交大生化筆記

1、第六章 糖 代 謝第一節(jié) 概述糖是一類化學本質(zhì)為多羥醛或多羥酮及其衍生物的有機化合物。在人體內(nèi)糖的主要形式是葡萄糖(glucose，Glc)及糖原(glycogen，Gn)。葡萄糖是糖在血液中的運輸形式，在機體糖代謝中占據(jù)主要地位；糖原是葡萄糖的多聚體,包括肝糖原、肌糖原和腎糖原等，是糖在體內(nèi)的儲存形式。葡萄糖與糖原都能在體內(nèi)氧化提供能量。食物中的糖是機體中糖的主要來源，被人體攝入經(jīng)消化成單糖吸收后，經(jīng)血液運輸?shù)礁鹘M織細胞進行合成代謝和分解代謝。機體內(nèi)糖的代謝途徑主要有葡萄糖的無氧酵解、有氧氧化、磷酸戊糖途徑、糖原合成與糖原分解、糖異生以及其他己糖代謝等。本章重點介紹葡萄糖在機體中血糖濃度動態(tài)

2、平衡的維持和前五種主要代謝的途徑、生理意義及其調(diào)節(jié)。第二節(jié) 糖的消化和吸收食物中的糖主要是淀粉，另外包括一些雙糖及單糖。多糖及雙糖都必須經(jīng)過酶的催化水解成單糖才能被吸收。食物中的淀粉經(jīng)唾液中的淀粉酶作用，催化淀粉中-1，4-糖苷鍵的水解，產(chǎn)物是葡萄糖、麥芽糖、麥芽寡糖及糊精。由于食物在口腔中停留時間短，淀粉的主要消化部位在小腸。小腸中含有胰腺分泌的淀粉酶，催化淀粉水解成麥芽糖、麥芽三糖、糊精和少量葡萄糖。在小腸黏膜刷狀緣上，含有糊精酶，此酶催化極限糊精的-1，4-糖苷鍵及-1，6-糖苷鍵水解，使-糊精水解成葡萄糖；刷狀緣上還有麥芽糖酶可將麥芽三糖及麥芽糖水解為葡萄糖。小腸黏膜還有蔗糖酶和乳糖酶

3、，前者將蔗糖分解成葡萄糖和果糖，后者將乳糖分解成葡萄糖和半乳糖。糖被消化成單糖后的主要吸收部位是小腸上段(圖6-1)，己糖尤其是葡萄糖被小腸上皮細胞攝取是一個依賴Na+的耗能的主動攝取過程，有特定的載體參與：在小腸上皮細胞刷狀緣上，存在著與細胞膜結(jié)合的Na+-葡萄糖聯(lián)合轉(zhuǎn)運體，當Na+經(jīng)轉(zhuǎn)運體順濃度梯度進入小腸上皮細胞時，葡萄糖隨Na+一起被移入細胞內(nèi)，這時對葡萄糖而言是逆濃度梯度轉(zhuǎn)運。這個過程的能量是由Na+的濃度梯度（化學勢能）提供的，它足以將葡萄糖從低濃度轉(zhuǎn)運到高濃度。當小腸上皮細胞內(nèi)的葡萄糖濃度增高到一定程度，葡萄糖經(jīng)小腸上皮細胞基底面單向葡萄糖轉(zhuǎn)運體（unidirectional g

4、lucose transporter）順濃度梯度被動擴散到血液中。小腸上皮細胞內(nèi)增多的Na+通過鈉鉀泵(Na+-K+ ATP酶)，利用ATP提供的能量，從基底面被泵出小腸上皮細胞外,進入血液，從而降低小腸上皮細胞內(nèi)Na+濃度，維持刷狀緣兩側(cè)Na+的濃度梯度,使葡萄糖能不斷地被轉(zhuǎn)運。第三節(jié) 血 糖血液中的葡萄糖，稱為血糖(blood sugar)。體內(nèi)血糖濃度是反映機體內(nèi)糖代謝狀況的一項重要指標。正常情況下，血糖濃度是相對恒定的。正常人空腹血漿葡萄糖糖濃度為3.96.1mmolL(葡萄糖氧化酶法)。空腹血漿葡萄糖濃度高于70 mmolL稱為高血糖，低于39mmolL稱為低血糖。要維持血糖濃度的相

5、對恒定，必須保持血糖的來源和去路的動態(tài)平衡。 一、血糖的主要來源及去路 血糖的來源：食物中的糖是血糖的主要來源；肝糖原分解是空腹時血糖的直接來源；非糖物質(zhì)如甘油、乳酸及生糖氨基酸通過糖異生作用生成葡萄糖，在長期饑餓時作為血糖的來源。 血糖的去路：在各組織中氧化分解提供能量，這是血糖的主要去路；在肝臟、肌肉等組織進行糖原合成；轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌羌捌溲苌?，如核糖、氨基糖和糖醛酸等；轉(zhuǎn)變?yōu)榉翘俏镔|(zhì)，如脂肪、非必需氨基酸等；血糖濃度過高時，由尿液排出。血糖濃度大于8889.99mmolL，超過腎小管重吸收能力，出現(xiàn)糖尿。將出現(xiàn)糖尿時的血糖濃度稱為腎糖閾。糖尿在病理情況下出現(xiàn)，常見于糖尿病患者。二、血糖濃度

6、的調(diào)節(jié) 正常人體血糖濃度維持在一個相對恒定的水平，這對保證人體各組織器官的利用非常重要，特別是腦組織,幾乎完全依靠葡萄糖供能進行神經(jīng)活動，血糖供應不足會使神經(jīng)功能受損，因此血糖濃度維持在相對穩(wěn)定的正常水平是極為重要的。 正常人體內(nèi)存在著精細的調(diào)節(jié)血糖來源和去路動態(tài)平衡的機制，保持血糖濃度的相對恒定是神經(jīng)系統(tǒng)、激素及組織器官共同調(diào)節(jié)的結(jié)果。 神經(jīng)系統(tǒng)對血糖濃度的調(diào)節(jié)主要通過下丘腦和自主神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)相關激素的分泌。激素對血糖濃度的調(diào)節(jié)，主要是通過胰島素、胰高血糖素、腎上腺素、糖皮質(zhì)激素、生長激素及甲狀腺激素之間相互協(xié)同、相互拮抗以維持血糖濃度的恒定。激素對血糖濃度的調(diào)節(jié)見表6-1。肝臟是調(diào)節(jié)血糖濃

7、度的最主要器官。血糖濃度和各組織細胞膜上葡萄糖轉(zhuǎn)運體（glucose transporters）是器官水平調(diào)節(jié)的兩個主要影響因素，此時細胞膜上葡萄糖轉(zhuǎn)運體家族有GLUT1-5，是雙向轉(zhuǎn)運體。在正常血糖濃度情況下，各組織細胞通過細胞膜上GLUT1和 GLUT3攝取葡萄糖作為能量來源；當血糖濃度過高是，肝細胞膜上的GLUT2起作用，快速攝取過多的葡萄糖進入肝細胞，通過肝湯圓合成來降低血糖濃度；血糖濃度過高會刺激胰島素分泌，導致肌肉和脂肪住址細胞膜上GLUT4的量迅速增加，加快對血液中葡萄糖的吸收，合成肌糖原或轉(zhuǎn)變成脂肪儲存起來。當血糖濃度偏低時，肝臟通過糖原分解及糖異生升高血糖濃度。 從體外實驗了

8、解機體對血糖濃度的調(diào)節(jié)能力，可以通過葡萄糖耐量試驗（glucose tolerance test，GTT）獲得糖耐量試驗曲線加以理解，見圖6-2。正常人由于存在精細的調(diào)節(jié)機制，空腹時正常血糖濃度是3.8-6.1 mmolL，在口服或靜脈注射葡萄糖2小時后血糖濃度7.8 mmolL。糖耐量減退病人，一般空腹血糖濃度7.0 mmolL，口服或靜脈注射葡萄糖0.5-1小時后最高濃度11.1 mmolL，2小時血糖濃度7.8 mmolL，稱為亞臨床或無癥狀的糖尿病，糖耐量試驗在這種病人的早期診斷上頗具意義。典型的糖尿病人糖耐量試驗為：空腹血糖濃度在7.0 mmolL，口服或靜脈注射葡萄糖2小時后血糖濃

9、度11.1 mmolL，說明病人調(diào)節(jié)血糖濃度能力降低。目前臨床上建議檢測空腹血糖濃度和2小時餐后血糖濃度，簡化糖耐量試驗過程。 第四節(jié) 糖的無氧酵解當機體處于相對缺氧情況(如劇烈運動)時，葡萄糖或糖原分解生成乳酸，并產(chǎn)生能量的過程稱之為糖的無氧酵解。這個代謝過程常見于運動時的骨骼肌，因與酵母的生醇發(fā)酵非常相似，故又稱為糖酵解。反應過程參與糖酵解反應的一系列酶存在在細胞質(zhì)中，因此糖酵解的全部反應過程均在細胞質(zhì)中進行。根據(jù)反應特點，可將整個過程分為四個階段： （一） 己糖磷酸化：1. 葡萄糖或糖原磷酸化為6-磷酸葡萄糖（glucose-6-phosphate,G-6-P）（1）催化葡萄糖生成G-6

10、-P的是己糖激酶（hexokinase，HK）, ATP提供磷酸基團，Mg2+作為激活劑。這個反應的G0 =-16.7KJ/mol,基本是一個不可逆的反應。己糖激酶是糖酵解過程關鍵酶之一。己糖激酶廣泛存在各組織中，Km為0.1mmolL，對葡萄糖的親和力高。哺乳動物中已發(fā)現(xiàn)了四種己糖激酶的同工酶-型。型酶只存在于肝臟，對葡萄糖有高度專一性，又稱葡萄糖激酶(glucokinase，GK)，GK對葡萄糖的Km為10mmolL，對葡萄糖的親和力低，這種特性的存在，使GK催化的酶促反應只有在飲食后大量消化吸收的葡萄糖進入肝臟后才加強，生成糖原儲存于肝中，在維持血糖濃度恒定的過程中發(fā)揮了重要作用。（2）

11、從糖原開始的分解途徑，是糖原在磷酸化酶的作用下成為1-磷酸葡萄糖（G-1-P），再變位成為G-6-P。（3）G-6-P是一個重要的中間代謝產(chǎn)物，是許多糖代謝途徑（無氧酵解、有氧氧化、磷酸戊糖途徑、糖原合成、糖原分解）的連接點。（4）葡萄糖進入細胞后進行了一系列的磷酸化,其目的在于：磷酸化后的化合物極性增高，不能自由進出細胞膜，因而葡萄糖磷酸化后不易逸出胞外，反應限制在細胞質(zhì)中進行；同時從ATP中釋放出的能量儲存到了6-磷酸葡萄糖中；另外結(jié)合了磷酸基團的化合物不僅能減低酶促反應的活化能，同時能提高酶促反應的特異性。2 G-6-P生成6-磷酸果糖（fructose-6-phosphate,F-6-

12、P） 此反應在磷酸己糖異構(gòu)酶催化下進行，是一個醛-酮異構(gòu)變化。3. 6-磷酸果糖生成1，6-二磷酸果糖(Fructose l，6 bisphosphate，F(xiàn)-1，6-BP)催化此反應的酶是6-磷酸果糖激酶1(6-phosphofructokinase1，PFK 1)，這是糖酵解途徑的第二次磷酸化反應，需要ATP與Mg2+參與，G0 =-14.2KJ/mol,反應不可逆。6-磷酸果糖激酶1是糖酵解過程的主要限速酶,是糖酵解過程中的主要調(diào)節(jié)點。 至此，糖酵解完成了代謝的第一個階段，這一階段的主要特點是葡萄糖的磷酸化，并伴隨著能量的消耗，糖酵解若從葡萄糖開始磷酸解，則每生成1分子F-1，6-BP消

13、耗了2分子ATP；若從糖原開始磷酸解，則每生成1分子F-1，6-BP消耗1分子ATP。在這一階段中有二個不可逆反應，從葡萄糖開始由二個關鍵酶己糖激酶和6-磷酸果糖激酶1催化；從糖原開始由二個關鍵酶磷酸化酶和6-磷酸果糖激酶1催化，它們是糖酵解過程的調(diào)節(jié)點。(二)1分子磷酸己糖裂解為2分子磷酸丙糖F-1，6-BP裂解為2分子磷酸丙糖，此反應由醛縮酶催化，反應可逆。3-磷酸甘油醛和磷酸二羥丙酮，兩者互為異構(gòu)體，在磷酸丙糖異構(gòu)酶催化下可互相轉(zhuǎn)變，當3-磷酸甘油醛在繼續(xù)進行反應時，磷酸二羥丙酮可不斷轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油醛，這樣1分子F-1，6-BP生成2分子3-磷酸甘油醛。 (三)2分子磷酸丙糖氧化為2

14、分子丙酮酸13-磷酸甘油醛脫氫氧化成為1，3-二磷酸甘油酸此反應由3磷酸甘油醛脫氫酶催化脫氫、加磷酸，其輔酶為NAD+，反應脫下的氫交給NAD+成為NADH+H+；反應時釋放的能量儲存在所生成的1，3-二磷酸甘油酸1位的羧酸與磷酸的構(gòu)成的混合酸酐內(nèi)，此高能磷酸基團可將能量轉(zhuǎn)移給ADP形成ATP。21，3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變3-磷酸甘油酸此反應由3-磷酸甘油酸激酶催化，產(chǎn)生1分子ATP,這是無氧酵解過程中第一次生成ATP。由于是1分子葡萄糖產(chǎn)生2分子1，3-二磷酸甘油酸，所以在這一過程中，1分子葡萄糖可產(chǎn)生2分子ATP。ATP的產(chǎn)生方式是底物水平磷酸化(substrate level phosph

15、orylation)，能量是由底物中的高能磷酸基團直接轉(zhuǎn)移給ADP形成ATP。33-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成2-磷酸甘油酸此反應由磷酸甘油酸變位酶催化，磷酸基團由3-位轉(zhuǎn)至2-位。 4.2-磷酸甘油酸脫水生成磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate，PEP)此脫水反應由烯醇化酶所催化，Mg2+作為激活劑。反應過程中，分子內(nèi)部能量重新分配，形成含有高能磷酸基團的磷酸烯醇式丙酮酸。 5磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變丙酮酸 此反應由丙酮酸激酶(pyruvate kinase，PK) 催化，Mg2+作為激活劑,產(chǎn)生1分子ATP,G0=-61.9KJ/mol,在生理條件下，此反應不可逆。丙酮酸激酶也是無氧

16、酵解過程中的關鍵酶及調(diào)節(jié)點。這是無氧酵解過程第二次生成ATP，產(chǎn)生方式也是底物水平磷酸化。由于是1分子葡萄糖產(chǎn)生2分子丙酮酸，所以在這一過程中，1分子葡萄糖可產(chǎn)生2分子ATP。反應的第二階段的特點是能量的產(chǎn)生。無氧酵解過程的能量產(chǎn)生主要在3-磷酸甘油醛脫氫成為1，3-二磷酸甘油酸及磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)楸徇^程中，共產(chǎn)生4分子ATP，產(chǎn)生方式都是底物水平磷酸化。這一階段中丙酮酸激酶是糖酵解過程的另一個關鍵酶和調(diào)節(jié)點。(四)2分子丙酮酸還原為2分子乳酸在無氧條件下，丙酮酸被還原為乳酸。此反應由乳酸脫氫酶催化，乳酸脫氫酶有多種同工酶(詳見第四章)，骨骼肌中主要含有LDH5，它和丙酮酸親和力較高，

17、有利于丙酮酸還原為乳酸，LDH5的輔酶是NAD+。還原反應所需的NADH+H+是3-磷酸甘油醛脫氫時產(chǎn)生，作為供氫體脫氫后成為NAD+，再作為3-磷酸甘油醛脫氫酶的輔酶。因此，NAD+來回穿梭，起著遞氫作用，使無氧酵解過程持續(xù)進行。在有氧的條件下，3-磷酸甘油醛脫氫產(chǎn)生的NADH+H+從細胞質(zhì)中通過穿梭系統(tǒng)進入線粒體經(jīng)電子傳遞鏈傳遞生成水，同時釋放出能量(詳見“第八章”)。二、糖酵解過程的能量變化1分子葡萄糖在缺氧的條件下轉(zhuǎn)變?yōu)?分子乳酸，同時伴隨著能量的產(chǎn)生，凈產(chǎn)生2分子ATP；糖原開始1分子葡萄糖單位糖酵解成乳酸，凈產(chǎn)生3分子ATP（表6-3）。三、糖酵解的生理意義(一) 主要的生理功能是

18、在缺氧時迅速提供能量(二)正常情況下為一些細胞提供部分能量(三) 糖酵解是糖有氧氧化的前段過程，其一些中間代謝物是脂類、氨基酸等合成的前體。四、糖酵解的調(diào)節(jié) 糖酵解途徑中有3個不可逆反應：分別由己糖激酶(葡萄糖激酶)、6-磷酸果糖激酶1和丙酮酸激酶催化的反應。它們是糖無氧酵解途徑的三個調(diào)節(jié)點，其中以6-磷酸果糖激酶1的活性是該途徑中的主要調(diào)節(jié)點。 (一)己糖激酶活性的別構(gòu)調(diào)節(jié)骨骼肌中的己糖激酶的Km相對較小,在血糖達到一定濃度后，活性就能達到最高，它是一種別構(gòu)酶，其活性受到自身反應產(chǎn)物6-磷酸葡萄糖的抑制。肝內(nèi)的葡萄糖激酶的直接調(diào)節(jié)因素是血糖濃度，由于葡萄糖激酶Km相對較大,在餐后、血糖濃度很

19、高時，過量的葡萄糖運輸?shù)礁蝺?nèi)，肝內(nèi)的葡萄糖激酶激活；葡萄糖激酶也是別構(gòu)酶，活性受到6-磷酸果糖的抑制，而不受6-磷酸葡萄糖的抑制，這樣可保證肝糖原順利合成。 (二)6-磷酸果糖激酶1的別構(gòu)調(diào)節(jié)6-磷酸果糖激酶1是糖酵解途徑中最重要的一個調(diào)節(jié)點，它是別構(gòu)酶，由4個亞基組成，有很多激活劑和抑制劑。高濃度ATP、檸檬酸是此酶的變構(gòu)抑制劑。ADP、AMP、2，6-二磷酸果糖(Fructose 2，6 bisphosphate，F(xiàn)-2，6-BP)是此酶的變構(gòu)激活劑。2，6-二磷酸果糖盡管和1，6二磷酸果糖結(jié)構(gòu)相似，但F-2，6-BP不是6-磷酸果糖激酶1的產(chǎn)物，而是6-磷酸果糖激酶1最強烈的激活劑、最重

20、要的調(diào)節(jié)因素。 F-2，6-BP的生成是以6-磷酸果糖為底物在6-磷酸果糖激酶2(6-phosphofructokinase2，PFK2)催化下產(chǎn)生(圖6-5)。6-磷酸果糖激酶2是雙功能酶，包括6-磷酸果糖激酶2與2,6-二磷酸果糖酶2活性，它們同時存在于一條55x103(55kDa )的多肽鏈中。6-磷酸果糖激酶2的別構(gòu)激活劑是底物F-6-P，在糖供應充分時，F(xiàn)-6-P激活雙功能酶中的6-磷酸果糖激酶2的活性、抑制2,6-二磷酸果糖酶2活性,產(chǎn)生大量F-2，6-BP。相反，在葡萄糖供應不足的情況下，胰高血糖素刺激產(chǎn)生cAMP,激活A激酶,使雙功能酶磷酸化后,雙功能酶中的6-磷酸果糖激酶2活

21、性抑制而2,6-二磷酸果糖酶2活性激活，減少F-2，6-BP產(chǎn)生。由此可見，在高濃度葡萄糖的情況下，2，6-二磷酸果糖濃度提高，可激活6-磷酸果糖激酶1，促進糖酵解過程進行。 F-2，6-BP在參與糖代謝調(diào)節(jié)中起著重要作用。(三)丙酮酸激酶 丙酮酸激酶是糖酵解過程的第二個調(diào)節(jié)點，1，6-二磷酸果糖是此酶的別構(gòu)激活劑，而ATP是該酶的別構(gòu)抑制劑，ATP能降低該酶對底物磷酸烯醇式丙酮酸的親和力；乙酰輔酶A及游離長鏈脂肪酸也是該酶抑制劑，它們都是產(chǎn)生ATP的重要物質(zhì)。第五節(jié) 糖的有氧氧化有氧氧化(aerobic oxidation)是指葡萄糖生成丙酮酸后，在有氧條件下，進一步氧化生成乙酰輔酶A，經(jīng)三

22、羧酸循環(huán)徹底氧化成水、二氧化碳及能量的過程。這是糖氧化的主要方式，是機體獲得能量的主要途徑。一、反應過程（一）葡萄糖氧化生成丙酮酸； 這一階段和糖酵解過程相似，在細胞質(zhì)中進行。在缺氧的條件下丙酮酸生成乳酸。在有氧的條件下丙酮酸進入線粒體生成乙酰輔酶A，再進入三羧酸循環(huán)。（二）丙酮酸氧化脫羧生成乙酰輔酶A 在有氧條件下，丙酮酸從細胞質(zhì)進入線粒體。在丙酮酸脫氫酶復合體(pyruvate dehydrogenase complex)的催化下進行氧化脫羧反應，該反應的G0=-395kJmol，反應不可逆(圖6-6)。丙酮酸脫氫酶復合體是由三種酶組成的多酶復合體，它包括丙酮酸脫氫酶，二氫硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶

23、及二氫硫辛酸脫氫酶(表6-4)。以乙酰轉(zhuǎn)移酶為核心，周圍排列著丙酮酸脫氫酶及二氫硫辛酸脫氫酶。參與的輔酶有TPP，硫辛酸，F(xiàn)AD，NAD+，輔酶A。在多酶復合體中進行著緊密相連的連鎖反應過程，反應迅速完成，催化效率高，使丙酮酸脫羧和脫氫生成乙酰輔酶A及NADH+H+。 （三）三羧酸循環(huán)丙酮酸氧化脫羧生成的乙酰輔酶A要徹底進行氧化，這個氧化過程是三羧酸循環(huán)(tricarboxylic acid cycle，TCA cycle)。三羧酸循環(huán)是Krebs于1937年發(fā)現(xiàn)的。故又稱Krebs循環(huán)。因為循環(huán)中第一個中間產(chǎn)物是檸檬酸，故又稱檸檬酸循環(huán)(citric acid cycle)。乙酰輔酶A與草酰

24、乙酸縮合生成含有3個羧基的檸檬酸，再經(jīng)過一系列反應重新變成草酰乙酸完成一輪循環(huán)，其中氧化反應脫下的氫經(jīng)線粒體內(nèi)膜上經(jīng)呼吸鏈傳遞生成水，氧化磷酸化生成ATP(詳見“生物氧化”章)；而脫羧反應生成的二氧化碳則通過血液運輸?shù)胶粑到y(tǒng)而被排出，是體內(nèi)二氧化碳的主要來源。1.三羧酸循環(huán)反應過程：（1）乙酰輔酶A與草酰乙酸縮合生成檸檬酸此反應由檸檬酸合酶（citrate synthase）催化，是三羧酸循環(huán)的關鍵酶，是重要的調(diào)節(jié)點。由于高能硫酯鍵水解時釋出較多自由能，G0=-32.2kJmol，此反應不可逆。（2）檸檬酸經(jīng)順烏頭酸生成異檸檬酸此反應由順烏頭酸酶催化，檸檬酸脫水、加水生成異檸檬酸。（3）異檸

25、檬酸-氧化、脫羧生成-酮戊二酸此反應在異檸檬酸脫氫酶作用下進行脫氫、脫羧，這是三羧酸循環(huán)中第一次氧化脫羧。異檸檬酸脫氫酶(isocitrate dehydrogenase)是三羧酸循環(huán)的限速酶，是最主要的調(diào)節(jié)點，輔酶是NAD+，脫氫生成的NADH+H+經(jīng)線粒體內(nèi)膜上經(jīng)呼吸鏈傳遞生成水，氧化磷酸化生成3分子ATP。異檸檬酸先脫氫生成草酰琥珀酸，再脫羧生成-酮戊二酸。G0=-20.9kJmol。（4）-酮戊二酸氧化、脫羧生成琥珀酰輔酶A此反應在-酮戊二酸脫氫酶復合體(-ketoglutarate dehydrogenase complex)的催化下脫氫、脫羧生成琥珀酰輔酶A，這是三羧酸循環(huán)中第二次

26、氧化脫羧。-酮戊二酸脫氫酶復合體是三羧酸循環(huán)的關鍵酶，是第三個調(diào)節(jié)點。-酮戊二酸脫氫酶復合體是多酶復合體，其組成及反應方式都與丙酮酸脫氫酶復合體相似。它所含的三種酶是-酮戊二酸脫氫酶(需TPP)；硫辛酸琥珀?；D(zhuǎn)移酶(需硫辛酸和輔酶A)；二氫硫辛酸脫氫酶(需FAD、NAD+)。脫氫生成NADH+H+，經(jīng)線粒體內(nèi)膜上經(jīng)呼吸鏈傳遞生成水，氧化磷酸化生成3分子ATP。由于反應中分子內(nèi)部能量重排，產(chǎn)物琥珀酰輔酶A中含有一個高能硫酯鍵，此反應不可逆。G0=-33.5kJmol。（5）琥珀酰輔酶A轉(zhuǎn)變?yōu)殓晁?此反應由琥珀酸硫激酶（琥珀酰輔酶A合成酶）催化，琥珀酰輔酶A中的高能硫酯鍵釋放能量，可以轉(zhuǎn)移給A

27、DP（或GDP），形成ATP（或GTP）。細胞中有兩種同工酶，一種形成ATP，另一種形成GTP。這是因為琥珀酸硫激酶由、亞基組成，亞基上有磷酸化的組氨酸殘基以及結(jié)合CoA的位點；亞基上既可以結(jié)合ATP又可以結(jié)合GTP。形成的GTP可在二磷酸核苷激酶催化下，將高能磷酸基團轉(zhuǎn)移給ADP生成ATP。這是三羧酸循環(huán)中唯一的一次底物水平磷酸化，生成1分子ATP。（6）琥珀酸脫氫轉(zhuǎn)變?yōu)檠雍魉岽朔磻社晁崦摎涿复呋?，輔酶是FAD，脫氫后生成FADH2，經(jīng)線粒體內(nèi)膜上經(jīng)呼吸鏈傳遞生成水，氧化磷酸化生成2分子ATP。（7）延胡索酸轉(zhuǎn)變?yōu)樘O果酸 此反應由延胡索酸酶催化，加水生成蘋果酸。（8）蘋果酸脫氫生成草酰

28、乙酸此反應由蘋果酸脫氫酶催化，輔酶是NAD+，脫氫后生成NADH+H+，經(jīng)線粒體內(nèi)膜上經(jīng)呼吸鏈傳遞生成水，氧化磷酸化生成3分子ATP。三羧酸循環(huán)的總反應方程式為：2. 三羧酸循環(huán)的特點：（1）三羧酸循環(huán)是乙酰輔酶A的徹底氧化過程。草酰乙酸在反應前后并無量的變化。三羧酸循環(huán)中的草酰乙酸主要來自丙酮酸的直接羧化。（2）三羧酸循環(huán)是能量的產(chǎn)生過程，1分子乙酰CoA通過TCA經(jīng)歷了4次脫氫（3次脫氫生成NADH+H+，1次脫氫生成FADH2）、2次脫羧生成CO2，1次底物水平磷酸化，共產(chǎn)生12分子ATP。（3）三羧酸循環(huán)中檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶、-酮戊二酸脫氫酶復合體是反應的關鍵酶，是反應的調(diào)節(jié)點

29、。3. 三羧酸循環(huán)的生理意義（1）三羧酸循環(huán)是糖、脂和蛋白質(zhì)三大物質(zhì)代謝的最終代謝通路。糖、脂和蛋白質(zhì)在體內(nèi)代謝都最終生成乙酰輔酶A，然后進入三羧酸循環(huán)徹底氧化分解成水、CO2和產(chǎn)生能量。（2）三羧酸循環(huán)是糖、脂和蛋白質(zhì)三大物質(zhì)代謝的樞紐。（圖6-8）二、糖的有氧氧化生理意義糖有氧氧化的主要功能是提供能量，人體內(nèi)絕大多數(shù)組織細胞通過糖的有氧氧化獲取能量。體內(nèi)l分子葡萄糖徹底有氧氧化生成38(或36)分子 ATP。葡萄糖徹底氧化生成CO2、H2O的過程中，G0=-2840kJmol，生成了38分子 ATP，3830.5 kJmol=1159 kJmol，產(chǎn)生能量的有效率為40%左右。（表6-5）

30、糖的有氧氧化中通過氧化磷酸化反應得到34(或32)分子ATP，通過底物水平磷酸化生成6分子ATP。在肝、腎、心等組織中l(wèi)分子葡萄糖徹底氧化可生成38分子ATP，而骨骼肌及腦組織中只能生成36分子ATP，這一差別的原因是由于葡萄糖到丙酮酸這階段的反應是在細胞質(zhì)中進行，3-磷酸甘油醛脫氫酶的輔酶NADH+H+又必須在線粒體內(nèi)進行氧化磷酸化，因此NADH+H+要通過穿梭系統(tǒng)進入線粒體，由于穿梭系統(tǒng)的不同，最后獲得ATP數(shù)目亦不同(詳見“第八章”)。從糖原的葡萄糖殘基開始氧化，則每分子糖基氧化可形成39(或37)分子ATP。三、糖有氧氧化的調(diào)節(jié) 糖有氧氧化中，葡萄糖生成丙酮酸過程的調(diào)節(jié)和糖酵解中一樣，

31、這里主要討論丙酮酸脫氫酶復合體和三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié)。（一） 丙酮酸脫氫酶復合體的調(diào)節(jié)丙酮酸脫氫酶復合體有別構(gòu)調(diào)節(jié)和共價調(diào)節(jié)兩種。別構(gòu)調(diào)節(jié)的抑制劑有ATP、乙酰輔酶A、NADH、脂肪酸等。激活劑是ADP、CoA、NAD+和Ca2+等。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(gòu)后活性抑制。丙酮酸脫氫酶復合體還存在共價修飾調(diào)節(jié)機制：組成成分之一的丙酮酸脫氫酶中的絲氨酸殘基可被特定的磷酸激酶磷酸化而使丙酮酸脫氫酶失活；相應的磷酸酶可使磷酸化的丙酮酸脫氫酶去磷酸化而恢復其活性。這個特定的磷酸激酶又受到ATP的別構(gòu)激活：當ATP濃度高時，特定的磷

32、酸激酶別構(gòu)激活，使丙酮酸脫氫酶被磷酸化抑制其活性。（二） 三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié)三羧酸循環(huán)的三個調(diào)節(jié)點是：檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶、-酮戊二酸脫氫酶復合體這三個限速酶，最重要的調(diào)節(jié)點是異檸檬酸脫氫酶，其次是-酮戊二酸脫氫酶復合體；最主要的調(diào)節(jié)因素是ATP和NADH的濃度。當ATP/ADP，NADH/NAD+很高時，提示能量足夠，三個限速酶活性被抑制；反之，這三個限速酶的活性被激活。此外，底物乙酰CoA、草酰乙酸的不足，產(chǎn)物檸檬酸、ATP產(chǎn)生過多，都能抑制檸檬酸合酶。 四、糖有氧氧化與糖酵解的相互調(diào)節(jié)巴斯德效應（Pastuer effect）是指：在有氧的條件下糖有氧氧化抑制糖無氧酵解。這個效應是P

33、astuer在研究酵母菌葡萄糖發(fā)酵時發(fā)現(xiàn)的：在無氧的條件下，糖無氧酵解產(chǎn)生的ATP的速度和數(shù)量遠遠大于有氧氧化，為產(chǎn)生ATP的主要方式。但在有氧的條件下，酵母菌的酵解作用受到抑制。這種現(xiàn)象同樣出現(xiàn)在肌肉中：當肌肉組織供氧充分的情況下，有氧氧化抑制糖無氧酵解，產(chǎn)生大量量能量供肌肉組織活動所需。缺氧時，則以糖無氧酵解為主。在一些代謝旺盛的正常組織和腫瘤細胞中，即使在有氧的條件下，仍然以糖無氧酵解為產(chǎn)生ATP的主要方式，這種現(xiàn)象稱為Cratree效應或反巴斯德效應。在具有Cratree效應的組織細胞中，其糖無氧酵解酶系（己糖激酶、6磷酸果糖激酶1、丙酮酸激酶）活性較強，而線粒體中產(chǎn)生ATP的酶系活性

34、較低，氧化磷酸化減弱，以糖無氧酵解酶系產(chǎn)生能量為主。第六節(jié) 磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑（pentose phosphate pathway）是葡萄糖氧化分解的另一條重要途徑，它的功能不是產(chǎn)生ATP，而是產(chǎn)生細胞所需的具有重要生理作用的特殊物質(zhì)，如NADPH和5-磷酸核糖。這條途徑存在于肝臟、脂肪組織、甲狀腺、腎上腺皮質(zhì)、性腺、紅細胞等組織中。代謝相關的酶存在于細胞質(zhì)中。一、 磷酸戊糖途徑反應過程磷酸戊糖途徑是一個比較復雜的代謝途徑： 6分子葡萄糖經(jīng)磷酸戊糖途徑可以使1分子葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)?分子CO2。磷酸戊糖途徑的過程見圖6-9反應可分為兩個階段：第一階段是氧化反應，產(chǎn)生NADPH及5-磷酸核糖；第

35、二階段是非氧化反應，是一系列基團的轉(zhuǎn)移過程。第一階段：氧化反應6-磷酸葡萄糖由6-磷酸葡萄糖脫氫酶（glucose 6-phosphate dehydrogenase,G-6-PD）及6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶的催化作用，NADP+是它們的輔酶，G-6-P在第一位碳原子上脫氫脫羧而轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸核酮糖，同時生成2分子NADPH+H+及1分子CO2。5-磷酸核酮糖在異構(gòu)酶的作用下成為5-磷酸核糖。 在這一階段中產(chǎn)生了NADPH+H+和5-磷酸核糖這兩個重要的代謝產(chǎn)物。第二階段：非氧化反應-一系列基團的轉(zhuǎn)移在這一階段中磷酸戊糖繼續(xù)代謝，通過一系列的反應，循環(huán)再生成G-6-P。5-磷酸核酮糖經(jīng)異構(gòu)反應轉(zhuǎn)

36、變?yōu)?-磷酸核糖或5-磷酸木酮糖，三種形式的磷酸戊糖經(jīng)轉(zhuǎn)酮醇酶催化轉(zhuǎn)移酮醇基(CO-CH20H)及轉(zhuǎn)醛醇酶催化轉(zhuǎn)移醛醇基(-CHOH-CO-CH20H)，進行基團轉(zhuǎn)移，中間生成三碳、七碳、四碳和六碳等的單糖磷酸酯，最后轉(zhuǎn)變成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛，進一步代謝成為G-6-P。（圖6-10、圖6-11）。 二、生理意義磷酸戊糖途徑不是供能的主要途徑，它的主要生理作用是提供生物合成所需的一些原料。(一)提供NADPH+H+1.NADPH+H+作為供氫體，參與生物合成反應。如脂肪酸、類固醇激素等生物合成時都需NADPH+H+，所以脂類合成旺盛的組織如肝臟、乳腺、腎上腺皮質(zhì)、脂肪組織等磷酸戊糖途徑

37、比較活躍。2.NADPH+H+是加單氧酶體系的輔酶之一，參與體內(nèi)羥化反應，例如一些藥物、毒物在肝臟中的生物轉(zhuǎn)化作用等。 3NADPH+H+是谷胱甘肽還原酶的輔酶，NADPH使氧化型谷胱甘肽變?yōu)镚SH，對維持紅細胞中還原型谷胱甘肽(GSH)的正常含量起重要作用。GSH能去除紅細胞中的H2O2，維護紅細胞的完整性：H2O2在紅細胞中的積聚，會加快血紅蛋白氧化生成高鐵血紅蛋白的過程，降低紅細胞的壽命；H2O2對脂類的過氧化會導致紅細胞膜的破壞，造成溶血。遺傳性G-6-PD缺乏的患者，磷酸戊糖途徑不能正常進行，造成NADPH+H+減少，GSH含量低下，紅細胞易破壞而發(fā)生溶血性貧血。 (二)5-磷酸核糖

38、為核苷酸、核酸的合成提供原料。(三)三碳糖、四碳糖、五碳糖、七碳糖及六碳糖通過磷酸戊糖途徑互相轉(zhuǎn)換。 第七節(jié) 糖原合成和糖原分解糖原是體內(nèi)糖的儲存形式，主要以肝糖原、肌糖原形式存在。肝糖原的合成與分解主要是為了維持血糖濃度的相對恒定；肌糖原是肌肉糖酵解的主要來源。糖原由許多葡萄糖通過-1，4-糖苷鍵(直鏈)及-1，6-糖苷鍵(分枝)相連而成的帶有分枝的多糖(圖6-11)，存在于細胞質(zhì)中。糖原合成(glycogenesis)是由葡萄糖合成糖原的過程。反之，糖原分解(glycogenolysis)則是指肝糖原分解為葡萄糖的過程。糖原合成及分解反應都是從糖原分支的非還原性末端開始，分別由兩組不同的酶

39、催化(圖613)。一、 糖原合成糖原合成首先以葡萄糖為原料合成尿苷二磷酸葡萄糖（uridine diphosphate glucose，UDP-Glc），在限速酶糖原合酶(glycogen synthase)的作用下，將UDP-Glc轉(zhuǎn)給肝、肌肉中的糖原蛋白(glycogenin)上，延長糖鏈合成糖原。其次糖鏈在分支酶的作用下再分支合成多支的糖原。反應可以分為二個階段：第一階段：糖鏈的延長 游離的葡萄糖不能直接合成糖原，它必須先磷酸化為G-6-P再轉(zhuǎn)變?yōu)镚-1-P，后者與UTP作用形成UDP-Glc及焦磷酸(PPi)。UDP-Glc是糖原合成的底物，葡萄糖殘基的供體，稱為活性葡萄糖。UDP-G

40、lc在糖原合酶催化下將葡萄糖殘基轉(zhuǎn)移到糖原蛋白中糖原的直鏈分子非還原端殘基上，以-1，4-糖苷鍵相連延長糖鏈。第二階段：糖鏈分支糖原合酶只能延長糖鏈，不能形成分支。當直鏈部分不斷加長到超過11個葡萄糖殘基時，分支酶可將一段糖鏈(至少含有6個葡萄糖殘基)轉(zhuǎn)移到鄰近糖鏈上，以-1，6-糖苷鍵相連接，形成新的分支(圖6-13)，分支以-1，4-糖苷鍵繼續(xù)延長糖鏈。糖原蛋白是一個分子質(zhì)量為37 kDa的蛋白質(zhì)，它既是糖鏈延長的引物，又具有酶活性，在糖原合成起始中具有重要作用（圖6-15）。UDP-Glc提供的一個葡萄糖殘基和糖原蛋白上的酪氨酸殘基進行共價連接，這一步是由糖原蛋白本身具有的糖基轉(zhuǎn)移酶（g

41、lucosyltransferase）所催化的。結(jié)合了一個葡萄糖殘基的糖原蛋白和糖原合酶一起三者形成一個牢固的復合物，以后的反應都在這個復合物上進行。UDP-Glc在糖基轉(zhuǎn)移酶催化下提供葡萄糖殘基，糖原合酶催化合成，以-1，4-糖苷鍵延長，形成7個葡萄糖殘基以上的短鏈。隨著糖鏈的延長，糖原合酶最終和糖原蛋白分離。在糖原合酶和分支酶的聯(lián)合作用下完成糖原的合成，糖原蛋白仍然保留在糖原分子中。糖原合酶是糖原合成的限速酶，是糖原合成的調(diào)節(jié)點。糖原蛋白每增加一個葡萄糖殘基要消耗2分子ATP(葡萄糖磷酸化以及生成UDP-Glc)。二、糖原分解在限速酶糖原磷酸化酶（glycogen phosphorylas

42、e）的催化下，糖原從分支的非還原端開始，逐個分解以-1，4-糖苷鍵連接的葡萄糖殘基，形成G-1-P。G-1-P轉(zhuǎn)變?yōu)镚-6-P后，肝及腎中含有葡萄糖-6-磷酸酶，使G-6-P水解變成游離葡萄糖，釋放到血液中，維持血糖濃度的相對恒定。由于肌肉組織中不含葡萄糖-6-磷酸酶，肌糖原分解后不能直接轉(zhuǎn)變?yōu)檠?，產(chǎn)生的G-6-P在有氧的條件下被有氧氧化徹底分解，在無氧的條件下糖酵解生成乳酸，后者經(jīng)血循環(huán)運到肝臟進行糖異生，再合成葡萄糖或糖原(見糖異生)。當糖原分子的分支被糖原磷酸化酶作用到距分支點只有4個葡萄糖殘基時，糖原磷酸化酶不能再發(fā)揮作用。此時脫支酶發(fā)揮作用，脫支酶具有轉(zhuǎn)寡糖基酶和-1，6-葡萄糖苷

43、酶兩個酶活性：轉(zhuǎn)寡糖基酶將分支上殘留的3個葡萄糖殘基轉(zhuǎn)移到另外分支的末端糖基上，并進行-1，4-糖苷鍵連接；而殘留的最后一個葡萄糖殘基則通過-1，6-葡萄糖苷酶水解，生成游離的葡萄糖；分支去除后，糖原磷酸化酶繼續(xù)催化分解葡萄糖殘基形成G-1-P(圖6-16)。 三、糖原合成與糖原分解的調(diào)節(jié) 在肌肉中糖原的合成與分解主要是為肌肉提供ATP；在肝臟，糖原合成、糖原分解主要是為了維持血糖濃度的相對恒定。它們的作用受到腎上腺素、胰高血糖素、胰島素等激素的影響：腎上腺素主要作用于肌肉；胰高血糖素、胰島素主要調(diào)節(jié)肝臟中糖原合成和分解的平衡。糖原合酶與糖原磷酸化酶分別是糖原合成和糖原分解的限速酶，糖原磷酸化

44、酶和糖原合酶的活性不會同時被激活或同時抑制，它們可以通過別構(gòu)調(diào)節(jié)和共價修飾調(diào)節(jié)兩種方式進行活性的調(diào)節(jié)。 (一) 糖原磷酸化酶活性調(diào)節(jié) 糖原磷酸化酶以a、b兩種形式存在。在糖原磷酸化酶激酶及ATP存在下，在糖原磷酸化酶b的絲氨酸殘基進行磷酸化修飾，使無活性的糖原磷酸化酶b轉(zhuǎn)變成有活性的糖原磷酸化酶a。糖原磷酸化酶a可經(jīng)磷蛋白磷酸酶作用使其絲氨酸殘基脫去磷酸，成為無活性的糖原磷酸化酶b。在肌肉劇烈運動時，糖原磷酸化酶的活性是受到腎上腺素的調(diào)節(jié)。腎上腺素通過信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)使cAMP的濃度提高，激活A激酶使無活性的糖原磷酸化酶激酶b磷酸化成為有活性的糖原磷酸化酶激酶a，糖原磷酸化酶激酶a進一步使無活性的

45、糖原磷酸化酶b成為有活性的糖原磷酸化酶a，促進糖原分解，產(chǎn)生能量。當肌肉劇烈運動時，肌糖原分解增加，這過程也涉及是二個別構(gòu)調(diào)節(jié)機制。一個是Ca2+的別構(gòu)調(diào)節(jié)：Ca2+是肌肉運動的信號，它結(jié)合并別構(gòu)糖原磷酸化酶激酶b使其具有活性，促進無活性的糖原磷酸化酶b轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘奶窃姿峄竌。另一個是AMP和ATP的別構(gòu)調(diào)節(jié)：AMP在劇烈運動的肌肉中積聚，別構(gòu)激活糖原磷酸化酶；當ATP足夠時，ATP和別構(gòu)位點結(jié)合，使糖原磷酸化酶失活。在肝臟中，糖原磷酸化酶的活性調(diào)節(jié)主要受胰高血糖素調(diào)節(jié)，當血糖濃度降低到一定程度，通過胰高血糖素形成cAMP，激活A激酶使磷酸化酶激酶b成為磷酸化酶激酶a，催化無活性的磷酸化

46、酶b轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘牧姿峄竌，促使肝糖原分解成葡萄糖釋放到血液中，達到升血糖目的。在肝臟中糖原磷酸化酶的活性也存在著別構(gòu)調(diào)節(jié)機制。當血糖濃度恢復正常，葡萄糖進入肝細胞并和糖原磷酸化酶a的別構(gòu)位點結(jié)合，使糖原磷酸化酶a上磷酸化的絲氨酸殘基暴露給糖原磷酸化酶a磷酸酶，糖原磷酸化酶a脫磷酸成無活性的糖原磷酸化酶b，此時葡萄糖是別構(gòu)劑。 (二)糖原合成酶活性的調(diào)節(jié)糖原合酶也分為a、b兩種形式。糖原合酶a具有活性。糖原合酶a被磷酸化轉(zhuǎn)變成無活性的糖原合酶b。在磷蛋白磷酸酶的作用下，無活性的糖原酶b脫磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘奶窃厦竌。糖原磷酸化酶和糖原合酶的活性在磷酸化與去磷酸化作用下相互調(diào)節(jié)，一個酶被激活，

47、另一個酶活性被抑制，二個酶不會同時被激活或同時抑制。糖原磷酸化酶激酶a、糖原磷酸化酶a和糖原合酶b，它們的脫磷酸均由磷蛋白磷酸酶催化。磷蛋白磷酸酶可與磷蛋白磷酸酶抑制物結(jié)合而失去活性，以保證糖原磷酸化酶激酶a、糖原磷酸化酶a和糖原合酶b維持磷酸化的狀態(tài)。只有磷酸化的磷蛋白磷酸酶抑制物才能和磷蛋白磷酸酶結(jié)合而使磷蛋白磷酸酶失去活性。因此cAMP激活A激酶，不僅促進糖原磷酸化酶激酶b磷酸化成為糖原磷酸化酶激酶a、磷酸化酶b磷酸化成為磷酸化酶a，又通過磷蛋白磷酸酶抑制劑的磷酸化，達到抑制磷蛋白磷酸酶對糖原磷酸化酶激酶a、糖原磷酸化酶a和糖原合酶b脫磷酸化的目的，最終促進糖原分解，抑制糖原合成（圖6-

48、18）。圖6-18中酶的磷酸化與去磷酸化使酶活性相應改變，構(gòu)成一組連續(xù)的、級聯(lián)式(cascade)的酶促反應過程，各級反應不僅都可被調(diào)節(jié)，而且有放大效應。這種調(diào)節(jié)機制有利于機體針對不同生理狀況作出反應。 四、糖原貯積病糖原貯積病(glycogen storage disease)是一類遺傳性疾病,表現(xiàn)為異常種類和數(shù)量的糖原在組織中沉積,產(chǎn)生不同類型的糖原貯積病,每種類型表現(xiàn)為糖原代謝中的一個特定的酶缺陷或缺失而使糖原貯存（表6-5）,由于肝臟和骨骼肌是糖原代謝的重要部位,因此是糖原貯積病的最主要累及部位.肝臟、肌肉。第八節(jié) 糖異生作用糖異生作用(gluconeogenesis)是指非糖物質(zhì)如生

49、糖氨基酸、乳酸、丙酮酸及甘油等轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^程。糖異生的最主要器官是肝臟。一、糖異生反應過程 糖異生反應過程基本上是糖酵解反應的逆過程。由于糖酵解過程中由己糖激酶、6-磷酸果糖激酶1及丙酮酸激酶催化的三個反應釋放了大量的能量，構(gòu)成難以逆行的能障， 因此這三個反應是不可逆的。這三個反應可以分別通過相應的、特殊的酶催化，使反應逆行(圖6-19)，完成糖異生反應過程。(一)丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖?丙酮酸生成磷酸烯醇式丙酮酸的反應包括丙酮酸羧化酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化的兩步反應，構(gòu)成一條所謂“丙酮酸羧化支路”使反應進行。這個反應是糖酵解過程中丙酮酸激酶催化的磷酸烯醇式丙酮酸生成丙酮

50、酸的逆過程。1. 丙酮酸羧化生成草酰乙酸 此反應由丙酮酸羧化酶催化，輔酶是生物素， ATP、Mg2+（Mn2+）參與羧化反應， CO2通過生物素使丙酮酸羧化生成草酰乙酸。此酶存在于線粒體中，故丙酮酸必須進入線粒體才能被羧化為草酰乙酸，這也是體內(nèi)草酰乙酸的重要來源之一。2草酰乙酸脫羧生成磷酸烯醇式丙酮酸（PEP） 此反應由磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化，由GTP提供能量，釋放CO2。磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶在人體的線粒體及胞液中均有存在。存在于線粒體中的磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶，可直接催化草酰乙酸脫羧生成PEP，PEP從線粒體轉(zhuǎn)運到細胞質(zhì)，通過糖酵解逆行過程生成1，6-二磷酸果糖。存在于細胞質(zhì)中的磷酸烯

51、醇式丙酮酸羧激酶，首先要使草酰乙酸從線粒體轉(zhuǎn)運到細胞質(zhì)中：由于草酰乙酸不能自由進出線粒體內(nèi)膜，因此草酰乙酸先要在線粒體內(nèi)還原生成蘋果酸或經(jīng)轉(zhuǎn)氨基作用生成天冬氨酸；蘋果酸、天冬氨酸都能自由進出線粒體內(nèi)膜，可從線粒體到達細胞質(zhì)；在細胞質(zhì)中蘋果酸可脫氫氧化、天冬氨酸可再經(jīng)轉(zhuǎn)氨基作用生成草酰乙酸，完成了將草酰乙酸從線粒體轉(zhuǎn)運到細胞質(zhì)的過程。然后，轉(zhuǎn)運到細胞質(zhì)中的草酰乙酸可在磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化下脫羧生成PEP。(二)1，6-二磷酸果糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸果糖 此反應由1，6-二磷酸果糖酶1催化進行。這個反應是糖酵解過程中1，6-二磷酸果糖酶1催化6-磷酸果糖生成1，6-二磷酸果糖的逆過程。 (三)6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟谴朔磻善咸烟?6-磷酸酶催化進行。這個反應是糖酵解過程中己糖激酶催化葡萄糖生成6-磷酸葡萄糖的逆過程。二、生