有氧氧化

（aerobicoxidation)葡萄糖在有氧條件下徹底氧化分解生成CO2和H2O，并釋放出大量能量的過程稱為葡萄糖的有氧氧化。第40頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五絕大多數(shù)組織細胞通過葡萄糖的有氧氧化途徑獲得能量。此代謝過程在細胞胞液和線粒體(cytoplasmandmitochondrion)內進行。一分子葡萄糖(glucose)徹底氧化分解可產生30/32分子ATP。

第41頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五一、有氧氧化的反應過程葡萄糖的有氧氧化代謝途徑可分為四個階段:

①糖酵解產生丙酮酸（2丙酮酸、2ATP、2NADH）

②丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA③三羧酸循環(huán)（CO2、H2O、ATP、NADH）

④呼吸鏈氧化磷酸化（NADH-----ATP）原核生物：①~④階段在胞質中真核生物：①在胞質中，②~④在線粒體中第42頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五（一）葡萄糖經酵解途徑生成丙酮酸：

此階段在細胞胞液(cytoplasm)中進行，一分子葡萄糖(glucose)分解后凈生成2分子丙酮酸(pyruvate)，2分子ATP，和2分子（NADH+H+）。兩分子（NADH+H+）在有氧條件下可進入線粒體(mitochondrion)進行氧化磷酸化，共可得到2×1.5或者2×2.5分子ATP。故第一階段可凈生成5或7分子ATP。

第43頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五（二）丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA：丙酮酸進入線粒體(mitochondrion)，在丙酮酸脫氫酶系(pyruvatedehydrogenasecomplex)的催化下氧化脫羧生成乙酰CoA(acetylCoA)。丙酮酸脫氫酶系NAD++HSCoANADH+H++CO2*第44頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五一分子葡萄糖經糖酵解產生兩分子丙酮酸(pyruvate)，故可生成兩分子乙酰CoA(acetylCoA)，兩分子CO2和兩分子（NADH+H+），可生成2×2.5分子ATP

。反應為不可逆；丙酮酸脫氫酶系(pyruvatedehydrogenasecomplex)是葡萄糖有氧氧化途徑的關鍵酶之一。第45頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五1.丙酮酸脫氫酶系組成：由丙酮酸脫羧酶（E1），二氫硫辛酸乙?；D移酶（E2），二氫硫辛酸脫氫酶（E3）三種酶單體構成。有六種輔助因子：TPP，硫辛酸，NAD+，F(xiàn)AD，HSCoA和Mg2+。

這些酶以非共價鍵結合在一起，堿性條件下，復合體解離成相應的亞單位，中性時重組為復合體。所有丙酮酸氧化脫羧的中間物均緊密結合在復合體上，活性中間物可以從一個酶活性位置轉到另一個酶活性位置，多酶復合體有利于高效催化反應及調節(jié)酶在反應中的活性。第46頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五2、反應步驟（1）丙酮酸脫羧形成羥乙基-TPP（2）二氫硫辛酸乙酰轉移酶（E2）使羥乙基氧化成乙?；?）E2將乙酰基轉給CoA，生成乙酰-CoA（4）E3氧化E2上的還原型二氫硫辛酸（5）E3還原NAD+生成NADH第47頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五NAD++H+丙酮酸脫羧酶E1FAD硫辛酸乙酰轉移酶E2二氫硫辛酸脫氫酶E3CO2乙酰硫辛酸二氫硫辛酸NADH+H+TPP硫辛酸CoASHNAD+CH3-C-SCoAO（1）丙酮酸脫羧形成羥乙基-TPP（2）二氫硫辛酸乙酰轉移酶（E2）使羥乙基氧化成乙?；?）E2將乙?；D給CoA，生成乙酰-CoA（4）E3氧化E2上的還原型二氫硫辛酸（5）E3還原NAD+生成NADH第48頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五（三）三羧酸循環(huán)（tricarboxylicacidcycle）徹底氧化分解：三羧酸循環(huán)（檸檬酸循環(huán)或Krebs循環(huán)）是指在線粒體中，乙酰CoA首先與草酰乙酸縮合生成檸檬酸，然后經過一系列的代謝反應，乙酰基被氧化分解，草酰乙酸再生,并釋放出大量能量的循環(huán)反應過程。1、反應歷程三羧酸循環(huán)分為三個階段第49頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五檸檬酸合酶+*H2OHSCoA順烏頭酸酶⑴⑵*第一階段：檸檬酸生成第50頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五⑴乙酰CoA與草酰乙酸

縮合形成檸檬酸檸檬酸合酶草酰乙酸CH3CO～SCoA乙酰輔酶A(acetylCoA)檸檬酸(citrate)HSCoA關鍵酶TCA第一階段第51頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五異檸檬酸(isocitrate)H2O⑵檸檬酸異構化生成異檸檬酸檸檬酸(citrate)順烏頭酸烏頭酸酶TCA第一階段第52頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五α-酮戊二酸脫氫酶系NADH+H++CO2*NAD++HSCoA琥珀酰CoA合成酶GTPGDP+Pi⑷⑸CoA-SH,

第二階段：氧化脫羧NADH+H++CO2NAD+⑶CO2*異檸檬酸脫氫酶第53頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五CO2NAD+異檸檬酸⑶異檸檬酸氧化脫羧

生成α-酮戊二酸α-酮戊二酸草酰琥珀酸NADH+H+異檸檬酸脫氫酶關鍵酶TCA第二階段第54頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五2⑷

α-酮戊二酸氧化脫羧

生成琥珀酰輔酶A

α-酮戊二酸脫氫酶系HSCoANAD+NADH+H+琥珀酰CoA(succinylCoA)α-酮戊二酸(α-ketoglutarate)關鍵酶TCA第二階段CO2第55頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五⑸琥珀酰CoA轉變?yōu)殓晁徵牾oA合成酶琥珀酰CoA(succinylCoA)GDP+PiGTPATPADP琥珀酸(succinate)HSCoATCA第二階段第56頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五H2ONAD+NADH+H+延胡索酸酶蘋果酸脫氫酶⑺⑻琥珀酸脫氫酶FADH2FAD⑹第三階段：草酰乙酸再生第57頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五FAD⑹琥珀酸氧化脫氫生成延胡索酸琥珀酸(succinate)琥珀酸脫氫酶延胡索酸(fumarate)FADH2TCA第三階段第58頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五⑺延胡索酸水化生成蘋果酸延胡索酸(fumarate)延胡索酸酶蘋果酸(malate)H2OTCA第三階段第59頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五⑻蘋果酸脫氫生成草酰乙酸

蘋果酸脫氫酶

草酰乙酸(oxaloacetate)蘋果酸(malate)NAD+NADH+H+TCA第三階段第60頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五

OCH3-C-SCoACoASHNADH+CO2FADH2H2ONADH+CO2NADHGTP草酰乙酸再生階段檸檬酸的生成階段氧化脫羧階段檸檬酸異檸檬酸順烏頭酸－酮戊二酸琥珀酸琥珀酰CoA延胡索酸蘋果酸草酰乙酸NAD+NAD+FADNAD+③

①②三羧循環(huán)總觀第61頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五2.三羧酸循環(huán)的特點：①循環(huán)反應在線粒體(mitochondrion)中進行，為不可逆反應。②每完成一次循環(huán)，氧化分解掉一分子乙酰基，可生成10分子ATP,故此階段可生成2×10=20分子ATP

。③三羧酸循環(huán)中有兩次脫羧反應，生成兩分子CO2。④循環(huán)中有四次脫氫反應，生成三分子NADH和一分子FADH2。

第62頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五⑤循環(huán)中有一次底物水平磷酸化，生成一分子GTP。

⑥三羧酸循環(huán)的關鍵酶是檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶和α-酮戊二酸脫氫酶系。

總反應式:

CH3COSCoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O

2CO2+CoASH+3NADH+3H++FADH2+GTP

第63頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五3.三羧酸循環(huán)的生理意義：①提供能量：是糖、脂、蛋白質三大物質分解供能的共同通路。線粒體外的NADH，可通過3-磷酸甘油穿梭和蘋果酸穿梭機制，運到線粒體內，經呼吸鏈再氧化，這兩種機制在不同組織的細胞中起作用。②是糖、脂、蛋白質三大物質代謝的樞紐

★

一方面，TCA是糖、脂肪、氨基酸等徹底氧化分解的共同途徑

★另一方面，循環(huán)中生成的草酰乙酸、α-酮戊二酸、檸檬酸、琥珀酰CoA和延胡索酸等又是合成糖、氨基酸、脂肪酸、卟啉等的原料。★

TCA是聯(lián)系體內三大物質代謝的中心環(huán)節(jié)，為合成其它物質提供C骨架。

第64頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五二、葡萄糖有氧氧化生成的ATP反應ATP段酵解階段兩次耗能反應-2兩次生成ATP的反應2×2一次脫氫(NADH+H+)2×1.5或2×2.5丙酮酸氧化一次脫氫(NADH+H+)2×2.5三羧酸循環(huán)三次脫氫(NADH+H+)2×3×2.5一次脫氫(FADH2)2×1.5一次生成GTP(ATP)的反應2×1凈生成30或32第65頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五第66頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五三、有氧氧化的調節(jié)

第一階段：前述。第二階段：丙酮酸脫氫酶系Pyruvatedehydrogenasecomplex乙酰CoA、ATPNADH+H+-+AMP、ADPNAD+第67頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五第三階段：調節(jié)有氧氧化第三階段代謝流量的關鍵酶主要是異檸檬酸脫氫酶。AMP、ADP是其變構激活劑，ATP是其變構抑制劑。第68頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五Section3磷酸戊糖途徑(pentosephosphatepathway)

磷酸戊糖途徑是指從G-6-P脫氫反應開始，經一系列代謝反應生成磷酸戊糖等中間代謝物，然后再重新進入糖氧化分解代謝途徑的一條旁路代謝途徑。第69頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五該旁路途徑的起始物是G-6-P，返回的代謝產物是3-磷酸甘油醛(glyceraldehyde-3-phosphate)和6-磷酸果糖(fructose-6-phosphate)，其重要的中間代謝產物是5-磷酸核糖和NADPH。整個代謝途徑在胞液(cytoplasm)中進行。關鍵酶是6-磷酸葡萄糖脫氫酶(glucose-6-phosphatedehydro-genase)。第70頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五全部代謝過程可分為兩個階段：1、氧化脫羧過程

—G-6-P氧化分解生成5-磷酸核酮糖：2、非氧化分子重排過程

—戊糖磷酸酯的相互轉變及C-C鍵的裂解與形成

一、磷酸戊糖途徑的反應過程第71頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五1、氧化脫羧階段（6-磷酸葡萄糖的氧化）NADP+

NADPH+H+

H2O

NADPH+H+NADP+5-磷酸核酮糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸內酯6-磷酸葡萄糖酸CO26-磷酸葡萄糖脫酶內酯酶6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶*第72頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五

2.5-磷酸核酮糖的基團轉移反應過程：5-磷酸核酮糖經一系列基團轉移反應生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖。在此階段中，經由5-磷酸核酮糖異構可生成5-磷酸核糖。第73頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五2、非氧化分子重排階段（戊糖磷酸酯的相互轉變及C-C鍵的裂解與形成）H2OPi65-磷酸核酮糖25-磷酸核糖25-磷酸木酮糖2

3-磷酸甘油醛27-磷酸景天庚酮糖2

4-磷酸赤蘚丁糖2

6-磷酸果糖25-磷酸木酮糖23-磷酸甘油醛2

6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖1

6-磷酸果糖轉醛酶異構酶轉酮酶轉酮酶醛縮酶戊糖磷酸酯的相互轉變C-C鍵的裂解與形成第74頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五磷酸戊糖途徑(pentosephosphatepathway)的總反應式：6

G-6-P+12NADP++7H2O→

5

G-6-P+6CO2+12NADPH+12H++H3PO4即六分子G-6-P可生成6分子CO2，4分子F-6-P，2分子3-磷酸甘油醛和12分子NADPH。

第75頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五二、磷酸戊糖途徑的生理意義1.是體內生成NADPH的主要代謝途徑：NADPH在體內可用于：⑴作為供氫體，參與體內的合成代謝：如參與合成脂肪酸、膽固醇，一些氨基酸。⑵參與羥化反應：作為加單氧酶的輔酶，參與對代謝物的羥化。第76頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五⑶使氧化型谷胱甘肽還原。⑷維持巰基酶的活性。⑸維持紅細胞膜的完整性：由于6-磷酸葡萄糖脫氫酶遺傳性缺陷可導致蠶豆病，表現(xiàn)為溶血性貧血。第77頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五2.

是體內生成5-磷酸核糖的唯一代謝途徑：體內合成核苷酸和核酸所需的核糖或脫氧核糖均以5-磷酸核糖的形式提供，這是體內唯一的一條能生成5-磷酸核糖的代謝途徑。磷酸戊糖途徑是體內糖代謝與核苷酸及核酸代謝的交匯途徑。

第78頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五Section4糖原的合成與分解糖原（glycogen)是由許多葡萄糖分子聚合而成的帶有分支的高分子多糖類化合物。糖原分子的直鏈部分借α-1,4-糖苷鍵而將葡萄糖殘基連接起來，其支鏈部分則是借α-1,6-糖苷鍵而形成分支。第79頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五α-1,4-糖苷鍵α-1,6-糖苷鍵非還原性末端還原性末端第80頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五糖原是一種無還原性的多糖。糖原合成或分解時，其葡萄糖殘基的添加或去除，均在其非還原端進行。糖原的合成與分解代謝主要發(fā)生在肝、腎和肌肉組織細胞的胞液中。第81頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五一、糖原的合成代謝（一）反應過程：糖原合成的反應過程可分為三個階段：1．活化：由葡萄糖生成UDPG(uridinediphosphateglucose)，是一耗能過程。⑴磷酸化：

G+ATPG-6-P+ADP己糖激酶(葡萄糖激酶)第82頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五⑵異構：G-6-P轉變?yōu)镚-1-P：

G-6-PG-1-P

⑶轉形：G-1-P轉變?yōu)槟蜍斩姿崞咸烟牵║DPG）：

G-1-P+UTPUDPG+PPiUDPG焦磷酸化酶磷酸葡萄糖變位酶第83頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五UDPG是糖基轉移的活潑形式++PPi1-磷酸葡萄糖UTPUDPG第84頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五UDPGUDP糖原（n個G分子）糖原（n+1）

2．縮合：糖原合成酶催化糖原的合成UDPG+(G)n(G)n+1+UDP糖原合酶*第85頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五3．糖原分支的產生當直鏈長度達12個葡萄糖殘基以上時，在分支酶(branchingenzyme)的催化下，將距末端6～7個葡萄糖殘基組成的寡糖鏈由α-1,4-糖苷鍵轉變?yōu)棣?1,6-糖苷鍵，使糖原出現(xiàn)分支。

第86頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五α-1,4α-1,6第87頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五（二）糖原合成的特點：1．必須以原有糖原分子作為引物；2．合成反應在糖原的非還原端進行；3．合成為一耗能過程，每增加一個葡萄糖殘基，需消耗2個高能磷酸鍵（2分子ATP）；4．其關鍵酶是糖原合酶(glycogensynthase)，為一共價修飾酶；5．需UTP參與（以UDP為載體）。第88頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五二、糖原的分解代謝（一）反應過程：糖原的分解代謝可分為三個階段：1．水解：包括三步反應，循環(huán)交替進行。⑴磷酸解：由糖原磷酸化酶(glycogenphosphorylase)催化對α-1,4-糖苷鍵磷酸解，生成G-1-P。

(G)n+Pi(G)n-1+G-1-P糖原磷酸化酶*第89頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五糖原磷酸化酶的作用位點及產物

G-1-P磷酸化酶a非還原性末端磷酸+斷鍵部位第90頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五⑵轉寡糖鏈：當糖原被水解到離分支點四個葡萄糖殘基時，由葡聚糖轉移酶催化，將分支鏈上的三個葡萄糖殘基轉移到直鏈的非還原端，使分支點暴露。⑶脫支：由α-1,6-葡萄糖苷酶催化。將α-1,6-糖苷鍵水解，生成一分子自由葡萄糖。

(G)n+H2O(G)n-1+G

α-1,6-葡萄糖苷酶第91頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五第92頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五2．異構：

G-1-PG-6-P3．脫磷酸：由葡萄糖-6-磷酸酶(glucose-6-phosphatase)催化，生成自由葡萄糖。該酶只存在于肝及腎中。

G-6-P+H2OG+Pi

磷酸葡萄糖變位酶葡萄糖-6-磷酸酶第93頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五（二）糖原分解的特點：1．水解反應在糖原的非還原端進行；2．是一非耗能過程；3．關鍵酶是糖原磷酸化酶(glycogenphosphorylase)，為一共價修飾酶，其輔酶是磷酸吡哆醛。第94頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五糖原磷酸解的步驟非還原端糖原核心磷酸化酶a轉移酶（糖原脫枝酶）脫枝酶（糖原脫枝酶）

（釋放1個葡萄糖）

G

-1-PG

G

-6-PG第95頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五三、糖原合成與分解的調節(jié)

糖原的分解和合成都是根據(jù)肌體的需要由一系列的調控機制進行調控，其限速酶分別為磷酸化酶和糖原合成酶。它們的活性是受磷酸化或去磷酸化的共價修飾的調節(jié)及變構效應的調節(jié)。二種酶磷酸化及去磷酸化的方式相似，但其效果相反。糖原合成酶a(有活性)糖原磷酸化酶b(無活性)OHOHATPADPH2OPi糖原合成酶b(無活性)糖原磷酸化酶a(有活性)PP第96頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五激素通過cAMP-蛋白激酶調節(jié)代謝示意圖

ATP

cAMP+PPi內在蛋白質的磷酸化作用改變細胞的生理過程細胞膜細胞膜cR蛋白激酶（無活性）c+RcAMP蛋白激酶（有活性）受體環(huán)化酶激素G蛋白非磷酸化蛋白激酶ATP

ADP磷酸化蛋白激酶第97頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五cAMP激活蛋白激酶的作用機理第98頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五第99頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五三、糖原合成與分解的調節(jié)第100頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五四、糖原合成與分解的生理意義1．貯存能量。2．調節(jié)血糖濃度。3．利用乳酸：肝中可經糖異生途徑利用糖無氧酵解產生的乳酸來合成糖原。這就是肝糖原合成的三碳途徑或間接途徑。

第101頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五Section5糖異生由非糖物質轉變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^程稱為糖異生(gluconeogenesis)。糖異生代謝途徑主要存在于肝及腎中。

第102頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五糖異生的關鍵反應

糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮2磷酸烯醇丙酮酸2丙酮酸葡萄糖己糖激酶果糖激酶二磷酸果糖磷酸酯酶丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶6-磷酸葡萄糖2草酰乙酸PEP羧激酶③②①第103頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五一、糖異生途徑糖異生主要沿酵解途徑逆行，僅有三步反應為不可逆反應，故需經其他的代謝反應繞行。

1．G-6-P→G：由葡萄糖-6-磷酸酶催化進行水解。該酶不存在于肌肉組織中，故肌肉組織不能生成自由葡萄糖。

G-6-P+H2OG+Pi

葡萄糖-6-磷酸酶*第104頁，共120頁，2022年，5月20日，16點24分，星期五糖異生途徑關鍵反應之一+H2O+Pi