生物化學糖代謝

關(guān)于生物化學糖代謝課件第一頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日第一節(jié)糖的化學第二節(jié)糖的消化與吸收第三節(jié)糖的分解代謝第四節(jié)糖原的合成與分解第五節(jié)糖異生第六節(jié)血糖水平的調(diào)節(jié)第二頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日第一節(jié)糖的化學一、糖的概念、分布及主要生物學作用糖是自然界存在的一大類具有廣譜化學結(jié)構(gòu)和生物學功能的有機化合物。由碳、氫、氧三種元素組成，分子通式一般為Cn(H2O)n。分布廣、含量多，多以復合糖形式存在。第三頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日糖的概念：

糖是一類多羥基醛或多羥基酮及其聚合物和衍生物的總稱的化合物。第四頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日糖類的生物學作用糖是生物體內(nèi)的主要能源物質(zhì)（主要功能）作為生物體的結(jié)構(gòu)成分糖具有多方面復雜的生物活性與功能如：作為其它生物分子如氨基酸、核苷酸、脂等合成的前體；作為細胞識別的信息分子等第五頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日二、糖的分類◆單糖(Monosaccharides)◆寡糖(Oligosaccharides)◆多糖(Polysaccharides)：第六頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日（一）單糖凡不能被水解成更小分子的糖稱為單糖。可根據(jù)其分子中所含碳原子多少分類。丙糖（甘油醛和二羥丙酮）；丁糖（赤蘚糖）；戊糖（木酮糖、核酮糖、核糖、脫氧核糖等）；己糖（葡萄糖、果糖、半乳糖等）等庚糖：（Ｄ－景天庚酮糖）第七頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日（二）寡糖由單糖縮合而成的短鏈結(jié)構(gòu)（十碳以下，一般2-6個單糖分子）二糖、三糖比較重要，二糖是寡糖中分布最廣的一類，蔗糖、麥芽糖與乳糖是其重要代表（還原性，旋光性）。三糖以棉子糖常見。第八頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日

重要的二糖蔗糖D-麥芽糖（

-型）乳糖（-型）纖維二糖（

-型）第九頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日（三）多糖多糖是由多個單糖分子縮合而形成的長鏈結(jié)構(gòu)。多糖沒有還原性和變旋現(xiàn)象，無甜味，大多不溶于水。多糖的結(jié)構(gòu)包括單糖的組成、糖苷鍵的類型、單糖的排列順序3個基本結(jié)構(gòu)因素。重要的有淀粉、糖元、纖維素、幾丁質(zhì)、粘多糖等?？煞譃橥嗵呛碗s多糖。第十頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日多糖的化學一、多糖的分類（一）按其來源分類：１、植物多糖２、動物多糖３、微生物多糖４、海洋生物多糖（二）按其在生物體內(nèi)的生理功能分類：１、貯存多糖２、結(jié)構(gòu)多糖第十一頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日（三）多糖按其組成成分的分類：同聚多糖（均一多糖）（homopolysaccharide)雜聚多糖（不均一多糖）(heteropolysaccharide)黏多糖（mucopolysaccharide)：含氮的不均一多糖，又稱糖胺聚糖結(jié)合糖(glycoconjugate)：糖復合物或復合糖第十二頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日糖—肽鏈糖—核酸糖—脂質(zhì)肽聚糖(peptidoglycans)脂多糖(lipopolysauhards)糖基酰基甘油(glycosylacylglycerols)糖鞘脂(pglycosphingolipids)糖蛋白(glycproteins)蛋白聚糖(proteoglycans)糖復合物(ComplexCarbohydrates)第十三頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日二、自然界存在的幾種重要多糖（一）淀粉1．直鏈淀粉（α-amylose）：由α-D-glucose借α-1,4-糖苷鍵形成的一種線性聚合物，只有一個還原性末端。2.支鏈淀粉（amylopectin）：高度分支，除含有α-1,4-糖苷鍵外，分支處含有α-1,6-糖苷鍵。第十四頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日淀粉的結(jié)構(gòu)第十五頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日淀粉在冷水中不溶解，加熱吸水成糊狀。直鏈淀粉+碘藍色支鏈淀粉+碘紫紅色淀粉水解淀粉糊精（遇碘藍色）紅糊精（遇碘紅色）無色糊精（遇碘不顯色）麥芽糖葡萄糖第十六頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日（二）糖原(glycogen)結(jié)構(gòu)與淀粉相似，是一種動物淀粉。糖原遇碘呈紅色，徹底水解后產(chǎn)生D-葡萄糖。糖原的生理功能：肌肉中的糖原為肌肉收縮所需要的能源。肝糖原可分解為葡萄糖進入血液運輸?shù)礁鹘M織利用。第十七頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日Glycogen第十八頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日又稱右旋糖苷，是酵母菌及某些細菌中的儲存多糖。幾乎均為α-1,6-糖苷鍵連接。作為代血漿已用于臨床。（三）葡聚糖(dextran)第十九頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日（四）糖胺聚糖（粘多糖）

糖胺聚糖是一類含己糖胺和糖醛酸的雜多糖，是由多個二糖單位構(gòu)成的長鏈多聚物?；竟δ埽航Y(jié)締組織間質(zhì)和細胞間特有的成分，是一類天然粘合劑。

第二十頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日明質(zhì)酸(hyaluronate):約由25000個二糖單位構(gòu)成。

硫酸皮膚素、硫酸-4-軟骨素、硫酸角質(zhì)素和硫酸-6-軟骨素：主要存在于腱、軟骨和其他結(jié)締組織中。

肝素(heparin):

天然的抗凝血物質(zhì)，它能同抗凝血酶(Ⅲ)強烈地結(jié)合，阻止血液凝固。第二十一頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日第二節(jié)糖的消化吸收食物中糖一般以淀粉為主單糖可被吸收一、糖的消化第二十二頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日淀粉麥芽糖+麥芽三糖（40%）（25%）α-臨界糊精+異麥芽糖（30%）（5%）葡萄糖唾液中的α-淀粉酶

α-葡萄糖苷酶

α-臨界糊精酶

消化過程

腸粘膜上皮細胞刷狀緣

口腔腸腔

胰液中的α-淀粉酶

第二十三頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日ADP+PiATPG

Na+

K+Na+泵小腸粘膜細胞腸腔門靜脈吸收機制Na+依賴型葡萄糖轉(zhuǎn)運體(Na+-dependentglucosetransporter,SGLT)刷狀緣細胞內(nèi)膜二、糖的吸收第二十四頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日小腸腸腔

腸粘膜上皮細胞門靜脈

肝臟

體循環(huán)SGLT各種組織細胞

GLUTGLUT：葡萄糖轉(zhuǎn)運體(glucosetransporter)第二十五頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日血中葡萄糖缺氧糖酵解（乳酸）供氧充足有氧氧化（CO2、H2O、ATP）磷酸戊糖途徑（5-磷酸核糖、NADPH）糖原合成分解糖異生食物主三、糖代謝的概況第二十六頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日生物體內(nèi)葡萄糖（糖原）的分解主要有三條途徑：無O2情況下，葡萄糖（G）→丙酮酸（Pyr）→乳酸（Lac)有O2情況下，G→CO2+H2O（經(jīng)三羧酸循環(huán)）有O2情況下，G→CO2+NADPH（經(jīng)磷酸戊糖途徑）第三節(jié)糖的分解代謝第二十七頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日糖酵解（glycolysis）：糖酵解是體內(nèi)組織在缺氧情況下，葡萄糖或糖原降解為乳酸并伴隨著ATP生成的一系列反應，是生物體內(nèi)普遍存在的葡萄糖降解的途徑。反應過程類似酵母生醇發(fā)酵，故也稱之為無氧酵解。該途徑也稱作Embden-Meyerhof-Parnas途徑，簡稱EMP途徑。一、糖的無氧分解第二十八頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日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。第二十九頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日第一階段

第二階段*糖酵解分為兩個階段由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，稱之為酵解途徑(glycolyticpathway)。由丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸。

全部反應在胞質(zhì)中進行第三十頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日(一)糖酵解途徑1、酵解途徑第三十一頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日1.葡萄糖磷酸化成為6-磷酸葡糖ATPADPMg2+

己糖激酶(hexokinase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖

葡萄糖-6-磷酸(glucose-6-phosphate,G-6-P)（一）酵解第一階段——準備階段第三十二頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日第三十三頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日哺乳類動物體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)有4種己糖激酶同工酶，分別稱為Ⅰ至Ⅳ型。肝細胞中存在的是Ⅳ型，稱為葡糖激酶(glucokinase)。它的特點是：①對葡萄糖的親和力很低②受激素調(diào)控第三十四頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日2.

6-磷酸葡糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸果糖

磷酸葡萄糖異構(gòu)酶

GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖-6-磷酸果糖-6-磷酸(fructose-6-phosphate,F-6-P)第三十五頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日3.6-磷酸果糖轉(zhuǎn)變?yōu)?,6-二磷酸果糖

ATP

ADP

Mg2+

磷酸果糖激酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸果糖激酶(phosphfructokinase，PFK)果糖-6-磷酸果糖-1,6-二磷酸(1,6-fructose-biphosphate,F-1,6-2P)第三十六頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日果糖-1,6-二磷酸4.磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖

醛縮酶(aldolase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛

+第三十七頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日5.

磷酸二羥丙酮轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油醛丙糖磷酸異構(gòu)酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸丙糖磷酸異構(gòu)酶(triosephosphateisomerase)3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮

第三十八頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日上述５步反應為酵解途徑的耗能階段，1分子葡萄糖的代謝消耗了2分子ATP，產(chǎn)生了2分子3-磷酸甘油醛。第三十九頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日Energy-RequiringStepsofGlycolysisATPADP第四十頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日6.3-磷酸甘油醛氧化為1,3-二磷酸甘油酸Pi、NAD+NADH+H+3-磷酸甘油醛脫氫酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油醛脫氫酶(glyceraldehyde-3-phosphatedehydrogenase)3-磷酸甘油醛

1,3-二磷酸甘油酸

（二）第二階段——放能階段第四十一頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日7.1,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油酸

ADPATP

磷酸甘油酸激酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶(phosphoglyceratekinase)第四十二頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日這是酵解過程中第一次產(chǎn)生ATP的反應，將底物的高能磷酸鍵直接轉(zhuǎn)移給ADP生成ATP，這種ADP或其他核苷二磷酸的磷酸化作用與底物的脫氫作用直接相偶聯(lián)的反應稱為底物水平磷酸化(substrate-levelphosphorylation)。

第四十三頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日8.3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸磷酸甘油酸變位酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸甘油酸變位酶(phosphoglyceratemutase)3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸

第四十四頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日9、2-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖?/p>

烯醇化酶(enolase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸2-磷酸甘油酸+

H2O磷酸烯醇式丙酮酸(phospho-enolpyruvate,PEP)第四十五頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日ADPATPK+Mg2+丙酮酸激酶(pyruvatekinase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸10.磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變成丙酮酸，并通過底物水平磷酸化生成ATP磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸

這是酵解途徑中的第二次底物水平磷酸化第四十六頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日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。第四十七頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日

己糖激酶6-磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶第四十八頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日第四十九頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日E1:己糖激酶E2:6-磷酸果糖激酶-1

E3:丙酮酸激酶

NAD+乳酸糖酵解的代謝途徑GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATP

ADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+

ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸E2E1E3NADH+H+

第五十頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日總結(jié)1、糖酵解過程在胞漿中進行2、反應分為兩大階段（耗能、產(chǎn)能）3、關(guān)鍵酶是：己糖激酶（HK）、6-磷酸果糖激酶-1（PFK-1）、丙酮酸激酶（PK）4、終產(chǎn)物是乳酸第五十一頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日葡萄糖+2Pi+2ADP+2NAD+

2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H++2H2O糖酵解時，1mol葡萄糖可經(jīng)底物水平磷酸化生成4molATP，在葡萄糖和6-磷酸果糖磷酸化時消耗2molATP，故凈生成2molATP。5、能量的變化第五十二頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日第五十三頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日（二）糖酵解的調(diào)節(jié)1、6-磷酸果糖激酶-1（PFK-1）催化的反應是糖酵解的限速步驟。①結(jié)構(gòu)---變構(gòu)酶②調(diào)節(jié)變構(gòu)抑制劑：ATP、檸檬酸，H+

變構(gòu)激活劑：AMP，ADP，1,6二磷酸果糖,

2,6二磷酸果糖，無機磷第五十四頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日丙酮酸激酶是糖酵解的第二個重要的調(diào)節(jié)點

①結(jié)構(gòu)---變構(gòu)酶②調(diào)節(jié)變構(gòu)抑制劑：ATP、乙酰輔酶A，長鏈脂肪酸，Ala(肝)

變構(gòu)激活劑：1,6-二磷酸果糖

2、丙酮酸激酶（PK）的調(diào)節(jié)第五十五頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日3、己糖激酶（HK）或葡萄糖激酶活性的調(diào)節(jié)

①結(jié)構(gòu)---變構(gòu)酶②調(diào)節(jié)---己糖激酶受到反饋抑制調(diào)節(jié)6-磷酸葡萄糖可反饋抑制己糖激酶，但肝葡萄糖激酶不受其抑制。長鏈脂肪酰CoA可別構(gòu)抑制肝葡萄糖激酶。胰島素可誘導葡萄糖激酶基因的轉(zhuǎn)錄，促進酶的合成。第五十六頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日（三）糖酵解的生理意義乳酸酵解最主要的生理意義在于迅速提供能量，這對肌肉收縮更為重要。當機體缺氧或劇烈運動肌肉局部血流不足時，能量主要通過糖酵解獲得。紅細胞沒有線粒體，完全依賴乳酸酵解供應能量。神經(jīng)、白細胞和骨髓等代謝極為活躍，即使不缺氧也常由乳酸酵解提供部分能量。第五十七頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日概念基本過程關(guān)鍵酶能量變化生理意義知識重點把握第五十八頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日糖酵解作業(yè)畫出從葡萄糖開始到乳酸發(fā)酵，全過程的圖解，并指出其中的限速酶，及能量變化。糖酵解意義？第五十九頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日概念：

葡萄糖在有氧的條件下通過丙酮酸生成乙酰輔酶A在經(jīng)三羧酸循環(huán)徹底氧化生成水和二氧化碳的過程。是糖氧化的主要方式。是體內(nèi)能量獲得的主要來源。部位：胞液及線粒體二、糖的有氧氧化（aerobicoxidation）第六十頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日(一)有氧氧化的反應過程

1、葡萄糖或糖原氧化分解成丙酮酸（即糖酵解，胞液中進行）

2、丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA（線粒體基質(zhì)中進行）（丙酮酸乙酰輔酶A，簡寫為乙酰CoA）

3、乙酰COA進入TCA循環(huán)（線粒體中進行）三羧酸循環(huán)（乙酰CoAH2O和CO2，釋放出能量）糖的有氧氧化的三個步驟:第六十一頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日糖的有氧氧化反應的3個階段

第一階段：酵解途徑

第二階段：丙酮酸的氧化脫羧

第三階段：三羧酸循環(huán)和氧化磷酸化

G丙酮酸

乙酰CoACO2

NADH+H+FADH2H2O[O]ATPADPTCA循環(huán)胞液

線粒體第六十二頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日1、葡萄糖丙酮酸在胞漿內(nèi)進行反應過程類似酵解能量變化：2molATP2對NADH+H+產(chǎn)生

第六十三頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日2、丙酮酸進入檸檬酸循環(huán)的準備階段——氧化脫羧生成乙酰-CoA

丙酮酸脫氫酶系是一個非常復雜的多酶體系，主要包括：三種不同的酶（丙酮酸脫氫酶組分E1、二氫硫辛酰轉(zhuǎn)乙酰基酶E2和二氫硫辛酸脫氫酶E3）和6種輔因子（TTP、硫辛酸、FAD、NAD+、CoA和Mg2+）。丙酮酸

乙酰CoA

NAD+,HSCoA

CO2,NADH+H+

丙酮酸脫氫酶復合體

(acetylCoA)丙酮酸的氧化脫羧作用第六十四頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日丙酮酸脫氫酶復合體的組成

酶E1：丙酮酸脫氫酶組分E2：二氫硫辛酰轉(zhuǎn)乙?；窫3：二氫硫辛酸脫氫酶HSCoANAD+

輔酶

TPPMg+

硫辛酸（)

HSCoAFAD,NAD+SSL第六十五頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日Mg2+第六十六頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日*丙酮酸經(jīng)丙酮酸脫氫酶系催化后生成乙酰輔酶A，產(chǎn)生一分子CO2和一對NADH+H+（在線粒體中NADH+H+經(jīng)呼吸鏈的傳遞，

氧化磷酸化產(chǎn)生3個ATP。）第六十七頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日3、三羧酸循環(huán)反應過程三羧酸循環(huán)（tricarboxylicacidcycle,TCAcycle,citricacidcycle,krebscycle）

乙酰輔酶A和草酰乙酸縮合，生成帶有三個羧基的檸檬酸，再經(jīng)過一系列的反應重新生成草酰乙酸完成一個循環(huán)。●德國科學家HansKrebs1937年提出，1953年獲得諾貝爾獎，并被稱為ATP循環(huán)（檸檬酸循環(huán)）之父。第六十八頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日乙酰CoA的徹底氧化分解

——檸檬酸循環(huán)化學反應歷程（10步反應、8種酶）第六十九頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日三羧酸循環(huán)草酰乙酸檸檬酸異檸檬酸a-酮戊二酸琥珀酸輔酶A琥珀酸延胡索酸蘋果酸乙酰輔酶A第七十頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日1、乙酰CoA與草酰乙酸縮合形成檸檬酸

（檸檬酸合酶）單向不可逆

可調(diào)控的限速步驟C=OCOO-CH2COO-

C-CH3S-CoAOCH2COO-HO-C

-COO-COO-CH2檸檬酸合酶+CoA三羧酸CH2C-SCOAHO-C-COO-COO-CH2OH2O+HS-CoA+H+第七十一頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日2、檸檬酸異構(gòu)化成異檸檬酸

（烏頭酸酶）在pH7.0，25C的平衡態(tài)時，檸檬酸：順烏頭酸：異檸檬酸=90：4：6CH2COO-HO-C

-COO-COO-CH2CHCOO-C

-COO-COO-CH2CH2H2OH2O檸檬酸順烏頭酸異檸檬酸COO-HO-CHCH-COO-COO-第七十二頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日3、由異檸檬酸氧化脫羧生成α-酮戊二酸

（異檸檬酸脫氫酶）TCA中第一次氧化作用、脫羧過程異檸檬酸脫氫酶為第二個調(diào)節(jié)酶三羧酸到二羧酸的轉(zhuǎn)變NAD+NADH+H+H+

CO2草酰琥珀酸Mg2+HO-CHCOOH

CH-COOHCOOHCH2C

OCOOH

CH-COOHCOOHCH2C

OCOOH

CH2COOHCH2α-酮戊二酸異檸檬酸第七十三頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日4、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）

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E1二氫硫辛酰轉(zhuǎn)琥珀酰酶E2二氫硫辛酸脫氫酶E36種輔因子：TPP、硫辛酸、CoA、FAD、NAD+、Mg2++CoASH+NAD+COCOOHCH2COOHCH2COSCoACH2COOHCH2+NADH+H+

+CO2第七十四頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日5、琥珀酰CoA轉(zhuǎn)化成琥珀酸，并產(chǎn)生GTP

（琥珀酰CoA合成酶）TCA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+ATPC

OSCOACH2COOHCH2COOHCH2COOHCH2GDP+PiGTP+HSCoA第七十五頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日6、琥珀酸脫氫生成延胡索酸（琥珀酸脫氫酶）COOHCH2COOHCH2COOHCHCOOH+FAD+FADH2

TCA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(zhuǎn)變琥珀酸脫氫酶HC嵌入線粒體內(nèi)膜

第七十六頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日COOHCHCOOHCH7、延胡索酸被水化生成L-蘋果酸（延胡索酸酶）COOHHO-CHCOOHH-C-H+H2O延胡索酸酶

延胡索酸酶具有高度立體特異性第七十七頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日COOHHO-CHCOOHH-C-H8、蘋果酸脫氫生成草酰乙酸（蘋果酸脫氫酶）+NAD+COOHC=OCOOHCH2+NADH+H+

TCA中第四次氧化的步驟，最后一步。第七十八頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日三羧酸循環(huán)過程總結(jié)(一次循環(huán))10步反應8種酶催化生成3分子還原型NADH生成1分子FADH2生成1分子ATP三羧酸循環(huán)總反應式第七十九頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日TCA循環(huán)的化學總結(jié)算1、三羧酸循環(huán)的總反應式為：乙酰CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O

2CO2+3NADH+FADH2+GTP+CoA+3H+第八十頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日TCA循環(huán)一次消耗一個乙?；?。即兩個碳原子進入循環(huán)。又有兩個碳原子以CO2的形式離開循環(huán)。但這兩個碳原子并不是剛剛進入循環(huán)的那兩個碳原子。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。2、TCA循環(huán)的特點：第八十一頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日三羧酸循環(huán)實質(zhì)是：1mol乙酰輔酶A徹底氧化生成CO2、H2O、和12個ATP的過程。一個三羧酸循環(huán)包括：一次底物水平磷酸化二次脫羧一個循環(huán)四個限速酶產(chǎn)生12個ATP四次脫氫第八十二頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日（1）普遍存在（2）三羧酸循環(huán)是糖、脂、蛋白質(zhì)氧化分解必經(jīng)的共同通路，是氧化釋放能量產(chǎn)生ATP最多的階段。

三羧酸循環(huán)的生理意義第八十三頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日(３)三羧酸循環(huán)是物質(zhì)代謝樞紐。即是糖、脂肪、蛋白質(zhì)代謝的最后共同通路，有時另一些物質(zhì)代謝如：糖異生、脂肪酸合成、膽固醇合成和轉(zhuǎn)氨基作用等的起點。(４)生物體獲得能量的最有效方式(５)獲得微生物發(fā)酵產(chǎn)品的途徑檸檬酸、谷氨酸第八十四頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日1、糖的有氧氧化是在胞漿與線粒體中進行2、反應分為三個階段3、有氧氧化的關(guān)鍵酶:(1)己糖激酶、6-磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶(2)丙酮酸脫氫酶系(3)檸檬酸合成酶、異檸檬酸脫氫酶、

α-酮戊二酸脫氫酶系

(一)糖有氧氧化的生理意義第八十五頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日4、每進行一次三羧酸循環(huán):消耗1mol乙?；?，產(chǎn)生CO2，H2O和12個ATP5、糖的有氧氧化總反應式：C6H12O6+6O26CO2+6H2O

6、糖的有氧氧化能量的計算:

1mol葡萄糖徹底氧化產(chǎn)生36或38個ATP。

第八十六頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日有氧氧化生成的ATP反應ATP第一階段兩次耗能反應-2兩次生成ATP的反應2×2一次脫氫(NADH+H+)2×2或2×3第二階段一次脫氫(NADH+H+)2×3第三階段三次脫氫(NADH+H+)2×3×3一次脫氫(FADH2)2×2一次生成ATP的反應2×1凈生成36或38第八十七頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日胞漿胞膜線粒體第八十八頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日

在細胞漿中產(chǎn)生的NADH+H+可經(jīng)過兩個穿梭系統(tǒng)進入線粒體，再經(jīng)呼吸鏈、氧化磷酸化產(chǎn)生ATP：（1）α-磷酸甘油穿梭系統(tǒng)：2個ATP（2）蘋果酸穿梭系統(tǒng)：3個ATP第八十九頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日

1.α-磷酸甘油穿梭作用（glycerol-α-phosphateshuttle)

特點：

(1)線粒體內(nèi)外的α-磷酸甘油脫氫酶的輔酶不同胞液-----NAD+

線粒體---FAD+(2)FADH2經(jīng)琥珀酸氧化呼吸鏈2ATP(3)主要存在于骨骼肌、腦、神經(jīng)細胞線粒體外NADH的氧化穿梭系統(tǒng)（shuttlesystem)

第九十頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日-磷酸甘油穿梭（線粒體基質(zhì)）磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油FADFADH2NADHFMNCoQbc1caa3O2NADHNAD+線粒體內(nèi)膜（細胞液）第九十一頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日特點：

(1)蘋果酸脫氫酶的輔酶是NAD+(2)線粒體內(nèi)的草酰乙酸生成天冬氨酸

再穿過線粒體膜。

(3)通過NADH氧化呼吸鏈產(chǎn)生3ATP(4)主要存在于肝、心肌組織中。2.蘋果酸穿梭系統(tǒng)(malate-aspartateshuttle）第九十二頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日蘋果酸-草酰乙酸穿梭作用細胞液線粒體內(nèi)膜體天冬氨酸-酮戊二酸蘋果酸草酰乙酸谷氨酸-酮戊二酸天冬氨酸蘋果酸谷氨酸NADH+H+NAD+草酰乙酸NAD+線粒體基質(zhì)蘋果酸脫氫酶NADH+H+ⅣⅠⅡⅢ蘋果酸脫氫酶谷草轉(zhuǎn)氨酶谷草轉(zhuǎn)氨酶（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為膜上的轉(zhuǎn)運載體）呼吸鏈第九十三頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日1.丙酮酸脫氫酶復合體的調(diào)節(jié)⑴變構(gòu)效應調(diào)節(jié)變構(gòu)抑制劑：ATP、乙酰輔酶A，NADH+H+

變構(gòu)激活劑：AMP

⑵共價修飾調(diào)節(jié)（三）糖有氧氧化的調(diào)節(jié)

第九十四頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日調(diào)節(jié)點：三個關(guān)鍵酶a、檸檬酸合成酶變構(gòu)抑制劑：琥珀酰輔酶A，NADH

變構(gòu)激活劑：ADPb、異檸檬酸脫氫酶和α-酮戊二酸脫氫酶系變構(gòu)抑制劑：ATP、NADH、琥珀酰輔酶A

變構(gòu)激活劑：ADP、NAD+、鈣2.TCA循環(huán)的調(diào)節(jié)第九十五頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日檸檬酸循環(huán)作業(yè)計算：1分子葡萄糖完全氧化得到多少分子的ATP？要求寫出計算步驟（糖酵解和檸檬酸循環(huán)分開寫）第九十六頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日

概念：是葡萄糖氧化分解的另一途徑。從6-磷酸葡萄糖開始，以6-磷酸葡萄糖脫氫酶為關(guān)鍵酶，生成具有重要生理功能的5-磷酸核糖、NADPH+H+，生成CO2，完成三碳、四碳、五碳、六碳、七碳糖轉(zhuǎn)換，而不生成ATP的重要代謝途徑。三、磷酸戊糖途徑（又名:己糖旁路pentosephosphatepathway,HMP）第九十七頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日磷酸戊糖途徑分氧化階段和非氧化階段

第一階段（氧化階段）：6-磷酸葡萄糖脫氫脫羧生成5-磷酸核酮糖、NADPH+H+及CO2

第二階段（非氧化階段）：5-磷酸核酮糖分子重排，產(chǎn)生不同碳鏈長度的磷酸單糖，進入酵解途徑，包括一系列基團轉(zhuǎn)移（一）磷酸戊糖途徑的反應過程第九十八頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日6-磷酸葡糖酸5-磷酸核酮糖

NADPH+H+NADP+⑴H2O

NADP+

CO2

NADPH+H+⑵6-磷酸葡糖脫氫酶6-磷酸葡糖酸脫氫酶HCOHCH2OHCO6-磷酸葡糖6-磷酸葡糖酸內(nèi)酯（1）6-磷酸葡糖在氧化階段生成磷酸戊糖和NADPH5-磷酸核糖

第九十九頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日催化第一步脫氫反應的6-磷酸葡糖脫氫酶是此代謝途徑的關(guān)鍵酶。兩次脫氫脫下的氫均由NADP+接受生成NADPH+H+。反應生成的磷酸核糖是一個非常重要的中間產(chǎn)物。G-6-P5-磷酸核糖NADP+NADPH+H+NADP+NADPH+H+CO2第一百頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日每3分子6-磷酸葡萄糖同時參與反應，在一系列反應中，通過3C、4C、6C、7C等演變階段，最終生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖。（2）非氧化階段經(jīng)過基團轉(zhuǎn)移反應進入糖酵解途徑第一百零一頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日這些基團轉(zhuǎn)移反應可分為兩類：一類是轉(zhuǎn)酮醇酶（transketolase）反應，轉(zhuǎn)移含1個酮基、1個醇基的2碳基團；接受體都是醛糖。另一類是轉(zhuǎn)醛醇酶（transaldolase）反應，轉(zhuǎn)移3碳單位；接受體也是醛糖。

第一百零二頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日5-磷酸核酮糖(C5)×35-磷酸核糖

C55-磷酸木酮糖

C55-磷酸木酮糖

C57-磷酸景天糖

C73-磷酸甘油醛

C34-磷酸赤蘚糖

C46-磷酸果糖

C66-磷酸果糖

C63-磷酸甘油醛

C3第一百零三頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日第二階段反應的意義就在于通過一系列基團轉(zhuǎn)移反應，將核糖轉(zhuǎn)變成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛而進入酵解途徑。因此磷酸戊糖途徑也稱磷酸戊糖旁路（pentosephosphateshunt）。

第一百零四頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日第一階段第二階段5-磷酸木酮糖

C55-磷酸木酮糖

C57-磷酸景天糖

C73-磷酸甘油醛

C34-磷酸赤蘚糖

C46-磷酸果糖

C66-磷酸果糖

C63-磷酸甘油醛

C36-磷酸葡糖(C6)×36-磷酸葡糖酸內(nèi)酯(C6)×36-磷酸葡糖酸(C6)×35-磷酸核酮糖(C5)×35-磷酸核糖

C53NADP+3NADP+3H+

6-磷酸葡糖脫氫酶3NADP+3NADP+3H+6-磷酸葡糖酸脫氫酶CO2磷酸戊糖途徑第一百零五頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日過程2核糖-5-磷酸4木酮糖-5-磷酸6×葡萄糖-6-磷酸糖酵解6×6-磷酸葡萄糖酸6NADP+6NADPH+6H+6×

核酮糖-5-磷酸6NADP+6NADPH+6H+6CO22景天酮糖-7-磷酸2甘油醛-3-磷酸2果糖-6-磷酸2赤蘚糖-4-磷酸2甘油醛-3-磷酸

氧化階段(脫碳產(chǎn)能)非氧化階段(重組)2NADPH生物氧化O25ATP+2H2O6(葡萄糖-6-磷酸)+6O2

6(5-磷酸核酮糖)+6CO2+6H2O+30ATP葡萄糖+O26CO2+6H2O+24ATP(6×5-6(活化))5(6-磷酸葡萄糖)第一百零六頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日磷酸戊糖途徑的總反應式：

3×6-磷酸葡糖+6NADP+

2×6-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛+6NADPH+H++3CO2

第一百零七頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日磷酸戊糖途徑的特點⑴脫氫反應以NADP+為受氫體，生成NADPH+H+。⑵反應過程中進行了一系列酮基和醛基轉(zhuǎn)移反應，經(jīng)過了3、4、5、6、7碳糖的演變過程。⑶反應中生成了重要的中間代謝物—5-磷酸核糖。⑷一分子G-6-P經(jīng)過反應，只能發(fā)生一次脫羧和二次脫氫反應，生成一分子CO2和2分子NADPH+H+。第一百零八頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日（二）磷酸戊糖途徑的生理意義（1）磷酸戊糖途徑為核苷酸的生成提供核糖

（2）提供NADPH+H+作為供氫體參與多種代謝反應

NADPH+H+是體內(nèi)許多合成代謝的供氫體；NADPH+H+參與體內(nèi)羥化反應；NADPH+H+還用于維持谷胱甘肽（glutathione）的還原狀態(tài)。（3）提供能量第一百零九頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日2G-SHG-S-S-GNADP+NADPH+H+AAH2

還原型谷胱甘肽是體內(nèi)重要的抗氧化劑，可以保護一些含-SH基的蛋白質(zhì)或酶免受氧化劑，尤其是過氧化物的損害。在紅細胞中還原型谷胱甘肽更具有重要作用。它可以保護紅細胞膜蛋白的完整性。（蠶豆?。?/p>

第一百一十頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日第四節(jié)糖原的合成與分解體內(nèi)由葡萄糖合成糖原的過程稱為糖原合成作用（glycogenesis)一、糖原的合成作用第一百一十一頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日６－磷酸葡萄糖的生成１－磷酸葡萄糖的生成尿苷二磷酸葡萄糖的生成１，４－糖苷鍵葡萄糖聚合物的生成糖原的生成第一百一十二頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日第一百一十三頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日UDPG的結(jié)構(gòu)GUDP第一百一十四頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日糖核苷酸的生成++PPi1-磷酸葡萄糖UTPUDPG第一百一十五頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日糖原合成酶反應UDPGUDP糖原（n個G分子）糖原（n+1）第一百一十六頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日分枝酶的作用

分支酶

(branchingenzyme)

α-1,6-糖苷鍵

α-1,4-糖苷鍵

第一百一十七頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日糖原分解（glycogenolysis)是指肝糖原分解成為葡萄糖二、糖原的分解作用第一百一十八頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日糖原磷酸解的步驟非還原端糖原核心磷酸化酶a脫枝酶轉(zhuǎn)移作用脫枝酶（釋放1個葡萄糖）

G

-1-PG

G

-6-PG第一百一十九頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日脫枝酶

(debranchingenzyme)脫枝酶的作用磷酸化酶

轉(zhuǎn)移酶活性

α-1,6糖苷酶活性

第一百二十頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日糖原的合成與分解UDPG焦磷酸化酶

G-1-PUTPUDPGPPi糖原n+1UDPG-6-PG糖原合酶

磷酸葡萄糖變位酶

己糖(葡萄糖)激酶

糖原nPi磷酸化酶

葡萄糖-6-磷酸酶（肝）

糖原n第一百二十一頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日糖原合成酶和磷酸化酶分別是糖原合成與分解代謝中的限速酶.它們的活性是受磷酸化或去磷酸化的共價修飾的調(diào)節(jié)及變構(gòu)效應的調(diào)節(jié)。二種酶磷酸化及去磷酸化的方式相似，但其效果相反:磷酸化的磷酸化酶有活性，而磷酸化的糖原合成酶則失去活性；脫磷酸化的糖原磷酸化酶失去活性，而糖原合成酶則增加活性。三、糖原代謝的調(diào)節(jié)第一百二十二頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日糖原分解和合成的調(diào)控

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第一百二十三頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日糖原合成與分解的調(diào)節(jié)激素（胰高血糖素、腎上腺素等）+受體腺苷環(huán)化酶（無活性）腺苷環(huán)化酶（有活性）

ATPcAMP

PKA(無活性)

PKA(有活性)磷酸化酶b激酶

磷酸化酶b激酶-P

Pi磷蛋白磷酸酶-1PiPi磷蛋白磷酸酶-1磷蛋白磷酸酶-1––

–磷蛋白磷酸酶抑制劑-P糖原合酶

糖原合酶-P

磷酸化酶b

磷酸化酶a-P

第一百二十四頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日糖異生是指從非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^程。非糖物質(zhì)包括丙酮酸、乳酸、生糖氨基酸、甘油等均可以在哺乳動物的肝臟中轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃?。第五?jié)糖異生第一百二十五頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日提問：哪些物質(zhì)可以通過糖異生途徑形成糖原？答案：凡能轉(zhuǎn)變成糖代謝中間產(chǎn)物的物質(zhì)。乳酸回爐再造－解毒、節(jié)能饑餓狀態(tài)下氨基酸、甘油維持血糖濃度？第一百二十六頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日這一過程基本上是糖酵解途徑的逆過程，但具體過程并不是完全相同，因為在酵解過程中有三步是不可逆的反應，而在糖異生中要通過其它的旁路途徑來繞過這三步不可逆反應，完成糖的異生過程。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。第一百二十七頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日葡萄糖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

糖異生途徑(一)第一百二十八頁，共一百四十五頁，2022年，8月28日糖異生途徑關(guān)鍵反應之一PEP羧激酶ATP+H2O

ADP+Pi丙