生物化學(xué)：糖的有氧氧化

葡萄糖在有氧條件下，徹底氧化成水和CO2的反應(yīng)過(guò)程稱為有氧氧化。這是糖氧化的主要方式。I、糖的有氧氧化AerobicOxidationofGlucose一、有氧氧化的反應(yīng)過(guò)程分為三個(gè)階段：（一）丙酮酸的氧化脫羧酵解生成的丙酮酸可穿過(guò)線粒體膜進(jìn)入線粒體內(nèi)室，在丙酮酸脫氫酶系的催化下脫氫、脫羧，生成乙酰輔酶A。經(jīng)脫氫、脫羧、?；梢阴oA，這是不可逆反應(yīng)。丙酮酸脫氫酶復(fù)合體

丙酮酸脫羧酶(E1)※由三種酶組成二氫硫辛酸乙?；D(zhuǎn)移酶(E2)

二氫硫辛酰胺脫氫酶(E3)※五種輔助因子：TPP（VB1）、硫辛酰胺、HSCoA、NAD+（Vpp）、FAD（VB2）硫胺素焦磷酸、硫胺酰胺、輔酶A、黃素腺嘌呤二核苷酸、尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸HSCoANAD+丙酮酸脫氫酶復(fù)合體輔基：硫胺素焦磷酸、硫胺酰胺、黃素腺嘌呤二核苷酸 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸1.硫胺素焦磷酸羥乙基硫胺素焦磷酸2.羥乙基轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴；⑥D(zhuǎn)移到E23.乙酰基轉(zhuǎn)移到輔酶A丙酮酸脫氫酶復(fù)原由乙酰CoA與草酰乙酸縮合成檸檬酸開(kāi)始，經(jīng)反復(fù)脫氫、脫羧再生成草酰乙酸的循環(huán)反應(yīng)過(guò)程。又稱檸檬酸循環(huán)（Citratecycle）和Krebs循環(huán)。部位：線粒體基質(zhì)（二）三羧酸循環(huán)--TCA

(tricarboxylicacidcycle)1.三羧酸循環(huán)的反應(yīng)過(guò)程(1)2C的乙?；c4C的草酰乙酸縮合成6C的檸檬酸

檸檬酸合成酶乙酰CoA草酰乙酸檸檬酸(2)(3)檸檬酸異構(gòu)化后，形成異檸檬酸順烏頭酸酶順烏頭酸酶檸檬酸異檸檬酸順烏頭酸將叔醇（檸檬酸）經(jīng)由順烏頭酸轉(zhuǎn)變?yōu)楦籽趸闹俅迹ó悪幟仕幔?4)

異檸檬酸脫氫脫羧成為5C的

－酮戊二酸異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸α－酮戊二酸是TCA的第一個(gè)氧化脫羧反應(yīng)，異檸檬酸脫氫酶有兩種，存在位置和使用的輔酶不同(5)(6)

－酮戊二酸氧化脫羧，生成含4C的琥珀酸琥珀酸硫激酶酮戊二酸脫氫酶系α－酮戊二酸琥珀酸是第二個(gè)氧化脫羧反應(yīng)琥珀酰-CoA(7)琥珀酸脫氫生成延胡索酸琥珀酸脫氫酶琥珀酸延胡索酸(8)延胡索酸加水形成蘋(píng)果酸延胡索酸酶延胡索酸蘋(píng)果酸(9)蘋(píng)果酸脫氫形成草酰乙酸蘋(píng)果酸脫氫酶蘋(píng)果酸草酰乙酸Citratecycle三羧酸循環(huán)小結(jié)Reducingequivalents

在TAC中，1分子乙酰CoA經(jīng)2次脫羧，生成2個(gè)CO2，這是體內(nèi)CO2的主要來(lái)源；4次脫氫，其中3次以NAD+為受氫體(2.5ATP)，1次以FAD為受氫體(1.5ATP)；1次底物水平磷酸化?？偡磻?yīng)式：乙酰CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+3NADH+3H++FADH2+GTP+HSCoA三羧酸循環(huán)的特點(diǎn)①在有氧條件下進(jìn)行，產(chǎn)生的還原當(dāng)量經(jīng)氧化磷酸化可產(chǎn)生ATP，是產(chǎn)生ATP的主要途徑。②不可逆。③中間產(chǎn)物的回補(bǔ)：主要是丙酮酸羧化成草酰乙酸；其次為丙酮酸還原成蘋(píng)果酸,再生成草酰乙酸。2、有氧氧化生成的ATPG→2丙酮酸：凈產(chǎn)生7個(gè)ATP。反應(yīng)過(guò)程生成ATP數(shù)葡萄糖

→6-磷酸葡萄糖－16-磷酸果糖

→1,6-二磷酸果糖－13-磷酸甘油醛→1,3-二磷酸甘油酸2

2.5（NADH+H+）1,3-二磷酸甘油酸→3-二磷酸甘油酸2

1磷酸烯醇式丙酮酸→烯醇式丙酮酸2

1總計(jì)7丙酮酸→乙酰CoA：產(chǎn)生5個(gè)ATP。反應(yīng)過(guò)程生成ATP數(shù)丙酮酸→乙酰CoA2

2.5（NADH+H+）TCA:一分子乙酰CoA經(jīng)TCA產(chǎn)生3（NADH+H+）和1個(gè)FADH2，加上底物水平磷酸化生成1個(gè)高能磷酸鍵，共產(chǎn)生20個(gè)ATP。反應(yīng)過(guò)程生成ATP數(shù)異檸檬酸→

-酮戊二酸2

2.5

-酮戊二酸→琥珀酰CoA2

2.5琥珀酰CoA→琥珀酸2

1琥珀酸→延胡索酸2

1.5蘋(píng)果酸→草酰乙酸2

2.5總計(jì)20結(jié)論：1molGlucose徹底氧化成CO2和H2O，可凈生成32molATP。G→2丙酮酸：凈產(chǎn)生7個(gè)ATP。丙酮酸→乙酰CoA：產(chǎn)生5個(gè)ATP。TCA:一分子乙酰CoA經(jīng)TCA產(chǎn)生3（NADH+H+）和1個(gè)FADH2，加上底物水平磷酸化生成1個(gè)高能磷酸鍵，共產(chǎn)生20個(gè)ATP。3.三羧酸循環(huán)的生理意義②三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的共同氧化途徑。①

提供能量③三大物質(zhì)代謝聯(lián)系的樞紐。二、有氧氧化的調(diào)節(jié)除對(duì)酵解途徑三個(gè)關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)外，還對(duì)丙酮酸脫氫酶復(fù)合體、檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶和

-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體四個(gè)關(guān)鍵酶存在調(diào)節(jié)。1.丙酮酸脫氫酶復(fù)合體變構(gòu)調(diào)節(jié)：共價(jià)修飾調(diào)節(jié)：磷酸化失活胰島素和Ca2+促進(jìn)其去磷酸化，使其活性增加。2.檸檬酸合酶變構(gòu)激活劑：ADP變構(gòu)抑制劑：NADH、琥珀酰CoA、檸檬酸、ATP3.異檸檬酸脫氫酶變構(gòu)激活劑：ADP、Ca2+變構(gòu)抑制劑：ATP4.

–酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體與丙酮酸脫氫酶復(fù)合體相似。復(fù)合體中的二氫硫辛酸脫氫酶是變構(gòu)調(diào)節(jié)劑。主要受高濃度ATP、GTP、琥珀酰CoA、NADH抑制。ATP/ADP↑，抑制TCA，氧化磷酸化↓；

ATP/ADP↓，促進(jìn)TCA，氧化磷酸化↑。

總體說(shuō)

能為T(mén)CA循環(huán)補(bǔ)充中間產(chǎn)物的代謝途徑稱為回補(bǔ)途徑。 主要有丙酮酸羧化支路和乙醛酸循環(huán)三、回補(bǔ)途徑∶1、丙酮酸羧化支路∶

它能為T(mén)CA循環(huán)供應(yīng)草酰乙酸和蘋(píng)果酸。已經(jīng)證明有好幾種酶催化這一反應(yīng)，其中，最具普遍意義的有丙酮酸羧化酶和蘋(píng)果酸酶。(1)丙酮酸在丙酮酸羧化酶催化下形成草酰乙酸（需要生物素為輔酶）。(2)在真核細(xì)胞中，蘋(píng)果酸酶催化丙酮酸還原羧化成蘋(píng)果酸，反應(yīng)不需要ATP，但需要NADPH+H+。

(3)在植物、細(xì)菌、人腦和心臟中還存在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。2、乙醛酸循環(huán)(glyoxylatepathway/cycle)

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(zhǎng)。同時(shí)種子發(fā)芽時(shí)可以將脂肪轉(zhuǎn)化成糖。這是因?yàn)樗鼈兙哂挟悪幟仕崃呀饷负吞O(píng)果酸合成酶，存在著一個(gè)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(dòng)物中。

乙酰輔酶A乙醛酸循環(huán)的意義∶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(zhǎng)。3、其他回補(bǔ)途徑∶

天冬氨酸和谷氨酸的轉(zhuǎn)氨作用可以形成草酰乙酸和α-酮戊二酸。異亮氨酸、纈氨酸和蘇氨酸、甲硫氨酸也會(huì)形成琥珀酸。II、磷酸戊糖途徑

hexose

monophosphatepathway(HMP)

生物體中除TCA循環(huán)外，還有其他糖代謝途徑，其中磷酸戊糖途徑是較為重要的一種。在動(dòng)物和許多微生物中約有30%的葡萄糖可能由此途徑進(jìn)行氧化。

發(fā)現(xiàn)：向組織勻漿中添加糖酵解的抑制劑（碘乙酸），葡萄糖的利用仍在繼續(xù)。1、HMP途徑的生化過(guò)程∶在胞漿中進(jìn)行，廣泛存在于動(dòng)植物中。循環(huán)的起始物是葡萄糖-6-磷酸，經(jīng)氧化分解后產(chǎn)生五碳糖、CO2、NADPH?？偡磻?yīng)式：6G-6-P+7H2O+12NADP+

6核糖-5-磷酸+12NADPH+12H++6CO2

2、HMP途徑的生理意義∶

1)產(chǎn)生大量的NADPH，為生物合成提供還原力。

2)產(chǎn)生磷酸戊糖參加核酸代謝。

3)NADPH使紅細(xì)胞中的還原性谷胱苷肽再生，對(duì)維 持紅細(xì)胞的還原性（運(yùn)輸氧的能力）有重要作用。

4)HMP途徑是植物光合作用中從CO2合成葡萄糖的部 分途徑。癌細(xì)胞與糖代謝德國(guó)生理學(xué)家Otto.Warburg

在1924年提出一個(gè)觀點(diǎn)，認(rèn)為癌癥的產(chǎn)生是由于細(xì)胞糖無(wú)氧酵解增強(qiáng)加上氧消耗量降低造成的。這個(gè)被稱為瓦爾堡(Warburg)假說(shuō)。癌細(xì)胞生長(zhǎng)很快，過(guò)快的生長(zhǎng)使得細(xì)胞經(jīng)常處于一種缺氧狀態(tài)，于是癌細(xì)胞就關(guān)閉了需要線粒體的有氧氧化，能量則是通過(guò)葡萄糖的無(wú)氧酵解提供的。他因此獲得了1931年的諾貝爾獎(jiǎng)。高量表達(dá)的P73蛋白使葡萄糖-6-磷酸脫氫酶的活性大大增強(qiáng)，從而激活了磷酸戊糖途徑。這一代謝途徑無(wú)法產(chǎn)生細(xì)胞生長(zhǎng)必需的能量，而是產(chǎn)生大量戊糖與強(qiáng)還原劑NAPDH。概念：由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^(guò)程稱為糖異生。原料：乳酸、甘油、丙酮酸和生糖氨基酸等。部位：主要在肝臟，其次是腎臟。

IV、糖的異生(gluconeogenesis)（一）、糖異生途徑從丙酮酸生成G的具體反應(yīng)過(guò)程稱為糖異生途徑。基本上是糖酵解的逆過(guò)程，但是糖酵解途徑的三個(gè)關(guān)鍵酶催化的反應(yīng)是放能的不可逆反應(yīng)，又叫能障。在糖異生中它們由另一些酶來(lái)催化繞過(guò)這三個(gè)能障，需要ATP供能，以保證合成途徑的進(jìn)行。1.丙酮酸羧化支路磷酸烯醇式丙酮酸2.F-1,6-BP→F-6-P磷酸果糖激酶果糖-1,6-二磷酸酶3.G-6-P→G己糖激酶葡萄糖-6-磷酸酶（二）、糖異生的調(diào)節(jié)

當(dāng)AMP濃度高時(shí)，AMP刺激磷酸果糖激酶使糖酵解過(guò)程加速，同時(shí)果糖-1,6-二磷酸酶不再促進(jìn)糖異生作用。

饑餓時(shí)，機(jī)體血糖含量下降，血液中胰高血糖素水平升高，促進(jìn)糖異生，抑制糖分解。胰島素則作用相反。（三）、糖異生的生理意義1、維持血糖濃度恒定；2、補(bǔ)充肝糖原；3、乳酸利用（肌肉中的乳酸擴(kuò)散到血液并進(jìn)入肝臟，通過(guò)糖異生轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟牵?。各種物質(zhì)的糖異生乳酸→丙酮酸；生糖氨基酸→TCA中的各種羧酸→草酰乙酸；甘油→-磷酸甘油→磷酸二羥丙酮。第五節(jié)糖原的合成與分解

（自學(xué)）

糖原（glycogen）是葡萄糖的貯存形式，當(dāng)細(xì)胞中能量充足時(shí)，進(jìn)行糖原合成而貯存能量。當(dāng)能量供應(yīng)不足時(shí)，糖原分解產(chǎn)生ATP，以保證供應(yīng)生命活動(dòng)所需要的能量。 糖原的分解與合成是分別進(jìn)行的不同途徑，它們的反應(yīng)速度受激素、別構(gòu)酶的精細(xì)調(diào)節(jié)。

糖原的結(jié)構(gòu)類似于支鏈淀粉，分支短。糖原分子只有一個(gè)還原端。糖原的合成分解都是在非還原端上進(jìn)行的。

-1,4-糖苷鍵還原端

-1,6-糖苷鍵非還原端一、糖原的合成代謝(glycogenesis)UDPG是G的活化形式，是G活性供體。糖原合成中，每增加一個(gè)G單位消耗2個(gè)~P。糖原合酶是關(guān)鍵酶。

糖原分支的形成：二、糖原的分解代謝糖原分解（glycogenolysis）習(xí)慣上指肝糖原分解成G。磷酸化酶是糖原分解的關(guān)鍵酶。肌肉中無(wú)葡萄糖-6-磷酸酶。糖原的G單位酵解凈產(chǎn)生3個(gè)ATP。非還原端-1,6-糖苷鍵