第四章 糖類與糖類代謝

第四章糖類與糖類代謝（6學(xué)時(shí)）1．教學(xué)基本要求：要求學(xué)生掌握糖的合成與降解，葡萄糖的有氧降解代謝過程（EMP，TCA支路），磷酸戊糖途徑和能量的計(jì)算及糖異生作用。2．教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)生物體內(nèi)的糖類一單糖二寡糖三多糖第二節(jié)糖酵解一糖酵解的概念二糖酵解的化學(xué)歷程三糖酵解的化學(xué)計(jì)量與生物學(xué)意義四糖酵解的其他底物五丙酮酸的去路六糖酵解的調(diào)控第三節(jié)三羧酸循環(huán)一丙酮酸氧化為乙酰CoA

二三羧酸循環(huán)三三羧酸循環(huán)的調(diào)控四三羧酸循環(huán)的生物學(xué)意義第四節(jié)磷酸戊糖途徑一磷酸戊糖途徑的生化歷程二磷酸戊糖途徑的化學(xué)計(jì)量與生物學(xué)意義三磷酸戊糖途徑的調(diào)控第五節(jié)糖異生一糖異生途徑二糖酵解和糖異生的互補(bǔ)調(diào)節(jié)3．主要知識(shí)點(diǎn)、重點(diǎn)與難點(diǎn)①主要知識(shí)點(diǎn)：葡萄糖的有氧降解代謝過程（EMP，TCA支路）和能量的計(jì)算及糖異生作用②重點(diǎn)與難點(diǎn)：葡萄糖的有氧降解代謝過程（EMP，TCA支路）和能量的計(jì)算。第一節(jié)生物體內(nèi)的糖類引言1、糖類的存在與來源糖類物質(zhì)是自然界分布廣泛、數(shù)量最多的有機(jī)化合物。按干重計(jì)糖類物質(zhì)占植物的85-90%，占細(xì)菌的10-30%，動(dòng)物的小于2%。地球的生物量干重的50%以上是由葡萄糖的聚合物構(gòu)成的。根本來源是綠色細(xì)胞進(jìn)行的光合作用2、糖類的生物學(xué)作用1)作為生物體的結(jié)構(gòu)成分細(xì)胞壁：纖維素、半纖維素和果膠物質(zhì)（植物）；肽聚糖（細(xì)菌）昆蟲和甲殼類的外骨骼：殼多糖2)作為生物體內(nèi)的主要能源物質(zhì)：淀粉、糖原（能源儲(chǔ)存）3)在生物體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)：中間代謝物，提供碳骨架4)作為細(xì)胞識(shí)別的信息分子：糖蛋白糖鏈可能起著信息分子的作用，糖生物學(xué)（glycobiology)3、糖類的元素組成和化學(xué)本質(zhì)碳、氫、氧碳水化合物結(jié)構(gòu)式：Cn(H2O)m或(CH2O)n例外：鼠李糖（C6H12O5）、脫氧核糖（C5H10O4）現(xiàn)在糖類化合物定義為多羥基的醛或酮及其縮聚物和某些衍生物4、糖的命名和分類多數(shù)是根據(jù)糖的來源給予一個(gè)通俗名稱，如葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖、殼多糖等。根據(jù)其聚合度分為：1)單糖（monosaccharide）：最簡單的糖，不能再被水解為更小的單位。（n：3-7）2)寡糖（oligosaccharide）：2-20個(gè)分子單糖縮合而成，水解后產(chǎn)生單糖。3)多糖（polysaccharide）：水解時(shí)產(chǎn)生20個(gè)以上的單糖分子：糖原、淀粉、透明質(zhì)酸、半纖維素等4)復(fù)合糖或糖復(fù)合物（glycoconjugate）：糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂第二節(jié)糖酵解前言:代謝總論1、新陳代謝新陳代謝是指生物體與外界環(huán)境不斷進(jìn)行的物質(zhì)（包括氣體、液體和固體）和能量的交換過程。合成代謝一般是指將簡單的小分子物質(zhì)轉(zhuǎn)變成復(fù)雜的大分子物質(zhì)的過程。分解代謝則是將復(fù)雜的大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)變成小分子物質(zhì)的過程。新陳代謝

合成代謝（同化作用）

分解代謝（異化作用）生物小分子合成為生物大分子需要能量釋放能量生物大分子分解為生物小分子能量代謝物質(zhì)代謝新陳代謝的共同特點(diǎn)1）由酶催化，反應(yīng)條件溫和。2）諸多反應(yīng)有嚴(yán)格的順序，彼此協(xié)調(diào)。3）對(duì)周圍環(huán)境高度適應(yīng)。新陳代謝的研究方法1）體內(nèi)(invivo)與體外實(shí)驗(yàn)(invitro)2）示蹤法：苯環(huán)化合物，穩(wěn)定同位素，放射性同位素。3）抗代謝物、酶抑制劑的應(yīng)用2、糖的代謝糖代謝包括分解代謝和合成代謝。動(dòng)物和大多數(shù)微生物所需的能量，主要是由糖的分解代謝提供的。另一方面，糖分解的中間產(chǎn)物，又為生物體合成其它類型的生物分子如氨基酸、核苷酸和脂肪酸等，提供碳源或碳鏈骨架。植物和某些藻類能夠利用太陽能，將二氧化碳和水合成糖類化合物，即光合作用。光合作用將太陽能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能（主要是糖類化合物），是自然界規(guī)模最大的一種能量轉(zhuǎn)換過程。葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞后，在一系列酶的催化下，發(fā)生分解代謝過程。葡萄糖的分解代謝分兩步進(jìn)行：（1）糖酵解：葡萄糖丙酮酸。此反應(yīng)過程一般在無氧條件下進(jìn)行，又稱為無氧分解。（2）三羧酸循環(huán)：丙酮酸

CO2+H2O。由于此氧化過程是通過檸檬酸等幾種三元羧酸的循環(huán)反應(yīng)來完成的，通常稱為三羧酸循環(huán)或檸檬酸循環(huán)。由于分子氧是此系列反應(yīng)的最終受氫體，所以又稱為有氧分解。己糖磷酸己糖丙酮酸乙酰CoANADH2、FADH2、CO2H2O乙醇（植物）乳酸（動(dòng)物）6-P-GNADPH2、CO2RH2O2呼吸鏈PPP途徑

EMP途徑丙酮酸氧化脫羧TCA環(huán)發(fā)酵RNADP+NAD+/FAD細(xì)胞質(zhì)線粒體基質(zhì)線粒體基質(zhì)線粒體內(nèi)膜細(xì)胞質(zhì)糖的分解途徑一、糖酵解途徑的概念在無氧的條件下，葡萄糖或糖原分解成丙酮酸，進(jìn)而還原為乳酸并釋放少量能量的過程稱為糖的無氧分解。這一過程與酵母菌使糖發(fā)酵的過程相似，又稱為糖酵解，簡稱EMP途徑。

(Embden-Meyerhof-Parnas，EMP)

糖酵解的反應(yīng)部位：細(xì)胞液（胞漿）。它是動(dòng)物、植物和微生物細(xì)胞中葡萄糖分解的共同代謝途徑。糖酵解是三羧酸循環(huán)和氧化磷酸化的前奏。二、糖酵解的化學(xué)歷程第一階段：己糖磷酸化1、葡萄糖的磷酸化己糖激酶是糖酵解途徑的第一個(gè)限速酶己糖激酶（HK）

a.關(guān)鍵酶，催化不可逆反應(yīng)，ATP參與

b.葡萄糖激酶是肝中存在的己糖激酶的同工酶HexokinaseGlucoseInducedfit葡萄糖磷酸化反應(yīng)的意義a將葡萄糖磷酸化易參加代謝反應(yīng)的活化形式；b磷酸化的葡萄糖有防止胞內(nèi)葡萄糖外滲的作用；c為后續(xù)進(jìn)行的底物水平磷化貯備了磷酸基團(tuán)。2、磷酸己糖異構(gòu)化PPReversibleP3、1,6-二磷酸果糖的生成磷酸果糖激酶是糖酵解途徑的最重要的限速酶ATPATPADPADPP

Onesubunitofthetetrameric

phosphofructokinase-1(PFK-1)RegulatoryADPThecommittingstep磷酸果糖激酶己糖激酶磷酸己糖異構(gòu)酶葡萄糖6－磷酸果糖6－磷酸葡萄糖1，6－二磷酸果糖ATPADPATP磷酸化酶糖原1－磷酸葡萄糖磷酸果糖變位酶ADP己糖激酶磷酸果糖激酶ATPATP4、1,6-二磷酸果糖的裂解第二階段：磷酸己糖的裂解CHOCH2OPCCHCH2OCOHOPHOHH1,6-二磷酸果糖磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛5、磷酸丙糖的同分異構(gòu)化相當(dāng)于1,6-二磷酸果糖裂解為兩分子的3-磷酸甘油醛。AketoseAnaldose6、3-磷酸甘油醛氧化為1,3-二磷酸甘油酸第三階段：3-磷酸甘油醛生成丙酮酸CHOHCH2OCHOPCHOHCH2OCOO～PP+NAD++Pi+NADH+H+HH3-磷酸甘油醛1，3-二磷酸甘油酸這是糖酵解過程中唯一一步脫氫反應(yīng)7、高能磷酸基團(tuán)的轉(zhuǎn)移糖酵解中第一次底物水平磷酸化，1分子葡萄糖產(chǎn)生2分子ATP+ADP+ATPATP8、3-磷酸甘油酸異構(gòu)為2-磷酸甘油酸9、磷酸烯醇式丙酮酸的生成~10、丙酮酸的生成糖酵解中第二次底物水平磷酸化，丙酮酸激酶是第三個(gè)限速酶1分子葡萄糖產(chǎn)生2分子ATPADPATPATP~自發(fā)反應(yīng)2ATP2ATP3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸烯醇式丙酮酸丙酮酸激酶丙酮酸激酶2ADP烯醇化酶磷酸甘油酸變位酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸脫氫酶NAD++PiNADH+H+2ATP2ADP2ATP第四階段：丙酮酸還原生成乳酸丙酮酸乳酸糖酵解總結(jié)第一階段：葡萄糖的磷酸化葡萄糖3步1，6－二磷酸果糖第二階段：糖的裂解階段1，6－二磷酸果糖兩分子的磷酸丙糖2步第三階段：產(chǎn)能階段兩分子的3－磷酸甘油醛兩分子丙酮酸5步第四階段：還原階段兩分子丙酮酸兩分子乳酸1步己糖激酶ADPATP葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸果糖激酶ADPATP1,6-二磷酸果糖磷酸葡萄糖異構(gòu)酶6-磷酸果糖變位酶2-磷酸甘油酸2ATP丙酮酸激酶2ADP丙酮酸2ATP2ADP3-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸烯醇化酶磷酸甘油醛脫氫酶1,3-二磷酸甘油酸NAD+NADH+H+醛縮酶3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮乳酸無氧丙酮酸脫羧酶乙醛乙醇無氧CO2糖原1-磷酸葡萄糖己糖激酶丙酮酸激酶磷酸果糖激酶ATPATP2ATP2ATP2NADH+H+糖酵解的反應(yīng)特點(diǎn)1、整個(gè)過程無氧參加；2、三個(gè)限速酶；3、從葡萄糖開始凈生成2分子ATP，從糖原開始凈生成3分子ATP；4、一次脫氫輔酶為NAD＋，生成的NADH＋H＋中的2H最后又交給丙酮酸生成了乳酸。三糖酵解的化學(xué)計(jì)量與生物學(xué)意義

1、糖酵解過程的能量換算2、糖酵解的意義1）是生物體對(duì)不良環(huán)境條件的一種適應(yīng)能力；2）是紅細(xì)胞和某些組織細(xì)胞的主要供能方式；3）在工業(yè)、農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)中具有重要的實(shí)踐意義。肌肉收縮與糖酵解供能⑴肌肉內(nèi)ATP含量很低；結(jié)論：糖酵解為肌肉收縮迅速提供能量⑵肌肉中磷酸肌酸儲(chǔ)存的能量可供肌肉收縮所急需的化學(xué)能;

⑶即使氧不缺乏，葡萄糖進(jìn)行有氧氧化的過程比糖酵解長得多,來不及滿足需要;背景：劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)：⑷肌肉局部血流不足，處于相對(duì)缺氧狀態(tài)。初到高原與糖酵解供能人初到高原，高原大氣壓低，易缺氧糖酵解意義機(jī)體加強(qiáng)糖酵解以適應(yīng)高原缺氧環(huán)境海拔5000米背景：結(jié)論：某些病理狀態(tài)與糖酵解供能

某些病理情況下機(jī)體主要通過糖酵解獲得能量.嚴(yán)重貧血大量失血呼吸障礙肺及心血管等疾病四糖酵解的其他底物

——其他六碳糖進(jìn)入糖酵解途徑1.果糖2.半乳糖3.甘露糖五、丙酮酸的去路1.生成乳酸2.生成乙醇六、糖酵解的調(diào)控

1、己糖激酶（HK）活性的調(diào)節(jié)①結(jié)構(gòu)---變構(gòu)酶②調(diào)節(jié)---G－6－P對(duì)HK有反饋抑制作用，ATP為其變構(gòu)抑制劑，胰島素誘導(dǎo)葡萄糖激酶的合成。已糖激酶(hexokinase)已糖激酶有4種同功酶，即Ⅰ～Ⅳ型已糖激酶的分型

Ⅰ～Ⅲ型Ⅳ型中文名稱

已糖激酶(HK)葡萄糖激酶(GK)英文

hexokinase

glucokinase存在范圍在組織細(xì)胞中僅在肝臟和胰腺廣泛存在β細(xì)胞存在與葡萄糖親和力高低

Km:0.01mmol/LKm:10～100mmol/L

產(chǎn)物反饋抑制有無激素調(diào)控受激素調(diào)控2、磷酸果糖激酶－1（PFK-1）的調(diào)節(jié)①結(jié)構(gòu)---變構(gòu)酶②調(diào)節(jié)變構(gòu)抑制劑：ATP、NADH、檸檬酸脂肪酸

變構(gòu)激活劑：AMP，ADP，

1,6二磷酸果糖,2,6二磷酸果糖Phosphofructokinase-1(PFK-1)isregulatedbymanynegativeandpositiveeffectorsFructose1,6-bisphosphateADP*2,6二磷酸果糖的生成與作用

1)生成：

PFK-26-P-F2,6二磷酸果糖

ATPADP2)作用：

a.與ATP協(xié)同消除抑制劑對(duì)PFK-1的抑制作用，

b.促進(jìn)1,6二磷酸果糖的生成3)PFK-2是一雙功能酶：

(1)PFK-2----使6-P-F磷酸化

(2)果糖二磷酸酶-2----使6-P-F去磷酸化磷酸化后激酶活性下降，磷酸酶活性升高。

調(diào)節(jié)的機(jī)制

6-P-F1，62P-FPFK-2PFK-12,62P-F1，62P-F果糖二磷酸酶血糖胰高血糖素cAMP

PFK-2雙功能酶磷酸化果糖二磷酸酶

PFK-22,62P-F

糖酵解下降3、丙酮酸激酶（PK)的調(diào)節(jié)①結(jié)構(gòu)---變構(gòu)酶②調(diào)節(jié)變構(gòu)抑制劑：ATP、NADH、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③機(jī)制：cAMP共價(jià)修飾調(diào)節(jié)：胰高血糖素通過cAMP和PKA使其磷酸化而抑制其活性。糖酵解小結(jié)

糖酵解過程的11個(gè)酶⑴已糖激酶/葡萄糖激酶⑵磷酸已糖異構(gòu)酶⑶磷酸果糖激酶-1⑷醛縮酶⑸磷酸丙糖異構(gòu)酶氫酶⑹3-磷酸甘油醛脫⑺3-磷酸甘油酸激酶⑻磷酸甘油酸變位酶⑼烯醇化酶⑽丙酮酸激酶⑾乳酸脫氫酶⑿磷酸化酶*⒀磷酸葡萄糖變位酶*糖酵解過程的12步反應(yīng)⑴葡萄糖→6-磷酸葡萄糖⑵6-磷酸葡萄糖→6-磷酸果糖⑶6-磷酸果糖→1,6-二磷酸果糖⑷1,6-二磷酸果糖→磷酸二羥丙酮+3-磷酸甘油⑸磷酸二羥丙酮→3-磷酸甘油醛⑹3-磷酸甘油醛→1,3-二磷酸甘油酸⑺1,3-二磷酸甘油酸→3-磷酸甘油酸⑻3-磷酸甘油酸→2-磷酸甘油酸⑼2-磷酸甘油酸→磷酸烯醇式丙酮酸⑽磷酸烯醇式丙酮酸→烯醇式丙酮酸⑾烯醇式丙酮酸→丙酮酸⑿丙酮酸→乳酸⒀糖原→1-磷酸葡萄糖⒁1-磷酸葡萄糖→6-磷酸葡萄糖葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗岱磻?yīng)的條件：葡萄糖2乳酸+2ATP無氧或缺氧無氧或缺氧反應(yīng)的部位：細(xì)胞的胞漿反應(yīng)的底物：葡萄糖/糖原反應(yīng)的產(chǎn)物：反應(yīng)的特點(diǎn)：乳酸、ATP一次脫氫二次底物磷酸化反應(yīng)中間物：在葡萄糖與丙酮酸之間均為磷酸化合物糖原分解生成6-磷酸葡萄糖糖原(Gn)H3PO4磷酸化酶糖原(Gn-1)1-磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate)磷酸葡萄糖變位酶6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)糖酵解過程中ATP的生成2×葡萄糖→6-磷酸葡萄糖

6-磷酸果糖→1,6-二磷酸果糖1,3-二磷酸甘油酸→3-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸→丙酮酸

-11

反應(yīng)ATP

-12×1

1mol葡萄糖→2mol乳酸+？molATP糖原中的1mol葡萄糖→2mol乳酸+？molATP2molATP3molATP糖酵解中能量利用的效率糖酵解中能量的利用率2×30.5/196=61/196=31(%)2×51.6/196=103.2/196=52.6(%)

1mol葡萄糖2mol乳酸+能量

△G0’=—196kJATP:△G0’=—30.5kJ/mol(體外標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)

△G0’=—51.6kJ/mol(體內(nèi)生理狀態(tài)下)能量糖酵解過程的限速酶酶的名稱已糖激酶葡萄糖激酶(肝)*磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶變構(gòu)激活劑Mg2+,Mn2+Mg2+,Mn2+Mg2+,AMP,ADP,F-1,6-2P,F-2,6-2PMg2+,K+,F-1,6-2P變構(gòu)抑制劑G-6-P-ATP，檸檬酸，長鏈脂肪酸ATP糖酵解與發(fā)酵的比較C6H12O62×CH3COCOOH葡萄糖丙酮酸2×NAD+

2×(NADH+H+

)

2×(NADH+H+)2×NAD+

2×CH3CH(OH)COOH(乳酸)2×NAD+2×(NADH+H+)人與動(dòng)物

2×CH3CH2OH(乙醇)2×CO22×CH3CHO(乙醛)植物與酵母第三節(jié)三羧酸循環(huán)一、丙酮酸氧化為乙酰CoA

1、糖的有氧氧化（aerobicoxidation)

概況定義：葡萄糖在有氧的條件下徹底氧化生成CO2、H2O和大量ATP的代謝過程，稱為糖的有氧氧化。有氧氧化是糖氧化的主要方式，絕大多數(shù)組織細(xì)胞都通過有有氧氧化獲得能量。反應(yīng)部位：細(xì)胞液和線粒體C6H12O6+6O26CO2+6H2O+36/38ATP1.糖有氧氧化概況葡萄糖→…→丙酮酸→丙酮酸→乙酰CoACO2+H2O+ATP三羧酸循環(huán)糖的有氧氧化乳酸糖酵解線粒體內(nèi)胞漿反應(yīng)分為三個(gè)階段第一階段：丙酮酸的生成（在細(xì)胞液中進(jìn)行）葡萄糖＋2NAD＋＋2ADP＋2Pi2丙酮酸＋2ATP＋2NADH＋2H＋第二階段：丙酮酸的氧化脫羧生成乙酰CoA

（在線粒體中）第三階段：乙酰CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán)徹底氧化（線粒體中）2.糖的有氧氧化與糖酵解細(xì)胞胞漿線粒體葡萄糖→→……→→丙酮酸→乳酸(糖酵解)葡萄糖→→……→→丙酮酸CO2+H2O+ATP(糖的有氧氧化）丙酮酸3.丙酮酸的生成（胞漿）葡萄糖+NAD++2ADP+2Pi

2（丙酮酸+ATP

+NADH+H+）2丙酮酸進(jìn)入線粒體進(jìn)一步氧化2(NADH+H+)2H2O+6/8ATP線粒體內(nèi)膜上特異載體穿梭系統(tǒng)氧化呼吸鏈4.丙酮酸氧化脫羧生成乙酰輔酶A丙酮酸脫氫酶系3種酶：

E1丙酮酸脫氫酶(TPP、Mg2+)E2二氫硫辛酸乙?；D(zhuǎn)移酶(硫辛酸、輔酶A)E3二氫硫辛酸脫氫酶(FAD、NAD+)5種輔助因子：

TPP、Mg2+、硫辛酸、輔酶A、FAD、NAD+（含VB1、硫辛酸、泛酸、VB2、VPP五種維生素）

AmodeloftheE.coli

pyruvate

dehydrognasecomplex

showingthethreekindsofenzymesandtheflexiblelipoamidearmscovalentlyattachedtoE2E2

(dihydrolipoyl

transacetylase):consistingthecore,24subunits;E1(pyruvate

dehydrogenase):boundtotheE2core,24subunits;E3

(dihydrolipoyl

dehydrogenase):boundtotheE2core,12subunits.

PyruvateE2E3Hydroxyethyl-TPPCO2Acetyl-CoAThree-dimensionalimageofthePDHcomplexX-raystructureoftheE2

transacetylasecore:onlyfouroutofeighttrimersareshownhere.TheE2core(atotalof24subunits)formsahollowcube.Oxidativedecarboxylationofpyruvatetoacetyl-CoAbythePDHcomplex*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(duì)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(gè)ATP。）5.乙酰輔酶A進(jìn)入三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)(tricarboxylicacidcycle，TAC)又稱檸檬酸循環(huán)(citricacidcycle)/Krebs循環(huán)(Krebscycle)。

乙酰輔酶A與草酰乙酸縮合成含3個(gè)羧基的檸檬酸開始，經(jīng)過一系列代謝反應(yīng)，乙酰基被徹底氧化，草酰乙酸得以再生的過程稱為三羧酸循環(huán)。6.糖有氧氧化的生理意義糖有氧氧化的基本生理功能是氧化供能。

糖有氧氧化是體內(nèi)三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝的總樞紐。

糖有氧氧化途徑與體內(nèi)其他代謝途徑有著密切的聯(lián)系。二、三羧酸循環(huán)

1、定義及歷史

反應(yīng)從乙酰輔酶A與草酰乙酸縮合成含有三個(gè)羧基的檸檬酸為開始，最終以生成草酰乙酸而為循環(huán),又稱為檸檬酸循環(huán)，又稱為Krebs循環(huán)，又稱為TCA循環(huán)。

——Tricarboxylicacidcycle,TCA環(huán)

三羧酸循環(huán)的反應(yīng)部位：線粒體基質(zhì)

MitochondriaisthemajorsiteforfueloxidationtogenerateATP.2、三羧酸循環(huán)的反應(yīng)過程（1）縮合反應(yīng)（2）檸檬酸異構(gòu)化生成異檸檬酸（3）異檸檬酸氧化脫羧生成α-酮戊二酸（4）α-酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰CoA（5）琥珀酰CoA水解生成琥珀酸（6）琥珀酸脫氫生成延胡索酸（7）延胡索酸加水生成蘋果酸（8）草酰乙酸的再生CH3

—C～SCoA+CH2OOC—COOHCH2COOH檸檬酸合成酶HO—C—COOHCH2COOHCH2COOHHSCoAH2OHHHHHHHHHHCH2COOHO檸檬酸合成酶乙酰CoA草酰乙酸檸檬酸HSCoA（1）縮合反應(yīng)檸檬酸合成酶是三羧酸循環(huán)的第一個(gè)限速酶不可逆反應(yīng)，2C+4C=6CH2O關(guān)鍵酶Largeconformationalchangeoccursforthecitratesynthase

dimerafterbindingtooxaloacetateOxaloacetateCarboxylmethyl-CoAStructureofcitratesynthase

---inducedfit（2）檸檬酸異構(gòu)化為異檸檬酸HO—C—COOHCHCOOHCH2COOHHC—COOHCHCOOHCHCOOHCHCOOHCH2COOHCH2COOHHOH2OH2O順烏頭酸酶順烏頭酸酶HOHH2OHOHH2O檸檬酸順烏頭酸異檸檬酸失水、加水，H與OH互換位置4Fe-4Scubicarray:

eachFeisbondedtothreeinorganicSandacysteine

sulfuratom(exceptone)Dehydration/hydration.Catalyzedbyaconitase,whichcontainsa4Fe-4Siron-sulfurcenterReaction2半胱氨酸HOH（3）異檸檬酸生成α-酮戊二酸CHCOOHCHCOOHCH2COOHCCOOHCHCOOHCH2COOHHO異檸檬酸HOCH2CHCOOHCH2COOHOHCOONAD+NADH+H+異檸檬酸脫氫酶CO2CO2草酰琥珀酸α-酮戊二酸這是三羧酸循環(huán)的第一次氧化脫羧反應(yīng)，產(chǎn)生NADH.異檸檬酸脫氫酶是第二個(gè)限速酶。異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶HH（4）α-酮戊二酸氧化脫羧反應(yīng)CH2CHCOOHCH2COOHOα-酮戊二酸CH2CH2COOH+HSCoACO～SCoA琥珀酰CoANAD+NADH+H+CO2α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體這是三羧酸循環(huán)的第二次氧化脫羧反應(yīng)，α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體是第三個(gè)限速酶。COOCO2HHHH多酶復(fù)合體：幾種酶彼此鑲嵌成一個(gè)功能完整的具有特定結(jié)構(gòu)的復(fù)合體。α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體包括：

1、α-酮戊二酸脫氫酶E1

2、琥珀酰轉(zhuǎn)移酶E2

3、二氫硫辛酸脫氫酶E3

4、五個(gè)輔助因子：TPP、硫辛酸、FAD、NAD+、CoA和Mg2+與丙酮酸脫氫酶系相似,但是在酶的結(jié)構(gòu)和功能上則有些差別。α-酮戊二酸脫氫酶

TPP（焦磷酸硫胺素）

VB1

琥珀酰硫辛酸轉(zhuǎn)移酶硫辛酸輔酶A硫辛酸泛酸二氫硫辛酸脫氫酶

FAD（黃素腺嘌呤二核苷酸）

NAD（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸）

VB2VPP（5）琥珀酸的生成CH2CH2COOHCO～SCoA琥珀酰CoAGDP+Pi+GTPCoASHCH2COOHCH2COOH琥珀酸琥珀酰CoA合成酶這是三羧酸循環(huán)的唯一一次底物水平磷酸化?！獹TP+ADPATPGTP+GDPHH（6）延胡索酸的生成CHCOOHCHCOOH琥珀酸+FADCHCOOHCHCOOHHHHH+FADH2H2延胡索酸琥珀酸脫氫酶HOHH2O（7）蘋果酸的生成CHCOOHCHCOOH延胡索酸H2OCHCOOHCHCOOHHOH延胡索酸酶蘋果酸+（8）草酰乙酸的再生CHCOOHCCOOH蘋果酸OC—COOHCH2COOH草酰乙酸NAD+NADH+H+HHOH蘋果酸脫氫酶HOHHH檸檬酸草酰乙酸乙酰CoACoAH2O檸檬酸合成酶順烏頭酸琥珀酰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(fù)合體檸檬酸合成酶異檸檬酸脫氫酶α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)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+FADATPProductsofoneturnofthecitricacidcycleThecitricacidcycleFatesofcarbonandelectrons;ATP(GTP)formation.三羧酸循環(huán)小結(jié)

TCA運(yùn)轉(zhuǎn)一周的凈結(jié)果是氧化1分子乙酰CoA，草酰乙酸僅起載體作用，反應(yīng)前后無改變。乙酰輔酶A+3NAD++FAD+Pi+2H2O+GDP2CO2+3(NADH+H+)+FADH2+HSCoA+GTP14C標(biāo)記乙酰CoA進(jìn)行研究結(jié)果，第一周循環(huán)中并無14C出現(xiàn)CO2，即CO2的碳原子來自草酰乙酸而不是來自乙酰CoA，第二周循環(huán)時(shí)，才有14CO2

出現(xiàn)。TCA中的一些反應(yīng)在生理?xiàng)l件下是不可逆的，所以整個(gè)三羧酸循環(huán)是一個(gè)不可逆的系統(tǒng)TCA的中間產(chǎn)物可轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)，故需不斷補(bǔ)充(9)草酰乙酸的生成：類似催化劑：是TCA循環(huán)的起始物又是終止物，在循環(huán)中本身無量的變化。草酰乙酸的含量直接影響乙?；M(jìn)入TCA循環(huán)的多少草酰乙酸的來源（3）（2）（1）3、反應(yīng)特點(diǎn)1）需氧2）不可逆：三個(gè)限速酶3）兩次脫羧、四次脫氫（三次受體是NAD，一次是FAD）、一次底物水平磷酸化，4）共產(chǎn)生12molATP4、葡萄糖分解代謝過程中能量的產(chǎn)生葡萄糖在分解代謝過程中產(chǎn)生的能量有兩種形式：直接產(chǎn)生ATP；生成高能分子NADH或FADH2，后者在線粒體呼吸鏈氧化并產(chǎn)生ATP。無氧酵解（糖酵解）：1分子葡萄糖

2分子丙酮酸，共消耗了2個(gè)ATP，產(chǎn)生了4個(gè)ATP，實(shí)際上凈生成了2個(gè)ATP，同時(shí)產(chǎn)生2個(gè)NADH。有氧分解（丙酮酸生成乙酰CoA及三羧酸循環(huán)）產(chǎn)生的ATP、NADH和FADH2丙酮酸氧化脫羧：丙酮酸乙酰CoA，生成1個(gè)NADH。三羧酸循環(huán)：乙酰CoA

CO2和H2O，產(chǎn)生一個(gè)GTP（即ATP）、3個(gè)NADH和1個(gè)FADH2。糖酵解、丙酮酸氧化脫羧及三羧酸循環(huán)生成的NADH和FADH2，進(jìn)入線粒體呼吸鏈氧化并生成ATP。線粒體呼吸鏈?zhǔn)瞧咸烟欠纸獯x產(chǎn)生ATP的最主要途徑。葡萄糖分解代謝總反應(yīng)式C6H12O6+6H2O+10NAD++2FAD+4ADP+4Pi6CO2+10NADH+10H++2FADH2+4ATP按照一個(gè)NADH能夠產(chǎn)生3個(gè)ATP，1個(gè)FADH2能夠產(chǎn)生2個(gè)ATP計(jì)算，1分子葡萄糖在分解代謝過程中共產(chǎn)生38個(gè)ATP：4ATP+（103）ATP+（22）ATP=38ATP糖有氧氧化過程中ATP的生成第一階段：葡萄糖→2丙酮酸第二階段：2丙酮酸→2乙酰CoA第三階段：2乙酰CoA→2CO2+4H2O2ATP

糖的有氧氧化底物磷酸化氧化磷酸化2×3ATP2×11ATP葡萄糖→6CO2+6H2O+？molATP糖原中的1mol葡萄糖→6CO2+6H2O+？molATP36/38

ATP37/39

ATP2×2/3ATP2×ATP胞漿線粒體胞膜在細(xì)胞漿中產(chǎn)生的NADH+H+可經(jīng)過兩個(gè)穿梭系統(tǒng)進(jìn)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(gè)ATP（2）蘋果酸穿梭系統(tǒng)：3個(gè)ATP三、三羧酸循環(huán)的調(diào)控

四、三羧酸循環(huán)的生物學(xué)意義◎是生物體內(nèi)能源物質(zhì)氧化分解的共同途徑；◎是生物體內(nèi)釋放能量最多的氧化分解階段；◎是物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)：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(shí)是另一些物質(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(diǎn)。一、磷酸戊糖途徑的生化歷程(phosphopentosepathway)又稱磷酸已糖支路(hexose

monophosphateshunt,HMS)或arburg-Dikens途徑。第四節(jié)磷酸戊糖途徑（一）定義：從6－磷酸葡萄糖開始，不經(jīng)糖酵解和檸檬酸循環(huán)，在6-磷酸葡萄糖脫氫酶催化下形成6-磷酸葡萄糖酸，直接將其脫氫脫羧分解為磷酸戊糖(中間代謝物)，磷酸戊糖分子再經(jīng)重排最終又生成6－磷酸葡萄糖的過程。（二）反應(yīng)過程

反應(yīng)可分為兩個(gè)階段：

第一階段氧化階段,生成NADPH和CO2:由6－磷酸葡萄糖直接脫氫脫羧生成磷酸戊糖;

第二階段非氧化階段,一系列基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng):磷酸戊糖分子再經(jīng)重排最終又生成6－磷酸葡萄糖。第一階段：氧化階段

1、脫氫反應(yīng)：6-磷酸葡萄糖脫氫酶以NADP+為輔酶,催化6-磷酸葡萄糖脫氫生成6-磷酸葡萄糖酸δ內(nèi)酯。限速酶，對(duì)NADP+有高度特異性2、水解反應(yīng)：在6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯酶催化下,6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯水解為6-磷酸葡萄糖酸,反應(yīng)可逆。3、脫氫脫羧反應(yīng)：由6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶催化氧化脫羧生成5-磷酸核酮糖,NADP+再次作為氫的受體。第二階段:非氧化的分子重組合階段4.異構(gòu)化反應(yīng):5-磷酸核酮糖異構(gòu)化成5-磷酸核糖;5-磷酸核酮糖差向異構(gòu)化(或稱表異構(gòu)化)成5-磷酸木酮糖。三種五碳糖的互換5.轉(zhuǎn)酮醇反應(yīng):轉(zhuǎn)酮醇酶催化磷酸酮糖上的二碳單位羥乙酰基轉(zhuǎn)移到磷酸醛糖的第1碳原子上,形成3-磷酸甘油醛和7-磷酸景天庚酮糖。轉(zhuǎn)酮醇酶轉(zhuǎn)移一個(gè)二碳單位。二分子五碳糖的基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)6.轉(zhuǎn)醛醇反應(yīng):轉(zhuǎn)醛醇酶催化7-磷酸景天庚酮糖上的二羥丙酮基團(tuán)轉(zhuǎn)移給3-磷酸甘油醛生成4-磷酸赤蘚糖和6-磷酸果糖。七碳糖與三碳糖的基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)7.轉(zhuǎn)酮醇反應(yīng):四碳糖和五碳糖經(jīng)轉(zhuǎn)酮醇酶作用轉(zhuǎn)移二碳單位,形成三碳糖和六碳糖。四碳糖與五碳糖的基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)8、異構(gòu)化反應(yīng):6-磷酸果糖經(jīng)異構(gòu)化形成6-磷酸葡萄糖。磷酸戊糖途徑二個(gè)階段的反應(yīng)式6-磷酸葡萄糖+2NADP+

5-磷酸核糖+2(NADPH+H+)+CO23×5-磷酸核糖

2×6-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛3×6-磷酸葡萄糖

+6NADP+

2×6-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛+6(NADPH+H+)+3CO2

磷酸戊糖途徑糖酵解途徑3×6-磷酸葡萄糖5-磷酸木酮糖5-磷酸核糖5-磷酸木酮糖7-磷酸景天糖3-磷酸甘油醛4-磷酸赤蘚糖6-磷酸果糖3-磷酸甘油醛6-磷酸果糖3×6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯3NADPH3×6-磷酸葡萄糖酸3H2O3×5-磷酸核酮糖3NADPH3CO2HMS示意圖磷酸戊糖途徑小結(jié)反應(yīng)部位：胞漿反應(yīng)底物：

6-磷酸葡萄糖重要反應(yīng)產(chǎn)物：

NADPH、5-磷酸核糖限速酶：

6-磷酸葡萄糖脫氫酶（G-6-PD）◎磷酸戊糖途徑的