生物化學(xué)：第六章 糖代謝2

1、第六章糖代謝第一節(jié) 糖原的降解 化學(xué)知識(shí)告訴我們，糖(saccharide)是一類由多羥基醛或多羥基酮組成的化合物。 它包括多羥基醛、多羥基酮及其聚合物、衍生物，是由碳、氫、氧三種元素組成的。 根據(jù)糖是否能水解及其水解后的產(chǎn)物，可將糖分為單糖單糖(mono- saccharide)、寡寡糖糖(oligosaccharide)和和多糖多糖(polysaccharide)。 單糖最簡(jiǎn)單，不能再被水解為更簡(jiǎn)單的糖類物質(zhì)。 而寡糖與多糖寡糖與多糖則能夠被水解得到單糖。但寡糖寡糖由少數(shù)單糖分子縮合而成，多糖多糖由許多單糖分子縮合而成。 糖普遍存在于動(dòng)物體內(nèi)，可以構(gòu)成組織細(xì)胞的成分。 例如，核糖與脫氧核糖

2、是核酸的組成成分， 粘多糖是結(jié)締組織基質(zhì)的組成成分， 糖與脂類形成的糖脂是細(xì)胞膜的組成成分。 糖在體內(nèi)主要用作糖在體內(nèi)主要用作能源和碳源能源和碳源 在正常情況下，糖是生物體主要的供能物質(zhì)，體內(nèi)體內(nèi)70%的能量來(lái)自糖的分解的能量來(lái)自糖的分解。 有些器官（如大腦）必須直接利用葡萄糖供能，母畜妊娠時(shí)胎兒必須利用葡萄糖，泌乳時(shí)需大量的葡萄糖合成乳糖。 糖在分解過(guò)程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物又可糖在分解過(guò)程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物又可以以提供提供合成脂類與蛋白質(zhì)等物質(zhì)所需要的合成脂類與蛋白質(zhì)等物質(zhì)所需要的碳骨架碳骨架。 糖原（glycogen）是動(dòng)物與細(xì)菌細(xì)胞動(dòng)物與細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)內(nèi)糖及其所反映的能源糖及其所反映的能源的一種儲(chǔ)

3、存形式的一種儲(chǔ)存形式。 其功用與植物中的淀粉相同，所以又被稱為“動(dòng)物淀粉”。 其基本結(jié)構(gòu)其基本結(jié)構(gòu)與枝鏈淀粉相似與枝鏈淀粉相似，但分枝，但分枝更多更多。 組成糖原的基本單位是葡萄糖 在同一條鏈內(nèi)相鄰的兩個(gè)葡萄糖殘基之間以-1，4-糖苷鍵糖苷鍵相連， 但在分支點(diǎn)處（即支鏈與主鏈的連接點(diǎn)）相鄰的兩個(gè)葡萄糖殘基之間則以-1，6-糖糖苷鍵苷鍵相連。 直直鏈鏈淀淀粉粉的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu) 糖原的主鏈有兩個(gè)末端，一端存在一個(gè)游離的C1半縮醛羥基，為還原端還原端; 另一端存在C4羥基，為非還原非還原端。 但支鏈只露出非還原端支鏈只露出非還原端，其另一端的C1半縮醛羥基與主鏈上葡萄糖殘基的C6羥基縮合而以-1，6-糖

4、苷鍵相連。糖原在細(xì)胞內(nèi)的降解過(guò)程 與淀粉的相同，其具體過(guò)程如下。 第一步， 糖原磷酸化酶 糖原 + n*H3P04 n*1-磷酸葡萄糖+ 極限糊精 這里，糊精（dextrin）是指糖原在降糖原在降解過(guò)程中產(chǎn)生的一系列分子大小不等的復(fù)解過(guò)程中產(chǎn)生的一系列分子大小不等的復(fù)雜多糖雜多糖， 而極限糊精則為糖原經(jīng)降解而殘留的糖原經(jīng)降解而殘留的原糖原的多分枝核心原糖原的多分枝核心。 這里，糖原磷酸化酶（phosphorylase）從糖原鏈的非還原端從糖原鏈的非還原端開(kāi)始開(kāi)始作用于作用于-1，4-糖糖苷鍵苷鍵，催化磷酸裂解糖苷鍵催化磷酸裂解糖苷鍵，逐個(gè)移去葡萄糖殘基，產(chǎn)生產(chǎn)生1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖。 糖原

5、磷酸化酶不能作用降解-1，6-糖苷鍵。 當(dāng)糖原磷酸化酶當(dāng)糖原磷酸化酶作用到距分支點(diǎn)約作用到距分支點(diǎn)約4個(gè)葡個(gè)葡萄糖殘基處時(shí)萄糖殘基處時(shí)便停止作用便停止作用。 （注：也有學(xué)者將“糖原磷酸化酶”叫做“糖苷轉(zhuǎn)移酶”） 第二步， 當(dāng)糖原磷酸化酶暫時(shí)停止作用后，（葡聚糖）轉(zhuǎn)移酶(transferase)就將支鏈上的葡三糖轉(zhuǎn)移到主鏈的非還原端并以-1，4-糖苷鍵相連。 第三步， 所剩下的一個(gè)以-1，6-糖苷鍵與主鏈相連的葡萄糖殘基，則由脫枝酶(debranching enzyme)（即-1，6-糖苷酶）水解而得到游離的葡萄糖。 （注：也有學(xué)者認(rèn)為這里的轉(zhuǎn)移酶與脫枝酶是一個(gè)酶上的不同部分。） 可見(jiàn)，糖原在細(xì)

6、胞內(nèi)的降解過(guò)程實(shí)際上就是一個(gè)磷酸解磷酸解(phosphorolysis)的過(guò)程。 其主要產(chǎn)物是主要產(chǎn)物是1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖，其次是游其次是游離的葡萄糖離的葡萄糖。aOCH2OHOHOHOHHHHHOOCH2OHOHOHHHHHOCH2OHOHOHHHHHOOOCH2OHOHOHOHOHHHHPOCH2OHOHOHHHHHOCH2OHOHOHOHHHHHOO細(xì)胞內(nèi)糖細(xì)胞內(nèi)糖原在磷酸原在磷酸化酶和脫化酶和脫枝酶催化枝酶催化下形成下形成1-1-磷酸葡萄磷酸葡萄糖糖 糖原主要貯存于肝臟和骨骼肌的細(xì)胞質(zhì)中，以肝臟中的濃度最高肝臟中的濃度最高。由于骨骼肌的肌肉數(shù)量骨骼肌的肌肉數(shù)量最大，所以其糖原貯存

7、最大，所以其糖原貯存最多最多。 當(dāng)糖原被分解后，所產(chǎn)生的游離葡萄糖主要被大腦和骨骼肌利用，而1-磷酸葡萄糖則被磷酸磷酸葡萄糖則被磷酸葡萄糖變位酶葡萄糖變位酶(phosphoglucomutase)催化轉(zhuǎn)變?yōu)榇呋D(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖。 磷酸化的葡萄糖不磷酸化的葡萄糖不能擴(kuò)散到細(xì)胞外能擴(kuò)散到細(xì)胞外。OCH2OPO3H2OHOHOHOHHHHHOCH2OHOHOHOHHHHHOPO3H2 肝臟中有葡萄糖肝臟中有葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶(glucose 6-phosphatase)，可以催化6-磷酸葡萄糖水解為葡萄糖和無(wú)機(jī)磷酸，所產(chǎn)生的葡萄糖可以透過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入血液而補(bǔ)充血糖。 因此，葡萄糖葡

8、萄糖-6-磷酸酶是肝臟保證血磷酸酶是肝臟保證血糖穩(wěn)定的重要酶糖穩(wěn)定的重要酶。 但是，肌肉中沒(méi)有這種酶。肌肉中沒(méi)有這種酶。因此，肌肌肉中的糖原降解后產(chǎn)生的肉中的糖原降解后產(chǎn)生的6-磷酸葡萄糖主磷酸葡萄糖主要是用于分解供能要是用于分解供能。第二節(jié) 糖的無(wú)氧酵解與有氧氧化 糖的分解代謝是生物體獲取能量的方式，其實(shí)質(zhì)就是糖的生物氧化作用。 一糖的無(wú)氧酵解(glycolysis) （一） 糖的無(wú)氧酵解途徑 糖酵解過(guò)程是普遍存在于生物界的一糖酵解過(guò)程是普遍存在于生物界的一種代謝過(guò)程種代謝過(guò)程, ,是呼吸作用的一個(gè)重要過(guò)程。是呼吸作用的一個(gè)重要過(guò)程。 本過(guò)程是本過(guò)程是由葡萄糖作為底物，經(jīng)過(guò)一系列由葡萄糖作為

9、底物，經(jīng)過(guò)一系列生化反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)楸?，同時(shí)將其釋放的能生化反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)楸?，同時(shí)將其釋放的能量合成量合成ATPATP的過(guò)程。的過(guò)程。 由于由于EmbdenEmbden、MeyerholfMeyerholf和和ParnasParnas等人在等人在研究糖酵解作用方面作了較大的貢獻(xiàn)，因而糖研究糖酵解作用方面作了較大的貢獻(xiàn)，因而糖酵解過(guò)程有時(shí)也稱為酵解過(guò)程有時(shí)也稱為EMPEMP途徑途徑。 Glycolytic Pathway糖酵解糖酵解第一階段，葡萄糖1，6-二磷酸果糖 葡萄糖 + ATP 6-磷酸葡萄糖(glucose 6-phosphate)+ADP， 由葡萄糖激酶(glucokinase)或

10、己糖激酶(hexokinase)催化； 此步反應(yīng)是不可逆的。 此步反應(yīng)中，葡萄糖(glucose)被磷酸化而為6-磷酸葡萄糖(glucose 6-phosphate)。OHOHHH 其意義在于糖的磷酸化形式使之易于參與代謝過(guò)程，并且由于它自身帶有呈負(fù)電荷的磷酸基團(tuán)，因而不會(huì)透過(guò)質(zhì)膜，反而有助于細(xì)胞保糖。 2 6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖(fructose 6-phosphate) 由磷酸己糖異構(gòu)酶(phosphohexoisomerase)催化； 也有學(xué)者稱之為磷酸葡萄糖異構(gòu)酶(phosphoglucoisomerase) 。 此反應(yīng)可逆的。磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖異構(gòu)酶異構(gòu)酶 3 6-磷酸果糖 +

11、 ATP 1，6-二磷酸果糖 (fructose 1,6-bisphosphate) + ADP， 由磷酸果糖激酶(phosphofructokinase)催化 ， 此步反應(yīng)不可逆。 反應(yīng)中，六碳糖上帶有2個(gè)磷酸基團(tuán)。磷酸磷酸果糖果糖激酶激酶第二階段 1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛1,6-二磷酸果糖HOHH2O3POHOHOHCH2OPO3H2CH2OCH2OPO3H2CCH2OHOCH2OPO3H2CHOHCHO磷酸二羥丙酮3磷酸甘油醛磷酸丙糖異構(gòu)酶964醛縮酶 4 1，6-二磷酸果糖 磷酸二羥丙酮 + 3-磷酸甘油醛 此步反應(yīng)由醛縮酶(aldolase)催化 ，是可逆的。 此步反應(yīng)中，由

12、1個(gè)帶有2個(gè)磷酸基團(tuán)的六碳糖轉(zhuǎn)變?yōu)?個(gè)各帶有1個(gè)磷酸基團(tuán)的三碳糖磷酸丙糖。 1, 6-二磷酸果糖二磷酸果糖 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛1,6-二磷酸果糖HOHH2O3POHOHOHCH2OPO3H2CH2OCH2OPO3H2CCH2OHOCH2OPO3H2CHOHCHO磷酸二羥丙酮3磷酸甘油醛磷酸丙糖異構(gòu)酶964醛縮酶磷酸丙糖磷酸丙糖異構(gòu)酶異構(gòu)酶 5 磷酸二羥丙酮 3-磷酸甘油醛 由磷酸丙糖異構(gòu)酶(phosphotriose isomerase)催化 ， 此步反應(yīng)可逆的。 這兩種磷酸丙糖在磷酸丙糖異構(gòu)酶的催化下互變反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，磷酸二羥丙酮（dihydroxyacetone phosphate

13、）占96%，3-磷酸甘油醛(glyceraldehyde 3-phosphate)只占4%。磷酸丙糖異構(gòu)酶磷酸丙糖異構(gòu)酶磷酸丙糖磷酸丙糖異構(gòu)酶異構(gòu)酶 由于下面的反應(yīng)是從3-磷酸甘油醛開(kāi)始的，故隨著3-磷酸甘油醛的消耗，磷酸二羥丙酮就又不斷轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油醛。第三階段 3-磷酸甘油醛2-磷酸甘油酸6. 3-磷酸甘油醛 + H3P04 + NAD+ 1，3-二磷酸甘油酸 + NADH + H+ 由磷酸甘油醛脫氫酶(phosphoglyceraldehyde dehydrogenase)催化, 此步反應(yīng)是可逆的。 3-3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛脫氫酶脫氫酶 該反應(yīng)是糖酵解過(guò)程中唯一的氧化還原反應(yīng)。

14、3-磷酸甘油醛在被催化脫氫的過(guò)程中，其分子內(nèi)部能量重新分布，導(dǎo)致產(chǎn)生了1，3-二磷酸甘油酸(1,3-bisphosphoglycerate)這個(gè)高能磷酸化合物。 磷酸甘油醛脫氫酶上第149位的半胱氨酸（Cys）上的巰基（-SH）是酶的活性基團(tuán)。它與NAD+的吡啶環(huán)靠得很近，共同組成酶的活性中心。該巰基可以和3-磷酸甘油醛特異結(jié)合。 其催化機(jī)理如下。 當(dāng)巰基和3-磷酸甘油醛特異結(jié)合后，NAD+可以從中間產(chǎn)物上的3-磷酸甘油醛部分奪取2個(gè)氫而生成NADH + H+，而中間產(chǎn)物則轉(zhuǎn)變?yōu)楹懈吣芰蝓ユI的高能化合物形態(tài)。然后，NADH + H+從酶上解離下來(lái)而代之以NAD+ 。 這時(shí)，磷酸可以攻擊高能硫

15、酯鍵，從而產(chǎn)生1，3-二磷酸甘油酸。 此外，在這個(gè)階段，砷酸鹽（AsO43-）可以和H3PO4競(jìng)相與高能硫酯中間產(chǎn)物結(jié)合，導(dǎo)致產(chǎn)生不穩(wěn)定的1-砷-3-磷酸甘油酸，而1-砷-3-磷酸甘油酸又會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸。 這時(shí)并無(wú)磷酸化作用發(fā)生，即氧化作用與磷酸化作用解偶聯(lián)，不能產(chǎn)生1，3-二磷酸甘油酸。 碘乙酸可以通過(guò)與巰基結(jié)合而抑制酶的活性。7 1，3-二磷酸甘油酸 + ADP 3-磷酸甘油酸 + ATP， 由磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinase)催化 ； 此步反應(yīng)是可逆的。 1，3-二磷酸甘油酸在酶的作用下將其具有的高能磷酸鍵轉(zhuǎn)移給ADP而生成ATP和3-磷酸甘油酸(3

16、-phosphoglycerate)。 此步反應(yīng)也是糖酵解過(guò)程中的第一個(gè)底物水平磷酸化作用。3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸(2-phosphoglycerate)， 由磷酸甘油酸變位酶(phosphoglycerate mutase)催化 ； 此步反應(yīng)是可逆的。第四階段磷酸甘油酸丙酮酸9 2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸 (phosphoenolpyruvate)+H2O， 由烯醇化酶(enolase)催化 ； 此步反應(yīng)是可逆的。烯醇化烯醇化酶酶 2-磷酸甘油酸在酶的作用下脫水，導(dǎo)致其分子內(nèi)部能量重新分布，一部分能量集中于磷酸鍵，從而生成具有高能磷酸鍵的磷酸烯醇式丙酮酸。 催化此步反應(yīng)的烯醇化酶為

17、二聚體，可以和Mg2+、Mn2+緊密結(jié)合。F-能夠與Mg2+形成絡(luò)合物MgF2，并結(jié)合于酶上，從而抑制酶的活性。 10 磷酸烯醇式丙酮酸+ADP 烯醇式丙酮酸+ATP， 而烯醇式丙酮酸又可以自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)楸帷?此反應(yīng)由丙酮酸激酶(pyruvate kinase)催化 。丙酮酸丙酮酸激酶激酶 此步反應(yīng)是不可逆的。 此步反應(yīng)也是糖酵解過(guò)程中的第二個(gè)底物水平磷酸化作用。（二） 糖酵解過(guò)程中ATP的生成 以1mol葡萄糖為例來(lái)分析糖酵解過(guò)程中ATP的生成情況。 1葡萄糖+ATP6-磷酸葡萄糖+ADP，由葡萄糖激酶或己糖激酶催化的反應(yīng)中，消耗1mol ATP； 26-磷酸果糖+ATP1，6-二磷酸果糖

18、+ADP，由磷酸果糖激酶催化的反應(yīng)中，消耗1mol ATP； 3由于1，6-二磷酸果糖由醛縮酶催化產(chǎn)生磷酸二羥丙酮和3-磷酸甘油醛，而磷酸二羥丙酮由磷酸丙糖異構(gòu)酶催化與3-磷酸甘油醛之間產(chǎn)生異構(gòu)互變， 因此在下列反應(yīng)中，即 3-磷酸甘油醛 + H3PO4 + NAD+ 1，3-磷酸甘油酸 + NADH + H+ ，由磷酸甘油醛脫氫酶催化的反應(yīng)中，產(chǎn)生2mol （NADH + H+ ）； 41，3-磷酸甘油酸+ ADP 3-磷酸 甘油酸+ATP， 由磷酸甘油酸激酶催化的反應(yīng)中，產(chǎn)生2mol ATP； 5磷酸烯醇式丙酮酸+ADP 丙酮酸+ATP， 由丙酮酸激酶催化的反應(yīng)中，產(chǎn)生2mol ATP；

19、在無(wú)氧條件下，糖酵解過(guò)程中產(chǎn)生的NADH不可能將氫經(jīng)呼吸鏈傳遞給氧而生成水并且產(chǎn)生能量，因此，在整個(gè)糖酵解階段1mol葡萄糖所凈生成的ATP數(shù)量為 （-1）+（-1）+（+2）+（+2）=2 （mol） 其總的反應(yīng)式： 葡萄糖+2Pi+2ADP+2NAD+ 2丙酮酸+2ATP+2H2O+2NADH+2H+ 葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄磷酸葡萄糖糖糖原糖原6-磷酸果糖磷酸果糖1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛磷酸二磷酸二羥丙酮羥丙酮1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸2磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸2烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸2丙酮酸丙酮酸2( (胞液胞液)

20、)己糖激酶己糖激酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸22ADP 2ATP丙酮酸激酶丙酮酸激酶2 NAD+2 NADH+H+ADPATPADPATP脫氫酶2ATP2ADP糖酵解糖酵解1分子葡萄糖（分子葡萄糖（G）6P葡萄糖葡萄糖1消耗消耗 1ATP16P果糖果糖11，62P果果糖糖消耗消耗 1ATP23P甘油醛甘油醛21，32P甘甘油酸油酸產(chǎn)生產(chǎn)生 2 NADH21，32P甘油酸甘油酸23P甘油酸甘油酸產(chǎn)生產(chǎn)生 2ATP2磷酸烯醇式丙酮酸（磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）2丙酮酸丙酮酸產(chǎn)生產(chǎn)生 2ATP糖酵解過(guò)程中糖酵解過(guò)程中ATPATP的生成的生成（三） 酵

21、解的生理意義 可以使有機(jī)體在不能獲得充足的氧或缺氧的情況下獲得能量，如家畜在使重役或運(yùn)動(dòng)太快時(shí)所需能量大增，糖的分解太快，氧氣供應(yīng)不足，此時(shí)肌肉活動(dòng)需要依靠糖酵解供能。 某些組織，如成熟的紅細(xì)胞在有氧時(shí)也成熟的紅細(xì)胞在有氧時(shí)也進(jìn)行酵解供能進(jìn)行酵解供能。 但是，這種方式供能畢竟有限，故1 mol葡萄糖所凈生成的ATP數(shù)量為 2 mol。 這很可能是生物氧化的進(jìn)化過(guò)程在生物體內(nèi)的表現(xiàn)。 例如，在遠(yuǎn)古時(shí)期氧氣不足，到后來(lái)由于光合作用盛行導(dǎo)致氧氣大量增加，這時(shí)就出現(xiàn)了有氧氧化。（四） 丙酮酸的去路 在無(wú)氧條件下，糖酵解若要繼續(xù)進(jìn)行，必須要有NAD+的存在。 因?yàn)樘墙徒膺^(guò)程中唯一的氧化還原反應(yīng)，即有3-

22、磷酸甘油醛由3-磷酸甘油醛脫氫酶催化生成1，3-二磷酸甘油酸中需要NAD+ 。 而NAD+由NADH再生而來(lái)。 1生成乳酸 丙酮酸+ NADH + H+ 乳酸 + NAD+ 可逆反應(yīng)， 由乳酸脫氫酶(lactate dehydrogenase)催化； 乳酸脫乳酸脫氫酶氫酶 此為厭氧酵解中丙酮酸的去路。 在一些厭氧微生物的發(fā)酵中，或在高等生物細(xì)胞（如活動(dòng)旺盛的肌肉細(xì)胞）中，如劇烈運(yùn)動(dòng)而暫時(shí)缺氧、呼吸、循環(huán)系統(tǒng)機(jī)能障礙暫時(shí)供氧不足時(shí)常常發(fā)生。 這個(gè)反應(yīng)可以為無(wú)氧條件下糖酵解的繼續(xù)進(jìn)行提供NAD+ 。 總反應(yīng)式： 葡萄糖+2Pi+2ADP 2乳酸+2ATP+2H2O2 生成醇 丙酮酸脫羧酶 丙酮酸乙

23、醛+ CO2 TPP+ 醇脫氫酶 乙醛 + NADH + H+ 乙醇 + NAD+ 其總的反應(yīng)式： 葡萄糖+2Pi+2ADP+2H+ 2乙醇+2ATP+2H2O+2CO2 丙酮酸脫羧酶丙酮酸脫羧酶乙醇脫氫酶乙醇脫氫酶 在酵母、真菌以及高等植物中，則常常發(fā)生這種反應(yīng)，從而為無(wú)氧條件下糖酵解的繼續(xù)進(jìn)行提供NAD+。 在面包制作時(shí)，利用此過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳使面包發(fā)起來(lái)。而在釀酒時(shí)，如果有氧存在，由于乙醛會(huì)被氧化成乙酸，結(jié)果釀酒不成反而得到醋。 3 生成乙酰CoA （后敘） （五） 酵解與發(fā)酵 1酵解 酵解即酶將葡萄糖分解成丙酮酸并伴隨產(chǎn)生ATP的過(guò)程。 它是動(dòng)物、植物、微生物細(xì)胞中葡萄糖分解產(chǎn)生能

24、量的共同代謝途徑。 2發(fā)酵(fermentation) 厭氧有機(jī)體（如酵母或其它微生物）將糖酵解中生成的NADH中的氫交給丙酮酸脫羧生成的乙醛而得到乙醇的過(guò)程，即酒精發(fā)酵、乙醇發(fā)酵或生醇發(fā)酵。 若將氫交給丙酮酸而生成乳酸，則為乳酸發(fā)酵。（參考） 現(xiàn)在對(duì)酵解的定義： 葡萄糖或有機(jī)物降解產(chǎn)生ATP的過(guò)程，其中有機(jī)物既可以作為電子的供體，也可以作為電子的受體。 由于產(chǎn)物不同，又可以將發(fā)酵分為乙醇發(fā)酵、乳酸發(fā)酵等。（六） 糖酵解的調(diào)控 在整個(gè)糖酵解過(guò)程中，有3個(gè)不可逆反應(yīng)，它們是糖酵解的限速步驟（或關(guān)鍵步驟），其反應(yīng)速度可以決定整個(gè)代謝途徑的速度，因而催化這3個(gè)反應(yīng)的酶也叫限速酶。 這3個(gè)酶分別是己糖

25、激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶。1磷酸果糖激酶的調(diào)控 該酶是糖酵解過(guò)程中最關(guān)鍵的限速酶。 （1） ATP既是其底物，也是其別構(gòu)調(diào)節(jié)物 高濃度的ATP導(dǎo)致該酶與6-磷酸果糖之間的親和力下降，酶幾乎沒(méi)有活性。 ATP和調(diào)節(jié)位點(diǎn)的結(jié)合與其和催化位點(diǎn)的結(jié)合不同。 此抑制作用可被AMP所逆轉(zhuǎn)。 活性部位對(duì)ATP的親和力高，而別構(gòu)部位對(duì)ATP的親和力則低。 （2） 檸檬酸可以導(dǎo)致ATP對(duì)酶的抑制作用增強(qiáng) 檸檬酸的含量升高，表明體內(nèi)用于生物合成的前體碳骨架過(guò)剩。 此時(shí)葡萄糖就不能進(jìn)一步酵解。 這是一種別構(gòu)抑制。 （3） 脂肪酸與NADH別構(gòu)抑制磷酸果糖激酶 （4） H+抑制磷酸果糖激酶 這可以防止肌肉中產(chǎn)生

26、過(guò)量的乳酸而使血液產(chǎn)生酸中毒。（5） 2，6-二磷酸-D-果糖（F-2,6-Bp）是該酶有效的別構(gòu)活化劑 2，6-二磷酸-D-果糖可以增強(qiáng)該酶與6-磷酸果糖之間的親和力，從而消除ATP對(duì)該酶的抑制效應(yīng)，使酶活化。 關(guān)于2，6-二磷酸-D-果糖的生成與水解 磷酸果糖激酶2 F-6-P + ATP F-2,6-BP + ADP 果糖二磷酸酶2 F-2,6-BP + H2O F-6-P + Pi 這兩個(gè)酶由相同的多肽鏈（分子量為53，000）組成，差別在于多肽鏈內(nèi)的一個(gè)特殊位點(diǎn)上絲氨酸殘基的磷酸化與否，具體來(lái)說(shuō)，磷酸果糖激酶2為非磷酸化形式，而果糖二磷酸酶2則為磷酸化形式。 現(xiàn)在將這種酶叫做前后酶或

27、雙功能酶。 2己糖激酶的調(diào)控 當(dāng)磷酸果糖激酶被抑制時(shí)，則6-磷酸果糖從而6-磷酸葡萄糖的含量得以累積增加，導(dǎo)致己糖激酶的活性被別構(gòu)抑制，糖酵解的速度也就下降。 一般講，己糖激酶可以被產(chǎn)物抑制，與糖的分解代謝有關(guān)， 而葡萄糖激酶不被產(chǎn)物抑制，與糖的合成代謝有關(guān)。3丙酮酸激酶的調(diào)控 （1）1，6-二磷酸果糖（F-1,6-BP）可以導(dǎo)致該酶的活化 這種調(diào)控與磷酸果糖激酶的催化作用相協(xié)調(diào)，導(dǎo)致糖酵解過(guò)程的加速進(jìn)行。 （2）丙氨酸可以別構(gòu)抑制該酶的活性 此乃生物合成前體過(guò)剩的信號(hào)。 （3）能量多時(shí)，ATP可以別構(gòu)抑制肝中該酶的活性 （4）長(zhǎng)鏈脂肪酸、脂酰CoA能夠抑制該酶的活性 （5）1，6-二磷酸果糖

28、存在時(shí)，琥珀酰CoA對(duì)該酶有強(qiáng)烈的抑制作用 （6）極低濃度的Cu2+也抑制該酶的活性二 糖的有氧氧化 糖的酵解過(guò)程產(chǎn)生的能量很有限，有機(jī)體所需要的能量主要來(lái)自糖的有氧分解，而以無(wú)氧酵解為補(bǔ)充。 糖的有氧分解為無(wú)氧酵解的延續(xù)，如無(wú)氧或厭氧時(shí)丙酮酸只能夠代謝生成乳酸，而在有氧時(shí)則丙酮酸可以最終代謝生成H2O和CO2。 這個(gè)過(guò)程可以人為地分成以下三個(gè)階段。（一） 糖的酵解是其第一個(gè)階段 如前所述，在胞液中進(jìn)行。 （二） 丙酮酸進(jìn)入線粒體后轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴oA 此反應(yīng)由丙酮酸脫氫酶（系）催化 。CH3CCOOHO+ HS-CoANAD+CH3COSCoA+CO2NADH丙酮酸脫氫酶系丙酮酸輔酶A乙酰輔酶A

29、丙酮酸脫氫酶（系）丙酮酸脫氫酶（系） 丙酮酸脫氫酶（系）是一個(gè)非常復(fù)雜丙酮酸脫氫酶（系）是一個(gè)非常復(fù)雜的多酶體系，主要包括的多酶體系，主要包括丙酮酸脫羧酶（丙酮酸脫羧酶（E E1 1）、）、（二氫）硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶（二氫）硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶（E E2 2）和二氫硫）和二氫硫辛酸脫氫酶（辛酸脫氫酶（E E3 3）這三種酶，還有六種這三種酶，還有六種輔因輔因子（子（TPPTPP、硫辛酸、硫辛酸、FADFAD、NADNAD+ +、CoACoA和和MgMg2+2+）。 這三種酶分別催化如下反應(yīng)。 丙酮酸脫羧酶丙酮酸脫羧酶(TPP+) 丙酮酸 CH3CHOH-TPP +CO2 CH3CHOH-TPP,即焦

30、磷酸硫胺素半縮乙醛，也叫活性乙醛 二氫硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶二氫硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶CH3CHOH-TPP硫辛酸 乙酰二氫硫辛酸TPP+ 二氫硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶二氫硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶 乙酰二氫硫辛酸 HSCoA 二氫硫辛酸CH3CO-ScoA 二氫硫辛酸脫氫酶二氫硫辛酸脫氫酶 二氫硫辛酸 FAD 硫辛酸 FADH2 二氫硫辛酸脫氫酶二氫硫辛酸脫氫酶 NAD+ + FADH2 FAD + NADH+H+ 上述反應(yīng)中，丙酮酸脫羧酶催化的反應(yīng)是不可逆的丙酮酸脫羧酶催化的反應(yīng)是不可逆的。 在脊椎動(dòng)物中，丙酮酸脫氫酶（系）的調(diào)控為別構(gòu)調(diào)節(jié)和共價(jià)修飾調(diào)節(jié)。 （1） 可以受到高的ATP/ADP、NADH/NAD+、乙酰C

31、oA/HS-CoA的別構(gòu)抑制，這表明體內(nèi)能量足夠。 另外，還受到脂肪酸的別構(gòu)調(diào)節(jié)。 （2） 在整個(gè)丙酮酸脫氫酶（系）中，還有二個(gè)調(diào)節(jié)蛋白。 一個(gè)是蛋白激酶蛋白激酶，它可以使丙酮酸脫羧酶發(fā)生磷酸化而失活，但它本身可為ATP別構(gòu)激活。 另一個(gè)是蛋白磷酸酶蛋白磷酸酶，它可以將丙酮酸脫羧酶上帶的磷酸基團(tuán)除去而使丙酮酸脫羧酶激活。（三） 三羧酸循環(huán) 又被稱為檸檬酸循環(huán)和Krebs循環(huán)。 1 三羧酸循環(huán)過(guò)程(1) 乙酰CoA與草酰乙酸縮合成檸檬酸的合成 乙酰輔酶A（acetyl CoA）與草酰乙酸（oxaloacetate）縮合成檸檬酸（citrate）,反應(yīng)由檸檬酸合酶（citrate synthase

32、）催化。 此反應(yīng)是不可逆的。 檸檬酸帶有三個(gè)羧基，故此循環(huán)被叫做三羧酸循環(huán)。檸檬酸合（成）酶可以催化氟乙酰CoA與草酰乙酸反應(yīng)生成氟檸檬酸，而氟檸檬酸可以抑制順烏頭酸酶。這是合成殺蟲(chóng)劑或滅鼠藥的原理。(2) 檸檬酸經(jīng)順烏頭酸轉(zhuǎn)變?yōu)楫悪幟仕?此反應(yīng)是由順烏頭酸酶(aconitase)催化的異構(gòu)化異構(gòu)化反應(yīng)； 由兩步反應(yīng)構(gòu)成: (1) 脫水反應(yīng)；(2) 水合反應(yīng)。 此反應(yīng)是可逆的。(3)異檸檬酸氧化脫羧轉(zhuǎn)變?yōu)?酮戊二酸異檸檬酸在異檸檬酸脫氫酶（Isocitrate dehydrogenase）作用下，氧化脫羧而轉(zhuǎn)變成 -酮戊二酸（ - Ketoglutarate）。實(shí)際過(guò)程 異檸檬酸+ NAD(P

33、)+ 草酰琥珀酸+NAD(P)H+H+， 草酰琥珀酸-酮戊二酸+ CO2； 此反應(yīng)由異檸檬酸脫氫酶催化 ,是可逆的。它是三羧酸循環(huán)中的第一個(gè)氧化還原反應(yīng)。（4） -酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰 CoA 在-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體（或系）催化下，-酮戊二酸氧化脫羧生成 琥珀酰CoA(succinyl-CoA)； 此反應(yīng)是不可逆的。它是三羧酸循環(huán)中的第二個(gè)氧化還原反應(yīng)。 其酶活性不受磷酸化作用的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)。 - -酮戊二酸脫氫酶系與丙酮酸脫酮戊二酸脫氫酶系與丙酮酸脫氫酶系相似氫酶系相似, , 包括包括 - -酮戊二酸脫羧酶酮戊二酸脫羧酶（E E1 1）、琥珀酰轉(zhuǎn)移酶（）、琥珀酰轉(zhuǎn)移酶（E E2 2）

34、和二氫硫）和二氫硫辛酸脫氫酶（辛酸脫氫酶（E E3 3），以及六種輔因子），以及六種輔因子（ TPP TPP、硫辛酸、硫辛酸、FADFAD、NADNAD+ +、CoACoA和和MgMg2+ 2+ ）組成，但是在酶的結(jié)構(gòu)和功能）組成，但是在酶的結(jié)構(gòu)和功能上則有些差別。上則有些差別。（5） 琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反應(yīng) 在琥珀酰CoA合成酶催化下，琥珀酰CoA的高能硫酯鍵水解與GDP磷酸化偶聯(lián)，生成琥珀酸、GTP和輔酶A。 這是三羧酸循環(huán)中唯一直接生成高能磷酸鍵的反應(yīng)。 琥珀酰CoA合成酶也叫琥珀酸硫激酶。 此反應(yīng)是可逆的，它是三羧酸循環(huán)中的底物水平磷酸化反應(yīng)。 所生成的GTP可以通過(guò)

35、如下反應(yīng)生成ATP。 二磷酸核苷激酶 GTP+ADPATP+GDP（6）琥珀酸脫氫生成延胡索酸 此步反應(yīng)由琥珀酸脫氫酶催化，其輔酶是FAD。 此反應(yīng)是可逆的。 它是三羧酸循環(huán)中的第三個(gè)氧化還原反應(yīng)。 琥珀酸脫氫酶是三羧酸循環(huán)中唯一摻入到線粒體內(nèi)膜的酶。（7） 延胡索酸加水生成蘋果酸 延胡索酸酶催化此步反應(yīng)反應(yīng)是可逆的。（8） 蘋果酸脫氫生成草酰乙酸 蘋果酸脫氫酶催化此步可逆反應(yīng)，輔酶是輔酶是NAD+。 這是三羧酸循環(huán)中的第四個(gè)氧化還原反應(yīng)。Krebs的照片2三羧酸循環(huán)中ATP的生成 在三羧酸循環(huán)中，每次循環(huán)共有四次脫氫反應(yīng)，一次底物水平磷酸化過(guò)程，它們分別是： (1)異檸檬酸+ NAD(P)+

36、草酰琥珀酸+NAD(P)H+H+， 草酰琥珀酸-酮戊二酸+ CO2； 由異檸檬酸脫氫酶催化； （2） -酮戊二酸+HSCoA+ NAD+NADH+H+琥珀酰CoA +CO2， 由-酮戊二酸脫氫酶催化 ； （3） 琥珀酸+FAD延胡索酸+FADH2，由琥珀酸脫氫酶催化 （4） 蘋果酸+NAD+草酰乙酸+NADH+H+， 由蘋果酸脫氫酶催化 （5） 琥珀酰CoA+Pi+GDP琥珀酸+GTP； 由琥珀酸硫激酶（或琥珀酰CoA合成酶）催化 ； 其中，3對(duì)電子由NADH進(jìn)入呼吸鏈傳遞到氧生成水，期間可以產(chǎn)生3*3=9個(gè)ATP， 而1對(duì)電子由FADH2進(jìn)入呼吸鏈傳遞到氧生成水，此過(guò)程中可以產(chǎn)生2個(gè)ATP。

37、 另在底物水平磷酸化過(guò)程中，又由GTP轉(zhuǎn)化生成1個(gè)ATP。故整個(gè)三羧酸循環(huán)中共生成12個(gè)ATP。1分子葡萄糖在有氧條件下徹底氧化供能，則其在整個(gè)代謝過(guò)程中產(chǎn)生ATP的情況 （1）在糖酵解階段，1分子葡萄糖可以轉(zhuǎn)變?yōu)?分子丙酮酸，并產(chǎn)生2分子ATP與2分子NADH。 （2）糖酵解是在胞液中進(jìn)行的，其所產(chǎn)生的丙酮酸需要由胞液進(jìn)入線粒體，并在線粒體中經(jīng)丙酮酸脫氫酶的催化作用發(fā)生如下反應(yīng) CH3COCOOH+HSCoA+ NAD+丙酮酸脫氫酶 NADH+H+ CO2+CH3CO-SCoA 則2分子丙酮酸經(jīng)此反應(yīng)可以生成2分子NADH和2分子CH3CO-SCoA。 這里的NADH可以將電子經(jīng)呼吸鏈傳遞到

38、氧生成水，此過(guò)程中可以產(chǎn)生3*2=6個(gè)ATP。 而這里的CH3CO-SCoA則可以進(jìn)入三羧酸循環(huán)，共可以產(chǎn)生2*（3*3+1+2）=24分子ATP。（3）在糖酵解階段產(chǎn)生的NADH在線粒體外并不能夠?qū)㈦娮觽魅牒粑湣?它必須在不同的組織內(nèi)經(jīng)過(guò)蘋果酸穿梭蘋果酸穿梭或磷或磷酸甘油穿梭而轉(zhuǎn)變?yōu)榫€粒體內(nèi)的酸甘油穿梭而轉(zhuǎn)變?yōu)榫€粒體內(nèi)的NADH或或FADH2，然后再由此NADH或FADH2將電子經(jīng)呼吸鏈傳遞到氧生成水，并在此過(guò)程中產(chǎn)生3*2=6個(gè)ATP或2*2=4分子ATP。 所以，1分子葡萄糖在有氧條件下徹底氧化可以產(chǎn)生（2+4或6）+（2*3）+（24）=36或38分子ATP。3三羧酸循環(huán)的生物學(xué)意義

39、 （1）提供的能量最多。 （2）它是糖、脂、蛋白質(zhì)三大物質(zhì)轉(zhuǎn)化的樞紐。 （3）所產(chǎn)生的各種重要產(chǎn)物對(duì)其它化合物的生物合成有重要意義，能夠提供多種化合物的碳骨架以滿足細(xì)胞生長(zhǎng)等生命活動(dòng)的需要。4三羧酸循環(huán)的調(diào)控 （1）檸檬酸合成酶 關(guān)鍵反應(yīng)，調(diào)節(jié)總的反應(yīng)速度。 a. 對(duì)乙酰CoA的濃度最敏感； b. NADH、NADPH以及琥珀酰CoA、長(zhǎng)鏈脂酰CoA會(huì)增強(qiáng)酶對(duì)乙酰CoA的Km。 c.草酰乙酸也有調(diào)節(jié)作用，因?yàn)樵诩?xì)胞內(nèi)草酰乙酸的濃度較低。 d.檸檬酸會(huì)對(duì)該酶進(jìn)行產(chǎn)物抑制。 （ATP一般認(rèn)為也有此作用。但是也有學(xué)者認(rèn)為不行，因?yàn)镸g-ATP是ATP在線粒體中的主要形式，而這種形式并不能抑制該酶。）

40、（2）異檸檬酸脫氫酶 a. NADH可以對(duì)該酶進(jìn)行產(chǎn)物抑制可以對(duì)該酶進(jìn)行產(chǎn)物抑制，NADH/NAD+升高時(shí)，酶活性被抑制； b. ATP可以抑制該酶的活性，而可以抑制該酶的活性，而ADP則則別構(gòu)激活之別構(gòu)激活之，ATP/ADP升高時(shí)，酶活性被抑制； c. Ca2+也可以激活之。（3） a-酮戊二酸脫氫酶 a. NADH、琥珀酰、琥珀酰CoA可以產(chǎn)物抑制該可以產(chǎn)物抑制該酶的活性酶的活性； b. 其純化的酶在ATP/ADP升高時(shí)，酶活性被抑制，但是其生理意義還未確定； c. Ca2+也可以激活之。5. 草酰乙酸的回補(bǔ) 三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物若離開(kāi)循環(huán)而為其它代謝提供原料，則會(huì)影響三羧酸循環(huán)的進(jìn)行，乃

41、至于停止。 因此，必須回補(bǔ)中間產(chǎn)物。 a. 丙酮酸的羧化 丙酮酸羧化酶 丙酮酸+CO2+ATP 草酰乙酸 + ADP + Pib. 磷酸烯醇式丙酮酸的羧化 磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸 + CO2 草酰乙酸 + Pi 第三節(jié) 乙醛酸循環(huán) 此循環(huán)存在于許多植物、微生物體內(nèi)中此循環(huán)存在于許多植物、微生物體內(nèi)中，但是不存在于動(dòng)物體內(nèi)不存在于動(dòng)物體內(nèi)。 該循環(huán)也從草酰乙酸與乙酰CoA縮合生成檸檬酸開(kāi)始，但中途到異檸檬酸后發(fā)生變化。 異檸檬酸裂解酶 異檸檬酸 琥珀酸+乙醛酸 異檸檬酸裂解酶催化異檸檬酸產(chǎn)生乙醛酸和琥珀酸 經(jīng)蘋果酸合（成）酶催化，乙醛酸在水的存在下接受乙酰輔酶A的乙酸。+ +-

42、然后，又與三羧酸循環(huán)一樣由蘋果酸轉(zhuǎn)變得到草酰乙酸，從而進(jìn)入下一輪循環(huán)。 由于乙醛酸是該循環(huán)的中間產(chǎn)物，故將此循環(huán)叫做乙醛酸循環(huán)此循環(huán)叫做乙醛酸循環(huán)。 乙醛酸循環(huán)的總反應(yīng)式為： 2CH3CO-SCoA+2H2O+NAD+ 琥珀酸+2HSCoA+NADH+H+乙醛酸循環(huán)的反應(yīng)。由異檸檬酸裂解酶和蘋果酸合成酶催化的反應(yīng)（紅色）繞過(guò)了三羧酸循環(huán)中從異檸檬酸到蘋果酸之間的 5個(gè)反應(yīng)。+乙醛酸乙醛酸循環(huán)的生物學(xué)意義 （1）以二碳物起始，可以合成二羧酸和三羧酸。 只需要補(bǔ)充少量四碳二羧酸為只需要補(bǔ)充少量四碳二羧酸為“引物引物”，即可即可無(wú)限制合成四碳物、六碳物來(lái)補(bǔ)充三羧酸循環(huán)的中無(wú)限制合成四碳物、六碳物來(lái)補(bǔ)

43、充三羧酸循環(huán)的中間物。間物。 因此，可以將該循環(huán)看作三羧酸循環(huán)的支路。（2）丙酮酸乙酰CoA的反應(yīng)是不可逆的，故在動(dòng)物體內(nèi)由脂肪合成糖較困難，但但是在植物體內(nèi)卻可以。是在植物體內(nèi)卻可以。 琥珀酸從乙醛酸循環(huán)體進(jìn)入線粒體，再經(jīng)延胡索酸蘋果酸后出線粒體而進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，然后再轉(zhuǎn)變?yōu)椴蒗Ｒ宜岫M(jìn)入糖異生途徑。與乙醛酸循環(huán)有關(guān)的細(xì)胞內(nèi)的反應(yīng)脂質(zhì)體乙醛酸循環(huán)體 線粒體 胞漿 糖異生琥珀酸第四節(jié) 磷酸戊糖途徑 一磷酸戊糖途徑的過(guò)程 此途徑為一條糖代謝支路。 磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑(pentose phosphate pathway or phosphogluconate pqthway)，又叫做又叫做PPP

44、，是由于該途徑中有許多中間物是磷酸戊糖。 該途徑又叫做磷酸葡萄糖酸途徑 (hexose monophosphate shunt pathway ,HMP)，因?yàn)榱姿崞咸烟撬崾窃撏緩降脑缙谔卣髦虚g物。 該途徑又稱磷酸己糖支路，是由于從磷酸己該途徑又稱磷酸己糖支路，是由于從磷酸己糖開(kāi)始該途徑與糖開(kāi)始該途徑與EMP途徑分支。途徑分支。 （一）6-磷酸葡萄糖向5-磷酸核酮糖的轉(zhuǎn)變 16-磷酸葡萄糖 + NADP+ 6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯 +NADPH+H+ 此反應(yīng)由6-磷酸葡萄糖脫氫酶催化，不可逆不可逆；6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯+H2O 6-磷酸葡萄糖酸 此反應(yīng)由內(nèi)酯酶催化，可逆可逆。無(wú)酶時(shí)也可以自發(fā)進(jìn)行；

45、 2. 6-磷酸葡萄糖酸+NADP+ 5-磷酸核酮糖 + NADPH + H+ + CO2 此反應(yīng)由6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶催化，不可逆不可逆。（二）磷酸戊糖的互變 3. 磷酸核糖異構(gòu)酶 5-磷酸核酮糖 5-磷酸核糖 反應(yīng)可逆反應(yīng)可逆。 4. 5-磷酸核酮糖5-磷酸木酮糖 此反應(yīng)由磷酸戊酮糖差向異構(gòu)酶（即表異構(gòu)酶）催化?？赡婵赡?。（三）磷酸戊糖向6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛轉(zhuǎn)變 5. 轉(zhuǎn)酮（醇）酶 5-磷酸木酮糖+5-磷酸核糖 7-磷酸（景天）庚酮糖+ 3-磷酸甘油醛 此轉(zhuǎn)酮反應(yīng)可逆此轉(zhuǎn)酮反應(yīng)可逆。將酮糖上的二碳單位（羥乙醛基）轉(zhuǎn)到醛糖的第一位碳上。 該酶以該酶以TPP+為輔酶為輔酶。 6. 7

46、-磷酸（景天）庚酮糖+ 3-磷酸甘油醛 轉(zhuǎn)醛（醇）酶轉(zhuǎn)醛（醇）酶 4-磷酸赤蘚糖+6-磷酸果糖 此轉(zhuǎn)醛反應(yīng)由轉(zhuǎn)醛（醇）酶催化此轉(zhuǎn)醛反應(yīng)由轉(zhuǎn)醛（醇）酶催化，可逆。不需要輔助因子。 7. 4-磷酸赤蘚糖+5-磷酸木酮糖 6-磷酸果糖+ 3-磷酸甘油醛 此轉(zhuǎn)酮反應(yīng)由轉(zhuǎn)酮酶催化，可逆此轉(zhuǎn)酮反應(yīng)由轉(zhuǎn)酮酶催化，可逆。HMP途徑途徑化學(xué)計(jì)量化學(xué)計(jì)量氧化階段66-磷酸葡萄糖+12NADP+6H2O 65-磷酸核酮糖+6CO2+12NADPH+12H+非氧化重排階段65-磷酸核酮糖+H2O 56-磷酸葡萄糖總反應(yīng)式6-磷酸葡萄糖+12NADP+7H2O 6CO2+12NADPH+12H+H3PO4二磷酸戊糖途徑

47、的調(diào)控二磷酸戊糖途徑的調(diào)控 1 1 磷酸戊糖途徑的速度主要由磷酸戊糖途徑的速度主要由NADPH/ NADPH/ NADPNADP+ + 的比例的比例來(lái)調(diào)節(jié)關(guān)鍵酶的活性。來(lái)調(diào)節(jié)關(guān)鍵酶的活性。 2 2磷酸戊糖途徑的速度還受生物體對(duì)核糖磷酸戊糖途徑的速度還受生物體對(duì)核糖-5-5-磷酸磷酸、ATPATP和和NADPHNADPH不同需要的調(diào)節(jié)。不同需要的調(diào)節(jié)。 機(jī)體需要機(jī)體需要核糖核糖-5-5-磷酸磷酸NADPHNADPH時(shí)時(shí)，大量的葡萄糖大量的葡萄糖-6-6-磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楣橇姿徂D(zhuǎn)變?yōu)楣?6-6-磷酸磷酸，果糖，果糖-6-6-磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楦视腿┝姿徂D(zhuǎn)變?yōu)楦视腿?3-3-磷酸（糖磷酸（糖酵解途徑）；酵解途

48、徑）； 果糖果糖-6-6-磷酸和甘油醛磷酸和甘油醛-3-3-磷酸在轉(zhuǎn)酮磷酸在轉(zhuǎn)酮酶和轉(zhuǎn)醛酶作用下，生成核糖酶和轉(zhuǎn)醛酶作用下，生成核糖-5-5-磷酸（戊磷酸（戊糖磷酸途徑的逆反應(yīng)）。糖磷酸途徑的逆反應(yīng)）。 機(jī)體需要機(jī)體需要核糖核糖-5-5-磷酸磷酸=NADPH=NADPH時(shí)時(shí)，戊戊糖磷酸途徑的氧化階段處于優(yōu)勢(shì)，既提供糖磷酸途徑的氧化階段處于優(yōu)勢(shì)，既提供NADPHNADPH，又提供核糖又提供核糖-5-5-磷酸。磷酸。 機(jī)體需要機(jī)體需要NADPH NADPH 核糖核糖-5-5-磷酸磷酸，磷磷酸戊糖途徑活躍，產(chǎn)生大量的酸戊糖途徑活躍，產(chǎn)生大量的NADPHNADPH用于生用于生物合成（如脂肪酸的合成和糖

49、異生），磷物合成（如脂肪酸的合成和糖異生），磷酸戊糖途徑產(chǎn)生的果糖酸戊糖途徑產(chǎn)生的果糖-6-6-磷酸和甘油醛磷酸和甘油醛- -3-3-磷酸也進(jìn)入糖異生途徑。磷酸也進(jìn)入糖異生途徑。三 生物學(xué)意義 1主要的生物學(xué)意義之一在于可以得到NADPH。 NADPH可以滿足組織中合成代謝的需要，如脂肪酸、膽固醇等物質(zhì)合成的需要。 另外，NADPH還可以使紅細(xì)胞中的還原型谷胱甘肽的再生，對(duì)維持紅細(xì)胞的還原性有重要作用。2主要的生物學(xué)意義之二在于可以得到磷酸戊糖以參加核酸代謝。3該途徑是植物光合作用中由CO2合成葡萄糖的部分途徑。4該途徑在線粒體外的細(xì)胞漿中進(jìn)行該途徑在線粒體外的細(xì)胞漿中進(jìn)行。 5NADPH競(jìng)爭(zhēng)

50、性抑制6-磷酸葡萄糖脫氫酶和6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶。 6其非氧化階段中磷酸戊糖的轉(zhuǎn)變主要受控于底物濃度。第四節(jié) 糖的異生 糖的異生以非糖物質(zhì)（如乳酸、甘油、丙酮酸、某些氨基酸等）為原料生成葡萄糖或糖原的過(guò)程。主要在肝中進(jìn)行。 一糖異生途徑的過(guò)程 其過(guò)程基本上是糖酵解的逆過(guò)程，但在3個(gè)不可逆步驟處需另行解決。 (一)丙酮酸羧化支路 丙酮酸羧化酶 丙酮酸+CO2+ATP 草酰乙酸+ADP+Pi丙酮酸羧化酶催化的反應(yīng)是不可逆反應(yīng)丙酮酸羧化酶催化的反應(yīng)是不可逆反應(yīng) 丙酮酸羧化酶存在于線粒體內(nèi)丙酮酸羧化酶存在于線粒體內(nèi)，生生物素為其輔助因子。物素為其輔助因子。 它為同型四聚體，分子量500，000，每個(gè)

51、亞基結(jié)合一個(gè)生物素每個(gè)亞基結(jié)合一個(gè)生物素。 丙酮酸羧化酶是別構(gòu)酶，丙酮酸羧化酶是別構(gòu)酶，乙酰CoA、脂酰CoA、ATP對(duì)它有激活作用。 而乙酰CoA、長(zhǎng)鏈脂肪酸、ATP對(duì)丙酮酸激酶則有抑制作用。 草酰乙酸是糖異生與三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物。 它可先轉(zhuǎn)變?yōu)樘O果酸后通過(guò)蘋果酸可先轉(zhuǎn)變?yōu)樘O果酸后通過(guò)蘋果酸穿梭從線粒體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體外穿梭從線粒體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體外，或通或通過(guò)谷草轉(zhuǎn)氨酶的作用轉(zhuǎn)變?yōu)樘於彼岷筮^(guò)谷草轉(zhuǎn)氨酶的作用轉(zhuǎn)變?yōu)樘於彼岷髲木€粒體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體外從線粒體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體外。 到線粒體外后再進(jìn)行糖異生的后續(xù)到線粒體外后再進(jìn)行糖異生的后續(xù)反應(yīng)。反應(yīng)。 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶 草酰乙酸+GTP 磷酸烯醇式丙酮酸+GDP+CO2 在體內(nèi)該反應(yīng)是不可逆的在體內(nèi)該反應(yīng)是不可逆的，但在體外，分離但在體外，分離的磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶卻可以催化該反應(yīng)的的磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶卻可以催化該反應(yīng)的逆反應(yīng)逆反應(yīng)。 草酰乙酸的變化可以調(diào)節(jié)糖異生的速度，其Km=9uM，而生理性胞液