考研江南大學生物化學(糖代謝)課件

第七章糖代謝重要的能量來源重要的中間代謝產(chǎn)物本章主要內(nèi)容多糖的酶促降解糖的分解代謝糖的無氧代謝-----酵解（EMP途徑）糖的有氧氧化-----（EMP-TCA途徑）乙醛酸循環(huán)途徑磷酸戊糖（HMS）途徑/單磷酸己糖支路（HMP途徑）磷酸解酮酶（PK）途徑與異型乳酸發(fā)酵（自習）脫氧酮糖酸（ED）途徑與細菌酒精發(fā)酵（自習）葡萄糖分解代謝途徑的相互聯(lián)系糖的合成代謝糖異生作用多糖的合成第一節(jié)多糖的酶促降解細胞外：多糖被降解成單糖或雙糖←消化單糖或雙糖進入細胞內(nèi)←吸收細胞內(nèi)：單糖進行中間代謝一、淀粉的降解淀粉的降解主要通過淀粉水解酶(淀粉酶)完成，除此之外，淀粉磷酸化酶也可以催化淀粉降解。淀粉經(jīng)淀粉酶作用被降解成單糖或寡糖；寡糖經(jīng)寡糖水解酶，如糊精酶、麥芽糖酶等降解成單糖；單糖以磷酸化形式主動運輸進細胞；單糖進入細胞后進行分解代謝或合成代謝。凡能催化淀粉分子及其片段中α-葡萄糖苷鍵水解的酶，統(tǒng)稱淀粉酶（amylase）。淀粉酶主要分為α-淀粉酶、β-淀粉酶、γ-淀粉酶、和異淀粉酶4類。1、α-淀粉酶α-淀粉酶又稱液化酶、淀粉-1,4-糊精酶。系統(tǒng)名稱：α-1,4-葡聚糖水解酶(編號：EC3.2.1.1)。α-淀粉酶作用機制α-淀粉酶是內(nèi)切酶，從淀粉分子內(nèi)部隨機切斷α-1,4糖苷鍵，不能水解α-1,6-糖苷鍵、以及與非還原性末端相連的α-1,4-糖苷鍵。α-淀粉酶水解產(chǎn)物直鏈淀粉：大部分為直鏈糊精、少量為麥芽糖與葡萄糖支鏈淀粉：大部分為分支糊精、少量為麥芽糖與葡萄糖，底物分子越大，水解效率越高。2、β-淀粉酶β-淀粉酶又叫淀粉-1,4-麥芽糖苷酶。系統(tǒng)名稱：α-1,4-葡聚糖麥芽糖苷酶

(編號：EC3.2.1.2)。β-淀粉酶作用機制β-淀粉酶是外切酶，從淀粉分子的非還原性末端，依次切割α-1,4-麥芽糖苷鍵，生成β-型的麥芽糖；作用于支鏈淀粉時，遇到分支點即停止作用，剩下的大分子糊精稱為β-極限糊精。β-淀粉酶水解產(chǎn)物直鏈淀粉：β-麥芽糖。支鏈淀粉：β-麥芽糖和β-極限糊精。α-淀粉酶和β-淀粉酶的比較3、γ-淀粉酶γ-淀粉酶又稱糖化酶、葡萄糖淀粉酶。系統(tǒng)名稱：α-1,4-葡聚糖葡萄糖水解酶（編號：EC3.2.1.3)。γ-淀粉酶作用方式γ-淀粉酶是一種外切酶。從淀粉分子的非還原性末端，依次切割α-1,4-葡萄糖苷鍵，產(chǎn)生β-葡萄糖。遇α-1,6和α-1,3-糖苷鍵時也可緩慢水解。γ-淀粉酶水解產(chǎn)物葡萄糖。4、異淀粉酶異淀粉酶又叫脫支酶、淀粉-1,6-葡萄糖苷酶。系統(tǒng)名稱：葡聚糖-1,6-葡聚糖水解酶(編號：EC3.2.1.33)。異淀粉酶作用方式異淀粉酶專一性水解支鏈淀粉或糖原的α-1,6-糖苷鍵，異淀粉酶對直鏈淀粉不作用。異淀粉酶水解產(chǎn)物生成長短不一的直鏈淀粉(糊精)。淀粉酶的比較作用方式產(chǎn)物現(xiàn)象α-淀粉酶α-1,4-葡糖苷鍵不切α-1,6-鍵，內(nèi)切酶α-糊精,麥芽寡糖,葡萄糖淀粉粘度下降快,碘反應顏色變淺糖化酶γ-淀粉酶從非還原性末端依次切割葡萄糖單位,α-1,4-鍵，α-1,6-鍵都能水解葡萄糖還原糖增加快β-淀粉酶從非還原性末端依次切割麥芽糖單位,不切α-1,6-鍵β-麥芽糖和β-極限糊精還原糖增加快,碘反應變紫紅色異淀粉酶α-1,6-鍵,內(nèi)切酶直鏈淀粉碘反應蘭色加深5、淀粉磷酸化酶催化的淀粉降解除淀粉水解酶之外，淀粉磷酸化酶也可以催化淀粉降解。淀粉+nH3PO4nG-1-PnG-1-PnG-6-PnG+nPi淀粉磷酸化酶變位酶磷酸酯酶二、糖原的降解糖原的降解主要由糖原磷酸化酶、脫支酶等協(xié)同合作。糖原降解方式采用磷酸解。糖原降解產(chǎn)物大量1-P葡萄糖、少量葡萄糖。糖原降解步驟在糖原磷酸化酶催化下，先從各支鏈上部分水解下葡萄糖分子，形成1-磷酸葡萄糖。經(jīng)轉移酶催化，將支鏈上剩余的第二個葡萄糖單位開始的短鏈轉移到較長的葡萄糖鏈上。在去分支酶作用下，除去分支處葡萄糖分子。反應方程三、纖維素的水解纖維素是由β-D-1,4葡萄糖苷鍵組成的多糖。水解纖維素的酶為纖維素酶，包括：Cx、C1和β-葡糖苷酶/纖維二糖酶。Cx酶（內(nèi)切型酶）可隨意水解內(nèi)部β-1,4糖苷鍵，類似于α-淀粉酶。Gn→Gn-m+Gm，Gn：纖維素分子，Gn-m、Gm：纖維糊精。C1酶（外切型酶）從非還原端每隔2個Glu單元切一下，類似于β-淀粉酶。Gn→Gn-2+G2β-葡糖苷酶類似麥芽糖酶，可水解纖維二糖。G2→2G，*產(chǎn)物是β-葡萄糖（可轉變成α型）人和動物不能合成纖維素酶類，微生物可以合成。四、雙糖的分解許多微生物通過其分泌的酶的作用，可利用一些雙糖如蔗糖、麥芽糖、乳糖等，使它們磷酸解或水解為單糖，再進一步降解。蔗糖分解主要磷酸解成：1-P葡萄糖+果糖蔗糖→少數(shù)水解成：葡萄糖+果糖麥芽糖分解主要磷酸解成：1-P葡萄糖+葡萄糖

麥芽糖→少數(shù)水解成：2分子葡萄糖乳糖分解第二節(jié)糖的分解代謝葡萄糖分解代謝的主要途徑無氧代謝——糖酵解途徑(EMP途徑)有氧代謝——EMP途徑-TCA循環(huán)-呼吸鏈-氧化磷酸化乙醛酸循環(huán)磷酸戊糖支路(HMP途徑)葡萄糖分解代謝的生理意義一、酵解與發(fā)酵的涵義發(fā)酵：廣義上說是微生物的無氧代謝過程。在無氧條件下，微生物將葡萄糖或其它有機物分解生成ATP及NADH，又以不完全分解產(chǎn)物作為電子受體，還原生成發(fā)酵產(chǎn)物的無氧代謝過程。發(fā)酵工業(yè)領域的發(fā)酵是泛指通過微生物及其它生物材料的工業(yè)培養(yǎng)，通過工藝條件控制其新陳代謝，從而合成并積累發(fā)酵產(chǎn)品的種種生產(chǎn)過程。（包括有氧和無氧發(fā)酵）酵解：葡萄糖經(jīng)酶催化降解，生成丙酮酸并產(chǎn)生ATP的過程。酵解途徑又稱EMP途徑/EM途徑/二磷酸己糖HDP途徑。糖酵解在無氧和有氧條件下都能進行。二、糖酵解途徑

（Embden-Meyerhof-Parnas，EMP途徑）Glycolysistakesplaceinthecytosolofcells.GlucoseenterstheGlycolysispathwaybyconversiontoglucose-6-phosphate.InitiallythereisenergyinputcorrespondingtocleavageoftwoPbondsofATP.葡萄糖的活化Glucose+2ADP+2NAD++2Pi

己糖的裂解三碳糖氧化2Pyruvate+2ATP+2NADH+2H+

1、葡萄糖分子活化階段1）TheHexokinaseReaction己糖激酶反應TheATP-dependentphosphorylationofglucosetoformglucose6-phosphate(G6P)isthefirstreactionofglycolysis,andiscatalyzedbyhexokinases.己糖激酶是糖酵解途徑的第一個調(diào)節(jié)酶/限速酶，它摧化葡萄糖的磷酸化反應。1）葡萄糖的磷酸化反應此反應為不可逆反應，ΔGo’=-17.1kJ/mol。己糖激酶的專一性不強，可催化己糖磷酸化，它需二價離子Mg2+或Mn2+作為輔助因子，G-6-P和ATP是其變構抑制劑。專一性強的葡萄糖激酶也可以催化此反應。葡萄糖磷酸化反應的意義：使葡萄糖分子活化，易參與代謝反應；磷酸化葡萄糖分子極性強，不能從胞內(nèi)外滲；磷酸化糖在后續(xù)反應中可轉化為高能磷酸化合物ATP。TheFunctionofHexokinaseReactionThephosphorylationaccomplishestwogoals:First,thehexokinasereactionconvertsnonionicglucoseintoananionthatistrappedinthecell,sincecellslacktransportsystemsforphosphorylatedsugars.Second,theotherwisebiologicallyinertglucosebecomesactivatedintoalabileformcapableofbeingfurthermetabolized.ATPandMg++ascofactorofHexokinaseThereactioninvolvesnucleophilicattackoftheC6hydroxylOofglucoseonPoftheterminalphosphateofATP.ATPbindstotheenzymeasacomplexwithMg++.Mg++

interactswithnegativelychargedphosphateoxygenatoms,providingchargecompensation&promotingafavorableconformationofATPattheactivesiteoftheHexokinaseenzyme.2）Phosphohexose

Isomerase磷酸己糖異構反應Thesecondreactionofglycolysisisanisomerization,inwhichG6Pisconvertedtofructose6-phosphate(F6P).Theenzymecatalyzingthisreactionisphosphohexose

isomerase(alsoknownasphosphoglucose

isomerase).ΔGo’=1.67kJ/mol3）6-Phosphofructo-1-KinaseF-6-P磷酸化反應

(Phosphofructokinase-1,PFK-1)ThenextreactionofglycolysisinvolvestheutilizationofasecondATPtoconvertF6Ptofructose1,6-bisphosphate(F1,6BP).ΔGo’=-14.2kJ/molPhosphofructokinaseReaction磷酸果糖激酶反應ThishighlyspontaneousreactionhasamechanismsimilartothatofHexokinase.ThePhosphofructokinasereactionistherate-limitingstepofGlycolysis.Theenzymeishighlyregulated.此反應為不可逆反應，果糖二磷酸酶可催化逆向反應，使F-1,6-2Pi水解成F-6-P和磷酸。磷酸果糖激酶PFK是酵解途徑中最重要的限速酶。ATP、2,3-二磷酸甘油酸是其變構抑制劑，檸檬酸、脂肪酸可增強抑制作用；ADP、AMP、無機磷、K+是其變構激活劑。2、己糖裂解階段一分子雙磷酸己糖生成兩分子磷酸丙糖。醛縮酶催化裂解反應磷酸丙糖異構化酶催化異構反應TheCleavageReactionofHexose己糖裂解反應ΔGo’=+24kJ/mol，反應可逆，平衡趨向F-1,6-2Pi的生成。TriosePhosphateIsomeraseReaction磷酸丙糖異構反應TriosePhosphateIsomerase(TIM)catalyzesisomerizationofTriosePhosphate.ΔGo’=+7.7kJ/mol。Glycolysiscontinuesfromglyceraldehyde-3-P.TIM's

Keqfavorsdihydroxyacetone-P.Removalofglyceraldehyde-3-Pbyasubsequentspontaneousreactionallowsthroughput.3、三碳糖氧化階段1）1,3-二磷酸甘油酸的形成Glyceraldehyde-3-phosphateDehydrogenasecatalyzes:glyceraldehyde-3-P+NAD++Pi1,3-bisphosphoglycerate+NADH+H+ΔGo’=+49.37-43.09=6.28kJ/mol為酵解途徑中的第一個氧化產(chǎn)能步驟。1,3-二磷酸甘油酸的形成Exergonicoxidationofthealdehydeinglyceraldehyde-3-phosphate,toacarboxylicacid,drivesformationofanacylphosphate,a"highenergy"bond(~P).ThisistheonlystepinGlycolysisinwhichNAD+isreducedtoNADH.3-磷酸-甘油醛脫氫酶催化3-二磷酸甘油醛的氧化和磷酸化。該酶為變構酶，位于活性中心的半胱氨酸的-SH是酶活性中心的必需基團，烷化劑(如碘乙酸)和重金屬對該酶有不可逆抑制作用。2）第一步底物磷酸化磷酸甘油酸激酶催化1,3-二磷酸甘油酸脫去磷酸，同時使ADP轉化為ATP。

第一步底物磷酸化3-磷酸甘油醛脫氫酶催化:ΔGo’=+6.28kJ/mol

glyceraldehyde-3-P+NAD++Pi1,3-bisphosphoglycerate+NADH+H+磷酸甘油酸激酶催化:ΔGo’=-18.83kJ/mol1,3-bisphosphoglycerate+ADP3-phosphoglycerate+ATP這兩個反應構成一個能量偶聯(lián)過程----底物水平磷酸化：

3-磷酸甘油醛+Pi+ADP+NAD+→3-磷酸甘油酸+ATP+NADH+H+3）2-二磷酸甘油酸的形成磷酸甘油酸變位酶催化3-二磷酸甘油酸磷酸基團移位，生成2-磷酸甘油酸。Phosphoglycerate

Mutasecatalyzes:ΔGo’=+4.44kJ/mol

3-phosphoglycerate2-phosphoglyceratePhosphateisshiftedfromtheOHonC3totheOHonC2.4）PEP的形成在烯醇化酶、Mg2+、Mn2+催化下，2-磷酸甘油酸(glycerate-2-phosphate)脫水生成磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenol

pyruvate,PEP)，ΔGo’=+1.84kJ/mol磷酸烯醇式丙酮酸的超高能磷酸鍵：ΔGo’=-61.92kJ/mol.烯醇化酶需輔助因子Mg2+激活；氟磷酸離子能與Mg2+形成絡合物，使酶失活←氟化物是烯醇化酶的不可逆抑制劑.5）第二步底物磷酸化——丙酮酸的形成在丙酮酸激酶、Mg2+、K+催化下，磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）將高能磷酸基交給ADP生成ATP。烯醇式丙酮酸自發(fā)轉變?yōu)楸?pyruvate)。第二個底物水平磷酸化。此反應是第三個不可逆反應。丙酮酸激酶為四聚體變構蛋白，是酵解途徑的第三個調(diào)節(jié)酶：長鏈脂肪酸、乙酰CoA、ATP、丙氨酸、Ca2+是其變構抑制劑；1,6-二磷酸果糖是其激活劑。此反應和上一個反應構成第二個能量偶聯(lián)過程，從而產(chǎn)生第二個底物水平磷酸化：2-磷酸甘油酸+ADP→丙酮酸+ATP+H2OEMP途徑總結糖酵解分為三個主要過程：葡萄糖分子活化：葡萄糖+2ATP→1,6-二磷酸果糖+2ADP己糖降解：1,6-二磷酸果糖→23-磷酸甘油醛氧化產(chǎn)能：23-磷酸甘油醛+2磷酸+4ADP+2NAD+→2丙酮酸+4ATP+2NADH+2H++2H2O總過程：葡萄糖+2磷酸+2ADP+2NAD+→2丙酮酸+2ATP+2H2O+2NADH+2H+第一步的己糖激酶、6-磷酸果糖激酶和最后一步的丙酮酸激酶催化的是不可逆反應，為限速步驟。4、糖酵解的調(diào)控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。糖酵解代謝途徑的調(diào)節(jié)主要是通過各種變構劑對三個關鍵酶進行變構調(diào)節(jié)。1）己糖激酶或葡萄糖激酶葡萄糖激酶是肝臟調(diào)節(jié)葡萄糖吸收的主要的關鍵酶。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--2）6-磷酸果糖激酶-16-磷酸果糖激酶-1是調(diào)節(jié)糖酵解代謝途徑流量的主要節(jié)點。6-磷酸果糖激酶-16-phosphofructokinase-1ATP檸檬酸ADP、AMP1,6-二磷酸果糖2,6-二磷酸果糖-+3）丙酮酸激酶丙酮酸激酶pyruvate

kinaseATP丙氨酸(肝)1,6-二磷酸果糖-+5、丙酮酸的去路無氧條件下，丙酮酸→還原態(tài)產(chǎn)物。不同的生物由于酶系不同，去路也不同：①酵母菌的酒精發(fā)酵②甘油發(fā)酵：正常的，添加亞硫酸鹽的，堿性條件下的③乳酸發(fā)酵有氧條件下，丙酮酸→乙酰CoA→TCA循環(huán)，完全氧化分解1）酵母菌的酒精發(fā)酵2）添加亞硫酸鹽的甘油發(fā)酵由于NADH優(yōu)先還原乙醛生成乙醇，因此若要積累甘油，需去除受氫體乙醛。添加亞硫酸鹽的甘油發(fā)酵3）堿性條件下的甘油發(fā)酵4）乳酸菌的同型乳酸發(fā)酵6、糖酵解過程中的能量變化從葡萄糖開始進行的糖酵解，凈生成2個ATP：

葡萄糖+2磷酸+2ADP+2NAD+→2丙酮酸+2ATP+2H2O+2NADH+2H+；從糖原開始進行的糖酵解，每個Glc單位凈生成3個ATP：

6-P-葡萄糖+2磷酸+3ADP+2NAD+→2丙酮酸+3ATP+2H2O+2NADH+2H+。在有氧條件下，糖酵解形成的2個(NADH+H+)，可由呼吸鏈氧化，以氧為最終受氫體（生成H2O），從而產(chǎn)生5個ATP；在無氧條件下，糖酵解形成的2個(NADH+H+)以丙酮酸或丙酮酸降解產(chǎn)物（乙醛等）為受氫體，產(chǎn)生乳酸或乙醇等，不產(chǎn)生ATP。7、糖酵解的生理意義1)在無氧和缺氧條件下，作為糖分解供能的補充途徑。2)在有氧條件下，作為某些組織細胞主要的供能途徑。糖酵解是生物界普遍存在的供能途徑：酵解途徑是單糖分解代謝的一條最重要的基本途徑；在有氧條件下，少數(shù)組織以此獲得一部分能量，如紅細胞、表皮、視網(wǎng)膜等；在相對缺氧狀態(tài)下，糖酵解過程加強，以獲得所需的有限能量；酵解是單糖完全氧化（有氧條件下）分解成二氧化碳和水的必要準備階段。葡萄糖的有氧氧化葡萄糖在有氧條件下徹底氧化，產(chǎn)生CO2和H2O，并釋放出大量能量的過程稱為糖的有氧氧化（呼吸作用）。該途徑由糖酵解（EMP）、丙酮酸氧化脫羧、TCA循環(huán)、呼吸鏈水平氧化磷酸化四個代謝途徑組成。第一階段：葡萄糖→2丙酮酸+4H+2個ATP，是在細胞液中進行的，這與糖的無氧酵解途徑相同。第二階段：丙酮酸+CoASH→乙酰CoA+CO2+2H，是連接糖酵解和TCA循環(huán)的中心環(huán)節(jié)，由此反應進入線粒體中進行。第三階段：乙酰CoA+3H2O→2CO2+CoASH+8H及1個GTP，是主要的氧化產(chǎn)能途徑。呼吸鏈水平氧化磷酸化：24H+6O2→12H2O及28個ATP，是共用的終端生物氧化產(chǎn)能途徑。三、丙酮酸氧化脫羧丙酮酸氧化脫羧是在丙酮酸脫氫酶系催化下，使丙酮酸轉變成乙酰CoA。這一過程可以看作是TCA循環(huán)的準備階段。丙酮酸氧化脫羧的重要性糖有氧分解代謝中的一個重要階段連接糖酵解途徑和三羧酸循環(huán)的中心環(huán)節(jié)糖代謝、脂代謝、氨基酸代謝的重要聯(lián)系點最具代表性的復合酶系糖酵解乙酰輔酶A丙酮酸三羧酸循環(huán)連接糖酵解和三羧酸循環(huán)的中心環(huán)節(jié)泛酸巰基乙胺腺苷-3’-磷酸焦磷酸1、丙酮酸氧化脫羧的總體過程丙酮酸(pyruvate)進入線粒體(mitochondrium)，在丙酮酸脫氫酶系(pyruvate

dehydrogenasecomplex)的催化下，氧化脫羧生成乙酰CoA(acetyl

CoA)。

丙酮酸+HSCoA+NAD+→乙酰-CoA+CO2+NADH+H+由一分子葡萄糖氧化分解可產(chǎn)生兩分子丙酮酸，故可生成兩分子乙酰CoA，兩分子CO2和兩分子（NADH+H+），可生成2×2.5分子ATP。此為不可逆反應；丙酮酸脫氫酶系是糖有氧氧化途徑的關鍵酶之一。丙酮酸進入線粒體Glycolysisoccursinthecytosolofcells.Pyruvateentersthemitochondriontobemetabolizedfurther.MitochondrialmatrixcontainsPyruvate

Dehydrogenase,enzymesofKrebsCycle,

and

otherpathways,e.g.,fattyacidoxidation&aminoacidmetabolism.Innermembranecontainconstituentsoftherespiratorychain&ATPSynthase.Pyruvate

DehydrogenaseReactionPyruvate

Dehydrogenase,catalyzesoxidativedecarboxylationofpyruvate,toformacetyl-CoA.2、丙酮酸氧化脫羧的反應歷程丙酮酸脫氫酶系NADH+HNAD++CoA1丙酮酸羥乙基丙酮酸脫羧酶硫辛酸二氫硫辛酸乙酰轉移酶二氫硫辛酸脫氫酶(E3)乙酰二氫硫辛酸二氫硫辛酸(E1)2(E2)345TPP乙酰-CoA丙酮酸氧化脫羧的反應歷程丙酮酸脫羧：丙酮酸+TPP-E1→羥乙基-TPP-E1+CO2羥乙基氧化并轉移：羥乙基-TPP-E1+硫辛酸-E2→乙酰二氫硫辛酸-E2+TPP-E1轉?；阂阴６淞蛐了?E2+CoA→乙酰CoA+二氫硫辛酸-E2二氫硫辛酸脫氫氧化：二氫硫辛酸-E2+FAD-E3→硫辛酸-E2+FADH2-E3FADH2脫氫：FADH2-E3+NAD+→FAD-E3+NADH+H+3、丙酮酸脫氫酶系丙酮酸脫氫酶系由三種酶單體構成：丙酮酸脫羧酶（E1），二氫硫辛酸乙酰基轉移酶（E2），二氫硫辛酸脫氫酶（E3）。該多酶復合體有六種輔助因子：TPP，硫辛酸，NAD+，F(xiàn)AD，HSCoA和Mg2+。丙酮酸脫羧酶(E1)

輔助因子：TPP二氫硫辛酸乙?；D移酶(E2)核心酶

輔助因子：硫辛酸、乙酰輔酶A二氫硫辛酸脫氫酶(E3)

輔助因子：FAD、NAD+、Mg2+4、丙酮酸脫氫酶系催化作用模式5、丙酮酸脫氫酶系的調(diào)控丙酮酸脫氫酶催化的反應是糖代謝分支點上的關鍵步驟，對控制糖的有氧氧化代謝有重要的作用。該反應體系受到嚴格的調(diào)節(jié)控制。變構調(diào)節(jié)——反饋抑制丙酮酸脫氫酶系----變構酶乙酰CoA

（-）↓

ATP

（-）E1E2E3

（-）

NADH

CoASH、NAD+可解除對酶系的反饋抑制丙酮酸脫氫酶系的調(diào)控共價修飾調(diào)節(jié)

[ATP]/[ADP]，[乙酰CoA]/[CoASH]，[NADH]/[NAD+]增高

↓(+)丙酮酸脫羧酶E1-Ser

激酶

丙酮酸脫羧酶E1-Ser-P，

有催化活性

磷酸酶

無催化活性

↑(+)

[ATP]低，[丙酮酸]高，[Ca2+]增加丙酮酸高可抑制E1的磷酸化。[Ca2+]高，能促進E1的去磷酸化。丙酮酸氧化脫羧6、丙酮酸的來路和去路（有氧）

甘油

→丙酮酸的生成

↓↑

→丙酮酸的消耗

磷酸二羥丙酮線粒體內(nèi)

↓↑

糖酵解磷酸烯醇式丙酮酸氨基酸合成

Tyr,Trp,Phe

糖酵解↓↑糖異生

葡萄糖

糖酵解

丙酮酸

氨基酸合成Ala,Val,Leu

糖異生↓氨基酸分解

草酰乙酸

乙酰輔酶A

Ala,Gly,Ser,Cys,Trp,Thr

蘋果酸7、乙酰CoA的來路和去路丙酮酸氧化脫羧Leu,Lys,Trp,Tyr,Phe

酮體

分解Ile

丙酮脂肪酸

β-氧化

乙酰CoA

缺草酰乙酸乙酰乙酰CoA→β-羥丁酸

丙二酸單酰CoA

+琥珀酰CoA

乙酰乙酸

合成

+草酰乙酸脂肪酸糖異生葡萄糖

TCA循環(huán)→乙酰CoA的生成

→乙酰CoA的消耗

胞液內(nèi)8、乙酰輔酶A的功能AcetylCoA

functionsas:inputtoKrebsCycle,wheretheacetatemoietyisfurtherdegradedtoCO2.donorofacetateforsynthesisoffattyacids,ketonebodies,&cholesterol.四、三羧酸循環(huán)(TCA循環(huán))TCA循環(huán)以乙酰輔酶A與草酰乙酸縮合成含三個羧基的檸檬酸開始，故稱三羧酸循環(huán)（Tricarboxylicacidcycle,TCA循環(huán)），又稱檸檬酸循環(huán)或Krebs循環(huán)。檸檬酸的合成α-酮戊二酸的形成琥珀酸的形成草酰乙酸的再生TCA循環(huán)在物質(zhì)代謝和能量代謝中都很重要。TCA循環(huán)是糖、脂肪、氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)的不完全降解產(chǎn)物最后集中徹底氧化分解的公共途徑。1、TCA循環(huán)的概念TCA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(jīng)過一系列的代謝反應，乙?；谎趸纸?，而草酰乙酸再生的循環(huán)反應過程。乙酰CoA+2H2O+3NAD++FAD+ADP+Pi

→2CO2+3(NADH+H+)+FADH2+ATP+CoASH三羧酸循環(huán)在線粒體中進行。一分子乙酰CoA氧化分解后共可生成10分子ATP，故此階段可生成2×10=20分子ATP。2、TCA循環(huán)的特點循環(huán)反應在線粒體(mitochondrium)中進行，為不可逆反應。每完成一次循環(huán)，氧化分解掉一分子乙?；缮?0分子ATP。循環(huán)的中間產(chǎn)物既不能通過此循環(huán)反應生成，也不被此循環(huán)反應所消耗。三羧酸循環(huán)中有兩次脫羧反應，生成兩分子CO2。循環(huán)中有四次脫氫反應，生成三分子NADH和一分子FADH2。循環(huán)中有一次底物水平磷酸化，生成一分子GTP。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。3、反應歷程三羧酸循環(huán)Acetyl-CoAH2OCoASH草酰乙酸檸檬酸合成酶檸檬酸H2O1順烏頭酸酶2順烏頭酸2順烏頭酸酶H2O異檸檬酸３

異檸檬酸脫氫酶NAD+NADH+H+334

–酮戊二酸脫氫酶......CoASHNADNADH+H++5.

琥珀酰CoA合成酶琥珀酰CoAGDP+PiGTPCoASH琥珀酸６.琥珀酸脫氫酶FADFADH2延胡索酸７.延胡索酸酶L-蘋果酸８.蘋果酸脫氫酶H2ONADH+HNAD+CO2CO2草酰琥珀酸α-酮戊二酸451）檸檬酸的合成在檸檬酸合酶催化下，草酰乙酸與乙酰CoA反應，生成檸檬酸。TheaceticacidsubunitofacetylCoAiscombinedwithoxaloacetatetoformamoleculeofcitrate.

TheacetylcoenzymeAactsonlyasatransporterofaceticacidfromoneenzymetoanother.

AfterStep1,thecoenzymeisreleasedbyhydrolysissothatitmaycombinewithanotheraceticacidmoleculetobegintheKrebscycleagain.檸檬酸合酶+H2OHSCoA檸檬酸的合成檸檬酸的合成反應為TCA循環(huán)的第一個不可逆限速步驟，乙酰輔酶A的高能硫酯鍵水解釋放的大量能量推動檸檬酸的合成。ΔGo’=-32.2kJ/mol檸檬酸合酶檸檬酸合酶是檸檬酸循環(huán)的特征性酶和限速酶。ATP，NADH，琥珀酰CoA，脂酰CoA抑制檸檬酸合酶。氟乙酸形成的氟乙酰CoA與草酰乙酸縮合可生成氟檸檬酸（致死性合成反應），它與烏頭酸酶結合抑制檸檬酸循環(huán)。2）α-酮戊二酸的形成檸檬酸異構化形成異檸檬酸異檸檬酸氧化脫羧形成α-酮戊二酸①檸檬酸異構化在順烏頭酸酶[Aconitase(E.C.4.2.1.3)]催化下，檸檬酸經(jīng)順烏頭酸異構化成異檸檬酸。ΔGo’=+6.27kJ/molThecitricacidmoleculeundergoesanisomerization.

Ahydroxylgroupandahydrogenmoleculeareremovedfromthecitratestructureintheformofwater.

Thetwocarbonsformadoublebonduntilthewatermoleculeisaddedback.

Onlynow,thehydroxylgroupandhydrogenmoleculearereversedwithrespecttotheoriginalstructureofthecitratemolecule.

Thus,isocitrateisformed.順烏頭酸酶②異檸檬酸氧化TheisocitratemoleculeisoxidizedbyaNADmolecule.

TheNADmoleculeisreducedbythehydrogenatomandthehydroxylgroup.TheNADbindswithahydrogenatomandcarriesofftheotherhydrogenatomleavingacarbonylgroup.

Thisstructureisveryunstable,soamoleculeofCO2

isreleasedcreatingalpha-ketoglutarate.ΔGo’=-7.1kJ/molNADH+H++CO2NAD+異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶催化的反應屬于β裂解反應，脫去了原來草酰乙酸上的羧基，反應生成的α-酮戊二酸是碳、氮代謝的公共中間產(chǎn)物。此反應是TCA循環(huán)中的第一次氧化脫羧反應，也是第二個不可逆限速步驟。異檸檬酸脫氫酶是變構調(diào)節(jié)酶，該酶有兩種同工酶。ADP別構激活異檸檬酸、Mg2+，NAD+，ADP具有正協(xié)同效應NADH，ATP為別構抑制物能荷低有利于反應進行該酶可被磷酸化而抑制植物中異檸檬酸也可裂解生成琥珀酸和乙醛酸3）琥珀酸的形成α-酮戊二酸氧化脫羧形成琥珀酰-CoA琥珀酰-CoA轉移高能硫酯鍵形成琥珀酸，并導致底物水平磷酸化①α-酮戊二酸氧化脫羧Inthisstep,coenzymeA,returnstooxidizethealpha-ketoglutaratemolecule.

AmoleculeofNADisreducedagaintoformNADHandleaveswithanotherhydrogen.

Thisinstabilitycausesacarbonylgrouptobereleasedascarbondioxideandathioesterbondisformedinitsplacebetweentheformeralpha-ketoglutarateandcoenzymeAtocreateamoleculeofsuccinyl-coenzymeAcomplex.ΔGo’=-33.2kJ/molNAD++HSCoANADH+H++CO2α-酮戊二酸脫氫酶系α-酮戊二酸氧化脫羧α-酮戊二酸脫氫酶復合體催化形成琥珀酰CoA，有三個作用：驅(qū)使NAD+還原，促使反應向氧化方向進行并大量放能，相當?shù)哪芰恳早牾oA高能鍵貯存起來，此高能硫酯鍵可用于下步的底物水平磷酸化。琥珀酰輔酶A性質(zhì)活潑，可與甘氨酸合成卟啉環(huán)，進而合成血紅素、葉綠素、細胞色素等。此反應是TCA循環(huán)中的第二次氧化脫羧反應，也是第三個不可逆限速反應。在以上四種酶的作用下，與乙酰CoA等量的碳原子都以CO2形式釋放出來了（依次為草酰乙酸上的兩個羧基）。α-酮戊二酸脫氫酶復合體α-酮戊二酸脫氫酶復合體與丙酮酸脫氫酶復合體非常相似，也由三種酶蛋白和六種輔助因子（TPP，硫辛酸，CoA，F(xiàn)AD，NAD+，Mg2+）組成。α-酮戊二酸脫氫酶復合體的E1、E2與丙酮酸脫氫酶復合體的E1、E2不同，分別為α-酮戊二酸脫羧酶分子（12個），轉琥珀?；阜肿樱?4個）；而E3（12個二氫硫辛酸脫氫酶）及六個輔助因子（TPP、CoASH、硫辛酸、NAD+、FAD、Mg2+）與丙酮酸脫氫酶復合體完全相同。α-酮戊二酸脫氫酶復合體的催化作用機制也與丙酮酸脫氫酶復合體相似。②底物磷酸化AwatermoleculeshedsitshydrogenatomstocoenzymeA.

Then,afree-floatingphosphategroupdisplacescoenzymeAandformsabondwiththesuccinylcomplex.

ThephosphateisthentransferredtoamoleculeofGDPtoproduceanenergymoleculeofGTP.

Itleavesbehindamoleculeofsuccinate.這是TCA循環(huán)中唯一一步底物水平磷酸化反應，它是前一步反應生成的高能鍵的能量轉移反應。ΔGo’=-2.9kJ/mol琥珀酸分子對稱→以后幾步各反應部位具有同等幾率。GDP+PiGTP琥珀酰CoA合成酶4）草酰乙酸的再生琥珀酸脫氫形成延胡索酸延胡索酸加水形成蘋果酸蘋果酸脫氫形成草酰乙酸①琥珀酸脫氫Inthisstep,succinateisoxidizedbyamoleculeofFAD(Flavinadeninedinucleotide).

TheFADremovestwohydrogenatomsfromthesuccinateandforcesadoublebondtoformbetweenthetwocarbonatoms,thuscreatingfumarate.ΔGo’≈0kJ/mol此反應是TCA循環(huán)中的第三次脫氫反應。丙二酸與琥珀酸結構相似，是很強的競爭性抑制劑。FADH2FAD琥珀酸脫氫酶②蘋果酸形成Anenzymeaddswatertothefumaratemoleculetoformmalate.Themalateiscreatedbyaddingonehydrogenatomtoacarbonatomandthenaddingahydroxylgrouptoacarbonnexttoaterminalcarbonylgroup.ΔGo’≈0kJ/mol延胡索酸酶H2O③蘋果酸脫氫Inthisfinalstep,themalatemoleculeisoxidizedbyaNADmolecule.

Thecarbonthatcarriedthehydroxylgroupisnowconvertedintoacarbonylgroup.

Theendproductisoxaloacetatewhichcanthencombinewithacetyl-coenzymeAandbegintheKrebscyclealloveragain.

ΔGo’=+29.7kJ/mol此反應是TCA循環(huán)的最后一步反應，也是第四次脫氫反應，經(jīng)過這一步又回到了草酰乙酸分子。蘋果酸脫氫酶NAD+NADH+H+InsummaryInsummary,threemajoreventsoccurduringtheKrebscycle.

OneGTP(guanosine

triphosphate)isproducedwhicheventuallydonatesaphosphategrouptoADPtoformoneATP;threemoleculesofNADarereduced;andonemoleculeofFADisreduced.

AlthoughonemoleculeofGTPleadstotheproductionofoneATP,theproductionofthereducedNADandFADarefarmoresignificantinthecell'senergy-generatingprocess.

ThisisbecauseNADHandFADH2donatetheirelectronstoanelectrontransportsystemthatgenerateslargeamountsofenergybyformingmanymoleculesofATP.4、TCA循環(huán)的調(diào)控

1）TCA循環(huán)本身制約系統(tǒng)的調(diào)節(jié)底物的推動作用：乙酰輔酶A，草酰乙酸。線粒體中的乙酰輔酶A，草酰乙酸一般不能使相關的酶達到飽和，因此酶促反應速率隨底物濃度的增加而加快。產(chǎn)物的抑制作用：NADH，檸檬酸等。2）ATP、ADP和Ca2＋對檸檬酸循環(huán)的調(diào)節(jié)ATP抑制，ADP促進Ca2＋激活丙酮酸脫氫酶、異檸檬酸脫氫酶、α-酮戊二酸脫氫酶3）TCA循環(huán)的調(diào)節(jié)位點第一個調(diào)控位點：檸檬酸合成酶。它是TCA循環(huán)的特征性酶，它催化的是第一個不可逆限速步驟。它對TCA循環(huán)前半段途徑起主要調(diào)節(jié)作用。ADP、AMP、Pi、NAD+及乙酰CoA是變構激活劑；ATP、NADH、琥珀酰CoA、脂酰CoA和檸檬酸是變構抑制劑。第二個調(diào)控位點：異檸檬酸脫氫酶。第二個限速步驟。ADP、NAD+是變構激活劑；ATP、NADH是變構抑制劑。第三個調(diào)控位點：α-酮戊二酸脫氫酶復合體。第三個限速步驟。它對TCA循環(huán)后半段途徑起主要調(diào)節(jié)作用。復合體中的二氫硫辛酸脫氫酶是變構調(diào)節(jié)酶，ATP、GTP、琥珀酰CoA、NADH及Ca2+是變構抑制劑。5、TCA循環(huán)的回補途徑回補途徑為TCA循環(huán)補充中間產(chǎn)物。TCA循環(huán)的回補途徑主要有丙酮酸羧化支路乙醛酸循環(huán)其它無定向代謝途徑。

如：L-Asp.脫氨生成草酰乙酸；

L-Glu.脫氨生成α-酮戊二酸。1）丙酮酸羧化支路丙酮酸羧化支路為TCA循環(huán)供應草酰乙酸和蘋果酸。已經(jīng)證明有好幾種酶催化這一反應，其中，最具普遍意義的有：丙酮酸羧化酶蘋果酸酶磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶丙酮酸羧化酶在丙酮酸羧化酶催化下，丙酮酸羧化形成草酰乙酸。丙酮酸羧化酶是寡聚酶，有四個亞基，各需一分子生物素和一個Mg2+作輔基，乙酰輔酶A是其變構激活劑。蘋果酸酶蘋果酸酶催化丙酮酸還原羧化成蘋果酸。蘋果酸酶存在于真核細胞中。磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶可催化磷酸烯醇式丙酮酸生成草酰乙酸。植物、細菌、人腦和心臟中可發(fā)生此反應。2）乙醛酸循環(huán)許多植物、微生物能夠在乙酸或產(chǎn)生乙酰CoA的化合物中生長，同時種子發(fā)芽時可以將脂肪轉化成糖。這是因為它們具有異檸檬酸裂解酶和蘋果酸合成酶，存在著一個類似于TCA循環(huán)的乙醛酸循環(huán)緣故。這種循環(huán)是TCA循環(huán)的修改形式，但是不存在于動物中。在異檸檬酸裂解酶催化下，異檸檬酸→琥珀酸+乙醛酸在蘋果酸合成酶催化下，乙醛酸+乙酰CoA+H2O→蘋果酸+CoASH乙醛酸循環(huán)的特征反應乙醛酸循環(huán)與TCA循環(huán)的聯(lián)系乙醛酸循環(huán)的反應歷程在檸檬酸合成酶催化下，乙酰CoA+草酰乙酸+H2O→檸檬酸+CoASH在順烏頭酸酶,Fe2+催化下,檸檬酸→烏頭酸+H2O→異檸檬酸在異檸檬酸裂解酶催化下，異檸檬酸→琥珀酸+乙醛酸在蘋果酸合成酶催化下，乙醛酸+乙酰CoA+H2O→蘋果酸+CoASH在蘋果酸脫氫酶催化下，蘋果酸+NAD+→草酰乙酸+NADH+H+總反應式：2乙酰CoA+NAD++2H2O→琥珀酸+2CoASH+NADH+H+異檸檬酸走了一個捷徑，跳過TCA循環(huán)中的草酰琥珀酸、α-酮戊二酸、琥珀酰CoA，形成一個與TCA循環(huán)相聯(lián)系的小循環(huán)。乙醛酸循環(huán)乙醛酸循環(huán)乙酰輔酶A乙醛酸循環(huán)的意義乙醛酸循環(huán)除了能作為TCA循環(huán)的補充支路之外，借此附屬路線植物和某些微生物可以利用脂肪酸、乙酸作為唯一能源和碳源獲得生物能量，合成糖類化合物和氨基酸、蛋白質(zhì)，維持正常生長。3)其他回補途徑三羧酸循環(huán)的

無定向代謝途徑1乙酰輔酶A檸檬酸異檸檬酸-酮戊二酸琥珀酰輔酶A琥珀酸延胡索酸蘋果酸草酰乙酸丙酮酸脂肪酸膽固醇氨基酸奇數(shù)碳鏈脂肪酸異亮氨酸蛋氨酸纈氨酸卟啉天冬氨酸苯丙氨酸酪氨酸葡萄糖氨基酸CO2表示處于該位點的三羧酸循環(huán)中間體可用于相應的生物合成途徑。表示由該途徑可補充三羧酸循環(huán)中間體的不足。6、TCA循環(huán)的生理意義TCA循環(huán)是細胞內(nèi)各種能源物質(zhì)（糖、脂、蛋白質(zhì)三大物質(zhì)通過生成乙酰CoA等）完全氧化分解的共同通路；TCA循環(huán)為細胞提供能量；TCA循環(huán)是糖、脂、蛋白質(zhì)三大物質(zhì)轉化的樞紐。有氧氧化的生理意義為細胞提供能量乙酰CoA為糖、脂肪酸、氨基酸代謝的公共產(chǎn)物，經(jīng)TCA循環(huán)三大物質(zhì)可分解產(chǎn)能有氧氧化是糖、脂肪酸、甘油、氨基酸相互轉化的聯(lián)系點有氧氧化為生物合成提供碳鏈葡萄糖有氧氧化產(chǎn)生的能量

P/O=1.5

琥珀酸

FADNAD→FMN→Fe-S→Q→Cytb→Fe-S→Cytc1→Cytc→Cyta→Cyta3→O2P/O=2.5

P/O=1P/O=0.5P/O=1

10(NADH+H+)+2FADH2+6O2+28ADP+28Pi

→12H2O+10NAD++2FAD+（2.5×10+1.5×2）ATP+28H2O總反應式：

C6H12O6+6O2+32ADP+32Pi

→6CO2+32ATP+38H2O五、磷酸戊糖途徑（HMP途徑）磷酸戊糖途徑（pentosephosphatepathway）是葡萄糖氧化分解的另一條重要途徑，它的功能不是產(chǎn)生ATP，而是產(chǎn)生細胞所需的具有重要生理作用的特殊物質(zhì)，如NADPH和5-磷酸核糖。這條途徑存在于肝臟、脂肪組織、甲狀腺、腎上腺皮質(zhì)、性腺、紅細胞等組織中。代謝相關的酶存在于細胞質(zhì)中。1、HMP途徑的反應歷程磷酸戊糖途徑是一個比較復雜的代謝途徑：6分子葡萄糖經(jīng)磷酸戊糖途徑可以使1分子葡萄糖轉變?yōu)?分子CO2。磷酸戊糖途徑的過程見圖25-2。反應可分為兩個階段：第一階段是氧化反應，產(chǎn)生NADPH及5-磷酸核糖；第二階段是非氧化反應，是一系列基團的轉移過程。磷酸戊糖途徑的兩個階段非氧化分子重排階段

6核酮糖-5-P

5果糖-6-P5葡萄糖-6-P氧化脫羧階段

6G-6-P6

葡萄糖酸-6-P6

核酮糖-5-P

6NADP+6NADPH6NADP+6NADPH6CO26H2O第一階段-------6-磷酸葡萄糖的氧化降解6-磷酸葡萄糖在6-磷酸葡萄糖脫氫酶(Glucose-6-phosphatedehydrogenase,G-6-PD）、6-P-葡萄糖酸內(nèi)酯水解酶、及6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶的催化下，以NADP+作為它們的輔酶，G-6-P在第一位碳原子上脫氫脫羧而轉變?yōu)?-磷酸核酮糖，同時生成2分子NADPH+H+及1分子CO2。5-磷酸核酮糖在異構酶的作用下成為5-磷酸核糖。6-磷酸葡萄糖脫氫酶催化的反應不可逆，是HMP途徑的限速步驟，NADP+起激活作用；NADPH起反饋抑制作用。在這一階段中產(chǎn)生了NADPH+H+和5-磷酸核糖這兩個重要的代謝產(chǎn)物。HMP途徑的氧化脫羧階段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(nèi)酯6-磷酸葡萄糖酸CO26-磷酸葡萄糖脫氫酶內(nèi)酯酶6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶第二階段----磷酸戊糖的非氧化分子重排在這一階段中磷酸戊糖繼續(xù)代謝，通過一系列的反應，循環(huán)再生成G-6-P。5-磷酸核酮糖經(jīng)異構反應轉變?yōu)?-磷酸核糖或5-磷酸木酮糖；三種形式的磷酸戊糖經(jīng)轉酮醇酶催化轉移酮醇基(-CO-CH20H)及轉醛醇酶催化轉移醛醇基(-CHOH-CO-CH20H)，進行基團轉移，中間生成三碳和七碳、四碳和六碳等的單糖磷酸酯；最后轉變成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛，3-磷酸甘油醛進一步代謝成為G-6-P。HMP途徑的非氧化分子重排階段H2OPi6

5-磷酸核酮糖2

5-磷酸核糖2

5-磷酸木酮糖2

3-磷酸甘油醛2

7-磷酸景天庚酮糖2

4-磷酸赤蘚丁糖2

6-磷酸果糖2

5-磷酸木酮糖2

3-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階段之一階段之二階段之三1）5-磷酸核酮糖的異構化反應磷酸戊糖差向異構酶磷酸戊糖異構酶5-磷酸木酮糖5-磷酸核糖5-磷酸核酮糖2）基團轉移反應——轉酮反應與轉醛反應+24-磷酸赤蘚糖+25-磷酸核糖23-磷酸甘油醛轉酮酶、TPP、Mg2+轉醛酶26-磷酸果糖+7-磷酸景天庚酮糖2H25-磷酸木酮糖2）基團轉移反應——轉酮反應與轉醛反應(續(xù)前)+24-磷酸赤蘚糖+23-磷酸甘油醛26-磷酸果糖轉酮酶、TPP、Mg2+25-磷酸木酮糖3）3-磷酸甘油醛的異構、縮合與水解H2OPi1,6-二磷酸果糖23-磷酸甘油醛6-磷酸果糖醛縮酶二磷酸果糖酯酶異構酶2．HMP途徑的產(chǎn)能情況HMP途徑的終產(chǎn)物兩分子3-P-甘油醛→轉變成1分子G-6-P（+1ATP），

6-P-果糖→轉變成G-6-P，于是：6×G-6-P+12NADP++6H2O→5×G-6-P+12NADPH+12H++6CO2。而G+ATP→G-6-P+ADP，于是：G+ATP+12NADP++6H2O→12NADPH+12H++6CO2+ADP，總產(chǎn)能12×2.5－1+1＝30ATP。3、HMP途徑的生理意義磷酸戊糖途徑不是供能的主要途徑，它的主要生理作用是提供生物合成所需的一些原料。HMP途徑產(chǎn)生大量的NADPH+H+，可作為生物合成所需的還原力；HMP途徑中生成的C3、C4、C5、C6、C7等中間產(chǎn)物可作為生物合成的前體。且它們可通過磷酸戊糖途徑互相轉換如5-P-核糖是核苷酸、His、Trp的前體；C3、C4是芳香族氨基酸的前體。特殊情況下，HMP可為細胞提供能量；HMP途徑是戊糖代謝的主要途徑，并可將戊糖代謝和己糖代謝相聯(lián)系。提供NADPH+H+NADPH+H+作為供氫體參與生物合成反應。如脂肪酸、類固醇激素等生物合成時都需NADPH+H+，所以脂類合成旺盛的組織如肝臟、乳腺、腎上腺皮質(zhì)、脂肪組織等磷酸戊糖途徑比較活躍.NADPH+H+是加單氧酶體系的輔酶之一，參與體內(nèi)羥化反應，例如一些藥物、毒物在肝臟中的生物轉化作用等。NADPH+H+是谷胱甘肽還原酶的輔酶，NADPH使氧化型谷胱甘肽變?yōu)镚SH，對維持紅細胞中還原型谷胱甘肽(GSH)的正常含量起重要作用。GSH能去除紅細胞中的H2O2，維護紅細胞的完整性：H2O2在紅細胞中的積聚，會加快血紅蛋白氧化生成高鐵血紅蛋白的過程，降低紅細胞的壽命；H2O2對脂類的過氧化會導致紅細胞膜的破壞，造成溶血。遺傳性G-6-PD缺乏的患者，磷酸戊糖途徑不能正常進行，造成NADPH+H+減少，GSH含量低下，紅細胞易破壞而發(fā)生溶血性貧血。六、磷酸解酮酶途徑與異型乳酸發(fā)酵

1．磷酸解酮酶途徑（PK途徑）

磷酸解酮酶途徑存在于某些細菌（乳桿菌、雙歧桿菌）和少數(shù)真菌（根霉）中。己糖、戊糖都可由此途徑代謝。PK途徑的反應過程：第一階段：六碳糖降解為五碳糖。走HMP途徑：

G+ATP+2NADP++H2O→5-P-木酮糖+ADP+2NADPH+2H++CO2。第二階段：五碳糖裂解。在磷酸解酮酶、TPP催化下，

5-P-木酮糖+H3PO4→3-P-甘油醛+乙酰磷酸，此為PK途徑的特征性反應。第三階段：產(chǎn)能。

1）3-P-甘油醛+H3PO4+2ADP→乳酸+2ATP，走EMP途徑。磷酸解酮酶途徑2）A.在乙酸激酶催化下，乙酰磷酸+ADP→乙酸+ATP；

B.在醛脫氫酶催化下，乙酸+NADPH+H+→乙醛+NADP++H2O；

C.在乙醇脫氫酶催化下，乙醛+NADPH+H+→乙醇+NADP+。總反應式：C6H12O6+2ADP+2H3PO4→CH3CHOHCOOH+CH3CH2OH+CO2+2ATP。PK途徑與EMP途徑效果相當，完全一致。EMP：C6H12O6+2H3PO4+2ADP+2NAD+→2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H+；丙酮酸+NADH+H+→乳酸+NAD+；丙酮酸+NADH+H+→乙醇+CO2+NAD+。2．異型乳酸發(fā)酵異型乳酸發(fā)酵：葡萄糖由PK途徑發(fā)酵后，除產(chǎn)生乳酸外，還產(chǎn)生較多的乙醇和CO2的發(fā)酵過程。異型乳酸發(fā)酵菌：發(fā)酵1mol葡萄糖產(chǎn)生的乳酸少于1.8mol，同時還產(chǎn)較多的乙醇、CO2或乙酸、甘油、甘露醇等產(chǎn)物的乳酸菌。同型乳酸發(fā)酵：用于發(fā)酵乳酸。異型乳酸發(fā)酵：用于發(fā)酵生產(chǎn)活菌飲料(如雙歧桿菌)。七、脫氧酮糖酸途徑與細菌酒精發(fā)酵

1．脫氧酮糖酸途徑（ED途徑）嗜糖假單孢桿菌、運動假單胞桿菌等專性厭氧菌在單糖代謝中只有脫氧酮糖酸途徑。ED途徑由部分HMP途徑、部分EMP途徑和兩個特有的酶組成。ED途徑的反應過程：第一階段：走HMP途徑：

G+ATP+NADP++H2O→6-P-葡萄糖酸+ADP+NADPH+H+；脫氧酮糖酸途徑第二階段：六碳糖降解為三碳糖。

1）在6-P-葡萄糖酸脫水酶（ED途徑的特征性酶）、GSH、Fe2+催化下，6-P-葡萄糖酸→2-酮-3-脫氧-6-P-葡萄糖酸+H2O，反應不可逆。

2）在脫氧酮糖酸醛縮酶催化下，2-酮-3-脫氧-6-P-葡萄糖酸→丙酮酸+3-P-甘油醛，反應可逆。第三階段：氧化產(chǎn)能。走EMP途徑：3-P-甘油醛+Pi+2ADP+NAD+→丙酮酸+2ATP+H2O+NADH+H+?？偡磻剑篊6H12O6+NADP++NAD++ADP+Pi→2丙酮酸+NADH+H++NADPH+H++ATP+H2O。2．細菌酒精發(fā)酵首先經(jīng)ED途徑：葡萄糖→2丙酮酸；接著在丙酮酸脫羧酶催化下，2丙酮酸→2乙醛+2CO2；最后在醇脫氫酶催化下，

2乙醛+NADH+H+/NADPH+H+→2乙醇?？偡磻剑?/p>

C6H12O6+ADP+Pi→2乙醇+2CO2+ATP+H2O。酵母菌：代謝速度慢，發(fā)酵周期長，酒精發(fā)酵發(fā)酵工藝技術條件要求低；細菌：代謝速度快，發(fā)酵周期短，酒精產(chǎn)率高，發(fā)酵工藝技術條件要求高。八、葡萄糖分解代謝途徑的相互聯(lián)系

1、不同生物中的葡萄糖分解代謝途徑

葡萄糖

EMP

HMP

無O2丙酮酸有O2EMP酵母菌EMP

乳酸菌EMP

梭狀芽ED

運動假PK

乳酸菌孢桿菌單胞菌

乙醇乳酸乙酰CoA

乙醇乳酸

TCA

或甘油丙酮、丁醇、乙醇

異丙醇、丁酸ATP

↑↑↑↑↑

酵母菌同型丁酸型發(fā)酵細菌異型CO2酒精發(fā)酵乳酸發(fā)酵酒精發(fā)酵乳酸發(fā)酵

2、葡萄糖分解代謝的生理意義1）為細胞提供能量；2）為細胞提供生物合成所需要的前體。EMP途徑：主要用于產(chǎn)能，其次某些中間產(chǎn)物可作