第四章+2糖類化合物和糖代謝(2011-5-18)課件

第四章糖類化合物和糖代謝----糖代謝糖代謝的概況6-磷酸葡萄糖酵解途徑丙酮酸

有氧H2O及CO2

乳酸乳酸、氨基酸、甘油

糖原

磷酸戊糖途徑核糖

+NADPH

ATP糖異生途徑消化吸收淀粉無氧糖原合成肝糖原分解第一節(jié)糖酵解和己糖分解代謝一、定義三、反應過程：分為二個階段二、細胞定位：胞漿糖酵解：在缺氧情況下，葡萄糖生成乳酸并放出能量的過程。

glycolysis糖酵解葡萄糖生成丙酮酸并放出能量的過程，又稱為EMP途徑。

準備階段產(chǎn)能階段葡萄糖3-磷酸甘油醛丙酮酸途徑:第一個階段：準備階段共5步糖酵解途徑的第1個關鍵酶,第1個耗能反應已糖激酶1.葡萄糖磷酸化形成6-磷酸葡萄糖hexokinaseandGlucokinaseP326葡萄糖分子磷酸化意義葡萄糖分子磷酸化意義：

（1）將葡萄糖分子磷酸化成了易參加代謝反應的活化形式；（2）磷酸化的葡萄糖分子帶有很強的極性基團，不能透過細胞膜，能夠防止細胞內的葡萄糖分子向外滲出；為以后底物水平磷酸化貯備了磷酸基。糖原中的葡萄糖殘基參與糖酵解2、磷酸己糖異構化Glucose-6-PIsomerizesfromanAldosetoaKetose

特點：①反應的△Go′變化很小，反應可逆。②磷酸葡萄糖異構酶將葡萄糖的羰基C由C1移至C2，為C1位磷酸化作準備，同時保證C2上有羰基存在，這對分子的β斷裂，形成三碳物是必需的磷酸己糖異構酶磷酸己糖異構化機理3、1,6-二磷酸果糖的生成6-磷酸果糖激酶(6-phosphofructokinase-1，PFK-1)磷酸果糖激酶是糖酵解途徑的第二個關鍵酶,并且是限速酶,第二個耗能反應1,6-二磷酸果糖6-磷酸果糖6-磷酸果糖激酶-1（PFK-I）調節(jié)酵解途徑流量最重要的酶；四聚體，受多種變構效應劑的影響；變構抑制劑：ATP、檸檬酸

變構激活劑：AMP、ADP、

1,6-二磷酸果糖（反饋激活）

2,6-二磷酸果糖（最強的激活劑）

此酶有二個結合ATP的部位：①活性中心底物結合部位（低濃度時）②活性中心外別構調節(jié)部位（高濃度時）thetworolesofATPinthePFK-1catalyzedreaction?

ATPandAMPbindingtoPFK-1shiftstheequilibriumbetweentheTandRconformations活性中心別構中心思考：ATP是磷酸果糖激酶的底物，為什么ATP濃度高，反而會抑制磷酸果糖激酶？磷酸果糖激酶是變構酶，它與ATP結合有兩個部位，一個是催化部位，一個是調節(jié)部位。二個部位對ATP的親和力不同。催化部位的親和力高，而調節(jié)部位的親和力低，當ATP濃度低時，ATP只與具有高親和力的催化部位結合，這時酶執(zhí)行正常的催化功能。當ATP濃度高時，ATP不僅與催化部位結合，而且還能與調節(jié)部位結合。ATP與調節(jié)部位結合后，使酶的構象發(fā)生變化，這種變化不利于酶與底物結合，從而使反應速度下降。PFK-1anditsregulation?

PFK-1existsasahomotetramer(adimerofdimers).?Itisstableintwoconformations;theinactiveTstateoractiveRstate(similartototheTandRconformationsofhemoglobin).?TheactivityofPFK-1isallostericallyactivatedbybindingofF-2,6-BP,AMP,andADP,anditisallostericallyinhibitedbycitrateandATP.

F-2.6-BP對PFK-I的調節(jié)作用4.

1,6-二磷酸果糖的裂解該反應△Go′=23.97kJ/mol,在熱力學上不利，但是，在生理環(huán)境中，3-磷酸甘油醛不斷轉化成丙酮酸，驅動反應向右進行3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮123456123456covalentSchiffbase1,6-二磷酸果糖的裂解相當于1,6-二磷酸果糖裂解為兩分子的3-磷酸甘油醛。5、磷酸丙糖的同分異構化葡萄糖中的碳原子的去向磷酸二羥丙酮醛縮酶1234561234563-磷酸甘油醛葡萄糖中碳原子3`-P甘油醛形成CO2順序123Centralcoreof8parallelstrands,surroundedby8helices.Thisstructuralmotif,calledanbarrel,isalsofoundinthreeotherglycolyticenzymes.

Triosephosphateisomerase(TIM)Kcat/Km=~108第一階段小結第二階段：6.3-磷酸甘油醛氧化為1,3-二磷酸甘油酸甘油醛-3-磷酸脫氫酶作用機制碘乙酸的不可逆地抑制碘乙酸（1）糖酵解過程中第一次產(chǎn)生高能磷酸鍵，并且產(chǎn)生了還原劑NADH。（2）催化此反應的酶甘油醛-3-磷酸脫氫酶是巰基酶，所以它可被碘乙酸(ICH2COOH)不可逆地抑制(引起果糖-1.6-二磷酸積累）。故碘乙酸能抑制糖酵解。（3）、砷酸鹽的毒害

甘油醛-3-磷酸脫氫酶（GAPDH）能夠利用砷酸代替磷酸參加反應，生成3-p-甘油酰砷酸，這是一個高度不穩(wěn)定的化合物，在水溶液中，可立刻自發(fā)地分解為3-p-甘油酸和砷酸。因此，砷酸不抑制糖酵解的繼續(xù)進行，但它不能產(chǎn)生高能磷酸健。所以，砷酸是糖酵解中基質水平磷酸化的解偶聯(lián)劑。維生素B5與煙酰胺輔酶維生素B5(維生素PP又稱抗癩皮病因子)包括：

煙酸（尼克酸，nicotinicacid）

煙酰胺（尼克酰胺，nicotinamide）

煙酰胺是合成NAD、NADP的前體NAD+、NADP+是許多脫氫酶的輔酶。

NAD+：煙酰胺腺嘌呤二核苷酸，輔酶I

NADP+：煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，輔酶IINCOOH尼克酸NCONH2維生素B5與煙酰胺輔酶71,3-二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油酸底物水平磷酸化指在分解代謝過程中，底物因脫氫、脫水等作用而使能量在分子內部重新分布，形成高能磷酸化合物，然后將高能磷酸基團轉移到ADP形成ATP的過程。substratelevelphosphorylation

ATPissynthesizedbythreemajorroutes:Substrate-level

phosphorylation(Glycolysis,Citricacidcycle)

Oxidativephosphorylation(Drivenbyelectrontransport)

Photophosphorylation(Photosynthesis)8、3-磷酸甘油酸異構為2-磷酸甘油酸中間出現(xiàn)：2,3—磷酸甘油酸中間產(chǎn)物（BPG）BPG影響血紅蛋白結合氧氣的作用磷酸甘油酸變位酶催化機制酶的活性部位His上結合有一個磷酸基團。出現(xiàn)二磷酸的中間產(chǎn)物，2.3-二磷酸甘油酸。（BPG）

BPG的別構效應BPG通過與血紅蛋白的兩個β亞基形成鹽鍵穩(wěn)定了血紅蛋白的脫氧態(tài)構象，因而降低了血紅蛋白的氧親合力。紅細胞中，己糖激酶缺乏葡萄糖磷酸化受影響，EMP產(chǎn)物減少，BPG缺少，血紅蛋白對O2的親和力異常高，組織獲得O2的機會少，引起缺氧。紅細胞中合成BPG為糖酵解一個支路糖酵解兩種酶缺陷效應9、磷酸烯醇式丙酮酸的生成氟化物抑制烯醇化酶（氟與鎂和無機磷酸形成一個復合物，取代酶分子上鎂離子的位置，從而使酶失活。）10、PEP形成丙酮酸的生成糖酵解中第二次底物水平磷酸化，丙酮酸激酶是第三個關鍵酶，丙酮酸激酶的調節(jié)

變構激活劑：1,6-二磷酸果糖

變構抑制劑：ATP、丙氨酸乙酰COA,長鏈脂肪酸共價修飾方式調節(jié)（肝內）

葡萄糖→1,6-二磷酸果糖→丙酮酸別構調節(jié)胰高血糖素可通過cAMP抑制丙酮酸激酶的活性第三個重要的調節(jié)點丙氨酸乙酰COAPyruvatekinaseregulation共價修飾方式調節(jié)丙酮酸激酶（Pykinase）缺乏酵解產(chǎn)物不能進入TCA，EMP產(chǎn)物濃度增高，2,3-dip-GA增多，血紅蛋白對O2的親和力非常低；ATP減少，降低Na+.K+-ATPase活性，細胞無法維持正常離子濃度而腫脹、裂解，導致溶血性貧血。自發(fā)反應自發(fā)反應糖酵解作用小結糖原Pi1.糖酵解作用小結調節(jié)3步不可逆反應已糖激酶調節(jié)

抑制劑（負效應調節(jié)物）：G-6-P和ATP

激活劑（正效應調節(jié)物）：ADP

磷酸果糖激酶調節(jié)（關鍵限速步驟）

抑制劑：ATP、檸檬酸、脂肪酸和H+

ATP：細胞內含有豐富的ATP時，此酶幾乎無活性。檸檬酸：高含量的檸檬酸是碳骨架過剩的信號。

H+：可防止肌肉中形成過量乳酸而使血液酸中毒。

激活劑：

AMP、果糖-2.6–二磷酸、

丙酮酸激酶調節(jié)

抑制劑：乙酰CoA、長鏈脂肪酸、Ala、ATP

激活劑：

F-1.6-二磷酸、

丙酮酸激酶共價修飾方式調節(jié)（肝臟）RegulationofGlycolysis1.WhenATPisneeded,glycolysisisactivatedAMPandfructose2,6-bisphosphate(F2,6BP)relievetheinhibitionofPFK-1byATP2.WhenATPlevelsaresufficient,glycolysisactivitydecreasesPFK-1isinhibitedbyATPandcitrateHexokinaseinhibitedbyexcessglucose6-phosphate糖酵解作用小結（續(xù)）2、產(chǎn)能的方式和數(shù)量方式：底物水平磷酸化凈生成ATP數(shù)量：從葡萄糖開始2×2-2=2ATP從糖原開始2×2-1=3ATP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸ADP←←→→ATP→3-磷酸甘油酸激酶

磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸ADPATP丙酮酸激酶

2步底物水平磷酸化糖酵解作用小結（續(xù)）3、終產(chǎn)物乳酸的去路釋放入血，進入肝臟再進一步代謝。（1）分解利用（2）乳酸循環(huán)（糖異生）4、反應類型：

a

底物水平磷酸化

c

異構化作用

b

磷?；D位d

脫水

e

醛醇裂解

f

與氧化作用偶聯(lián)的磷酸化作用

5.糖酵解的自由能變化Go‘變化

G變化

kJ/mol五、糖酵解－生理意義

1、生物界最普遍的供能方式2.缺氧條件下迅速為生命活動提供能量的途徑，尤其對肌肉收縮更為重要。3.是機體某些組織獲能或主要獲能的方式如視網(wǎng)膜、神經(jīng)、癌組織等。成熟紅細胞幾乎完全依賴糖酵解供應能量。

4.乳酸的利用：可通過乳酸循環(huán)（Coricycle）在肝臟經(jīng)糖異生途徑轉化為糖。

六、丙酮酸的去路葡萄糖葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇乙酰CoA三羧酸循環(huán)（有氧或無氧）丙酮酸乳酸乙醇乙酰CoA糖酵解途徑三羧酸循環(huán)（有氧或無氧）（有氧）（無氧）（一）丙酮酸的無氧還原1、乳酸發(fā)酵（lacticfermation）

動物，藻類、乳酸菌葡萄糖+2ADP+2Pi2乳酸＋2ATP+2H2O

NAD乳酸可以通過血液進入肝、腎等組織內，重新轉變成丙酮酸，再合成葡萄糖和肝糖元，或進入三羧酸循環(huán)氧化。為葡萄糖的C3或C4Withoutoxygen-thereisreallyonlyfermentation.乳酸發(fā)酵為什么必須將丙酮酸還原為乳酸？在厭氧條件下，肌肉中進行糖酵解為什么必須將丙酮酸還原為乳酸？該反應的NADH來源是什么？

本題考查了肌肉中糖酵解途徑在厭氧條件下的丙酮酸的去路。糖酵解過程中產(chǎn)生的NADH必須再生為NAD+才能使酵解不斷進行下去，而厭氧條件下，NADH不能進入呼吸鏈再生，故必須以其他有機物作為電子受體而氧化再生。在肌肉中，必須將丙酮酸還原為乳酸，才能使NADH被氧化再生，而糖酵解也才能進行下去。該反應的NADH來自糖酵解中的唯一一步氧化反應：3-磷酸甘油醛在磷酸甘油醛脫氫酶作用下氧化為1,3二磷酸甘油酸。思考題(2)乙醇發(fā)酵

為葡萄糖的C3或C4PyruvatedecarboxylasePyruvatedecarboxylaseispresentinbrewersyeastandbakersyeastandinallotherorganismsinwhichalcoholfermentationoccurs(includingsomeplants)vitaminB1:thiamineTPPactsasanelectronsink

PyruvatedecarboxylasevitaminB1:thiaminePresentintissuesasthiaminpyrophosphate(TPP)TPPisanessentialcoenzymeforoxidativedecarboxylationofalpha-ketoacidspyruvatetoacetylCoADeficiencyberiberi腳氣病inhumanspolyneuritis多發(fā)性神經(jīng)炎inbirds吃精米與喝酒容易得腳氣??？腳氣病患者血液中可能積累丙酮酸？丙酮酸+CoA-SH+NAD+

乙酰CoA+CO2+NADH+H+（二）丙酮酸的有氧時思考：葡萄糖氧化過程中磷酸化的意義？（三）1、進行糖異生2、合成氨基酸丙酮酸的去路(續(xù))七、其它糖進入單糖分解的途徑果糖6-磷酸果糖己糖激酶對果糖的親和力遠遠低于對葡萄糖的親和力,組織對果糖的磷酸化效率是很低的.果糖激酶(fructokinase)主要存在于肝,腎,小腸細胞中,果糖不耐癥：由于肝臟細胞缺乏醛縮酶B，造成1-磷酸果糖積累，使無機磷酸大量消耗。醛縮酶B丙糖激酶己糖激酶1-磷酸果糖

磷酸二羥丙酮+甘油醛,果糖激酶3-磷酸甘油醛.1、果糖進入EMP途徑糖酵解途徑其它糖進入單糖分解的途徑半乳糖1-磷酸半乳糖1-磷酸葡萄糖UDPGalUDPGUDPG差向異構酶1-磷酸半乳糖尿苷酰轉移酶

半乳糖激酶6-磷酸葡萄糖葡萄糖變位酶2、半乳糖進入EMP途徑ADPATPCrabtree效應(課后3題）

Crabtree效應（亦稱反Pasteur作用）：

一些組織細胞給予葡萄糖時，無論供氧充足與否，均呈現(xiàn)很強的酵解反應，而糖的有氧氧化受抑制，這種作用稱為Crabtree效應。實驗現(xiàn)象：

在癌細胞中有Crabtree現(xiàn)象，后發(fā)現(xiàn)某些正常組織細胞(如視網(wǎng)膜、睪丸、小腸粘膜、顆粒性白細胞、腎髓質、成熟紅細胞等)亦有此現(xiàn)象。解釋：

此類細胞糖酵解酶系較強，而線粒體中某些氧化酶系如細胞色素氧化酶活性較低，爭奪氧化磷酸化底物處劣勢。Pasteur效應

Pasteur效應：

糖的有氧氧化對糖酵解的抑制作用稱為Pasteur效應。機理：

有氧時NADH+H+可進入線粒體內氧化，于是丙酮酸就進行有氧氧化而不生成乳酸------有氧氧化可抑制糖酵解。缺氧時，氧化磷酸化受阻，ADP與Pi不能合成ATP，致使ADP/ATP比值升高，而激活糖酵解途徑的限速酶，故糖酵解消耗的葡萄糖量增加。DNP可以解除Pasteur效應?DNP可以解除Pasteur效應?PAsTEUR效應電子傳遞鏈ATP1.葡萄糖激酶是肝臟特有的己糖激酶同工酶。其最大特點在于不受產(chǎn)物葡萄糖-6-磷酸的別構抑制，對于進食后維持血糖水平的穩(wěn)定非常重要(是非題)。中山大學2009年2.論述EMP途徑及其過程的反應機制。（15分）

華南理工大學20093.浙江大學20084.大連理工大學2008思考題第二節(jié)

糖有氧氧化的概念一、糖的有氧氧化定義：（一）定義：葡萄糖在有氧的條件下徹底氧化生成CO2、H2O和放出能量代謝過程，稱為糖的有氧氧化。反應過程酵解途徑（胞漿）丙酮酸的氧化脫羧（線粒體）

三羧酸循環(huán)（線粒體）G（Gn）丙酮酸乙酰CoACO2NADH+H+FADH2H2O[O]ATPADPTAC循環(huán)胞液線粒體三個階段二、丙酮酸生成乙酰輔酶A丙酮酸復合體真核細胞位于線粒體，原核細胞則在胞液中。含B1、泛酸、B2、PP四種維生素,或加硫辛酸五種維生素,需要6種因子丙酮酸脫氫酶復合體的組成硫辛酰賴氨酰擺臂硫辛酸聯(lián)到E2的Lys上形成硫辛酰賴氨酰擺臂丙酮酸脫氫酶催化的反應過程

當[ATP]/[ADP]，[NADH]/[NAD+]和[乙酰CoA]/[CoA]很高時，提示能量足夠，丙酮酸脫氫酶復合體被別構后活性抑制。

抑制劑有：ATP、乙酰輔酶A、NADH、脂肪酸等。激活劑；ADP、CoA、NAD+和Ca2+等。丙酮酸脫氫酶復合體的調節(jié)（1）別構調節(jié)（2）共價調節(jié)—可逆磷酸化E1的磷酸化(無活性)和去磷酸化(有活性)：PydHE復合物的調節(jié)PyCH3CO~SCoA是一個重要的反應步驟，處于代謝的分支點，受到嚴密的調節(jié)作用：1)產(chǎn)物抑制acetylCoA和NADH都抑制PydHE復合物，抑制作用為相應的反應物CoA及NAD+所逆轉。2)能荷調節(jié)

整個酶體系的活性由細胞的能荷水平所調控，體系受GTP(ATP)抑制，為AMP所活化。3)

共價修飾調節(jié)（covalentregulation），ATP存在時，丙酮酸脫氫酶分子上的Ser-OH被磷酸激酶催化磷酸化而沒有活性，一旦磷酸基團被磷酸酯酶催化水解[去磷酸化]可恢復活性砷化物對大多數(shù)有機體是非常有毒的

砷化物對機體的毒害不僅限于對糖酵解的抑制作用,亞砷酸鹽(arsenite)及有機砷化物(organicarsenicals)是自古即為人知的劇毒物.它們的代表作用機制之一是與丙酮酸脫氫酶復合體中的E2輔基硫辛酰胺的巰基發(fā)生共價結合,使還原型硫辛酰胺形成失去催化能力的砷化物.

這類砷化物抑制丙酮酸脫氫酶復合體的機制同樣表現(xiàn)在對α-酮戊二酸脫氫酶(α-ketoglutaratedehydrogenasecomplex)的抑制作用.因構成α-酮戊二酸脫氫酶復合體的三種酶也含有二氫硫辛酰胺輔基.路易士氣(有機砷化物)三.三羧酸循環(huán)定義：檸檬酸循環(huán)CitricAcidCycle），又稱三羧酸循環(huán)（Tricarboxylicacidcycle；TCA）,又稱Krebs循環(huán),在細胞線粒體中進行，乙酰CoA經(jīng)一系列氧化,脫羧,最終生成CO2和H2O并產(chǎn)生能量的過程,稱為檸檬酸循環(huán)。TCA是糖、脂類和氨基酸代謝的最后共同途徑，其中間體可作為許多生物合成的前體。細胞定位：線粒體2三羧酸循環(huán)的反應過程（1）縮合反應（2）檸檬酸異構化生成異檸檬酸（3）異檸檬酸氧化脫羧生成α-酮戊二酸（4）α-酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰CoA（5）琥珀酰CoA生成琥珀酸（6）琥珀酸脫氫生成延胡索酸（7）延胡索酸加水生成蘋果酸（8）草酰乙酸的再生TheCitricAcidCycle乙酰CoA檸檬酸循環(huán)線粒體（1）.形成檸檬酸縮合反應抑制劑：ATP、NADH、琥珀酰CoA、和長鏈脂肪酰CoA激活劑；乙酰CoA、草酸乙酸。

檸檬酸合酶，TCA中第一個調節(jié)酶，氟乙酰CoA可與草酰乙酸生成氟檸檬酸，抑制下一步反應的酶，據(jù)此，可以合成殺蟲劑、滅鼠藥(現(xiàn)已被明令禁止)，氟檸檬酸是烏頭酸酶專一的抑制劑，是已知最能致死的簡單分子之一。LD50為0.2mg/Kg體重，它比強烈的神經(jīng)毒物二異丙基氟磷酸的LD50小一個數(shù)量級。草酰乙酸：是TCA循環(huán)的起始物又是終止物，在循環(huán)中本身無量的變化。草酰乙酸的含量直接影響乙?；M入TCA循環(huán)的多少⑵檸檬酸異構化生成異檸檬酸在pH7.0，25C的平衡態(tài)時，檸檬酸：順烏頭酸：異檸檬酸=90：4：6順烏頭酸酶催化的立體異構專一性：順烏頭酸酶催化的立體異構專一性：順烏頭酸酶只能以兩種旋光異構方式中的一種與檸檬酸結合，結果，它催化的第一步脫水反應中的氫全來自草酰乙酸部分，第二步的水合反應中的OH也只加在草酰乙酸部分。這種酶與底物以特殊方式結合（只選擇兩種順反異構或旋光異構中的一種結合方式）進行的反應稱為不對稱反應。結果，TCA第一輪循環(huán)釋放的CO2全來自草酰乙酸部分，乙酰CoA羰基碳在第二輪循環(huán)中釋放，甲基碳在第三輪循環(huán)中釋放50%，以后每循環(huán)一輪釋放余下的50%。此反應可逆；檸檬酸、順-烏頭酸、異檸檬酸濃度的形成比例依次為90：4：6；但由于異檸檬酸在下一步反應中極迅速地被氧化，從而推動此反應向異檸檬酸的方向進行異檸檬酸+NAD+

α-酮戊二酸

+CO2+NADH+H+⑶異檸檬酸氧化脫羧生成α-酮戊二酸異檸檬酸脫氫酶關鍵酶（4）α-酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰輔酶Aα-酮戊二酸

+CoA-SH+NAD+

琥珀酰CoA+CO2+NADH+H+

關鍵酶－酮戊二酸脫氫酶系

與PydHE復合物的組成及作用相似，包括三個酶組分:1）α-酮戊二酸脫氫酶(TPP)(E1’) 2）琥珀酰轉移酶(E2’)

3）二氫硫辛酸脫氫酶(E3’)還有六種輔助因子：TPP,CoA,FAD,NAD+,Lipoicacid(Lipoamide)及Mg2+。也是調節(jié)酶，受產(chǎn)物NADH,succinylCoA和Ca2+抑制；ATP、GTP對酶有反饋抑制；不受可逆磷酸化的共價調節(jié)。

⑸

琥珀酰CoA轉變?yōu)殓晁徵牾oA+GDP+Pi

琥珀酸+GTP+CoA-SH這是三羧酸循環(huán)的唯一一次底物水平磷酸化。⑹琥珀酸氧化脫氫生成延胡索酸丙二酸競爭性抑制琥珀酸脫氫酶但是可以被大量加入草酰乙酸緩解？琥珀酸脫氫酶是TCA酶中唯一嵌入線粒體內膜的酶氫受體為FAD二不是NAD？琥珀酸脫氫酶立體異構專一性。琥珀酸脫氫酶中FAD和酶蛋白共價相連。琥珀酸脫氫酶⑺

延胡索酸水化生成蘋果酸延胡索酸(fumarate)延胡索酸酶蘋果酸(malate)H2O延胡索酸+H2O蘋果酸延胡索酸酶具有立體異構特性（順反異構），只形成L-型蘋果酸。（8）草酰乙酸再生四TCA循環(huán)小結

乙酰輔酶A+3NAD++FAD+Pi+2H2O+GDP2CO2+3(NADH+H+)+FADH2+HSCoA+GTPTCA循環(huán)小結（續(xù)）三羧酸循環(huán)過程總結(一次循環(huán))8步反應8種酶催化反應類型縮合1、脫水1、脫氫4、底物水平磷酸化1、水化1生成3分子還原型NADH生成1分子FADH2生成1分子ATP（GTP）10molATP為什么1分子葡萄糖有氧氧化過程有6次底物水平磷酸化？三羧酸循環(huán)小結(續(xù)）

TAC運轉一周的凈結果是氧化1分子乙酰CoA，草酰乙酸僅起載體作用，反應前后無改變。思考：氧化10分子草酰乙酸需要多少氧氣？但是加入10分子草酰乙酸后，氧的消耗比上述要多得多，為什么？三羧酸循環(huán)小結(續(xù)）酶的名稱*檸檬酸合酶異檸檬酸脫氫酶

α-酮戊二酸脫氫酶系變構激活劑ADP變構抑制劑ATPNADHATP、NADH、琥珀酰CoA

TAC中的一些反應在生理條件下是不可逆的，所以整個三羧酸循環(huán)是一個不可逆的系統(tǒng)，三個限速酶三羧酸循環(huán)小結(續(xù)）TCA循環(huán)小結（續(xù)）葡萄糖有氧氧化的完整調控1423第一輪釋放第一個釋放第一輪釋放第二個釋放第二輪釋放全釋放第三輪開始每輪釋放50%

草酰乙酸中的碳的釋放(續(xù)）轉化為新草酰乙酸的COOH轉化為新草酰乙酸的

C=O或CH2三羧酸循環(huán)碳原子的釋放1或4位-COOH2或3位新草酰乙酸中的碳原子來源新草酰乙酸碳原子23第一輪釋放第1個釋放23第三輪開始每輪釋放50%

第二輪釋放全釋放轉化為新草酰乙酸的COOH轉化為新草酰乙酸的C=O或CH2第一輪釋放第2個釋放1或4位-COOH三羧酸循環(huán)小結(續(xù)）葡萄糖中碳的釋放葡萄糖C3、C4在TCA循環(huán)前：先釋放：（丙酮酸脫羧）葡萄糖C2、C5乙酰CoA的羰基碳：轉化為新草酰乙酸的COOH,TCA第二輪釋放100%

葡萄糖C1、C6

乙酰CoA的甲基碳：轉化為新草酰乙酸的C=O或CH2,第二輪不釋放,TCA第三輪開始釋放每循環(huán)一輪釋放50%三羧酸循環(huán)小結(續(xù)）TAC的中間產(chǎn)物可轉化為其他物質，故需不斷補充整個過程沒有氧氣參與，但為需氧過程？一分子乙酰CoA徹底氧化凈生成10molATP一次底物水平磷酸化和4次脫氫

所有中間產(chǎn)物均可循環(huán)再生，每一輪循環(huán)徹底降解一分子乙酰輔酶A。

琥珀酸GDP+PiGTP琥珀酸硫激酶

琥珀酰CoA

ADP→ATP

葡萄糖完全氧化產(chǎn)生的ATP

1NADH=2.5ATP

1FADH2=1.5ATP為什么1分子葡萄糖有氧氧化過程有6次底物水平磷酸化？5ATP5或3ATP5ATP15ATP3ATP2ATP2ATP新算法總計：32ATP或30ATP原核生物為何釋放38ATP?葡萄糖完全氧化產(chǎn)生的ATP26ATP或28ATP30ATP32ATP3或5ATP1NADH=2.5ATP1FADH2=1.5ATP

五、糖有氧氧化的生理意義糖有氧氧化的生理意義(續(xù))TCA是物質代謝的樞紐厭氧生物TCA是中斷的Theylackthea-keto—glutaratedehydrogenase;厭氧菌缺乏a-酮戊二酸脫氫酶Precursorsareprovidedforthesynthesisofaminoacids,nucleotides,hemeetc.合成代謝的前體通過正向或逆向反應合成Useanincompletecitricacidcycleasasource,notofenergy,butofbiosyntheticprecursors.六、三羧酸循環(huán)回補反應三羧酸循環(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α-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?；匮a反應：指能補充兼用代謝途徑三羧酸循環(huán)中因合成代謝而消耗的中間代謝產(chǎn)物的反應.三羧酸循環(huán)回補反應(1)

動物肝臟和腎臟的線粒體中，丙酮酸羧化酶催化草酰乙酸丙酮酸（2）原核、真核中廣泛存在的蘋果酸酶催化輔酶：生物素丙酮酸草酰乙酸蘋果酸高水平的乙酰CoA激活三羧酸循環(huán)回補反應丙酮酸葡萄糖乙酰-CoA（高水平）丙酮酸脫氫酶草酰乙酸丙酮酸羧化酶檸檬酸TCA循環(huán)脂肪酸和膽固醇合成酮體高水平乙酰-CoA激活丙酮酸羧化酶

抑制丙酮酸脫氫酶抑制激活TCA循環(huán)三羧酸循環(huán)回補反應三羧酸循環(huán)回補反應anapleroticpathwaysleadingtothecitricacidcycle.糖酵解和有氧氧化的比較測試題磷酸果糖激酶-1最強的別構激活劑是A、AMPB、ADPC、ATPD、果糖-2，6-雙磷酸E、果糖-1，6-雙磷酸丙酮酸脫氫酶復合體中不包括A、生物素B、NAD+C、FADD、硫辛酸E、輔酶A測試題思考：為什么砷酸是糖酵解的毒物？氟化物和碘乙酸對糖酵解過程有什么作用？

答、①砷酸的結構和性質與磷酸相似，糖酵解中，它替代磷酸生成1-砷酸-3-磷酸甘油酸，砷酸化合物很不穩(wěn)定，迅速水解生成3-磷酸甘油酸，而不能像高能化合物甘油酸-1，3-二磷酸那樣，能與底物水平磷酸化相偶聯(lián)，在生成甘油酸-3-磷酸的同時，使ADP磷酸化生成ATP。②氟化物和碘乙酸是一些巰基酶的抑制劑，糖酵解中，3-磷酸甘油醛脫氫酶就是含有巰基的酶，所以氟化物和碘乙酸能抑制該酶的活性，影響糖酵解的正常進行。測試題思考：計算1mol草酰琥珀酸徹底氧化為CO2與H2O時，凈生成多少ATP?(20個)思考：1mol丙酮酸徹底氧化為CO2與H2O時，凈生成多少ATP?已知魚藤酮因抑制NADH脫氫酶的活性而成為一種重要的殺蟲劑。當魚藤酮存在時，理論上1mol丙酮酸又將凈生成多少ATP測試題思考：人血漿中的葡萄糖大約維持在5mM。而在肌肉細胞中的游離葡萄糖濃度要低得多。細胞內的葡萄糖濃度為什么如此之低？臨床上常用靜脈注射葡萄糖來補充病人食物來源，由于葡萄糖轉換為葡萄糖-6-磷酸要消耗ATP的，那么臨床上卻不能直接靜脈注射葡萄糖-6-磷酸呢？分析:因為進入肌肉細胞的葡萄糖常常被磷酸化，葡萄糖一旦磷酸化就不能從細胞內逃掉。在pH7時，葡萄糖-6-磷酸的磷酸基團解離，途徑生成ATP。分子帶凈的負電荷。由于膜通常對帶電荷的分子是不通透的，所以葡萄糖-6-磷酸就不能從血流中進入細胞，因此也就不能進入酵解測試題思考：在嚴格的厭氧條件下酒精發(fā)酵過程中，使用放射性標記的碳源進行示蹤原子實驗。

（a）如果葡萄糖的第1個碳用14C標記，那么14C將出現(xiàn)在產(chǎn)物乙醇的哪個位置上？

（b）在起始的葡萄糖分子的哪個位置上標記14C，才能使乙醇發(fā)酵釋放出的二氧化碳都是14C標記的14CO2。（c）把C-1位用14C標記的葡萄糖與能進行糖酵解的無細胞提取物共同溫育，標記物出現(xiàn)在丙酮酸的什么位置？<>答：（a）14CH3-CH2-OH（b）3,4-14C-葡萄糖（c）最終14C出現(xiàn)在丙酮酸的甲基上。測試題思考：利用分離出的線粒體可以研究細胞呼吸，可測定各種不同狀況下氧的消耗，如果將0.01M的丙二酸鈉添加正在進行細胞呼吸的線粒體（以丙酮酸為燃料來源）中，呼吸作用很快就會停止，并造成代謝中間產(chǎn)物的堆積。

（a）堆積的中間代謝物是什么？

（b）解釋為什么會堆積？

（c）解釋氧消耗為什么會停止？

（d）除了除去丙二酸解除抑制以外，還有什么方法可以克服丙二酸的抑制？

分析：（a）琥珀酸（b）丙二酸是琥珀酸脫氫酶的競爭性抑制劑。（c）阻斷檸檬酸循環(huán)就阻斷了NADH的合成從而阻斷了電子傳遞和呼吸。（d）琥珀酸濃度大大過量。第三節(jié)、磷酸戊糖途徑一、定義：從6－磷酸葡萄糖開始，不經(jīng)糖酵解和檸檬酸循環(huán)，直接將其脫氫脫羧分解為磷酸戊糖，磷酸戊糖分子再經(jīng)重排最終又生成6－磷酸葡萄糖的過程，或稱為磷酸己糖旁路，簡稱HMP途徑。磷酸戊糖途徑（pentosephosphatepathway)，簡稱PPP途徑，也叫磷酸己糖支路(HMS)；亦稱戊糖磷酸循環(huán)二、磷酸戊糖途徑的發(fā)現(xiàn)

兩個事實：

①用碘乙酸和氟化物抑制糖酵解，發(fā)現(xiàn)G的消耗并不因此而受影響，證明葡萄糖還有其它的分解途徑

②用14C分別標記G的C1和C6，分別測定14CO2生成量，發(fā)現(xiàn)C1標記的14CO2多，如果糖酵解是唯一的代謝途徑，那么14C1和14C6生成14CO2的速度應該相同。

三、細胞定位：胞液組織定位:肝臟\乳腺\脂肪細胞磷酸戊糖途徑四、反應過程第一階段（氧化反應、三步反應）

磷酸戊糖的生成第二階段（非氧化反應）

基團轉移反應

轉酮醇酶反應

轉醛酮酶反應由6－磷酸葡萄糖直接脫氫脫羧生成磷酸戊糖;分子再經(jīng)重排最終又生成6－磷酸葡萄糖。反應過程:兩個階段第一階段6磷酸葡萄糖酸6磷酸葡萄糖5磷酸核酮糖6磷酸葡萄糖酸內酯2第二階段（非氧化反應）第一階段第二階段（非氧化反應1）異構酶5-磷酸木酮糖5-磷酸核糖第二階段（非氧化反應2）轉酮酶轉醛酶3-磷酸甘油醛7-磷酸景天庚酮糖6-磷酸果糖3-磷酸甘油醛7-磷酸景天庚酮糖轉酮酶轉醛酶轉酮酶轉醛酶轉酮酶輔酶TPP以硫胺素焦磷酸（TPP）為輔酶的酶（1）α-酮酸氧化脫羧作用，即丙酮酸轉變?yōu)橐阴］o酶A與α-酮戊二酸轉變?yōu)殓牾］o酶A，（2）戊糖磷酸途徑的轉酮酶反應，此反應是合成核酸所需的戊糖、脂肪和類固醇合成所需NADPH的重要來源TPP在葡萄糖有氧分解中作為_____和____的輔酶，在HMPpathway中作為____的輔基。上海交通大學碩士生考試生物化學一些以TPP為輔酶（B1）第二階段（非氧化反應3）轉酮酶需

TPP

為輔酶，作用機理與丙酮酸脫氫酶中的

TPP

類似

磷酸戊糖途徑小結6葡萄糖-6-磷酸+7H2O+12NADP

+6CO2

+5葡萄糖-6-磷酸+12NADPH+12H

++Pi五RegulationofthePentosePathwayGlucose6-phosphateDHistheregulatoryenzyme.NADPHisapotentcompetitiveinhibitoroftheenzyme.UsuallytheratioNADPH/NADP+ishighsotheenzymeisinhibited.Thereactionsofthenon-oxidativeportionofthepentosepathwayarereadilyreversible.?Theconcentrationsoftheproductsandreactantscanshiftdependingonthemetabolicneedsofaparticularcellortissue.RegulationofthePentosePathway如果對NADPH和對5—磷酸核糖的需要是平衡的，此時主要通過磷酸戊糖途徑的氧化脫羧階段由6—磷酸葡萄糖形成二分子NADPH和一分子5—磷酸核糖。

如果需要5-磷酸核糖比NADPH多得多，這時大部分6—磷酸葡萄糖通過EMP途徑轉變?yōu)?—磷酸呆糖和3—磷酸甘油醛，然后由轉酮酶和轉醛酶作用，將二分子6—磷酸果糖和一分子3—磷酸甘油醛經(jīng)磷酸戊糖途徑的非氧化重組階段的遞轉，轉變成三分子5—磷酸核糖。

如果需NADPH比5—磷酸核糖多得多，在這種情況下有兩條途徑可供選擇:一條是生成的5—磷酸核糖通過非氧化重組及葡萄糖異生作用再合成6—磷酸葡萄糖，另一條是生成的5—磷酸核糖通過非氧化重組及EMP途徑轉變?yōu)楸?，而丙酮酸可被氧化以產(chǎn)生更多的ATP，或者作為原料用于合成其他物質。RegulationofthePentosePathwayRapidlydividingcellsrequiremoreribose5-phosphatethanNADPH.RegulationofthePentosePathwayTheneedforNADPHandribose5-phosphateisbalanced.RegulationofthePentosePathwayMoreNADPHisneededthanribose5-phosphate;Fattyacidsynthesisinadiposecells.RegulationofthePentosePathwayThecellneedsbothNADPHandATP六、戊糖磷酸途徑生理意義1.是體內生成NADPH的主要代謝途徑：⑴作為供氫體，參與體內的合成代謝：如參與合成脂肪酸、膽固醇，一些氨基酸。⑵參與羥化反應：作為加單氧酶的輔酶，參與對代謝物的羥化。⑶使氧化型谷胱甘肽還原。⑷維持巰基酶的活性。⑸維持紅細胞膜的完整性：由于6-磷酸葡萄糖脫氫酶遺傳性缺陷可導致蠶豆病，表現(xiàn)為溶血性貧血。蠶豆病遺傳性葡糖–6–磷酸脫氫酶缺乏的病人不能經(jīng)磷酸戊糖途徑得到充足的NADPH+H+，G-S-S-G轉變成G-SH減少，G-SH含量減少。當病人接觸氧化劑，如服用抗瘧藥伯氨喹啉、解熱鎮(zhèn)痛抗炎藥阿司匹林、抗菌藥磺胺等，或者吃了蠶豆后，增加G-SH的消耗，紅細胞膜受氧自由基攻擊生成的脂質過氧化物不能及時除去，使膜結構完整性受損，紅細胞易破裂發(fā)生溶血。蠶豆?。何焯橇姿嵬緩缴硪饬x(續(xù))2.是體內生成5-磷酸核糖的惟一代謝途徑體內合成核苷酸和核酸所需的核糖或脫氧核糖均以5-磷酸核糖的形式提供，這是體內惟一的一條能生成5-磷酸核糖的代謝途徑。磷酸戊糖途徑是體內糖代謝與核苷酸及核酸代謝的交匯途徑。3.為氨基酸的合成提供原料（赤蘚糖-4-P）；4.在非線粒體氧化體系中有重要作用，理論上，這一途徑產(chǎn)生的NADPH?H＋也可以產(chǎn)生生物學能量測試題

關于磷酸戊糖途徑哪個是錯的

a.碘乙酸及氟化物可抑制糖的氧化

b.6一磷酸葡萄糖脫氫的受體是NADP十

c.轉酮酶需要TPP作為輔酶

d.該途徑與光合作用碳代謝相通

e.5一磷酸核糖是聯(lián)系核苦酸及核酸代謝的關鍵分子測試題思考：許多組織中，對細胞損傷的最早期反應之一是快速地增加參與磷酸戊糖途徑的酶的水平。損傷后10天，心臟組織的葡萄糖-6-磷酸脫氫酶和6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶的水平是正常水平的20至30倍，而糖酵解酶只有正常水平的10%至20%。解釋此現(xiàn)象。

答：修復受傷的組織需要細胞增殖并且合成疤痕組織，NADPH是合成膽固醇和脂肪酸（細胞膜的組分）所必需的，而核糖-5-磷酸是合成DNA和RNA所必需的。因為戊糖磷酸途徑是NADPH和核糖-5-磷酸的主要來源，所以在受傷后，組織對這些產(chǎn)物要求的增加所做的反應就是增加戊糖磷酸途徑中各種酶合成的量第四節(jié)糖異生Gluconeogenesis由非糖物質合成葡萄糖對于哺乳動物絕對必需，因腦、神經(jīng)系統(tǒng)、紅細胞、睪丸、腎上腺髓質、胚胎組織等首選血液中的葡萄糖作為他們唯一的或主要的燃料分子。人腦每天需要超過120g的葡萄糖。糖異生發(fā)生于所有動物、植物、真菌和微生物，過程相似糖異生Gluconeogenesis定義：

由非糖物質轉變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^程稱為糖異生作用。原料：

生糖氨基酸、丙酮酸、乳酸、甘油及三羧酸循環(huán)中的有機酸，動物中乙酰COA不是糖異生原料部位：細胞定位：胞液

組織定位：肝臟（生要）及腎臟（饑餓時）

葡糖異生途徑基本上是葡萄糖酵解途徑的逆反應。但在糖酵解途徑中，由于已糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶催化的三步反應不可逆，葡糖異生途徑中，此反應由另外四個關鍵酶催化完成?；旧鲜翘墙徒獾哪孢^程跨越三個能障(energerybarrier)

跨越一個膜障(membranebarrier)葡糖異生的基本途徑

線粒體內膜不允許草酰乙酸自由透過，故此草酰乙酸在線粒體與胞漿之間的交換受阻從而構成“膜障”。Overviewofglycolysis能障1+膜障1葡糖異生的基本途徑能障1+膜障1丙酮酸PEP丙酮酸羧化支路Gluconeogenesis能障3能障2能障1+膜障1丙酮酸羧化支路中co2丙酮酸草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸

這里CO2的作用是什么？能量載體，合成的草酰乙酸新－COOH中儲存了ATP水解的鍵能，脫碳時損失的鍵能相對較少。丙酮酸羧化支路中有幾種核苷酸成分參與？（

2）丙酮酸羧化支路：丙酮酸羧化酶存在于肝或腎的線粒體中，草酰乙酸不能透過線粒體膜，但可轉變成蘋果酸通過二羧酸轉運系統(tǒng)離開線粒體后再進一步氧化恢復成草酰乙酸，同時轉運了NADHGluconeogenesis2丙酮酸＋4ATP＋2GTP＋2NADH＋2H+＋6H2O→葡萄糖＋4ADP＋2GDP＋6Pi＋2NAD+糖異生等于用了4分子ATP克服由2分子丙酮酸形成2分子高能磷酸烯醇式丙酮酸的能障，用了2分子ATP進行磷酸甘油激酶催化反應的可逆反應。葡萄糖經(jīng)糖酵解轉化為兩分子丙酮酸凈生成2分子ATP，而由兩分子丙酮酸經(jīng)糖異生途徑合成一分子葡萄糖卻消耗了6個ATP，糖異生比酵解凈生成的ATP多用了4分子ATP。丙酮酸的羧基碳被標記，會出現(xiàn)在葡萄糖什么位置？PyruvateCarboxylaseusesbiotinasprostheticgroup.丙酮酸羧化酶Biotinhasa5-Csidechainwhoseterminalcarboxylisinamidelinkagetothee-aminogroupofanenzyme

lysine.丙酮酸羧化酶Thebiotin&lysinesidechainsformalongswingingarmthatallowsthebiotinringtoswingback&forthbetween2activesitesPyruvateCarboxylaseusesbiotinasprosthetic輔基group.RaweggscontainAvidin五、糖異生的調控糖異生的調控(1)高濃度的G-6-P可抑制己糖激酶,活化葡糖-6-磷酸酶從而抑制酵解,促進了糖異生.

(2)果糖-1,6-二磷酸酶是糖異生的關鍵酶,6-磷酸果糖激酶是糖酵解的關鍵調控酶.ATP抑制后者,激活前者,檸檬酸對果糖磷酸激酶亦有抑制作用.果糖-2,6-二磷酸是調節(jié)兩酶活性的強效應物.當葡萄糖含量豐富時,激素調節(jié)使果糖-2,6-二磷酸增加,從而激活果糖磷酸激酶活性,并強烈抑制果糖-1,6-二磷酸酶活性,從而加速酵解,減弱糖異生.

(3)丙酮酸羧化酶(也參與TCA回補反應)是糖異生的另一調節(jié)酶,其活性受乙酰CoΑ和ATP激活,受ADP抑制.糖異生和糖酵解的調控G-6-PG-6-P乙酰CoA激活丙酮酸羧化酶丙酮酸參與糖異生還是氧化分解受調節(jié)乙酰CoΑ丙酮酸羧化酶丙酮酸脫氫酶糖異生氧化分解脂肪和膽固醇合成高水平乙酰CoΑ抑制丙酮酸脫氫酶激活丙酮酸羧化酶激活糖異生的調控（4）激素對糖異生的調控六糖異生的生理意義：1.在饑餓情況下維持血糖濃度的相對恒定：這對需糖較多的腦組織、紅細胞和視網(wǎng)膜等非常重要

2.回收乳酸分子中的能量：乳酸循環(huán)（Cori循環(huán)）。3．維持酸堿平衡：

4.葡糖異生是草食動物，特別是反芻動物體內葡萄糖的唯一來源。5.協(xié)助氨基酸代謝。糖異生原料和耗能Gluconeogenesis2甘油-2ATP2乳酸-6ATP甘油的糖異生糖異生的原料動物體乙酰CoA不作為糖異生的前體,但其碳原子會出現(xiàn)在葡萄糖中？酒精是糖異生作用的強抑制劑。（加入天冬氨酸會怎樣？）在饑餓的時候，特別是一夜斷食，進行劇烈運動或勞動后，大量喝酒食有危險的，即使平時喝酒也要注意同時吃一些含有糖分的食物。

乙醇可以抑制體內糖異生乙醇→乙醛→乙酰CoA消耗：NAD釋放：NADH酒精也抑制乳酸轉化丙酮酸七、乳酸循環(huán)1、概念：肌收縮（尤其是氧供應不足時）通過糖酵解產(chǎn)生乳酸，因為肌肉內糖異生活性低，所以乳酸通過細胞膜彌散進入血液后，再入肝，在肝內異生為葡萄糖，葡萄糖入血后又可被肌肉攝取，這就構成了一個循環(huán)，成為乳酸循環(huán)，也叫Cori循環(huán)。2.生物學意義（1）乳酸的在利用。（2）防止乳酸堆積造成酸中毒

為什么劇烈運動之后，會急促喘氣？3、乳酸循環(huán)(lactosecycle)循環(huán)過程葡萄糖葡萄糖糖異生途徑丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸酵解途徑

糖異生活躍有葡萄糖-6磷酸酶糖異生低下沒有葡萄糖-6-磷酸酶

TheCoriCycle思考：BloodLactateLevelsduringVigorousExerciseTheconcentrationsoflactateinbloodplasmabefore,during,andaftera400msprintareshowninthegraph.(a)Whatcausestherapidriseinlactateconcentration?(b)Whatcausesthedeclineinlactateconcentrationaftercompletionofthesprint?Whydoesthedeclineoccurmoreslowlythantheincrease?(c)Whyistheconcentrationoflactatenotzeroduringtherestingstate?思考：雞蛋清中的抗生物素蛋白對生物素的親和力極高，如果將該蛋白加到肝臟提取液中，對丙酮酸經(jīng)糖異生轉化為葡萄糖有什么影響？

<>答：會阻斷丙酮酸經(jīng)糖異生轉化為葡萄糖的過程。因為生物素是催化丙酮酸羧化生成草酰乙酸反應的丙酮酸羧化酶的輔基，加入的抗生物素蛋白對生物素的親和力高，使得反應缺乏生物素而中斷。九、底物循環(huán)和無效循環(huán)作用物的互變反應分別由不同的酶催化其單向反應,這種互變循環(huán)就稱為底物循環(huán).

無效循環(huán):當?shù)孜镅h(huán)中的兩種酶活性相等時,不能將代謝向前推進,結果ATP分解釋放能量,因而稱為無效循環(huán)

“無效循環(huán)”（Futilecycle)：生物組織內由兩個不同的酶催化兩個相反的代謝途徑，反應的一方需要高能化合物如ATP參與，而另一方則自動進行，這樣循環(huán)的結果只是ATP被水解了，而其他反應物并無變化，這種循環(huán)被稱為“無效循環(huán)”（Futilecycle)。肝臟中有酵解和異生的完整酶系，可能存在3種無效循環(huán)意義：產(chǎn)生熱能、擴大代謝的調控。無效循環(huán)（Futilecycle)Lactateabsorbedbytheliverisconvertedtoglucose,withtheinputof6molofATPforeverymoleofglucoseproduced.Theextentofthisprocessinaratliverpreparationcanbemonitoredbyadministering[14C]lactateandmeasuringtheamountof[14C]glucoseproduced.BecausethestoichiometryofO2consumptionandATPproductionisknown(about5ATPperO2),wecanpredicttheextraO2consumptionabovethenormalratewhenagivenamountoflactateisadministered.However,whentheextraO2usedinthesynthesisofglucosefromlactateisactuallymeasured,itisalwayshigherthanpredictedbyknownstoichiometricrelationships.Suggestapossiblexplanationforthisobservation.ExcessO2UptakeduringGluconeogenesis十、乙醛酸循環(huán)1、定義：乙醛酸循環(huán)（glyoxylate

cycle）：是某些植物，細菌和酵母中檸檬酸循環(huán)的修改形式，通過該循環(huán)可以將乙酰CoA經(jīng)草酰乙酸凈生成葡萄糖。乙醛酸循環(huán)繞過了檸檬酸循環(huán)中生成兩個CO2的步驟

植物中，乙醛酸循環(huán)只存在于子苗期，而生長后期則無乙醛酸循環(huán)。哺乳動物及人體中，不存在乙醛酸循環(huán)，因此，乙酰CoA不能在體內生成糖和氨基酸2乙酰CoA＋NAD+→琥珀酸＋2CoA＋NADH＋H+2.乙醛酸循環(huán)過程琥珀酸由乙醛酸體轉移到線粒體，通過三羧酸循環(huán)生成草酰乙酸。然后，草酰乙酸繼續(xù)進入TCA循環(huán)或者轉移到細胞質，在磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化下脫羧生成磷酸烯醇式丙酮酸，PEP再通過糖酵解的逆轉而轉變?yōu)槠咸烟?6-磷酸并形成蔗糖.總反應方程式2乙酰CoA＋NAD+→琥珀酸＋2CoA＋NADH＋H+乙醛酸循環(huán)允許許多微生物進行二碳底物的代謝，如乙酸。大腸桿菌可以生長在以乙酸作為唯一碳源的培養(yǎng)基上3、乙醛酸循環(huán)途徑的主要生物學意義(1)、以二碳化合物為起點合成TCA循環(huán)的中間產(chǎn)物作為TCA循環(huán)的補充(2)、油料種子植物萌發(fā)時將儲存的脂肪轉化為糖，聯(lián)系了糖代謝和脂肪代謝(3)、一些微生物可以在乙酸中生長也是由于這些微生物可以通過乙醛酸循環(huán)合成糖的前體。

人類喝酒不能當飯!油料作物種子萌發(fā)初期脂肪異生糖過程乙醛酸循環(huán)小結異檸檬酸脫氫酶活性的調節(jié)決定異檸檬酸向乙醛酸循環(huán)還是TCA循環(huán)異檸檬酸第五節(jié)糖原和分解和生物合成糖原的結構和特點一.糖原的合成(一)定義：(glycogenesis)。由單糖合成糖原的過程稱為糖原的合成(二)部位：肝臟、肌肉組織等細胞的胞漿中（三）反應過程糖原合成的反應過程可分為三個階段：1．葡萄糖活化：由葡萄糖生成UDPG，是一耗能過程。關鍵酶：糖原合酶糖原合成反應過程活化過程結果:葡萄糖C1活化

淀粉的合成與糖原的合成是相似的，但葡萄糖的活化形式是ADP-GPhosphofructomutase糖原合成反應過程(2)2．縮合：在關鍵酶糖原合酶的催化下，以原有糖原分子為引物，添加新的葡萄糖單位。*UDPG+(G)n(G)n+1+UDP糖原合酶引物糖原合成反應過程(3)3．分支：當直鏈長度達12個葡萄糖殘基以上時，在分支酶(branchingenzyme)的催化下，將距末端6～7個葡萄糖殘基組成的寡糖鏈由-1,4-糖苷鍵轉變?yōu)?1,6-糖苷鍵，使糖原出現(xiàn)分支。

分支意義增加糖原水溶性非還原端糖原合成的第一個引物來源糖原蛋白Glycogenin

GlycogeninGlycogenin糖原合酶糖原合酶分支酶糖原合酶（四）糖原合成的特點：1．必須以原有糖原分子作為引物；2．合成反應在糖原的非還原端進行；3．合成為一耗能過程，每增加一個葡萄糖殘基，需消耗2個高能磷酸鍵（2分子ATP）；4．其關鍵酶是糖原合酶(glycogensynthase)，受雙重調節(jié)：別構調節(jié)和共價修飾調節(jié)。5．需UTP參與（以UDP為載體）。UDPG是葡萄糖的活化形式，是糖原合成中葡萄糖的直接供體。6、α-1，4糖苷鍵是由糖原合酶催化。α-1，6糖苷鍵是由分支酶催化。糖原合成過程的小結二、糖原的分解代謝（一）、定義

糖原分解(glycogenolysis)習慣上指肝糖原分解成為葡萄糖的過程。（二）亞細胞定位：胞漿

關鍵酶：糖原磷酸化酶（三）反應過程（從非還原端開始）

糖原的分解代謝可分為三個階段：

1．分解：包括三步反應，循環(huán)交替進行1．分解：包括三步反應⑴.磷酸解：由糖原磷酸化酶(glycogenphosphorylase)催化對α-1,4-糖苷鍵磷酸解，生成G-1-P。⑵.轉寡糖鏈當糖原被水解到離分支點四個葡萄糖殘基時，由葡聚糖轉移酶催化，將分支鏈上的三個葡萄糖殘基轉移到直鏈的非還原端，使分支點暴露。⑶.脫支：由脫支酶催化。將α-1,6-糖苷鍵水解，生成一分子自由葡萄糖

⑵和⑶由脫支酶催化打斷α-1,4-糖苷鍵形成α-1,4-糖苷鍵水解α-1,6-糖苷鍵分解：包括三步反應⑴磷酸解：⑵、轉寡糖鏈⑶脫支2．異構：

G-1-PG-6-P

3．脫磷酸：

由葡萄糖-6-磷酸酶(glucose-6-phosphatase)催化，生成自由葡萄糖。該酶只存在于肝及腎中。

G-6-P+H2OG+Pi

磷酸葡萄糖變位酶葡萄糖-6-磷酸酶糖原的分解代謝(2-3)Phosphoglucomutase葡糖-6-磷酸酶

InLiver:LumenoftheER,Ittakes5proteinstoconvertglucose6-phosphatetoglucose.內腔內質網(wǎng)標志酶—葡萄糖-6-磷酸酶糖原的分解代謝小節(jié)（四）糖原分解的特點：1．分解反應在糖原的非還原端進行；2．是一非耗能過程(磷酸解)3.關鍵酶是糖原磷酸化酶，受雙重調節(jié)（別構調節(jié)和共價修飾調節(jié)）。其輔酶是磷酸吡哆醛。4.α-1,6-糖苷鍵相連的G殘基水解成游離的G，

α-1,4-糖苷鍵被磷酸解生成1-磷酸葡萄糖

為什么糖原降解選用磷酸解，而不是水解？糖原水解反應的產(chǎn)物是葡萄糖，而糖元磷酸解的產(chǎn)物是葡萄糖-1-磷酸。機體內磷酸葡萄糖異構酶廣泛存在，因此糖元磷酸解的產(chǎn)物——葡萄糖-1-磷酸很容易轉變成葡萄糖-6-磷酸，不需要消耗能量，直接進入糖的分解代謝。而糖元水解反應產(chǎn)物葡萄糖要進入分解代謝，還要消耗能量轉變成葡萄糖-6-磷酸，所以糖原降解選用磷酸解是機體的一種節(jié)能行為。UDPG焦磷酸化酶G-1-PUTPUDPGPPi糖原n+1UDPG-6-P葡萄糖糖原合酶己糖(葡萄糖)激酶

糖原nPi糖原n磷酸化酶葡萄糖-6-磷酸酶（肝）糖原合成與分解磷酸葡萄糖變位酶三糖原合成與分解的調節(jié)主要調節(jié)酶

糖原合成：糖原合成酶分解：糖原磷酸化酶受磷酸化或去磷酸化的共價修飾調節(jié)和別構效應調節(jié)，兩酶修飾情況相似，但結果正好相反，兩者之間當有一種被激活時，另一種被抑制，兩者不會同時都處于激活狀態(tài)，說明糖原的合成與其降解是密切協(xié)調的。糖原合酶也可通過別構調節(jié)，6-磷酸葡萄糖是激活劑。都以活性、無（低）活性二種形式存在(一)糖原磷酸化酶活性調節(jié)1、別構調節(jié)機制肌肉中糖原磷酸化酶的活性是受到腎上腺素的調節(jié)肝臟中糖原磷酸化酶的活性主要受胰高血糖素調節(jié)2、共價修飾（1）Ca2+的別構調節(jié)：Ca2+結合并別構糖原磷酸化酶激酶b使其具有活性，催化活性的糖原磷酸化酶a形成。（2）AMP和ATP的別構調節(jié)：AMP別構激活糖原磷酸化酶；ATP和G-6-P別構位點結合，使糖原磷酸化酶失活。

(二)糖原合成酶活性的調節(jié)別構調節(jié)：ATP、G-6-P別構激活糖原合酶共價修飾

胰島素通過共價修飾促進糖原合成，抑制糖原分解（通過增強磷酸二酯酶活性,降低cAMP水平），胰高血糖素正好相反。胰高血糖素，腎上腺素對糖原合成與分解的調節(jié)活性活性糖原合成與分解糖代謝小結丙酮酸H2O乳酸核糖NADPHCO2消化吸收糖原合成葡萄糖磷酸戊糖途徑酵解途徑有氧氧化糖異生途徑淀粉G-6-Pi糖原G-1-PiUDPG糖原分解草酰乙酸PEP乙酰-CoATCA循環(huán)脂肪酸TCA回補反應乙醛酸循環(huán)電子傳遞鏈琥珀酸[H]葡萄糖糖異生植物細菌思考題計算1摩爾葡萄糖在肝臟細胞中徹底氧化成CO2和H2O，可產(chǎn)生多少摩爾ATP