生物化學(xué)第9章 糖代謝

1、第第9章章 糖代謝糖代謝9.1 多糖和低聚糖的酶促降解多糖和低聚糖的酶促降解9.1.1 淀粉的 酶促降解9.1.2 纖維素的酶促降解 9.2 糖的分解代謝糖的分解代謝9.2.1 糖酵解 9.2.2 糖的有氧分解 9.2.3 乙醛酸循環(huán)三羧酸循環(huán)支路9.2.4 戊糖磷酸途徑 9.2.5 葡糖醛酸代謝途徑9.3 糖的合成代謝糖的合成代謝9.3.1 糖原的合成 9.3.2 蔗糖的合成 9.3.3 淀粉的合成 9.3.4 糖原的異生作用 9.1 多糖和低聚糖的酶促降解多糖和低聚糖的酶促降解 P226 v糖、脂肪和蛋白質(zhì)的合成途徑各有不同，但分解途徑有共同點： 產(chǎn)生酮酸后，有氧時經(jīng)三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)被

2、氧化成CO2和水；v糖類中多糖和低聚糖，由于分子大，不能通過細(xì)胞膜，所以在被生物體利用之前必須水解成單糖;v多糖水解依靠酶催化； 水解糖類的酶水解糖類的酶糖酶糖酶 （閱讀）（閱讀）v分多糖酶多糖酶和糖苷酶糖苷酶兩類:（1） 多糖酶多糖酶: : 水解多糖類；水解多糖類； 多糖酶種類很多：如淀粉酶、纖維素酶、果膠酶等；（2） 糖苷酶糖苷酶: : 水解簡單糖苷及二糖；水解簡單糖苷及二糖；v多糖需在多種糖酶作用下水解成為單糖；9.1.1 淀粉的酶水解淀粉的酶水解v淀粉酶淀粉酶：水解淀粉的酶；淀粉酶有兩種淀粉酶有兩種1.-淀粉酶淀粉酶：水解淀粉(或糖原)任何部位的-1,4糖苷 鍵； 主要存在于動物體中(

3、如唾液中的唾液酶)； 2.-淀粉酶淀粉酶：從非還原端開始水解淀粉中的-1,4糖苷 鍵變成麥芽糖單位； 主要存在于植物種子和塊根內(nèi)；淀粉酶水解淀粉的產(chǎn)物淀粉酶水解淀粉的產(chǎn)物v麥芽糖和麥芽糖與糊精的混合物：淀粉淀粉糊精糊精麥芽糖麥芽糖-淀粉酶和淀粉酶和-淀粉酶不能水解淀粉酶不能水解-1,6-1,6糖苷鍵糖苷鍵v-1,6糖苷鍵酶：糖苷鍵酶：水解淀粉-1,6糖苷鍵的酶；v如植物中的R-酶，小腸粘膜的-糊精酶等；二糖的酶水解二糖的酶水解v二糖酶：蔗糖酶、麥芽糖酶二糖酶：蔗糖酶、麥芽糖酶、乳糖酶乳糖酶等； 都屬糖苷酶類；（1）蔗糖酶：）蔗糖酶：蔗糖 D-葡萄糖 + D-果糖； （2）麥芽糖酶：）麥芽糖酶：

4、麥芽糖 2D-葡萄糖； （3）乳糖酶：）乳糖酶：乳糖 D葡萄糖 + D-半乳糖；v3種酶廣泛分布于微生物、人體及動物小腸液中；v人和動物小腸能直接吸收單糖，通過毛細(xì)血管進入血循環(huán)，然后進入細(xì)胞進行代謝； 9.1.2 纖維素的酶促降解纖維素的酶促降解 P227v自學(xué)。 9.2 糖的分解代謝糖的分解代謝 P228v葡萄糖葡萄糖是很多生物的主要能源，是生物界最普遍、最典型的能源；v所以：以葡萄糖為研究對象研究其在生物體內(nèi)的代謝；v糖、脂肪、蛋白質(zhì)、核酸等的新陳代謝不是彼此孤立的，相互間密切聯(lián)系不可分割；糖代謝方式糖代謝方式v生物界糖代謝方式有多種；v不同生物體不同環(huán)境條件下采用多種糖代謝途徑（方式）

5、；v本章主要討論真核生物對葡萄糖的代謝途徑。葡萄糖（或糖原）分解和產(chǎn)能的葡萄糖（或糖原）分解和產(chǎn)能的3條途徑條途徑1. 在無氧情況下：葡萄糖（糖原）經(jīng)在無氧情況下：葡萄糖（糖原）經(jīng)酵解酵解生成丙酮酸，生成丙酮酸，再還原成乳酸：再還原成乳酸：葡萄糖葡萄糖 丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸2. 在有氧情況下：葡萄糖在有氧情況下：葡萄糖(糖原糖原)經(jīng)經(jīng)三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)徹底氧化為徹底氧化為 H2O和和CO2 ，生成大量，生成大量ATP； 丙酮酸丙酮酸 CO2 + H2O3. 葡萄糖葡萄糖(糖原糖原)經(jīng)經(jīng)戊糖磷酸循環(huán)戊糖磷酸循環(huán)被氧化為被氧化為H2O和和 CO2； 9.2.1 糖酵解糖酵解 P228v糖的無氧

6、酵解：糖酵解糖酵解；v糖酵解糖酵解是動物、植物和微生物共同存在的糖代謝途徑；v糖酵解糖酵解是葡萄糖在細(xì)胞液細(xì)胞液中經(jīng)歷十步反應(yīng)，歷十步反應(yīng)，無氧分解生成丙酮酸丙酮酸，并伴隨ATP生成的過程：葡萄糖葡萄糖 ATP 丙酮酸丙酮酸v發(fā)現(xiàn)糖酵解作用（glycolysis）的兩位科學(xué)家：Hans Buchner和Edward Buchner；糖酵解形成的丙酮酸有三條代謝去路糖酵解形成的丙酮酸有三條代謝去路細(xì)胞模擬圖細(xì)胞模擬圖線粒體線粒體細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì) 糖酵解作用的生物學(xué)功能糖酵解作用的生物學(xué)功能1. 葡萄糖降解產(chǎn)生ATP（釋放能量）；2. 中間產(chǎn)物為機體提供生物合成所需的物質(zhì)（碳骨架）；糖酵解途徑概述糖酵

7、解途徑概述v糖酵解途徑在細(xì)胞胞漿（液）中進行；v全過程共經(jīng)歷3個階段，10步反應(yīng)；v消耗2分子ATP，生成4分子ATP：凈生成2分子ATP；v生成2分子NADH；v熟記熟記糖酵解過程!v請看請看P235圖圖9-4：概述。：概述。糖糖酵酵解解途途 徑徑 概概 貌貌1.耗能階段耗能階段3.產(chǎn)能階段產(chǎn)能階段2.生成丙酮磷酸生成丙酮磷酸 糖酵解途徑詳述糖酵解途徑詳述1. 己糖磷酸酯的生成，是耗能階段己糖磷酸酯的生成，是耗能階段： 共經(jīng)歷3步反應(yīng)，消耗兩分子消耗兩分子ATP： 葡萄糖葡萄糖 - - 葡萄糖葡萄糖- -6 6- -磷酸磷酸 - 果糖果糖- -6 6- -磷酸磷酸 - - 果糖果糖- -1,

8、61,6- -二磷酸二磷酸（1）葡萄糖磷酸化：葡萄糖磷酸化： vD-葡萄糖分子在第6位磷酸化，形成葡萄糖-6-磷酸： v消耗1分子ATP（能量）； 調(diào)控點調(diào)控點葡糖激酶葡糖激酶1）這是一個磷酸基團轉(zhuǎn)移的反應(yīng)）這是一個磷酸基團轉(zhuǎn)移的反應(yīng)v反應(yīng)消耗能量（第一次使用ATP），基本不可逆；vATP的-磷酸基團在己糖激酶己糖激酶(或葡萄糖激酶葡萄糖激酶，存在于肝臟中)的催化下,轉(zhuǎn)移到葡萄糖分子上；v反應(yīng)必需有Mg2+存在；2）己糖激酶：一種）己糖激酶：一種調(diào)控（節(jié)）酶調(diào)控（節(jié)）酶v激酶激酶：能夠在ATP和任何一種底物之間起催化作用，轉(zhuǎn)移磷酸基團的一類酶，屬于合成酶類（第6類酶）；v己糖激酶己糖激酶：是：

9、是調(diào)控酶（別構(gòu)酶類），受其催化的反應(yīng)產(chǎn) 物葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸和ADP的變構(gòu)抑制（葡萄糖分子誘發(fā)其構(gòu)象變化）；v它的底物不止限于D-葡萄糖，對其他六碳糖如D-甘露糖、 D-果糖、氨基葡萄糖都有催化作用；3）這是糖酵解途徑途徑的調(diào)控（節(jié)）點之一；）這是糖酵解途徑途徑的調(diào)控（節(jié)）點之一；4）該步的逆反應(yīng)（糖異生作用途徑）由葡萄糖）該步的逆反應(yīng)（糖異生作用途徑）由葡萄糖-6-磷磷 酸酯酶催化；酸酯酶催化； （2）葡萄糖）葡萄糖-6-磷酸異構(gòu)化形成果糖磷酸異構(gòu)化形成果糖-6-磷酸磷酸v這是可逆反應(yīng)，反應(yīng)物和產(chǎn)物保持或接近平衡狀態(tài)；v磷酸葡萄糖異構(gòu)酶磷酸葡萄糖異構(gòu)酶有絕對的底物專一性和立體專一性，

10、許多磷酸糖是該酶的競爭性抑制劑。（3） 果糖果糖-6-磷酸形成果糖磷酸形成果糖-1,6-二磷酸二磷酸1）這是糖酵解過程中的第二個磷酸化反應(yīng)，也是糖酵解 過程使用第二個ATP分子的反應(yīng)，反應(yīng)基本不可逆；v催化此反應(yīng)的酶為磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶，需Mg2+； 關(guān)鍵調(diào)控點關(guān)鍵調(diào)控點2）這是）這是EMP途徑的第二個調(diào)控點，關(guān)鍵調(diào)控點：途徑的第二個調(diào)控點，關(guān)鍵調(diào)控點：v磷酸果糖激酶：是磷酸果糖激酶：是EMP途徑的關(guān)鍵調(diào)節(jié)酶和途徑的關(guān)鍵調(diào)節(jié)酶和限速酶限速酶；v一種變構(gòu)酶，催化效率很低，糖酵解速度嚴(yán)格依賴該酶的活力水平，是哺乳動物糖酵解途徑最重要的關(guān)鍵調(diào)控酶；v活性受許多因素控制：ATP、ATP/AMP比

11、值、檸檬酸等； 3）該步的逆反應(yīng)（糖異生作用途徑）由果糖）該步的逆反應(yīng)（糖異生作用途徑）由果糖-1,6-二磷二磷 酸（酯）酶催化；酸（酯）酶催化；為什么限速酶不是己糖激酶而是為什么限速酶不是己糖激酶而是磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶v因己糖激酶的底物葡萄糖-6-磷酸還有別的代謝去路：轉(zhuǎn)變?yōu)樘窃⒔?jīng)戊糖磷酸途徑氧化；v所以，己糖激酶的活性受到抑制后，葡萄糖-6-磷酸并不會積累，因而酵解可繼續(xù)進行；2. 丙糖磷酸的生成丙糖磷酸的生成 P230v共經(jīng)歷 兩步反應(yīng)：（1 1）果糖）果糖-1,6-1,6-二磷酸二磷酸-甘油醛甘油醛-3-3-磷酸磷酸 （2 2）二羥丙酮磷酸）二羥丙酮磷酸-甘油醛甘油醛-3-3-

12、磷酸磷酸(4)果糖果糖-1,6-二磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楦视腿┒姿徂D(zhuǎn)變?yōu)楦视腿?3-磷酸和二羥丙酮磷酸磷酸和二羥丙酮磷酸v這是一個由六碳糖裂解為兩個三碳糖的反應(yīng)過程；v二羥丙酮磷酸須轉(zhuǎn)變?yōu)楦视腿?3-磷酸才能進入糖酵解途徑； （5）二羥丙酮磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楦视腿┒u丙酮磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楦视腿?3-磷酸磷酸v二羥丙酮磷酸和甘油醛-3-磷酸在丙糖磷酸異丙糖磷酸異構(gòu)酶構(gòu)酶催化下可以互變；（醛酮化合物的互變異構(gòu)關(guān)系）； 3. 甘油醛甘油醛-3-磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楸幔姿徂D(zhuǎn)變?yōu)楸?，放能階段放能階段v包括氧化-還原反應(yīng)、磷酸化反應(yīng)，這些反應(yīng)是從甘油醛-3-磷酸提取能量形成ATP分子的過程； 甘油醛甘油醛-3-3-磷酸磷酸 -

13、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 并產(chǎn)生并產(chǎn)生4 4分子分子ATPATP；（6）甘油醛甘油醛-3-磷酸氧化和磷酸化生成磷酸氧化和磷酸化生成1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸甘油醛甘油醛-3-3-磷酸磷酸 1,3-1,3-二磷酸甘油酸（高能）二磷酸甘油酸（高能） 1） 甘油醛甘油醛-3-磷酸脫氫酶磷酸脫氫酶催化，由NAD+和Pi參加；v 醛基氧化釋放的能量推動了1,3-二磷酸甘油酸的形成， 這是一個?；姿?；v酰基磷酸：?；姿幔壕哂懈吣芰姿峄鶊F轉(zhuǎn)移勢能的化

14、合物； 該酶受重金屬離子和碘乙酸該酶受重金屬離子和碘乙酸抑制抑制重金屬離子和烷化劑能抑制該酶活性重金屬離子和烷化劑能抑制該酶活性v烷化劑如碘乙酸如碘乙酸可與酶活性中心的-SH基結(jié)合，抑制該酶活性；2）這是糖酵解過程中的一步重要反應(yīng)，有氧時產(chǎn)能）這是糖酵解過程中的一步重要反應(yīng)，有氧時產(chǎn)能v在甘油醛-3-磷酸的醛基氧化為羧基時，將氧化過程產(chǎn)生的能量通過氧化磷酸化過程氧化磷酸化過程（呼吸鏈）貯存到ATP的分子中： 有氧時：有氧時：NADH+ + H進入呼吸鏈產(chǎn)生2.5分子ATP； 無氧時：無氧時：NADH+ + H將H和電子交給丙酮酸等，形成乳 酸或其他發(fā)酵產(chǎn)物，如乙醇；（7）1,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)

15、移高能磷酸基團形成二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)移高能磷酸基團形成ATP，本，本 身身轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)?- -磷酸甘油酸磷酸甘油酸( (3- -PG）vl,3-二磷酸甘油酸在磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶催化下，將其以高能酸酐鍵連接在碳1位上的高能磷酸基團轉(zhuǎn)移到ADP分子上，形成ATP分子； 1）這一過程稱底物磷酸化底物磷酸化，即代謝物氧化直接產(chǎn)能；2） 這一步反應(yīng)是糖酵解過程開始收獲的階段；這一步反應(yīng)是糖酵解過程開始收獲的階段；v此過程產(chǎn)生第一個ATP，是底物水平磷酸化產(chǎn)能（代謝物氧化直接產(chǎn)能）；3）砷酸鹽起解偶聯(lián)作用砷酸鹽起解偶聯(lián)作用v砷酸鹽在結(jié)構(gòu)和反應(yīng)方面和無機磷酸極為相似，能與磷酸競爭同高能硫酯中間物結(jié)合，

16、形成不穩(wěn)定的1-砷酸-3-磷酸甘油酸；v1-砷酸-3-磷酸甘油酸不是高能磷酸化合物，也水解成3-磷酸甘油酸，但沒有磷酸化作用；v因此：砷酸使這一步的氧化和磷酸化作用解偶聯(lián)。 （8） 3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿岣视退徂D(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸磷酸甘油酸v由3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸是為酵解過程的下一步驟準(zhǔn)備條件；v變位酶變位酶（mutase）：催化分子內(nèi)化學(xué)基團移位的酶； （9）2-磷酸甘油酸脫水生成磷酸烯醇式丙酮酸磷酸甘油酸脫水生成磷酸烯醇式丙酮酸 2-磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸v磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸是高能磷酸化合物；v氟化物是該酶的強烈氟化物是該酶的強烈抑制劑抑制劑：氟與鎂和無

17、機磷酸形成一個復(fù)合物，取代酶分子上鎂離子的位置，使酶失活。 氟化物是該酶強烈氟化物是該酶強烈抑制劑抑制劑（10）磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)橄┐际奖?，產(chǎn)生磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)橄┐际奖?，產(chǎn)生1分分 子子ATPv磷酸基團由磷酸烯酸式丙酮酸轉(zhuǎn)移到ADP上形成ATP (底物磷酸化產(chǎn)能)，同時形成烯醇丙酮酸；v是不可逆反應(yīng)是不可逆反應(yīng)；v需要2價陽離子參與，如Mg2+和Mn2+； 調(diào)控點調(diào)控點1）這是）這是EMP途徑通過底物水平磷酸化產(chǎn)生的第二個途徑通過底物水平磷酸化產(chǎn)生的第二個ATP;2）這是）這是EMP途徑的第三個調(diào)控點，控制丙酮酸的產(chǎn)生；途徑的第三個調(diào)控點，控制丙酮酸的產(chǎn)生；v丙酮酸激酶丙酮酸

18、激酶是糖酵解途徑中的一個重要別構(gòu)調(diào)節(jié)酶；ATP、長鏈脂肪酸、乙酰-COA、丙氨酸都對該酶有抑制作用； 果糖-1,6-二磷酸和磷酸烯醇式丙酮酸對該酶有激活作用（10，11） 丙酮酸的生成丙酮酸的生成 v這一步不需酶催化，因烯醇丙酮酸極不穩(wěn)定，很容易自動變?yōu)楸容^穩(wěn)定的丙酮酸。 4. 丙酮酸的繼續(xù)氧化（丙酮酸的去路）丙酮酸的繼續(xù)氧化（丙酮酸的去路）v所有機體從葡萄糖到丙酮酸的酵解途徑十分相似，而丙酮酸以后的途徑卻各不相同；（1）變?yōu)橐阴＃┳優(yōu)橐阴?CoA：v有氧條件下，丙酮酸進入線粒體變成乙酰-CoA，參加三羧酸循環(huán)被徹底氧化成CO2和H2O。（2）還原為乳酸：）還原為乳酸：v某些厭氧乳酸菌或肌肉由

19、于劇烈運動而造成暫時缺氧狀態(tài)時等，丙酮酸在乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶催化下，還原為乳酸：n 甘油醛-3-磷酸脫氫時被還原的NADH，在此步反應(yīng)中被 氧化，以保證輔酶的周轉(zhuǎn)； 乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶劇烈運動后肌肉發(fā)酸的原因劇烈運動后肌肉發(fā)酸的原因v人在突然劇烈運動后，因細(xì)胞氧供應(yīng)不足，甘油醛-3-磷酸脫氫被還原的NADH不能進入呼吸鏈氧化和產(chǎn)能，細(xì)胞只能用糖酵解產(chǎn)生的ATP暫時滿足運動所需能量。為使甘油醛-3-磷酸繼續(xù)氧化，即糖酵解繼續(xù)進行，必須提供NAD+，丙酮酸作為NADH的氫受體被還原成乳酸，使細(xì)胞在無氧條件下重新生成NAD+。產(chǎn)生的乳酸在肌肉中積累導(dǎo)致酸痛。v乳酸重新進入血液回到肝臟，異生成為葡

20、萄糖，繼續(xù)代謝，酸痛解除。 （3）生成乙醇（生醇發(fā)酵）：）生成乙醇（生醇發(fā)酵）：v在酵母菌或其他微生物中，丙酮酸在脫羧酶催化下失去CO2生成乙醛，然后接受甘油醛-3-磷酸脫下的氫被還原生成乙醇： 糖酵解過程能量的變化糖酵解過程能量的變化 P236 表9-1，2 有氧時糖酵解產(chǎn)生的有氧時糖酵解產(chǎn)生的ATP量量v有氧情況下，糖酵解途徑產(chǎn)生的NADH2進入呼吸鏈產(chǎn)能v有氧時生物體對葡萄糖的利用率高于無氧時！ 糖酵解的調(diào)控糖酵解的調(diào)控 P237 v三個調(diào)控酶，三個調(diào)控點；v其中：果糖磷酸激酶是關(guān)鍵限速酶；總結(jié)總結(jié)vP235圖9-4： 1. 各反應(yīng)和中間物 2. 催化每步反應(yīng)的酶，抑制劑 3. 產(chǎn)生或消

21、耗ATP的反應(yīng)、產(chǎn)生的量和方式 4.產(chǎn)生NADH的反應(yīng)和數(shù)量 5.調(diào)控酶和調(diào)控點 糖糖酵酵解解途途 徑徑 概概 貌貌調(diào)控酶調(diào)控酶調(diào)控點（調(diào)控點（1）Mg2+關(guān)鍵調(diào)控酶關(guān)鍵調(diào)控酶調(diào)控點（調(diào)控點（2）Mg2+碘乙酸抑制碘乙酸抑制氟化物抑制氟化物抑制調(diào)控酶調(diào)控酶調(diào)控點（調(diào)控點（3）底物水平磷酸化底物水平磷酸化底物水平磷酸化底物水平磷酸化閱讀閱讀v糖酵解作用是生物最古老、最原始獲得能量的一種方式；v大多數(shù)較高等生物已進化為利用有氧條件進行生物氧化獲取大量自由能，但仍保留了這種原始方式，所以從葡萄糖到形成丙酮酸的酵解過程，在生物界都極其相似，是較高等生物體共同經(jīng)歷的途徑；v其他單糖，如果糖、半乳糖、甘露

22、糖等，都轉(zhuǎn)變?yōu)樘墙徒獾闹虚g物之一進入該途徑；其他單糖進入酵解的途徑（閱讀）其他單糖進入酵解的途徑（閱讀）v其他單糖最終也可以進入酵解途徑；v在肌肉中，果糖由己糖激酶催化磷酸化形成果糖-6-磷酸：其其他他單單糖糖進進入入酵酵解解的的途途徑徑 9.2.2 糖的有氧分解糖的有氧分解 P237v大多數(shù)動物、植物和微生物，在有氧的情況下將酵解產(chǎn)生的丙酮酸氧化脫羧形成乙酰-CoA，再經(jīng)一系列氧化、脫羧，最終生成CO2和H2O，并產(chǎn)生能量，這一過程稱三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)或檸檬酸循環(huán)檸檬酸循環(huán)，簡寫為TCA循環(huán)循環(huán)。v三羧酸循環(huán)在線粒體中進行；三羧酸循環(huán)在線粒體中進行； 關(guān)于檸檬酸循環(huán)（三羧酸循環(huán)，關(guān)于檸檬酸

23、循環(huán)（三羧酸循環(huán)，TCA循環(huán)）循環(huán)）v三羧酸循環(huán)：Tricarboxylic acid cycle，TCA；v為紀(jì)念德國科學(xué)家Hans Krebs在闡明檸檬酸循環(huán)所做出的突出貢獻，這一循環(huán)又稱為Krebs循環(huán)。v檸檬酸循環(huán)的發(fā)現(xiàn)是生物化學(xué)領(lǐng)域的一項重大成就。1953年該項成就獲得諾貝爾獎。這是生物化學(xué)寶庫的一項經(jīng)典。它所以如此可貴，還因為這一重大發(fā)現(xiàn)是在當(dāng)時完全沒有現(xiàn)代化實驗方法，如同位素示蹤法等條件下所取得的成果；檸檸檬檬酸酸循循環(huán)環(huán)概概貌貌3碳碳2碳碳GTP（1）丙酮酸氧化脫羧形成乙酰）丙酮酸氧化脫羧形成乙酰-COA P237 v是丙酮酸進入三羧酸循環(huán)的準(zhǔn)備階段是丙酮酸進入三羧酸循環(huán)的準(zhǔn)備

24、階段；v是是連接糖酵解和三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)的中心環(huán)節(jié)；v丙酮酸進入線粒體，被氧化脫羧形成乙酰乙酰-COA ；v乙酰乙酰-COA的乙酰基部分來自丙酮酸的乙?；糠謥碜员幔槐嵫趸擊刃纬梢阴１嵫趸擊刃纬梢阴?COA的反應(yīng)的反應(yīng)v共4步反應(yīng)，完成氧化和脫羧?？偡磻?yīng)式：v催化反應(yīng)的酶是由3種酶高度組合在一起的多酶復(fù)合體多酶復(fù)合體，稱丙酮酸脫氫酶系丙酮酸脫氫酶系，也稱丙酮酸脫氫酶丙酮酸脫氫酶；v丙酮酸脫氫酶系在線粒體膜上；丙酮酸脫氫酶系在線粒體膜上； 丙酮酸脫氫酶系丙酮酸脫氫酶系 丙酮酸脫氫酶系丙酮酸脫氫酶系vE1：丙酮酸脫氫酶丙酮酸脫氫酶，以TPP為輔基(硫胺素焦磷酸硫胺素焦磷酸）；

25、E2：二氫硫辛酰轉(zhuǎn)乙酰基酶二氫硫辛酰轉(zhuǎn)乙?；?，以硫辛酰胺硫辛酰胺為輔基； E3：二氫硫辛酸脫氫酶二氫硫辛酸脫氫酶，以FAD為輔基；v三種酶在結(jié)構(gòu)上形成有秩序的整體，使催化形成乙酰-COA 的復(fù)雜反應(yīng)得以相互協(xié)調(diào)依次有序地進行，還可避免產(chǎn)生副反應(yīng)。丙酮酸脫氫酶系丙酮酸脫氫酶系反應(yīng)機制（選學(xué)）：TO催化丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴４呋徂D(zhuǎn)變?yōu)橐阴?COA的的4個反應(yīng)步驟個反應(yīng)步驟1. 丙酮酸脫羧反應(yīng)：丙酮酸脫羧反應(yīng)： 由丙酮酸脫氫酶組分(E1)催化，該酶以TPP為輔基：丙酮酸丙酮酸 + TPP - + TPP - 羥乙基羥乙基-TPP + CO-TPP + CO2 2 E2催化羥乙基氧化轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴；⑥D(zhuǎn)

26、移到E2的輔基硫辛 酰胺上，E1恢復(fù)原狀。2. 乙?；D(zhuǎn)移到乙酰基轉(zhuǎn)移到COA分子上：分子上： E2上的乙?；D(zhuǎn)移到COA分子上形成游離的具有高能硫酯鍵乙酰-COA，使E2成為還原型；3. 還原型還原型E2氧化，形成氧化型氧化，形成氧化型E2： E3使還原型硫辛酰胺再生(氧化)，形成氧化型E2，E3自身變成還原型。氧化型NAD+起氧化劑作用。 E3催化此反應(yīng)，輔基是FAD。4. 還原型還原型E3再氧化：再氧化： 由該酶結(jié)合著的輔基FAD接受-SH基的氫原子使還原型E3二硫鍵再氧化，形成FADH2，接著將氫原子轉(zhuǎn)移給NAD+，恢復(fù)其氧化型。 丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰-CoA不可逆不可逆乙?；阴；鶃?/p>

27、自丙酮酸來自丙酮酸P238圖圖9-5脫羧反應(yīng)脫羧反應(yīng)不可逆不可逆丙酮酸脫氫酶系催化的反應(yīng)簡圖丙酮酸脫氫酶系催化的反應(yīng)簡圖 丙酮酸脫氫酶系的調(diào)控丙酮酸脫氫酶系的調(diào)控v此步是一個調(diào)控部位；v此步是丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)橐阴?COA的唯一途徑；v丙酮酸：可走向生物合成，也可繼續(xù)分解；其去向由該酶的底物和產(chǎn)物對酶進行控制；乙酰乙酰-COAv是糖、脂、蛋白質(zhì)等代謝中的重要中間代謝物，連接糖、脂、蛋白質(zhì)、核酸等的代謝； v丙酮酸進入三羧酸循環(huán)之前需先轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴］o酶乙酰輔酶A（acetyl-coenzymeA， acetyl-COA，乙酰乙酰-COA）；v注意它的來源和去路注意它的來源和去路；（2）三羧酸循環(huán)）

28、三羧酸循環(huán) P238 v三羧酸循環(huán)在三羧酸循環(huán)在線粒體線粒體內(nèi)進行；內(nèi)進行；v三羧酸循環(huán)共包括8個步驟，其中： 4 次氧化-還原反應(yīng)； 2 次氧化脫羧反應(yīng)；v三羧酸循環(huán)一周，1分子乙酰-CoA被氧化；三羧酸循環(huán)詳述三羧酸循環(huán)詳述 調(diào)控點調(diào)控點調(diào)控點調(diào)控點 草酰乙酸與乙酰草酰乙酸與乙酰-CoA縮合形成檸檬酸：縮合形成檸檬酸：v含有兩個碳原子的化合物以乙酰-CoA(乙酸的硫酯形式)形式進入檸檬酸循環(huán)，它含有足夠能量使它順利加合到草酰乙酸的羰基上，屬縮合縮合反應(yīng)，不可逆不可逆；v催化反應(yīng)的酶：檸檬酸合酶檸檬酸合酶 調(diào)控酶調(diào)控酶這一步是這一步是TCA的第一個調(diào)控點的第一個調(diào)控點v檸檬酸合酶檸檬酸合酶(

29、檸檬酸縮合酶)屬于調(diào)控酶，活性受ATP、NADH、琥珀酰-COA、酯酰-COA等的抑制，是檸檬酸是檸檬酸循環(huán)中的限速酶循環(huán)中的限速酶；v草酰乙酸和乙酰-CoA濃度高時對該有激活作用；v氟乙酰氟乙酰-COA可與檸檬酸合酶檸檬酸合酶反應(yīng)形成氟檸檬酸，它抑制下步反應(yīng)的酶，故稱此反應(yīng)為致死合成；v可利用這一特性合成殺蟲劑和滅鼠藥； 檸檬酸異構(gòu)化形成異檸檬酸檸檬酸異構(gòu)化形成異檸檬酸v這步反應(yīng)是適應(yīng)檸檬酸進一步氧化的需要；v催化反應(yīng)的酶：（順）烏頭酸酶順）烏頭酸酶，催化檸檬酸和異檸檬酸互變的雙向反應(yīng)： 檸檬酸為何異構(gòu)化形成異檸檬酸檸檬酸為何異構(gòu)化形成異檸檬酸v因檸檬酸是一個叔醇化合物，其羥基所處位置防礙檸

30、檬酸進一步氧化，異檸檬酸是可以氧化的仲醇；v檸檬酸通過失水形成順烏頭酸，然后再加水到順烏頭酸這一不飽和中間物上，把羥基從原位置轉(zhuǎn)移到相鄰碳原子上，形成異檸檬酸； 異檸檬氧化異檸檬氧化脫羧脫羧形成形成-酮戊二酸酮戊二酸：v這是一個氧化-還原步驟，是檸檬酸循環(huán)中兩次氧化脫羧反應(yīng)中的第一個反應(yīng)；v催化反應(yīng)的酶：異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶v氧化的中間產(chǎn)物草酰琥珀酸草酰琥珀酸是不穩(wěn)定的酮酸； 異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶調(diào)控酶調(diào)控酶調(diào)控酶調(diào)控酶這是這是TCA的的第二個調(diào)節(jié)點第二個調(diào)節(jié)點v異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶: 是變構(gòu)調(diào)節(jié)酶，活性受ADP變構(gòu)激活； NADH、ATP對

31、該酶起變構(gòu)抑制作用；-酮戊二酸氧化脫羧形成琥珀酰酮戊二酸氧化脫羧形成琥珀酰-COA：v檸檬酸循環(huán)中第二次氧化和脫羧，反應(yīng)不可逆反應(yīng)不可逆 ；v-酮戊二酸脫氫酶系：變構(gòu)調(diào)節(jié)酶，酮戊二酸脫氫酶系：變構(gòu)調(diào)節(jié)酶，由三種酶組成： 1）-酮戊二酸脫氫酶（E1）； 2）二氫硫辛酰轉(zhuǎn)琥珀酰酶（E2）； 3）二氫硫辛酰脫氫酶（E3）； 調(diào)控酶調(diào)控酶-酮戊二酸脫氫酶酮戊二酸脫氫酶(系系)高能硫酯化物高能硫酯化物高能鍵高能鍵 這是這是TCA的的第三個調(diào)節(jié)點第三個調(diào)節(jié)點v-酮戊二酸脫氫酶系酮戊二酸脫氫酶系催化的每步反應(yīng)機制和丙酮酸脫氫丙酮酸脫氫酶復(fù)合體酶復(fù)合體一致：需TPP、硫辛酸、FAD、COA、NAD+、Mg2+

32、 6種輔助因子；v該酶系是變構(gòu)調(diào)節(jié)酶：（1） 受其產(chǎn)物琥珀酰- COA和NADH的抑制；（2） 受高能荷抑制； 因此當(dāng)細(xì)胞的ATP充裕時，檸檬酸循環(huán)進行速度減慢。 琥珀酰琥珀酰-COA轉(zhuǎn)化成琥珀酸并產(chǎn)生一個高能磷酸鍵轉(zhuǎn)化成琥珀酸并產(chǎn)生一個高能磷酸鍵v琥珀酰琥珀酰-COA硫酯鍵是高能鍵，它的斷裂與硫酯鍵是高能鍵，它的斷裂與GDP或或ATP的磷酸化相偶聯(lián)：的磷酸化相偶聯(lián)：v反應(yīng)極易向正反兩個方向進行，在檸檬酸循環(huán)中向形成琥珀酸方向進行； 琥珀酰硫激酶琥珀酰硫激酶（琥珀酰（琥珀酰-COA 合成酶）合成酶）高能化合物高能化合物高能硫酯鍵高能硫酯鍵（1）哺乳動物： 形成1分子GTP；（2）植物和微生物：

33、 直接形成ATP；這是檸檬酸循環(huán)中唯一直接產(chǎn)生高能磷酸鍵的步驟這是檸檬酸循環(huán)中唯一直接產(chǎn)生高能磷酸鍵的步驟底物水平磷酸化作用底物水平磷酸化作用vGTP在生物合成中有特殊作用：1. 在蛋白質(zhì)生物合成中是磷酸基的提供者即磷酸基供體；2. 在核苷二磷酸激酶催化下將磷酸基轉(zhuǎn)給ADP生成ATP； 既：既：通過琥珀酰-COA合成酶和核苷二磷酸激酶的偶聯(lián)作用，琥珀酰- COA水解產(chǎn)生1分子ATP： 從以上從以上5步反應(yīng)看到步反應(yīng)看到v1分子乙酰基被完全氧化為CO2，并使2分子NAD+還原為NADH，還產(chǎn)生1個高能磷酸基團（GTP或ATP）。 琥珀酸脫氫形成延胡索酸：琥珀酸脫氫形成延胡索酸：v琥珀酸的兩個中間

34、碳原子各脫掉一個氫原子形成反式丁烯二酸，又稱延延v索酸索酸（fumarae） ：v這一步是檸檬酸循環(huán)中第三次氧化；v琥珀酸脫氫酶琥珀酸脫氫酶催化琥珀酸脫氫具有嚴(yán)格的立體專一性。以FAD作為其脫下電子的受體； 丙二酸是該酶強競爭性抑制劑丙二酸是該酶強競爭性抑制劑反丁烯二酸反丁烯二酸延胡索酸是延胡索酸是反丁烯二酸反丁烯二酸v順丁烯二酸不能參加代謝，對有機體有毒。vNADH氧化產(chǎn)生2.5個ATP分子； FADH2氧化產(chǎn)生1.5個ATP分子；v琥珀酸脫氫酶催化的是兩個碳原子之間(-C-C-)即碳-碳鍵的氧化，該鍵氧化所釋放的自由能不足以使脫下的電子轉(zhuǎn)移到NAD+上，所以NAD+不能作受體；v這是FAD

35、在氧化-還原反應(yīng)中作為輔酶或輔基所起的特殊作用；v丙二酸是琥珀酸脫氫酶的底物結(jié)構(gòu)類似物，是其強競爭性抑制劑；NAD+和和FAD作為氫（電子）受體的不同作為氫（電子）受體的不同 延胡索酸水合形成延胡索酸水合形成 L - 蘋果酸蘋果酸v延胡索酸酶延胡索酸酶催化反應(yīng)具有嚴(yán)格的立體專一性，OH只加入延胡索酸雙鍵的一側(cè)，所以只形成L - 蘋果酸； L - 蘋果酸脫氫形成草酰乙酸蘋果酸脫氫形成草酰乙酸v檸檬酸循環(huán)中第四次氧化；v這一步是再生成草酰乙酸完成檸檬酸循環(huán)的最后一個步驟，L-蘋果酸的羥基氧化形成羰基；v蘋果酸脫氫酶蘋果酸脫氫酶輔酶是NAD+。 檸檬酸循環(huán)只能在有氧情況下進行檸檬酸循環(huán)只能在有氧情況

36、下進行v在循環(huán)中雖無氧分子直接參加反應(yīng)，但循環(huán)只能在有氧條件下進行，因為循環(huán)所產(chǎn)生的3個NADH和一個FADH2分子只能通過電子傳遞鏈和氧分子結(jié)合才能被再氧化；v草酰乙酸不斷因合成檸檬酸而移去，其在細(xì)胞內(nèi)濃度極低，使反應(yīng)向右進行；（3） 糖有氧分解中的能量變化糖有氧分解中的能量變化 P242v循環(huán)共有 4 個脫氫步驟：有 3 對電子經(jīng)NADH轉(zhuǎn)遞給電子傳遞鏈，最后與氧 結(jié)合生成水： 每對電子產(chǎn)生 2.5 分子ATP：3 對電子共產(chǎn)生對電子共產(chǎn)生 7.5個個 ATP1對電子經(jīng) FADH2 轉(zhuǎn)移給電子傳遞鏈：1 對電子產(chǎn)生對電子產(chǎn)生 1.5 個個ATP通過底物磷酸化，產(chǎn)生 1 個ATP(GTP)v

37、因此，每循環(huán)一次形成： 7.5 1.5 1 = 10 個個ATP從丙酮酸脫氫開始計算：每分子丙酮酸氧化脫羧產(chǎn) 生1個NADH，經(jīng)電子傳遞鏈最后產(chǎn)生 2.5 個 ATP； 因此，從丙酮酸開始經(jīng)過1次循環(huán)共產(chǎn)生：2.5 10 = 12.5 個個ATP從葡萄糖開始計算：每分子葡萄糖可形成 2 分子丙酮酸，經(jīng)檸檬酸循環(huán)共產(chǎn)生2倍的 12.5 個ATP：2 12.5 = 25個個 ATPv加上糖酵解凈產(chǎn)生的 2 個ATP和 2 個NADH(共5個ATP): 25 2 5 = 32 個個ATP1mol葡萄糖凈產(chǎn)生：葡萄糖凈產(chǎn)生：32 mol ATPv注意：凈增和產(chǎn)生的區(qū)別。 1mol葡萄糖有氧分解時產(chǎn)生的

38、葡萄糖有氧分解時產(chǎn)生的ATPmol數(shù)數(shù) P243表表9-4 糖酵解過程共凈得糖酵解過程共凈得 7mol ATP三羧酸循環(huán)過程共凈得三羧酸循環(huán)過程共凈得 25mol ATP所以，有氧時所以，有氧時1mol葡萄糖產(chǎn)生葡萄糖產(chǎn)生32molATP。（4 4）檸檬酸循環(huán)小結(jié)（要點，特點）檸檬酸循環(huán)小結(jié)（要點，特點） P243P243 共有8種酶參加檸檬酸循環(huán)；v其中有三種調(diào)節(jié)（控）酶，三個調(diào)控點； 檸檬酸循環(huán)的每一次循環(huán)都納入一個乙酰乙酰-COA分子：兩個碳原子進入循環(huán)，又有兩個碳原子以CO2的形式離開循環(huán)：即檸檬酸循環(huán)一周，檸檬酸循環(huán)一周，1分子分子乙酰乙酰- -CoA被氧化；被氧化；v離開循環(huán)的兩個

39、碳原子不是剛進入循環(huán)的那兩個碳原子，離開循環(huán)的兩個碳原子不是剛進入循環(huán)的那兩個碳原子，而是來自草酰乙酸而是來自草酰乙酸；v循環(huán)中的各中間代謝物沒有增減，若中間代謝物參與合成其他物質(zhì)，需不斷補充更新； 每一次循環(huán)共有4次氧化（脫氫）反應(yīng)：v參加這4次氧化反應(yīng)的有3分子NAD+和1分子FAD，同時有4對氫原子離開循環(huán)，形成3個NADH和1個FADH2分子； 每一次循環(huán)以GTP的形式產(chǎn)生一個高能鍵：v底物水平磷酸化，并消耗兩個水分子；多個反應(yīng)可逆，但檸檬酸合成和-酮戊二酸的氧化脫羧不可逆，所以循環(huán)是單方向的；三三羧羧酸酸循循環(huán)環(huán) 線粒體線粒體P241圖圖9- 6丙酮酸脫氫酶系丙酮酸脫氫酶系 調(diào)控酶調(diào)

40、控酶,循環(huán)外循環(huán)外檸檬酸合酶檸檬酸合酶 調(diào)控酶調(diào)控酶 調(diào)控點（調(diào)控點（1） 順烏頭酸酶順烏頭酸酶 異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶調(diào)控酶調(diào)控酶,調(diào)控點（調(diào)控點（2）異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶 調(diào)控酶調(diào)控酶,調(diào)控點調(diào)控點(2) -酮戊二酸脫氫酶復(fù)合物酮戊二酸脫氫酶復(fù)合物調(diào)控酶調(diào)控酶,調(diào)控點（調(diào)控點（3） 琥珀酸硫激酶琥珀酸硫激酶高能化合物高能化合物底物水平底物水平磷酸化磷酸化琥珀酸脫氫酶琥珀酸脫氫酶 延胡索酸酶延胡索酸酶 蘋果酸脫氫酶蘋果酸脫氫酶 丙二酸丙二酸競爭性抑制劑競爭性抑制劑（5）檸檬酸循環(huán)的生物學(xué)意義）檸檬酸循環(huán)的生物學(xué)意義 P243v循環(huán)在線粒體線粒體中進行；v羧基形成CO2，氫原子隨

41、載體(NAD+、FAD)進入電子傳遞鏈，經(jīng)氧化磷酸化作用，形成H2O并將釋放的能量合成ATP；v該循環(huán)不只是丙酮酸氧化所經(jīng)歷的途徑，也是脂肪酸、該循環(huán)不只是丙酮酸氧化所經(jīng)歷的途徑，也是脂肪酸、氨基酸等各種燃料分子氧化分解所經(jīng)歷的共同途徑；氨基酸等各種燃料分子氧化分解所經(jīng)歷的共同途徑；v各中間體可作為許多生物合成的前體；各中間體可作為許多生物合成的前體；v是兩用代謝途徑：是兩用代謝途徑：檸檬酸循環(huán)的雙重作用檸檬酸循環(huán)的雙重作用v檸檬酸循環(huán)是絕大多數(shù)生物體主要的分解代謝途徑，也是提供大量自由能的重要代謝系統(tǒng)，許多合成代謝中都利用檸檬酸循環(huán)的中間產(chǎn)物作為生物合成前體來源(見下頁圖)，所以:1. 檸檬

42、酸循環(huán)具有分解代謝分解代謝和合成代謝合成代謝雙重性或稱兩用性；2. 檸檬酸檸檬酸循環(huán)是新陳代謝的中心環(huán)節(jié)循環(huán)是新陳代謝的中心環(huán)節(jié)； （6）檸檬酸循環(huán)的代謝調(diào)節(jié)檸檬酸循環(huán)的代謝調(diào)節(jié)異檸檬酸脫氫酶系異檸檬酸脫氫酶系丙酮酸脫氫酶系丙酮酸脫氫酶系檸檬酸合酶檸檬酸合酶-酮戊二酸脫氫酶系酮戊二酸脫氫酶系（1 1）脂肪）脂肪 脂酸脂酸-氧化氧化 乙酰乙酰-CoA-CoA；（2 2）葡萄糖）葡萄糖 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰-CoA-CoA；（3 3）蛋白質(zhì)）蛋白質(zhì) 氨基酸氨基酸 乙酰乙酰-CoA-CoA（4 4）乙酸、乙醛等都可形成乙酰）乙酸、乙醛等都可形成乙酰-CoA-CoA；乙酰乙酰-COA的來源的來源乙酰

43、乙酰-COA的去路的去路（1）進入）進入TCA循環(huán)被氧化為循環(huán)被氧化為CO2和和H2O；（2）作為類固醇的前體，生成膽固醇；）作為類固醇的前體，生成膽固醇；（3）作為脂肪酸合成前體；）作為脂肪酸合成前體；（4）轉(zhuǎn)化為酮體（乙酰乙酸、）轉(zhuǎn)化為酮體（乙酰乙酸、-羥丁酸、丙酮）；羥丁酸、丙酮）；9.2.3 乙醛酸循環(huán)乙醛酸循環(huán)( (glyoxylate pathway) ) 三羧酸循環(huán)支路三羧酸循環(huán)支路 P244 v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，種子發(fā)芽時可以將脂肪轉(zhuǎn)化為糖，是因為存在乙醛酸循環(huán)乙醛酸循環(huán)；v動物體內(nèi)不存在；v通過乙醛酸循環(huán)，乙酸和乙酰-COA轉(zhuǎn)變?yōu)椴蒗?/p>

44、乙酸進入檸檬酸循環(huán)；乙醛酸循環(huán)乙醛酸循環(huán)關(guān)鍵酶關(guān)鍵酶1關(guān)鍵酶關(guān)鍵酶2乙酰乙酰-CoA（1）乙醛酸循環(huán)兩個關(guān)鍵酶催化的反應(yīng)）乙醛酸循環(huán)兩個關(guān)鍵酶催化的反應(yīng) 異檸檬酸裂合酶異檸檬酸裂合酶； 蘋果酸合酶蘋果酸合酶。v催化乙醛酸途徑的酶既存在于線粒體，也存在于一種為植物膜所特有的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，稱乙醛酸循環(huán)體；v即乙醛酸循環(huán)在線粒體和乙醛酸循環(huán)體內(nèi)進行； 兩種酶所催化的反應(yīng)兩種酶所催化的反應(yīng) P244，245 （2）乙醛酸循環(huán)與三羧酸循環(huán)的關(guān)系）乙醛酸循環(huán)與三羧酸循環(huán)的關(guān)系 圖9-7（2）乙醛酸循環(huán)與三羧酸循環(huán)的關(guān)系）乙醛酸循環(huán)與三羧酸循環(huán)的關(guān)系 圖9-7（3）乙醛酸循環(huán)的生物學(xué)意義）乙醛酸循環(huán)的生物學(xué)意

45、義 P245可以二碳物為起始物合成三羧酸循環(huán)中的二羧酸與三羧酸，只需少量四碳二羧酸作為“引物”，便可無限制地轉(zhuǎn)變成四碳物和六碳物，以補充三羧酸循環(huán)中的化合物；通過乙醛酸途徑，脂肪可轉(zhuǎn)變?yōu)樘牵簐丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰-COA不可逆，不可逆，脂肪代謝須經(jīng)丙酮酸，所以脂肪無法合成糖；乙酰乙酰-C-CO OAA蘋果酸蘋果酸草酰乙酸草酰乙酸丙酮酸（經(jīng)糖異生）丙酮酸（經(jīng)糖異生）糖糖v所以：乙醛酸循環(huán)在植物種子中有特別重要意義： 使萌發(fā)的種子將貯存的三酰甘油通過乙酰-COA轉(zhuǎn)變?yōu)?葡萄糖（物質(zhì)轉(zhuǎn)換）；乙醛酸循環(huán)在微生物中有特別重要意義v有些微生物具有乙酰乙酰-CoA合成酶合成酶，可使乙酸乙酸生成乙酰乙酰-CO

46、A而進入乙醛酸循環(huán)：n 所以：乙醛酸循環(huán)在微生物中有特別重要意義： 使許多微生物如醋酸桿菌、大腸桿菌、固氮菌等能利用 乙酸作為唯一碳源；（待續(xù)） 乙酸琥珀酸 乙酸從乙酸開始的乙醛酸循環(huán)總式：9.2.4 戊糖磷酸途徑（己糖磷酸支路）戊糖磷酸途徑（己糖磷酸支路） P246 (pentose phosphate pathway)v是糖代謝的第二種重要方式；v在細(xì)胞溶膠內(nèi)進行，廣泛存在于動植物細(xì)胞內(nèi)；v戊糖磷酸途徑在乳腺、肝臟、腎上腺皮質(zhì)、脂肪組織、骨髓等組織中比較旺盛；戊糖磷酸途徑由一個循環(huán)式反應(yīng)體系構(gòu)成戊糖磷酸途徑由一個循環(huán)式反應(yīng)體系構(gòu)成v起始物：G6P； 代謝產(chǎn)物：3-7碳糖、CO2、NADPH

47、；v核心反應(yīng)：葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸 + 2NADP+ + H2O 核糖核糖-5-磷酸磷酸 + 2NADPH + 2H+ + CO2 （1）戊糖磷酸途徑的化學(xué)反應(yīng)戊糖磷酸途徑的化學(xué)反應(yīng)v全部反應(yīng)劃分為兩個階段：氧化階段；非氧化階段；氧化階段氧化階段v共3步反應(yīng)： 六碳糖脫羧形成五碳糖(核酮糖)，使NADP+還原：反應(yīng)不可逆；葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸 6-6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸-內(nèi)酯內(nèi)酯 6-6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸 5-5-磷酸磷酸- -核酮糖核酮糖 調(diào)控點調(diào)控點G6P脫氫酶脫氫酶內(nèi)酯酶內(nèi)酯酶 6-6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸脫氫酶脫氫酶O 非氧化反應(yīng)階段非氧化反應(yīng)階段 P

48、247戊糖磷酸相互轉(zhuǎn)化：形成景天庚酮糖-7-磷酸和甘油醛-3-磷酸（糖酵解途徑 產(chǎn)物）： P247 轉(zhuǎn)酮醇酶轉(zhuǎn)酮醇酶景天庚酮糖-7-磷酸與甘油醛-3-磷酸之間發(fā)生轉(zhuǎn)醛基 反應(yīng)，形成6碳糖和4碳糖： P248 轉(zhuǎn)醛醇酶轉(zhuǎn)醛醇酶木酮糖-5-磷酸和赤蘚糖-4-磷酸作用（轉(zhuǎn)酮基作用） 形成甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸和果糖果糖-6-磷酸磷酸（糖酵解途徑產(chǎn)物）： 轉(zhuǎn)酮醇酶轉(zhuǎn)酮醇酶戊糖磷酸途徑具循環(huán)機制的性質(zhì)戊糖磷酸途徑具循環(huán)機制的性質(zhì)v果糖-6-磷酸易轉(zhuǎn)化為葡糖-6-磷酸，所以該途徑具循環(huán)機制的性質(zhì)： 1分子葡萄糖每循環(huán)一次：1次脫羧生成1分子CO2， 2次脫氫形成2分子NADPH+H+；戊戊糖糖磷磷酸酸

49、途途徑徑P249圖9-8 總反應(yīng)式總反應(yīng)式 P2486 G6P 6 O2 12 NADP+ 5 G6P 6 CO2 5 H2O H3PO4 12 NADPH 12 H+ 1次循環(huán)次循環(huán)：需6分子G6P參加； 每分子G6P氧化脫羧失掉 1 分子CO2，生成5 分子G6P； 6 次循環(huán)：次循環(huán)：1分子G6P被徹底氧化； 通過戊糖磷酸途徑：通過戊糖磷酸途徑： 1分子G6P氧化為 6 分子 CO2； 產(chǎn)生 12分子NADPH；（2）戊糖磷酸途徑的特點）戊糖磷酸途徑的特點 P248葡萄糖直接脫氫和脫羧，不經(jīng)EMP和TCA途徑；脫氫酶的輔酶為NADP+ （輔酶）；戊糖磷酸途徑分為氧化和非氧化兩個階段；整個

50、反應(yīng)過程所產(chǎn)生的中間代謝物包含了從三碳物到七碳物；通過轉(zhuǎn)酮基和轉(zhuǎn)醛基反應(yīng)，將戊糖磷酸途徑與糖酵解途徑聯(lián)系起來，并使G6P再生； 所以：是與EMP和TCA途徑相聯(lián)系的；（3）戊糖磷酸途徑的生物學(xué)意義）戊糖磷酸途徑的生物學(xué)意義 P249v戊糖磷酸途徑在不同組織或器官中所占比重不同；生成NADPH，為生物合成提供還原力，如參與脂肪等合成代謝； NADPH使紅細(xì)胞中谷胱甘肽保持還原狀態(tài)：谷胱甘肽能使血紅蛋白上巰基免遭氧化破壞（溶血性貧血）； 參與激素、藥物、毒物的生物轉(zhuǎn)化；產(chǎn)生磷酸核糖參加核酸代謝；通過轉(zhuǎn)酮及轉(zhuǎn)醛醇反應(yīng)使3碳糖7碳糖相互轉(zhuǎn)化；在植物中，赤蘚糖-4-磷酸和甘油醛-3-磷酸可合成莽草酸，莽

51、草酸轉(zhuǎn)化為多酚、吲哚乙酸、芳香族氨基酸等；戊糖磷酸途徑與糖酵解途徑和三羧酸循環(huán)的聯(lián)系戊糖磷酸途徑與糖酵解途徑和三羧酸循環(huán)的聯(lián)系v果糖-6-磷酸將轉(zhuǎn)化為葡萄糖-6-磷酸；v甘油醛-3-磷酸和葡萄糖-6-磷酸是糖酵解途徑糖酵解途徑中的兩個 中間產(chǎn)物，所以兩途徑可通過它們相聯(lián)系；v甘油醛-3-磷酸是糖分解代謝3種途徑（糖酵解途徑、戊糖酵解途徑、戊 糖磷酸途徑、三羧酸循環(huán)糖磷酸途徑、三羧酸循環(huán)）的樞紐點；v糖分解途徑的多樣性，可認(rèn)為是生物對環(huán)境的適應(yīng)性。戊糖磷酸途徑的發(fā)現(xiàn)戊糖磷酸途徑的發(fā)現(xiàn)（閱讀）（閱讀）v該途徑的發(fā)現(xiàn)是從研究糖酵解過程的觀察中開始。向供研究糖酵解的組織勻漿中添加碘乙酸、氟化物等抑制劑

52、,葡萄糖的利用仍在繼續(xù)，表明在糖酵解途徑之外還存在有另外的糖代謝途徑； 9. 2. 5 葡糖醛酸代謝途徑葡糖醛酸代謝途徑 P250v從葡糖-6-磷酸或葡糖-1-磷酸開始經(jīng)UDP-葡糖醛酸生成糖醛酸的途徑，稱糖醛酸途徑；v主要在肝臟中進行，是葡萄糖的次要代謝途徑；v兩個特殊產(chǎn)物：D-葡糖醛酸，L-抗壞血酸； D-葡糖醛酸：在外來有機化合物的解毒、排泄中起重要作用； L-抗壞血酸（Vc）：重要維生素；（1）葡糖醛酸代謝過程）葡糖醛酸代謝過程v葡糖-1（6）-磷酸和UTP反應(yīng)生成UDPG（尿苷二磷酸葡萄糖）： 葡糖葡糖-6-磷酸磷酸 UDPG被氧化成UDP-葡糖醛酸： vUDP-葡糖醛酸可水解生成葡

53、糖醛酸葡糖醛酸，經(jīng)糖醛酸途徑生成L-抗壞血酸和木酮糖-5-磷酸；vUDP-葡糖醛酸和葡糖醛酸，可參與許多代謝過程； 糖醛酸途徑糖醛酸途徑 圖圖9-9 P251古洛糖酸內(nèi)酯古洛糖酸內(nèi)酯 糖醛酸途徑糖醛酸途徑 圖圖9-9 P251古洛糖酸古洛糖酸-H+ 糖醛酸途徑糖醛酸途徑 圖圖9-9 P251木酮糖木酮糖（2）葡糖醛酸代謝途徑的生理意義）葡糖醛酸代謝途徑的生理意義解毒：在肝中糖醛酸可與藥物或含-OH、-COOH、 -NH2、-SH基的物質(zhì)結(jié)合成可溶于水的化合物，隨尿、膽汁排出；形成重要糖胺聚糖：UDP-葡糖醛酸是葡糖醛酸基供體，可形成如硫酸軟骨素、透明質(zhì)酸和肝素等; 轉(zhuǎn)變成抗壞血酸：人及其他靈長

54、類動物不能合成抗壞血酸；與磷酸戊糖途徑相聯(lián)：從葡糖醛酸可以生成木酮糖， 消耗NADPHH+；（五）丙酮酸的其他代謝途徑（五）丙酮酸的其他代謝途徑1.生成乳酸生成乳酸2.生成乙醇生成乙醇3. 丙酮酸變醋酸和丁酸丙酮酸變醋酸和丁酸 4. 丙酮酸變丙酮和丁醇丙酮酸變丙酮和丁醇 5. 丙酮酸直接變蘋果酸和草酰乙酸丙酮酸直接變蘋果酸和草酰乙酸 9.3 糖的合成代謝糖的合成代謝 P252v自然界中糖的合成的基本來源是綠色植物及光能細(xì)菌進行的光合作用，由無機物CO2及H2O合成糖，異養(yǎng)生物不能從無機物合成糖，必須從食物中獲得。9.3.1 糖原的合成糖原的合成9.3.3 蔗糖的合成蔗糖的合成v略。 9.3.4

55、 糖異生作用糖異生作用 P256v動物以非糖物質(zhì)作為前體在肝臟中合成葡萄糖的作用；（1） 糖糖 異異 生生 途途 徑徑P256參見參見P235圖圖9- 4糖原異生作用糖原異生作用P186圖8-15葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酯酶磷酸酯酶果糖果糖-1,6-二磷酸酯酶二磷酸酯酶糖異生關(guān)鍵酶糖異生關(guān)鍵酶抑制抑制激活激活A(yù)TP激活激活抑制抑制丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 ,調(diào)節(jié)酶調(diào)節(jié)酶激活激活（3） 糖糖 異異 生生 的的 調(diào)調(diào) 控控P257濃度高抑制酵解調(diào)節(jié)左右兩酶的強效應(yīng)物對照糖酵解作用對照糖酵解作用v糖酵解中三個不可逆過程：1. 逆反應(yīng)由葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酯酶磷酸酯酶催化；2. 逆反應(yīng)由果糖果糖-1,6-二磷酸酯酶催化二磷酸酯酶催化；3. 繞行；v生物體合成和分解代謝反應(yīng)常有特殊控制，不是簡單的可逆反應(yīng)； （2）糖異生前體）糖異生前體