第八章糖代謝課件

第八章糖代謝本章簡介本章習(xí)題要點回顧掌握內(nèi)容講授第八章糖代謝本章簡介本章習(xí)題要點回顧掌握內(nèi)容講授1第八章糖代謝本章主要介紹生物體內(nèi)糖的新陳代謝——分解代謝和合成代謝，伴隨物質(zhì)代謝進行能量代謝。重點掌握糖的主要分解代謝途徑——糖酵解、三羧酸循環(huán)、葡糖異生作用；糖原的降解與生物合成；糖代謝中的調(diào)節(jié)酶。理解戊糖磷酸途徑、乙醛酸循環(huán)。第八章糖代謝本章主要介紹生物體內(nèi)糖的新陳代謝——分解代謝2第八章糖代謝一、糖代謝總論二、糖的分解代謝（1）糖酵解作用（2）丙酮酸去路

（3）檸檬酸循環(huán)（4）戊糖磷酸途徑（5）葡糖異生作用（6）乙醛酸途徑三、葡聚糖（糖原、淀粉）的代謝（1）糖原的降解（2）糖原的生物合成（3）淀粉的水解（4）淀粉的生物合成

第八章糖代謝一、糖代謝總論三、葡聚糖（糖原、淀粉）的代謝3

新陳代謝的概念:生物體與外界環(huán)境進行物質(zhì)交換和能量交換的全過程.新陳代謝

合成代謝（同化作用）

分解代謝（異化作用）生物小分子合成為生物大分子需要能量釋放能量生物大分子分解為生物小分子能量代謝物質(zhì)代謝新陳代謝的概念:生物體與外界環(huán)境進行物質(zhì)交換和能量交換的全4一、糖代謝總論糖代謝包括分解代謝和合成代謝。動物和大多數(shù)微生物所需的能量，主要是由糖的分解代謝提供的。另方面，糖分解的中間產(chǎn)物，又為生物體合成其它類型的生物分子，如氨基酸、核苷酸和脂肪酸等，提供碳源或碳鏈骨架植物和某些藻類能夠利用太陽能，將二氧化碳和水合成糖類化合物，即光合作用。光合作用將太陽能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能（主要是糖類化合物），是自然界規(guī)模最大的一種能量轉(zhuǎn)換過程一、糖代謝總論糖代謝包括分解代謝和合成代謝。5糖酵解作用——無氧降解Ⅰ.糖酵解概念與反應(yīng)過程Ⅱ.糖酵解作用的調(diào)控Ⅲ.EMP的能量計算與意義二、糖的分解代謝糖代謝為生物體提供重要的碳源和能源，糖的分解代謝是生物體的取能方式，實質(zhì)上是糖的氧化作用糖酵解作用——無氧降解二、糖的分解代謝糖代謝為生物體提供重要6糖的分解代謝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糖酵解途徑檸檬酸/三羧酸循環(huán)（有氧或無氧）（有氧）（無氧）胞液線粒體CO2H2OATP糖的分解代謝葡萄糖葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇乙酰CoA三羧酸循環(huán)7Ⅰ.糖酵解作用(glycolysis)（Embden

MeyerhofParnas

EMP）概念與反應(yīng)過程（一）概念：在無氧的條件下，葡萄糖或糖原分解成丙酮酸，并釋放少量能量的過程稱為糖的無氧分解。這一過程與酵母菌使糖發(fā)酵的過程相似，又稱為糖酵解，簡稱EMP途徑。（二）反應(yīng)部位：細胞液（胞漿）（三）EMP途徑的生化歷程—2個階段Ⅰ.糖酵解作用(glycolysis)（EmbdenMey8

EMP途徑的2個階段丙酮酸葡萄糖耗能階段產(chǎn)能階段己糖激酶EMP途徑的2個階段丙酮酸葡萄糖耗能階段產(chǎn)能階段己糖激酶9葡萄糖G葡萄糖-6-磷酸G-6-PATPATPATPADPADPPP1.1葡萄糖磷酸化1.己糖磷酸酯的生成（G→F-1,6-2P）2.磷酸丙糖的生成（F-1,6-2P→2GAP）耗能階段1.己糖磷酸酯的生成（G→F-1,6-2P）己糖激酶是EMP途徑中第一個調(diào)節(jié)酶，催化第一個ATP磷酸化反應(yīng)基本上是不可逆的；這就保證了進入細胞內(nèi)的G可立即被轉(zhuǎn)化為磷酸化形式；不但活化了G分子，還保證了G分子一旦進入細胞就有效地被捕獲，不會再透出胞外。葡萄糖G10己糖激酶與葡萄糖

結(jié)合的誘導(dǎo)契合作用

Theconformationofhexokinasechangesmarkedlyonbindingglucose(showninred).Thetwolobesoftheenzymecometogetherandsurroundthesubstrate.

p69己糖激酶與葡萄糖

結(jié)合的誘導(dǎo)契合作用Theconf111.2己糖磷酸異構(gòu)化G-6-PF-6-P己糖磷酸異構(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。1.2己糖磷酸異構(gòu)化G-6-PF-12P1.31,6-二磷酸果糖的生成ATPATPADPP果糖磷酸激酶PFK是EMP中第二個調(diào)節(jié)酶,并且是最關(guān)鍵的限速酶，糖酵解速度決定于此酶的活性；催化此途徑中的第二個ATP磷酸化反應(yīng)；反應(yīng)不可逆；P1.31,6-二磷酸果糖的生成ATPATPADPP13PFK是一種別/變構(gòu)酶，ATP結(jié)合到此酶的調(diào)控部位，降低該酶對F-6-P的親和力，ATP對該酶的變構(gòu)抑制效應(yīng)可被AMP解除，因此，ATP/AMP的比例關(guān)系對此酶有明顯的調(diào)節(jié)作用PFK活性受H+的影響，當(dāng)pH下降時H+對該酶有抑制作用，可以阻止整個糖酵解途徑的繼續(xù)進行，從而防止乳酸的繼續(xù)形成，可防止血液pH的下降，有利于避免酸中毒。PFK是一種別/變構(gòu)酶，ATP結(jié)合到此酶的調(diào)控部位，降低該酶14磷酸果糖激酶己糖激酶磷酸己糖異構(gòu)酶葡萄糖果糖－6－磷酸葡萄糖－6－磷酸果糖－

1,6－二磷酸ATPADPATP磷酸化酶糖原葡萄糖-1-磷酸磷酸果糖變位酶ADP己糖激酶果糖磷酸激酶ATPATP磷酸果糖激酶己糖激酶磷酸己糖異構(gòu)酶葡萄糖果糖－6－15CHOCH2OPCCHCH2OCOHOPHOHH果糖-1,6-二磷酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛②.磷酸丙糖的生成。（F-1,6-2P→2GAP）DHAPGAP2.1果糖-1,6-二磷酸的裂解CHOCH2OPCCHCH2OCOHOPHOHH果糖-1,6162.2丙糖磷酸的同分異構(gòu)化相當(dāng)于果糖-1,6-二磷酸裂解為兩分子的甘油醛-3-磷酸。2.2丙糖磷酸的同分異構(gòu)化相當(dāng)于果糖-1,6-二磷17丙糖磷酸異構(gòu)酶的催化反應(yīng)是極其迅速的，只要酶與底物分子一旦相互碰撞，反應(yīng)就即刻完成，因此任何加速丙糖磷酸異構(gòu)酶催化效率的措施都不能再提高它的反應(yīng)速度；又由于DHAP和GAP互變異構(gòu)極其迅速，因此這兩種物質(zhì)總是維持在反應(yīng)的平衡狀態(tài)。在正常進行的酶解系統(tǒng)里,易向生成GAP的方向轉(zhuǎn)移.只有轉(zhuǎn)變成GAP才能進入糖酵解途徑。丙糖磷酸異構(gòu)酶的催化反應(yīng)是極其迅速的，只要酶與底物分子一旦相18GAP的氧化是EMP中唯一一次遇到的氧化作用，GAP的醛基氧化為羧基時，同時進行脫氫和磷酸化作用，并引起分子內(nèi)部能量重新分配，生成高能磷酸化合物1,3-BPG

，脫下的氫為NAD+

接受。甘油醛-3-磷酸脫氫酶的作用是負協(xié)同效應(yīng)3.13-磷酸甘油醛氧化為1,3-二磷酸甘油酸CHOHCH2OCHOPCHOHCH2OCOO～PP+NAD++Pi+NADH+H+HH3-磷酸甘油醛1，3-二磷酸甘油酸產(chǎn)能階段1,3-BPGGAP③.丙酮酸的生成。（2GAP→2Pyr）GAP的氧化是EMP中唯一一次遇到的氧化作用，GAP的醛基氧19甘油醛-3-磷酸脫氫酶GAPDH具有4個亞基可以和4個NAD+結(jié)合，但結(jié)合常數(shù)不一樣，結(jié)合NAD+后會引起酶構(gòu)象變化，酶結(jié)合了2個NAD+后再要結(jié)合第3、4個NAD+就不容易了，實驗發(fā)現(xiàn)此酶只能結(jié)合2個NAD+，即此酶只有一半位點能與NAD+結(jié)合并起反應(yīng)——半位反應(yīng)性。甘油醛-3-磷酸脫氫酶GAPDH具有4個亞基可以和4個NAD20砷酸鹽破壞甘油醛-3-磷酸脫氫酶催化產(chǎn)物1，3-二磷酸甘油酸的形成，砷酸鹽代替磷酸與GAP結(jié)合并氧化，所得1-砷酸-3-磷酸甘油酸化合物不穩(wěn)定，迅速水解生成3-磷酸甘油酸在砷酸鹽存在下，雖然酵解過程照樣進行，但是卻沒有形成高能磷酸鍵，由甘油醛-3-磷酸氧化釋放的能量未能與磷酸化偶聯(lián)，因此，砷酸鹽起著解偶聯(lián)的作用，即解除了氧化和磷酸化的偶聯(lián)作用砷酸鹽破壞甘油醛-3-磷酸脫氫酶催化產(chǎn)物1，3-二磷酸甘油213.2高能磷酸基團的轉(zhuǎn)移+ADP+ATPATP高能磷酸化合物1，3-BPG在磷酸甘油酸激酶作用下，通過底物水平磷酸化轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP；因為每1mol己糖代謝后生成2mol丙糖，所以在這個反應(yīng)及隨后的放能反應(yīng)中有2倍ATP產(chǎn)生1,3-BPG3-PG3.2高能磷酸基團的轉(zhuǎn)移+ADP+ATPAT223.33-磷酸甘油酸異構(gòu)為2-磷酸甘油酸3-PG2-PG3.33-磷酸甘油酸異構(gòu)為2-磷酸甘油酸3-PG2233.4磷酸烯醇式丙酮酸的生成~PEP2-PG烯醇化酶催化2-PG在第二和第三碳原子上脫下一分子水；在脫水的化學(xué)反應(yīng)中，2-PG分子內(nèi)部的能量重新分配，產(chǎn)生了高能磷酸化合物——烯醇丙酮酸磷酸（PEP）3.4磷酸烯醇式丙酮酸的生成~PEP2-PG烯醇化酶24烯醇化酶在與底物結(jié)合前，要先與2價陽離子如Mg2+或Mn2+結(jié)合形成一個復(fù)合物，才有活性。氟化物是此酶的強烈抑制劑，因為氟與鎂和無機磷酸形成復(fù)合物，取代天然情況下酶分子上鎂離子的位置，從而使酶失活。烯醇化酶在與底物結(jié)合前，要先與2價陽離子如Mg2+或Mn2+253.5丙酮酸的生成ADPATPATP~在丙酮酸激酶催化下，將PEP的C2上的磷酰基團轉(zhuǎn)移到ADP上形成ATP——底物水平磷酸化；且此反應(yīng)是不可逆反應(yīng)，丙酮酸激酶是EMP途徑中的第三個調(diào)節(jié)酶。3.5丙酮酸的生成ADPATPATP~在丙酮酸激酶催26丙酮酸激酶的催化活性需要2價陽離子參與，如鎂離子、錳離子等。ATP、長鏈脂肪酸、乙酰-CoA等都對該酶有抑制作用；而果糖-1，6-二磷酸和磷酸烯醇式丙酮酸對該酶有激活作用。丙酮酸激酶的催化活性需要2價陽離子參與，如鎂離子、錳離子等。27自發(fā)反應(yīng)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,且不需酶催化.Pyr自發(fā)反應(yīng)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,28糖代謝障礙丙酮酸激酶(PK)缺乏病PK缺乏時，ATP生成減少。ATP缺乏是PK缺乏癥導(dǎo)致溶血的主要因素.因為ATP缺乏時，引起紅細胞內(nèi)K+和水丟失，紅細胞皺縮變形破壞，導(dǎo)致溶血性貧血發(fā)生。

糖代謝障礙丙酮酸激酶(PK)缺乏病29糖代謝障礙丙酮酸激酶（PK）缺乏病是發(fā)生頻率僅次于G-6-PD缺乏癥（蠶豆病）的一種紅細胞酶病?，F(xiàn)已證實PK缺乏癥是由PK基因異常所致，主要是PK基因點突變，小部分患者表現(xiàn)為缺失或插入。糖代謝障礙丙酮酸激酶（PK）缺乏病是發(fā)生頻率僅次于G302ATP2ATP3-磷酸甘油醛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烯醇式丙酮酸丙酮酸激酶丙酮酸激酶2ADP烯醇化酶磷酸甘油酸變位酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸脫氫酶NAD++PiNADH+H+2ATP2ADP2ATP2ATP2ATP3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘31Ⅱ.糖酵解（EMP）的調(diào)控EMP途徑中反應(yīng)速度主要受過程中催化不可逆反應(yīng)的3種酶活性的調(diào)控①果糖磷酸激酶是最關(guān)鍵的限速酶：果糖-6-磷酸果糖-1，6-二磷酸②己糖/葡糖激酶活性的調(diào)控：葡萄糖葡萄糖-6-磷酸③丙酮酸激酶活性的調(diào)控：烯醇丙酮酸磷酸丙酮酸Ⅱ.糖酵解（EMP）的調(diào)控32第八章糖代謝課件33Ⅲ.糖酵解的能量計算總反應(yīng)式:

G+2NAD+2ADP+2Pi2丙酮酸+2NADH+2H++2ATP+2H2O整個過程無氧參加；三個調(diào)速酶；一次脫氫，輔酶為NAD＋，生成NADH＋H＋從葡萄糖開始凈生成2分子ATP從糖原開始凈生成3分子ATPEMP途徑中能量計算：見p80表22-11mol葡萄糖/糖原經(jīng)無氧酵解成2mol丙酮酸，產(chǎn)生？molATPⅢ.糖酵解的能量計算總反應(yīng)式:從葡萄糖開始凈生成34糖酵解途徑的意義Ⅰ.糖酵解生成的Pyr在氧供應(yīng)不足時主要轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗帷扇樗崦摎涿?同工酶)催化,有時可轉(zhuǎn)變?yōu)橐掖饥?糖酵解途徑最主要生理意義在于迅速提供能量,對高原環(huán)境、肌肉收縮更為重要糖酵解途徑的意義Ⅰ.糖酵解生成的Pyr在氧供應(yīng)不足時主要轉(zhuǎn)35肌肉收縮與糖酵解供能⑴、肌肉內(nèi)ATP含量很低；

結(jié)論：糖酵解為肌肉收縮迅速提供能量⑵、肌肉中磷酸肌酸儲存的能量可供肌肉收縮所急需的化學(xué)能;⑶、即使氧不缺乏，葡萄糖進行有氧氧化的過程比糖酵解長得多,來不及滿足需要;背景：劇烈運動時：⑷、肌肉局部血流不足，處于相對缺氧狀態(tài)。肌肉收縮與糖酵解供能⑴、肌肉內(nèi)ATP含量很低；結(jié)論：糖36初到高原與糖酵解供能人初到高原，高原大氣壓低，易缺氧機體加強糖酵解以適應(yīng)高原缺氧環(huán)境海拔5000米背景：結(jié)論：初到高原與糖酵解供能人初到高原，高原大氣機體加強糖酵解以適海37某些組織細胞與糖酵解供能

代謝極為活躍，即使不缺氧,也常由糖酵解提供部分能量。成熟紅細胞：視網(wǎng)膜、神經(jīng)、白細胞、骨髓、腫瘤細胞等:

無線粒體，無法通過氧化磷酸化獲得能量，只能通過糖酵解獲得能量。某些組織細胞與糖酵解供能代謝極為活躍，即使不缺氧,也常38某些病理狀態(tài)

與糖酵解供能某些病理情況下機體主要通過糖酵解獲得能量嚴(yán)重貧血大量失血呼吸障礙肺及心血管等疾病某些病理狀態(tài)

與糖酵解供能某些病理情況下機體主要通過糖酵解獲39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糖酵解途徑檸檬酸/三羧酸循環(huán)（有氧或無氧）（有氧）（無氧）胞液線粒體CO2H2OATP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)40COOHC=OCH3生成乳酸+NADH+H+

乳酸脫氫酶COOHCHOHCH3+NAD+PyrLac在前面反應(yīng)的甘油醛-3-磷酸脫氫時,NAD+被還原成NADH+H+；在此反應(yīng)中，NADH+H+重新被氧化，以保證輔酶的周轉(zhuǎn)；即在無氧條件下，NAD+的再生是由乳酸脫氫酶催化丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸的反應(yīng)來完成的COOHC=OCH3生成乳酸+NADH+41糖的無氧降解及厭氧發(fā)酵總圖糖的無氧降解及厭氧發(fā)酵總圖42生成乙醇COOHC=OCH3丙酮酸脫羧酶CHOCH3+CO2CH2OHCH3+NADH+H+

乙醇脫氫酶CHOCH3+NAD+生成乙醇COOHC=OCH3丙酮酸脫羧酶CHO43丙酮酸的氧化脫羧—乙酰CoA的生成糖酵解生成的Pyr可穿過線粒體膜進入線粒體基質(zhì)，在丙酮酸脫氫酶系催化下，生成乙酰輔酶A細胞呼吸最早釋放的CO2丙酮酸的氧化脫羧—乙酰CoA的生成糖酵解生成的Pyr可穿44

丙酮酸脫氫酶復(fù)合體:位于線粒體內(nèi)膜上，原核細胞則在胞液中丙酮酸脫氫酶復(fù)合體包括3種酶和6種輔因子E.coli丙酮酸脫氫酶系/復(fù)合體：分子量：4.5×106，直徑45nm，比核糖體稍大。酶輔酶每個復(fù)合物亞基數(shù)丙酮酸脫氫酶（E1）TPP24二氫硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶（E2）硫辛酸、CoA24二氫硫辛酸脫氫酶（E3）FAD、NAD+12此外，還需要Mg2+作為輔因子丙酮酸脫氫酶復(fù)合體:位于線粒體內(nèi)膜上，原核細胞則在胞液中45丙酮酸脫氫酶二氫硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶二氫硫辛酸脫氫酶丙酮酸脫氫酶二氫硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶二氫硫辛酸脫氫酶46丙酮酸脫氫酶復(fù)合物的活性調(diào)節(jié)

（1）產(chǎn)物抑制：丙酮酸氧化脫羧的二個產(chǎn)物乙酰CoA（抑制E2）和NADH（抑制E3）都作為底物的競爭性抑制劑，競爭抑制丙酮酸脫氫酶復(fù)合物的活性。

丙酮酸脫氫酶復(fù)合物的活性調(diào)節(jié)（1）產(chǎn)物抑制：丙酮酸氧化脫47

（2）核苷酸的反饋調(diào)節(jié)：丙酮酸脫氫酶復(fù)合物的活性受細胞的能量負荷（能荷）控制

一般來說高的能荷抑制產(chǎn)生ATP的途徑，ATP水平高時丙酮酸脫氫酶復(fù)合物活性↓，丙酮酸氧化脫羧減慢，特別是E1（丙酮酸脫氫酶）受GTP抑制，被AMP活化

（2）核苷酸的反饋調(diào)節(jié)：丙酮酸脫氫酶復(fù)合物的活性受細胞的能48（3）可逆磷酸化作用的共價調(diào)節(jié)

細胞內(nèi)、、的比值增高時，激活了激酶，丙酮酸脫氫酶活性↓，丙酮酸氧化脫羧↓。而丙酮酸抑制了激酶，使丙酮酸脫氫酶活性↑，丙酮酸氧化脫羧↑。

Ca2+激活磷酸酶使丙酮酸脫氫酶脫磷酸而活化

↑。丙酮酸脫氫酶＋3ATP

丙酮酸脫氫酶-3P＋3ADP

磷酸酶

（有活性）

（無活性）

激酶（3）可逆磷酸化作用的共價調(diào)節(jié)細胞內(nèi)49糖的無氧氧化與有氧氧化的關(guān)系葡萄糖（或糖原、淀粉）丙酮酸乳酸乙酰輔酶A三羧酸循環(huán)CO2+H2O線粒體內(nèi)膜線粒體基質(zhì)細胞液檸檬酸循環(huán)——有氧氧化Ⅰ.TCA概念與反應(yīng)過程Ⅱ.TCA作用特點、意義與調(diào)控Ⅲ.TCA作用的能量計算糖的無氧氧化與有氧氧化的關(guān)系葡萄糖丙酮酸乳酸乙50檸檬酸/三羧酸循環(huán):反應(yīng)從乙酰輔酶A與草酰乙酸縮合成含有三個羧基的檸檬酸開始，所以稱為檸檬酸循環(huán)，又稱為TCA循環(huán)或Krebs循環(huán)檸檬酸/三羧酸循環(huán):反應(yīng)從乙酰輔酶A與草酰乙酸縮合成含有三個51

OCH3-C-SCoACoASHNADH+CO2FADH2H2ONADH+CO2NADHGTP草酰乙酸再生階段檸檬酸的生成階段氧化脫羧階段檸檬酸異檸檬酸順烏頭酸－酮戊二酸琥珀酸琥珀酰CoA延胡索酸蘋果酸草酰乙酸NAD+NAD+FADNAD+檸檬酸/三羧酸循環(huán)TCAOCoASHNADH+CO2FADH2H2ONA52TCA第一階段：檸檬酸生成

H2O草酰乙酸

OCH3-C-SCoACoASHH2O檸檬酸合酶烏頭酸酶TCA第一階段：檸檬酸生成

H2O草酰乙酸OCo53CH3

—C～SCoA+OOC—COOHCH2COOH檸檬酸合成酶HO—C—COOHCH2COOHCH2COOHHSCoAH2O檸檬酸合酶乙酰CoA草酰乙酸檸檬酸HSCoA（1）縮合反應(yīng)H2O檸檬酸合酶是TCA的第一個調(diào)節(jié)酶。其活性受ATP、NADH、琥珀酰CoA的抑制；草酰乙酸和乙酰CoA的濃度較高時，可激活該酶的活性。氟乙酸——氟乙酰CoA——草酰乙酸——氟檸檬酸——殺蟲劑乙酰CoA和草酰乙酸縮合然后再水解成一分子檸檬酸CH3OOC—COOHCH2COOH檸檬酸合成酶HO—C—54（2）檸檬酸異構(gòu)化為異檸檬酸HO——C—COOHCHCOOHCH2COOHHC—COOHCHCOOHCHCOOHCHCOOHCH2COOHCH2COOHHOH2OH2O烏頭酸酶烏頭酸酶HOHH2OHOHH2O檸檬酸順烏頭酸異檸檬酸

（2）檸檬酸異構(gòu)化為異檸檬酸HO——C—COOHCHCOOH55TCA第二階段：氧化脫羧CO2GDP＋PiGTPNAD+NADH+H+NAD+NADH+H+CoASH異檸檬酸脫氫酶CO2－酮戊二酸脫氫酶琥珀酸硫激酶～TCA第二階段：氧化脫羧CO2GDP＋PiGTPNAD+56HOH（3）異檸檬酸氧化生成α-酮戊二酸CHCOOHCHCOOHCH2COOHCCOOHCHCOOHCH2COOHHO異檸檬酸HOCH2CHCOOHCH2COOHOHCOONAD+NADH+H+異檸檬酸脫氫酶CO2CO2草酰琥珀酸α-酮戊二酸異檸檬酸脫氫酶是第二個調(diào)節(jié)酶,這是三羧酸循環(huán)的第一次氧化脫羧反應(yīng)，產(chǎn)生NADH和CO2。此次反應(yīng)是TCA的一分界點，在此之前都是三羧酸的轉(zhuǎn)化，在此之后則是二羧酸的轉(zhuǎn)化。異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶HHHOH（3）異檸檬酸氧化生成α-酮戊二酸CHCOOHCHCO57（4）α-酮戊二酸氧化脫羧反應(yīng)CH2CCOOHCH2COOHOα-酮戊二酸CH2CH2COOH+HSCoACO～SCoA琥珀酰CoANAD+NADH+H+CO2α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體COOCO2HHHH～（4）α-酮戊二酸氧化脫羧反應(yīng)CH2CCOOHCH2COOH58

α-酮戊二酸氧化脫羧酶反應(yīng)機制與丙酮

酸氧化脫羧相同，組成類似，含三個酶及六個輔助因子：α-酮戊二酸脫羧酶二氫硫辛酸轉(zhuǎn)琥珀?；付淞蛐了崦摎涿篙o酶A、FAD、NAD+、鎂離子、硫辛酸、TPP三個酶六個輔助因子α-酮戊二酸氧化脫羧酶反應(yīng)機制與丙酮

酸氧化脫羧相同，59

α-酮戊二酸脫氫酶（復(fù)合體）系是TCA途徑中的第三個調(diào)節(jié)酶，需TPP、硫辛酸、FAD、Mg2+參加，與丙酮酸脫氫酶系相似；此反應(yīng)不可逆，氧化釋放的能量既可驅(qū)使NAD+還原，又可產(chǎn)生高能化合物琥珀酰輔酶A，是TCA途徑中的第二次氧化脫羧，又產(chǎn)生NADH和CO2；α-酮戊二酸的前后各脫下一分子CO2。

α-酮戊二酸脫氫酶（復(fù)合體）系是TCA途徑中的第三個調(diào)節(jié)酶60（5）琥珀酸的生成CH2CH2COOHCO～SCoA琥珀酰CoAGDP+Pi+GTPCoASHCH2COOHCH2COOH琥珀酸琥珀酰CoA合成酶～GTP+ADPATPGTP琥珀酰CoA在琥珀酰CoA合成酶催化下，轉(zhuǎn)移其硫酯鍵至GDP生成GTP，需Mg2+；所以此反應(yīng)是TCA途徑中唯一直接產(chǎn)生ATP的反應(yīng)——底物水平磷酸化。哺乳動物生成GTP而植物微生物直接生成ATP（5）琥珀酸的生成CH2CH2COOHCO～SCoA琥珀酰C61TCA第三階段：草酰乙酸再生FADFADH2H2ONAD+NADH+H+草酰乙酸琥珀酸脫氫酶延胡索酸酶蘋果酸脫氫酶TCA第三階段：草酰乙酸再生FADFADH62HH（6）延胡索酸的生成CHCOOHCHCOOH琥珀酸+FADCHCOOHCHCOOHHHHH+FADH2H2延胡索酸琥珀酸脫氫酶是TCA途徑中的第三次氧化，產(chǎn)生FADH2。丙二酸是琥珀酸脫氫酶的強抑制劑。HH（6）延胡索酸的生成CHCOOHCHCOOH琥珀酸+63HOHH2O（7）蘋果酸的生成CHCOOHCHCOOH延胡索酸H2OCHCOOHCHCOOHHOH延胡索酸酶蘋果酸+這是一個加水反應(yīng)，該酶具有嚴(yán)格的立體專一性，只產(chǎn)生L—蘋果酸HOHH2O（7）蘋果酸的生成CHCOOHCHCOOH延胡索64（8）草酰乙酸的再生CHCOOHCCOOH蘋果酸OC—COOHCH2COOH草酰乙酸NAD+NADH+H+HHOH蘋果酸脫氫酶HOHHH此反應(yīng)是TCA途徑中的第四次氧化，產(chǎn)生NADH和H+至此，又重新生成了草酰乙酸；因此，TCA循環(huán)完成一周。（8）草酰乙酸的再生CHCOOHCCOOH蘋果酸OC—COO65檸檬酸草酰乙酸乙酰CoACoAH2O檸檬酸合成酶琥珀酰CoA異檸檬酸異檸檬酸脫氫酶NAD+NADH+H+CO2α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體檸檬酸合成酶異檸檬酸脫氫酶α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體延胡索酸蘋果酸FADFADH2H2OCO2NAD+NADH+H+三羧酸循環(huán)琥珀酸GDPGTPATPNADH+H+NAD+α-酮戊二酸CO2CO2HHHHH2HHATP檸檬酸草酰乙酸乙酰CoACoAH2O檸檬酸合成酶琥珀酰C66TCA的總反應(yīng)式：CH3COSCoA+2H2O+3NAD++FAD+ADP+Pi2CO2+3NADH+3H++FADH2+CoASH+ATPTCA的特點：①TCA一周，消耗一分子乙酰CoA（2C化合物）；其中的三羧酸，二羧酸并不因參加循環(huán)而有所增減；因此，在理論上，這些羧酸只要微量，就可不息地循環(huán)，促使乙酰CoA氧化；但實際上需要不斷補充TCA的總反應(yīng)式：CH3COSCoA+2H2O+3N67②：TCA的多個反應(yīng)是可逆的，但由于檸檬酸的合成及α-酮戊二酸的氧化脫羧是不可逆的，故此循環(huán)是單方向進行的，在細胞的線粒體內(nèi)進行；⑤TCA中有1次底物磷酸化產(chǎn)生ATP。TCA的特點⑥TCA的雙重作用（分解代謝和合成代謝）—p110。③丙酮酸所含的3個C被氧化成3CO2：第一個CO2是在形成乙酰CoA時產(chǎn)生的；第2個CO2是在生成α-酮戊二酸時產(chǎn)生的；第3個CO2是在生成琥珀酰CoA時產(chǎn)生的；但第2及第3個CO2的碳原子來自于草酰乙酸而不是乙酰CoA。④丙酮酸氧化脫羧形成乙酰CoA時產(chǎn)生1次NADH和H+；TCA中產(chǎn)生3次NADH和H+和1次FADH2；它們分別經(jīng)呼吸鏈交給氧而生成水同時產(chǎn)生ATP；②：TCA的多個反應(yīng)是可逆的，但由于檸檬酸的合成及α-酮戊二68三羧酸循環(huán)的生理意義

（1）氧化供能(線粒體內(nèi)/外NADH、FADH2)

（2）為生物合成提供了中間物,是三大營養(yǎng)素相互轉(zhuǎn)變的聯(lián)系樞紐——TCA不僅是糖代謝的重要途徑，而且也是脂類化合物和蛋白質(zhì)最終氧化成CO2和H2O重要途徑,是三大營養(yǎng)素分解的最終代謝通路（3）TCA也是CO2的重要來源之一

三羧酸循環(huán)的生理意義（1）氧化供能(線粒體內(nèi)/外NADH、69三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié)酶及其調(diào)節(jié)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(gòu)激活劑乙酰CoAADPAMP變構(gòu)抑制劑ATPNADHATP、NADH、琥珀酰CoA三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié)酶及其調(diào)節(jié)酶的名稱變構(gòu)激活劑變構(gòu)抑制劑70-酮戊二酸草酰乙酸延胡索酸檸檬酸琥珀酰CoATyrGlnHisProGluIleMetSerThrValPheTyr葡萄糖磷酸烯醇型丙酮酸丙酮酸乙酰CoAAsnAsp脂肪酸酮體三羧酸循環(huán)糖類、蛋白質(zhì)、脂類通過TCA的聯(lián)系示意圖-酮戊二酸草酰乙酸延胡索酸檸檬酸琥珀酰CoATyrGluI71檸檬酸異檸檬酸(順烏頭酸)-酮戊二酸琥珀酰CoA延胡索酸蘋果酸草酰乙酸乙酰CoAH2OSHCoAH2OH2ONADH+H+CO2GDP+PiGTP琥珀酸NADH+H+CO2SHCoASHCoAFADH2H2ONADH+H+三羧酸循環(huán)檸檬酸異檸檬酸(順烏頭酸)-酮戊二酸琥珀酰CoA延胡索酸蘋72三羧酸循環(huán)特點——能量

一次底物水平磷酸化

二次脫羧

三個調(diào)節(jié)限速酶/不可逆反應(yīng)

四次氧化脫氫————1234

1mol乙酰CoA經(jīng)三羧酸循環(huán)徹底氧化凈生成10molATP。

三羧酸循環(huán)特點——能量一次底物水平磷酸化73能量“現(xiàn)金”:1GTP

能量“支票”:3NADH

1FADH2兌換率1：2.57.5ATP兌換率1：1.51.5ATP1ATP10ATP三羧酸循環(huán)的能量計量能量“現(xiàn)金”:1GTP兌換率1：2.57.5A74葡萄糖徹底氧化生成ATP的數(shù)目---p142表24-5葡萄糖的有氧氧化包括四個階段：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CoA、NADH③三羧酸循環(huán)（CO2、H2O、GTP、NADH、FADH2）④呼吸鏈氧化磷酸化（NADH、FADH2-----ATP）原核生物：①~④階段在胞質(zhì)中真核生物：①在胞質(zhì)中，②~④在線粒體中葡萄糖徹底氧化生成ATP的數(shù)目---p142表24-5葡萄糖75葡萄糖完全氧化產(chǎn)生的ATP酵解階段：2ATP2

1NADH兌換率1：2.5/1.52ATP2(2.5/1.5ATP)三羧酸循環(huán)：21GTP2

3NADH21FADH221ATP27.5ATP21.5ATP兌換率1：2.5兌換率1：1.5丙酮酸氧化：2

1NADH兌換率1：2.522.5ATP總計：32ATP或30ATP葡萄糖完全氧化產(chǎn)生的ATP酵解階段：2ATP兌換率76糖有氧分解的能量變化：C6H12O6+6H2O+10NAD++2FAD+4ADP+4Pi6CO2+10NADH+10H++2FADH2+4ATP1molG→CO2+H2O產(chǎn)生？molATP32/30mol1mol[G]n→CO2+H2O產(chǎn)生？molATP33/31mol糖有氧分解的能量變化：C6H12O6+6H2O+1077戊糖磷酸途徑——糖代謝的第2條重要途徑Ⅰ.戊糖磷酸途徑的概念Ⅱ.戊糖磷酸途徑的反應(yīng)過程Ⅲ.戊糖磷酸途徑特點與生物學(xué)意義戊糖磷酸途徑——糖代謝的第2條重要途徑78戊糖磷酸途徑（PPP）/己糖單磷酸途徑（HMP）

概念：從葡萄糖-6-磷酸開始，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(簡稱HMP途徑)。由于此途徑是以葡糖-6-磷酸（G-6-P）開始的，故又稱為己糖磷酸途徑；作用部位在細胞質(zhì)。戊糖磷酸途徑（PPP）/己糖單磷酸途徑（HMP）概念：從79可分為兩個階段

第一階段氧化階段：

由葡萄糖-6-磷酸直接脫氫脫羧生成磷酸戊糖;

第二階段非氧化階段：

磷酸戊糖分子再經(jīng)重排最終

又生成葡萄糖-6-磷酸。戊糖磷酸途徑反應(yīng)過程可分為兩個階段

第一階段氧化階段：

80磷酸戊糖途徑的兩個階段2、非氧化分子重排階段

6核酮糖-5-P

5果糖-6-P5葡萄糖-6-P1、氧化脫羧階段

6G-6-P6葡萄糖酸-6-P6核酮糖-５-P

6NADP+6NADPH6NADP+6NADPH6CO26H2O6G-6-P+12NADP++7H2O5

G-6-P+6CO2

+12NADPH+12H+磷酸戊糖途徑的兩個階段2、非氧化分子重排階段1、氧化脫羧階81葡糖-6-磷酸葡糖-6-磷酸脫氫酶葡糖-6-磷酸內(nèi)酯內(nèi)酯酶葡糖酸-6-磷酸葡糖酸-6-磷酸脫氫酶（脫羧氧化）核酮糖-5-磷酸氧化階段核糖-5-磷酸木酮糖-5-磷酸限速反應(yīng)，調(diào)速酶葡糖-6-磷酸葡糖-6-磷酸脫氫酶葡糖-6-磷酸內(nèi)酯內(nèi)酯酶葡82戊糖磷酸途徑的調(diào)節(jié)

葡萄糖-6-磷酸脫氫酶是HMP限速酶，其活性決定葡萄糖-6-磷酸進入此途徑的流量，此酶活性主要受NADP+/NADPH比例的調(diào)節(jié)，NADP+濃度稍高于NADPH即激活此途徑，此酶尤其受NADPH強烈抑制，只有NADPH被生物合成消耗后，才能解除抑制蠶豆病戊糖磷酸途徑的調(diào)節(jié)葡萄糖-6-磷酸脫氫酶是HMP限速酶，83蠶豆病紅細胞葡萄糖-6-磷酸脫氫酶（G-6-PD）有遺傳缺陷者，在食用新鮮蠶豆或接觸蠶豆花粉后皆會發(fā)生急性溶血性貧血癥——蠶豆病，因G-6-PD的缺陷不能提供足夠的NADPH以維持GSH的還原性（抗氧化作用）,蠶豆更誘發(fā)了紅細胞膜被氧化，紅細胞膜上的磷脂分子中的不飽和脂肪酸氧化生成過氧化脂質(zhì)，損害細胞膜。G-6-PD有保護正常紅細胞免遭氧化破壞的作用，新鮮蠶豆是很強的氧化劑，當(dāng)G-6-PD缺乏時則紅細胞被破壞而致病。

蠶豆病紅細胞葡萄糖-6-磷酸脫氫酶（G-6-PD）有遺傳84蠶豆病這種病多見于兒童，男性患者約占90%以上。大多食蠶豆后1至2天發(fā)病，早期癥狀有厭食、疲勞、低熱、惡心、不定性的腹痛，接著因溶血而發(fā)生眼角黃染及全身黃疸，出現(xiàn)醬油色尿和貧血癥狀。嚴(yán)重時有休克、心功能和腎功能衰竭，重度缺氧時還可見雙眼固定性偏斜。此時如不及時搶救可于一至二天內(nèi)死亡。蠶豆病這種病多見于兒童，男性患者約占90%以上。大多食蠶855-磷酸核酮糖異構(gòu)化差向異構(gòu)酶異構(gòu)酶5-磷酸木酮糖5-磷酸核糖5-磷酸核酮糖5-磷酸核酮糖異構(gòu)化差向異構(gòu)酶異構(gòu)酶5-磷酸木酮糖5-磷酸核86核酮糖核酮糖核酮糖核酮糖核酮糖核酮糖木酮糖核糖木酮糖木酮糖木酮糖核糖C3PC7PC2C4PC3C6PC2C3PC6PC3PC6PC7PC4PC6PC2C3PC6PC2C3非氧化階段：戊糖磷酸分子重排產(chǎn)生葡萄糖-6-磷酸和甘油醛-3-磷酸核酮糖核酮糖核酮糖核酮糖核酮糖核酮糖木酮糖核糖木酮糖木酮87H2OPi1,6-二磷酸果糖23-磷酸甘油醛6-磷酸果糖醛縮酶二磷酸果糖酯酶磷酸戊糖途徑的非氧化階段

（3-磷酸甘油醛異構(gòu)、縮合與水解）異構(gòu)酶G-6-PH2OPi1,6-二磷酸果糖23-磷酸甘88戊糖磷酸途徑的主要特點：

1、是葡萄糖-6-磷酸直接脫氫脫羧,不必經(jīng)過EMP,也不必經(jīng)過TCA；

2、在整個反應(yīng)中,脫氫酶的輔酶為NADP+而

不是NAD+；

3、反應(yīng)過程中進行了一系列酮基和醛基轉(zhuǎn)

移反應(yīng)，經(jīng)過了3、4、5、6、7碳糖的演變過程，重新生成己糖-6-磷酸。戊糖磷酸途徑的主要特點：

1、是葡萄糖-6-磷酸直接脫氫脫89HMP的生物學(xué)意義：①HMP途徑的酶類已在許多動植物材料中發(fā)現(xiàn)，說明此途徑也是普遍存在的糖代謝方式，在不同的組織或器官中它所占的比重不同；②：最重要的是——HMP途徑進行糖分解生成還原輔酶Ⅱ（NADPH），可以供給組織中合成代謝的需要，如脂肪酸長鏈的生物合成，固醇類化合物的生物合成；③：

HMP途徑產(chǎn)生的核糖-5-磷酸，是核酸生物合成的必需原料，并且核酸中核糖的分解代謝也可通過此途徑進行；④：

HMP途徑產(chǎn)生的甘油醛-3-磷酸是糖分解的三種途徑（EMP、TCA、HMP）的樞紐點；從甘油醛-3-磷酸可進入不同的糖分解途徑，這種多樣性可以認為是從物質(zhì)代謝上表現(xiàn)生物對環(huán)境的適應(yīng)性。HMP的生物學(xué)意義：①HMP途徑的酶類已在許多動植物材料中發(fā)90（一）定義：由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^程,稱為(葡)糖異生作用。（二）(葡)糖異生的部位：主要在肝臟，其次是腎臟,主要在肝、腎細胞的線粒體及胞漿（三）葡糖異生的歷程：大部分/非全部是糖酵解的逆過程。

(葡)糖異生作用（一）定義：由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^程,稱為(葡)糖91

糖原（或淀粉）葡萄糖-1-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2磷酸烯醇式丙酮酸2丙酮酸葡萄糖己糖激酶果糖激酶果糖-1,6-二磷酸(磷酸酯)酶丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶葡萄糖-6-磷酸(磷酸酯)酶葡萄糖-6-磷酸2草酰乙酸PEP羧激酶糖酵解與糖異生的關(guān)系圖糖原（或淀粉）葡萄糖-1-磷酸果糖-6-磷酸果糖-1，6-92糖異生途徑關(guān)鍵反應(yīng)之一PEP羧激酶

（胞液）ATP+H2O

ADP+Pi丙酮酸羧化酶（輔酶生物素）（線粒體基質(zhì)）P磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）GTPGDP丙酮酸草酰乙酸CO2CO2糖異生途徑關(guān)鍵反應(yīng)之一PEP羧激酶ATP+H2O93糖異生途徑關(guān)鍵反應(yīng)之二果糖-1,6-二磷酸酶+

H2O+Pi果糖-1,6-二磷酸PPOH2COH2COHOOHHOHHHHH2COOH果糖-6-磷酸POH2COHOOHHHH糖異生途徑關(guān)鍵反應(yīng)之二果糖-1,6-二磷酸酶+H2O+94糖異生途徑關(guān)鍵反應(yīng)之三+H2O+Pi葡萄糖6-磷酸酶P葡萄糖-6-磷酸H葡萄糖腦和肌肉中不存在葡萄糖-6-磷酸酶，因此腦和肌肉細胞不能利用葡萄糖-6-磷酸形成葡萄糖。糖異生途徑關(guān)鍵反應(yīng)之三+H2O+Pi葡萄糖6-磷酸酶P葡萄95糖異生的生理意義肝、腸和腎細胞由葡萄糖-6-磷酸形成葡萄糖進入血液，對保證在饑餓狀態(tài)下大腦血糖濃度的相對恒定具有重要意義是補充或恢復(fù)肝糖原儲備的重要途徑糖異生的生理意義肝、腸和腎細胞由葡萄糖-6-磷酸形成葡萄糖進96糖異生的調(diào)節(jié)糖異生和糖酵解這兩個途徑的調(diào)節(jié)酶，如胰高血糖素和胰島素，胰高血糖素/胰島素比例高可誘導(dǎo)促進糖異生代謝物對糖異生的調(diào)節(jié)：糖異生主要原料（甘油、乳酸、氨基酸）濃度增加促進糖異生；乙酰CoA決定Pyr的代謝方向，其濃度增加可加速Pyr進行糖異生糖異生的調(diào)節(jié)糖異生和糖酵解這兩個途徑的調(diào)節(jié)酶，如胰高血糖素和97乙醛酸途徑/循環(huán)（GAC）——TCA的支路Ⅰ.乙醛酸途徑的概念Ⅱ.乙醛酸途徑的反應(yīng)過程Ⅲ.乙醛酸途徑特點與生物學(xué)意義乙醛酸途徑/循環(huán)（GAC）——TCA的支路98許多微生物與植物能夠利用乙酸（乙酰CoA）作為唯一的碳源，并能利用它建造自己的機體；此途徑以乙醛酸為中間代謝物，故稱乙醛酸循環(huán)，并能和TCA循環(huán)相聯(lián)系。乙醛酸途徑/循環(huán)的概念許多微生物與植物能夠利用乙酸（乙酰CoA）作為唯一的碳源，并99CoASH檸檬酸合酶烏頭酸酶NAD+NADH蘋果酸脫氫酶草酰乙酸

OCH3-C~SCoACoASH

OCH3-C~SCoACOO-CH2CH2COO-琥珀酸異檸檬酸裂解酶蘋果酸合酶

O

OH-C-C~OH乙醛酸NAD+草酰乙酸乙醛酸循環(huán)反應(yīng)歷程CoASH檸檬酸合酶烏頭酸酶NAD+NADH蘋果酸脫氫酶草100乙醛酸循環(huán)中的兩個特殊的酶：①異檸檬酸裂解酶：異檸檬酸琥珀酸+乙醛酸②蘋果酸合酶：乙醛酸+乙酰CoA+H2O蘋果酸+HS-CoA乙醛酸循環(huán)中的兩個特殊的酶：①異檸檬酸裂解酶：異檸檬酸琥珀酸101

OCH3-C-SCoACoASH乙

醛

酸

循

環(huán)

和

三

羧

酸

循

環(huán)

反

應(yīng)

歷

程

的

比

較檸檬酸異檸檬酸順烏頭酸－酮戊二酸琥珀酸琥珀酰CoA草酰乙酸蘋果酸

O

OH-C-C~OH乙醛酸

OCH3-C-SCoATCA循環(huán)乙醛酸循環(huán)OCoASH乙

醛

酸

循

環(huán)

和

102乙醛酸循環(huán)的的特點只存在于植物（種子）和微生物中；其實質(zhì)是使乙酰CoA轉(zhuǎn)變?yōu)椴蒗Ｒ宜?，從而進入TCA或異生成葡萄糖；關(guān)鍵酶是異檸檬酸裂解酶和蘋果酸合酶。乙醛酸循環(huán)的生物學(xué)意義植物種子萌發(fā)時將貯存的三酰甘油/脂肪通過乙酰CoA轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟嵌┠?！乙醛酸循環(huán)的的特點只存在于植物（種子）和微生物中；乙醛酸循環(huán)103三、糖原的分解和生物合成——葡聚糖(淀粉和糖原)的代謝Ⅰ.糖原的降解Ⅱ.糖原的生物合成Ⅱ.淀粉的水解Ⅲ.淀粉的生物合成三、糖原的分解和生物合成——葡聚糖(淀粉和糖原)的代謝104糖原的降解定義：糖原分解主要是指肝糖原分解為葡萄糖的過程反應(yīng)部位：胞漿和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)腔面糖原降解過程需要3種酶:磷酸化酶脫支酶磷酸葡萄糖變位酶糖原n+1糖原n+葡萄糖-1-磷酸1.糖原的磷酸解:只作用于α-1,4糖苷p178糖原磷酸化酶限速酶

糖原的降解定義：糖原分解主要是指肝糖原分解為葡萄糖的105脫支酶

(debranchingenzyme)2.脫支酶（雙重功能酶）的作用

①轉(zhuǎn)移葡萄糖殘基—糖基轉(zhuǎn)移酶②水解-1,6-糖苷鍵—糖原脫支酶

磷酸化酶

轉(zhuǎn)移酶活性

α-1,6糖苷酶活性

脫支酶(debranchingenzyme)2.106非還原端+G-1-P極限糊精糖基轉(zhuǎn)移酶α-1,4-糖苷+GH2O脫支酶+G-1-P磷酸化酶磷酸化酶Pi非還原端+G-1-P極限糊精糖基轉(zhuǎn)移酶α-1,4-107葡萄糖-1-磷酸葡萄糖-6-磷酸磷酸葡萄糖變位酶

3.

磷酸葡萄糖變位酶的作用

葡萄糖-6-磷酸酶（細胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)腔面）葡萄糖——葡萄糖-1-磷酸轉(zhuǎn)變成葡萄糖-6-磷酸葡萄糖-1-磷酸葡萄糖-6-磷酸磷酸葡108（一）定義：由葡萄糖合成糖原的過程稱為糖原生成作用。（二）合成部位：

組織：主要在肝臟、肌肉細胞：胞液（三）糖原生物合成過程糖原的生物合成（一）定義：由葡萄糖合成糖原的過程稱為糖原生成作用。糖原的生1091.葡萄糖磷酸化生成葡萄糖-6-磷酸葡萄糖葡萄糖-6-磷酸ATP

ADP己糖激酶;葡萄糖激酶（肝）

2.葡萄糖-6-磷酸轉(zhuǎn)變成葡萄糖-1-磷酸

葡萄糖-1-磷酸磷酸葡萄糖變位酶

葡萄糖-6-磷酸1.葡萄糖磷酸化生成葡萄糖-6-磷酸葡萄糖葡萄糖-6-110*UDPG可看作“活性葡萄糖”，在體內(nèi)充作葡萄糖供體。+UTP尿苷PPPPPiUDPG焦磷酸化酶

3.葡萄糖-1-磷酸轉(zhuǎn)變成尿苷二磷酸葡萄糖

UDPG

2Pi+能量

1-磷酸葡萄糖

尿苷二磷酸葡萄糖(uridinediphosphateglucose,UDPG)

*UDPG可看作“活性葡萄糖”，在體內(nèi)充作葡萄糖供體。+111糖原n+UDPG

糖原n+1+UDP糖原合酶限速酶

UDP

UTP

ADP

ATP

核苷二磷酸激酶4.α-1,4-糖苷鍵式結(jié)合*糖原n為原有的細胞內(nèi)的較小糖原分子，稱為糖原引物(primer)，作為UDPG上葡萄糖基的接受體。糖原n+UDPG糖原n+1+UDP糖原1125.糖原分支的形成

分支酶

(branchingenzyme)

α-1,6-糖苷鍵

α-1,4-糖苷鍵

5.糖原分支的形成分支酶113葡萄糖ATPADP葡糖-6-磷酸磷酸葡糖變位酶葡糖-1-磷酸UTPPPiUDPGUDPG焦磷酸化酶葡萄糖激酶R引物（非還原端）R-α-1,4葡萄糖鏈分支酶

糖原糖原合酶限速酶葡萄糖ATPADP葡糖-6-磷酸磷酸葡糖變位酶葡糖-1-磷酸114糖原代謝的調(diào)節(jié)糖原合酶是糖原合成的限速酶糖原磷酸化酶是糖原分解的限速酶兩者的活性受磷酸化和脫磷酸化的共價修飾及變構(gòu)效應(yīng)的調(diào)節(jié)糖原合酶磷酸化——無活性糖原磷酸化酶磷酸化——有活性糖原代謝的調(diào)節(jié)糖原合酶是糖原合成的限速酶115糖原代謝的調(diào)節(jié)激素調(diào)節(jié)：胰島素——促進糖原合成、抑制糖異生——降低血糖；腎上腺素、胰高血糖素、腎上腺皮質(zhì)激素、生長素——促進糖原降解、糖異生——升高血糖。糖原代謝的調(diào)節(jié)激素調(diào)節(jié)：116肝對糖代謝的調(diào)節(jié)以肝糖原形式貯存葡萄糖，避免葡萄糖過量攝入全身循環(huán)而致血糖增高空腹時肝可將貯存的糖原分解來補充血糖可將甘油、乳酸、氨基酸等小分子物質(zhì)通過糖異生轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟且詽M足機體維持血糖濃度的恒定肝對糖代謝的調(diào)節(jié)以肝糖原形式貯存葡萄糖，避免葡萄糖過量攝入全117肌肉對糖代謝的調(diào)節(jié)貯存糖原——肌糖原乳酸循環(huán)：肌糖原分解產(chǎn)生大量乳酸，乳酸經(jīng)血液循環(huán)至肝，經(jīng)糖異生作用轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蚋翁窃?；葡萄糖?jīng)血液循環(huán)運至肌肉，被肌肉分解利用或合成肌糖原貯存肌肉對糖代謝的調(diào)節(jié)貯存糖原——肌糖原118糖異生活躍有葡萄糖-6磷酸酶【】肝肌肉

乳酸循環(huán)———（Cori循環(huán)）葡萄糖葡萄糖葡萄糖酵解途徑丙酮酸乳酸NADHNAD+乳酸乳酸NAD+NADH丙酮酸糖異生途徑血液糖異生低下沒有葡萄糖-6磷酸酶

【】①乳酸再利用，避免了乳酸的損失

②防止乳酸的堆積引起酸中毒

糖異生活躍【】肝肌肉乳酸循環(huán)———（Cori循環(huán)）119糖原貯積癥糖原貯積癥：參與糖原合成或分解多種酶中有一種或幾種缺乏,以異常量或異常類型的糖原在組織中沉積為特征.根據(jù)缺少酶的不同，目前已知糖原貯積癥至少分為10型。以最常見的I型為例，由于肝臟缺少葡萄糖-6-磷酸酶，糖原不能釋放出葡萄糖來，存在肝臟中的糖原越來越多，肝臟也越來越大，同時出現(xiàn)低血糖的癥狀。孩子就會總是饑餓、大肚子（大肝）、不長個、容易流鼻血、貧血等癥狀。長期低血糖會引起體內(nèi)一系列變化，化驗時會發(fā)現(xiàn)血中乳酸太多，出現(xiàn)酸中毒；血脂很高；尿酸、轉(zhuǎn)氨酶等也會升高。如不經(jīng)過治療患者會出現(xiàn)很多合并癥。糖原貯積癥糖原貯積癥：參與糖原合成或分解多種酶中有一種或幾種120糖原貯積癥糖原貯積病目前還沒有根治的方法。大部分有低血糖表現(xiàn)的糖原貯積病的治療是以生玉米淀粉為主的綜合治療。生玉米淀粉為主的綜合治療不能治愈此病，但可以大大改善病人的臨床癥狀，在根治方法發(fā)明之前，必須堅持終生服用。生玉米淀粉吃進體內(nèi)后，在腸道內(nèi)慢慢吸收并慢慢釋放出葡萄糖，可以維持6小時左右血糖正常。血糖正常了，由于低血糖而引起的體內(nèi)一系列病理變化、代謝異常，比如酸中毒、轉(zhuǎn)氨酶升高等都會好轉(zhuǎn)。糖原貯積癥糖原貯積病目前還沒有根治的方法。大部分有低血糖表現(xiàn)121糖代謝障礙高血糖及糖尿癥：空腹血糖濃度高于7.2mmol/L，超過腎糖閾出現(xiàn)糖尿，糖尿病是由于胰島素缺乏或胰島素受體異常引起的低血糖：血糖濃度低于2.8mmol/L，主要影響大腦的正常生理功能糖耐量試驗：診斷有無糖代謝異常糖代謝障礙高血糖及糖尿癥：空腹血糖濃度高于7.2mm122胰島素（insulin）：胰島β-細胞基因表達的產(chǎn)物，A鏈21AA，B鏈30AA。抑制肝糖元分解，促進肝糖元及肌糖元合成，可降低血糖——低血糖效應(yīng)

缺乏：血糖升高，尿中有糖，糖尿病。

過量：血糖過低能量供應(yīng)不足影響大腦機能

胰島素（insulin）：胰島β-細胞基因表達的產(chǎn)物，A鏈2123第八章糖代謝課件124糖尿病（diabetes）是由遺傳因素、免疫功能紊亂、微生物感染及其毒素、自由基毒素、精神因素等等各種致病因子作用于機體，導(dǎo)致胰島功能減退、胰島素抵抗等而引發(fā)的糖、蛋白質(zhì)、脂肪、水和電解質(zhì)等一系列代謝紊亂綜合征。臨床上以高血糖為主要特點，典型病例可出現(xiàn)多尿、多飲、多食、消瘦等表現(xiàn)，即“三多一少”癥狀，糖尿?。ㄑ牵┮坏┛刂撇缓脮l(fā)并發(fā)癥，導(dǎo)致腎、眼、足等部位的衰竭病變，嚴(yán)重者會造成尿毒癥。

糖尿?。╠iabetes）是由遺傳因素、免疫功能紊亂、微生物125Ⅰ型糖尿病多發(fā)生于青少年，因胰島素分泌缺乏，依賴外源胰島素補充以維持生命。Ⅱ型糖尿病多見于30歲以后的中老年人，其胰島素分泌量并不低甚至還偏高，主要是機體對胰島素不敏感，即胰島素抵抗。Ⅰ型糖尿病多發(fā)生于青少年，因胰島素分泌缺乏，依賴外源胰島素補126第八章糖代謝課件127糖尿?。禾悄虿。?28

水解的鍵作用位點產(chǎn)物α-淀粉酶α-1,4糖苷鍵任何位置麥芽糖和葡萄糖及小分子多糖β-淀粉酶α-1,4糖苷鍵非還原性單位麥芽糖連續(xù)單位α-1,6糖苷酶

α-1,6糖苷鍵分支處糊精/麥芽糖淀粉的降解——酶促水解水解的鍵作用129淀粉的生物合成GATPADPG-6-PG-1-P(A)UTPPPi(A)UDPG焦磷酸化酶n(A)UDPG引物(G)mm≥2(A)UDPG轉(zhuǎn)糖苷酶n(A)UDP（α-1,4-G）n+m直鏈淀粉Q酶(α-1,6糖苷鍵)G激酶葡糖磷酸變位酶支鏈淀粉淀粉的生物合成GATPADPG-6-PG-1-P(A)UTP130要點回顧糖分解代謝：糖酵解途徑、三羧酸循環(huán)、戊糖磷酸途徑、葡糖異生作用、乙醛酸途徑糖原的降解（糖原磷酸化酶、脫支酶）糖原的生物合成（糖原合酶、分支酶）要點回顧糖分解代謝：糖酵解途徑、三羧酸循環(huán)、戊糖磷酸途131經(jīng)常不斷地學(xué)習(xí),你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量StudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheMoreYouKnow,TheMorePowerfulYouWillBe寫在最后經(jīng)常不斷地學(xué)習(xí),你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量寫132ThankYou在別人的演說中思考，在自己的故事里成長ThinkingInOtherPeople‘SSpeeches，GrowingUpInYourOwnStory講師：XXXXXXXX年XX月XX日ThankYou133第八章糖代謝本章簡介本章習(xí)題要點回顧掌握內(nèi)容講授第八章糖代謝本章簡介本章習(xí)題要點回顧掌握內(nèi)容講授134第八章糖代謝本章主要介紹生物體內(nèi)糖的新陳代謝——分解代謝和合成代謝，伴隨物質(zhì)代謝進行能量代謝。重點掌握糖的主要分解代謝途徑——糖酵解、三羧酸循環(huán)、葡糖異生作用；糖原的降解與生物合成；糖代謝中的調(diào)節(jié)酶。理解戊糖磷酸途徑、乙醛酸循環(huán)。第八章糖代謝本章主要介紹生物體內(nèi)糖的新陳代謝——分解代謝135第八章糖代謝一、糖代謝總論二、糖的分解代謝（1）糖酵解作用（2）丙酮酸去路

（3）檸檬酸循環(huán)（4）戊糖磷酸途徑（5）葡糖異生作用（6）乙醛酸途徑三、葡聚糖（糖原、淀粉）的代謝（1）糖原的降解（2）糖原的生物合成（3）淀粉的水解（4）淀粉的生物合成

第八章糖代謝一、糖代謝總論三、葡聚糖（糖原、淀粉）的代謝136

新陳代謝的概念:生物體與外界環(huán)境進行物質(zhì)交換和能量交換的全過程.新陳代謝

合成代謝（同化作用）

分解代謝（異化作用）生物小分子合成為生物大分子需要能量釋放能量生物大分子分解為生物小分子能量代謝物質(zhì)代謝新陳代謝的概念:生物體與外界環(huán)境進行物質(zhì)交換和能量交換的全137一、糖代謝總論糖代謝包括分解代謝和合成代謝。動物和大多數(shù)微生物所需的能量，主要是由糖的分解代謝提供的。另方面，糖分解的中間產(chǎn)物，又為生物體合成其它類型的生物分子，如氨基酸、核苷酸和脂肪酸等，提供碳源或碳鏈骨架植物和某些藻類能夠利用太陽能，將二氧化碳和水合成糖類化合物，即光合作用。光合作用將太陽能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能（主要是糖類化合物），是自然界規(guī)模最大的一種能量轉(zhuǎn)換過程一、糖代謝總論糖代謝包括分解代謝和合成代謝。138糖酵解作用——無氧降解Ⅰ.糖酵解概念與反應(yīng)過程Ⅱ.糖酵解作用的調(diào)控Ⅲ.EMP的能量計算與意義二、糖的分解代謝糖代謝為生物體提供重要的碳源和能源，糖的分解代謝是生物體的取能方式，實質(zhì)上是糖的氧化作用糖酵解作用——無氧降解二、糖的分解代謝糖代謝為生物體提供重要139糖的分解代謝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糖酵解途徑檸檬酸/三羧酸循環(huán)（有氧或無氧）（有氧）（無氧）胞液線粒體CO2H2OATP糖的分解代謝葡萄糖葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇乙酰CoA三羧酸循環(huán)140Ⅰ.糖酵解作用(glycolysis)（Embden

MeyerhofParnas

EMP）概念與反應(yīng)過程（一）概念：在無氧的條件下，葡萄糖或糖原分解成丙酮酸，并釋放少量能量的過程稱為糖的無氧分解。這一過程與酵母菌使糖發(fā)酵的過程相似，又稱為糖酵解，簡稱EMP途徑。（二）反應(yīng)部位：細胞液（胞漿）（三）EMP途徑的生化歷程—2個階段Ⅰ.糖酵解作用(glycolysis)（EmbdenMey141

EMP途徑的2個階段丙酮酸葡萄糖耗能階段產(chǎn)能階段己糖激酶EMP途徑的2個階段丙酮酸葡萄糖耗能階段產(chǎn)能階段己糖激酶142葡萄糖G葡萄糖-6-磷酸G-6-PATPATPATPADPADPPP1.1葡萄糖磷酸化1.己糖磷酸酯的生成（G→F-1,6-2P）2.磷酸丙糖的生成（F-1,6-2P→2GAP）耗能階段1.己糖磷酸酯的生成（G→F-1,6-2P）己糖激酶是EMP途徑中第一個調(diào)節(jié)酶，催化第一個ATP磷酸化反應(yīng)基本上是不可逆的；這就保證了進入細胞內(nèi)的G可立即被轉(zhuǎn)化為磷酸化形式；不但活化了G分子，還保證了G分子一旦進入細胞就有效地被捕獲，不會再透出胞外。葡萄糖G143己糖激酶與葡萄糖

結(jié)合的誘導(dǎo)契合作用

Theconformationofhexokinasechangesmarkedlyonbindingglucose(showninred).Thetwolobesoftheenzymecometogetherandsurroundthesubstrate.

p69己糖激酶與葡萄糖

結(jié)合的誘導(dǎo)契合作用Theconf1441.2己糖磷酸異構(gòu)化G-6-PF-6-P己糖磷酸異構(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。1.2己糖磷酸異構(gòu)化G-6-PF-145P1.31,6-二磷酸果糖的生成ATPATPADPP果糖磷酸激酶PFK是EMP中第二個調(diào)節(jié)酶,并且是最關(guān)鍵的限速酶，糖酵解速度決定于此酶的活性；催化此途徑中的第二個ATP磷酸化反應(yīng)；反應(yīng)不可逆；P1.31,6-二磷酸果糖的生成ATPATPADPP146PFK是一種別/變構(gòu)酶，ATP結(jié)合到此酶的調(diào)控部位，降低該酶對F-6-P的親和力，ATP對該酶的變構(gòu)抑制效應(yīng)可被AMP解除，因此，ATP/AMP的比例關(guān)系對此酶有明顯的調(diào)節(jié)作用PFK活性受H+的影響，當(dāng)pH下降時H+對該酶有抑制作用，可以阻止整個糖酵解途徑的繼續(xù)進行，從而防止乳酸的繼續(xù)形成，可防止血液pH的下降，有利于避免酸中毒。PFK是一種別/變構(gòu)酶，ATP結(jié)合到此酶的調(diào)控部位，降低該酶147磷酸果糖激酶己糖激酶磷酸己糖異構(gòu)酶葡萄糖果糖－6－磷酸葡萄糖－6－磷酸果糖－

1,6－二磷酸ATPADPATP磷酸化酶糖原葡萄糖-1-磷酸磷酸果糖變位酶ADP己糖激酶果糖磷酸激酶ATPATP磷酸果糖激酶己糖激酶磷酸己糖異構(gòu)酶葡萄糖果糖－6－148CHOCH2OPCCHCH2OCOHOPHOHH果糖-1,6-二磷酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛②.磷酸丙糖的生成。（F-1,6-2P→2GAP）DHAPGAP2.1果糖-1,6-二磷酸的裂解CHOCH2OPCCHCH2OCOHOPHOHH果糖-1,61492.2丙糖磷酸的同分異構(gòu)化相當(dāng)于果糖-1,6-二磷酸裂解為兩分子的甘油醛-3-磷酸。2.2丙糖磷酸的同分異構(gòu)化相當(dāng)于果糖-1,6-二磷150丙糖磷酸異構(gòu)酶的催化反應(yīng)是極其迅速的，只要酶與底物分子一旦相互碰撞，反應(yīng)就即刻完成，因此任何加速丙糖磷酸異構(gòu)酶催化效率的措施都不能再提高它的反應(yīng)速度；又由于DHAP和GAP互變異構(gòu)極其迅速，因此這兩種物質(zhì)總是維持在反應(yīng)的平衡狀態(tài)。在正常進行的酶解系統(tǒng)里,易向生成GAP的方向轉(zhuǎn)移.只有轉(zhuǎn)變成GAP才能進入糖酵解途徑。丙糖磷酸異構(gòu)酶的催化反應(yīng)是極其迅速的，只要酶與底物分子一旦相151GAP的氧化是EMP中唯一一次遇到的氧化作用，GAP的醛基氧化為羧基時，同時進行脫氫和磷酸化作用，并引起分子內(nèi)部能量重新分配，生成高能磷酸化合物1,3-BPG

，脫下的氫為NAD+

接受。甘油醛-3-磷酸脫氫酶的作用是負協(xié)同效應(yīng)3.13-磷酸甘油醛氧化為1,3-二磷酸甘油酸CHOHCH2OCHOPCHOHCH2OCOO～PP+NAD++Pi+NADH+H+HH3-磷酸甘油醛1，3-二磷酸甘油酸產(chǎn)能階段1,3-BPGGAP③.丙酮酸的生成。（2GAP→2Pyr）GAP的氧化是EMP中唯一一次遇到的氧化作用，GAP的醛基氧152甘油醛-3-磷酸脫氫酶GAPDH具有4個亞基可以和4個NAD+結(jié)合，但結(jié)合常數(shù)不一樣，結(jié)合NAD+后會引起酶構(gòu)象變化，酶結(jié)合了2個NAD+后再要結(jié)合第3、4個NAD+就不容易了，實驗發(fā)現(xiàn)此酶只能結(jié)合2個NAD+，即此酶只有一半位點能與NAD+結(jié)合并起反應(yīng)——半位反應(yīng)性。甘油醛-3-磷酸脫氫酶GAPDH具有4個亞基可以和4個NAD153砷酸鹽破壞甘油醛-3-磷酸脫氫酶催化產(chǎn)物1，3-二磷酸甘油酸的形成，砷酸鹽代替磷酸與GAP結(jié)合并