碳水化合物代谢

1、第五章 碳水化合物代谢碳水化合物是一类广泛存在于植物体内的一类重要有机物，占植物干重的50%以上，碳水化合物主要是由植物进行光合作用产生的。  光反应：光叶绿体 H20 光解、光合P酸化ADP、NADP+ NADPH.H+光合作用ATP 暗反应: RuBP+CO2 PGAG蔗糖、淀粉。  糖类(碳水化合物)物质在生物体内有哪些作用？1糖类物质是异养生物的主要能源之一，糖在生物体内经一系列的降解而释放大量的能量供生命活动之需要。2糖类物质及其降解的中间产物，可作为合成蛋白质、脂肪的主要碳架。在细胞中糖类物质与蛋白质、核酸、脂肪等常以结合状态存在，这些复合分子具有许多

2、特异而重要的生物功能。 第一节 第一节       植物体内的碳水化合物一、 一、CH2O在植物体内的分布情况（一） （一）作为结构物质：如纤维素、半纤维素，棉花是纯纤维，糖与脂构成糖脂构成生物膜，如质膜、核膜、线粒体膜等都是糖脂构成的，核糖、脱氧核糖是细胞中核酸的组成成分，粘多糖是结缔组织，基质的组成物质。（二） （二）作为贮藏物质：如淀粉多聚葡萄糖，菊糖多聚果糖，蔗糖等，土豆、红苕、面粉的主要成分是淀粉、洋姜的主要成分是菊糖、甘蔗以蔗糖的形式贮藏。（三） （三）作为代谢物质：代谢物的糖多半里以磷酸化的形式存在，有丙糖、丁

3、糖、戊糖、已糖、庚糖。G-6-P、G-3-P、DHAP、E-4-P、Ru-5-P、R-5-P、F-6-P等。二、 二、碳水化合物在植物体内的种类：（一） （一）单糖：三碳糖：G-3-P 四碳糖：E-4-P 五碳糖：R-5-P、Ru-5-P、Xu-5-P、X-5-P 六碳糖：G-1-P、G-6-P、F-6-P 七碳糖：Su-7-P(二)寡糖1、 1、双糖：蔗糖由-葡萄糖和-果糖以1，2-糖苷键连接而成。2、 2、三糖：棉籽糖=密二糖+果糖3、四糖：水苏糖：半乳糖+棉籽糖（二） （二）多糖：多糖有两类：同聚糖：由同一种单糖缩合而成，如淀粉：多聚-葡萄糖，纤维素：多聚-葡萄糖。杂聚糖：由几种单糖缩合

4、而成的多糖，如：a、半纤维由木糖、阿拉伯糖等构成，b、果胶物质，c、肽聚糖。杂聚糖是构成细胞壁的组成成分。第二节 淀粉的分解与合成种子萌发时，以分解淀粉为主，当种子形成时，淀粉以合成为主。淀粉的分解是淀粉酶的作用，淀粉酶广泛存在，人的口腔有唾液淀粉酶，微生物体内有淀粉酶，植物种子萌发时也是经淀粉酶的作用分解的。一、淀粉的分解（所需要的酶）（一）-淀粉酶：作用特点 -淀粉酶是淀粉内切酶，可以随机切断（能从还原端开始，也能从非还原端开始，也能从中间开始），只能水解-1，4糖苷键，不能分解-1，6糖苷键，所以只能彻底水解直链淀粉。不能作用于1，6糖苷健，但可以跨越分枝点。-淀粉酶的水解产物是麦芽糖、

5、麦芽三糖和糊精。糊精：凡6个以上葡萄糖分子的糖叫糊精。极限糊精：指支链淀粉经和-淀粉酶消化后仍然存在着带支链的核心部分。糊精分子的大小可以用碘试剂，大分子糊精（淀粉）与碘作用是兰色糊精，再小一点的与碘液作用是红色糊精，麦芽糖、葡萄糖与碘液作用是消色糊精（无色）。-淀粉酶特点，即耐高温，在70条件下15不被破坏，但不耐酸，pH3.3时失活，另一特点中提取时需要Ca+,有Ca+时稳定。（二）-淀粉酶（作用特点）-淀粉酶只作用于-1，4糖苷键，对-1，4糖苷键不起作用，不是内切酶，而是端解酶（外切酶），只能从淀粉链的非还原端开始，依次两两相切进行水解。对直链淀粉来说，-淀粉酶的作用产物全部都是麦芽糖

6、和极少量的麦芽三糖（对第一个糖苷键不起作用，从第二个开始，切到最后剩下三个就不再切，以麦芽糖的形成存在）。 -淀粉酶对支链淀粉不起作用，不能跨越分枝点，剩下带支链的极限糊精比-淀粉酶作用剩下的糊精分子量大得多。-淀粉酶作用于支链淀粉的产物是麦芽糖和极限糊精。-淀粉酶特性是：不耐高温、耐酸。 比较-淀粉酶和-淀粉酶的异同点：相同点：都作用于-1,4糖苷键，产物都是麦芽糖不同点： -淀粉酶 -淀粉酶 1 可跨越分枝点 不能跨越分枝点 2 内切酶（随机切） 端解酶（非还原端两两相切） 3 产物糊精分子量小 糊精分子量大（极限糊精） 4 耐高温、不耐酸 耐酸、不耐高温5 存在于萌发种子中 广

7、乏存在 （三）淀粉磷酸化酶 作用特点：属端解酶，从非还原端开始切，每次切一个葡萄糖分子，产物是G-1-P，此酶需要磷酸基团进行磷酸解，磷酸解酶也是水解酶类，如果只有磷酸化酶而没有磷酸存在，则磷酸酶不起作用。淀粉磷酸化酶对直链淀粉起催化作用，对支链没有作用，若要分解支链淀粉，必须把支链的-1，6键打断成直链淀粉才能起作用，磷酸化酶还可以把葡萄糖加在多聚葡萄糖残基上（合成淀粉作用！）。 （四）DBE即脱枝酶（Debranching Snzyme） 脱枝酶的作用特点：此酶只作用于1，6糖苷键，把淀粉的分枝切下来，但是对异麦芽糖的1，6糖键不起作用，必须要有1，4糖苷键同时存在时D

8、BE才能起作用。 DBE酶原来也叫做R酶，或称淀粉1，6-糖苷酶，对1，4糖苷不起作用。 （五）麦芽糖苷酶：作用于两个葡萄糖分子之间的-1，4糖苷键。 二、淀粉的生物合成植物体内的直链淀粉和支链淀粉是通过不同的途径而合成的。（一） （一）  直链淀粉的生物合成：直链淀粉是多聚-1，4葡萄糖苷，催化-1，4糖苷键形成的途径主要有下列几种：1、 1、淀粉磷酸化酶途径：淀粉磷酸化酶也就是前面讲的淀粉磷酸化酶，在有些植物体内，此酶可逆转用来合成淀粉，但速度较慢。不是合成主要途径。葡萄糖供体是：G-1-P，将单个G加在另一复合体作“引子”上。引子由几个葡萄糖分子残基组成。接

9、受了一个葡萄糖的引子再作为引子接受G-1-P，逐渐加长。引子致少是三个葡萄糖分子，引子越大，接受能力更强，合成更快。G-1-P的来源：淀粉进行磷酸解，产物是G-1-P，但是经淀粉磷酸解得来的G-1-P，很少是可以直接作为供体的，一般是参加到其它代谢。合成淀粉的G-1-P主要来源于葡萄糖，即葡萄糖在已糖激酶的催化下，ATP把高能磷酸键转移到葡萄糖上生成G-1-P，G-6-P在磷酸移位酶的催化下生成G-1-P，然后G-1-P把G转移到引子上加长引子，逐渐加长，生成淀粉。 2、 2、       淀粉合成酶途径：淀粉合成酶是一种转

10、葡萄糖基酶，它的作用是催化尿苷二磷酸葡萄糖（UDPG）参予淀粉的合成，在合成过程中UDPG作为葡萄糖的供体，受体是麦芽五糖或麦芽六糖作为引子，引子必须是分子较大的多聚葡萄糖，简单的麦芽糖不能作为引子。    UDPG把G转给引子以后，生成UDP，又可接受G，又转给引子，直到直链淀粉的形成。现在认为：供体也可以是ADPG：UDPG的形成过程： G-1-P+UTPUDPG+Pi 焦P酸化酶催化 淀粉合成酶与前面的淀粉磷酸化酶途径有相似之处，也有不同点相同点：需要葡萄糖作为供体，受体是三个以上的麦芽寡糖，以1，4糖苷键相连，合成直链淀粉。不同点：G供体不是G-

11、1-P，而是ADPG或UDPG 酶不同，前者是淀粉磷酸化酶，后者是淀粉合成酶。3、 3、D酶途径：D酶是一种糖苷转移酶，它能将麦芽多糖的残基转移到葡萄糖、麦芽糖或其它-1，4键的多糖上，起加成作用，即D酶的作用特点是合成过程中需要供体和受体，供体和受体都不需要磷酸化。受体：低聚葡萄糖。 （二）支链淀粉的生物合成：Q酶途径 支链淀粉是在直链淀的基础上合成的。Q酶（分支酶）可以把直链淀粉改造成支链淀粉，即从直链的任意一个1，4键切断，并把这段转移到直链上的任意一个葡萄糖残基的6羟基处形成1，6糖苷键，即形成一个支链。Q酶的意义：提高淀粉合成效率，因为淀粉多一个分支，就有一个非还原端生成，

12、而非还原端是接受葡萄糖的位置，Q 酶的活性越高，淀粉合成越快，支链淀粉是淀粉合成酶和Q酶的共同作用下形成的。 第三节 蔗溏的分解与合成蔗糖是高等植物中光合作用的主要产物，是碳水化合物贮藏和累积的主要形式，而且也是碳水化合物在植物体内运输的主要形式，如叶绿体白天制造的糖，晚上要转移到其它器官，蔗糖在植物体内的代谢作用中占有重要的地位，蔗糖是双糖，可分解一分子-葡萄糖和一分子-果糖，蔗糖的营养价值高。如培养基中蔗糖的效果最好。 一 一蔗糖的分解 蔗糖酶属转移酶，属第三大酶类，蔗糖的比旋光度是20D=+66.50，-葡萄糖是+52.20,-果糖是-930,而混合物的20D=-20

13、.40,因为旋光发生了变化，所以叫蔗糖酶为转化酶，转化酶是不可逆反应。蔗糖的性质：从结构可看出，蔗糖是一分子-葡萄糖和一分子-果糖经脱水缩合而成半缩醛羟基，脱水生成了酯键，没有还原性，所以不能用测还原糖的方法测定蔗糖，但可用蒽酮法测定非还原糖。  二 二蔗糖的生物合成1、 1、蔗糖磷酸化酶植物体内没有，微生物有，在有磷酸存在下，蔗糖被分解成1-磷酸葡萄糖和果糖，这种反应是可逆的，即在蔗糖磷酸化酶的存在下，也可以将果糖和G-1-P合成为蔗糖。2、 2、蔗糖合成酶葡萄糖供体是NDPG（N表示任一个核苷酸），受体是-果糖，NDPG把G转给受体-果糖生成蔗糖。蔗糖合成酶的特点：作用

14、于两个底物即受体与供体，受体是-果糖、可以是游离的果糖，供体是葡萄糖，这个葡萄糖一定要是活化的，即以NDPG的形式提供葡萄糖，反应受着蔗糖浓度的限制，蔗糖浓度高，反应减慢，浓度低，反应加快，NDPG的生成是经NTP与G-1-P作用，在焦磷酸化酶催化下生成NDPG。 3、 3、蔗糖磷酸合成酶蔗糖磷酸合成酶合成的特点是：G供体是UDPG，受体是F-6-P在这个全合成途径中，供体只能是UDPG，受体必须是磷酸化的果糖，蔗糖磷酸合成酶存在的部位：在植物体不同组织中有不同的活性，在光合组织中，蔗糖磷酸合成酶的活性很高而在非光合组织中，蔗糖合成酶的活性较低由蔗糖磷酸化酶合成的蔗糖运转到非光合组织

15、中，在非光合组织中由转化酶转化成果糖和葡萄糖。 三种酶催化蔗糖合成的葡萄糖供体、受体、存在部位、速度概括： 存在部位 G-供体 G-受体 产物、 、蔗糖磷酸化酶 假单孢菌 G-1-P 果糖 蔗糖+Pi、 、蔗糖合成酶 非绿色组织 NDPG 果糖 蔗糖+NDP（合成慢）、 、蔗糖磷酸合成酶 绿色组织 UDPG F-6-P S-6-P+UDP （合成速度快） （叶绿体）    第四节 细胞壁成分的分解与合成 在成熟的植物细胞壁中，有三部分组成，即中胶层、初生壁及次生壁。中胶层主要由果胶多聚物组成，初生壁由纤维素、半纤维素、果胶以及木质素组成。次生壁大部分是纤维素及少量

16、半纤维素和木质素、水稻叶片比较锋利是由于SiO2沉积所致。组成细胞壁的主要成分是纤维素和半纤维素、果胶质和木质素，前三者都是多糖化合物，木质素则为芳香族的复杂化合物。 原核细胞的细胞壁不同于真核细胞的细胞壁，根据结晶紫-碘试剂的鉴别染色，把细菌约略地分为革兰氏阳性（G+）和革兰氏阴性（G-）细胞，一般来说，革兰氏阳性细胞具有细胞壁，足有80%的细胞壁是由肽基聚糖的网状大分子聚合物组成的。  细菌的细胞壁中含有由多糖与氨基酸结合而成的复杂聚合物，因其肽键不太长，故把这些聚合物叫做肽聚糖，肽聚糖是由N-乙酰葡萄糖胺（NAG）及乙酰胞壁酸（NAM）以-1，4糖苷键组合而成的二糖。

17、 胞壁酸的NH上接乙酰基为乙酰胞壁酸，以上是肽聚糖结构的一部分，即在邻近NAG-NAM骨干链上五肽与四肽间的交联示意图。 纤维素植物细胞壁成分：半纤维素 多糖类物质 果胶质一 一维素的生物合成与分解纤维素的化学结构与直链淀粉相似，纤维素分子由-葡萄糖通过-1，4糖苷键结合而成的，所以分子为直链，而没有支链，每个纤维素分子约含有3000-10000-葡萄糖单位， 纤维素的分子以-葡萄糖为单位，以-1，4糖苷键首尾相连接，到目前为止，没有发现有1，2键、1，6键、只有1，4键，比淀粉单调。 水解酶 水解酶 水解酶、 、    纤维素的分解：纤维素-纤维素糊精

18、-纤维二糖-葡萄糖在生物体内纤维素的分解主要是酶解，酶降解纤维素成小分子纤维糊精和纤维二糖，纤维二糖再水解成-葡萄糖。 、 、    纤维素的生物合成 纤维素的生物合成大体和淀粉的合成相似，纤维素合成的葡萄糖供体是鸟苷二磷酸-葡萄糖（GDPG），受体是由-1，4糖苷键连接起来的，较小分子的多聚-葡萄糖。合成纤维素的过程中，除GDPG作葡萄糖供体之外，UDPG可作葡萄糖的供体。二、半纤维素的分解与合成半纤维素（Hemicellulose）并非纤维素的衍生物，半纤维素包含许多高分子多糖，如多聚戊糖，多聚已糖和少量的糖醛酸。多缩戊糖如多缩阿拉伯糖、多缩已糖如多

19、缩甘露糖和多缩半乳糖。这些成分在不同的半纤维素分子中已鉴定出来，但它们在半纤维素分子中的顺序尚不清楚。半纤维素的分解是在酶的作用下分解的，半纤维素酶分解半纤维素成木糖，半乳糖、阿拉伯糖等参加到代谢中去。 关于半纤维素的合成途径可能是由相应的UDP-糖而产生的多聚糖类物质，其合成途径如图示：不同植物所含半纤维素成分也不同，如小麦杆所含有的半纤维素是由糖醛酸、阿位伯糖、木糖按1：1：28的比例组成，玉米穗轴内所含的半纤维素是5.52%葡萄糖残基与94.8%木糖残基所组成。二 二果胶质分解与合成 果胶质主要存在于胞间层中层，植物细胞靠果胶质连接： 果胶（Pectin）果胶质 果胶酸（Pectin a

20、cid） 原果胶（Ptoto Pectin） 、 、  果胶酸：果胶酸的COOH若甲酯化叫果胶酸甲酯，在形成多聚半乳糖醛酸分子之后，由5-腺苷蛋aa作为甲基的供体而进行甲酯化。、 、  果胶酸钙： 果胶酸钙与果胶酸之间的COOH由Ca+连接成果胶钙不溶于水，而果胶酸是溶于水的，因此把植物组织泡在水里不溶易把里面的果胶溶解出来主要是以不溶于水的果胶酸钙存在。、 、  原果胶：果胶酸钙的大分子前体物质叫做原果胶 苹果在成熟过程中由硬变软是由于果胶酸钙转化成了果胶和果胶酸，果胶酸的溶解度大，不能把细胞连接在一起。果胶质的合成是以葡萄糖为原料，经磷酸化、焦磷酸化

21、、差向异构化、氧化、环化、脱羧、变位、甲基化等作用生成果胶质。三 三木质素-芳香族化合物 木质素存在于植物次生组织里，高等植物细胞壁有大量的木质素对于木本植物的形状起决定作用。多种醇与多聚复合糖结合在一起构成植物细胞壁的木质素。 第四节 糖酵解（EMP）糖在生物体内的代谢作用主要是用来分解作为化学能量的来源。糖的分解作用首先是经糖酵解途径进行的。一 一              概念：糖酵解：是指葡萄糖在无氧条件下，经过一系列酶促反应最终生成丙酮酸的过程。

22、糖酵解也称为无氧氧化或无氧酵解。此途径的主要工作是1930年由德国生物化学家G.Embden, O.Meyerhof和J.K.Parnas完成的，因此，称这一过程为EMP途径。二 步骤：葡萄糖的分解过程，无论是需要氧的还是厌氧的，总是包括10步反应顺序；无疑，在所有能量代谢中这10步反应是唯一最普遍的途径，几乎每一个生命细胞都能进行糖酵解，但是在不同的生物体内。EMP的产物丙酮酸朝下分解的情况不同，在动物体内，如果一时缺氧丙酮酸生成乳酸叫乳酸发酵。在酵母菌体内，丙酮酸继续氧化成乙醇叫酒精发酵。EMP途径的化学过程：5个阶段，10个步骤。 、 、    已糖的磷酸化

23、：此反应是一个消耗能量的过程。在葡萄糖激酶作用下进行。所谓激酶是催化ATP上的高能磷酸基转移到其它物质上去的酶，此酶属转移酶类，在EC酶类。在这一阶段里进行两次磷酸化，一次异构化，将葡萄糖分子生成了F1，6-2PGG-6-PF-6-PF-1、6-2P、 、    一分子F-1，6-2P裂解成两分子的三碳糖在第二阶段中，F-1，6-2P裂解成为两个三碳糖，此反应在醛缩酶的作用下又可合成为F-1，6-2P，即磷酸二羟丙酮（DHAP）的伯醇基和3-磷酸甘油醛（G-3-P）的醛基进行缩合反应，磷酸二羟丙酮和3-磷酸甘油醛是同分异构体，在磷酸丙糖异构酶的催化下，相互转化，由

24、于在酵解过程中3-磷酸甘油醛要继续代谢下去，所以反应就向生成3-磷酸甘油醛的方向移动，因此，我们可以理解为一分子F-1，6-2P分解成了两分子三磷酸甘油醛。、 、    脱氢氧化：G-3-P在G-3-P脱氢酶的催化下很容易氧化生成1，3-DPG 首先是3-磷酸甘油醛的醛基与酶上的SH基结合形成中间产物，然后中间产物脱氢氧化，这反应需要氧化型的NAD+参加，它接受3-磷酸甘油醛氧化时的电子和氢，生成1 分子还原型磷作用生成1，3-NADH·H+，中间产物脱氢后形成的硫酯键为高能键以“”表示中间产物脱氢后与无机二磷酸甘油酸，此分子含有高能磷酸键，此高能磷酸键

25、在酶的催化下可以转给ADP生成ATP。、    由1，3-DPG形成ATP和3-磷酸甘油酸。、    丙酮酸的形成：这一阶段由几步反应进行，首先3-磷酸甘油酸分子内部重排，磷酸基因转移，转变成2-磷酸甘油酸。上述2-磷酸甘油酸脱水变成烯醇式丙酮酸，催化这一步骤的酶是烯醇化酶，此酶需要Mg+或Mn+以维持酶的构象，烯醇化酶的脱水反应可看作是分子内的氧化还原反应，即第三位碳原子被还原了，因而大大改变了分子中能量分布的状态，又产生了一个高能磷酸键，在丙酮酸激酶的催化下，此高能磷酸键又转给了ADP，又一次形成了ATP，反应是不可逆的。糖酵解的

26、总方程式为：C6H12O6+2ADP+2Pi+2NAD+2Pyr+2NADH·H+2H2O糖酵解过程中，一摩尔葡萄糖生成了两mlo丙酮酸，2molATP和2molNADH·H+，NADH·H+与能量有关，通过呼吸链产生ATP（生物氧化中讲）归纳EMP途径中的反应：、            磷酸基团的转移： G+ATPG-6-P+ADPF-6-P+ATPFDP+ADP 1-3-DPG+ADP3-PGA+ATP PEP+ADPEnol-Pyr+ATP、 、&#

27、160;           磷酸基团的移位：磷酸在一个分子内从一个基团转移到另一个基团上，EMP途径中只有一次磷酸基团移位。8步：3PGA2PGA，从3位移到2位。、 、            异构化作用：糖有醛酮异构，发生异构的有2步，G-6-PF-6-P以及第5步的DHAPG-3-P。、 、       

28、0;    脱水反应：二磷酸甘油在烯醇化酶作用下脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸，整个过程只有一次脱水作用。9步：2PGA2PEP+H2O。、 、            醇醛裂解作用（或醇醛缩合作用）4步：1，6FGPG-2-P+DHAP、 、            氧化作用：G-2-P到1，3-DPG氧化脱氢生成1 分子还原型CO NAD+ NADH&#

29、183;H+ 第6步：G-3-P-1，3DPG二、糖酵解的生物学意义、 、  提供能量：EMP途径的全过程只生成2molATP，提供的能量是比较少的，另外提了2molNADH·H+，经电子传递到O，生成H20时可产生6molATP。形成丙酮酸，一mol葡萄糖经糖酵解生成了两mol丙酮酸，丙酮酸的化学活性比较高。它可以进入线粒体进行有氧氧化丙酮酸CO2+H2O并提供能量。丙酮酸可接受NH3生成Ala生成蛋白质。丙酮酸可以倒过来生成3-磷酸甘油酸，再生成甘油，转化成脂肪与脂肪代谢有关。一、 一、葡萄糖的别构效应（糖酵解的调控） 法国的巴斯德发现：在有氧条件下，可以抑制酒精发酵，

30、即巴斯德效应，也就是由于氧浓度的增加，从而抑制糖酵解作用和降低乳酸堆积，并发现酵母在无氧条件下消耗糖很快，即无氧时进行无氧酵解，那么糖消耗的快慢是受着酶的调节的，进到调节的酶叫它是别构酶，也叫变构酶。变构作用：一种酶构象改变的作用，由于寡聚酶的变构位上结合了抑制剂或激活剂而产生构象改变，因而影响酶的活性。EMP途径中有三个酶是不可逆的反应，因为这三个酶是变构酶。变构酶的特点：1、都是寡聚酶，即由几个亚基组成的酶。2、底物浓度与反应速度不符合米氏方程（双曲线方程）别构酶的底物浓度与反应速度的关系成S型。3、一般的酶在0稳定，但变构酶在37下稳定。从结构上来讲，别构酶有两个中心，即与底物结合的活性

31、中心和调节中心。 效应物与调节中心结合以后，使别构酶的活性中心变大，所以容易与底物结合，使底物生成产物的反应速度加快，这种叫做正变构或叫正效应调节。 不能使活性中心加大，底物不能与变构酶的活性中心结合，底物不能生成产物，这种叫做负变构或负效应调节。 EMP途径中有三个步骤是变构酶，它们的正效应物是Mg+和ADP，负效应物是柠檬酸和ATP。 这三个酶受到Mg+和ADP的正调节，Mg+和ADP加进去后，使得活性中心加大，促使底物与活性中心加大结合，反过来为什么在有氧条件下会抑制酒精发酵，因为有氧时，Pyr可进行到TCA循环，TCA循环是有氧氧化过程。二、 二、葡萄糖的异生作用 指不是由葡萄糖的前体

32、物合成为葡萄糖的作用，非葡萄糖的前体物包括的种类很多，包括有Pyr，OAA和某些AA：如Gly、Ala、Asp、Cys、Pro、Ser、His、Arg、Lys，这些AA将来可转变成糖，把这些AA叫做生糖AA，糖酵解中有三个酶不可逆转，就因为它们是变构酶，如果要使这三个反应逆转过来，必须要有另外的酶来催化。生糖AA一般都可生成丙酮酸，丙酮酸再经这个步骤生成糖，即糖的异生。 第五节 丙酮酸的氧化一 一洒精发酵：酒精发酵是在酵母和一些微生物中发生的反应，分两步进行。第一步为丙酮酸的脱羧，此反应由丙酮酸脱羧酶催化。第二步为乙醛被NADH·H+还原成乙醇，这一步由乙醇脱氢酶催化，NA

33、DH·H+由EMP途径提供。二乳酸发酵乳酸发酵是发生在乳酸杆菌和一些微生物中，在高等生物细胞中如果氧气不充足，也可以发生这个反应。例如：当肌肉强烈运动时即产生大量乳酸，NADH·H+还原丙酮以形成乳酸是由乳酸脱氢酶催化的。 三丙酮酸的有氧氧化（线粒体进行） 丙酮酸的分解要看客观条件，如果在缺氧条件下，可生成乳酸或乙醇，在有氧条件下，丙酮酸被分解成CO2和H2O，并提供能量。（一） （一）乙酰COA的形成 丙酮酸转变成乙酰COA的复杂反应，是连接酵解和TCA循环的中心环节，丙酮酸的氧化脱羧反应是由丙酮酸脱氢酶复合体催化的。 硫辛酰胺氧化还原酶EC、1、2、4、1、

34、、  丙酮酸脱氢酶系 COA：二硫辛酰胺：S-酰基转移酶 NADH·H+硫辛酰胺氧化还原酶 第一个酶有脱羧和酰基受体的作用，按国际命名为1、2、4、1教材上就叫做丙酮酸脱氢酶。第二个酶也叫做硫辛酰胺乙酰移换酶主要作用是从二氢硫辛酰胺上转移酰基EC、2、3、1、12，书上叫做二氢硫辛酸转乙酰酶。第三个酶叫做二氢硫辛酸脱氢酶EC、1、6、4、3、 、  丙酮酸脱氢酶系的辅酶：TPP、Mg+、L-SS、HSCOA、FAD、NAD+、 、  由丙酮酸形成乙酰COA的化学历程1）CH3-C=O-COOH在有TPP、Mg+存在下，经丙酮酸二硫辛酰胺氧化还原催化脱去羧

35、基，生成中间产物活性乙醛。1） 1）羟乙基TPP在酶E1的催化下与硫辛酰胺反应，生成乙酰硫辛酰胺，焦磷酸硫胺素游离出来。2） 2）乙酰硫辛酰胺在有COA、Mg+存在下，在E2的催化下，形成乙酰COA和还原型的硫辛酰胺。 还原型的二硫辛酰胺在酶3的催化下，将H传给FAD，生成31SL和FADH2、FADH2再把H传给NAD+生成NADH·H+和FAD。（二） （二）TCA循环：Tricarboxylic Acid Cycle 三羧酸循环也叫柠檬酸循环，也叫卡布斯循环。 三羧酸循环是指乙酰COA由消耗草酰乙酸开始，又以生成草酰乙酸为终结的一个循环过程。在这个循环中因含有三羧酸的有机酸。如

36、：柠檬酸、异柠檬酸、顺乌头酸、草酰琥珀酸等，因此叫做柠檬酸循环，又因为三羧酸循环是1937年由Krebs提出的，所以又可以叫做Krebs循环。三羧酸循环共有9个步骤：、 、    含两个碳的乙酰COA与含四个碳的草酰乙酸缩合成的柠檬酸，这个步骤是在柠檬酸合成酶的催化下进行的。、 、    柠檬酸在顺乌头酸酶的催化下转变为顺乌头酸，脱去一分子H2O，继续转变为异柠檬酸，脱下的水又加进去。、 、    异柠檬酸在NAD+存在下，经异柠檬酸脱氢酶催化下，脱氢形成草酰琥珀酸。、 、  

37、0; 草酰琥珀酸在异柠檬酸脱氢酶的催化下，脱去羧基形成-酮戊二酸。、 、    -酮戊二酸在有TPP、硫辛酸、HSCOA、FAD、NAD+存在下，经-酮戊二酸脱氢酶催化，再脱羧基形成琥珀酰COA，这个酶也是多酶复合体同丙酮酸脱羧、脱氢的机理一样需要三种酶，六种辅因子，三个酶有-酮戊二酸脱氢酶，硫辛酰胺琥珀酰基移换酶和二氢硫酰胺脱氢酶。、 、    琥珀酰COA再在有GDP和无机磷酸和Mg+存在下，经琥珀酰COA合成酶催化脱去COA，生成琥GTP，然后GTP再将高能磷酸基团转给ADP生成ATP。、 、   

38、 琥珀酸在有FAD存在下，经琥珀酸脱氢酶催化生成延胡索酸。、 、    延胡索酸在延胡酸酶催化下加水生成平果酸。、 、    在平果酸脱氢酶的作用NAD+作氢受体生成NADH·H+和草酰乙酸。生成的草酰乙酸又可参加到TCA循环中与乙酰COA进行TCA循环的第一个反应生成柠檬酸，由此可见，草酰乙酸似乎并无损耗，通过循环只是乙酰COA分子中的乙酰基不断被氧化成CO2、H2O和释放出能量来。三、三羧酸循环的讨论及其生理意义、 、        

39、0;  三碳的丙酮酸经氧化脱羧和三羧酸循环的草酰琥珀酸脱羧以及-酮戊二酸脱羧，即三个碳全部被氧化成CO2、氢分别在不同的部位由不同的辅酶接受。丙酮酸脱羧过程生成了还原型CONADH·H+。TCA中异柠檬酸脱氢。-酮戊二酸脱氢。琥珀酸脱氢。平果酸脱氢，这样就共脱掉了五对氢原子，在4摩尔NAD+和1摩尔FAD参与下，共生成了四molNADH·H+和1摩尔FADH2，这些还原型的辅酶其氢通过生物氧途径，最终和空气中的氧分子化合物合成H2O，在此过程中释放出大量的能量。生物体呼吸作用中放出的能量主要就是通过这一途径，释放的能量主要是以ATP形式贮存在体内供生理生化活动之需

40、要，一部分以热能的形式散发出来，1mol葡萄糖分子彻底氧化可产生38molATP（生物氧化中计算）。、 、           葡萄糖分子分解到丙酮酸阶段是不需要氧参加的，丙酮酸继续氧化就必需有O2参加，氧是用于氧化葡萄糖氧化产生的CO2和H2O是多次脱羧和脱氢的结果。与体外燃烧即有机物分子中碳氢直接与氧化会不同。、 、           回补反应：在TCA中，草酰乙酸是关键性物质，从理论上看，

41、草酰乙酸只要少量存在，就可以使无数乙酰COA氧化，但实际上，草酰乙酸在体内极不稳定，易分解，同时也易转化成其它物质。 因此，经过循环的草酰乙酸容易转变为其它物质，要保证TCA顺利进行，又必须从其它代谢途径补充，在许多植物和微生物细胞中有丙酮酸羧化酶即一种含生物素蛋白质，它可以催化丙酮酸和CO2生成草酰乙酸，从而保证TCA的进行。、 、           三羧酸循环中的丙酮酸-酮戊二酸、草酰乙酸，既是糖代谢的中间产物，也可以是AA的代谢产物，也可以是脂肪代谢产物，因此，通过三羧酸循环，糖代谢可以

42、与脂肪和蛋白质代谢相联系。如GPT、GOT的催化可以使Pyr和OAA接受NH3生成AA参与蛋白质的合成，同时，蛋白质的水解产物中Ala、Glu、Asp经脱氨后分别生成Pyr、-Kg和OAA，又可以进入TCA循环中去脂肪酸的水解产物主要是乙酰COA也进入到TCA中去。 TCA中产生的CO2一部分供生物全盛需要，其余部分排出体外。 TCA的生理意义简单地说：提供能量。各类有机物相互转变的中心环节，TCA循环不仅是糖代谢的重要途径，而且也是脂肪、蛋白质和核酸代谢的最终氧化成CO2和H2O的重要途径。一、 一、TCA循环反应速率的调节：三羧酸循环的速率是被精细的调节控制有三个调控酶：柠檬酸合成酶、异柠

43、檬酸脱氢酶、-酮戊二酸脱氢酶。、 、           草酰乙酸和乙酰COA合成柠檬酸是TCA循环的重要控制点ATP是柠檬酸合成酶的别构抑制剂，当ATP水平高时，该酶较少地被乙酰COA饱和柠檬酸生成则减少。、 、           异柠檬酸脱氢酶是第二个控制点，受NAD+的正调节，受ATP和NADH·H+的负调节。、 、     &#

44、160;     -酮戊二酸是第三个控制点，-酮戊二酸氧化脱羧的产物琥珀酰COA和NADH·H+可以抑制-酮戊二酸脱氢酶体系的活性，如果NAD+的量增加又可以促进-酮戊二酸脱羧酶的活性。归纳糖代谢的全过程：葡萄糖有氧分解的能量利用效率EMPTCA总反应式C6H12O6+10NAD+2FAD+4Pi+4ADP+2H2O6CO2+4ATP+10NADH·H+2FADH2通过ETS：8NADH+8H+4O2+24ADP+24Pi8NAD+8H2O+24ATP+24H2O2NADH+2H+O2+4ADP+4Pi2NAD+2H2O+4ATP+4

45、H2O2FADH2+O2+4ADP+4Pi2FAD+2H2O+4ATP+4H2OC6H12O6+6O2+36ADP+36Pi6CO2+36ATP+42H20其中36H2O来自磷酸化过程，则Glucose有氧氧化的反应式为C6H12O6+6O2+6CO2+6H20+36ATP若1mol葡萄糖彻底氧化按产生686Kcal计，每molATP释放能量以7.3Kcol计，则每mol葡萄糖经EMPTCAETS共生成（7.3×36）=262.8Kcol以""贮存.所以Glucose有氧分解能量效率-按贮存存在ATP中能量计约占Glucose总能量的38%左右。（262.8/686×100=35%）、 、   EMP：C6H12O6+2NAD+2ADP+2Pi2CH3COCOOH+2ATP+2NADH·H+2H2O、 、   乙酰CoA的形成：2CH3COCOOH+2NAD+2HSCoA2CH3C=OSCoA+2NADH·H+、 、   TCA循环：2CH3COSCoA+6NAD+2FAD+2GDP+2Pi+4H2O4CO2+6NADH·H