生物化学简明教程第四版09糖代谢

1、1主要内容：主要内容： 糖的分解代谢、合成代谢以及糖代谢的调控糖的分解代谢、合成代谢以及糖代谢的调控 29.1 多糖的降解多糖的降解 9.1.1 淀粉酶与淀粉的降解淀粉酶与淀粉的降解 1. -淀粉酶水解淀粉酶水解 3产物：产物： 糊精、寡糖、少量麦芽糖糊精、寡糖、少量麦芽糖麦芽糖、极限糊精麦芽糖、极限糊精 产物：产物：-淀粉酶淀粉酶 非还原端非还原端还原端还原端极限糊精极限糊精-淀粉酶淀粉酶 42、-淀粉酶淀粉酶( - amylase)u 两种淀粉酶降解的最终产物都有麦芽糖。两种淀粉酶降解的最终产物都有麦芽糖。53、-淀粉酶淀粉酶4、异淀粉酶、异淀粉酶9.1.2 糖原磷酸化酶与糖原的降解糖原磷

2、酸化酶与糖原的降解 糖原磷酸化酶从糖糖原磷酸化酶从糖原原非还原端非还原端开始逐个加开始逐个加磷酸切下葡萄糖生成磷酸切下葡萄糖生成1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖，切至糖原，切至糖原分支点分支点4个葡萄糖残基个葡萄糖残基处为止。处为止。 6 转移酶转移酶（transferase）又称）又称1, 41, 4葡聚糖转葡聚糖转移酶，它主要作用是将连接与分支点上移酶，它主要作用是将连接与分支点上4个葡萄糖基个葡萄糖基的葡聚三糖转移至同一个分支点的另一个葡聚四糖的葡聚三糖转移至同一个分支点的另一个葡聚四糖链的末端，使分支点仅留下一个链的末端，使分支点仅留下一个（1 6）糖苷键连）糖苷键连接的葡萄糖残基。接的葡萄糖

3、残基。7 脱支酶脱支酶，即水解，即水解（1 6）糖苷键的酶，再将这）糖苷键的酶，再将这个葡萄糖水解下来，使支链淀粉的分支结构变成直个葡萄糖水解下来，使支链淀粉的分支结构变成直链结构，链结构，磷酸化酶磷酸化酶再进一步将其降解为再进一步将其降解为1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖。由于磷酸化酶、转移酶和脱支酶的协同作用，将。由于磷酸化酶、转移酶和脱支酶的协同作用，将糖原（或支链淀粉）彻底降解。糖原（或支链淀粉）彻底降解。 糖原磷酸化酶主要糖原磷酸化酶主要存在于动物肝脏中，通过糖原分解直接补充血糖。存在于动物肝脏中，通过糖原分解直接补充血糖。 89 特点：特点：多组分酶系。多组分酶系。 纤维素分解为葡萄糖流程

4、：纤维素分解为葡萄糖流程： 天然纤维素天然纤维素 C1酶酶 游离直链纤维素游离直链纤维素 Cx酶酶 纤维二糖纤维二糖 -糖苷酶糖苷酶 葡萄糖葡萄糖 产物产物：葡萄糖葡萄糖 来源来源：霉菌、纤维杆菌、纤维放线菌：霉菌、纤维杆菌、纤维放线菌 用途用途：能源化工：能源化工9.1.3 纤维素酶与纤维素的降解纤维素酶与纤维素的降解 109.2.1 糖酵解途径糖酵解途径 9.2 糖的分解代谢糖的分解代谢 是将葡萄糖分解成丙酮酸的过程，这是糖分解是将葡萄糖分解成丙酮酸的过程，这是糖分解代谢的最基本的反应途径。代谢的最基本的反应途径。11 葡萄糖葡萄糖磷酸化为磷酸化为6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖ATP ADPMg

5、2+ 己糖激酶己糖激酶(hexokinase)Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖葡萄糖 O CH2HO H HOOHH OH H OH H H6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(G-6-P) P P O CH2OH HOOHH OH H OH H H12 6-磷酸葡萄糖转变为磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖磷酸果糖 己糖异构酶己糖异构酶 G

6、luG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 P P O CH2OH HOOHH OH H OH H H6-磷酸果糖磷酸果糖 (F-6-P)13 6-磷酸果糖磷酸果糖转变为转变为1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 ATP ADP Mg2+ 6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPAD

7、P1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1(6-phosphfructokinase-1)6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖14CH2OHOCCCCCH2OOHOHOHHHP PP P1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 磷酸己糖裂解成磷酸己糖裂解成2分子分子磷酸丙糖磷酸丙糖 醛缩酶醛缩酶(aldolase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3

8、-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 +CHOCHOHCHOHOHCH2POCH2P POCH2OHCOCH2POCH2P PO15 磷酸丙糖磷酸丙糖的同分异构化的同分异构化磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二

9、羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶 (phosphotriose isomerase)3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 CHOCHOHCHOHOHCH2POCH2P PO磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 CH2OHCOCH2POCH2P PO16 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛氧化为氧化为1,3-二磷酸甘油二磷酸甘油酸酸 Pi、NAD+ NADH+H+ 3-3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘

10、油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 CHOCHOHCHOHOHCH2POCH2P PO1,3-二磷酸二磷酸甘油酸甘油酸 O=CCOHCH2POP POP PO17ADP ATP 磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸

11、甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 在以上反应中，底物分子内部能量重新在以上反应中，底物分子内部能量重新分布，生成高能键，使分布，生成高能键，使ADP磷酸化生成磷酸化生成ATP的过程，称为的过程，称为底物水平磷酸化底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation) 。 1,3-二磷酸二磷酸 甘油酸甘油酸O=CCOHCH2POP POP PO3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 COOHCOHCH2POP PO磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶(pho

12、sphoglycerate kinase) 18 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸转变为转变为2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶变位酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶 (phosphoglycerate mutase)3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 COOHCOHCH2POP PO2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 CO

13、OHCCH2POP POOHOH19 2-磷酸甘油酸转变为磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 烯醇化酶烯醇化酶(enolase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸2- 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 COOHCCH2POP POOHOH+ H2O磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 (PEP)COOHCCH2P PO20ADP ATP K+ M

14、g2+丙酮酸激酶丙酮酸激酶(pyruvate kinase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸转变成转变成丙酮酸丙酮酸， 并通过底物水平磷酸化生成并通过底物水平磷酸化生成ATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 COOHCCH2P PO丙酮酸丙酮酸 COOHC=OCH32122二、糖酵解过程的能量衡算二、糖酵解过程的

15、能量衡算 以葡萄糖为起点以葡萄糖为起点 无氧情况下无氧情况下: GG-6-P -1ATP F-6-PF-1，6-dip -1ATP 2 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸2甘油酸甘油酸-3-磷酸磷酸 +2ATP 2PEP2Py +2ATP 除除2分子分子ATP外，还生成外，还生成2分子分子NADH 净增净增2ATP23 2NADH经呼吸链氧化产生经呼吸链氧化产生5ATP，即共产生，即共产生7ATP 在某些组织，如某些神经和肌肉细胞中，在某些组织，如某些神经和肌肉细胞中，NADH经磷经磷酸甘油穿梭系统得酸甘油穿梭系统得FAD，产生，产生1.5ATP，总计，总计5ATPv 有氧条件下：有氧条件下：2

16、4磷酸甘油穿梭系统图25 苹果酸穿梭系统图苹果酸穿梭系统图三、糖酵解的三、糖酵解的调节调节 糖原（或淀粉）糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖3-磷酸磷酸甘油甘油醛醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮2 1，3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸2 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸2 丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶己糖激酶己糖激酶AMPAMPG-6-PG-6-PATPATP + +- -F-2,6-BPF-2,6-BPAMPAMP+ +- -柠檬酸柠檬

17、酸NADHNADHATPATP ATPATPAlaAlaF-1,6-BPF-1,6-BP- -+ +2627 1、果糖、果糖6-磷酸激酶磷酸激酶1是最关键的限速酶是最关键的限速酶 （1） ATP /AMP比值 （2）H+可抑制酶的活性 （3）柠檬酸可增加ATP对酶活性的抑制 （4）2，6-二磷酸果糖（F-2，6-BP）能削除ATP对酶的抑制效应。 2、己糖激酶活性的调控、己糖激酶活性的调控 别构酶，其活性受到自身反应产物6-磷酸葡萄糖的抑制。因6-磷酸葡萄糖可转化糖原或戊糖磷酸，因此，它不是关键限速酶。 3、丙酮酸激酶、丙酮酸激酶 （1）1，6-二磷酸果糖是此酶的别构激活剂 （2）丙酮酸、AT

18、P和乙酰辅酶A是该酶的别构抑制剂，及游离长链脂肪酸也是该酶抑制剂281、6-磷酸果糖激酶-1 （PFK-1） （1）ATP/AMP的调节的调节 （2）柠檬酸调节柠檬酸调节 （3） 2，6二磷酸果糖调节（二磷酸果糖调节（ F-2,6-BP）OHCH2HCH2OHHHOHOO POPOCH2OHHCH2OHHHOHOPOPF-2,6-BPF-1,6-BP29F-6-PF-2,6-BPATPADP6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2（PFK-2PFK-2）H2OPi二磷酸果糖酶二磷酸果糖酶-2(FBPase2)F-2,6-BP是是6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 最强的变构激活剂。最强的变构激活剂。(+

19、)(-)柠檬酸柠檬酸AMP306-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2（ PFK-2,激酶活性）激酶活性）ATPADPPi胰高血糖素胰高血糖素(+)6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2-2( (FBPase2,磷酸酶活性磷酸酶活性) )P P31四、糖酵解的生理意义四、糖酵解的生理意义 （1）在无氧条件下，通过糖酵解可以获得有限的能量用）在无氧条件下，通过糖酵解可以获得有限的能量用以维持生命供能以维持生命供能 。（2）提供生物合成所需的物质。）提供生物合成所需的物质。（3）糖酵解不仅是葡萄糖的降解途径，也是其它一）糖酵解不仅是葡萄糖的降解途径，也是其它一 些单糖的分解代谢途径。些单糖的分解代谢途径。（

20、4）为糖的彻底降解作了准备。）为糖的彻底降解作了准备。321、乳酸发酵、乳酸发酵乳酸脱氢酶五、糖酵解的应用33342、酒精发酵、酒精发酵35酒精发酵之初：酒精发酵之初： 即： -磷酸甘油脱氢酶磷酸甘油脱氢酶 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮+NADH+H+ -磷酸甘油磷酸甘油+NAD+ 磷酯酶磷酯酶 -磷酸甘油磷酸甘油+H2O 甘油甘油+PiCNADH +H+ -磷酸甘油磷酸甘油当有了乙醛作为受氢体，代谢途径的流向就不再朝甘油方向了。当有了乙醛作为受氢体，代谢途径的流向就不再朝甘油方向了。将受氢体乙醛除去，则势必造成发酵液中甘油的积累。将受氢体乙醛除去，则势必造成发酵液中甘油的积累。3 3、甘油发酵、

21、甘油发酵36两种方法（1 1）亚硫酸盐法）亚硫酸盐法: : 将亚硫酸氢钠(NaHSO3)加入发酵液中，能与乙醛发生加成反应，生成难溶的结晶状产物 CHCH3 3CH(OH)(OSOCH(OH)(OSO2 2Na)Na) ，使乙醛不能再作为受氢体，迫使NADH+H+ 用于磷酸二羟丙酮的还原，生成甘油思考题：甘油高产发酵的代谢调控要点是什么？思考题：甘油高产发酵的代谢调控要点是什么？磷酸甘油脱氢酶磷酸甘油脱氢酶37（2 2）碱法甘油发酵）碱法甘油发酵: : 酵母酒精发酵的发酵液pH值调至碱性，保持在pH7.6以上，则2分子乙醛之间发生歧化反应，1分子被还原成乙醇，1分子被氧化成乙酸。乙醛失去了作为

22、受氢体的作用，NADH+H+ 只好用于还原磷酸二羟丙酮，并生成甘油3839糖酵解小结1. 糖酵解几乎是生物的公共途径，一分子葡萄糖氧化成两糖酵解几乎是生物的公共途径，一分子葡萄糖氧化成两分子丙酮酸，并把能量以分子丙酮酸，并把能量以ATP和和NADH形式贮存。形式贮存。2. 糖酵解过程有糖酵解过程有10个酶，全部在胞质中。有个酶，全部在胞质中。有10个中间产物，个中间产物，都是磷酸化的六碳或三碳化合物。都是磷酸化的六碳或三碳化合物。3. 糖酵解的准备阶段，用糖酵解的准备阶段，用ATP把葡萄糖转化为把葡萄糖转化为1,6-二磷酸二磷酸果糖，然后果糖，然后C3和和C4间的键断裂生成二分子三糖磷酸。间的

23、键断裂生成二分子三糖磷酸。4. 在回报阶段，来自葡萄糖的在回报阶段，来自葡萄糖的3-磷酸甘油醛在磷酸甘油醛在C1上发生氧上发生氧化，反应能量以一分子化，反应能量以一分子NADH和二分子和二分子ATP形式贮存。形式贮存。6. 糖酵解受到其他产能途径的调控，以保证糖酵解受到其他产能途径的调控，以保证ATP的不断供的不断供给。己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶都受到变构调给。己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶都受到变构调控。控制通过这个途径的碳流量，维持代谢中间物的水平控。控制通过这个途径的碳流量，维持代谢中间物的水平不变。不变。5. 总反应式：总反应式：Glc + 2NAD+ + 2ADP + 2

24、Pi 2Pyr + 2NADH + 2H+ + 2ATP + 2H2O409.2.2 9.2.2 丙酮酸的有氧降解丙酮酸的有氧降解（EMP）葡萄糖葡萄糖COOHC=OCH3丙酮酸丙酮酸CH3-C-SCoAO乙酰乙酰CoACoA三羧酸三羧酸循环循环 NAD+ NADH+H+CO2CoASH 葡萄糖的有氧分解葡萄糖的有氧分解 丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系411 1、丙酮酸的脱氢酶系、丙酮酸的脱氢酶系（1）丙酮酸脱氢酶）丙酮酸脱氢酶(E1 )（也称丙酮酸脱羧酶）（也称丙酮酸脱羧酶）: 辅基辅基TPP，功用功用： Py 2c单位单位 脱羧脱羧（2）二氢硫辛酰转乙酰基酶）二氢硫辛酰转乙酰基酶(E2) ：

25、硫辛酰胺（硫辛酸）硫辛酰胺（硫辛酸）, CoA-SHCoA-SH功用：功用：氧化氧化2C单位，并将单位，并将2C单位先转到硫辛酰胺上，单位先转到硫辛酰胺上， 再转到再转到CoA上。上。 （3）二氢硫辛酸脱氢酶）二氢硫辛酸脱氢酶(E3)：是一种黄酶，：是一种黄酶，辅基辅基FAD，NAD+功用：功用：Red型硫辛酰胺型硫辛酰胺OX型硫辛酰胺型硫辛酰胺 一、乙酰辅酶一、乙酰辅酶A A的形成的形成4243442 2、丙酮酸的脱氢酶系的调控、丙酮酸的脱氢酶系的调控(1)产物抑制产物抑制 乙酰乙酰CoA、 NADH(2)核苷酸反馈调节核苷酸反馈调节 E1（GTP抑制，抑制，AMP活化）活化）(3)可逆磷酸

26、化作用的共价调节可逆磷酸化作用的共价调节 E1磷酸和去磷酸磷酸和去磷酸45二、三羧酸循环二、三羧酸循环 柠檬酸循环柠檬酸循环 三羧酸循环三羧酸循环 Tricarboxylic acid cycle(TCA cycle) Krebs循环循环 46三羧酸循环总图三羧酸循环总图 47（一）三羧酸循环途径484950515253545556575859606162三羧酸循环的总反应式三羧酸循环的总反应式 CH3COSCoA3NADFADGDPPi2H2O 2CO23NADH3HFADH2GTPCoASH 63三羧酸循环中有两步反应是不可逆的三羧酸循环中有两步反应是不可逆的 （1）Cit的合成的合成 （

27、2）-KGA的氧化脱羧的氧化脱羧 所以所以TCA Cycle是单方向进行，不能逆转。是单方向进行，不能逆转。 OCH3-C-SCoACoASH（二）三羧酸（二）三羧酸循环的调节循环的调节柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸顺乌头酸顺乌头酸 酮戊二酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酸琥珀酰琥珀酰CoA延胡索酸延胡索酸 调节位点调节位点 柠檬酸合成酶（柠檬酸合成酶（限速酶限速酶） 异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶 酮戊二酸脱氢酶酮戊二酸脱氢酶ADPADPNADNAD+ + +NADHNADHATPATP- -琥珀酰琥珀酰CoACoANADHNADH- -琥珀酰琥珀酰CoACoANADHNADHATPATP- -苹果酸苹果酸

28、草酰乙酸草酰乙酸6465（三）三羧循环的化学计量和能量计量（三）三羧循环的化学计量和能量计量 1、总反应式、总反应式: CHCH3 3COSCoACOSCoA+3NAD+3NAD+ +FAD+GDP+Pi+2H+FAD+GDP+Pi+2H2 2O O 2CO 2CO2 2+CoASH+CoASH+3NADH3NADH+3H+3H+ + + +FADHFADH2 2+ +GTPGTP能量能量“现金现金” : 1 GTP 能 量能 量 “ 支 票支 票” : 3 NADH 1 FADH2兑换率兑换率 1：2.57.5ATP兑换率兑换率 1：1.51.5ATP1ATP10ATP2、三羧酸循环的能量计

29、量、三羧酸循环的能量计量663 3、葡萄糖完全氧化产生的、葡萄糖完全氧化产生的ATPATP酵解阶段：酵解阶段： 2 ATP 2 1 NADH兑换率兑换率 1：2.5 (或或1.5)2 ATP2 (2.5ATP或或1.5 ATP )三羧酸循环：三羧酸循环：2 1 GTP 2 3 NADH 2 1 FADH22 1 ATP2 7.5 ATP2 1.5 ATP兑换率兑换率 1：2.5兑换率兑换率 1：1.5丙酮酸氧化：丙酮酸氧化：2 1NADH兑换率兑换率 1：2.52 2.5ATP总计：总计：32ATP32ATP或或30 ATP30 ATP67（四）三羧循环的生物学意义（四）三羧循环的生物学意义1

30、. 为生物体提供能量，是体内主要产生为生物体提供能量，是体内主要产生ATPATP的途径的途径 ；2. 循环中的中间物为生物合成提供原料；循环中的中间物为生物合成提供原料； 如草酰乙酸、如草酰乙酸、 - -酮戊二酸可转变为氨基酸，琥珀酮戊二酸可转变为氨基酸，琥珀酰酰CoACoA可用于合成叶绿素及血红素分子中的卟啉。可用于合成叶绿素及血红素分子中的卟啉。3. 糖类、蛋白质、脂类、核酸等代谢的枢纽。糖类、蛋白质、脂类、核酸等代谢的枢纽。 CoASH柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶顺乌头顺乌头酸酶酸酶乙醛酸循环反应乙醛酸循环反应历程历程NAD +NADH苹果酸苹果酸脱氢酶脱氢酶草酰乙酸草酰乙酸 OCH3-CS

31、CoACoASH OCH3-CSCoACOOCOO- -CH2CH2CH2CH2COOCOO- -琥珀酸琥珀酸异柠檬酸异柠檬酸裂解酶裂解酶苹果酸苹果酸合成酶合成酶 O OH-C-C OH乙醛酸乙醛酸NAD+草酰乙酸草酰乙酸9.2.3 9.2.3 乙醛酸循环乙醛酸循环68 OCH3-C-SCoACoASH乙乙醛醛酸酸循循环环和和三三羧羧酸酸循循环环反反应应历历程程的的 比比较较柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸顺乌头酸顺乌头酸 酮戊二酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酸琥珀酰琥珀酰CoA草酰乙酸草酰乙酸 O OH-C-C OH乙醛酸乙醛酸 OCH3-C-SCoA苹果酸苹果酸延胡索酸延胡索酸69乙醛酸循环总反应式及其

32、与乙醛酸循环总反应式及其与糖异生的关系糖异生的关系草酰乙酸草酰乙酸糖异生途径糖异生途径+ 2CoASH+NADH+H+ 2CoASH+NADH+H+ +COOCOO- -CH2CH2CH2CH2COOCOO- -琥珀酸琥珀酸 OCH3-CSCoA+NAD+NAD+ +2 27071乙醛酸循环的总反应：乙醛酸循环的总反应： 2乙酰乙酰-CoA+NAD+2H2O琥珀酸琥珀酸+2CoA+NADH+H+ 或或2乙酰乙酰-CoA+2NAD+FAD草酰乙酸草酰乙酸+2CoA+2NADH+FADH2+2H+ 72乙醛酸循环的生理意义：乙醛酸循环的生理意义： （1）乙醛酸循环提高了生物体利用乙酰）乙醛酸循环提

33、高了生物体利用乙酰CoA的能力，的能力， 只要极少量的草酰乙酸作引物，乙酰只要极少量的草酰乙酸作引物，乙酰CoA就可以就可以 无限制无限制地转变为四碳二羧酸和六碳三羧酸，因此地转变为四碳二羧酸和六碳三羧酸，因此 某些微生物能某些微生物能以乙酸等二碳化合物作唯一的碳源和能源。以乙酸等二碳化合物作唯一的碳源和能源。 （2）乙醛酸循环开辟了一条从脂肪转变成糖的途径。）乙醛酸循环开辟了一条从脂肪转变成糖的途径。 73柠檬酸发酵柠檬酸发酵顺乌头酸酶失活或活性降低黑曲霉的变异株顺乌头酸酶缺损或活力很低柠檬酸积累1、柠檬酸发酵、柠檬酸发酵无铁培养基亚铁氰化钾与Fe+2生产络合物诱变基因工程手段74 回补反应

34、回补反应能补充用于代谢途径中因合成代谢而消耗的中间代谢物的反应。7576味精发酵生产味精发酵生产779.2.4 9.2.4 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径（pentose phosphate pathway,pentose phosphate pathway, ppp ppp）1 1、化学反应历程及催化酶类化学反应历程及催化酶类 特点：氧化脱羧阶段和非氧化分子重排阶段特点：氧化脱羧阶段和非氧化分子重排阶段2 2、总反应式和生理意义、总反应式和生理意义78磷酸戊糖途径的两个阶段磷酸戊糖途径的两个阶段 2、非氧化分子重排阶段、非氧化分子重排阶段 6 核酮糖核酮糖-5-P 5 果糖果糖-6-P 5 葡萄糖

35、葡萄糖-6-P1、氧化脱羧阶段、氧化脱羧阶段 6 G-6-P 6 葡萄糖酸葡萄糖酸-6-P 6 核酮糖核酮糖-P 6 NADP+ 6 NADPH+6H+ 6 NADP+ 6 NADPH+6H+6CO26H2O磷酸戊糖途径的氧化脱羧阶段磷酸戊糖途径的氧化脱羧阶段NADP+ NADPH+H+ H2O NADPH+H+NADP+5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸CO26-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 脱氢酶脱氢酶内酯酶内酯酶6-磷酸葡萄磷酸葡萄糖酸糖酸 脱氢酶脱氢酶79磷酸戊糖途径的非氧化分子重排阶段磷酸戊糖途径的非氧化分子重排阶

36、段H2OPi2 5-磷酸核糖磷酸核糖2 7-磷酸景天庚酮糖磷酸景天庚酮糖2 4-磷酸赤藓丁糖磷酸赤藓丁糖2 5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖2 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛2 6-磷酸果糖磷酸果糖1， 6-二磷酸果糖二磷酸果糖1 6-磷酸果糖磷酸果糖转醛酶转醛酶异构酶异构酶转酮酶转酮酶转酮酶转酮酶醛缩酶醛缩酶6 5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖25-磷酸木酮糖磷酸木酮糖2 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛阶阶段段之之一一阶阶段段之之二二阶阶段段之之三三2 6-磷酸果糠磷酸果糠80磷酸戊糖途径的非氧化阶段之一磷酸戊糖途径的非氧化阶段之一（5-5-磷酸核酮糖异构化）磷酸核酮糖异构化）差向异构酶差向异构酶异构酶异构酶5-磷酸木

37、酮糖磷酸木酮糖5-磷酸核糖磷酸核糖5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖81磷酸戊糖途径的磷酸戊糖途径的 非氧化阶段之二非氧化阶段之二（基团转移）（基团转移）+24-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖+25-磷酸核糖磷酸核糖23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛转酮酶转酮酶转醛酶转醛酶26-磷酸果糖磷酸果糖+7-磷酸景天庚酮糖磷酸景天庚酮糖2H25-磷酸木酮糖磷酸木酮糖82基团转移（续前）基团转移（续前）+24-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖+23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛26-磷酸果糖磷酸果糖转酮酶转酮酶25-磷酸木酮糖磷酸木酮糖83H2O Pi1,6-二二 磷酸果糖磷酸果糖23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛6-磷酸果糖磷酸果糖醛缩酶醛缩酶二磷酸果糖酯

38、酶二磷酸果糖酯酶磷酸戊糖途径的非氧化阶段之三磷酸戊糖途径的非氧化阶段之三 （3-3-磷酸甘油醛异构、缩合与水解）磷酸甘油醛异构、缩合与水解）异异构构酶酶8485戊糖磷酸途径的总反应式：戊糖磷酸途径的总反应式： 6 G-6-P+12NADP+7H2O5G-6-P+6CO2+12NADPH+12H+H3PO4 净结果是净结果是1分子分子G-6-P彻底降解放出彻底降解放出6CO2，同时还原同时还原12分子分子NADP成成12分子分子NADPH。 86戊糖磷酸途径的生理意义：戊糖磷酸途径的生理意义： （1）供能。）供能。 （2）产生大量的）产生大量的NADPH，为细胞的各种合成反应提供还原剂，为细胞的

39、各种合成反应提供还原剂（力）。（力）。如参与脂肪酸和固醇类物质的合成，在红细胞中保证谷胱甘肽的还原状态。（防止膜脂过氧化； 维持血红素中的Fe2+）。（3）该途径的中间产物核糖）该途径的中间产物核糖- 5-P为核酸生物合成的必需原料。为核酸生物合成的必需原料。 （4）通过转酮及转醛醇基反应使丙糖、丁糖、戊糖、己糖、庚）通过转酮及转醛醇基反应使丙糖、丁糖、戊糖、己糖、庚糖相互转化糖相互转化。（5）赤藓糖）赤藓糖-4-P、与甘油醛、与甘油醛-3-P合成莽草酸，转化为多酚和芳香合成莽草酸，转化为多酚和芳香族氨基酸。族氨基酸。（6） 戊糖磷酸途径与糖酵解和光合作用有密切关系戊糖磷酸途径与糖酵解和光合作

40、用有密切关系 。87戊糖磷酸途径代谢的调节戊糖磷酸途径代谢的调节 戊糖磷酸途径的调节点主要是戊糖磷酸途径的调节点主要是G-6-P脱氢酶脱氢酶，这是一个不可逆反应，是戊糖磷酸途径中的这是一个不可逆反应，是戊糖磷酸途径中的限速限速一步一步。 NADPH NADPH是是G-6-PG-6-P脱氢酶的竞争性抑制剂，当脱氢酶的竞争性抑制剂，当NADPH/NADPNADPH/NADP+ +的比值大于的比值大于1010时，其抑制作用可达时，其抑制作用可达90%90%。 88 糖醛酸途径由G-6-P或G-1-P开始，经UDP-葡萄糖醛酸脱掉UDP形成葡萄糖醛酸。糖醛酸途径产生的葡萄糖醛酸可形成许多重要的粘多糖，

41、如硫酸软骨素、透明质酸。89UT PPP iAT PAD PGAT PAD PNAD P+NAD PH+H+NAD PH+H+NAD P+CO2CO2NAD P+NAD PH+H+UT PPP iNAD+NAD H+H+NAD H+H+NAD+HCH OCOHCCHCHOHHOHCO OHHCOHCCHHOHHOH2COHHOHCOHCCHCHOHHOHHOO CH2COHHOHCOHCCHCHOHCO OHOH2COHHOHCOHCCHOH2COHH2COHH2COHHOCCCHHOHH2COHH2COHHOOD-葡 糖 醛 酸L-古 洛 酸3-酮 -古 洛 酸L-木 酮 糖木 糖 醇D-木

42、 酮 糖D-木 酮 糖 -5-PG-6-PG-1-PUDPGUDP-葡 糖 醛 酸半 乳 糖 -1-PUDP-半 乳 糖醇 解三 羧 酸 循 环2-酮 -L-古 洛 酸 内 酯抗 坏 血 酸 图 10-9 糖 醛 酸 途 径 G=葡 萄 糖 ； P=磷 酸 ； PPi=焦 磷 酸 ； UTP=尿 苷 三 磷 酸 ； UDP=尿 苷 二 磷 酸D-葡 糖 醛 酸 -1-P磷 酸 己 糖 旁 路糖 原 合 成L-古 洛 酸 内 酯其它糖进入单糖分解的途径其它糖进入单糖分解的途径半乳糖半乳糖半乳糖半乳糖-1-PUDP-半乳糖半乳糖UDP-葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖-1-磷酸磷酸糖原或淀粉糖原或淀粉葡萄

43、糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸果糖果糖葡萄糖葡萄糖果糖果糖-6-磷酸磷酸果糖果糖-1、6-磷酸磷酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油磷酸甘油甘油甘油3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛进入糖酵解进入糖酵解甘露糖甘露糖甘露糖甘露糖-6-磷酸磷酸ATPADPATPADPATPADPATPADPATPADPATPADPNADH+H+NAD+PiUTPPPi909.3 糖的合成代谢糖的合成代谢单糖基的活化单糖基的活化糖核苷酸（糖核苷酸（UDPG、ADPG、GDPG等）的合成等）的合成 糖核苷二磷酸在不同聚糖形成时，提供糖基和能量。植物糖核苷二磷酸在不同聚糖形成时，提供糖基和能量。植物细胞中蔗糖合成时需细胞中

44、蔗糖合成时需UDPGUDPG，淀粉合成时需，淀粉合成时需ADPGADPG，纤维素合成，纤维素合成时需时需GDPGGDPG和和UDPGUDPG；动物细胞中糖原合成时需；动物细胞中糖原合成时需UDPGUDPG。91UDPG的结构的结构GUDP92糖核苷酸的生成糖核苷酸的生成+PPi1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖UTPUDPG939.3.1 糖原的生物合成糖原的生物合成 糖原生物合成过程与植物支链淀粉合成过程相似，糖原生物合成过程与植物支链淀粉合成过程相似，但参与合成的引物、酶、糖基供体等是不相同的。但参与合成的引物、酶、糖基供体等是不相同的。 引物引物：结合有一个寡糖链的多肽结合有一个寡糖链的多肽 酶酶

45、：糖原合成酶，分支酶糖原合成酶，分支酶 糖基供体糖基供体：UDPG94糖原的合成糖原的合成UUDPG引物（引物（Gn）+糖原糖原(Gn+1)UUDP95在分支酶作用下的糖原分支的形成在分支酶作用下的糖原分支的形成+分支酶分支酶（1）分支酶分支酶（2）BAAABBnmmmnn969.3.2 9.3.2 蔗糖的合成蔗糖的合成 蔗糖合成酶途径蔗糖合成酶途径 磷酸蔗糖合成酶途径磷酸蔗糖合成酶途径 97 直链淀粉合成直链淀粉合成 由由淀粉合成酶淀粉合成酶催化，需引物（催化，需引物（GnGn）,ADPG,ADPG供糖基，供糖基，形成形成1 1，4 4糖苷键。糖苷键。 支链淀粉合成支链淀粉合成 淀粉合成酶淀

46、粉合成酶: :催化形成催化形成-1-1，4 4糖苷键糖苷键 Q Q酶（分支酶）酶（分支酶）: :既能催化既能催化-1-1，4 4糖苷键的断裂，糖苷键的断裂，又能催化又能催化-1-1、6 6糖苷键的形成糖苷键的形成9.3.3 淀粉的生物合成淀粉的生物合成98淀粉的分枝结构淀粉的分枝结构开始分枝的残基开始分枝的残基非还原端非还原端残基残基两个葡萄糖单位之两个葡萄糖单位之间的间的1，6-糖苷键糖苷键两个葡萄糖单位之两个葡萄糖单位之间的间的1，4-糖苷键糖苷键99直链淀粉的合成直链淀粉的合成AADPG引物（引物（Gn）+直链淀粉直链淀粉(Gn+1)AADP100在在Q酶作用下的支链淀粉的合成酶作用下的

47、支链淀粉的合成+Q酶（酶（1）Q酶（酶（2）BAAABBnmmmnn1011029.3.5 9.3.5 糖的异生作用糖的异生作用 非糖物质非糖物质在肝中在肝中转转变为变为葡萄糖葡萄糖，称为，称为称为称为糖异生糖异生作用作用。 糖酵解途径糖酵解途径糖异生糖异生作用作用 糖原（或淀粉）糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮2 磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸2 丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖己糖激酶己糖激酶果糖果糖激酶激酶二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸酯酶磷酸酯酶丙酮酸丙酮酸激酶激酶丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶磷酸葡萄糖磷酸酯酶6-磷