生物化學(xué)第二講 糖代謝

糖代謝CarbohydrateMetabolism1單糖分解乙醇發(fā)酵檸檬酸循環(huán)（三羧酸循環(huán)）乳酸發(fā)酵糖酵解

磷酸戊糖途徑乙醛酸循環(huán)合成——糖異生寡糖糖原分解合成分解合成主要內(nèi)容光合作用2糖的磷酸衍生物可以構(gòu)成重要的生物活性物質(zhì)：糖的分解代謝與合成代謝糖代謝的生物學(xué)功能：能量轉(zhuǎn)換：儲(chǔ)存和釋放能量物質(zhì)轉(zhuǎn)換：提供碳源（氨基酸、脂肪酸、核苷酸）NADFADDNARNAATP糖代謝受神經(jīng)、激素、別構(gòu)物調(diào)節(jié)NADPFADP3糖酵解丙酮酸細(xì)胞的呼吸線粒體細(xì)胞液葡萄糖呼吸鏈和氧化磷酸化呼吸作用4葡萄糖分解代謝乳酸發(fā)酵酒精發(fā)酵檸檬酸循環(huán)糖酵解5

乳酸發(fā)酵酒精發(fā)酵6檸檬酸循環(huán)7糖酵解

Glycolysis在無(wú)氧條件下，葡萄糖進(jìn)行分解，形成2個(gè)分子丙酮酸并提供能量的過(guò)程。是一切生物有機(jī)體中普遍存在的葡萄糖降解途徑。81905年HardenA和YangWJ發(fā)現(xiàn)糖分解過(guò)程中生成磷酸酯，隨后發(fā)現(xiàn)這一過(guò)程有輔酶參與。1897年Buchner兄弟發(fā)現(xiàn)糖轉(zhuǎn)化為乙醇不需要活細(xì)胞。930年代Embden和Meyerhof對(duì)糖的無(wú)氧分解進(jìn)行深入研究，基本搞清了無(wú)氧分解的途徑，故這一途徑也稱作Embden-Meyerhof途徑。10機(jī)體生存需要能量！

機(jī)體內(nèi)主要提供能量的物質(zhì)是ATP！

途徑1:葡萄糖徹底氧化成為CO2和H2O，生成大量ATP

途徑2:糖酵解

葡萄糖在動(dòng)物體以及一些不靠光和作用獲取能量的生物體內(nèi)，是怎樣在沒(méi)有氧分子參加的條件下形成ATP的？11酵解與發(fā)酵酵解Glycolysis

細(xì)胞質(zhì)中的酵解酶系將葡萄糖降解成丙酮酸，并生成ATP的過(guò)程。發(fā)酵Fermentation乳酸發(fā)酵

厭氧生物體內(nèi)，酵解產(chǎn)生的丙酮酸被NADH還原，生成乳酸。酒精發(fā)酵

丙酮酸脫羧生成的乙醛被NADH還原，生成乙醇。12在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行，大部分過(guò)程需要Mg＋＋?？蓜澐譃椋矀€(gè)階段：

Embden-Meyerhof-ParnasPathway，1940糖酵解過(guò)程（EMP）己糖的磷酸化和磷酸己糖的裂解（第一階段）ATP和丙酮酸的生成（第二階段）在每一階段中又包含若干反應(yīng)。13糖酵解過(guò)程概述14糖酵解第一階段的反應(yīng)機(jī)制15糖酵解第一階段反應(yīng)步驟準(zhǔn)備階段：葡萄糖通過(guò)磷酸化、異構(gòu)化裂解為磷酸三碳糖。葡萄糖葡萄糖-6-磷酸果糖-6-磷酸果糖-1，6-二磷酸甘油醛-3-磷酸二羥丙酮磷酸16產(chǎn)生ATP的貯能階段：磷酸三碳糖轉(zhuǎn)變成丙酮酸。甘油醛-3-磷酸1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸糖酵解第二階段反應(yīng)步驟17已糖激酶或葡萄糖激酶（1）葡萄糖磷酸化生成G-6-P糖酵解過(guò)程詳解（EMP）第一階段反應(yīng)18

葡萄糖激酶是一個(gè)誘導(dǎo)酶，由胰島素誘導(dǎo)合成。激酶

催化ATP磷酸基轉(zhuǎn)移到底物上的酶，一般需要Mg2+或Mn2+作為輔因子。

已糖激酶催化葡萄糖、果糖、甘露糖磷酸化，己糖激酶是調(diào)控酶，受葡萄糖-6-磷酸的抑制。該酶催化的反應(yīng)釋放大量能量，為不可逆反應(yīng)。葡萄糖激酶專(zhuān)一催化葡萄糖磷酸化，主要在肝臟中，不被G-6-P抑制。糖酵解過(guò)程詳解（EMP）19葡萄糖-6-磷酸的代謝途徑糖酵解過(guò)程詳解（EMP）20

反應(yīng)可逆，方向由底物與產(chǎn)物的含量控制，磷酸葡萄糖異構(gòu)酶將葡萄糖的羰基由C1移至C2。第一階段反應(yīng)（２）G-6-P異構(gòu)化為F-6-P磷酸葡萄糖異構(gòu)酶糖酵解過(guò)程詳解（EMP）21

不可逆，是調(diào)節(jié)位點(diǎn)，磷酸果糖激酶是酵解途徑的第二個(gè)調(diào)節(jié)酶，也是酵解途徑的限速酶。第一階段反應(yīng)（３）F-6-P磷酸化生成F-1,6-2P磷酸果糖激酶糖酵解過(guò)程詳解（EMP）22磷酸果糖激酶亞基的結(jié)構(gòu)（四個(gè)亞基）ATP果糖-6-磷酸糖酵解過(guò)程詳解（EMP）23（４）F-1.6-P裂解成3-磷酸甘油醛和二羥丙酮磷酸123456第一階段反應(yīng)醛縮酶糖酵解過(guò)程詳解（EMP）24

磷酸丙糖異構(gòu)酶第一階段反應(yīng)（５）磷酸二羥丙酮異構(gòu)成3-磷酸甘油醛糖酵解過(guò)程詳解（EMP）25糖酵解第二階段放能階段的反應(yīng)機(jī)制26磷酸甘油醛脫氫酶第二階段反應(yīng)（６）3-磷酸甘油醛氧化成1,3－二磷酸甘油酸糖酵解過(guò)程詳解（EMP）27磷酸甘油酸激酶第二階段反應(yīng)（７）1，3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)化成3-磷酸甘油酸和ATP糖酵解過(guò)程詳解（EMP）28

磷酸甘油酸變位酶第二階段反應(yīng)（８）3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)化成2-磷酸甘油酸磷?；鶑腃3移至C2糖酵解過(guò)程詳解（EMP）29（９）2-磷酸甘油酸脫水生成磷酸烯醇式丙酮酸第二階段反應(yīng)烯醇化酶糖酵解過(guò)程詳解（EMP）30（１0）磷酸烯醇式丙酮酸生成ATP和丙酮酸第二階段反應(yīng)丙酮酸激酶(酵解途徑的第三個(gè)調(diào)節(jié)酶)糖酵解過(guò)程詳解（EMP）311葡萄糖

+2Pi+2ADP+2NAD+→2丙酮酸

+2ATP+2NADH+2H++2H2OEMP總反應(yīng)式32糖酵解的能量變化33糖酵解的能量變化34無(wú)氧情況下：凈產(chǎn)生2ATP糖酵解的能量變化35丙酮酸的去路1.生成乙醇2.生成乳酸在無(wú)氧條件下：36

酵母或其它微生物經(jīng)糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸，可以經(jīng)丙酮酸脫羧酶催化，脫羧生成乙醛。在醇脫氫酶催化下，乙醛被NADH還原成乙醇。1.生成乙醇372.生成乳酸總反應(yīng)式Glc+2ADP+2Pi→2乳酸+2ATP+2H2O

38

肌肉收縮，糖酵解產(chǎn)生乳酸。乳酸透過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入血液，在肝臟中異生為Glc，解除乳酸積累引起的中毒。

Cori循環(huán)是一個(gè)耗能過(guò)程：2分子乳酸生成1分子Glc，消耗6個(gè)ATP。動(dòng)物體內(nèi)的乳酸循環(huán)（Cori循環(huán)）394.其他情況下:丙酮酸可重新合成糖（糖異生）丙酮酸進(jìn)入檸檬酸循環(huán)（有氧）40抑制劑：G-6-P和ATP激活劑：ADP糖酵解的調(diào)節(jié)糖酵解的主要作用：降解產(chǎn)生ATP及含碳中間產(chǎn)物。1.已糖激酶調(diào)節(jié)（控制葡萄糖的進(jìn)入）41

抑制劑：ATP、檸檬酸、脂肪酸和H+

激活劑：AMP、F-2.6-2P

ATP：細(xì)胞內(nèi)含有豐富的ATP時(shí)，此酶幾乎無(wú)活性檸檬酸：高含量的檸檬酸是碳骨架過(guò)剩的信號(hào)

H+：防止肌肉中過(guò)量的乳酸（血液酸中毒）2.磷酸果糖激酶調(diào)節(jié)（關(guān)鍵限速步驟）42

抑制劑：乙酰CoA、長(zhǎng)鏈脂肪酸、Ala和ATP

激活劑：F-1.6-2P3.丙酮酸激酶調(diào)節(jié)（調(diào)節(jié)糖酵解的出口）43其它單糖進(jìn)入糖酵解途徑海藻糖乳糖蔗糖糖原、淀粉半乳糖甘露糖葡萄糖果糖4445檸檬酸循環(huán)

（三羧酸循環(huán)）檸檬酸循環(huán)是在細(xì)胞的線粒體中進(jìn)行的。丙酮酸通過(guò)檸檬酸循環(huán)進(jìn)行脫羧和脫氫反應(yīng)，羧基形成CO2，氫原子則隨著載體（NAD+、FAD）進(jìn)入電子傳遞鏈經(jīng)過(guò)氧化磷酸化作用，形成水分子并將釋放出的能量合成ATP。46

葡萄糖有氧氧化包括四個(gè)階段:①糖酵解產(chǎn)生丙酮酸（2丙酮酸、2ATP、2NADH）②丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA③檸檬酸循環(huán)（CO2、H2O、ATP、NADH）④呼吸鏈氧化磷酸化（NADH→ATP）4748檸檬酸循環(huán)（三羧酸循環(huán)）49檸檬酸循環(huán)（三羧酸循環(huán)）50

線粒體內(nèi)，乙酰CoA經(jīng)一系列的氧化、脫羧，最終生成各種中間代謝產(chǎn)物、CO2、H2O、并釋放能量的過(guò)程，是物質(zhì)代謝的樞紐。檸檬酸循環(huán)（三羧酸循環(huán)）51丙酮酸脫羧生成乙酰CoA糖酵解與檸檬酸循環(huán)銜接52泛酸（維生素B3）Acetyl-CoA53維生素B3（泛酸、遍多酸）的結(jié)構(gòu)54輔酶A（CoA）的結(jié)構(gòu)55丙酮酸脫氫酶系（多酶體系，位于線粒體膜上）酶輔酶亞基數(shù)丙酮酸脫羧酶（E1）TPP24二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙酰酶（E2）硫辛酸24二氫硫辛酸脫氫酶（E3）FAD、NAD+1256（1）丙酮酸脫羧，生成羥乙基-TPP（2）二氫硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶（E2）使羥乙基氧化，生成乙?；?）E2將乙?；D(zhuǎn)給CoA，生成乙酰-CoA（4）E3氧化E2上的還原型二氫硫辛酸（5）E3還原NAD+，生成NADH丙酮酸脫氫酶系的反應(yīng)過(guò)程57丙酮酸脫氫酶系的活性調(diào)節(jié)共價(jià)調(diào)節(jié)可逆磷酸化：磷酸化：無(wú)活性；去磷酸化：有活性E2E1E3丙酮酸脫氫酶激酶丙酮酸脫氫酶磷酸酶別構(gòu)調(diào)節(jié)ATP抑制E1

乙酰CoA抑制E2NADH抑制E358檸檬酸循環(huán)（三羧酸循環(huán)）的過(guò)程59C1和C6C2和C560（1）乙酰CoA+草酰乙酸→→檸檬酸檸檬酸合酶TCA中第一個(gè)調(diào)節(jié)酶抑制劑：ATP、NADH、琥珀酰CoA、長(zhǎng)鏈脂肪酰CoA

激活劑：乙酰CoA、草酰乙酸縮合檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機(jī)制61（２）檸檬酸→→異檸檬酸順烏頭酸酶順烏頭酸酶異構(gòu)化檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機(jī)制62（３）異檸檬酸氧化脫羧→→α-酮戊二酸和NADH異檸檬酸脫氫酶TCA中第二個(gè)調(diào)節(jié)酶,激活劑：Mg2+（Mn2+）、NAD+、ADP抑制劑：NADH、ATP高能狀態(tài)（高ATP/ADP、NADH/NAD+）抑制酶活性線粒體內(nèi)有二種異檸檬酸脫氫酶，一種以NAD+為電子受體，另一種以NADP+為受體。氧化檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機(jī)制63（4）α-酮戊二酸氧化脫羧→→琥珀酰CoA和NADHα-酮戊二酸脫氫酶系TCA循環(huán)中的第三個(gè)調(diào)節(jié)酶，受NADH、琥珀酰CoA、Ca2+、ATP、GTP抑制。氧化脫羧檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機(jī)制64（5）琥珀酰CoA→→琥珀酸和GTP（產(chǎn)生一個(gè)高能磷酸鍵）琥珀酰CoA合成酶（琥珀酸硫激酶）TCA中唯一的底物水平磷酸化反應(yīng)，直接生成GTP。轉(zhuǎn)化檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機(jī)制65（6）琥珀酸→→延胡索酸（反丁烯二酸）

琥珀酸脫氫酶脫氫

丙二酸是琥珀酸脫氫酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，可阻斷三羧酸循環(huán)。檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機(jī)制66

水合（7）延胡索酸→→L-蘋(píng)果酸延胡索酸酶

延胡索酸酶具有立體異構(gòu)特性，OH只加入延胡索酸雙鍵的一側(cè)，生成L-型蘋(píng)果酸。檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機(jī)制67（8）L-蘋(píng)果酸→→草酰乙酸脫氫L-蘋(píng)果酸脫氫酶檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機(jī)制68檸檬酸循環(huán)示意圖檸檬酸循環(huán)總結(jié)算69檸檬酸循環(huán)總結(jié)算總反應(yīng)式乙酰CoA+3NAD++FAD+GDP→3NADH+FADH2+GTP+2CO2+H2O丙酮酸+4NAD++FAD+GDP→4NADH+FADH2+GTP+3CO2+H2O一分子葡萄糖完全氧化產(chǎn)生ATP的數(shù)量一次底物水平磷酸化、二次脫羧反應(yīng)、三個(gè)調(diào)節(jié)位點(diǎn)、四次脫氫反應(yīng)骨骼肌、腦細(xì)胞：30ATP

其它組織：32ATP70檸檬酸循環(huán)總結(jié)算71檸檬酸循環(huán)總結(jié)算72檸檬酸循環(huán)總結(jié)算TCA的生物學(xué)意義提供能量物質(zhì)代謝的樞紐，是聯(lián)系生物體三大物質(zhì)代謝的中心環(huán)節(jié)。73檸檬酸循環(huán)填補(bǔ)反應(yīng)草酰乙酸填補(bǔ)途徑有三個(gè)：1、丙酮酸羧化酶催化丙酮酸生成草酰乙酸（乙酰CoA可以增加丙酮酸羧化酶活性）。2、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶催化磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)化成草酰乙酸。

3.Asp、Glu轉(zhuǎn)氨可生成草酰乙酸和α-酮戊二酸，Ile、Val、Thr、Met也會(huì)生成琥珀酰CoA，最后生成草酰乙酸。為合成其它物質(zhì)提供C架。74檸檬酸循環(huán)填補(bǔ)反應(yīng)75檸檬酸循環(huán)填補(bǔ)反應(yīng)76戊糖磷酸途徑

戊糖磷酸途徑又稱戊糖支路、己糖單磷酸途徑、磷酸葡糖酸氧化途徑及戊糖磷酸循環(huán)等。這些名稱強(qiáng)調(diào)的是從磷酸化的六碳糖形成磷酸化的五碳糖。771931年OttoWarburg等發(fā)現(xiàn)G-6-p脫氫酶和葡萄糖酸-6-p脫氫酶可以使葡萄糖進(jìn)入未知的代謝途徑，NADP+是兩種酶的輔酶；FrankDickens分離了戊糖磷酸途徑的不少中間物，于1953年在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上提出了戊糖磷酸途徑，隨后證明這一途徑普遍存在。戊糖磷酸途徑戊糖磷酸途徑的發(fā)現(xiàn)78戊糖磷酸途徑的概況戊糖磷酸途徑

戊糖磷酸途徑是糖代謝的第二條重要途徑，是葡萄糖分解的另外一種機(jī)制，這條途徑在細(xì)胞溶膠內(nèi)進(jìn)行，廣泛存在于動(dòng)植物細(xì)胞內(nèi)。7980第一階段（氧化階段）：

6-磷酸葡萄糖氧化脫羧生成5-磷酸核糖。第二階段（非氧化階段）：磷酸戊糖分子重排，生成不同碳鏈長(zhǎng)度的磷酸單糖。戊糖磷酸途徑戊糖磷酸途徑的核心反應(yīng)葡萄糖-6-磷酸+2NADP++H2O→核糖-5磷酸+2NADPH+2H++CO2反應(yīng)過(guò)程可分為2個(gè)階段：816-磷酸葡萄糖脫氫酶（調(diào)控酶），NADPH抑制此酶活性。戊糖磷酸途徑第一階段：氧化階段葡萄糖-6-磷酸氧化生成5-磷酸核酮糖1、脫氫2、水解3、脫氫脫羧82835-磷酸木酮糖產(chǎn)率：2/35-磷酸核糖產(chǎn)率：1/3磷酸戊糖異構(gòu)生成5-磷酸核糖及5-磷酸木酮糖1、異構(gòu)化反應(yīng)通過(guò)異構(gòu)化、轉(zhuǎn)酮醇和轉(zhuǎn)醛醇反應(yīng)，使糖分子重新組合。戊糖磷酸途徑第二階段：非氧化階段84852、轉(zhuǎn)酮醇反應(yīng)5-磷酸木酮糖將二碳單位（羥乙?；┺D(zhuǎn)到5-磷酸核糖的C1上，生成3-磷酸甘油醛和7-磷酸景天庚酮糖。戊糖磷酸途徑第二階段：非氧化階段8687

轉(zhuǎn)醛酶將7-磷酸庚酮糖上的三碳單位（二羥丙酮基）轉(zhuǎn)到3-磷酸甘油醛的C1上，生成4-磷酸赤鮮糖和6-磷酸果糖。3、轉(zhuǎn)醛醇反應(yīng)

戊糖磷酸途徑第二階段：非氧化階段8889

四碳糖和五碳糖經(jīng)轉(zhuǎn)酮酶作用轉(zhuǎn)移二碳單位，烯醇三碳糖和六碳糖。4、轉(zhuǎn)酮醇反應(yīng)戊糖磷酸途徑第二階段：非氧化階段904-磷酸赤鮮糖接受另一分子5-磷酸木酮糖上的二碳單位（羥乙?；?，生成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛。913個(gè)5-磷酸核糖→2個(gè)6-磷酸果糖+1個(gè)3磷酸甘油醛磷酸戊糖分子重排的總結(jié)果2個(gè)5-磷酸木酮糖+1個(gè)5-磷酸核糖→2個(gè)6-磷酸果糖+1個(gè)3磷酸甘油醛戊糖磷酸途徑92戊糖磷酸途徑936個(gè)5碳糖轉(zhuǎn)化成5個(gè)6碳糖戊糖磷酸途徑94戊糖磷酸途徑總結(jié)可將G-6-P徹底氧化3Glc+6NADP+

→2(F-6-P)+3-P-甘油醛+6NADPH+3CO26Glc+12NADP+→4（F-6-P）+2（3-P-甘油醛）+12NADPH+6CO26Glc+12NADP+

→5（F-6-P）+12NADPH+6CO2轉(zhuǎn)酮酶（TPP）、轉(zhuǎn)醛酶催化可逆反應(yīng)

轉(zhuǎn)移的都是酮，受體都是醛。轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)移的是二碳單位（羥乙?；?轉(zhuǎn)醛酶轉(zhuǎn)移的是三碳單位（二羥丙酮基）.磷酸戊糖途徑的中間產(chǎn)物，可進(jìn)入糖酵解途徑中，反之亦可。95戊糖磷酸途徑總結(jié)磷酸戊糖途徑的調(diào)節(jié)

6-磷酸葡萄糖脫氫酶是限速酶，催化不可逆反應(yīng)，活性受NADPH/NADP+的調(diào)節(jié)。

NADPH反饋抑制6-磷酸葡萄糖脫氫酶和6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶的活性。非氧化階段戊糖的轉(zhuǎn)變主要受控于底物的濃度。

5-磷酸核糖過(guò)多時(shí)可以轉(zhuǎn)化為6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛進(jìn)行酵解。961、產(chǎn)生大量的NADPH為生物合成提供還原力，支持脂肪酸、固醇、四氫葉酸等的合成，非光合細(xì)胞中硝酸鹽、亞硝酸鹽的還原及氨的同化等。戊糖磷酸途徑總結(jié)磷酸戊糖途徑的生理意義973、是植物光合作用中CO2合成葡萄糖的部分途徑。戊糖磷酸途徑總結(jié)磷酸戊糖途徑的生理意義2、中間產(chǎn)物為許多化合物的合成提供碳骨架。磷酸戊糖合成核酸、4-磷酸赤蘚糖與糖酵解中的磷酸烯醇式丙酮酸可用于合成芳香族氨基酸。。4、NADPH也可用于ATP合成跨線粒體穿梭轉(zhuǎn)運(yùn)，將氫轉(zhuǎn)移至線粒體NAD+上。胞質(zhì)中：α-酮戊二酸+CO2+NADPH+H+→異檸檬酸+NADP+線粒體內(nèi)：異檸檬酸+NAD+→α-酮戊二酸+CO2+NADH+H+一分子Glc→12分子NADPH，12×2.5–1=29ATP98葡萄糖異生作用

以非糖物質(zhì)（丙酮酸、草酰乙酸、甘油、乳酸及某些氨基酸等）作為前體合成葡萄糖的作用。糖異生主要在肝臟中進(jìn)行，腎上腺皮質(zhì)中也有，腦和肌肉細(xì)胞中很少。99葡萄糖異生作用糖異生途徑100糖異生及降解途徑-1101

糖異生及降解途徑-2

糖異生作用不是糖酵解的簡(jiǎn)單逆轉(zhuǎn)，在糖酵解中，由己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶催化的反應(yīng)是不可逆的，若以另一些酶代替，這三步反應(yīng)即可逆。102糖酵解反應(yīng)步驟準(zhǔn)備階段：葡萄糖通過(guò)磷酸化、異構(gòu)化裂解為磷酸三碳糖。葡萄糖葡萄糖-6-磷酸果糖-6-磷酸果糖-1，6-二磷酸甘油醛-3-磷酸二羥丙酮磷酸不可逆103產(chǎn)生ATP的貯能階段：磷酸三碳糖轉(zhuǎn)變成丙酮酸。甘油醛-3-磷酸1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸糖酵解反應(yīng)步驟104

糖異生途徑步驟（1）丙酮酸羧化成草酰乙酸（線粒體內(nèi)）

丙酮酸+CO2+ATP→草酰乙酸+ADP

人和其它哺乳動(dòng)物的丙酮酸羧化酶主要在肝和腎的線粒體內(nèi)。

丙酮酸羧化酶還催化三羧酸循環(huán)的回補(bǔ)反應(yīng)，草酰乙酸既是糖異生的中間物，又是三羧酸循環(huán)的中間物，丙酮酸羧化酶聯(lián)系著三羧酸循環(huán)和糖異生作用。若細(xì)胞內(nèi)ATP含量高，則三羧酸循環(huán)的速度降低，糖異生作用加強(qiáng)。丙酮酸羧化酶是別構(gòu)酶，受乙酰CoA和高比值A(chǔ)TP/ADP的激活。105（2）草酰乙酸被還原成蘋(píng)果酸（線粒體內(nèi)）草酰乙酸+NADH+H+

蘋(píng)果酸脫氫酶蘋(píng)果酸+NAD+

（3）蘋(píng)果酸被重新氧化成草酰乙酸（線粒體外）

蘋(píng)果酸脫氫酶草酰乙酸+NADH+H+蘋(píng)果酸+NAD+

106（4）草酰乙酸生成磷酸烯醇式丙酮酸

磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶

磷酸烯醇式丙酮酸+GDP+CO2

草酰乙酸+GTP107（7）6-磷酸果糖異構(gòu)生成6-磷酸葡萄糖（5）磷酸烯醇式丙酮酸沿糖酵解的逆方向生成1.6－二磷酸果糖（6）F-1.6-P→F-6-P果糖二磷酸酶：被AMP、2.6-二磷酸果糖強(qiáng)烈抑制。被ATP、檸檬酸和3-磷酸甘油酸激活（8）6-磷酸葡萄糖生成葡萄糖

葡萄糖6-磷酸酶

G-6-P+H2O

Glc+Pi1082丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H++4H20→Glc+2NAD++4ADP+2GDP+6PiG-6-P→Glc糖異生總反應(yīng)：三個(gè)關(guān)鍵步驟：丙酮酸→磷酸烯醇式丙酮酸1.6-二磷酸果糖→F-6-P109糖異生途徑的前體

凡是能生成丙酮酸或成草酰乙酸的物質(zhì)都可以生成葡萄糖，如TCA中全部的中間產(chǎn)物。植物和微生物經(jīng)過(guò)乙醛酸循環(huán)，可將乙酰CoA轉(zhuǎn)化成草酰乙酸，可以將脂肪酸轉(zhuǎn)變成糖。反芻動(dòng)物胃的腸道細(xì)菌分解纖維素，產(chǎn)生乙酸、丙酸、丁酸等，其中奇數(shù)碳脂肪酸可轉(zhuǎn)變成琥珀酰CoA，進(jìn)入TCA生糖途徑。110糖異生和糖酵解代謝的調(diào)控①高濃度的G-6-P抑制已糖激酶，活化G-6-P酶，抑制酵解，促進(jìn)異生。②酵解和異生的控制點(diǎn)是F-6-P與F-1.6-2P的轉(zhuǎn)化

糖異生的關(guān)鍵調(diào)控酶是F-1.6-2P酶。糖酵解的關(guān)鍵調(diào)控酶是磷酸果糖激酶。

ADP促進(jìn)酵解，檸檬酸促進(jìn)糖異生。

F-2.6-P是強(qiáng)效應(yīng)物，促進(jìn)酵解，減弱異生。③在糖異生中，丙酮酸到PEP的轉(zhuǎn)化由丙酮酸羧化酶調(diào)節(jié)；在酵解中，被丙酮酸激酶調(diào)節(jié)。

乙酰CoA激活丙酮酸羧化酶的活性，抑制丙酮酸脫氫酶的活性，因此，乙酰CoA過(guò)量時(shí)，可促進(jìn)Glc生成。111

腎上腺素、胰高血糖素和糖皮質(zhì)激素促進(jìn)異生；胰島素加強(qiáng)酵解。④酵解與異生途徑一個(gè)途徑開(kāi)放，另一途徑就關(guān)閉。⑤激素對(duì)酵解和異生的調(diào)控112乙醛酸循環(huán)通過(guò)此途徑使乙酰－CoA轉(zhuǎn)變?yōu)椴蒗Ｒ宜?，從而進(jìn)入檸檬酸循環(huán)。這一途徑只存在于植物和微生物中，動(dòng)物體內(nèi)不存在。113乙醛酸途徑（循環(huán)）（只存在于植物和微生物體內(nèi)）

通過(guò)乙醛酸途徑使乙酰-CoA轉(zhuǎn)變?yōu)椴蒗Ｒ宜?，從而進(jìn)入檸檬酸循環(huán)。乙醛酸循環(huán)體114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

糖異生琥珀酸乙醛酸檸檬酸異檸檬酸乙酸脂肪酸乙酰CoA蘋(píng)果酸草酰乙酸1151、乙酰-CoA與草酰乙酸縮合產(chǎn)生檸檬酸。2、檸檬酸與順烏頭酸酶反應(yīng)產(chǎn)生異檸檬酸。3、異檸檬酸裂解酶切割異檸檬酸產(chǎn)生乙醛酸和琥珀酸。4、乙醛酸經(jīng)蘋(píng)果酸合成酶催化，在水的存在下接受乙酰-CoA的乙酸，生成蘋(píng)果酸。5、蘋(píng)果酸在蘋(píng)果酸脫氫酶的催化下再脫氫生成草酰乙酸。乙醛酸途徑（循環(huán)）116

乙醛酸循環(huán)是一個(gè)環(huán)形途徑，把兩個(gè)乙酰輔酶A的乙?；D(zhuǎn)換成琥珀酸。這條途徑使用一些三羧酸循環(huán)中的酶，但繞過(guò)了兩個(gè)丟失碳的反應(yīng)。第二個(gè)乙酰輔酶A從旁路中進(jìn)入循環(huán)。乙醛酸途徑（循環(huán)）117乙醛酸循環(huán)的反應(yīng)。由異檸檬酸裂解酶和蘋(píng)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(píng)果酸之間的5個(gè)反應(yīng)。+乙醛酸118乙醛酸循環(huán)體乙醛酸途徑（循環(huán)）119乙醛酸途徑（循環(huán)）120乙醛酸途徑（循環(huán)）121

植物和微生物可以通過(guò)乙醛酸循環(huán)將脂肪轉(zhuǎn)化成糖，在植物種子中有特別重要的意義。乙醛酸途徑（循環(huán)）122寡糖類(lèi)的生物合成和分解寡糖是由2-20個(gè)單糖通過(guò)糖苷鍵連接而成的復(fù)雜糖類(lèi)物質(zhì)，糖苷鍵的形成在生理?xiàng)l件下需要提供能量。能量的現(xiàn)有主要是供單糖形成活化形式的NDP-糖分子（核苷酸糖分子）。糖分子異頭碳原子上的核苷酸基團(tuán)很容易離開(kāi)糖分子，這就促進(jìn)了與第二個(gè)糖分子形成糖苷鍵。123糖基轉(zhuǎn)移酶寡糖類(lèi)的生物合成124糖基轉(zhuǎn)移反應(yīng)中與單糖相應(yīng)的核苷酸125乳糖的生物合成授乳期乳腺內(nèi)非乳腺組織乳糖是乳汁中的主要的糖。人乳汁含乳糖5%~7%，牛乳汁含乳糖4%。126乳糖在消化管內(nèi)的分解由乳糖酶催化，此酶和其他的一些雙糖水解酶，如麥芽糖酶、蔗糖酶一樣都附著在小腸上皮細(xì)胞的外表面上。乳糖被細(xì)胞攝取前必須被水解為單糖。形成的單糖進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞再進(jìn)入血液，由血液送到各種組織，在組織細(xì)胞中進(jìn)行磷酸化并納入糖酵解途徑。微生物水解乳糖由β-半乳糖酶催化。乳糖的分解代謝乳糖D-半乳糖＋D-葡萄糖H2O乳糖酶或β-半乳糖苷酶127乳糖不耐癥幾乎所用的嬰兒和幼兒都能消化乳糖，但不少成人的乳糖酶活力下降,出現(xiàn)乳糖不耐癥（腹脹、惡心、絞痛、腹瀉）。乳糖酶的消失與遺傳有關(guān)，屬常染色體隱性癥狀。乳糖酶消失癥：泰國(guó)97％，丹麥3%，非洲某些地區(qū)0％。細(xì)菌的β-半乳糖酶為誘導(dǎo)酶，天然誘導(dǎo)物為1,6-別乳糖，常用的人工誘導(dǎo)物為IPTG

(異丙基硫代半乳糖苷)。128蔗糖的合成129人體內(nèi)的蛋白質(zhì)三分之一以上是糖蛋白，糖蛋白廣泛存在于機(jī)體的各種組織和細(xì)胞中。由于糖蛋白結(jié)構(gòu)上的多樣性和復(fù)雜性，賦予了這類(lèi)物質(zhì)極其廣泛的生物功能，也增添了其生物合成的復(fù)雜性。糖蛋白的生物合成130糖蛋白寡糖部分與多肽鏈相連接的類(lèi)型：N-連接型Ｏ-連接型Asn-X-ThrAsn-X-Ser131糖蛋白糖鏈生物合成的特點(diǎn)：１、糖蛋白中N－糖鏈的合成是和肽鏈的生物合成同時(shí)進(jìn)行的；２、O－糖鏈的合成是在肽鏈合成后對(duì)肽鏈進(jìn)行修飾加工時(shí)將糖基逐個(gè)連接上去的。３、糖鏈的合成是由糖基作為供體和受體，在糖基轉(zhuǎn)移酶催化下完成的，糖基轉(zhuǎn)移酶對(duì)供體和受體都有嚴(yán)格的專(zhuān)一性。４、糖蛋白的肽鏈在糖基化過(guò)程中，作為第一個(gè)糖基受體的氨基酸殘基一般是肽鏈中特定位點(diǎn)的氨基酸殘基。132衣霉素糖蛋白中寡糖鏈的生物合成N－乙酰葡萄糖胺甘露糖葡萄糖內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔133N-連接寡糖鏈在高爾基體經(jīng)過(guò)復(fù)雜的加工和修飾，被分選到細(xì)胞的有關(guān)部位。糖蛋白中寡糖鏈的生物合成134135136O-連接寡糖鏈?zhǔn)峭ㄟ^(guò)翻譯后加工合成的。糖蛋白中寡糖鏈的生物合成137糖蛋白的分解代謝是在溶酶體中進(jìn)行的。糖蛋白的徹底降解需要蛋白水解酶和糖苷酶的聯(lián)合作用。Ｎ－連糖蛋白的水解先從裸露在糖鏈外的肽鏈開(kāi)始，肽鏈的降解為Ｎ－糖鏈的水解提供空間。Ｏ－糖蛋白的水解根據(jù)糖鏈的密集程度不同，其多肽鏈和寡糖鏈水解的先后也有不同，也可同時(shí)進(jìn)行。糖蛋白糖鏈的分解代謝138糖原的分解

糖原是葡萄糖的一種高效能的貯存形式。糖原分子90%降解為葡萄糖-1-磷酸，其余10%被水解為葡萄糖分子。葡萄糖-1-磷酸在進(jìn)一步分解前轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?6-磷酸，葡萄糖-6-磷酸徹底氧化為CO2和H2O可產(chǎn)生約31個(gè)ATP分子。139第1步：糖原磷酸化酶從糖原分子非還原性末端斷下一個(gè)葡萄糖分子糖原磷酸化酶140第2步：糖原脫支酶將支鏈上的葡萄糖殘基轉(zhuǎn)移到另一分支的非還原性末端的葡萄糖殘基上，再水解除去最后的分支點(diǎn)。糖原磷酸化酶糖原脫支酶糖原脫支酶141第3步：磷酸葡萄糖變位酶將葡萄糖-1-磷酸轉(zhuǎn)變成葡萄糖-6-磷酸。磷酸葡萄糖變位酶142淀粉的酶促水解143糖原的合成

糖原的生物合成通過(guò)3個(gè)步驟，包括3種酶的催化：①UDP-葡萄糖焦磷酸化酶②糖原合成酶③糖原分支酶144G-1-P+UTP→UDP-葡萄糖+ppi1、UDP-葡萄糖焦磷酸化酶1451462、糖原合成酶1471483、糖原分枝酶149150

蔗糖合成151淀粉的合成1521、對(duì)糖原磷酸化酶的調(diào)控糖原代謝的調(diào)控153（二）對(duì)糖原合酶的調(diào)控154光合作用

生物界所利用的自由能最根本的來(lái)源是太陽(yáng)光能。綠色植物（也包括光合細(xì)菌）利用自身的光合色素（葉綠素等）吸收光能，在葉綠體內(nèi)經(jīng)過(guò)一系列酶的催化，將無(wú)機(jī)的CO2和H2O轉(zhuǎn)變成糖類(lèi)，同時(shí)將光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能貯存在糖中。155光合作用的總過(guò)程CO2+H2O→(CH2O)+O2還原氧化156光合作用的概況光合作