生物化學(xué)課件7糖代謝

1、 第第7章章 糖代謝糖代謝 Carbohydrate Metabolism 吳吳 健健 o 代謝概論與糖代謝概況代謝概論與糖代謝概況 o 葡萄糖的分解代謝葡萄糖的分解代謝 o 糖異生作用糖異生作用 o 糖原的分解和合成糖原的分解和合成 本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容 重點(diǎn)：重點(diǎn)：糖酵解；三羧酸循環(huán)；磷酸糖酵解；三羧酸循環(huán)；磷酸 戊糖途徑；糖原的合成與分戊糖途徑；糖原的合成與分 解；糖異生途徑及生理意義解；糖異生途徑及生理意義 難點(diǎn)：難點(diǎn)：糖的分解代謝各代謝途徑之糖的分解代謝各代謝途徑之 間的關(guān)系間的關(guān)系 第第1節(jié)節(jié) 代謝概論與糖代謝概況代謝概論與糖代謝概況 1. 代謝的概念代謝的概念 指生物活體與外

2、界環(huán)境不斷進(jìn)行的物質(zhì)指生物活體與外界環(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。（包括氣體、液體和固體）和能量的交換過程。 其本質(zhì)是活細(xì)胞中發(fā)生一系列化學(xué)變化，每一其本質(zhì)是活細(xì)胞中發(fā)生一系列化學(xué)變化，每一 變化均由酶催化。變化均由酶催化。 包括包括: 分解代謝、合成代謝分解代謝、合成代謝 生物體內(nèi)新陳代謝生物體內(nèi)新陳代謝 合成代謝合成代謝 （同化作用）（同化作用） 分解代謝分解代謝 （異化作用）（異化作用） 小分子合成大分子小分子合成大分子 需要能量需要能量 釋放能量釋放能量 大分子分解成小分子大分子分解成小分子 能量代謝能量代謝 物質(zhì)代謝物質(zhì)代謝 2. 分解代謝和合成代謝分

3、解代謝和合成代謝 TAC循環(huán)循環(huán) G 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA CO2 NADH+H+ FADH2 H2O O ATP ADP Gn 分解代謝分解代謝 (catabolism) 合成代謝合成代謝 (anabolism) o合成代謝：合成代謝是一個集合過程合成代謝：合成代謝是一個集合過程 (convergent process)。由小分子由小分子(如氨基如氨基 酸等酸等)生成大分子生成大分子(如蛋白質(zhì)如蛋白質(zhì))的過程的過程 o合成代謝一般不是分解代謝簡單的逆向合成代謝一般不是分解代謝簡單的逆向 反應(yīng)，而是由不同酶催化的，通常需要反應(yīng)，而是由不同酶催化的，通常需要 消耗消耗ATP，還原供氫體多

4、為還原供氫體多為NADPH 3. 代謝途徑代謝途徑 o機(jī)體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)是在酶的催化下完成的，機(jī)體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)是在酶的催化下完成的， 在細(xì)胞內(nèi)這些反應(yīng)不是相互獨(dú)立的，而是在細(xì)胞內(nèi)這些反應(yīng)不是相互獨(dú)立的，而是 相互聯(lián)系的，一個反應(yīng)的產(chǎn)物可能就是下相互聯(lián)系的，一個反應(yīng)的產(chǎn)物可能就是下 一個反應(yīng)的底物，這樣構(gòu)成一連串的反應(yīng)，一個反應(yīng)的底物，這樣構(gòu)成一連串的反應(yīng)， 稱之為稱之為代謝途徑代謝途徑。 o由依次連接的反應(yīng)步驟組成由依次連接的反應(yīng)步驟組成, 從某些從某些關(guān)鍵中關(guān)鍵中 間產(chǎn)物開始間產(chǎn)物開始, 一直到產(chǎn)生特定的終產(chǎn)物。一直到產(chǎn)生特定的終產(chǎn)物。 o三個共同點(diǎn)：三個共同點(diǎn)： 代謝途徑是不可逆的；代謝途徑

5、是不可逆的； 分解代謝釋放能量，合成代謝消耗能量；分解代謝釋放能量，合成代謝消耗能量； 代謝途徑受多種因素調(diào)控。代謝途徑受多種因素調(diào)控。 p代謝途徑的分區(qū)：代謝途徑的分區(qū)： 代謝產(chǎn)物、酶、分子或代謝系統(tǒng)在細(xì)胞代謝產(chǎn)物、酶、分子或代謝系統(tǒng)在細(xì)胞 內(nèi)的不均一分布。內(nèi)的不均一分布。 多酶體系的區(qū)域化分布多酶體系的區(qū)域化分布 多酶體系多酶體系分布分布多酶體系多酶體系分布分布 糖酵解糖酵解胞液胞液膽固醇合成膽固醇合成胞液和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)胞液和內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑胞液胞液磷脂合成磷脂合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 糖原合成糖原合成胞液胞液尿素合成尿素合成線粒體和胞液線粒體和胞液 脂肪酸合成脂肪酸合成胞液胞液蛋白質(zhì)合

6、成蛋白質(zhì)合成胞液和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)胞液和內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 糖異生糖異生胞液胞液核酸合成核酸合成細(xì)胞核細(xì)胞核 氧化氧化線粒體線粒體多種水解酶多種水解酶溶酶體溶酶體 三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)線粒體線粒體呼吸鏈呼吸鏈線粒體線粒體 酮體生成酮體生成肝細(xì)胞肝細(xì)胞 線粒體線粒體 l動物機(jī)體主要的能源和碳源動物機(jī)體主要的能源和碳源 提供提供70%的能量，神經(jīng)系統(tǒng)、胎兒和乳的的能量，神經(jīng)系統(tǒng)、胎兒和乳的 合成消耗更多的葡萄糖，還為氨基酸和脂肪合合成消耗更多的葡萄糖，還為氨基酸和脂肪合 成提供成提供C的來源的來源 l構(gòu)成組織細(xì)胞的成分構(gòu)成組織細(xì)胞的成分 核酸中的核糖，結(jié)締組織中的蛋白多糖，核酸中的核糖，結(jié)締組織中的蛋白多糖， 細(xì)細(xì) 胞

7、膜上的糖脂和糖蛋白等胞膜上的糖脂和糖蛋白等 l其他方面其他方面 如細(xì)胞通訊與信號傳導(dǎo)，免疫調(diào)節(jié)如細(xì)胞通訊與信號傳導(dǎo)，免疫調(diào)節(jié) 4. 糖代謝概況糖代謝概況 p 糖的生理功能糖的生理功能: 葡萄糖葡萄糖 消化吸收消化吸收 飼料與食物淀粉飼料與食物淀粉 異生作用異生作用 非糖物質(zhì)的轉(zhuǎn)變非糖物質(zhì)的轉(zhuǎn)變 糖原分解糖原分解 肝糖原肝糖原 氧化供能氧化供能 ATP、CO2和和H2O 貯貯 存存 肝糖原、肌糖原肝糖原、肌糖原 轉(zhuǎn)變成其他物質(zhì)轉(zhuǎn)變成其他物質(zhì) 脂類、氨基酸等脂類、氨基酸等 p 糖的來源和去路糖的來源和去路: 葡萄糖葡萄糖 酵解途徑酵解途徑 丙酮酸丙酮酸 有氧有氧 無氧無氧 H2O及及CO2 乳酸乳

8、酸 糖異生途徑糖異生途徑 乳酸、氨基酸、甘油乳酸、氨基酸、甘油 糖原糖原 肝糖原分解肝糖原分解 糖原合成糖原合成 磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑 核糖核糖 + + NADPH+H+ 淀粉淀粉 消化與吸收消化與吸收 ATP p糖代謝糖代謝: 生物體內(nèi)糖類的合成、分解和轉(zhuǎn)變生物體內(nèi)糖類的合成、分解和轉(zhuǎn)變 過程。動物體內(nèi)糖代謝分為消化、轉(zhuǎn)運(yùn)、儲過程。動物體內(nèi)糖代謝分為消化、轉(zhuǎn)運(yùn)、儲 存、分解和合成五個部分。存、分解和合成五個部分。 血糖（血糖（blood sugar） 血糖血糖: 血液中所含的葡萄糖，反映血液中所含的葡萄糖，反映 機(jī)體的能量水平，糖的分解和利用的動機(jī)體的能量水平，糖的分解和利用的動 態(tài)平衡

9、。態(tài)平衡。 對大腦、胎兒尤為重要。對大腦、胎兒尤為重要。 血血糖糖 食物糖食物糖 消消 化化 葡萄糖葡萄糖 吸收吸收 肝糖原肝糖原 合成合成 分解分解 乳酸乳酸 糖異生糖異生 (血液血液) 肌糖原肌糖原 合合 成成 有氧氧化有氧氧化 CO2+H2O+ATP 糖酵解糖酵解 乳酸乳酸+ATP 血乳酸血乳酸 葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 (肝臟肝臟) ( (肌肉肌肉) ) 轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)?其他物質(zhì)其他物質(zhì) (大量大量) (少量少量) o 正常血糖濃度：正常血糖濃度：65%100% o調(diào)節(jié)血糖濃度的激素有：調(diào)節(jié)血糖濃度的激素有：胰島素下調(diào)胰島素下調(diào)，腎，腎 上腺素、胰高血糖素和糖皮質(zhì)激素上調(diào)。上腺素、胰高

10、血糖素和糖皮質(zhì)激素上調(diào)。 o糖尿病糖尿病血糖水平相對恒定，超過腎糖血糖水平相對恒定，超過腎糖 閾值，葡萄糖隨尿排出閾值，葡萄糖隨尿排出, , 糖尿病存在胰島素糖尿病存在胰島素 依賴型依賴型(型型)和非胰島素依賴型和非胰島素依賴型(型型)。 血糖的調(diào)節(jié)及糖尿病血糖的調(diào)節(jié)及糖尿病 4 糖酵解 4 糖的有氧氧化 4 磷酸戊糖途徑 第第2節(jié)節(jié) 葡萄糖的分解代謝葡萄糖的分解代謝 p 在無氧情況下，在無氧情況下，細(xì)胞液細(xì)胞液中葡萄糖降解為乳酸并伴隨著少中葡萄糖降解為乳酸并伴隨著少 量量ATP生成的一系列反應(yīng)稱為糖的無氧分解。因與酵母生成的一系列反應(yīng)稱為糖的無氧分解。因與酵母 菌使糖生醇發(fā)酵菌使糖生醇發(fā)酵（

11、脫羧還原）的過程相似，因而又稱為脫羧還原）的過程相似，因而又稱為 糖酵解糖酵解。 p 由葡萄糖分解成丙酮酸，稱之為由葡萄糖分解成丙酮酸，稱之為糖酵解途徑糖酵解途徑(glycolytic pathway)，又稱為又稱為Embden-Meyerhof-Pathway途徑途徑 （EMP途徑途徑） 。在缺氧條件下丙酮酸被還原為乳酸，在缺氧條件下丙酮酸被還原為乳酸， 有氧條件下丙酮酸可進(jìn)一步氧化分解生成乙酰有氧條件下丙酮酸可進(jìn)一步氧化分解生成乙酰CoA進(jìn)入進(jìn)入 三羧酸循環(huán)，生成三羧酸循環(huán)，生成CO2和和H2O。 一一 糖酵解糖酵解（glycolysis） 2個階段個階段 (10步反應(yīng)步反應(yīng)) 1葡萄糖葡

12、萄糖(6個個C) 2分子分子3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛(3個個C) 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 丙酮酸（丙酮酸（3個個C） 糖酵解途徑分為糖酵解途徑分為2個階段：個階段： 2ATP 2ADP 耗能耗能 2ADP 2ATP 產(chǎn)能產(chǎn)能 1. 第一階段第一階段 葡萄糖磷酸化為葡萄糖磷酸化為6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 ATP ADP Mg2+ 己糖激酶己糖激酶 (hexokinase) 葡萄糖葡萄糖 O CH2HO H HO OH H OH H OH H H 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 (glucose-6-phosphate, G-6-P) P P O CH2O H HO OH H OH H OH H H

13、消耗消耗1分子分子ATP p己糖激酶己糖激酶 (hexokinase, HK)：能催化葡萄糖、能催化葡萄糖、 甘露糖、氨基葡萄糖、果糖的磷酸化反應(yīng)，甘露糖、氨基葡萄糖、果糖的磷酸化反應(yīng)， 是糖氧化反應(yīng)過程的限速酶或稱關(guān)鍵酶，它是糖氧化反應(yīng)過程的限速酶或稱關(guān)鍵酶，它 有同工酶有同工酶-型，型，、型主要存在于型主要存在于 肝外組織，肝外組織，型主要存在于肝臟，特稱型主要存在于肝臟，特稱葡萄葡萄 糖激酶糖激酶 (glucokinase, GK)。 p催化催化ATP上的磷酸基團(tuán)向不同的己糖轉(zhuǎn)移。上的磷酸基團(tuán)向不同的己糖轉(zhuǎn)移。 己糖激酶己糖激酶 (2) 6-磷酸葡萄糖異構(gòu)化為磷酸葡萄糖異構(gòu)化為6-磷酸果

14、糖磷酸果糖 磷酸葡萄糖異構(gòu)酶磷酸葡萄糖異構(gòu)酶 (phosphohexose isomerase)催化催化 6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿崞咸烟寝D(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸果糖磷酸果糖 (fructose 6-phosphate, F-6-P)的過程，羰基的過程，羰基C由由C1移至移至C2， ，反應(yīng)是可逆的。 反應(yīng)是可逆的。 磷酸葡萄糖異構(gòu)酶磷酸葡萄糖異構(gòu)酶 6-磷酸果糖磷酸果糖 （3）6-磷酸果糖磷酸化為磷酸果糖磷酸化為1, 6-二磷酸果糖二磷酸果糖 ATP ADP Mg2+ 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶 6-磷酸果糖磷酸果糖 1, 6-二磷酸果糖二磷酸果糖(1, 6- fructose-biphosphate, F

15、-1, 6-2P) 消耗消耗1分子分子ATP （4）1, 6 二磷酸果糖裂解二磷酸果糖裂解 CH2O HO C C C C CH2O O H OH OH H H P P P P 1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 醛縮酶醛縮酶 (aldolase) 磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 + CHO CHOHCHOHOH CH2POCH2P PO CH2OH CO CH2POCH2P PO （5）磷酸二羥丙酮的同分異構(gòu)化）磷酸二羥丙酮的同分異構(gòu)化 磷酸丙糖異構(gòu)酶磷酸丙糖異構(gòu)酶 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 CHO CHOHCHOHOH CH2POCH2P PO 磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮 CH

16、2OH CO CH2POCH2P PO 到此，到此，1分子葡萄糖生成分子葡萄糖生成2分子分子3-磷酸甘油醛，磷酸甘油醛， 通過兩次磷酸化作用消耗通過兩次磷酸化作用消耗2分子分子ATP。 2. 第二階段第二階段 （6）3-磷酸甘油醛氧化為磷酸甘油醛氧化為1, 3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 Pi、NAD+ NADH+H+ 3-3-磷酸甘油醛脫氫酶磷酸甘油醛脫氫酶 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 CHO CHOHCHOHOH CH2POCH2P PO 1,3-二磷酸二磷酸 甘油酸甘油酸 O=C COH CH2POP PO P PO 既是氧化反應(yīng)又是磷酸化反應(yīng)既是氧化反應(yīng)又是磷酸化反應(yīng) ADP ATP 磷酸

17、甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 O=C COH CH2POP PO P PO 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 COOH COH CH2POP PO 代謝物在氧化分解過程中通過脫氫、脫水等作用使底物代謝物在氧化分解過程中通過脫氫、脫水等作用使底物 分子內(nèi)部能量重新分布，能量集中生成高能鍵，然后使分子內(nèi)部能量重新分布，能量集中生成高能鍵，然后使 ADP磷酸化生成磷酸化生成ATP的過程，稱為的過程，稱為底物水平磷酸化底物水平磷酸化。 生成生成2分子分子ATP （8）3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿岣视退徂D(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘磷酸甘 油酸油酸 磷酸甘油酸磷酸甘油酸 變位酶變位酶 3-磷酸甘油酸

18、磷酸甘油酸 COOH COH CH2POP PO 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 COOH C CH2 POP PO OHOH 磷酸甘油酸變位酶磷酸甘油酸變位酶 (phosphoglycerate mutase) 催化催化3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸C3位上的磷酸基轉(zhuǎn)變到位上的磷酸基轉(zhuǎn)變到C2位上位上 生成生成2磷酸甘油酸。此反應(yīng)是可逆。磷酸甘油酸。此反應(yīng)是可逆。 （9）2-磷酸甘油酸脫水生成磷酸甘油酸脫水生成 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 烯醇化酶烯醇化酶 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸（磷酸烯醇式丙酮酸（PEP） 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 (pyruvate kinase, PK) 催化

19、下，磷酸烯催化下，磷酸烯 醇式丙酮酸上的高能磷酸根轉(zhuǎn)移至醇式丙酮酸上的高能磷酸根轉(zhuǎn)移至ADP生成生成ATP，這是這是 又一次底物水平磷酸化過程。此反應(yīng)是不可逆的。又一次底物水平磷酸化過程。此反應(yīng)是不可逆的。 （10）磷酸烯醇式丙酮酸的磷酸轉(zhuǎn)移）磷酸烯醇式丙酮酸的磷酸轉(zhuǎn)移 ADP ATP K+ Mg2+ 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 (pyruvate kinase) 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 COOH C CH2 P PO 丙酮酸丙酮酸 COOH C=O CH 3 葡萄糖葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 ATPADP E E 1, 6-二磷酸果糖二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸

20、甘油醛 磷酸二羥基丙酮磷酸二羥基丙酮 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 ATP ADP E E E NADNADH Pi E 丙酮酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸 E H2O E ATPADP E 葡萄糖葡萄糖+2ADP+2Pi+2NAD+ 2丙酮酸丙酮酸+2ATP+2NADH+2H+2H2O E ATP ADP o無論是否存在氧，從葡萄糖到丙酮酸的過程都無論是否存在氧，從葡萄糖到丙酮酸的過程都 不會發(fā)生變化，但丙酮酸的去路卻取決于機(jī)體不會發(fā)生變化，但丙酮酸的去路卻取決于機(jī)體 組織是否有氧。組織是否有氧。 o有氧有氧條件下，丙酮酸脫氫酶復(fù)合體系催化丙

21、酮條件下，丙酮酸脫氫酶復(fù)合體系催化丙酮 酸生成酸生成乙酰輔酶乙酰輔酶A，然后進(jìn)入，然后進(jìn)入三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)。電。電 子傳遞體系通過氧來完成對子傳遞體系通過氧來完成對NADH的氧化。的氧化。 3. 糖酵解糖酵解終產(chǎn)物、產(chǎn)能和調(diào)控終產(chǎn)物、產(chǎn)能和調(diào)控 （1）無氧狀態(tài)與有氧狀態(tài)）無氧狀態(tài)與有氧狀態(tài) o無氧無氧環(huán)境下，環(huán)境下，丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸 丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸 乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶(LDH) NADH+H+ NAD+ COOH CHOH CH3 COOH C=O CH3 反應(yīng)中的反應(yīng)中的NADH+H+ 來自于上述第來自于上述第6步步 反應(yīng)中的反應(yīng)中的 3-磷酸甘油醛脫氫反應(yīng)。磷

22、酸甘油醛脫氫反應(yīng)。 骨骼肌骨骼肌血液血液 肝臟肝臟 肌糖原肌糖原 6-磷酸磷酸 葡萄糖葡萄糖 肌乳酸肌乳酸 糖酵解糖酵解 葡萄糖葡萄糖 肝糖原肝糖原 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸 血糖血糖 血乳酸血乳酸 （2）科里循環(huán)（）科里循環(huán)（Cori Cycle） 糖異生糖異生 （3）丙酮酸的去路）丙酮酸的去路 乙醇發(fā)酵乙醇發(fā)酵 TPP H+CO2 NADH+H+NAD+ 乙醇乙醇 乙酸乙酸 O2 丙酮酸丙酮酸乙醛乙醛 厭氧有機(jī)體（如酵母或其他微生物）把酵厭氧有機(jī)體（如酵母或其他微生物）把酵 解生成的解生成的NADH中的氫交給丙酮酸脫羧生成的中的氫交給丙酮酸脫羧生成的 乙醛，使之形成

23、乙醇乙醛，使之形成乙醇酒精發(fā)酵。酒精發(fā)酵。 (4) 糖酵解能量的生成糖酵解能量的生成 葡萄糖葡萄糖 6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-6-磷酸果糖磷酸果糖 1 1，6-6-二磷酸果糖二磷酸果糖 3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 1,3- 1,3- 二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸丙酮酸 磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮 乙醛乙醛乳酸乳酸乙醇乙醇 己糖激酶己糖激酶 磷酸葡萄糖異構(gòu)酶磷酸葡萄糖異構(gòu)酶 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶 醛縮酶醛縮酶 脫氫酶脫氫酶 磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶 變位酶變位酶 烯醇化酶烯醇化酶 丙

24、酮酸激丙酮酸激 酶酶 乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶 -ATP -ATP +ATP +ATP 糖原糖原 1-P-G 糖酵解途徑匯總糖酵解途徑匯總 由由1分子分子G在無氧條在無氧條 件下氧化分解，最件下氧化分解，最 終產(chǎn)生終產(chǎn)生2分子分子ATP。 如果從糖原開始，如果從糖原開始， 則可得到則可得到3分子分子ATP 注意酵解途徑中的注意酵解途徑中的3 3個個 關(guān)鍵酶催化的不可逆關(guān)鍵酶催化的不可逆 反應(yīng)反應(yīng). . 1.1. 己糖激酶己糖激酶 2.2. 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶 3.3. 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 （5）巴斯德效應(yīng)和克雷布特里效應(yīng)）巴斯德效應(yīng)和克雷布特里效應(yīng) o巴斯德效應(yīng)：巴斯德效應(yīng)：氧抑制糖酵解氧

25、抑制糖酵解的現(xiàn)象。酵的現(xiàn)象。酵 母細(xì)胞暴露在有氧環(huán)境時，葡萄糖的消母細(xì)胞暴露在有氧環(huán)境時，葡萄糖的消 耗量和乙醇的生產(chǎn)量就會急劇減少，氧耗量和乙醇的生產(chǎn)量就會急劇減少，氧 越多抑制作用就越強(qiáng)。越多抑制作用就越強(qiáng)。 o克雷布特里效應(yīng)克雷布特里效應(yīng): 增加葡萄糖的濃度會抑增加葡萄糖的濃度會抑 制氧的消耗。制氧的消耗。 TAC循環(huán)循環(huán) G 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA CO2 NADH+H+ FADH2 H2O O ATP ADP Gn 葡萄糖的分解代謝葡萄糖的分解代謝 產(chǎn)生少產(chǎn)生少 量量ATP 無無 氧氧 環(huán)環(huán) 境境 有有 氧氧 環(huán)環(huán) 境境 巴斯德效應(yīng)：巴斯德效應(yīng)：氧抑制酵解，氧越氧抑制酵解，氧越

26、 多，抑制作用越強(qiáng)，分子基礎(chǔ)是多，抑制作用越強(qiáng)，分子基礎(chǔ)是 ATP抑制磷酸果糖激酶。抑制磷酸果糖激酶。 克雷布特里效應(yīng)：克雷布特里效應(yīng)：葡萄糖的濃度葡萄糖的濃度 越高，三羧酸循環(huán)電子傳遞體系越高，三羧酸循環(huán)電子傳遞體系 的活性就越低的活性就越低, 對氧消耗的抑制作對氧消耗的抑制作 用就越強(qiáng)。用就越強(qiáng)。 （6）糖酵解的調(diào)節(jié)）糖酵解的調(diào)節(jié) o糖酵解途徑有雙重作用：一是使葡萄糖降解產(chǎn)糖酵解途徑有雙重作用：一是使葡萄糖降解產(chǎn) 生生ATP，二是為合成反應(yīng)提供碳單元；二是為合成反應(yīng)提供碳單元； o為適應(yīng)細(xì)胞的代謝需求，葡萄糖轉(zhuǎn)化為乳酸的為適應(yīng)細(xì)胞的代謝需求，葡萄糖轉(zhuǎn)化為乳酸的 速率是受到嚴(yán)格調(diào)節(jié)的；速率是

27、受到嚴(yán)格調(diào)節(jié)的； 關(guān)鍵酶關(guān)鍵酶 己糖激酶己糖激酶 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 調(diào)節(jié)方式調(diào)節(jié)方式 別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)調(diào)節(jié) 共價修飾調(diào)節(jié)共價修飾調(diào)節(jié) p 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶 (PFK) * 別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)調(diào)節(jié) 別構(gòu)激活劑：別構(gòu)激活劑：AMP; ADP; F-2, 6-2P; 別構(gòu)抑制劑：別構(gòu)抑制劑： 檸檬酸檸檬酸; ATP（高濃度）；（高濃度）；NADH 此酶有二個結(jié)合此酶有二個結(jié)合ATP的部位：的部位： 活性中心底物結(jié)合部位（活性中心底物結(jié)合部位（ ATP低濃度時）低濃度時） 活性中心外別構(gòu)調(diào)節(jié)部位（高濃度時活性中心外別構(gòu)調(diào)節(jié)部位（高濃度時） F-1,6-2P 正反饋調(diào)

28、節(jié)該酶正反饋調(diào)節(jié)該酶 p 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)調(diào)節(jié) 別構(gòu)激活劑：別構(gòu)激活劑：1, 6-二磷酸果糖二磷酸果糖 別構(gòu)抑制劑：別構(gòu)抑制劑：ATP, 丙氨酸丙氨酸 p 己糖激酶或葡萄糖激酶己糖激酶或葡萄糖激酶 *6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖可反饋抑制己糖激酶，但肝葡可反饋抑制己糖激酶，但肝葡 萄糖激酶不受其抑制。萄糖激酶不受其抑制。 *長鏈脂肪酰長鏈脂肪酰CoA可別構(gòu)抑制肝葡萄糖激酶。可別構(gòu)抑制肝葡萄糖激酶。 G G-6-P ATP ADP 己糖激酶己糖激酶 ATP ADP F-6-P F-1,6-2P 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶 ADP ATP PEP 丙酮酸丙酮酸 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 p

29、糖酵解是一個不需氧的產(chǎn)能過程，整個糖酵解糖酵解是一個不需氧的產(chǎn)能過程，整個糖酵解 過程在胞液中進(jìn)行。反應(yīng)全過程中有三步不可過程在胞液中進(jìn)行。反應(yīng)全過程中有三步不可 逆的反應(yīng)，為關(guān)鍵步驟：逆的反應(yīng)，為關(guān)鍵步驟： （7）糖酵解小結(jié)）糖酵解小結(jié) o1克分子葡萄糖經(jīng)第一階段共克分子葡萄糖經(jīng)第一階段共 5 步反應(yīng)，生成步反應(yīng)，生成3- 磷酸甘油醛，消耗磷酸甘油醛，消耗2分子分子ATP，為耗能過程。為耗能過程。 o第二階段第二階段6步反應(yīng)生成步反應(yīng)生成4分子分子ATP，為釋能過程為釋能過程 。 o1分子葡萄糖至乳酸的全過程凈生成分子葡萄糖至乳酸的全過程凈生成2分子分子ATP， 產(chǎn)能的方式為產(chǎn)能的方式為底物

30、水平磷酸化底物水平磷酸化。 o整個途徑的關(guān)鍵酶是己糖激酶、磷酸果糖激酶和整個途徑的關(guān)鍵酶是己糖激酶、磷酸果糖激酶和 丙酮酸激酶。丙酮酸激酶。 關(guān)鍵酶關(guān)鍵酶抑制劑抑制劑激活劑激活劑 磷酸果糖磷酸果糖 激酶激酶 ATP、檸檬酸、檸檬酸 脂肪酸、脂肪酸、 NADH ADP、AMP、 磷酸、磷酸、2,6-二磷二磷 酸果糖酸果糖 己糖激酶己糖激酶葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸 丙酮酸丙酮酸 激酶激酶 乙酰乙酰CoA ATP、脂肪酸脂肪酸 1,6二磷酸果糖二磷酸果糖 E1: 己糖激酶己糖激酶 E2: 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶 E3: 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 NAD+ 乳乳 酸酸 糖酵解的代謝途徑糖酵解的代謝

31、途徑 GluG-6-PF-6-PF-1, 6-2P ATP ADP ATPADP 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 丙丙 酮酮 酸酸 磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADP ATP ADP ATP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 E2 E1 E3 NADH+H+ p 是生物體內(nèi)糖分解代謝的普遍途徑，動物、是生物體內(nèi)糖分解代謝的普遍途徑，動物、 植物、微生物（尤其厭氧菌）都利用酵解植物、微生物（尤其厭氧菌）都利用酵解 途徑供能。途徑供能。 p 是機(jī)體的是機(jī)體的應(yīng)急供能應(yīng)急供能方式方式 動物機(jī)體主要

32、靠動物機(jī)體主要靠 有氧氧化供能，但當(dāng)供氧不足時，即轉(zhuǎn)為有氧氧化供能，但當(dāng)供氧不足時，即轉(zhuǎn)為 主要依靠糖酵解途徑供能，如劇烈運(yùn)動，主要依靠糖酵解途徑供能，如劇烈運(yùn)動， 心肺疾患等。心肺疾患等。紅細(xì)胞紅細(xì)胞沒有線粒體，只能以沒有線粒體，只能以 糖酵解途徑作為唯一的供能途徑。糖酵解途徑作為唯一的供能途徑。 （8）糖酵解的生理意義）糖酵解的生理意義 p 糖酵解途徑中形成的許多中間產(chǎn)物，糖酵解途徑中形成的許多中間產(chǎn)物， 可可作為合成其他物質(zhì)的原料作為合成其他物質(zhì)的原料，如磷酸，如磷酸 二羥丙酮可轉(zhuǎn)變?yōu)楦视?，丙酮酸可轉(zhuǎn)二羥丙酮可轉(zhuǎn)變?yōu)楦视停峥赊D(zhuǎn) 變?yōu)楸彼峄蛞阴Ｗ優(yōu)楸彼峄蛞阴oA。 p與糖的有氧

33、氧化途徑、磷酸戊糖途徑與糖的有氧氧化途徑、磷酸戊糖途徑 以及異生途徑都有密切聯(lián)系以及異生途徑都有密切聯(lián)系。 4. 其他糖類的代謝其他糖類的代謝 果糖果糖 己糖激酶己糖激酶 Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2P ATP ADP ATP ADP 丙酮酸丙酮酸 半乳糖半乳糖 1- 1-磷酸半乳糖磷酸半乳糖 1- 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 半乳糖激酶半乳糖激酶 變位酶變位酶 甘露糖甘露糖 6- 6-磷酸甘露糖磷酸甘露糖 己糖激酶己糖激酶 變位酶變位酶 除葡萄糖外，其它己除葡萄糖外，其它己 糖也可轉(zhuǎn)變成磷酸己糖也可轉(zhuǎn)變成磷酸己 糖而進(jìn)入酵解途徑。糖而進(jìn)入酵解途徑。 二二 糖的有氧氧化糖的有氧

34、氧化 (aerobic oxidation) 有氧條件下有氧條件下, 葡萄糖徹底氧化生成葡萄糖徹底氧化生成CO2和和 H2O，并伴有能量釋放的過程。，并伴有能量釋放的過程。 三個階段三個階段 葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)楸崞咸烟寝D(zhuǎn)變?yōu)楸?丙酮酸氧化丙酮酸氧化乙酰輔酶乙酰輔酶A 乙酰輔酶乙酰輔酶A A 三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán) 胞液胞液 線粒體線粒體 1. 維生素與輔酶維生素與輔酶 三羧酸循環(huán)的輔酶三羧酸循環(huán)的輔酶 維生素（維生素（Vitamin)：機(jī)體維持正常生命活：機(jī)體維持正常生命活 動所必需，人和動物不能合成或合成量極少，動所必需，人和動物不能合成或合成量極少， 必需由食物供給的一類小分子有機(jī)物質(zhì)。必

35、需由食物供給的一類小分子有機(jī)物質(zhì)。 不是機(jī)體的能量來源，也不是結(jié)構(gòu)成分，不是機(jī)體的能量來源，也不是結(jié)構(gòu)成分， 大多數(shù)以輔酶、輔基的形式參與調(diào)節(jié)代謝活動大多數(shù)以輔酶、輔基的形式參與調(diào)節(jié)代謝活動 脂溶性脂溶性: 直接參與代謝的調(diào)節(jié)作用直接參與代謝的調(diào)節(jié)作用 A 視黃醇視黃醇 D 鈣化醇鈣化醇 E 生育酚生育酚 K 凝血維生素凝血維生素 水溶性水溶性: 轉(zhuǎn)變成輔酶對代謝起調(diào)節(jié)作用轉(zhuǎn)變成輔酶對代謝起調(diào)節(jié)作用 B 族維生素族維生素 C 族維生素族維生素 維生素維生素 學(xué)名學(xué)名 輔酶形式輔酶形式 主要作用主要作用 B1 B2 PP（ B5） B6 硫胺素硫胺素 核黃素核黃素 煙酸煙酸 煙酰胺煙酰胺 吡哆醛

36、吡哆醛 吡哆胺吡哆胺 吡哆醇吡哆醇 硫胺素焦磷酸硫胺素焦磷酸（TPP） 黃素單核苷酸黃素單核苷酸 （FMN） 黃素腺嘌呤二核苷酸黃素腺嘌呤二核苷酸 （FAD+） 煙酰胺腺嘌呤二核苷酸煙酰胺腺嘌呤二核苷酸 （NAD+ ） 煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷 酸酸（NADP+ ） 磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛 磷酸吡哆胺磷酸吡哆胺 參與醛基轉(zhuǎn)移和參與醛基轉(zhuǎn)移和酮酮 酸的脫羧作用酸的脫羧作用 氧化還原酶的輔基，氧化還原酶的輔基， 參與參與遞氫作用遞氫作用 氧化還原酶的輔酶參氧化還原酶的輔酶參 與與遞氫作用遞氫作用 參與氨基酸的參與氨基酸的轉(zhuǎn)氨基轉(zhuǎn)氨基 和脫羧作用和脫羧作用 水溶性維生素與輔酶水溶性

37、維生素與輔酶 維生素維生素 學(xué)名學(xué)名 輔酶形式輔酶形式 主要作用主要作用 泛酸泛酸 （ B3） 生物素生物素 （ B7） 葉酸葉酸B11 B12 C 鈷胺鈷胺 素素 抗壞抗壞 血酸血酸 輔酶輔酶A 生物素生物素 四氫葉酸四氫葉酸 甲基鈷胺素，脫氧腺苷甲基鈷胺素，脫氧腺苷 鈷胺素（鈷胺素（B12輔酶）輔酶） 多種多種?；D(zhuǎn)移反應(yīng)酰基轉(zhuǎn)移反應(yīng)的的 輔酶輔酶 傳遞傳遞CO2 的羧化作用的羧化作用 一碳基團(tuán)轉(zhuǎn)移的活性一碳基團(tuán)轉(zhuǎn)移的活性 載體載體 參與參與氫原子重排作用氫原子重排作用 甲基化作用甲基化作用 羥化反應(yīng)羥化反應(yīng)的輔助因子的輔助因子 (1) 煙酸和煙酰胺（維生素?zé)熕岷蜔燉０罚ňS生素B5-PP）

38、 輔酶形式：輔酶形式： 輔酶輔酶I（NAD： ：煙酰胺腺嘌呤二核苷酸） 煙酰胺腺嘌呤二核苷酸） 輔酶輔酶II（NADP： ：煙酰胺腺嘌呤磷酸二核苷酸） 煙酰胺腺嘌呤磷酸二核苷酸） 能維持神經(jīng)組織的健康。缺乏時表現(xiàn)出神能維持神經(jīng)組織的健康。缺乏時表現(xiàn)出神 經(jīng)營養(yǎng)障礙，出現(xiàn)皮炎。經(jīng)營養(yǎng)障礙，出現(xiàn)皮炎。 NAD+和和NADP+的分子結(jié)構(gòu)的分子結(jié)構(gòu) N N N NH2 N O OOH O P O OH O P O OH O O OH OH N NH2 O P O HO HO NAD+ NADP+ N NH2 O R H H 2e-+H+ 2e-+H+ 有氧化型有氧化型（NAD+，NADP+）和還原型和

39、還原型（NADH+H+， NADPH+H+）兩種形式兩種形式。作為脫氫酶的輔酶作為脫氫酶的輔酶，在酶促在酶促 反應(yīng)中起遞氫體的作用。反應(yīng)中起遞氫體的作用。 (2) 核黃素（維生素核黃素（維生素B2) 缺乏時組織呼吸減弱，代謝強(qiáng)度缺乏時組織呼吸減弱，代謝強(qiáng)度 降低，主要癥狀為口腔發(fā)炎，舌炎、降低，主要癥狀為口腔發(fā)炎，舌炎、 角膜炎、皮炎等。角膜炎、皮炎等。 輔酶形式：輔酶形式：FAD (黃素腺嘌呤二核苷酸）黃素腺嘌呤二核苷酸） FMN (黃素單核苷酸黃素單核苷酸) 維生素維生素B2 -FMN，F(xiàn)AD 維生素維生素B2 FMN的作用機(jī)制的作用機(jī)制 功能：在脫氫酶催化的氧化功能：在脫氫酶催化的氧化-

40、 -還原反應(yīng)中，還原反應(yīng)中， 起電子和質(zhì)子的傳遞體作用。起電子和質(zhì)子的傳遞體作用。 (3) 硫胺素硫胺素 (維生素維生素 B1) 輔酶形式：焦磷酸硫胺素輔酶形式：焦磷酸硫胺素(TPP) 缺乏時表現(xiàn)出缺乏時表現(xiàn)出多發(fā)性神經(jīng)炎多發(fā)性神經(jīng)炎、皮膚麻木、皮膚麻木、 心力衰竭、四肢無力、下肢水腫、心力衰竭、四肢無力、下肢水腫、腳氣病腳氣病。 功能：功能：脫羧酶的輔酶，催化丙酮酸、脫羧酶的輔酶，催化丙酮酸、 -酮戊二酸的酮戊二酸的脫羧脫羧反應(yīng)。反應(yīng)。 TPP的分子結(jié)構(gòu)的分子結(jié)構(gòu) 硫胺素硫胺素VB1經(jīng)焦磷酸化轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)焦磷酸化轉(zhuǎn)變?yōu)門PP （4）泛酸）泛酸 （維生素（維生素B3） 輔酶形式：輔酶輔酶形式：輔酶

41、A (CoA) CoA.SH 活性位點(diǎn)：活性位點(diǎn)：-SH 泛酸泛酸 巰基乙胺巰基乙胺 3磷酸磷酸-ADP CoA是酰化酶的輔酶是?；傅妮o酶。 功能：功能：CoA中的巰基可與?；灾械膸€基可與?；?高能硫酯鍵結(jié)合，在糖、脂、蛋白質(zhì)高能硫酯鍵結(jié)合，在糖、脂、蛋白質(zhì) 代謝中起代謝中起傳遞?；鶄鬟f?；淖饔?。的作用。 CH3C S-CoA O （5）硫辛酸）硫辛酸 硫辛酸，含硫脂肪酸，其巰基有氧化和還原兩種形硫辛酸，含硫脂肪酸，其巰基有氧化和還原兩種形 式，式，丙酮酸和丙酮酸和-酮戊二酸脫氫酶的輔酶酮戊二酸脫氫酶的輔酶，在氧化脫，在氧化脫 羧過程中既可以羧過程中既可以傳遞氫和電子傳遞氫和電子，又能

42、，又能轉(zhuǎn)移?；D(zhuǎn)移?；?。 （6）吡哆素）吡哆素 (維生素維生素B6) 吡哆素吡哆素( (包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺) ) 磷酸吡多素是是氨基酸轉(zhuǎn)氨酶、脫羧酶等的輔酶。磷酸吡多素是是氨基酸轉(zhuǎn)氨酶、脫羧酶等的輔酶。 NO OH PO OH O NO OH PO OH O H2N 磷酸吡哆醛磷酸吡哆胺 O (7) 葉酸葉酸 (維生素維生素B11) 最重要的形式是最重要的形式是四氫葉酸四氫葉酸，是一碳基團(tuán)是一碳基團(tuán) 轉(zhuǎn)移酶的輔酶轉(zhuǎn)移酶的輔酶。 一碳單位：某些氨基酸（一碳單位：某些氨基酸（Gly、Ser、Thr、 His）在分解代謝過程中可以產(chǎn)生含有一個碳原）在分解代謝過程中可

43、以產(chǎn)生含有一個碳原 子的基團(tuán)，如甲基子的基團(tuán)，如甲基（-CH3）、甲烯基（甲烯基（-CH2-）、 甲酰基甲?；?CHO）、羥甲基（）、羥甲基（-CH2OH）等。等。 四氫葉酸的分子結(jié)構(gòu)四氫葉酸的分子結(jié)構(gòu) 5, 6, 7, 8-四氫葉酸四氫葉酸 N 1 N 3 CH 6 N H 5 7 N H 8 NH2 OH CH2 9 NH 10 C O NH CH HOOC (CH2)2COOH 2-氨基氨基-4-羥基羥基-6-甲基甲基- 5, 6, 7, 8-四氫蝶呤啶四氫蝶呤啶 對氨基苯甲酸對氨基苯甲酸谷氨酸谷氨酸 (8) 生物素生物素 (維生素維生素B7， ，維生素 維生素H) 生物素是羧化酶的輔

44、酶，生物素是羧化酶的輔酶，CO2的載體。的載體。 在生物合成中起傳遞和固定在生物合成中起傳遞和固定CO2的作用。的作用。 OH N H O HN S O OH N H O N S O O HO 生物素羧基生物素 (9) 鈷胺素鈷胺素(維生素維生素B12) 維生素維生素B12分子中心分子中心 鈷原子結(jié)合鈷原子結(jié)合5-脫氧脫氧 腺苷基稱輔酶腺苷基稱輔酶B12。 。 功能：變位酶和甲基功能：變位酶和甲基 轉(zhuǎn)移酶的輔酶。轉(zhuǎn)移酶的輔酶。 N N N NH2N O NH2 O NH2 NH2 O O O Co O H H2N O NH O R P O O -O O N N HOH H NH2 H H OH

45、 氰鈷胺酸：R= -CN 羥鈷胺酸：R= -OH 甲鈷胺酸：R= -CH3 5-脫氧腺苷鈷胺酸：R=5-脫氧腺苷 3+ (10) 抗壞血酸（維生素抗壞血酸（維生素C） C C C C C CH2OH O HO HO H HOH O O C C O O O HHO H CH2OH C C C 在體內(nèi)參與氧化還原反應(yīng)，羥化反應(yīng)。在體內(nèi)參與氧化還原反應(yīng)，羥化反應(yīng)。 防止貧血和治療感染。防止貧血和治療感染。 (11) 輔酶輔酶Q (CoQ) 又稱為泛醌，存在于動物和細(xì)菌的線粒體中。又稱為泛醌，存在于動物和細(xì)菌的線粒體中。 O O CH3O CH3O CH3 (CH2CH CCH2)nH CH3 n=6

46、-10 為為線粒體呼吸鏈氧化線粒體呼吸鏈氧化-還原酶的輔酶還原酶的輔酶，在酶與，在酶與 底物分子之間傳遞電子。底物分子之間傳遞電子。 2. 丙酮酸氧化（線粒體中進(jìn)行）丙酮酸氧化（線粒體中進(jìn)行） 丙酮酸（丙酮酸（3C）轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴＃┺D(zhuǎn)變?yōu)橐阴oA（2C），）， 在在線粒體線粒體中進(jìn)行，由丙酮酸脫氫酶系催化，中進(jìn)行，由丙酮酸脫氫酶系催化， 為不可逆反應(yīng)為不可逆反應(yīng)。 H3C C O COOH HSCoAH3C C O SCoA 乙酰CoA + CO2 丙酮酸脫氫酶復(fù)合體 NAD+NADH+ H+ + 丙酮酸 注意注意: 產(chǎn)物為產(chǎn)物為2分子乙酰分子乙酰CoA 丙酮酸脫羧酶丙酮酸脫羧酶 二氫硫辛酸脫氫

47、酶二氫硫辛酸脫氫酶 TPP（VitB1） 二氫硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶二氫硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶HSCoA（泛酸）（泛酸）硫辛酸硫辛酸 FAD （VitB2） NAD+ （VitPP） 酶酶輔酶（維生素）輔酶（維生素） 丙酮酸脫氫酶復(fù)合體丙酮酸脫氫酶復(fù)合體 丙酮酸脫氫酶復(fù)合體丙酮酸脫氫酶復(fù)合體 (pyruvate dehydrogenase complex, PDC) 催化的反應(yīng)催化的反應(yīng) 3. 三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán) (tricarboxylic acid cycle) p 在有氧的情況下，葡萄糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸在在有氧的情況下，葡萄糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸在線粒體線粒體 中氧化脫羧形成乙酰中氧化脫羧形成乙酰Co

48、A。乙酰。乙酰CoA經(jīng)一系列氧化、經(jīng)一系列氧化、 脫羧，最終生成脫羧，最終生成C2O和和H2O并產(chǎn)生能量的過程，稱為并產(chǎn)生能量的過程，稱為檸檸 檬酸循環(huán)檬酸循環(huán)，亦稱為，亦稱為三羧酸循環(huán)，簡稱三羧酸循環(huán)，簡稱TCA循環(huán)循環(huán)。 p 由乙酰輔酶由乙酰輔酶A（2碳）和草酰乙酸（碳）和草酰乙酸（4碳）縮合開始，碳）縮合開始， 經(jīng)過經(jīng)過 8 步連續(xù)反應(yīng)，使一分子乙酰基完全氧化，再生步連續(xù)反應(yīng)，使一分子乙?；耆趸偕?成草酰乙酸而完成一個循環(huán)。成草酰乙酸而完成一個循環(huán)。 1937年年Krebs提出，也稱提出，也稱Krebs循環(huán)循環(huán) TCA循環(huán)的過程循環(huán)的過程 乙酰輔酶乙酰輔酶A與草酰乙酸縮合形成檸檬

49、酸與草酰乙酸縮合形成檸檬酸 檸檬酸異構(gòu)化生成異檸檬酸檸檬酸異構(gòu)化生成異檸檬酸 異檸檬酸氧化脫羧生成異檸檬酸氧化脫羧生成a-酮戊二酸酮戊二酸 -酮戊二酸氧化成為草酰琥珀酸，脫羧酮戊二酸氧化成為草酰琥珀酸，脫羧 成為琥珀酰輔酶成為琥珀酰輔酶A 琥珀酰琥珀酰CoA轉(zhuǎn)化成琥珀酸，并產(chǎn)生轉(zhuǎn)化成琥珀酸，并產(chǎn)生GTP 琥珀酸脫氫生成延胡索酸琥珀酸脫氫生成延胡索酸 延胡索酸被水化生成蘋果酸延胡索酸被水化生成蘋果酸 蘋果酸脫氫生成草酰乙酸蘋果酸脫氫生成草酰乙酸 （1）乙酰輔酶）乙酰輔酶A與草酰乙酸縮合成檸檬酸與草酰乙酸縮合成檸檬酸 v單向不可逆單向不可逆,可調(diào)控的限速步驟可調(diào)控的限速步驟, ATP、NADH 和

50、琥珀酰和琥珀酰CoA是抑制劑是抑制劑 v氟乙酰氟乙酰CoA導(dǎo)致致死合成常作為殺蟲藥導(dǎo)致致死合成常作為殺蟲藥 檸檬酸合酶檸檬酸合酶 （2）檸檬酸異構(gòu)化生成異檸檬酸）檸檬酸異構(gòu)化生成異檸檬酸 順烏頭酸酶順烏頭酸酶 順烏頭酸酶順烏頭酸酶 檸檬酸檸檬酸順烏頭酸順烏頭酸異檸檬酸異檸檬酸 （3）異檸檬酸脫羧生成）異檸檬酸脫羧生成a-酮戊二酸酮戊二酸 異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶 ATP和和NADH是其抑制劑是其抑制劑, ADP和和NAD+是它的激活劑。是它的激活劑。 TCA中第一次氧化作用、脫羧過程，三羧酸到二羧酸轉(zhuǎn)變。中第一次氧化作用、脫羧過程，三羧酸到二羧酸轉(zhuǎn)變。 （4）-酮戊二酸氧化脫羧成琥珀酰輔酶

51、酮戊二酸氧化脫羧成琥珀酰輔酶A -酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體 。 TCA中第二次氧化作用、脫羧過程中第二次氧化作用、脫羧過程 -酮戊二酸脫氫酶酮戊二酸脫氫酶、琥珀酰轉(zhuǎn)移酶琥珀酰轉(zhuǎn)移酶、二氫硫辛酸脫氫酶二氫硫辛酸脫氫酶 ATP和和NADH是它的抑制劑是它的抑制劑, ADP和和NAD+是它的激活劑是它的激活劑 （5）琥珀酰）琥珀酰CoA轉(zhuǎn)化成琥珀酸轉(zhuǎn)化成琥珀酸 琥珀酰硫激酶琥珀酰硫激酶 TCA中唯一底物水平磷酸化反應(yīng)中唯一底物水平磷酸化反應(yīng) （6）琥珀酸脫氫生成延胡索酸）琥珀酸脫氫生成延胡索酸 琥珀酸脫氫酶琥珀酸脫氫酶 v TCA中第三次氧化的步驟，開始四碳酸之間的轉(zhuǎn)變中第三次氧化的

52、步驟，開始四碳酸之間的轉(zhuǎn)變 v 丙二酸為該酶的競爭性抑制劑丙二酸為該酶的競爭性抑制劑 （7 7）延胡索酸被水化生成蘋果酸）延胡索酸被水化生成蘋果酸 延胡索酸酶延胡索酸酶 （8）蘋果酸脫氫生成草酰乙酸）蘋果酸脫氫生成草酰乙酸 蘋果酸脫氫酶蘋果酸脫氫酶 TCA中第四次氧化的步驟中第四次氧化的步驟 三羧循環(huán)三羧循環(huán) 一次三羧酸循環(huán)徹底一次三羧酸循環(huán)徹底 氧化一分子乙酰輔酶氧化一分子乙酰輔酶 A，產(chǎn)生，產(chǎn)生12個個ATP。 三羧循環(huán)的調(diào)節(jié)三羧循環(huán)的調(diào)節(jié) 關(guān)鍵酶：關(guān)鍵酶：檸檬酸合成酶檸檬酸合成酶 異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶 -酮戊二酸脫氫酶系酮戊二酸脫氫酶系 丙酮酸脫氫酶系丙酮酸脫氫酶系 NADH/N

53、AD+和和ATP/ADP的比率：的比率： ADP與與NAD+濃度濃度 ，使三羧酸循環(huán)，使三羧酸循環(huán) ATP與與NADH濃度濃度 ，使三羧酸循環(huán)，使三羧酸循環(huán) 回補(bǔ)反應(yīng)回補(bǔ)反應(yīng) 循環(huán)一周氧化循環(huán)一周氧化1分子乙酰分子乙酰CoA 4次脫次脫H ：3（NADH+H+）、）、1（FADH2） 2次脫羧：次脫羧：2CO2 關(guān)鍵酶：關(guān)鍵酶：檸檬酸合成酶、異檸檬酸脫氫酶檸檬酸合成酶、異檸檬酸脫氫酶 -酮戊二酸脫氫酶系酮戊二酸脫氫酶系 循環(huán)過程草酰乙酸量不變，回補(bǔ)反應(yīng)。循環(huán)過程草酰乙酸量不變，回補(bǔ)反應(yīng)。 三羧循環(huán)小結(jié)三羧循環(huán)小結(jié) 總反應(yīng)總反應(yīng): 乙酰乙酰CoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O 2CO

54、2+3NADH+FADH2+GTP+CoA-SH+2H+ 葡萄糖分解產(chǎn)生的總能量葡萄糖分解產(chǎn)生的總能量 糖酵解：糖酵解：1分子葡萄糖分子葡萄糖 產(chǎn)生產(chǎn)生2分子丙酮酸，分子丙酮酸， 共消耗了共消耗了2個個ATP，產(chǎn)生了，產(chǎn)生了4 個個ATP，實(shí)際上凈，實(shí)際上凈 生成了生成了2個個ATP，同時產(chǎn)生，同時產(chǎn)生2個個NADH。 丙酮酸氧化脫羧：丙酮酸氧化脫羧：丙酮酸生成乙酰丙酮酸生成乙酰CoA， 生成生成1個個NADH。 三羧酸循環(huán)：三羧酸循環(huán)：乙酰乙酰CoA生成生成CO2和和H2O， 產(chǎn)生一個產(chǎn)生一個GTP（ATP）、）、3個個NADH和和1FADH2。 1分子葡萄糖氧化成分子葡萄糖氧化成CO2、H

55、2O時釋放的時釋放的ATP 底物水平磷酸化底物水平磷酸化4ATP 8 NADH+8 H+ 氧化氧化24ATP 2 FADH2氧化氧化 4ATP + + =36或或38ATP +胞漿胞漿2NADH+2H+ 氧化氧化 4或或6ATP 糖酵解與有氧氧化的差別糖酵解與有氧氧化的差別 部位：部位： 細(xì)胞液細(xì)胞液 細(xì)胞液、線粒體細(xì)胞液、線粒體 需氧情況：需氧情況： 不需不需 需氧需氧 終產(chǎn)物：終產(chǎn)物： 乳酸乳酸 CO2 、H2O 產(chǎn)能：產(chǎn)能： 2ATP 36或或38mol ATP 關(guān)鍵酶：關(guān)鍵酶： 己糖激酶己糖激酶 丙酮酸脫氫酶系丙酮酸脫氫酶系 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶 檸檬酸合成酶檸檬酸合成酶 丙酮酸激

56、酶丙酮酸激酶 異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶 -酮戊二酸脫氫酶系酮戊二酸脫氫酶系 不同點(diǎn)：不同點(diǎn)：糖酵解糖酵解 有氧氧化有氧氧化 葡萄糖葡萄糖2丙酮酸丙酮酸 + 2NADH+2H+ 相同點(diǎn)：相同點(diǎn)： 有氧氧化的生理意義有氧氧化的生理意義 是三大營養(yǎng)物質(zhì)的最終代謝通路。是三大營養(yǎng)物質(zhì)的最終代謝通路。 是糖、脂肪、氨基酸代謝聯(lián)系的樞紐。是糖、脂肪、氨基酸代謝聯(lián)系的樞紐。 是動物體獲得能量的最主要方式。是動物體獲得能量的最主要方式。 糖有氧分解的中間產(chǎn)物，為其它物質(zhì)合成糖有氧分解的中間產(chǎn)物，為其它物質(zhì)合成 （嘌呤、嘧啶、尿素的合成）提供原料。（嘌呤、嘧啶、尿素的合成）提供原料。 三三 磷酸戊糖途徑磷酸

57、戊糖途徑 磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑（pentose phosphate Pathway, PPP）是以磷酸戊糖為主要中間產(chǎn)物的氧化途徑。是以磷酸戊糖為主要中間產(chǎn)物的氧化途徑。 指由葡萄糖生成磷酸戊糖及指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再，前者再 進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油醛和磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反應(yīng)磷酸果糖的反應(yīng) 過程。過程。 又因?yàn)槭菑挠忠驗(yàn)槭菑?-磷酸磷酸-葡萄糖開始的，磷酸葡萄葡萄糖開始的，磷酸葡萄 糖酸是該途徑的早期特征中間物，又稱為糖酸是該途徑的早期特征中間物，又稱為磷酸己磷酸己 糖支路糖支路或或磷酸葡萄糖酸氧化途徑（磷酸葡萄糖酸氧化途徑（HMP）。 1.

58、 磷酸戊糖途徑的反應(yīng)過程磷酸戊糖途徑的反應(yīng)過程 （1）氧化階段：氧化階段：由葡萄糖經(jīng)脫氫、水解由葡萄糖經(jīng)脫氫、水解 和脫羧等作用生成和脫羧等作用生成5-磷酸核酮糖、磷酸核酮糖、 NADPH+H+及及CO2。 。 （2）非氧化的分子重組階段：非氧化的分子重組階段：通過基通過基 團(tuán)的交換和分子內(nèi)部的重組，團(tuán)的交換和分子內(nèi)部的重組，5-P-核核 酮糖酮糖又轉(zhuǎn)變?yōu)橛洲D(zhuǎn)變?yōu)榱姿峒禾橇姿峒禾恰?（1）氧化階段氧化階段 o包括包括3步反應(yīng)：脫氫、水解、脫氫脫羧步反應(yīng)：脫氫、水解、脫氫脫羧 反應(yīng)，催化第一步脫氫反應(yīng)的反應(yīng)，催化第一步脫氫反應(yīng)的6-磷酸葡磷酸葡 萄糖脫氫酶萄糖脫氫酶是此代謝途徑的關(guān)鍵酶。是此代謝

59、途徑的關(guān)鍵酶。 o兩次脫氫脫下的氫均由兩次脫氫脫下的氫均由NADP+接受生成接受生成 NADPH + H+。 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖 CH2OH C=O C C CH2O OH OHH H P P 5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖 NADP+ CO2 NADPH+H+ 6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶磷酸葡萄糖酸脫氫酶 C C C C COO CH2O H OH OH OHH H HO H P P 6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸 NADPH+H+ NADP+ H2O 6-磷酸葡萄糖脫氫酶磷酸葡萄糖脫氫酶 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 C C C C C CH2O H OH OH OH H H

60、 HO H H O P P 6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯 C C C C C=O CH2O H OH OH H H HO H O P P 6-磷酸葡萄磷酸葡萄 糖酸內(nèi)酯酶糖酸內(nèi)酯酶 （2）非氧化的分子重組階段非氧化的分子重組階段 p包括異構(gòu)化、轉(zhuǎn)酮化和轉(zhuǎn)醛醇反應(yīng)，包括異構(gòu)化、轉(zhuǎn)酮化和轉(zhuǎn)醛醇反應(yīng)，5- 磷酸核酮糖經(jīng)一系列基團(tuán)轉(zhuǎn)移及差向異磷酸核酮糖經(jīng)一系列基團(tuán)轉(zhuǎn)移及差向異 構(gòu)反應(yīng)生成構(gòu)反應(yīng)生成3-磷酸甘油醛和磷酸甘油醛和6-磷酸果糖磷酸果糖 o此階段的所有反應(yīng)均為此階段的所有反應(yīng)均為可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)。 o在此階段，經(jīng)由在此階段，經(jīng)由5-磷酸核酮糖的異構(gòu)可磷酸核酮糖的異構(gòu)可 生成生成5-磷酸