中國海洋大學(xué)考研(糖代謝與氧化磷酸化)

1、l第一節(jié) 代謝導(dǎo)論代謝導(dǎo)論l第二節(jié)第二節(jié) 糖酵解（重點與難點）糖酵解（重點與難點）l第三節(jié)第三節(jié) 檸檬酸循環(huán)（重點與難點）檸檬酸循環(huán)（重點與難點）l第四節(jié)第四節(jié) 糖代謝中的其他途徑糖代謝中的其他途徑l第五節(jié)第五節(jié) 電子傳遞與氧化磷酸化（重點與難點）電子傳遞與氧化磷酸化（重點與難點） 第一節(jié)第一節(jié) 代謝導(dǎo)論代謝導(dǎo)論l可以將代謝描述為活細胞進行的所有反可以將代謝描述為活細胞進行的所有反應(yīng)應(yīng)l合成代謝一般是指將簡單的小分子物質(zhì)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。轉(zhuǎn)變成復(fù)雜的大分子物質(zhì)的過程。l分解代謝則是將復(fù)雜的大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)變分解代謝則是將復(fù)雜的大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)變成小分子物質(zhì)

2、的過程。成小分子物質(zhì)的過程。lNAD+ (煙酰胺煙酰胺-腺嘌呤腺嘌呤二核苷酸，又稱為輔酶二核苷酸，又稱為輔酶I) 和和NADP+(煙酰胺煙酰胺-腺嘌腺嘌呤磷酸二核苷酸呤磷酸二核苷酸,又稱為又稱為輔酶輔酶II )，是維生素?zé)燉?，是維生素?zé)燉０返难苌?。胺的衍生物。l功能功能：是多種重要脫：是多種重要脫氫酶的輔酶。氫酶的輔酶。lFAD(黃素黃素- -腺腺嘌呤二核苷酸嘌呤二核苷酸) )和和FMN( (黃素黃素單核苷酸單核苷酸) )是核是核黃素黃素( (維生素維生素B2)的衍生物。的衍生物。l功能：在脫氫在脫氫酶催化的氧化酶催化的氧化- -還原反應(yīng)中，還原反應(yīng)中，起著起著電子和質(zhì)電子和質(zhì)子的傳遞體作子

3、的傳遞體作用。用。輔酶A分子中含有腺嘌呤、D-核糖、磷酸、焦磷酸、泛酸和巰基乙胺。乙酰基與輔酶A的結(jié)合是通過一個硫酯鍵。乙酰輔酶A具有高的乙?；D(zhuǎn)移勢能。l酶活性的調(diào)節(jié)；l反饋抑制和前饋激活；l前饋激活：代謝途徑前面步驟中產(chǎn)生的代謝物激活催化途徑下游某個反應(yīng)的酶；l酶活性的調(diào)節(jié)包括別構(gòu)調(diào)節(jié)和共價調(diào)節(jié)；l多細胞生物還受到在整體水平上的調(diào)節(jié)，激素調(diào)節(jié)與神經(jīng)調(diào)節(jié)。l生命中的所有反應(yīng)都是由酶來催化的；l通過臨近效應(yīng)和定向效應(yīng)，形成過渡態(tài)來實現(xiàn)的；l生物化學(xué)中的反應(yīng)大體可歸為四類（p5） A 基團轉(zhuǎn)移反應(yīng) （酰基轉(zhuǎn)移、磷酰基轉(zhuǎn)移、葡糖基轉(zhuǎn)移）； B 氧化還原反應(yīng)； C 消除、異構(gòu)化和重排反應(yīng)（碳-碳雙鍵

4、的形成、分子內(nèi)氫原子的遷移）； D 碳-碳鍵的形成或斷裂反應(yīng)。l代謝發(fā)生部位；l代謝具體過程，主要反應(yīng)機理；l代謝過程中能量變化；l代謝的調(diào)控，限速步驟；l代謝的生理意義；l與其他代謝途徑的關(guān)系。（一）生物氧化的方式（一）生物氧化的方式l生物氧化是在一系列生物氧化是在一系列氧化氧化- -還原酶催化還原酶催化下下分步進行的。每一步反應(yīng)，都由特定的分步進行的。每一步反應(yīng)，都由特定的酶催化。在生物氧化過程中，主要包括酶催化。在生物氧化過程中，主要包括如下幾種氧化方式。如下幾種氧化方式。（1 1）脫氫）脫氫l在生物氧化中，脫氫反應(yīng)占有重要地位。在生物氧化中，脫氫反應(yīng)占有重要地位。它是許多有機物質(zhì)它是許

5、多有機物質(zhì)生物氧化生物氧化的重要步驟。的重要步驟。催化脫氫反應(yīng)的是各種類型的催化脫氫反應(yīng)的是各種類型的脫氫酶脫氫酶。+2H+ 2e-+COOHCHCHCOOHCOOHCH2CH2COOH延胡索酸延胡索酸琥珀酸脫氫酶琥珀酸脫氫酶琥珀酸琥珀酸l乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶CH3CHCOOHOHNAD+ NADHCH3CCOOHOl酶催化的醛氧化成酸的反應(yīng)酶催化的醛氧化成酸的反應(yīng)+2H+ 2e-+RCOHO 酶RCOHHOH H2ORCOHl加氧酶加氧酶催化的加氧反應(yīng)和催化的加氧反應(yīng)和氧化酶氧化酶催化的生成水催化的生成水的反應(yīng)。的反應(yīng)。l加氧酶能夠催化氧分子直接加入到有機分子中。加氧酶能夠催化氧分子直接加入

6、到有機分子中。例如，例如，l 甲烷單加氧酶甲烷單加氧酶 CH4 + NADH + O2 CH3-OH + NAD+ + H2Ol氧化酶主要催化以氧分子為氧化酶主要催化以氧分子為電子受體電子受體的氧化反的氧化反應(yīng)，反應(yīng)應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物為水產(chǎn)物為水。在各種脫氫反應(yīng)中產(chǎn)生的。在各種脫氫反應(yīng)中產(chǎn)生的氫質(zhì)子和電子，最后都是以這種形式進行氧化氫質(zhì)子和電子，最后都是以這種形式進行氧化的。的。（1 1）直接脫羧作用）直接脫羧作用l氧化代謝的中間產(chǎn)物羧酸在氧化代謝的中間產(chǎn)物羧酸在脫羧酶脫羧酶的催化下，的催化下，直接從分子中脫去羧基。例如丙酮酸的脫羧。直接從分子中脫去羧基。例如丙酮酸的脫羧。（2 2）氧化脫羧作用）氧

7、化脫羧作用l氧化代謝中產(chǎn)生的有機羧酸（主要是酮酸）在氧化代謝中產(chǎn)生的有機羧酸（主要是酮酸）在氧化脫羧酶系氧化脫羧酶系的催化下，在脫羧的同時，也發(fā)的催化下，在脫羧的同時，也發(fā)生氧化（脫氫）作用。例如蘋果酸的氧化脫羧生氧化（脫氫）作用。例如蘋果酸的氧化脫羧生成丙酮酸。生成丙酮酸。1 1、生物氧化是在生物細胞內(nèi)進行的酶促氧化過程，、生物氧化是在生物細胞內(nèi)進行的酶促氧化過程， 反應(yīng)條件溫和（水溶液，反應(yīng)條件溫和（水溶液，pHpH 7 7和常溫）。和常溫）。2 2、氧化進行過程中，必然伴隨生物還原反應(yīng)的發(fā)生、氧化進行過程中，必然伴隨生物還原反應(yīng)的發(fā)生。3 3、水是許多生物氧化反應(yīng)的氧供體。通過加水脫氫、

8、水是許多生物氧化反應(yīng)的氧供體。通過加水脫氫 作用直接參與了氧化反應(yīng)。作用直接參與了氧化反應(yīng)。4 4、在生物氧化中，碳的氧化和氫的氧化是非同步進、在生物氧化中，碳的氧化和氫的氧化是非同步進行的。氧化過程中脫下來的氫質(zhì)子和電子，通常由行的。氧化過程中脫下來的氫質(zhì)子和電子，通常由各種載體，如各種載體，如NADH等傳遞到氧并生成水。等傳遞到氧并生成水。5 5、生物氧化是一個、生物氧化是一個分步進行分步進行的過程。的過程。每一步都每一步都由特殊的酶催化，由特殊的酶催化，每一步反應(yīng)的產(chǎn)物都可以分每一步反應(yīng)的產(chǎn)物都可以分離出來。這種逐步進行的反應(yīng)模式有利于在溫離出來。這種逐步進行的反應(yīng)模式有利于在溫和的條件

9、下釋放能量，提高能量利用率。和的條件下釋放能量，提高能量利用率。6 6、生物氧化釋放的能量，通過與、生物氧化釋放的能量，通過與ATP合成相偶合成相偶聯(lián)，轉(zhuǎn)換成生物體能夠直接利用的生物能聯(lián)，轉(zhuǎn)換成生物體能夠直接利用的生物能ATP。l生物能和生物能和ATP1 1、ATP是生物能存在的主要形式是生物能存在的主要形式lATP是能夠被生物細胞直接利用的能量是能夠被生物細胞直接利用的能量形式。形式。2 2、生物化學(xué)反應(yīng)的自由能變化生物化學(xué)反應(yīng)的自由能變化l生物化學(xué)反應(yīng)與普通的化學(xué)反應(yīng)一樣生物化學(xué)反應(yīng)與普通的化學(xué)反應(yīng)一樣, ,也也服從熱力學(xué)的規(guī)律。服從熱力學(xué)的規(guī)律。l磷酸酯類化合物磷酸酯類化合物在生物體的能

10、量轉(zhuǎn)換過程中起在生物體的能量轉(zhuǎn)換過程中起著重要作用。許多磷酸酯類化合物在水解過程著重要作用。許多磷酸酯類化合物在水解過程中都能夠釋放出自由能。中都能夠釋放出自由能。lATP是生物細胞中最重要的高能磷酸酯類化合是生物細胞中最重要的高能磷酸酯類化合物物, ,換句話說換句話說, ,ATP是生物能的主要載體。是生物能的主要載體。l根據(jù)生物體內(nèi)高能化合物鍵的特性可以把他們根據(jù)生物體內(nèi)高能化合物鍵的特性可以把他們分成以下幾種類型。分成以下幾種類型。 COCHOCH2OHOPOO-O-POO-O-酰基磷酸化合物3-磷酸甘油酸磷酸CH3COOPOO-O- 乙酰磷酸10.1千卡/摩爾11.8千卡/摩爾H3N+C

11、OOPOO-O- 氨甲酰磷酸R COOPOOO-A?；佘账酭CH COOPOOO-AN+H3 氨?；佘账酧-POO-NNNNNH2OHHOHHOHHOCH2O-POO-O-POO-ATP（三磷酸腺苷三磷酸腺苷）O-POO-O POO-O- 焦磷酸焦磷酸7.3千卡/摩爾OPOOCOOHCOCH2 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 14.8千卡/摩爾OPOONHCNHNCH3CH2COOHOPOONHCNHNCH3CH2CH2CH2CHCOOHNH2磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸精氨酸磷酸精氨酸10.3千卡/摩爾7.7千卡/摩爾這兩種高能化合物在生物體內(nèi)起儲存能量的作用。O SOO-OCH2OHHOHH

12、OHHNNNH2NNO POO-3-磷酸腺苷-5-磷酸硫酸RCOSCoA ?；o酶ACOO-CHNH3+CH2CH2S+H3CA S-腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸l葡萄糖的分解代謝分兩步進行葡萄糖的分解代謝分兩步進行：（1 1）糖酵解糖酵解：葡萄糖：葡萄糖 丙酮酸。此反應(yīng)過丙酮酸。此反應(yīng)過 程一般在無氧條件下進行，又稱為程一般在無氧條件下進行，又稱為無氧分解無氧分解。（2 2）三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)：丙酮酸：丙酮酸 CO CO2 2 + H + H2 2O O 。l糖酵解在糖酵解在細胞胞液細胞胞液中進行（無氧條中進行（無氧條件），是葡萄糖經(jīng)過酶催化作用降件），是葡萄糖經(jīng)過酶催化作用降解成解成丙酮酸丙

13、酮酸，并伴隨，并伴隨生成生成ATP的過的過程。它是動物、植物和微生物細胞程。它是動物、植物和微生物細胞中葡萄糖分解的中葡萄糖分解的共同代謝途徑共同代謝途徑。a6-磷酸葡萄糖葡萄糖果糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油酸磷酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸b1234糖原1-磷酸葡萄糖OCH2OHOHOHOHHHHHOOCH2OHOHOHHHHHOCH2OHOHOHHHHHOOOCH2OHOHOHOHOHHHHPOCH2OHOHOHHHHHOCH2OHOHOHOHHHHHOO細胞內(nèi)糖細胞內(nèi)糖原在原在磷酸磷酸化酶和脫化酶和脫氫酶催化氫酶催化下形成下

14、形成1-1-磷酸葡萄磷酸葡萄糖。糖。OCH2OPO3H2OHOHOHOHHHHHOCH2OHOHOHOHHHHHOPO3H2 該反應(yīng)由磷酸葡萄糖異構(gòu)酶催化l該反應(yīng)是不可逆反應(yīng)。反應(yīng)機制：葡萄糖的C-6羥基 對ATP末端的磷?；苯拥挠H核攻擊，結(jié)果磷?；鶊F實現(xiàn)了轉(zhuǎn)移。在酵解途徑中存在著4個激酶催化的反應(yīng)，1、3、7、10，它們都包括一個羥基對ATP末端磷酰基直接的親核攻擊。 l這是一個醛糖、酮糖同分異構(gòu)化反應(yīng)，反應(yīng)可逆。反應(yīng)過程：葡萄糖-6-磷酸在葡萄糖-6-磷酸異構(gòu)酶作用下形成開鏈?zhǔn)降钠咸烟?6-磷酸，然后進行醛酮糖轉(zhuǎn)換，開鏈?zhǔn)降墓?6-磷酸環(huán)化形成環(huán)式的果糖-6-磷酸。葡萄糖-6-磷酸異構(gòu)

15、酶表現(xiàn)出絕對的立體專一性。 葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸的磷酸的 - -異頭物首先與葡萄糖異頭物首先與葡萄糖-6-6-磷酸磷酸異構(gòu)酶結(jié)合，在酶的活性部位形成開鏈?zhǔn)降钠咸烟钱悩?gòu)酶結(jié)合，在酶的活性部位形成開鏈?zhǔn)降钠咸烟? -6-6-磷酸，然后進行醛糖酮糖轉(zhuǎn)換，開鏈?zhǔn)降墓橇姿?，然后進行醛糖酮糖轉(zhuǎn)換，開鏈?zhǔn)降墓? -6-6-磷酸環(huán)化形成磷酸環(huán)化形成 -D-呋喃果糖呋喃果糖-6-6-磷酸。磷酸。l磷酸果糖激酶-1（Phosphofructokinase-1, PFK-1)催化ATP中的磷酸基團轉(zhuǎn)移到果糖-6-磷酸的C-1的羥基上，生成果糖1，6-二磷酸。l在醛縮酶的作用下，使C-3和C-4之間的鍵斷裂

16、，生成甘油醛-3磷酸和磷酸二羥丙酮。磷酸二羥丙酮可以轉(zhuǎn)換成甘油醛-3磷酸進行酵解。反應(yīng)可逆，在生理條件下，甘油醛-3磷酸不斷地轉(zhuǎn)化成丙酮酸，驅(qū)動反應(yīng)向裂解方向進行。l在丙糖磷酸異構(gòu)酶的催化下，磷酸二羥丙酮轉(zhuǎn)換成甘油醛-3磷酸進一步酵解，等于一分子的己糖生成了2分子的甘油醛-3磷酸。反應(yīng)可逆，達平衡時，磷酸二羥丙酮占96%，甘油醛-3磷酸只占4%，但由于甘油醛-3磷酸不斷進行酵解，反應(yīng)可向生成甘油醛-3磷酸的方向進行。這個反應(yīng)很重要！ 一分子甘油醛一分子甘油醛-3-3-磷酸中的磷酸中的C-1C-1，C-2C-2和和C-3C-3分別來自分別來自于葡萄糖分子中的于葡萄糖分子中的C-4C-4、C-5C

17、-5和和C-6C-6。 而另一分子的甘油醛而另一分子的甘油醛-3-3-磷酸（由磷酸二羥丙酮轉(zhuǎn)換磷酸（由磷酸二羥丙酮轉(zhuǎn)換來的）的來的）的C-1C-1，C-2C-2和和C-3C-3則分別來自于葡萄糖分子中的則分別來自于葡萄糖分子中的C-C-3 3、C-2C-2和和C-1C-1。葡萄糖分子中的葡萄糖分子中的C-4C-4和和C-3 C-3 甘油醛甘油醛-3-3-磷酸的磷酸的C-1C-1；葡萄糖分子中的葡萄糖分子中的C-5C-5和和C-2 C-2 甘油醛甘油醛-3-3-磷酸的磷酸的C-2C-2；葡萄糖分子中的葡萄糖分子中的C-6C-6和和C-1 C-1 甘油醛甘油醛-3-3-磷酸的磷酸的C-3C-3。通

18、過放射性同位素追蹤實驗發(fā)現(xiàn)通過放射性同位素追蹤實驗發(fā)現(xiàn)l甘油醛-3-磷酸脫氫酶催化，這是酵解途徑中唯一的一步氧化還原反應(yīng)。甘油醛-3-磷酸脫氫酶活性部位含有來自Cys的游離的巰基和一個緊密結(jié)合的NAD+。甘油醛-3-磷酸脫氫酶反應(yīng)機制包括了脫氫和磷酸化2個相關(guān)反應(yīng)。l1，3-二磷酸甘油酸富含能量。l底物水平磷酸化作用：通過從一個高能化合物（例如1，3-二磷酸甘油酸）將磷酰基轉(zhuǎn)移給ADP形成ATP的過程稱為底物水平磷酸化作用，即ATP的形成直接與一個代謝中間物上的磷?；D(zhuǎn)移相耦聯(lián)的作用，底物水平磷酸化不需要氧，是酵解中形成ATP的機制。l磷酸甘油酸變位酶催化3-磷酸甘油酸和2-磷酸甘油酸之間的相

19、互轉(zhuǎn)換。變位酶是一種催化一個基團從底物分子的一部分轉(zhuǎn)移到同分子的另一部分的異構(gòu)酶。l如何轉(zhuǎn)移磷酸基團？l肌肉和酵母中的磷酸甘油酸變位酶，形成2，3-二磷酸甘油酸中間產(chǎn)物；l植物磷酸甘油酸變位酶，先轉(zhuǎn)移到酶上，酶再轉(zhuǎn)移到底物的2位上。l在烯醇化酶（需要鎂離子參與）催化下，從2-磷酸甘油酸中脫去水形成磷酸烯醇式丙酮酸。磷酸烯醇式丙酮酸具有很高的磷?；D(zhuǎn)移潛能，因為它的磷?；且砸环N不穩(wěn)定的烯醇式互變異構(gòu)形式存在的。l氟離子通過與烯醇化酶中活性部位的鎂離子形成鎂氟磷酸化合物，抑制烯醇化酶。9、2-磷酸甘油酸脫水生成磷酸烯醇式丙酮酸 l第二個底物水平磷酸化反應(yīng)。反應(yīng)過程，先形成烯醇式丙酮酸，再通過異構(gòu)

20、化形成更穩(wěn)定的丙酮酸。反應(yīng)不可逆。丙酮酸是酵解中第一個不再被磷酸化的化合物。l己糖階段；l丙糖階段；l首先是六碳糖互換，然后是醛變成酸，最后是酸的轉(zhuǎn)變。l糖酵解是糖酵解是普遍存在的糖代謝途徑普遍存在的糖代謝途徑，對于某，對于某些細胞些細胞( (角膜、紅細胞角膜、紅細胞），是唯一生成），是唯一生成ATP的途徑。的途徑。l另方面，糖酵解的中間產(chǎn)物，又為生物體另方面，糖酵解的中間產(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，提供苷酸和脂肪酸等，提供碳源或碳鏈骨架碳源或碳鏈骨架。l丙酮酸除了脫羧生成丙酮酸除了脫羧生成乙酰乙酰CoA進入三羧進入三

21、羧酸循環(huán)氧化外，也可以有其它的代謝途酸循環(huán)氧化外，也可以有其它的代謝途徑。徑。在不同條件下在不同條件下，丙酮酸可以被轉(zhuǎn)化，丙酮酸可以被轉(zhuǎn)化成乳酸、乙醇、乙酸、丁酸和丙酮等。成乳酸、乙醇、乙酸、丁酸和丙酮等。工業(yè)上常利用微生物發(fā)酵方法生產(chǎn)這些工業(yè)上常利用微生物發(fā)酵方法生產(chǎn)這些化合物。化合物。葡萄糖葡萄糖2 乳酸乳酸2 丙酮酸丙酮酸2 CO2 2 乙醇乙醇6 CO2 6H2O無氧無氧 酵解酵解 有氧氧化有氧氧化 無氧酒無氧酒 精發(fā)酵精發(fā)酵氧化磷酸化氧化磷酸化l在酵母作用下，糖可以轉(zhuǎn)變成乙醇，這是釀酒和發(fā)在酵母作用下，糖可以轉(zhuǎn)變成乙醇，這是釀酒和發(fā)酵法生產(chǎn)乙醇的基本過程，稱為生醇發(fā)酵。酵法生產(chǎn)乙醇的

22、基本過程，稱為生醇發(fā)酵。葡萄糖葡萄糖2Pi2Pi2ADP2ADP2H2H2CO22CO22ATP2ATP2H2O2H2Ol厭氧條件下厭氧條件下, ,酵母細胞將丙酮酸轉(zhuǎn)化為乙醇和酵母細胞將丙酮酸轉(zhuǎn)化為乙醇和CO2 2，同時，同時NADH被氧化為被氧化為NAD+ +。首先，丙。首先，丙酮酸在酮酸在丙酮酸脫羧酶丙酮酸脫羧酶催化下，脫羧產(chǎn)生乙醛；催化下，脫羧產(chǎn)生乙醛；然后，乙醛在醇脫氫酶催化下被然后，乙醛在醇脫氫酶催化下被NADH還原成還原成乙醇，乙醇，NADH被氧化為被氧化為NAD+ +。乙醇在人體及乙醇在人體及動物體中可以氧化成乙醛，再轉(zhuǎn)變成乙酰動物體中可以氧化成乙醛，再轉(zhuǎn)變成乙酰CoA進入三羧酸

23、循環(huán)氧化。進入三羧酸循環(huán)氧化。l甘油醛甘油醛-3-3-磷酸脫氫酶催化的反應(yīng)中使磷酸脫氫酶催化的反應(yīng)中使NAD+NAD+還還原為原為NADHNADH。生醇發(fā)酵產(chǎn)生的生醇發(fā)酵產(chǎn)生的NAD+NAD+，保證了酵解，保證了酵解反應(yīng)能夠繼續(xù)進行。反應(yīng)能夠繼續(xù)進行。l在無氧條件下，糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸能夠被在無氧條件下，糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸能夠被NADH還原成乳酸（絕大多數(shù)生物缺少還原成乳酸（絕大多數(shù)生物缺少丙酮酸丙酮酸脫羧酶脫羧酶）。）。 l催化此反應(yīng)的酶為催化此反應(yīng)的酶為乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶。在供氧不足時，人體。在供氧不足時，人體的大多數(shù)組織都能通過糖酵解途徑生成乳酸。人在激的大多數(shù)組織都能通過糖酵解途徑生

24、成乳酸。人在激烈運動時，肌肉細胞中乳酸含量增高，會產(chǎn)生酸疼感。烈運動時，肌肉細胞中乳酸含量增高，會產(chǎn)生酸疼感。l乳酸可以通過血液進入肝、腎等組織，重新轉(zhuǎn)變成丙乳酸可以通過血液進入肝、腎等組織，重新轉(zhuǎn)變成丙酮酸，再合成葡萄糖和肝糖元，或進入三羧酸循環(huán)氧酮酸，再合成葡萄糖和肝糖元，或進入三羧酸循環(huán)氧化。肌肉中的乳酸可以被氧化，為肌肉運動提供能量。化。肌肉中的乳酸可以被氧化，為肌肉運動提供能量。l乳酸是代謝的死胡同，除了再重新生成丙酮酸之外，乳酸是代謝的死胡同，除了再重新生成丙酮酸之外，沒有其它途徑。產(chǎn)生的沒有其它途徑。產(chǎn)生的NAD+NAD+，保證了酵解反應(yīng)能夠繼保證了酵解反應(yīng)能夠繼續(xù)進行。續(xù)進行。

25、 乳酸的進一步代謝需要氧，當(dāng)氧供給不充分時，會造成乳酸堆積，血液中乳酸水平升高，稱為乳酸中毒。乳乳酸酸的的命命運運卡里循環(huán)卡里循環(huán)乳酸乳酸葡萄糖葡萄糖乳酸乳酸葡萄糖葡萄糖 血液血液丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸*肝臟肝臟*肌肉肌肉 丙酮酸丙酮酸去向小結(jié)去向小結(jié)l丙酮酸氧化脫羧產(chǎn)生的丙酮酸氧化脫羧產(chǎn)生的乙酰乙酰CoA可以與磷酸作用，可以與磷酸作用，生成乙酰磷酸，然后在乙酸激酶催化下產(chǎn)生乙酸。生成乙酰磷酸，然后在乙酸激酶催化下產(chǎn)生乙酸。CH3CCOOHOCH3COSCoACH3CPO3+O2CH3CHCH2COOHOHCH3CH2CH2COOHCH3COOHADPATPOCH3CCH2COOH磷酸乙酰轉(zhuǎn)

26、移酶乙酸激酶l己糖激酶同工酶中除葡萄糖激酶外，都受到葡萄糖-6磷酸的抑制（產(chǎn)物抑制產(chǎn)物抑制）。葡萄糖-6-磷酸可以作為糖原合成的前體，但當(dāng)它積累時，己糖激酶就被抑制（葡萄糖-6-磷酸非競爭性抑制）。l葡萄糖激酶，主要在肝和胰腺中起著重要的生理作用，控制葡萄糖對體內(nèi)的供給。葡萄糖激酶對葡萄糖的Km值是10mmol，不會被飽和，是一種誘導(dǎo)酶。l磷酸果糖激酶-1（別構(gòu)調(diào)節(jié)酶）的調(diào)控（AMP、果糖-2，6-二磷酸是激活劑，ATP和檸檬酸是抑制劑）：l ATP是磷酸果糖激酶的底物，又是該酶的別構(gòu)抑制劑，ATP可以使酶對它的底物果糖-6-磷酸的親和性降低；l在哺乳動物細胞中，AMP是別構(gòu)激活劑；l檸檬酸對

27、磷酸果糖激酶的調(diào)節(jié)是一種反饋抑制，它調(diào)節(jié)丙酮酸向檸檬酸循環(huán)的供給。l果糖-2，6-二磷酸是在磷酸果糖激酶-2催化下，果糖-6-磷酸磷酸化生成的；l丙酮酸激酶的調(diào)控（果糖-1，6-二磷酸別構(gòu)激活和ATP的別構(gòu)抑制）；l前饋激活：果糖-1，6-二磷酸既是丙酮酸激酶的別構(gòu)激活劑，又是磷酸果糖激酶-1催化反應(yīng)的產(chǎn)物。所以，磷酸果糖激酶-1的激活自然會引起丙酮酸激酶的激活，這種類型的調(diào)控方式稱為前饋激活。五、其他六碳糖進入糖酵解途徑 半乳糖的代謝途徑缺乏半乳糖-1-磷酸尿苷酰轉(zhuǎn)移酶使晶狀體半乳糖增高，引起白內(nèi)障，嚴重時引起生長停滯，智力遲鈍，甚至引起肝損傷導(dǎo)致死亡。1、掌握糖酵解過程的概況（重點）。2、

28、熟悉糖酵解作用的主要的反應(yīng)機理（難點）。3、掌握糖酵解過程的能量計算（重點）。4、熟悉丙酮酸的去路。5、掌握糖酵解作用的調(diào)節(jié)（難點）。 第三節(jié)第三節(jié) 丙酮酸的有氧丙酮酸的有氧 氧化氧化- -三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)l葡萄糖通過糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸，在有氧條葡萄糖通過糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸，在有氧條件下，將進入三羧酸循環(huán)進行完全氧化，生件下，將進入三羧酸循環(huán)進行完全氧化，生成成H2O 和和CO2，并釋放出大量能量。并釋放出大量能量。丙酮酸丙酮酸的有氧氧化包括兩個階段的有氧氧化包括兩個階段：l第一階段第一階段：丙酮酸的氧化脫羧（丙酮酸丙酮酸的氧化脫羧（丙酮酸 乙酰輔酶乙酰輔酶A A，簡寫為乙酰簡寫為乙酰Co

29、A）; ;l第二階段：第二階段：三羧酸循環(huán)（乙酰三羧酸循環(huán)（乙酰CoA H2O 和和CO2，釋放出能量）。，釋放出能量）。l丙酮酸氧化脫羧轉(zhuǎn)化為乙酰丙酮酸氧化脫羧轉(zhuǎn)化為乙酰CoA的反應(yīng)實際的反應(yīng)實際上不是檸檬酸循環(huán)中的反應(yīng)，而是酵解和三上不是檸檬酸循環(huán)中的反應(yīng)，而是酵解和三羧酸循環(huán)之間的橋梁。此反應(yīng)在真核細胞的羧酸循環(huán)之間的橋梁。此反應(yīng)在真核細胞的線粒體基質(zhì)中線粒體基質(zhì)中進行。進行。CH3CCOOHO+ HS-CoANAD+CH3COSCoA+CO2NADH丙酮酸脫氫酶系丙酮酸輔酶A乙酰輔酶Al丙酮酸在丙酮酸脫氫酶系催化下，脫羧丙酮酸在丙酮酸脫氫酶系催化下，脫羧形成乙酰形成乙酰CoA。丙酮酸脫

30、氫酶系是一個非丙酮酸脫氫酶系是一個非常復(fù)雜的常復(fù)雜的多酶體系多酶體系，主要包括：三種不，主要包括：三種不同的酶（丙酮酸脫氫酶同的酶（丙酮酸脫氫酶E E1 1、二氫硫辛酸乙、二氫硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶酰轉(zhuǎn)移酶E E2 2和二氫硫辛酸脫氫酶和二氫硫辛酸脫氫酶E E3 3），和），和6 6種輔因子（種輔因子（TTP、硫辛酸、硫辛酸、FAD、NAD+ +、CoA和和Mg2+2+）。）。l嵌在內(nèi)膜中的丙酮酸轉(zhuǎn)運酶可以特異地將丙酮酸從膜間質(zhì)轉(zhuǎn)運到線粒體的基質(zhì)中。l丙酮酸脫氫酶復(fù)合物是個有組織的多酶復(fù)合體。復(fù)合物中的酶分子通過非共價鍵聯(lián)系在一起，催化一個連續(xù)反應(yīng)，即前一個酶的產(chǎn)物立刻被下一個酶作用。（1）E1催化

31、丙酮酸脫羧，將剩下的二碳片段轉(zhuǎn)移到E2的組成成分硫辛酰胺上。（2）輔酶A與乙酰-二氫硫辛酰胺中的乙?；磻?yīng)生成乙酰輔酶A，并釋放出二氫硫辛酰胺。（3）E3催化E2的二氫硫辛酰胺氧化重新生成硫辛酰胺，帶有硫辛酰胺的E2再參與下一輪反應(yīng)。丙酮酸進入檸檬酸循環(huán)的準(zhǔn)備階段:形成乙酰-CoA E1：丙酮酸脫氫酶， E2：二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙酰基酶， E3：二氫硫辛酸脫氫酶。有5種輔酶參與反應(yīng)。丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的調(diào)控 E1被磷酸化活力降低，脫磷酸活力增高，乙酰-CoA競爭性抑制E2, NADH競爭性抑制E3。 亞砷酸鹽及有機砷化合物抑制作用的機制之一是使還原型硫辛酰胺形成無催化能力的砷化物。同樣的機制還可抑制

32、-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體。 活力降低活力降低l丙酮酸脫氫酶復(fù)合體活性的控制是由可使該酶失活的丙酮酸脫羧酶（E1）的磷酸化作用來實現(xiàn)的。l丙酮酸氧化脫羧產(chǎn)物乙酰丙酮酸氧化脫羧產(chǎn)物乙酰CoA與草酰乙與草酰乙酸（三羧酸循環(huán)中與乙酰酸（三羧酸循環(huán)中與乙酰CoA結(jié)合點）結(jié)合點）結(jié)合生成檸檬酸進入循環(huán)。在循環(huán)過程結(jié)合生成檸檬酸進入循環(huán)。在循環(huán)過程中，乙酰中，乙酰CoA被氧化成被氧化成 H2O 和和CO2，并，并釋放出大量能量。釋放出大量能量。草酰乙酸草酰乙酸檸檬酸檸檬酸異檸檬酸異檸檬酸琥珀酰琥珀酰輔酶輔酶A A琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸 蘋果酸蘋果酸乙酰輔酶乙酰輔酶A A -酮戊二酸酮戊二酸l循環(huán)概述:

33、從草酰乙酸開始，當(dāng)六碳的中間產(chǎn)物檸檬酸和一個五碳酸經(jīng)過氧化脫羧釋放出2分子二氧化碳后，形成的四碳酸經(jīng)過幾步反應(yīng)后又重新轉(zhuǎn)換為草酰乙酸，進入下一輪循環(huán)。檸檬酸循環(huán)可以看作是一個催化多步反應(yīng)的催化劑，使得乙酰輔酶A中的二碳單位乙酰基氧化成二氧化碳，每完成一輪反應(yīng)后又回到起始點。l碳原子的流向：一輪檸檬酸循環(huán)完成后，釋放2分子CO2，但不是新近來的那2個碳。l富含能量分子的生成：循環(huán)中生成了許多還原型輔酶NADH和FADH2，它們通過電子傳遞被氧化，生成大量ATP。這表明，檸檬酸循環(huán)中釋放的大部分能量是以還原型輔酶的形式貯存著。另外，還有一步底物水平磷酸化。l該反應(yīng)是檸檬酸循環(huán)中唯一一步形成C-C鍵

34、的反應(yīng)。乙酰CoA的C-2產(chǎn)生一個碳負離子，該離子攻擊草酰乙酸的羰基碳形成酶結(jié)合的中間產(chǎn)物，再水解。反應(yīng)不可逆!l檸檬酸是三級醇，不能被氧化為酮酸，而異檸檬酸是可以被氧化的二級醇。過程：檸檬酸由順烏頭酸酶催化脫水，形成C=C雙鍵，然后，通過水的立體特異性添加，生成異檸檬酸。l四個氧化還原反應(yīng)的第一個。草酰琥珀酸經(jīng)非酶催化的脫羧生成產(chǎn)物，反應(yīng)不可逆。異檸檬酸脫氫酶為四聚體（2）,圖中所示的活性部位。異檸檬酸為綠色，NADP+為金色, Ca2+為紅色。ADP，NAD是該酶的別構(gòu)激活劑，ATP，NADH是該酶的別構(gòu)抑制劑。l - -酮戊二酸脫氫酶系與丙酮酸脫氫酶系相似酮戊二酸脫氫酶系與丙酮酸脫氫酶系

35、相似, , 即由即由 - -酮戊二酮戊二酸脫氫酶酸脫氫酶E E1 1、琥珀酰轉(zhuǎn)移酶琥珀酰轉(zhuǎn)移酶E E2 2和二氫硫辛酸脫氫酶和二氫硫辛酸脫氫酶E E3 3，以及以及6 6種輔因子種輔因子, TPP, TPP、硫辛酸硫辛酸、FADFAD、NADNAD+ +、CoA和和MgMg2+ 2+ 組成，催組成，催化的反應(yīng)機制和調(diào)控也相似，但化的反應(yīng)機制和調(diào)控也相似，但 - -酮戊二酸脫氫酶系酮戊二酸脫氫酶系不受磷不受磷酸化與去磷酸化共價修飾調(diào)節(jié)酸化與去磷酸化共價修飾調(diào)節(jié)。l在哺乳動物中合成的是GTP，而在植物和一些細菌中合成的是ATP。Succinyl-CoASynthetase fromE. coliC

36、oenzyme AHis246-Pil真核生物琥珀酸脫氫酶內(nèi)嵌在線粒體內(nèi)膜中，其他酶都位于線粒體基質(zhì)中。丙二酸是競爭性抑制劑，可以與酶活性部位的堿性氨基酸殘基結(jié)合，抑制反應(yīng)。琥珀酸脫氫的抑制劑琥珀酸脫氫酶為二聚體，活性部位有鐵硫串。l延胡索酸酶（延胡索酸水化酶）催化延胡索酸反式雙鍵的水化。反應(yīng)可逆。 基本反應(yīng)機制l第三次生成還原型輔酶NADH。蘋果酸脫氫酶為二 聚體，反應(yīng)可逆。脫氫酶的作用 脫氫酶的活性中心l四次氧化還原反應(yīng)（2次氧化脫羧、2次脫氫）、一次底物水平磷酸化、一次形成C-C鍵的反應(yīng)、一次分子重排、一次水化。l為機體提供大量的能量；l是有氧代謝的樞紐；l中間代謝物是許多生物合成途徑的

37、起點。因此，檸檬酸循環(huán)既是分解代謝途徑，也是合成代謝途徑，可以說是分解、合成兩用途徑。 檸檬酸循環(huán) 的雙重作用檸檬酸循環(huán)提供多種合成代謝的中間物l檸檬酸循環(huán)在細胞代謝中占據(jù)著代謝的中心位置，所以受到嚴密的調(diào)控。調(diào)控是通過循環(huán)中的別構(gòu)效應(yīng)以及共價修飾實現(xiàn)的。l丙酮酸脫氫酶復(fù)合物的調(diào)節(jié)（乙酰CoA和NADH抑制，NAD+和CoASH則是激活劑）l存在三個不可逆反應(yīng)，是潛在的調(diào)節(jié)部位（分別是由檸檬酸合成酶、異檸檬酸脫氫酶和a-酮戊二酸脫氫酶催化的反應(yīng)）。l檸檬酸合成酶的調(diào)節(jié)機制沒有確定。l哺乳動物中，該酶受到Ca2+和ADP的別構(gòu)激活，而受到NADH的抑制。原核生物中，共價修飾調(diào)節(jié)。lCa2+與復(fù)合

38、物中的E1結(jié)合，降低了E對a-酮戊二酸的Km值，導(dǎo)致琥珀酰CoA合成速度的增加。l三羧酸循環(huán)不僅是產(chǎn)生ATP的途徑，它產(chǎn)生的中間產(chǎn)物也是生物合成的前體。例如卟啉的主要碳原子來自琥珀酰CoA，谷氨酸、天冬氨酸是從-酮戊二酸、草酰乙酸衍生而成。一旦草酰乙酸濃度下降，勢必影響三羧酸循環(huán)的進行。 3 3、天冬氨酸及谷氨酸的轉(zhuǎn)氨作用可、天冬氨酸及谷氨酸的轉(zhuǎn)氨作用可以形成草酰乙酸和以形成草酰乙酸和-酮戊二酸。酮戊二酸。異亮氨酸、纈氨酸、蘇氨酸和甲硫異亮氨酸、纈氨酸、蘇氨酸和甲硫氨酸也會形成琥珀酰氨酸也會形成琥珀酰CoA。其反應(yīng)。其反應(yīng)將在氨基酸代謝中講述。將在氨基酸代謝中講述。l植物中乙醛酸循環(huán)是檸檬酸循

39、環(huán)的支路。l在植物、微生物和酵母中存在，可以由二碳化合物生成糖的生物合成途徑。由于循環(huán)中存在一個二碳中間代謝物乙醛酸，因此，稱作乙醛酸循環(huán)。l乙醛酸循環(huán)中，乙酰CoA中的碳原子凈合成了一分子草酰乙酸（合成葡萄糖的前體），因此，乙醛酸循環(huán)在植物、微生物和酵母等生物的代謝中起著非常重要的作用。l酵母在乙醇中生長，一些微生物可以在乙酸中生長。l琥珀酸走的是部分檸檬酸循環(huán)的路，氧化生成延胡索酸，直至轉(zhuǎn)換成草酰乙酸，用于維持中間代謝物的濃度。l糖酵解糖酵解：1 1分子葡萄糖分子葡萄糖 2 2分子丙酮酸，分子丙酮酸，共消耗了共消耗了2 2個個ATP，產(chǎn)生了，產(chǎn)生了4 4 個個ATP，實際上，實際上凈生成了

40、凈生成了2 2個個ATP，同時產(chǎn)生，同時產(chǎn)生2 2個個NADH。l丙酮酸氧化脫羧丙酮酸氧化脫羧：丙酮酸：丙酮酸 乙酰乙酰CoACoA，生，生成成1 1個個NADH。l三羧酸循環(huán)：三羧酸循環(huán)：乙酰乙酰CoA CO2和和H2O，產(chǎn)生一個產(chǎn)生一個GTP（即（即ATP）、）、3 3個個NADH和和1 1個個FADH2。l葡萄糖分解代謝總反應(yīng)式葡萄糖分解代謝總反應(yīng)式lC6H6O6 + 6 H2O + 10 NAD+ + 2 FAD + 4 ADP + 4Pi 6 CO2 + 10 NADH + 10 H+ + 2 FADH2 + 4 ATP l按照一個按照一個NADH能夠產(chǎn)生能夠產(chǎn)生2.52.5個個AT

41、P，1 1個個FADH2能夠能夠產(chǎn)生產(chǎn)生1.51.5個個ATP計算，計算，1 1分子葡萄糖在分解代謝過程中分子葡萄糖在分解代謝過程中共產(chǎn)生共產(chǎn)生3232個個ATP：l4 4 ATP + +（10 10 2.5 2.5）ATP + + （2 2 1.5 1.5）ATP = = 32 32 ATPl教學(xué)目標(biāo)和要求教學(xué)目標(biāo)和要求：掌握檸檬酸循環(huán)的基本反應(yīng)過程、主要的反應(yīng)機理以及葡萄糖分解過程中能量的產(chǎn)生，深入理解檸檬酸循環(huán)是兩用代謝途徑，熟悉檸檬酸循環(huán)的調(diào)控，了解丙酮酸羧化支路及乙醛酸循環(huán)。l重點與難點重點與難點：檸檬酸循環(huán)的基本反應(yīng)過程、主要的反應(yīng)機理以及葡萄糖分解過程中能量的產(chǎn)生。第四節(jié) 糖代謝

42、中的其它途徑l糖酵解和三羧酸循環(huán)是機體內(nèi)糖分解代謝的主要徑，但不是唯一途徑。實驗研究表明：在組織中添加酵解抑制劑如碘乙酸或氟化物等，葡萄糖仍可以被消耗，這說明葡萄糖還有其它的代謝途徑。l葡萄糖還存在其他的分解代謝途徑，目的是生成細胞所需要的特殊的生物分子。l戊糖磷酸途徑和糖醛酸途徑。l戊糖磷酸途徑也稱為磷酸己糖旁路，這一途徑的主要用途是提供重要代謝物核糖-5-磷酸和NADPH（還原力）。l糖醛酸途徑是葡萄糖氧化的另一條次要途徑，生成D-糖醛酸和L-抗壞血酸（Vc）。糖醛酸在外來有機化合物的解毒和排泄中起著重要作用，Vc是人等許多動物不可缺少的營養(yǎng)物質(zhì)。包括人在內(nèi)的許多動物缺少古洛糖酸內(nèi)酯氧化酶

43、，不能合成Vc。 指從指從Glc-6-P或或Glc-1-P開始，經(jīng)開始，經(jīng)UDP-葡萄糖醛酸生成糖醛酸的途徑。葡萄糖醛酸生成糖醛酸的途徑。葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸古洛糖酸古洛糖酸古洛糖酸內(nèi)酯古洛糖酸內(nèi)酯 抗壞血酸抗壞血酸lUDP糖醛酸是糖醛酸供體，可形成許多重要糖醛酸是糖醛酸供體，可形成許多重要的粘多糖如透明質(zhì)酸、肝素等。的粘多糖如透明質(zhì)酸、肝素等。l從糖醛酸可轉(zhuǎn)變?yōu)榭箟难?，但人和其它靈從糖醛酸可轉(zhuǎn)變?yōu)榭箟难幔撕推渌`長類等動物不能合成抗壞血酸。長類等動物不能合成抗壞血酸。l在肝臟糖醛酸可與藥物或含在肝臟糖醛酸可與藥物或含-OH、-COOH、-NH2、-SH的異物結(jié)合成水溶性化合物排出體的

44、異物結(jié)合成水溶性化合物排出體外，起解毒作用。外，起解毒作用。l從糖醛酸可形成木酮糖，與磷酸戊糖途徑相從糖醛酸可形成木酮糖，與磷酸戊糖途徑相連。連。二、戊糖磷酸途徑二、戊糖磷酸途徑 ( (Phosphopentose pathway PPP )許多組織細胞中都存在有另一種葡萄糖降解途徑，即磷酸戊糖途徑（Pentose phosphate pathway, PPP），也稱為磷酸己糖旁路（Hexose monophosphate pathway/shunt,HMP）。參與磷酸戊糖途徑的酶類都分布在動物細胞液中，動物體內(nèi)約有30%的葡萄糖通過此途徑分解。 磷酸戊糖途徑的反應(yīng)過程磷酸戊糖途徑的反應(yīng)過程磷

45、酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑可以分為氧化階段和非氧化階段。l主要調(diào)節(jié)部位，葡萄糖-6-磷酸脫氫酶受NADPH的別構(gòu)抑制，通過這一簡單調(diào)節(jié)，戊糖磷酸途徑可以自我限制NADPH的生產(chǎn)。l氧化階段的第二個酶是葡糖酸內(nèi)酯酶。l氧化階段的第三個反應(yīng)，在6-磷酸葡糖酸脫氫酶的作用下，6-磷酸葡糖酸氧化脫羧。氧化階段的重要作用是提供NADPH。l非氧化階段是一條轉(zhuǎn)換途徑，通過氧化階段產(chǎn)生的核酮糖-5-磷酸轉(zhuǎn)換為糖酵解的中間產(chǎn)物果糖-6-磷酸和甘油醛-3-磷酸，可以進行分解代謝，也可以經(jīng)糖異生途徑生成葡萄糖。l戊糖磷酸途徑也稱為磷酸己糖旁路，這一途徑的主要用途是提供重要代謝物核糖-5-磷酸和NADPH（還原力）。是

46、細胞產(chǎn)生還原力的主要途徑。l是細胞內(nèi)不同結(jié)構(gòu)糖分子的重要來源，并為各種單糖的相互轉(zhuǎn)變提供條件。核糖及其衍生物ATP、CoA、FAD、RNA、DNA都來源于戊糖磷酸途徑。 三、糖的合成三、糖的合成- -糖異生糖異生糖異生是指從非糖物質(zhì)合成葡萄糖的過程。非糖物質(zhì)包括丙酮酸、乳酸、生糖氨基酸、甘油等均可以在哺乳動物的肝臟中轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?。這一過程基本上是糖酵解途徑的逆過程，但具體過程并不是完全相同，因為在酵解過程中有三步是不可逆的反應(yīng)，而在糖異生中要通過其它的旁路途徑來繞過這三步不可逆反應(yīng)，完成糖的異生過程。1 1、糖異生的證據(jù)；、糖異生的證據(jù)；2 2、糖異生的生理意義。、糖異生的生理意義。l用整體動

47、物做實驗，禁食24小時，大鼠肝臟中的糖原由7%降低到1%，飼喂乳酸、丙酮酸或三羧酸循環(huán)代謝的中間物后可以使大鼠肝糖原增加。l糖尿病人或切除胰島的動物，他們從氨基酸轉(zhuǎn)化成糖的過程十分活躍。當(dāng)攝入生糖氨基酸時，尿中糖含量增加。 1 1、糖異生的證據(jù)、糖異生的證據(jù)l根皮苷是一種從梨樹莖皮中提取的有毒的糖苷，它能抑制腎小管將葡萄糖重吸收進入血液中，這樣血液中的葡萄糖就不斷的由尿中排出。當(dāng)給用根皮苷處理過的動物飼喂三羧酸循環(huán)中間代謝物或生糖氨基酸后，這些動物尿中的糖含量增加。l糖異生作用是一個十分重要的生物合成葡萄糖的途徑。紅細胞和腦細胞是以葡萄糖為主要燃料的，成人每天約需要160克葡萄糖，其中120克

48、用于腦代謝，而糖原的貯存量是很有限的，所以需要糖異生來補充糖的不足。l在饑餓或劇烈運動造成糖原下降后，糖異生能使酵解產(chǎn)生的乳酸、脂肪分解產(chǎn)生的甘油以及生糖氨基酸等中間產(chǎn)物重新生成糖。這對維持血糖濃度，滿足組織對糖的需要是十分重要的。 2 2、糖異生的生理意義、糖異生的生理意義 l糖異生可以促進脂肪氧化分解供應(yīng)能量，當(dāng)體內(nèi)糖供應(yīng)不足時，機體會大量動員脂肪分解，此時會產(chǎn)生過多的酮體（乙酰乙酸、-羥丁酸、丙酮），而酮體則必須經(jīng)過三羧酸循環(huán)才能徹底氧化，此時糖異生對維持三羧酸循環(huán)的正常進行起主要作用。 l糖異生作用的總反應(yīng)式如下： 2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H+ +4H2O 葡萄糖+

49、2NAD+ +4ADP +2GDP +6Pi ( (二二) ) 糖異生的途徑糖異生的途徑（1）丙酮酸羧化酶催化丙酮酸生成草酰乙酸，反應(yīng)消耗一分子ATP，受乙酰CoA激活和ADP的抑制。（2）在體內(nèi)該反應(yīng)是不可逆的，但在體外可逆。l在果糖-1，6-二磷酸酶的催化下，1,6-二磷酸果糖轉(zhuǎn)化成6-磷酸果糖。這是糖異生作用中的關(guān)鍵反應(yīng)。該酶是一個別構(gòu)酶，受AMP、2,6-二磷酸果糖強烈抑制，但ATP、檸檬酸和3-磷酸甘油酸可激活此酶的活性。 ( (三三) )糖異生途徑的前體糖異生途徑的前體1、凡是能生成丙酮酸的物質(zhì)都可以變成葡萄糖。例如三羧酸循環(huán)的中間物，檸檬酸、異檸檬酸、-酮戊二酸、琥珀酸、延胡索酸

50、和蘋果酸都可以轉(zhuǎn)變成草酰乙酸而進入糖異生途徑。 2、大多數(shù)氨基酸是生糖氨基酸如丙氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、絲氨酸、半胱氨酸、甘氨酸、精氨酸、組氨酸、蘇氨酸、脯氨酸、谷胺酰胺、天冬酰胺、甲硫氨酸、纈氨酸等，它們可轉(zhuǎn)化成丙酮酸、-酮戊二酸、草酰乙酸等三羧酸循環(huán)中間物參加糖異生途徑。 3、Cori循環(huán)：劇烈運動時產(chǎn)生的大量乳酸會迅速擴散到血液，隨血流流至肝臟，先氧化成丙酮酸，再經(jīng)過糖異生作用轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?，進而補充血糖，也可重新合成肌糖原被貯存起來。這一乳酸葡萄糖的循環(huán)過程稱為Cori循環(huán)。4、反芻動物糖異生途徑十分活躍，牛胃中的細菌分解纖維素成為乙酸、丙酸、丁酸等，奇數(shù)脂肪酸分解產(chǎn)生的琥珀酰CoA等都

51、可參加糖異生途徑合成葡萄糖。 l兩條途徑相互協(xié)調(diào)、互為相反地進行調(diào)節(jié)。兩條途徑相互協(xié)調(diào)、互為相反地進行調(diào)節(jié)。通常表現(xiàn)為同一調(diào)節(jié)因子（如別構(gòu)效應(yīng)劑）通常表現(xiàn)為同一調(diào)節(jié)因子（如別構(gòu)效應(yīng)劑）對兩條途徑相應(yīng)的酶作用相反。對兩條途徑相應(yīng)的酶作用相反。 Glc-6-P抑制己糖激酶，激活葡萄糖抑制己糖激酶，激活葡萄糖6-6-磷酸酶，磷酸酶，從而抑制酵解，促進糖異生從而抑制酵解，促進糖異生。 乙酰乙酰CoA抑制丙酮酸脫氫酶復(fù)合體，激活丙抑制丙酮酸脫氫酶復(fù)合體，激活丙酮酸羧化酶，從而抑制酵解，促進糖異生。酮酸羧化酶，從而抑制酵解，促進糖異生。 AMP抑制抑制FBPase-1，激活激活PFK-1，從而抑制從而抑制

52、糖異生，促進酵解糖異生，促進酵解。 檸檬酸抑制檸檬酸抑制PFK-1，激活激活FBPase-1，從而抑從而抑制酵解，促進糖異生制酵解，促進糖異生。 果糖果糖-2,6-雙磷酸抑制雙磷酸抑制FBPase-1，激活激活PFK-1，從而抑制糖異生，促進酵解從而抑制糖異生，促進酵解。dFructose 2,6 bisphosphate (F-2,6-BP), AMP, and citrate have opposite effect on the enzymatic activities of PFK-1 and FBPase-1l糖異生指由非糖糖異生指由非糖3C3C化合物（主要是丙酮化合物（主要是丙酮酸

53、）轉(zhuǎn)化為葡萄糖的過程。糖異生存在酸）轉(zhuǎn)化為葡萄糖的過程。糖異生存在于所有生物體中，具有保守性。于所有生物體中，具有保守性。l從丙酮酸生成葡萄糖是糖異生的中心途從丙酮酸生成葡萄糖是糖異生的中心途徑。這條途徑不是糖酵解的簡單逆反應(yīng)。徑。這條途徑不是糖酵解的簡單逆反應(yīng)。l通過糖異生，通過糖異生，2分子丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿颖徂D(zhuǎn)變?yōu)?分子分子葡萄糖需要葡萄糖需要6個個高能磷酸鍵。高能磷酸鍵。l在脊椎動物中，大部分氨基酸可以轉(zhuǎn)化在脊椎動物中，大部分氨基酸可以轉(zhuǎn)化為糖。但脂肪酸不能。為糖。但脂肪酸不能。糖異生和糖酵解相互協(xié)調(diào)、互為相反地糖異生和糖酵解相互協(xié)調(diào)、互為相反地進行調(diào)節(jié)。表現(xiàn)為同一調(diào)節(jié)因子對兩條進行

54、調(diào)節(jié)。表現(xiàn)為同一調(diào)節(jié)因子對兩條途徑相應(yīng)的酶作用相反。途徑相應(yīng)的酶作用相反。l教學(xué)目標(biāo)和要求教學(xué)目標(biāo)和要求：掌握戊糖磷酸途徑的生理意義及糖異生的基本過程、調(diào)控與生理意義，了解糖異生途徑的前體。l重點與難點重點與難點：戊糖磷酸途徑的生理意義及糖異生的基本過程、調(diào)控。第五節(jié) 生物氧化電子傳遞與氧化磷酸化l有機分子在細胞內(nèi)氧化分解成二氧化碳和水并釋放出能量形成ATP的過程，籠統(tǒng)地稱為生物氧化。實際上是需氧細胞呼吸作用中的一系列氧化還原反應(yīng)。兩個特點：l逐步分次放能，不會引起體溫突然升高；l產(chǎn)生的能量一般都貯存在一些特殊的化合物中，主要是ATP。 l氧化磷酸化作用指的是與生物氧化作用氧化磷酸化作用指的是

55、與生物氧化作用相伴而生的磷酸化作用；是將代謝物脫相伴而生的磷酸化作用；是將代謝物脫下的下的氫和電子氫和電子沿沿呼吸鏈呼吸鏈傳遞過程中，逐傳遞過程中，逐步釋放能量使步釋放能量使ADP氧化生成氧化生成ATP的作用。的作用。這種氧化與磷酸化緊密偶聯(lián)的過程稱氧這種氧化與磷酸化緊密偶聯(lián)的過程稱氧化磷酸化作用?；姿峄饔?。l真核生物的氧化磷酸化發(fā)生在線粒體中。 一、線粒體的結(jié)構(gòu) 真核生物的氧化磷酸化發(fā)生在線粒體中。(一）電子傳遞過程 需氧細胞內(nèi)糖、脂、氨基酸等通過各自的分解途徑，所形成的還原型輔酶通過電子傳遞途徑被重新氧化。還原型輔酶上的氫原子以質(zhì)子形式脫下，其電子沿著一系列的電子載體轉(zhuǎn)移，最后轉(zhuǎn)移到分

56、子氧。 電子傳遞過程包括電子從還原型輔酶通過一系列按照電子親和力遞增順序排列的電子載體所構(gòu)成的電子傳遞鏈傳遞到氧的過程。l將還原型輔酶上的電子傳遞給氧并生成水，需經(jīng)過一系列按照電子親和力遞增順序排列的電子載體，電子所經(jīng)過的途徑形象地稱為電子傳遞鏈，也稱為呼吸鏈。l電子傳遞和氧化磷酸化依賴于蛋白復(fù)合物。l主要由四種蛋白質(zhì)復(fù)合體組成。主要由四種蛋白質(zhì)復(fù)合體組成。NADH-Q還原酶還原酶琥珀酸琥珀酸-Q還原酶還原酶細胞色素還原酶細胞色素還原酶細胞色素氧化酶細胞色素氧化酶l復(fù)合物含有很多不同的氧化還原輔助因子，它們在電子傳遞中具有特殊的作用。通過輔助因子的氧化與還原反應(yīng)產(chǎn)生電子流，流動的方向是從一個還

57、原劑到一個氧化劑。復(fù)合體復(fù)合體酶名稱酶名稱多肽鏈數(shù)多肽鏈數(shù)輔基輔基復(fù)合體復(fù)合體NADH-泛醌還原酶泛醌還原酶42FMN, Fe-S復(fù)合體復(fù)合體琥珀酸琥珀酸-泛醌還原酶泛醌還原酶4FAD, Fe-S復(fù)合體復(fù)合體泛醌泛醌-細胞色素細胞色素c還原還原酶酶11鐵卟啉鐵卟啉, Fe-S復(fù)合體復(fù)合體細胞色素細胞色素c氧化酶氧化酶13鐵卟啉鐵卟啉, Cu 輔酶輔酶Q Q與細胞色素與細胞色素c c不包含在內(nèi)不包含在內(nèi) 電子傳遞鏈的排列順序l電子沿著電子傳遞鏈的流動大致是按照還原電勢增加的方向。復(fù)合物利用電子催化氧化還原為水。呼吸鏈抑制劑的阻斷位點呼吸鏈抑制劑的阻斷位點 魚藤酮魚藤酮粉蝶霉素粉蝶霉素異戊巴比妥異

58、戊巴比妥抗霉素抗霉素二巰基丙醇二巰基丙醇CO、CN-、N3-及及NADHFMNCoQFe-SCyt c1O2Cyt bCyt cCyt aa3Fe-SFMNFe-S琥珀酸琥珀酸復(fù)合物復(fù)合物 II復(fù)合物復(fù)合物 IV復(fù)合物復(fù)合物 I復(fù)合物復(fù)合物 III魚藤酮魚藤酮安密妥安密妥抗霉素抗霉素A氰化物氰化物CO抗霉素抗霉素 A的的抑制部位抑制部位NAD FP Q b c aa3NAD FP Q b c aa3呼吸鏈的比擬圖解呼吸鏈的比擬圖解 呼吸鏈抑制劑粉蝶霉素粉蝶霉素作用作用：阻斷電子傳遞：阻斷電子傳遞1、NADH-Q還原酶，還原酶，也稱NADH脫氫酶。 組成：哺乳動物的復(fù)合物由42條多肽鏈組成，呈L

59、型，含有一個FMN（輔基）和至少6個鐵硫蛋白（輔基），以二聚體形式存在。 作用:是催化NADH的2個電子傳遞至輔酶Q，同時將4個質(zhì)子由線粒體基質(zhì)轉(zhuǎn)移至膜間隙。NAD+ 煙酰胺煙酰胺- -腺嘌呤二核苷酸腺嘌呤二核苷酸NADP+煙酰胺煙酰胺- -腺嘌呤磷酸二腺嘌呤磷酸二核苷酸核苷酸以NAD（NADP）為輔酶的脫氫酶FAD 黃素黃素- -腺嘌呤二核苷酸腺嘌呤二核苷酸 FMN 黃素單核苷酸黃素單核苷酸lFMN的作用是接受脫氫酶脫下來的電子和質(zhì)子，形的作用是接受脫氫酶脫下來的電子和質(zhì)子，形成還原型成還原型FMNH2 2。還原型。還原型FMNH2 2可以進一步將電可以進一步將電子轉(zhuǎn)移給子轉(zhuǎn)移給Q。l鐵硫蛋

60、白與鐵硫蛋白與NADH Q還原酶的其它蛋白質(zhì)還原酶的其它蛋白質(zhì)組分結(jié)合成復(fù)合物形組分結(jié)合成復(fù)合物形式存在。式存在。Fe是與硫和是與硫和CYS的巰基螯合存在。的巰基螯合存在。l每個鐵原子和4個硫原子結(jié)合，通過Fe2+、Fe3+互變進行電子傳遞，有FeS、2Fe-2S和4Fe-4S三種類型。l它主要以它主要以 (2Fe-2S) (2Fe-2S) 或或 (4Fe-4S) (4Fe-4S) 形式存形式存在。在。(2Fe-2S)(2Fe-2S)含有兩個活潑的無機硫和兩含有兩個活潑的無機硫和兩個鐵原子。鐵硫蛋白通過個鐵原子。鐵硫蛋白通過FeFe3+3+ Fe Fe2+2+ 變化變化起傳遞電子的作用。起傳遞