第7章-糖类代谢

第七章糖类代谢一、糖酵解二、柠檬酸循环三、磷酸戊糖途径四、双糖和多糖的酶促降解五、糖的生物合成糖酵解是指在细胞胞液中（无氧条件）葡萄糖经过一系列酶催化作用降解成丙酮酸，并伴随着生成ATP的过程，又称为EMP途径。糖酵解是动物、植物和微生物细胞中葡萄糖分解的共同代谢途径。第一节糖酵解十个反应和三个阶段糖酵解十个反应可以分为三个阶段：己糖的磷酸化磷酸己糖的裂解ATP和丙酮酸的生成(1)葡萄糖的磷酸化(2)6-磷酸果糖的生成(4)1,6-双磷酸果糖的裂解(5)磷酸丙糖的同分异构化(6)3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸此酶含巯基，碘乙酸可强烈抑制其活性糖酵解中唯一的氧化反应(7)3-磷酸甘油酸和ATP的生成※这是糖酵解中第一次底物水平磷酸化反应※在上述反应中，底物分子内部能量重新分布，生成高能键，使ADP磷酸化生成ATP的过程，称为底物水平磷酸化。(8)3-磷酸甘油酸异构为2-磷酸甘油酸(9)磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）的生成氟化物能与Mg2+络合而抑制此酶活性(10)丙酮酸和ATP的生成糖酵解过程概括图①糖酵解的产物由一分子葡萄糖转变为1,6二磷酸果糖消耗2分子ATP，丙糖阶段每个三碳单位产生2个ATP，共产生4个ATP，故每个葡萄糖分子净生成2个ATP，同时生成2分子NADH和2分子丙酮酸。二、糖酵解的能量变化与意义

糖酵解的总反应式葡萄糖＋2ADP＋2Pi＋2NAD+→2丙酮酸＋2ATP＋2NADH＋2H+＋2H2O糖酵解的生物学意义糖酵解在生物体中普遍存在，在无氧及有氧条件下都能进行，是葡萄糖进行有氧或无氧分解的共同代谢途径，是糖异生作用大部分逆过程。提供生命活动所需的部分能量糖酵解形成的许多中间产物，可作为合成其他物质的原料。无氧时，丙酮酸转变成乳酸或乙醇三、丙酮酸去路在丙酮酸脱羧酶催化下，丙酮酸脱羧生成乙醛。乙醛在醇脱氢酶催化下还原为乙醇的同时，NADH被氧化为NAD+。（在有氧条件下乙醛可被氧化生成乙酸。）（一）转化为乙醇葡萄糖转化为乙醇葡萄糖＋2ADP＋2Pi+2H+→2乙醇＋2CO2+2ATP+2H2O该反应在酿造啤酒和制造面包时起着重要的作用。当丙酮酸被转换成乙醇时，产生的CO2，被灌装于啤酒中产生气泡；在烤面包时，CO2

能使生面团膨胀。绝大多数生物可以通过乳酸脱氢酶催化的可逆反应使丙酮酸还原为乳酸。一旦形成乳酸，乳酸除了重新转换成丙酮酸之外，再没有其它代谢途径，乳酸是代谢的死胡同。（二）转化为乳酸葡萄糖降解为乳酸的总反应

葡萄糖＋2ADP＋2Pi+2H+→2乳酸＋2ATP＋2H2O乳酸发酵用于生产奶酪、酸奶、食用泡菜及青贮饲料等。7、糖酵解的调节关键酶①

己糖激酶②

6-磷酸果糖激酶-1③

丙酮酸激酶其它己糖也可转变成磷酸己糖而进入酵解途径。第二节柠檬酸循环糖的有氧氧化指在机体氧供应充足时，葡萄糖彻底氧化成H2O和CO2，并释放出能量的过程。是机体主要供能方式。部位：胞液及线粒体

糖的有氧氧化第一阶段：酵解途径第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧第三阶段：三羧酸循环G（Gn）

第四阶段：氧化磷酸化丙酮酸

乙酰CoA

CO2

NADH+H+FADH2H2O

[O]

ATP

ADP

TCA循环

胞液线粒体

一、由丙酮酸形成乙酰CoA

丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧为乙酰CoA丙酮酸脱羧酶[TPP(焦磷酸硫胺素)、Mg2+]二氢硫辛酸乙酰基转移酶(硫辛酸、辅酶A)二氢硫辛酸脱氢酶(FAD、NAD+)3种酶：6种辅助因子：TPP、Mg2+、硫辛酸、辅酶A、FAD、NAD+丙酮酸脱氢酶复合体的组成三羧酸循环(TricarboxylicacidCycle）简称TCA循环，也称柠檬酸循环，这是因为反应第一步涉及合成含三个羧基的柠檬酸。由于Krebs正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为Krebs循环。所有的反应均在线粒体中进行。

二、三羧酸循环柠檬酸生成柠檬酸异构化生成异柠檬酸α-酮戊二酸的形成琥珀酰CoA的生成由琥珀酰CoA产生高能磷酸键

琥珀酸脱氢形成延胡索酸延胡索酸水合生成苹果酸

苹果酸氧化生成草酰乙酸1、乙酰CoA以两个C原子进入循环，以CO2的形式离开循环，相当于乙酰CoA的2个C原子形成CO2。2、TCA循环中4步脱氢反应，生成3分子NADH+H+，1分子FADH2。3、由琥珀酰CoA形成琥珀酸时，发生底物水平磷酸化生成1个GTP（植物和细菌中为ATP）

。4、TCA循环消耗2分子水，一分子用于合成柠檬酸，一分子用于延胡索酸加水。5、分子氧不直接参加柠檬酸，但NAD+和FAD的再生需要氧气，TCA循环严格需要氧。TCA循环特点乙酰CoA＋3NAD+＋FAD＋GDP＋Pi＋2H2O2CO2

＋3NADH＋3H+＋FADH2＋GTP＋CoASHTCA循环的要点经过一次三羧酸循环，消耗一分子乙酰CoA，经四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化。生成1分子FADH2，3分子NADH+H+，2分子CO2，1分子GTP。1分子乙酰CoA通过三羧酸循环氧化产生12分子ATP。关键酶有：柠檬酸合酶

α-酮戊二酸脱氢酶复合体异柠檬酸脱氢酶葡萄糖分解代谢产生ATP统计阶段反应辅酶ATP数

葡萄糖→6-磷酸葡萄糖

-1糖6-磷酸葡萄糖→1,6-二磷酸果糖

-1酵2×3-磷酸甘油醛→2×1,3-二磷酸甘油酸NADH2×3（2）解2×1,3-二磷酸甘油酸→2×3-磷酸甘油酸

2×1

2×磷酸烯醇式丙酮酸→2×丙酮酸

2×1丙酮酸氧化脱羧

2×丙酮酸→2×乙酰CoANADH2×32×异柠檬酸→2×α-酮戊二酸NADH2×3三羧酸循环2×α-酮戊二酸→2×琥珀酰CoANADH2×3

2×琥珀酰CoA→2×琥珀酸

2×1

2×琥珀酸→2×延胡索酸FADH22×2

2×苹果酸→2×草酰乙酸NADH2×3净生成38（36）TCA循环中间产物脂肪酸、氨基酸合成代谢分解代谢产物CO2+H2O+能量

TCA循环既是物质分解代谢的组成部分，亦是物质合成的重要步骤，为其他生物合成提供原料。三羧酸循环的生物学意义与EMP途径构成糖的有氧代谢途径，为机体提供大量的能量。TCA循环是糖、脂类、蛋白质代谢联络的枢纽。为呼吸链提供H++e，为其它物质合成提供碳架。TCA循环的调节关键步骤①柠檬酸的合成②α-酮戊二酸的合成③α-酮戊二酸的氧化脱羧TCA循环的回补反应柠檬酸循环许多中间产物是合成氨基酸、糖、脂肪等的原料，当这些中间产物被抽走用以合成反应时，柠檬酸循环并不会终止，生物体可以通过回补反应产生草酰乙酸，以保证柠檬酸循环的正常进行。TCA循环的回补反应丙酮酸的羧化TCA循环的回补反应磷酸烯醇式丙酮酸的羧化TCA循环的回补反应由氨基酸形成草酰乙酸乙醛酸途径是柠檬酸循环的一个旁路，涉及两个反应：异柠檬酸裂解为乙醛酸和琥珀酸；乙醛酸与乙酰CoA合成苹果酸乙醛酸途径为脂肪酸降解产生的乙酰CoA的分解代谢提供了一条新的代谢途径，借助苹果酸和琥珀酸将乙酰CoA转化为葡萄糖。油料种子植物中，乙醛酸途径尤其活跃，将种子贮存脂类降解产生乙酰CoA，从而满足种子萌发对糖的需求。动物和人类细胞中没有乙醛酸体，无法将脂肪酸转变为糖。植物和微生物有乙醛酸体。油料植物种子（花生、油菜、棉籽）萌发时存在乙醛酸循环，能够将脂肪转化为糖。糖有氧氧化的调节关键酶

①

酵解途径：己糖激酶丙酮酸激酶

6-磷酸果糖激酶-1②丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体③

三羧酸循环：柠檬酸合酶

α-酮戊二酸脱氢酶复合体异柠檬酸脱氢酶第三节磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径（PPP途径）与EMP途径都是葡萄糖代谢途径。*细胞定位：胞液

第一阶段：葡萄糖的直接氧化脱羧生成磷酸戊糖，NADPH+H+及CO2

第二阶段：非氧化的分子重排阶段包括一系列基团转移。一、磷酸戊糖途径的反应过程葡萄糖直接脱氢和脱羧，形成五碳糖，并产生高还原力物质NADPH，生成的磷酸核糖是非常重要的中间产物。第一阶段：葡萄糖的直接氧化脱羧

转酮酶就是催化含有一个酮基、一个醇基的二碳基团转移的酶。

转醛酶是催化含有一个酮基、二个醇基的三碳基团转移的酶。第二阶段：非氧化的分子重组阶段异构化反应转酮醇反应转醛醇反应转酮醇反应异构化反应总反应式

6-磷酸葡萄糖+12NADP+

+7H2O

6CO2+12NADPH+12H++H3PO4

磷酸戊糖途径的调节物是NADP+

PPP途径的第一个反应，即6-磷酸葡萄糖的脱氢，是一个不可逆过程，在生理条件下，这个反应是限速步骤。最重要的调节因子是NADP+，其水平稍微增加，变回激活磷酸戊糖途径。1、产生高还原力物质NADPH，为细胞内各种合成反应提供还原剂。

2、为核苷酸等生物合成提供原料

3、与糖代谢的其他途径密切联系4、PPP途径的中间产物与光合作用中卡尔文循环的密切联系5-P-核糖的唯一来源就是PPP途径。PPP途径有无氧均可以进行。磷酸戊糖途径的意义乙醇（有氧）葡萄糖的主要分解代谢途径葡萄糖丙酮酸乳酸乙酰CoA6-磷酸葡萄糖磷酸戊糖途径糖酵解（无氧）三羧酸循环（有氧或无氧）+CO2丙酮酸第四节双糖和多糖的酶促降解单糖的酶促降解——蔗糖、麦芽糖、乳糖（一）

糖原的磷酸解

糖原磷酸化酶a从糖原非还原端逐个磷酸解下葡萄糖，生成G-1-P，切至离分支点4个葡萄糖残基处停止，形成一个具有许多短分支的多糖分支（极限糊精）。极限糊精在糖原脱支酶的作用下进一步降解。糖原脱支酶既有寡聚糖转移酶功能，又具有脱支酶功能。糖原的酶促降解磷酸葡萄糖变位酶产生的1-磷酸葡萄糖被磷酸葡萄糖变位酶转化为6-磷酸葡萄糖。6-磷酸葡萄糖酯酶6-磷酸葡萄糖的转变取决于机体组织器官。肝脏中含有6-磷酸葡萄糖酯酶，它把6-磷酸葡萄糖转变为葡萄糖，葡萄糖扩散到血液以维持血糖的浓度。肌肉中不含有6-磷酸葡萄糖酯酶，因此肌糖原不能分解成葡萄糖，生成的6-磷酸葡萄糖只能进入糖酵解产生能量。脱支酶

脱支酶的作用①转移葡萄糖残基②水解-1,6-糖苷键

磷酸化酶

转移酶活性

α-1,6糖苷酶活性

糖原分解图1-磷酸葡萄糖PiGn糖原磷酸化酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶葡萄糖（血糖）H2OPi葡萄糖-6-磷酸酯酶（肌肉无此酶）糖酵解糖原

Gn+1肌肉肝脏淀粉的水解淀粉的水解：α-淀粉酶，β-淀粉酶，脱支酶α-淀粉酶：淀粉内切酶β-淀粉酶：淀粉外切酶脱支酶：专一性水解α-1,6糖苷键淀粉的磷酸解淀粉磷酸化酶催化淀粉分子非还原末端糖苷键发生水解，生成1-磷酸葡萄糖。纤维素及果胶的降解——自学第五节糖原的生物合成光合作用是糖生物合成的基本途径。糖异生作用。单糖进一步合成寡糖和多糖。一、糖异生作用由非糖物质合成葡萄糖的过程。非糖物质包括丙酮酸、乳酸、丙酸、甘油和某些氨基酸。糖异生作用的实例——有些微生物能在乙酸、乳酸中生存，油料种子在萌发过程中将脂肪和蛋白质转化为糖，处于饥饿或葡萄糖供应不足的时候由非糖物质转化成葡萄糖。1、克服糖酵解的三步不可逆反应。2、糖酵解在细胞液中进行，糖异生则分别在线粒体和细胞液中进行。糖异生途径的大部分反应与糖酵解的逆反应相同，但有两方面不同：丙酮酸转化为葡萄糖1、丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)丙酮酸

丙酮酸草酰乙酸

丙酮酸羧化酶

ATP+CO2ADP+Pi

苹果酸

NADH+H+

NAD+

天冬氨酸

谷氨酸

α-酮戊二酸

天冬氨酸

苹果酸

PEP

草酰乙酸

磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶

GTP

GDP+CO2

线粒体胞液※草酰乙酸从线粒体中转运出来2、1,6-双磷酸果糖转变为6-磷酸果糖1,6-双磷酸果糖

6-磷酸果糖

Pi

果糖磷酸酯酶

3、6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖

6-磷酸葡萄糖

葡萄糖

Pi

葡萄