生物化學(xué)第六章糖類(lèi)代謝

生物化學(xué)第六章糖類(lèi)代謝第1頁(yè)/共308頁(yè)

本章主要包括糖的分解代謝和糖的合成代謝。在糖的分解代謝部分重點(diǎn)掌握糖酵解、磷酸戊糖途徑和三羧酸循環(huán)，理解各條途徑的生理學(xué)意義及主要調(diào)控部位；在糖的合成途徑中重點(diǎn)掌握糖異生途徑；多糖代謝中應(yīng)了解淀粉和糖原的降解與合成方式。第2頁(yè)/共308頁(yè)糖類(lèi)的生物學(xué)作用主要有以下幾方面：1.糖是生物能量的主要來(lái)源動(dòng)物、植物和微生物都能利用分解糖類(lèi)產(chǎn)生能量以供給生命活動(dòng)以及生長(zhǎng)發(fā)育所用。糖是人類(lèi)及大多數(shù)動(dòng)物的主要食物。糖類(lèi)進(jìn)入體內(nèi)一般在酶的作用下轉(zhuǎn)化為葡萄糖，經(jīng)血液運(yùn)輸?shù)礁鱾€(gè)細(xì)胞及組織氧化后產(chǎn)生能量。葡萄糖體外完全氧化為水和CO2可釋放能量2840kJ.mol1。微生物和低等動(dòng)物除了可以利用葡萄糖外，也能利用其它糖類(lèi)，例如真菌可分解纖維素。第3頁(yè)/共308頁(yè)2.糖是細(xì)胞及組織的重要結(jié)構(gòu)成分生物體內(nèi)很多物質(zhì)具有糖類(lèi)成分。例如核酸中的核糖、脫氧核糖；細(xì)胞膜的糖蛋白、糖脂；結(jié)締組織的透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素等；植物細(xì)胞壁的主要成分纖維素、半纖維素、果膠等；無(wú)脊椎動(dòng)物的幾丁質(zhì)以及低等生物的肽聚糖、胞壁酸等等都屬于糖類(lèi)物質(zhì)。第4頁(yè)/共308頁(yè)3.糖可以作為生物的信息載體糖類(lèi)有多種異構(gòu)體，結(jié)構(gòu)變化豐富，其與蛋白質(zhì)結(jié)合形成糖蛋白，糖蛋白是分子間識(shí)別及細(xì)胞間識(shí)別的重要信息物質(zhì)。例如人體免疫反應(yīng)中抗原抗體的識(shí)別、植物花粉和柱頭的識(shí)別、人的血型物質(zhì)等都有糖類(lèi)物質(zhì)參與。第5頁(yè)/共308頁(yè)4.糖可以作為生理活性物質(zhì)少數(shù)糖類(lèi)對(duì)哺乳動(dòng)物具有生理活性。例如肝素具有抗凝血作用，某些菌類(lèi)多糖具有增強(qiáng)免疫功能作用等。第6頁(yè)/共308頁(yè)第一節(jié)生物體內(nèi)的糖類(lèi)糖類(lèi)是指含有多羥基的醛類(lèi)或酮類(lèi)化合物，及其產(chǎn)生的縮聚物或衍生物（水解后產(chǎn)生多羥基醛或酮）。因大多數(shù)單糖的C：H：O元素比為1：2：1，常寫(xiě)成Cn(H2O)n通式，所以也稱為碳水化合物。按照糖的功能基團(tuán)可把糖分為醛糖和酮糖。根據(jù)糖類(lèi)的結(jié)構(gòu)性質(zhì)及聚合程度可分為單糖、寡糖和多糖。按照有無(wú)其他非糖成分又可分為單成分糖和復(fù)合糖。第7頁(yè)/共308頁(yè)一、單糖單糖只含有一個(gè)羰基，不能再水解為更簡(jiǎn)單的糖。最簡(jiǎn)單的單糖是甘油醛和二羥丙酮。D-甘油醛

二羥丙酮

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含有醛基的單糖叫醛糖，如甘油醛、葡萄糖、核糖等；含有酮基的單糖叫酮糖，如二羥丙酮、果糖、核酮糖等。單糖又根據(jù)C原子數(shù)分為三、四、五、六、七碳糖，習(xí)慣也稱為丙、丁、戊、己、庚糖。例如三碳糖也稱為丙糖，六碳糖稱為己糖。第9頁(yè)/共308頁(yè)

生物體內(nèi)最常見(jiàn)的單糖是戊糖（如核糖和脫氧核糖）和己糖（如葡萄糖和果糖）。其結(jié)構(gòu)如下（圖6-1）：第10頁(yè)/共308頁(yè)第11頁(yè)/共308頁(yè)二、雙糖生物體內(nèi)常見(jiàn)的雙糖主要有蔗糖、麥芽糖、乳糖等。蔗糖是由α-D葡萄糖和β-D果糖縮合形成的，為α,β（12）糖苷鍵連接鍵。分子式如下（圖6-2）:蔗糖沒(méi)有半縮醛羥基，在化學(xué)性質(zhì)上沒(méi)有還原性，稱非還原糖。第12頁(yè)/共308頁(yè)麥芽糖是由兩分子α–D葡萄糖縮合組成，為α（14）糖苷鍵連接。麥芽糖保留了半縮醛羥基，屬于還原糖（圖6-3）。生物體內(nèi)麥芽糖含量極少，幾乎測(cè)不到（包括動(dòng)物和植物），但并非不存在。植物種子在萌發(fā)時(shí)貯藏的淀粉水解，麥芽糖含量略有增多，然后迅速由麥芽糖酶水解為葡萄糖。第13頁(yè)/共308頁(yè)圖6-3麥芽糖的結(jié)構(gòu)第14頁(yè)/共308頁(yè)乳糖是β-D半乳糖和α-D葡萄糖的縮合物，化學(xué)名為半乳糖β,α（14）葡萄糖苷。屬于還原糖，其分子式如圖6-4：乳糖大量存在于動(dòng)物乳汁中，甜度明顯低于蔗糖和麥芽糖，溶解性略差，所以奶粉呈乳狀。乳糖在體外可被稀鹽酸水解，體內(nèi)可被乳糖酶水解。但有個(gè)別成年人或老人由于胃腸中缺乏乳糖酶，喝牛奶會(huì)腹瀉或腹痛。第15頁(yè)/共308頁(yè)圖6-4乳糖的結(jié)構(gòu)第16頁(yè)/共308頁(yè)三、多糖（一）多糖的特征多糖是由多個(gè)單糖通過(guò)糖苷鍵聚合成的高分子聚合物。單糖數(shù)目隨機(jī)而不固定，所以多糖沒(méi)有固定的分子質(zhì)量和確定的物理常數(shù)。多糖是自然界存在量最大的一類(lèi)有機(jī)物質(zhì)。也是人類(lèi)重要的食物來(lái)源和工業(yè)原料。第17頁(yè)/共308頁(yè)

多糖一般難溶于水或根本不溶于水，也不能形成晶體，沒(méi)有甜味，旋光性不明顯，化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，除了在一定條件下發(fā)生降解反應(yīng)外，很難發(fā)生氧化、還原、成苷、成酯等反應(yīng)，尤其是構(gòu)成動(dòng)植物骨架的多糖如纖維素、幾丁質(zhì)等，化學(xué)性質(zhì)更為穩(wěn)定。第18頁(yè)/共308頁(yè)（二）重要的多糖1．淀粉和糖原淀粉由植物合成，糖原由動(dòng)物合成，二者都是以α-D葡萄糖為單體的多聚糖。聚合方式以α（14）糖苷鍵連接形成直鏈，以α（16）糖苷鍵連接形成支鏈（圖6-5）。第19頁(yè)/共308頁(yè)圖6-5淀粉和糖原中葡萄糖的連接方式第20頁(yè)/共308頁(yè)淀粉的分子結(jié)構(gòu)-1,4-糖苷鍵-1,6-糖苷鍵淀粉顆粒第21頁(yè)/共308頁(yè)天然淀粉中為直鏈和支鏈淀粉的混合物，直鏈淀粉約占10%~30%。直鏈淀粉微溶于水，溶于熱水，支鏈淀粉不溶于水，但遇水能夠吸收水分膨脹成糊狀。淀粉遇碘顯紫色（直鏈）或紫紅色（支鏈）。糖原是人和動(dòng)物的貯藏營(yíng)養(yǎng)性多糖。糖原的分子質(zhì)量約在120000以上，結(jié)構(gòu)與淀粉相似，與淀粉的不同在于糖原幾乎全部為分支鏈，支鏈上還有分支，每個(gè)分枝上有一個(gè)非還原性末端。糖原可溶于沸水，遇碘顯棕紅色。第22頁(yè)/共308頁(yè)-1,4-糖苷鍵-1,6-糖苷鍵糖原的分子結(jié)構(gòu)第23頁(yè)/共308頁(yè)2．纖維素纖維素是由β-D葡萄糖以β（14）糖苷鍵連接而成的鏈狀高聚物。與淀粉結(jié)構(gòu)不同的是，在纖維素結(jié)構(gòu)中不存在分支。纖維素存在于植物細(xì)胞壁中，是構(gòu)成植物支持組織的主要結(jié)構(gòu)物質(zhì)。纖維素的單鏈結(jié)構(gòu)片斷如下（圖6-6）：第24頁(yè)/共308頁(yè)圖6-6纖維素結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

第25頁(yè)/共308頁(yè)β-1,4-糖苷鍵纖維素的分子結(jié)構(gòu)第26頁(yè)/共308頁(yè)纖維素在性質(zhì)上不溶于水，可被纖維素酶水解為纖維二糖。真菌等一些微生物可分泌纖維素酶來(lái)分解纖維素。食草動(dòng)物胃中某些細(xì)菌也可幫助消化纖維素。因人體內(nèi)不含有纖維素酶，故食品中的纖維素不能被消化，但可刺激胃腸蠕動(dòng)。第27頁(yè)/共308頁(yè)3．果膠酸果膠酸是以α-D半乳糖醛酸為單體通過(guò)α（14）糖苷鍵連接的聚合物。是植物細(xì)胞壁間的粘結(jié)物質(zhì)。純果膠酸約有100個(gè)左右單體，有一定的水溶性。但半乳糖醛酸羧基常與鈣結(jié)合形成果膠酸鈣（或與鎂形成果膠酸鎂），借助鈣鹽把果膠酸交聯(lián)，使其幾乎不溶于水。第28頁(yè)/共308頁(yè)果膠分子的基本結(jié)構(gòu)第29頁(yè)/共308頁(yè)隨著細(xì)胞的發(fā)育進(jìn)程，果膠酸的半乳糖醛酸羧基還常與甲基結(jié)合形成果膠酸甲酯。當(dāng)細(xì)胞成熟或進(jìn)入衰老階段，甲酯化程度可高達(dá)80%以上，果膠酸主要以果膠酸甲酯形式存在。由于甲酯化，不能形成鈣鹽，所以細(xì)胞間粘結(jié)較松馳，表現(xiàn)出成熟果實(shí)變軟，以及自然落葉和落果等現(xiàn)象。第30頁(yè)/共308頁(yè)由于果膠酸、果膠酸鈣和果膠酸甲酯?；旌蠟橐惑w，不易劃分，將這種混合物稱為果膠。在果實(shí)成熟或器官衰老時(shí)，會(huì)有多聚半乳糖醛酸酶和果膠酸酶引起果膠分解，促進(jìn)細(xì)胞粘結(jié)松馳，導(dǎo)致果實(shí)明顯變軟或器官脫落。第31頁(yè)/共308頁(yè)4．殼多糖殼多糖也叫幾丁質(zhì)，是以N–乙酰β-D-葡糖胺為單體通過(guò)β（14）糖苷鍵連接形成的聚合物（如圖6-7）。幾丁質(zhì)是甲殼動(dòng)物及昆蟲(chóng)體壁物質(zhì)，稱無(wú)脊椎動(dòng)物外骨骼。幾丁質(zhì)不溶于水，化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，人體不能消化。第32頁(yè)/共308頁(yè)圖6-7幾丁質(zhì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖第33頁(yè)/共308頁(yè)4．透明質(zhì)酸是以β-D葡萄糖醛酸和N-乙酰β–D葡糖胺為單體，通過(guò)β（1→3）糖苷鍵和β（1→4）糖苷鍵重復(fù)交替連接形成的雜聚多糖。也稱糖胺聚糖。其結(jié)構(gòu)片段如下（圖6-8）：第34頁(yè)/共308頁(yè)圖6-8透明質(zhì)酸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖第35頁(yè)/共308頁(yè)透明質(zhì)酸主要存在于人和動(dòng)物的結(jié)締組織中，包括關(guān)節(jié)腔、滑膜腔內(nèi)液等成分中。在組織中有緩沖、潤(rùn)滑作用，所以又叫粘多糖。細(xì)菌有透明質(zhì)酸酶，感染后可引起透明質(zhì)酸解聚，造成關(guān)節(jié)水腫、囊腫、發(fā)炎等癥狀。蜂毒、蛇毒中也有透明質(zhì)酸酶。第36頁(yè)/共308頁(yè)5．硫酸軟骨素屬于粘多糖。結(jié)構(gòu)與透明質(zhì)酸有相似之處，是以β-D葡萄糖醛酸和N-乙酰-β-D半乳糖胺硫酸酯為單體，通過(guò)β（1→3）糖苷鍵和β（1→4）糖苷鍵重復(fù)交替連接聚合成的雜聚多糖。硫酸基的位置可以在β-D半乳糖胺的C6位或C4位形成硫酸酯。所以硫酸軟骨素分為軟骨素-6-硫酸（見(jiàn)圖6-9）和軟骨素-4-硫酸兩種。第37頁(yè)/共308頁(yè)圖6-9硫酸軟骨素-6-硫酸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖第38頁(yè)/共308頁(yè)硫酸軟骨素-6-硫酸存在于動(dòng)物軟骨等多種組織中。軟骨素-4-硫酸過(guò)去稱硫酸軟骨素B，在皮膚、胃腸粘膜及肌腱中較多，所以也稱為硫酸皮膚素。第39頁(yè)/共308頁(yè)6．肽聚糖是細(xì)菌細(xì)胞壁主要成分。分子中有短肽鏈，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。肽聚糖的結(jié)構(gòu)是由多糖和短肽兩類(lèi)物質(zhì)相互交織形成的具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的雜聚多糖。其中的多糖組份是以N–乙酰β–D葡糖胺（NAG）和N-乙酰胞壁酸（NAM）以β（1→4）糖苷鍵交替連接形成的雜多糖。短肽組分包括兩種肽鏈，一種為四肽L-Ala–D-Glu–L-Lys–D-Ala，連接在N–乙酰胞壁酸的3–羥基處乳酸側(cè)鏈的羧基上，四肽中含有D-型氨基酸。第40頁(yè)/共308頁(yè)另一種是五肽，一般是五聚甘氨酸，將兩條多糖鏈上的四肽側(cè)鏈之間以五肽橋連接（圖6-10）。革蘭氏陽(yáng)性菌與革蘭氏陰性菌的肽聚糖交聯(lián)方式略有不同。溶菌酶可作用于肽聚糖的多糖鏈，使多糖鏈斷裂導(dǎo)致菌體吸水膨脹破裂而殺死細(xì)菌。青霉素類(lèi)抗生素可抑制肽聚糖短肽之間的交聯(lián)，無(wú)法合成完整的細(xì)胞壁而發(fā)揮抑菌作用。第41頁(yè)/共308頁(yè)圖6-10肽聚糖中NAG和NAM形成的多糖與短肽交聯(lián)示意圖第42頁(yè)/共308頁(yè)第二節(jié)雙糖和多糖的酶促降解糖類(lèi)是所有生物最基本的代謝底物，不同生物所能利用的糖類(lèi)會(huì)有所不同，絕大多數(shù)生物細(xì)胞進(jìn)行糖類(lèi)的分解代謝都是以葡萄糖為底物。而多糖、雙糖必須水解成單糖才能進(jìn)行分解代謝，其他類(lèi)型單糖如半乳糖、鼠李糖等，通常是經(jīng)一些特定的途徑轉(zhuǎn)化為葡萄糖才能進(jìn)入分解代謝。第43頁(yè)/共308頁(yè)一、雙糖的酶促降解（一）蔗糖的降解蔗糖酶（sucrase）可將蔗糖水解為葡萄糖和果糖。蔗糖酶廣泛存在于植物體內(nèi)。

蔗糖+H2O葡萄糖+果糖第44頁(yè)/共308頁(yè)

蔗糖降解的另一條途徑是在蔗糖合酶作用下，將蔗糖中的葡萄糖轉(zhuǎn)移到UDP（尿苷二磷酸）上，生成UDPG（尿苷二磷酸葡萄糖）。UDPG可作為淀粉合成時(shí)的糖基供體。第45頁(yè)/共308頁(yè)（二）麥芽糖的降解植物體內(nèi)的麥芽糖主要來(lái)自淀粉的水解。一般情況下植物體內(nèi)游離的麥芽糖極少，只有在種子萌發(fā)時(shí)大量淀粉水解，游離麥芽糖才增多。麥芽糖酶可將麥芽糖水解為葡萄糖再進(jìn)入糖的氧化分解途徑，或轉(zhuǎn)化為其他單糖或多糖。麥芽糖+H2O2葡萄糖

第46頁(yè)/共308頁(yè)二、多糖的酶促降解（一）淀粉的降解

1.淀粉的水解淀粉的水解是在淀粉酶、R酶和麥芽糖酶的協(xié)調(diào)作用下進(jìn)行的。淀粉酶能夠催化α（1→4）糖苷鍵水解，按其催化特性和作用方式將淀粉酶分成α-淀粉酶和β-淀粉酶兩種。R酶也叫脫支酶，作用于α（1→6）糖苷鍵。第47頁(yè)/共308頁(yè)⑴α淀粉酶α-淀粉酶廣泛存在于植物、動(dòng)物和微生物中，屬于淀粉內(nèi)切酶，從淀粉鏈中間切開(kāi)α（1→4）糖苷鍵，水解直鏈淀粉后的產(chǎn)物有葡萄糖、麥芽糖、麥芽三糖和低聚糖的混合物。水解支鏈淀粉后的產(chǎn)物有葡萄糖、麥芽糖、麥芽三糖和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(gè)以上葡萄糖基構(gòu)成的極限糊精。第48頁(yè)/共308頁(yè)⑵β淀粉酶β淀粉酶主要存在植物的種子中，屬于淀粉外切酶，水解α（1→4）糖苷鍵，從淀粉分子非還原端開(kāi)始，每間隔一個(gè)糖苷鍵進(jìn)行水解，每次水解出一個(gè)麥芽糖分子。直鏈淀粉經(jīng)β-淀粉酶水解后的產(chǎn)物是麥芽糖；支鏈淀粉經(jīng)β-淀粉酶水解后的產(chǎn)物有麥芽糖和β-極限糊精。β-極限糊精是指β-淀粉酶作用到離分支點(diǎn)23個(gè)葡萄糖基為止的剩余部分。第49頁(yè)/共308頁(yè)

α-淀粉酶和-淀粉酶對(duì)溫度和酸的耐受能力不同。α-淀粉酶不耐酸，pH3時(shí)失活，但耐高溫，70C時(shí)15分鐘仍保持活性；-淀粉酶耐酸，pH3時(shí)仍保持活性，但不耐高溫，70C時(shí)15分鐘失活。第50頁(yè)/共308頁(yè)⑶R酶支鏈淀粉經(jīng)α-淀粉酶和β-淀粉酶水解后剩下的極限糊精中含有α（1→6）糖苷鍵的支鏈基團(tuán)，由R酶將之水解，但是R酶不能直接水解處于淀粉內(nèi)部的α（1→6）糖苷鍵。淀粉水解產(chǎn)生的麥芽糖在植物體內(nèi)難以直接利用，須經(jīng)麥芽糖酶水解成葡萄糖后才能參與糖的代謝。第51頁(yè)/共308頁(yè)2.淀粉的磷酸解植物體內(nèi)還有一種淀粉磷酸化酶，在磷酸存在情況下，可催化淀粉的磷酸解，即在非還原末端將葡萄糖切下，產(chǎn)生1-磷酸葡萄糖。此酶在低溫時(shí)活躍，所以甘薯冷藏會(huì)變甜。第52頁(yè)/共308頁(yè)淀粉的降解淀粉磷酸化酶脫支酶淀粉+nH3PO4nG-1-p+少量葡萄糖淀粉的磷酸解淀粉的酶促水解

α－淀粉酶：在淀粉分子內(nèi)部任意水解α-1.4糖苷鍵。（內(nèi)切酶）

β－淀粉酶:從非還原端開(kāi)始，水解α－１.4糖苷鍵，依次水解下一個(gè)β－麥芽糖單位（外切酶）

脫支酶（R酶）:水解α－淀粉酶和β－淀粉酶作用后留下的極限糊精中的1.6－糖苷鍵。α－淀粉酶β－淀粉酶第53頁(yè)/共308頁(yè)（二）糖原的降解糖原可以看作是動(dòng)物淀粉，結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉相似，只是分支更多。主要儲(chǔ)存于肝臟和肌肉組織中。當(dāng)機(jī)體需要葡萄糖時(shí)糖原發(fā)生降解以維持血糖濃度的穩(wěn)定。動(dòng)物對(duì)自身糖原的降解主要是在糖原磷酸化酶催化下進(jìn)行的，脫支酶負(fù)責(zé)對(duì)支鏈的切除作用。第54頁(yè)/共308頁(yè)糖原：是動(dòng)物體內(nèi)糖的儲(chǔ)存形式之一，是機(jī)體能迅速動(dòng)用的能量?jī)?chǔ)備。糖原是由葡萄糖殘基構(gòu)成的含許多分支的大分子高聚物。糖原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(lèi)化合物。糖原分子的直鏈部分借-1,4-糖苷鍵而將葡萄糖殘基連接起來(lái)，其支鏈部分則是借-1,6-糖苷鍵而形成分支。

第55頁(yè)/共308頁(yè)一、糖原的合成代謝（二）合成部位（一）定義糖原的合成(glycogenesis)指由葡萄糖合成糖原的過(guò)程。組織定位：主要在肝臟、肌肉細(xì)胞定位：胞漿α-1,6-糖苷鍵α-1,4-糖苷鍵第56頁(yè)/共308頁(yè)糖原的結(jié)構(gòu)第57頁(yè)/共308頁(yè)糖原的降解過(guò)程細(xì)胞中催化糖原降解的是磷酸化酶，它催化糖原發(fā)生磷酸解反應(yīng)，從糖原的非還原端逐個(gè)磷酸解下葡萄糖-1-磷酸，葡萄糖-1-磷酸再經(jīng)磷酸葡萄糖變位酶催化產(chǎn)生葡萄糖-6-磷酸。糖原經(jīng)磷酸化酶單獨(dú)作用的最終產(chǎn)物是許多葡萄糖-1-磷酸和極限糊精。但磷酸化酶不能水解α（1→6）糖苷鍵，而糖原脫支酶是水解α（1→6）糖苷鍵的，磷酸化酶和糖原脫支酶共同作用，可以使糖原完全降解。第58頁(yè)/共308頁(yè)糖原的磷酸解三種酶協(xié)同作用：磷酸化酶（催化1.4-糖苷鍵斷裂）

轉(zhuǎn)移酶（催化寡聚葡萄糖片段轉(zhuǎn)移）脫枝酶（催化1.6-糖苷鍵斷裂）第59頁(yè)/共308頁(yè)1、糖原磷酸化酶作用糖原磷酸化酶作用于糖原產(chǎn)生1-磷酸葡萄糖。特點(diǎn)：從糖原的非還原性末端逐個(gè)磷酸解下1-磷酸葡萄糖，由于磷酸化酶只能分解α-1,4-糖苷鍵，當(dāng)糖鏈分解至分枝點(diǎn)約4個(gè)葡萄糖殘基時(shí)，由于位阻作用，磷酸化酶不能再發(fā)揮作用。

糖原經(jīng)磷酸化酶單獨(dú)作用的產(chǎn)物是許多1-磷酸葡萄糖和約4個(gè)葡萄糖殘基極限糊精。第60頁(yè)/共308頁(yè)

糖原磷酸化酶的活性受到磷酸化的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)，糖原磷酸化酶被磷酸基修飾后表現(xiàn)為有催化活性，稱為糖原磷酸化酶a，脫去磷酸基后則失去活性，稱為糖原磷酸化酶b。糖原磷酸化酶a是外切酶，在磷酸存在下，從糖原非還原性末端每次磷酸解下一個(gè)葡萄糖，產(chǎn)物是1-磷酸葡萄糖。第61頁(yè)/共308頁(yè)糖原的磷酸解作用鍵斷裂的位置第62頁(yè)/共308頁(yè)2、糖原脫支酶糖原脫支酶屬于雙功能酶，在同一肽鏈上具有不同催化活性的兩個(gè)活性部位，即具有兩種酶活性。①糖基轉(zhuǎn)移酶：催化寡聚葡萄糖片段轉(zhuǎn)移。它能將極限分支4個(gè)葡萄糖殘基中的3個(gè)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)分支的非還原性末端上。第63頁(yè)/共308頁(yè)②脫支酶作用：催化1.6-糖苷鍵斷裂。對(duì)剩下的1個(gè)以α-1,6-糖苷鍵與糖鏈形成分支的葡萄糖殘基，被脫支酶水解，產(chǎn)物是葡萄糖。第64頁(yè)/共308頁(yè)糖原磷酸解的步驟非還原端還原端磷酸化酶（釋放8個(gè)1-P-G）轉(zhuǎn)移酶脫枝酶（釋放1個(gè)葡萄糖）第65頁(yè)/共308頁(yè)3、磷酸葡萄糖變位酶催化磷酸基團(tuán)的轉(zhuǎn)移。催化1-磷酸葡萄糖

1位的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到的6位羥基上，1-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變成了6-磷酸葡萄糖。

6-磷酸葡萄糖可以參加糖酵解或轉(zhuǎn)變成游離的葡萄糖。第66頁(yè)/共308頁(yè)1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖第67頁(yè)/共308頁(yè)第三節(jié)糖酵解糖的分解在生物體內(nèi)存在多條途徑，即使在同一細(xì)胞中也不止一種。多條代謝途徑的存在是適應(yīng)自然環(huán)境的結(jié)果，能有效地保證糖分解代謝進(jìn)行，維持正常生命活動(dòng)。第68頁(yè)/共308頁(yè)

糖的分解代謝途徑通常分為無(wú)氧分解和有氧分解兩種方式。糖的無(wú)氧分解是指糖在分解途徑中不需要分子氧參與，但并不意味代謝途徑要在無(wú)氧條件下進(jìn)行。糖的無(wú)氧分解是不徹底的分解，釋放的能量有限。糖的有氧分解途徑是指糖在分解過(guò)程中需要分子氧參與，糖可徹底分解，釋放較多的能量。第69頁(yè)/共308頁(yè)一、糖酵解的概念糖酵解（glycolysis）是指葡萄糖經(jīng)過(guò)一系列酶促反應(yīng)最終被降解為丙酮酸并伴隨ATP生成的過(guò)程。是一切有機(jī)體中普遍存在的葡萄糖降解途徑。糖酵解一詞源自希臘語(yǔ)glyco（糖）和lysis（裂開(kāi)），意為糖的裂開(kāi)。反應(yīng)部位：細(xì)胞漿中進(jìn)行。第70頁(yè)/共308頁(yè)

糖酵解的全過(guò)程于1940年就已弄清楚，在這項(xiàng)研究中，有三位德國(guó)生物化學(xué)家：GustavEmbden、OttoMeyerhof、JacobParnas的貢獻(xiàn)最大，因此，糖酵解過(guò)程又稱為Embden-Meyerhof-Parnas途徑，簡(jiǎn)稱EMP途徑。第71頁(yè)/共308頁(yè)二、糖酵解途徑的反應(yīng)歷程糖酵解途徑從葡萄糖開(kāi)始，到降解為丙酮酸為止，共有10步反應(yīng)?？梢苑謨蓚€(gè)階段。（一）吸能反應(yīng)階段（5步反應(yīng)包括己糖的磷酸化、磷酸己糖的裂解）（二）釋能反應(yīng)階段（5步反應(yīng)包括氧化脫氫及ATP和丙酮酸的生成）這10個(gè)步驟也可劃分為四個(gè)階段：即己糖的磷酸化、磷酸己糖的裂解、氧化脫氫及ATP和丙酮酸的生成。第72頁(yè)/共308頁(yè)（一）吸能反應(yīng)階段（第一階段己糖的磷酸化、第二階段磷酸己糖的裂解）葡萄糖經(jīng)過(guò)4步反應(yīng)產(chǎn)生兩分子三碳糖，即3磷酸甘油醛和磷酸二羥丙酮，兩個(gè)三碳糖是同分異構(gòu)體，接下來(lái)的反應(yīng)以3-磷酸甘油醛向下繼續(xù)進(jìn)行，這一階段共消耗2個(gè)分子ATP（圖6-11）。第73頁(yè)/共308頁(yè)第74頁(yè)/共308頁(yè)第75頁(yè)/共308頁(yè)第一階段：己糖的磷酸化（糖活化階段）葡萄糖經(jīng)磷酸化和異構(gòu)反應(yīng)生成1,6-二磷酸果糖（F-1,6-BP，F(xiàn)DP）。通過(guò)兩次磷酸化反應(yīng)，將葡萄糖活化為1,6-二磷酸果糖，為裂解成2分子磷酸丙糖作準(zhǔn)備。這一階段共消耗2分子ATP，可稱為耗能的糖活化階段，包括3步反應(yīng)：第76頁(yè)/共308頁(yè)第一階段：葡萄糖的磷酸化

ATPADPATPADP葡萄糖激酶磷酸果糖激酶異構(gòu)酶第77頁(yè)/共308頁(yè)⑴

葡萄糖(glucose)

磷酸化⑵

6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate,

G-6-P)

異構(gòu)⑶

6-磷酸果糖（fructose-6-phosphate,

F-6-P）

磷酸化

1,6-雙磷酸果糖（fructose-1,6-bisphosphate,F-1,6-BP）第78頁(yè)/共308頁(yè)（1）葡萄糖的磷酸化葡萄糖被ATP磷酸化形成6-磷酸葡萄糖（6-P-G），即第一個(gè)磷酸化反應(yīng)，這個(gè)反應(yīng)由己糖激酶（hexokinase）催化。第79頁(yè)/共308頁(yè)

己糖激酶是從ATP轉(zhuǎn)移磷酸基團(tuán)到各種六碳糖上去的酶，該酶是糖酵解過(guò)程中的第一個(gè)調(diào)節(jié)酶，催化的這個(gè)反應(yīng)是不可逆的。將從ATP轉(zhuǎn)移磷酸基團(tuán)到受體上的酶稱為激酶。所有激酶的活性都需要Mg2+（或其它二價(jià)金屬離子如Mn2+）作為激活因子。此酶是糖氧化反應(yīng)過(guò)程的限速酶，有同工酶Ⅰ-Ⅳ型，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型主要存在于肝外組織，Ⅳ型主要存在于肝臟，特稱葡萄糖激酶。第80頁(yè)/共308頁(yè)（2）6-磷酸果糖的生成這是磷酸己糖的同分異構(gòu)化反應(yīng)，由磷酸葡萄糖異構(gòu)酶催化6-磷酸葡萄糖異構(gòu)化為6-磷酸果糖（6-P-F），即醛糖轉(zhuǎn)變?yōu)橥恰４朔磻?yīng)是可逆的。第81頁(yè)/共308頁(yè)（3）1,6-二磷酸果糖的生成

6-磷酸果糖被ATP磷酸化為1,6-二磷酸果糖，即第二個(gè)磷酸化反應(yīng)，這個(gè)反應(yīng)由磷酸果糖激酶催化，是糖酵解過(guò)程中的第二個(gè)不可逆反應(yīng)。磷酸果糖激酶是一種變構(gòu)酶，檸檬酸、ATP等是變構(gòu)抑制劑，ADP、AMP、Pi、1,6-二磷酸果糖等是變構(gòu)激活劑，胰島素可誘導(dǎo)它的生成。此酶的活力水平嚴(yán)格地控制著糖酵解的速率。它是糖的有氧氧化過(guò)程中最重要的限速酶。第82頁(yè)/共308頁(yè)第83頁(yè)/共308頁(yè)第二階段：磷酸己糖的裂解（磷酸丙糖的生成）是1,6-二磷酸果糖裂解為2分子磷酸丙糖以及磷酸丙糖的相互轉(zhuǎn)化，此階段包括2步反應(yīng)。1,6-雙磷酸果糖(F-1,6-BP)3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮第84頁(yè)/共308頁(yè)第二階段：磷酸己糖的裂解醛縮酶異構(gòu)酶第85頁(yè)/共308頁(yè)（4）1,6-二磷酸果糖的裂解

1,6-二磷酸果糖裂解為3-磷酸甘油醛和磷酸二羥丙酮，反應(yīng)由醛縮酶催化。此反應(yīng)是可逆的。

醛縮酶的名稱取自于其逆向反應(yīng)的性質(zhì)，即醛醇縮合反應(yīng)。第86頁(yè)/共308頁(yè)（5）磷酸丙糖的同分異構(gòu)化磷酸二羥丙酮不能繼續(xù)進(jìn)入糖酵解途徑，但它可以在磷酸丙糖異構(gòu)酶的催化下迅速異構(gòu)化為3-磷酸甘油醛，3-磷酸甘油醛可以直接進(jìn)入糖酵解的后續(xù)反應(yīng)。此反應(yīng)也是可逆的。到此，1分子葡萄糖生成2分子3-磷酸甘油醛，通過(guò)兩次磷酸化作用消耗2分子ATP。第87頁(yè)/共308頁(yè)（二）釋能反應(yīng)階段（第三階段氧化脫氫及ATP和第四階段丙酮酸的生成）葡萄糖經(jīng)過(guò)活化和裂解產(chǎn)生了三碳糖后，即開(kāi)始進(jìn)行氧化和釋能（圖6-11）。作為糖酵解的第二階段產(chǎn)生4個(gè)分子ATP。第88頁(yè)/共308頁(yè)第三階段：３－磷酸甘油酸和第一個(gè)ＡＴＰ的生成

3-磷酸甘油醛氧化脫氫，釋放能量，產(chǎn)生第一個(gè)ATP分子，包括2步反應(yīng)。NAD+

NADH+H+

Pi脫氫酶ADP

ATP激酶第89頁(yè)/共308頁(yè)（6）1,3-二磷酸甘油酸的生成在有NAD+和H3PO4時(shí)，3-磷酸甘油醛被3-磷酸甘油醛脫氫酶催化，進(jìn)行氧化脫氫，生成1,3-二磷酸甘油酸。第90頁(yè)/共308頁(yè)

該反應(yīng)是糖酵解中唯一的一次氧化還原反應(yīng)，同時(shí)又是磷酸化反應(yīng)。在這步反應(yīng)中產(chǎn)生的1,3－二磷酸甘油酸含有1個(gè)高能磷酸鍵，是第一個(gè)高能磷酸化合物。3-磷酸甘油醛C1上的醛基變成為?；姿?，它是磷酸與羧酸的混合酸酐，具有轉(zhuǎn)移磷酸基團(tuán)的高勢(shì)能。形成酸酐所需的能量來(lái)自于醛基的氧化。

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(lái)自無(wú)機(jī)磷酸。第91頁(yè)/共308頁(yè)（7）3-磷酸甘油酸和第一個(gè)ATP的生成磷酸甘油酸激酶催化1,3-二磷酸甘油酸分子C1上高能磷酸基團(tuán)到ADP上，生成3-磷酸甘油酸和ATP。第92頁(yè)/共308頁(yè)

此激酶催化的反應(yīng)是可逆的。3-磷酸甘油醛氧化產(chǎn)生的高能中間物將其高能磷酸基團(tuán)直接轉(zhuǎn)移給ADP生成ATP，這是糖酵解中第一次產(chǎn)生能量ATP的反應(yīng)，而且這種ATP的生成方式是底物水平的磷酸化。因?yàn)?分子葡萄糖分解為2分子的三碳糖，實(shí)際產(chǎn)生2分子ATP，這樣就抵消了在第一階段中葡萄糖的磷酸化所消耗的2分子ATP。第93頁(yè)/共308頁(yè)第四階段：丙酮酸和第二個(gè)ATP的生成第四階段包括3個(gè)步驟，最后生成丙酮酸和第二分子ATP。PEP丙酮酸Mg或Mn烯醇化酶丙酮酸激酶ADP

ATP第94頁(yè)/共308頁(yè)（8）3-磷酸甘油酸異構(gòu)化為2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸變位酶催化3-磷酸甘油酸C3上的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到分子內(nèi)的C2原子上，生成2-磷酸甘油酸。該反應(yīng)實(shí)際是分子內(nèi)的重排，磷酸基團(tuán)位置的移動(dòng)。第95頁(yè)/共308頁(yè)（9）磷酸烯醇式丙酮酸的生成在有Mg2+或Mn2+存在的條件下，由烯醇化酶催化2-磷酸甘油酸脫去一分子水，生成磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）。本反應(yīng)也是可逆的。這一脫水反應(yīng)，使分子內(nèi)部能量重新分布，C2上的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)變?yōu)楦吣芰姿峄鶊F(tuán)，因此，磷酸烯醇式丙酮酸是高能磷酸化合物，而且非常不穩(wěn)定。第96頁(yè)/共308頁(yè)（10）丙酮酸和第二個(gè)ATP的生成在Mg2+或Mn2+的參與下，丙酮酸激酶催化磷酸烯醇式丙酮酸的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到ADP上，生成烯醇式丙酮酸和ATP。而烯醇式丙酮酸很不穩(wěn)定，迅速重排形成丙酮酸。第97頁(yè)/共308頁(yè)

這是糖酵解過(guò)程中第二次產(chǎn)生能量ATP的反應(yīng)，ATP的生成方式也是底物水平的磷酸化。是糖酵解的第三個(gè)不可逆反應(yīng)。至此，經(jīng)過(guò)糖酵解途徑，一個(gè)分子葡萄糖可氧化分解產(chǎn)生2個(gè)分子丙酮酸。在此過(guò)程中，經(jīng)底物水平磷酸化可產(chǎn)生4個(gè)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。葡萄糖+2Pi+2NAD++2ADP→2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H++2H2O

第98頁(yè)/共308頁(yè)三、糖酵解產(chǎn)生的能量糖的分解在于為生命活動(dòng)及其他合成代謝提供活躍的化學(xué)自由能和碳骨架中間產(chǎn)物。葡萄糖等有機(jī)分子所含的化學(xué)能不能為生命活動(dòng)直接利用，必須通過(guò)分解代謝將能量轉(zhuǎn)化為一種可利用的形態(tài)，即一種高能態(tài)分子，其中以ATP為代表。第99頁(yè)/共308頁(yè)

糖酵解過(guò)程從1分子葡萄糖開(kāi)始，經(jīng)過(guò)兩次活化，消耗2分子ATP，裂解為2個(gè)三碳糖，最終產(chǎn)生2分子丙酮酸。每個(gè)三碳糖脫氫氧化時(shí)產(chǎn)生1分子NADH＋H+，兩次底物水平磷酸化產(chǎn)生2個(gè)ATP。所以1分子葡萄糖經(jīng)歷糖酵解過(guò)程凈產(chǎn)生2分子ATP和2分子NADH＋H+。糖酵解的反應(yīng)式可寫(xiě)為：葡萄糖＋2NAD+＋2ADP+2Pi＝2丙酮酸＋2NADH＋2H+＋2ATP＋2H2O第100頁(yè)/共308頁(yè)第101頁(yè)/共308頁(yè)四、糖酵解的生物學(xué)意義（一）糖酵解可為生物細(xì)胞活動(dòng)提供能量糖酵解途徑是所有生物進(jìn)行糖分解代謝的共有途徑，不論在有氧或是無(wú)氧條件都能為生物的生命活動(dòng)提供能量，尤其是在無(wú)氧條件下是不可缺少的重要代謝活動(dòng)。對(duì)需氧生物來(lái)說(shuō)，糖酵解途徑雖然不需要分子氧，但對(duì)生物適應(yīng)暫時(shí)的無(wú)氧條件也是十分重要的。第102頁(yè)/共308頁(yè)（二）糖酵解為其他代謝提供原料糖酵解的中間產(chǎn)物及終產(chǎn)物，可作為其他代謝的底物或原料。例如丙酮酸可以進(jìn)入三羧酸循環(huán)，有了糖酵解途徑的存在，才能足以維持三羧酸循環(huán)這一高效的生物氧化途徑運(yùn)行，使糖類(lèi)及其他有機(jī)分子能徹底氧化，并產(chǎn)生大量的可利用自由能。同時(shí)丙酮酸也是合成丙氨酸的碳骨架；磷酸甘油醛是合成甘油及脂肪的原料，還可以溝通糖的分解與光合作用的聯(lián)系；磷酸二羥丙酮可以通過(guò)羧化等過(guò)程產(chǎn)生草酰乙酸作為天冬氨酸合成的原料等。糖酵解與氨基酸代謝及脂肪代謝有著緊密的聯(lián)系。第103頁(yè)/共308頁(yè)（三）糖酵解的逆過(guò)程是糖異生作用的主要途徑。糖酵解的中間產(chǎn)物或者能轉(zhuǎn)變成此類(lèi)中間產(chǎn)物的物質(zhì)，如乳酸、甘油、氨基酸等，都可在氧化過(guò)程中轉(zhuǎn)變成丙酮酸或草酰乙酸，它們進(jìn)一步在肝臟中經(jīng)糖酵解的主要逆過(guò)程轉(zhuǎn)變成糖。第104頁(yè)/共308頁(yè)（四）糖酵解在生物界的普遍存在有助于研究生物起源和進(jìn)化不論從較原始的低等生物，還是進(jìn)化到較高級(jí)的生物，都存在糖酵解途徑，表明生物有共同的起源，也表明糖酵解是一個(gè)古老的或者說(shuō)比較原始的糖代謝途徑。即使在親緣關(guān)系較遠(yuǎn)的生物之間，糖酵解途徑中的很多酶的同源性都高于其他代謝途徑的酶。可能在生物還普遍處于厭氧環(huán)境的較原始狀態(tài)時(shí)，就已進(jìn)化出了糖酵解途徑，在進(jìn)一步進(jìn)化中有些生物細(xì)胞中又逐漸出現(xiàn)了其他的糖代謝途徑。第105頁(yè)/共308頁(yè)（五）糖酵解途徑是發(fā)酵工業(yè)的重要生產(chǎn)途徑糖酵解可以說(shuō)是人類(lèi)利用最早的生物代謝途徑，并且沿用至今。例如我國(guó)在夏、商代之前就學(xué)會(huì)釀酒制醋。即使在工業(yè)發(fā)達(dá)的今天，糖酵解過(guò)程的利用仍與人類(lèi)生活及工業(yè)生產(chǎn)直接相關(guān)。例如從傳統(tǒng)的釀酒、制醋、制糖、酸奶和面包等食品、飲料的生產(chǎn)，到大規(guī)模工業(yè)甘油的發(fā)酵、丁醇的發(fā)酵以及乙醇的發(fā)酵等工業(yè)生產(chǎn)，這些都為新能源開(kāi)發(fā)開(kāi)辟了新的前景。第106頁(yè)/共308頁(yè)五、糖酵解途徑的調(diào)控正常生理?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(guò)調(diào)節(jié)酶的活性來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在一個(gè)代謝過(guò)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。第107頁(yè)/共308頁(yè)

糖酵解途徑中糖酵解中有三步反應(yīng)是不可逆的，分別由己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶催化，因此這三種酶對(duì)酵解速度起到關(guān)鍵調(diào)節(jié)作用，是主要限速酶。胰島素能誘導(dǎo)體內(nèi)葡萄糖激酶、磷酸果糖激酶、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。第108頁(yè)/共308頁(yè)（一）己糖激酶活性的調(diào)節(jié)第109頁(yè)/共308頁(yè)

己糖激酶催化的反應(yīng)是糖酵解途徑的入口，其活性受到產(chǎn)物6-磷酸葡萄糖的反饋抑制。當(dāng)6-磷酸葡萄糖濃度過(guò)高時(shí)，己糖激酶活性降低，以減少6-磷酸葡萄糖的積累。ATP對(duì)該酶也有抑制作用。AMP和ADP對(duì)己糖激酶有激活作用。第110頁(yè)/共308頁(yè)（二）磷酸果糖激酶活性的調(diào)節(jié)第111頁(yè)/共308頁(yè)磷酸果糖激酶是糖酵解過(guò)程中最重要的調(diào)節(jié)酶，糖酵解速度主要決定于該酶活性，因此，它是一個(gè)限速酶。磷酸果糖激酶是一個(gè)變構(gòu)酶，其活性受到ATP、NADH、檸檬酸和長(zhǎng)鏈脂肪酸的抑制，而ADP和AMP對(duì)該酶有激活作用。第112頁(yè)/共308頁(yè)

當(dāng)細(xì)胞能量水平較高時(shí)，意味著ATP含量較高，而ADP和AMP的含量較低，ATP是磷酸果糖激酶的變構(gòu)抑制劑，使該酶活性降低，從而減慢糖酵解速度。當(dāng)細(xì)胞能量水平較低時(shí)，意味著ATP含量較少，而ADP和AMP的含量較多，二者對(duì)磷酸果糖激酶有激活作用，從而加速糖酵解速度。第113頁(yè)/共308頁(yè)

細(xì)胞內(nèi)檸檬酸或長(zhǎng)鏈脂肪酸含量高，意味著有豐富的碳骨架存在（即豐富的生物合成前體），二者通過(guò)抑制磷酸果糖激酶的活性減慢酵解速度使葡萄糖無(wú)須為提供碳骨架而降解。此外，磷酸果糖激酶被H+抑制，在pH明顯下降時(shí)糖酵解速率降低。這對(duì)防止在缺氧條件下形成過(guò)量的乳酸而導(dǎo)致酸毒癥具有重要的意義。第114頁(yè)/共308頁(yè)（三）丙酮酸激酶第115頁(yè)/共308頁(yè)

丙酮酸激酶的催化反應(yīng)控制著糖酵解途徑的出口。丙酮酸激酶的活性受到1,6-二磷酸果糖的前饋激活和ATP的抑制。當(dāng)1,6-二磷酸果糖發(fā)生積累時(shí)會(huì)引起丙酮酸生成速度加快，而ATP充足時(shí)則引起丙酮酸生成減慢。這樣使得代謝速度隨產(chǎn)物的積累或消耗控制代謝速度，使代謝維持平衡。第116頁(yè)/共308頁(yè)

丙酮酸本身雖沒(méi)有反饋抑制作用，但丙酮酸的衍生物丙氨酸對(duì)該酶具有變構(gòu)抑制作用。丙氨酸過(guò)多說(shuō)明前體物質(zhì)丙酮酸過(guò)剩。另外，ATP對(duì)丙酮酸激酶也有變構(gòu)抑制作用。第117頁(yè)/共308頁(yè)影響酵解的調(diào)控位點(diǎn)及相應(yīng)調(diào)節(jié)物調(diào)控位點(diǎn)激活劑抑制劑a己糖激酶ATPG-6-P、ADPb磷酸果糖激酶

（限速酶）ADP、AMP果糖-2,6-二磷酸ATP、檸檬酸NADHc丙酮酸激酶果糖-1,6-二磷酸ATP、Ala第118頁(yè)/共308頁(yè)規(guī)律：主要通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)途徑中幾種酶的活性來(lái)控制整個(gè)途徑的速度，被調(diào)節(jié)的酶多數(shù)為催化反應(yīng)歷程中不可逆反應(yīng)的酶，通過(guò)酶的變構(gòu)效應(yīng)實(shí)現(xiàn)活性的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)物多為本途徑的中間物或與本途徑有關(guān)的代謝產(chǎn)物。第119頁(yè)/共308頁(yè)ATP抑制檸檬酸、NADH抑制ADP和AMP激活Mg2+激活6-磷酸葡萄糖抑制Mg2+激活A(yù)TP抑制丙氨酸抑制1，6二磷酸果糖激活Mg2+激活第120頁(yè)/共308頁(yè)六、丙酮酸的去路糖酵解生成的終產(chǎn)物丙酮酸如何進(jìn)一步分解代謝，其去路關(guān)鍵取決于氧的有無(wú)。在無(wú)氧條件下，丙酮酸不能進(jìn)一步氧化，只能進(jìn)行乳酸發(fā)酵或酒精發(fā)酵而生成為乳酸或乙醇。在有氧條件下，丙酮酸先氧化脫羧生成乙酰CoA，再經(jīng)三羧酸循環(huán)和電子傳遞鏈徹底氧化為CO2

和H2O，并產(chǎn)生是糖酵解許多倍的ATP。第121頁(yè)/共308頁(yè)丙酮酸的去路（有氧）（無(wú)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(wú)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(wú)氧）第122頁(yè)/共308頁(yè)（1）丙酮酸形成乙酰輔酶A

丙酮酸在有氧狀態(tài)下，進(jìn)入線粒體中，丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán)，進(jìn)而氧化生成CO2和H2O，同時(shí)NADH+H+等可經(jīng)呼吸鏈傳遞，伴隨氧化磷酸化過(guò)程生成H2O和ATP。丙酮酸＋NAD+＋CoASH→乙酰-CoA＋CO2＋NADH＋H+第123頁(yè)/共308頁(yè)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124頁(yè)/共308頁(yè)（2）丙酮酸在無(wú)氧條件下生成乳酸氧供應(yīng)不足時(shí)，丙酮酸由乳酸脫氫酶催化轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗帷Ｔ谠S多種厭氧微生物如乳酸桿菌，或高等生物細(xì)胞供氧不足如劇烈運(yùn)動(dòng)的肌肉細(xì)胞中，丙酮酸被還原為乳酸，反應(yīng)由乳酸脫氫酶催化，還原劑為NADH。第125頁(yè)/共308頁(yè)

在此反應(yīng)中，EMP途徑中的3-磷酸甘油醛氧化時(shí)所形成的NADH在丙酮酸的還原反應(yīng)中消耗掉了，使NAD+得到再生，從而維持糖酵解在無(wú)氧條件下繼續(xù)不斷地運(yùn)轉(zhuǎn)。如果NAD+不能再生，那么糖酵解進(jìn)行到3-磷酸甘油醛就不能再向下進(jìn)行，也就沒(méi)有ATP的產(chǎn)生。葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗岬目偡磻?yīng)為：葡萄糖＋2Pi＋2ADP→

2乳酸＋2ATP＋2H2O

第126頁(yè)/共308頁(yè)（3）丙酮酸形成乙醇在酵母和某些微生物細(xì)菌中，丙酮酸可由丙酮酸脫羧酶催化脫羧變成乙醛，該酶需硫胺素焦磷酸（TPP）為輔酶。乙醛繼而在乙醇脫氫酶催化下被NADH還原形成乙醇。在乙醛生成乙醇的過(guò)程中，NAD+也得到再生，可用于3-磷酸甘油醛的氧化。

第127頁(yè)/共308頁(yè)實(shí)際上包括2個(gè)反應(yīng)步驟：①丙酮酸脫羧形成乙醛和CO2；②乙醛由NADH+H還原生成乙醇同時(shí)產(chǎn)生氧化型的NAD+。第128頁(yè)/共308頁(yè)

由葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)橐掖嫉倪^(guò)程稱為酒精發(fā)酵。這一無(wú)氧過(guò)程的凈反應(yīng)為：

葡萄糖＋2Pi＋2ADP＋2H+

2乙醇＋2CO2＋2ATP＋2H2O

第129頁(yè)/共308頁(yè)糖酵解與酵母生醇發(fā)酵的比較

糖酵解是因與酵母的生醇發(fā)酵過(guò)程相似而得名的，但兩者的終產(chǎn)物不同，從G到丙酮酸的各步反應(yīng)兩者是一致的，在人體內(nèi)含有乳酸脫氫酶，使之轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗釣榻K產(chǎn)物。但酵母中不含此酶，它所含有的是丙酮酸脫羧酶及乙醇脫氫酶，在二者作用下，最終形成乙醇第130頁(yè)/共308頁(yè)丙酮酸的無(wú)氧降解及葡萄糖的無(wú)氧分解

葡萄糖EMP

NADH+H+

NAD+CH2OHCH3乙醇

NADH+H+

NAD+CO2

乳酸COOHCH(OH)CH3乙醛CHOCH3COOHC==OCH3丙酮酸

葡萄糖的無(wú)氧分解第131頁(yè)/共308頁(yè)第132頁(yè)/共308頁(yè)糖酵解過(guò)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乳酸脫氫酶第133頁(yè)/共308頁(yè)

葡萄糖

1ATP

己糖激酶

ADP

6-磷酸葡萄糖磷酸己糖異構(gòu)酶2

6-磷酸果糖

3ATP

磷酸果糖激酶

ADP

1，6-二磷酸果糖

醛縮酶4

磷酸丙糖異構(gòu)酶523-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮

2乙醇

磷酸甘油醛

2NAD+2NAD+脫氫酶

62NADH+H+2NADH+H+21，3-二磷酸甘油酸

乙醇脫氫酶磷酸甘油

2ADP丙酮酸脫羧酶酸激酶

72ATP2丙酮酸2乙醛

23-磷酸甘油酸

9

丙酮酸激酶

2ATP磷酸甘油酸變位酶

8

烯醇化酶

H20102ADP

22-磷酸甘油酸2磷酸烯醇式丙酮酸第134頁(yè)/共308頁(yè)第四節(jié)三羧酸循環(huán)大部分生物的糖分解代謝是在有氧條件下進(jìn)行，糖的有氧分解實(shí)際上是丙酮酸在有氧條件下的徹底氧化，因此無(wú)氧酵解和有氧氧化是在丙酮酸生成以后才開(kāi)始進(jìn)入不同的途徑。第135頁(yè)/共308頁(yè)糖的有氧氧化葡萄糖在有氧條件下，氧化分解生成CO2和H2O的過(guò)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(guò)程包括丙酮酸的氧化脫羧和三羧酸循環(huán)。丙酮酸經(jīng)過(guò)三羧酸循環(huán)被徹底氧化為CO2和H2O，同時(shí)釋放出大量能量。第136頁(yè)/共308頁(yè)三羧酸循環(huán)（tricarboxylicacidcycle，簡(jiǎn)稱TCA循環(huán)）。是在有氧條件下，糖酵解產(chǎn)物丙酮酸氧化脫羧形成乙酰-CoA，乙酰-CoA通過(guò)一個(gè)循環(huán)被徹底氧化生成H2O和CO2，由于這個(gè)循環(huán)反應(yīng)開(kāi)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)。第一個(gè)產(chǎn)物是檸檬酸，又稱之為檸檬酸循環(huán)。這個(gè)循環(huán)是英國(guó)生物化學(xué)家Krebs于1937年提出的，又稱Krebs循環(huán)。第137頁(yè)/共308頁(yè)三羧酸循環(huán)不僅是糖代謝的主要途徑，也是蛋白質(zhì)、脂肪氧化分解代謝的最終途徑，該途徑在動(dòng)植物和微生物細(xì)胞中普遍存在，具有重要的生理意義。這是生物化學(xué)領(lǐng)域中一項(xiàng)經(jīng)典性成就，為此Krebs于1953年獲諾貝爾獎(jiǎng)。催化三羧酸循環(huán)各步反應(yīng)的酶類(lèi)存在于線粒體的基質(zhì)中，因此三羧酸循環(huán)進(jìn)行的場(chǎng)所是線粒體。第138頁(yè)/共308頁(yè)三羧酸循環(huán)是有氧代謝的樞紐，糖、脂肪和氨基酸的有氧分解代謝都匯集在三羧酸循環(huán)的反應(yīng)，同時(shí)三羧酸循環(huán)的中間代謝物又是許多生物合成途徑的起點(diǎn)。因此三羧酸循環(huán)既是分解代謝途徑，又是合成代謝途徑，可以說(shuō)是分解、合成兩用途徑。第139頁(yè)/共308頁(yè)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)胞漿糖有氧氧化概況糖的有氧氧化第140頁(yè)/共308頁(yè)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)CO2+H2O+ATP(糖的有氧氧化）丙酮酸第141頁(yè)/共308頁(yè)糖有氧氧化的過(guò)程：第一階段：糖轉(zhuǎn)變?yōu)楸幔ㄔ诎褐羞M(jìn)行）

第二階段：丙酮酸進(jìn)入線粒體，在其中氧化為乙酰CoA第三階段：乙酰CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán)徹底氧化

（線粒體）三個(gè)階段第142頁(yè)/共308頁(yè)一、丙酮酸氧化為乙酰輔酶A

丙酮酸在細(xì)胞液中不能繼續(xù)氧化，必須進(jìn)入線粒體，首先經(jīng)歷氧化脫羧生成乙酰輔酶A，然后進(jìn)入三羧酸環(huán)徹底氧化分解，最后形成CO2和H2O。（一）丙酮酸進(jìn)入線粒體丙酮酸可自由進(jìn)入線粒體外膜，進(jìn)入內(nèi)膜時(shí)需要內(nèi)膜上載體蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)。載體蛋白嵌在內(nèi)膜上，稱為丙酮酸轉(zhuǎn)運(yùn)酶，具有特異性，可將丙酮酸轉(zhuǎn)運(yùn)至線粒體基質(zhì)。第143頁(yè)/共308頁(yè)（二）丙酮酸脫氫酶復(fù)合體丙酮酸的氧化脫羧是糖酵解產(chǎn)物丙酮酸在有氧條件下，由丙酮酸脫氫酶系催化生成乙酰-CoA的不可逆反應(yīng)。乙酰-CoA可進(jìn)入三羧酸循環(huán)被徹底氧化分解。該反應(yīng)既脫氫又脫羧，故稱氧化脫羧，它本身并不屬于三羧酸循環(huán)，而是連接糖酵解與三羧酸循環(huán)的橋梁與紐帶，是丙酮酸進(jìn)入三羧酸循環(huán)的必經(jīng)之路。第144頁(yè)/共308頁(yè)

丙酮酸脫氫酶系是一個(gè)多酶復(fù)合體，位于線粒體內(nèi)膜上，由三種酶和六種輔助因子組成。三種酶：丙酮酸脫羧酶（E1）、二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙酰酶（E2）、二氫硫辛酸脫氫酶（E3）六種輔助因子：有硫胺素焦磷酸（TPP）、硫辛酸、CoASH、FAD、NAD+

、Mg2+。第145頁(yè)/共308頁(yè)丙酮酸脫氫酶系催化的反應(yīng)分五步進(jìn)行：NAD++H+丙酮酸脫羧酶FAD硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶二氫硫辛酸脫氫酶CO2乙酰硫辛酸二氫硫辛酸NAD++H+TPP硫辛酸CoASHNAD+CH3-C-SCoAO①②③④⑤第146頁(yè)/共308頁(yè)第147頁(yè)/共308頁(yè)

丙酮酸脫氫酶復(fù)合體是一個(gè)調(diào)節(jié)酶和限速酶。調(diào)節(jié)物為乙酰輔酶A和NADH。其中：乙酰輔酶A抑制E2活性，NADH抑制E3的活性，抑制效應(yīng)可被輔酶A和NAD+逆轉(zhuǎn)。另外丙酮酸脫氫酶的磷酸化與脫磷酸化共價(jià)修飾調(diào)節(jié)控制著該酶系的活性，即E1的磷酸化狀態(tài)沒(méi)有活性，去磷酸化狀態(tài)有活性。第148頁(yè)/共308頁(yè)（三）丙酮酸在線粒體中的氧化脫羧反應(yīng)由丙酮酸脫氫酶復(fù)合體所催化的丙酮酸氧化脫羧反應(yīng)一共分五步進(jìn)行，各個(gè)步驟緊密相聯(lián)，最終使丙酮酸脫羧轉(zhuǎn)化為乙酰輔酶A，脫下的氫最后交給NAD+轉(zhuǎn)為NADH。反應(yīng)過(guò)程如下：第149頁(yè)/共308頁(yè)第150頁(yè)/共308頁(yè)①丙酮酸脫氫酶催化丙酮酸與TPP結(jié)合，從而發(fā)生脫羧反應(yīng)，產(chǎn)生CO2，同時(shí)形成羥乙基-TPP。第151頁(yè)/共308頁(yè)②二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙酰酶催化，使連在TPP上的羥基被氧化，形成乙?；?，并轉(zhuǎn)移到硫辛酸上，形成乙酰二氫硫辛酸，同時(shí)放出TPP。第152頁(yè)/共308頁(yè)③二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶（E2）還催化乙酰硫辛酰胺上的乙?；D(zhuǎn)移給CoASH，生成乙酰CoA。第153頁(yè)/共308頁(yè)④二氫硫辛酰胺脫氫酶（E3）使還原的二氫硫辛酰胺脫氫重新生成硫辛酰胺，以進(jìn)行下一輪反應(yīng)。同時(shí)將氫傳遞給FAD，生成FADH2。

第154頁(yè)/共308頁(yè)⑤還是由二氫硫辛酸脫氫酶催化，將FADH2脫氫氧化，氫被NAD+接受生NADH+H+，完成丙酮酸氧化脫羧的全過(guò)程。第155頁(yè)/共308頁(yè)

整個(gè)反應(yīng)，1分子丙酮酸與輔酶A（HS-COA）轉(zhuǎn)化為1分子乙酰輔酶A（乙酰COA），生成1分子NADH+H+，放出1分子CO2。生成的乙酰CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán)，而NADH＋H+則進(jìn)入呼吸鏈，產(chǎn)生能量。

第156頁(yè)/共308頁(yè)二、三羧酸循環(huán)的反應(yīng)歷程乙酰輔酶A的氧化是由三羧酸循環(huán)來(lái)完成的。三羧酸循環(huán)是指乙酰CoA先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(yīng)過(guò)程，由于循環(huán)反應(yīng)的第一個(gè)產(chǎn)物檸檬酸為三羧酸，故稱為三羧酸循環(huán)，簡(jiǎn)稱TCA循環(huán)，亦稱為檸檬酸循環(huán)。它是由H.A.Krebs（德國(guó)）正式提出的，所以又稱Krebs循環(huán)。第157頁(yè)/共308頁(yè)

三羧酸循環(huán)共八（九）步反應(yīng)，除琥珀酸脫氫酶固定在線粒體內(nèi)膜上，循環(huán)中的其它酶都在線粒體基質(zhì)中。TCA循環(huán)從乙酰輔酶A與草酰乙酸結(jié)合開(kāi)始，乙?；?jīng)2次脫羧形成CO2被完全分解，反應(yīng)中有4步脫氫氧化，每次脫去的H2轉(zhuǎn)移到作為氫載體的輔基或輔酶上形成FADH2或NADH，在琥珀酰輔酶A裂解時(shí)發(fā)生一次底物水平的磷酸化，產(chǎn)生1分子GTP。主要反應(yīng)過(guò)程如圖6-13：第158頁(yè)/共308頁(yè)第159頁(yè)/共308頁(yè)第160頁(yè)/共308頁(yè)檸檬酸循環(huán)總圖第161頁(yè)/共308頁(yè)

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(píng)果酸草酰乙酸酸NAD+NAD+FADNAD+第162頁(yè)/共308頁(yè)（1）乙酰-CoA與草酰乙酸縮合生成檸檬酸在檸檬酸合酶的催化下，乙酰-CoA與草酰乙酸縮合生成檸檬酸-CoA，然后高能硫酯鍵水解形成1分子檸檬酸并釋放CoASH，放出大量能量使反應(yīng)不可逆。檸檬酸合成酶第163頁(yè)/共308頁(yè)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。第164頁(yè)/共308頁(yè)（2）檸檬酸先脫水生成順烏頭酸，然后再加水生成異檸檬酸。反應(yīng)由順烏頭酸酶催化。經(jīng)過(guò)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。檸檬酸的叔醇基不易氧化，轉(zhuǎn)變成異檸檬酸而使叔醇變成仲醇，就易于氧化。

第165頁(yè)/共308頁(yè)順烏頭酸酶順烏頭酸酶

檸檬酸順-烏頭酸異檸檬酸第166頁(yè)/共308頁(yè)（3）異檸檬酸氧化生成草酰琥珀酸反應(yīng)是在異檸檬酸脫氫酶的催化下，異檸檬酸被氧化脫氫，生成草酰琥珀酸中間產(chǎn)物，這是三羧酸循環(huán)的第一次氧化還原反應(yīng)。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。異檸檬酸脫氫酶第167頁(yè)/共308頁(yè)（4）草酰琥珀酸脫羧生成α-酮戊二酸中間物草酰琥珀酸是一個(gè)不穩(wěn)定的α-酮酸，迅速脫羧生成α-酮戊二酸。異檸檬酸脫氫酶第168頁(yè)/共308頁(yè)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。之前的反應(yīng)為三羧酸的轉(zhuǎn)化，釋放1個(gè)CO2，在其之后的反應(yīng)為二羧酸轉(zhuǎn)化。第169頁(yè)/共308頁(yè)（5）α-酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰-CoA

這是三羧酸循環(huán)中第二個(gè)氧化脫羧反應(yīng)，由α-酮戊二酸脫氫酶系催化，該步反應(yīng)釋放出大量能量，為不可逆反應(yīng)，產(chǎn)生1分子NADH+H+和1分子CO2。α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體

第170頁(yè)/共308頁(yè)α-酮戊二酸脫氫酶系與丙酮酸脫氫酶系的結(jié)構(gòu)和催化機(jī)制相似，由α-酮戊二酸脫氫酶、轉(zhuǎn)琥珀酰酶和二氫硫辛酸脫氫酶三種酶組成；都是氧化脫羧反應(yīng)，也需要TPP、硫辛酸、CoASH、FAD、NAD+

及Mg2+六種輔助因子的參與；并同樣受產(chǎn)物NADH、琥珀酰-CoA及ATP、GTP的反饋抑制。反應(yīng)過(guò)程完全類(lèi)似于丙酮酸脫氫酶系催化的氧化脫羧，屬于α-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。第171頁(yè)/共308頁(yè)（6）琥珀酰-CoA生成琥珀酸琥珀酰-CoA 含有一個(gè)高能硫酯鍵，是高能化合物，在琥珀酸合成酶的作用下，琥珀酰CoA水解，釋放的自由能使GDP磷酸化生成GTP，此時(shí)，琥珀酰CoA生成琥珀酸和輔酶A。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。這是三羧酸循環(huán)中唯一的底物水平磷酸化直接產(chǎn)生高能磷酸化合物的反應(yīng)。第172頁(yè)/共308頁(yè)琥珀酸合成酶第173頁(yè)/共308頁(yè)（7）琥珀酸氧化生成延胡索酸在琥珀酸脫氫酶的催化下，琥珀酸被氧化脫氫生成延胡索酸，酶的輔基FAD是氫受體，這是三羧酸循環(huán)中的第三次氧化還原反應(yīng)。琥珀酸脫氫酶第174頁(yè)/共308頁(yè)該酶結(jié)合在線粒體內(nèi)膜上，是三羧酸循環(huán)中唯一與內(nèi)膜結(jié)合的酶。而其他三羧酸循環(huán)的酶則都是存在線粒體基質(zhì)中的，這酶含有鐵硫中心和共價(jià)結(jié)合的FAD（電子受體），來(lái)自琥珀酸的電子通過(guò)FAD和鐵硫中心，然后進(jìn)入電子傳遞鏈到O2，只能生成2分子ATP。丙二酸是琥珀酸的類(lèi)似物，是琥珀酸脫氫酶強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)性抑制物，所以可以阻斷三羧酸循環(huán)。第175頁(yè)/共308頁(yè)（8）延胡索酸加水生成蘋(píng)果酸延胡索酸在延胡索酸酶的催化下，加水生成蘋(píng)果酸。此反應(yīng)為可逆反應(yīng)。

延胡索酸酶第176頁(yè)/共308頁(yè)（9）蘋(píng)果酸氧化生成草酰乙酸在蘋(píng)果酸脫氫酶作用下，蘋(píng)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(kāi)始新一輪的三羧酸循環(huán)。蘋(píng)果酸脫氫酶第177頁(yè)/共308頁(yè)完成以上八步反應(yīng)，即將進(jìn)入下一次循環(huán)。在循環(huán)反應(yīng)當(dāng)中，有兩步有中間過(guò)渡產(chǎn)物，一個(gè)是檸檬酸異構(gòu)化時(shí)產(chǎn)生的順烏頭酸，另一個(gè)是異檸檬酸脫羧到生成α酮戊二酸之間產(chǎn)生一個(gè)草酰琥珀酸，所以過(guò)去也有書(shū)中寫(xiě)作十步反應(yīng)。第178頁(yè)/共308頁(yè)第179頁(yè)/共308頁(yè)三羰酸循環(huán)總結(jié)

三羧酸循環(huán)總反應(yīng)：乙酰CoA+3NADH++FAD+GDP+Pi+2H2O→2CO2+3NADH+FADH2+GTP+3H++CoA從丙酮酸的氧化脫羧開(kāi)始的總反應(yīng)：CH3COCOOH+2.5O2+15ADP+Pi3CO2+2H2O+15ATP；第180頁(yè)/共308頁(yè)三羧酸循環(huán)過(guò)程總結(jié)(一次循環(huán))10步反應(yīng)（含丙酮酸的氧化脫羧）8種酶催化反應(yīng)類(lèi)型脫羧3次、縮合1次、脫水1次、氧化4次、底物水平磷酸化1次、水化1次生成3分子CO2生成3分子NADH生成1分子FADH2生成1分子ATP第181頁(yè)/共308頁(yè)第182頁(yè)/共308頁(yè)三羧酸循環(huán)概括總結(jié)出如下特點(diǎn)：1．乙酰-CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán)后，兩個(gè)碳原子被氧化成CO2離開(kāi)循環(huán)；而且在a-酮戊二酸脫羧之前的反應(yīng)為三羧酸反應(yīng)，釋放1個(gè)CO2，在其之后的為二羧酸反應(yīng)，釋放1個(gè)CO2

。第183頁(yè)/共308頁(yè)2．在整個(gè)循環(huán)中消耗了1分子水，1分子用于合成檸檬酸，另1分子用于延胡索酸的水合作用。實(shí)際上在琥珀酰CoA硫激酶催化的反應(yīng)中GDP磷酸化所釋放的水也用于高能硫酯鍵的水解。水的加入相當(dāng)于向中間物加入了氧原子，促進(jìn)了還原性碳原子的氧化。第184頁(yè)/共308頁(yè)3．在三羧酸循環(huán)過(guò)程的第（3）、（5）、（7）、（9）四個(gè)氧化還原反應(yīng)中各脫下1對(duì)氫原子，其中3對(duì)氫原子交給NAD+，生成NADH＋H+，另1對(duì)氫原子交給FAD生成FADH2

。4．在琥珀酰-CoA生成琥珀酸時(shí)，偶聯(lián)有底物水平磷酸化生成1分子GTP（植物中為ATP），能量來(lái)自琥珀酰-CoA的高能硫酯鍵。

第185頁(yè)/共308頁(yè)5．NADH＋H+和FADH2在電子傳遞鏈中被氧化，在電子經(jīng)過(guò)電子傳遞體傳遞給O2

時(shí)偶聯(lián)ATP的生成。在線粒體中每個(gè)NADH＋H+產(chǎn)生3個(gè)ATP，每個(gè)FADH2

產(chǎn)生2個(gè)ATP，再加上直接生成的1分子GTP，1分子乙酰CoA通過(guò)三羧酸循環(huán)被氧化共產(chǎn)生12個(gè)ATP。第186頁(yè)/共308頁(yè)6．分子氧并不直接參與三羧酸循環(huán)，但三羧酸循環(huán)只能在有氧條件下才能進(jìn)行，因?yàn)橹挥挟?dāng)電子傳遞給分子氧時(shí)，NAD+和FAD才能再生；如果沒(méi)有氧，NAD+

和FAD不能再生，三羧酸循環(huán)就不能繼續(xù)進(jìn)行，因此，三羧酸循環(huán)是嚴(yán)格需氧的。這一點(diǎn)與糖酵解不同，糖酵解既有需氧方式也有不需氧方式，因?yàn)楸徂D(zhuǎn)變?yōu)槿樗釙r(shí)NAD+可以再生。第187頁(yè)/共308頁(yè)三、三羧酸循環(huán)的能量釋放在三羧酸循環(huán)中丙酮酸被氧化為CO2，能量全部釋放，三羧酸循環(huán)是需氧細(xì)胞能量供應(yīng)的主要來(lái)源。在丙酮酸脫羧氧化中形成乙?；?個(gè)CO2及1個(gè)NADH。乙?；M(jìn)入三羧酸循環(huán)后被氧化成2個(gè)CO2，脫下的氫用于還原形成3個(gè)NADH和1個(gè)FADH2，由琥珀酰CoA生成琥珀酸時(shí)發(fā)生底物水平磷酸化形成1個(gè)GTP。三羧酸循環(huán)的反應(yīng)結(jié)果為：第188頁(yè)/共308頁(yè)乙酰CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+3NADH+FADH2+GTP+CoA+3H+每個(gè)NADH+H+在線粒體呼吸鏈中氧化可生成2.5個(gè)分子ATP，而1個(gè)FADH2可生成1.5個(gè)ATP。則一分子乙酰CoA總共生成3×2.5＋1×1.5＋1＝10ATP（其中1個(gè)為GTP）。加上丙酮酸脫羧氧化一步產(chǎn)生的1個(gè)NADH+H+，則1分子丙酮酸徹底氧化分解產(chǎn)生的能量為：10+2.5＝12.5ATP第189頁(yè)/共308頁(yè)如果從葡萄糖算起，1分子葡萄糖可產(chǎn)生2分子丙酮酸，則可產(chǎn)生25個(gè)ATP。再加上糖酵解的2個(gè)NADH+H+（相當(dāng)于5個(gè)ATP）和2個(gè)ATP，所以1分子葡萄糖完全氧化可產(chǎn)生32個(gè)ATP。ATP末端的磷酸基水解時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化為30.5kJ·mol1。葡萄糖完全氧化標(biāo)準(zhǔn)自由能按2840kJ.mol1計(jì),則能量利用效率約為30.532/2840=34.4%。第190頁(yè)/共308頁(yè)不單是糖類(lèi)可以通過(guò)三羧酸循環(huán)氧化分解釋放大量能量，其他有機(jī)分子的徹底氧化分解也需要通過(guò)三羧酸循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如多數(shù)氨基酸脫氨后產(chǎn)生的酮酸可通過(guò)不同的轉(zhuǎn)化途徑進(jìn)入三羧酸循環(huán)，有些則是三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物，如丙氨酸脫氨產(chǎn)生丙酮酸，天冬氨酸產(chǎn)生草酰乙酸，谷氨酸產(chǎn)生α-酮戊二酸等。脂類(lèi)分解過(guò)程形成大量的乙酰輔酶A，也要通過(guò)三羧酸循環(huán)徹底氧化分解。第191頁(yè)/共308頁(yè)四、三羧酸循環(huán)的生物學(xué)意義三羧酸循環(huán)是生命活動(dòng)最重要的代謝途徑，既是物質(zhì)分解代謝的重要組成部分，亦是物質(zhì)合成的重要步驟，為生命活動(dòng)及其他生物合成提供能量和原料。（一）三羧酸循環(huán)為機(jī)體提供大量能量。通過(guò)三羧酸循環(huán)將糖分解并產(chǎn)生大量ATP和NADH+H+及FADH2等還原物質(zhì)，這是生物細(xì)胞活動(dòng)可利用的最有效和最直接的能量形式。第192頁(yè)/共308頁(yè)（二）為其他生物合成代謝提供原料三羧酸循環(huán)的一些中間產(chǎn)物，可以作為氨基酸、脂肪及核苷酸等的合成原料。例如α-酮戊二酸可氨基化生成谷氨酸，草酰乙酸可用于合成天冬氨酸，天冬氨酸也是合成核苷酸的原料；琥珀酰輔酶A常用于合成卟啉，在哺乳動(dòng)物體內(nèi)可進(jìn)一步合成血紅素，在植物體內(nèi)可合成葉綠素等物質(zhì)。第193頁(yè)/共308頁(yè)（三）三羧酸循環(huán)是溝通物質(zhì)代謝的樞紐三羧酸循環(huán)是糖類(lèi)、脂類(lèi)、蛋白質(zhì)等物質(zhì)代謝聯(lián)絡(luò)的樞紐。前面提到，丙氨酸脫氨產(chǎn)生丙酮酸，天冬氨酸產(chǎn)生草酰乙酸，谷氨酸產(chǎn)生α酮戊二酸，脂類(lèi)分解過(guò)程形成大量的乙酰輔酶A，都要通過(guò)三羧酸循環(huán)才能徹底氧化為二氧化碳并進(jìn)行能