简明生物化学原理 课件 第9章 糖代谢2

第9章糖代谢简明生物化学原理CarbohydratesMetabolism一、糖代谢概况二、糖酵解：反应途径、能量转变、调节三、柠檬酸循环：过程及调控、意义四、磷酸戊糖途径：基本过程、意义和调控五、糖异生和糖的其他代谢途径六、糖原的分解与合成本章内容第三节柠檬酸循环一、糖的有氧氧化（一）定义：葡萄糖在有氧的条件下彻底氧化生成CO2、H2O和放出能量代谢过程，称为糖的有氧氧化。反应过程酵解途径（胞浆）丙酮酸的氧化脱羧（线粒体）三羧酸循环（线粒体）

三个阶段二、丙酮酸生成乙酰辅酶A为葡萄糖的C3或C4反应不可逆丙酮酸脱氢酶复合体酶辅酶底物产物作用E1-丙酮酸脱氢酶焦磷酸硫胺素（TPP)丙酮酸羟乙基-TPP丙酮酸氧化脱羧E2-二氢硫辛酸乙酰基转移酶硫辛酰胺(硫辛酸)也需Mg2+HSCoA

乙酰辅酶A将乙酰基转移到CoAE3-二氢硫辛酸脱氢酶FADNADNADH将还原型硫辛酰胺转变为氧化型，将H转给NAD

丙酮酸复合体真核细胞位于线粒体，原核细胞则在胞液中。含B1、泛酸、B2、PP四种维生素，或加硫辛酸五种维生素，需要6种因子。1.丙酮酸脱氢酶复合体的组成砒霜：三氧化二砷，As2O3

，鹤顶红2.丙酮酸脱氢酶催化的反应过程三、柠檬酸循环柠檬酸循环又称三羧酸循环(TCA),又称Krebs循环,在细胞线粒体中进行，乙酰CoA经一系列氧化,脱羧,最终生成CO2和H2O并产生能量的过程,称为柠檬酸循环。TCA是糖、脂类和氨基酸代谢的最后共同途径，其中间体可作为许多生物合成的前体。柠檬酸循环+尿素循环细胞定位：线粒体（一）三羧酸循环的反应过程（1）缩合反应（2）柠檬酸异构化生成异柠檬酸（3）异柠檬酸氧化脱羧生成α-酮戊二酸（4）α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA（5）琥珀酰CoA生成琥珀酸（6）琥珀酸脱氢生成延胡索酸（7）延胡索酸加水生成苹果酸（8）草酰乙酸的再生反应1：柠檬酸的合成（缩合）反应不可逆抑制剂：ATP、NADH、琥珀酰CoA、和长链脂肪酰CoA激活剂：乙酰CoA、草酸乙酸。

柠檬酸合酶：TCA中第一个调节酶草酰乙酸：是TCA循环的起始物又是终止物，在循环中本身无量的变化，其含量直接影响乙酰基进入TCA循环的量。酶“诱导契合”学说的代表例子反应2：形成异柠檬酸（异构化）

此反应可逆；柠檬酸、顺乌头酸、异柠檬酸浓度的形成比例依次为90：4：6；但由于异柠檬酸在下一步反应中极迅速地被氧化，从而推动此反应向异柠檬酸的方向进行脱水反应水合反应90%4%6%顺乌头酸有立体选择性反应3：异柠檬酸的氧化脱羧反应不可逆，限速步骤、第一次脱羧先是脱氢，然后是β-脱羧有两种形式的异柠檬酸脱氢酶，分别使用辅酶I和辅酶II作为氢的受体NDA-依赖型异柠檬酸脱氢酶：线粒体TCA，别构酶，反应不可逆NDAP-依赖型异柠檬酸脱氢酶：其他细胞器，非别构酶，反应可逆激活剂:ADP、AMP、柠檬酸抑制剂:ATP、NADH反应4：α-酮戊二酸的氧化脱羧反应不可逆、第二次脱羧酶几乎等同于丙酮酸脱氢酶系——结构、机制辅酶——TPP、CoASH、硫辛酸

、NAD+、FAD也是亚砷酸的作用对象－酮戊二酸脱氢酶系

与丙酮酸脱氢酶复合物的组成及作用相似，包括三个酶组分:（1）α-酮戊二酸脱氢酶（E1’）

（2）琥珀酰转移酶（E2’）

（3）二氢硫辛酸脱氢酶（E3’）

六种辅助因子：TPP、CoA、FAD、NAD+、硫辛酸及Mg2+。

调节酶：受产物NADH,琥珀酰CoA和Ca2+抑制；ATP、GTP对酶有反馈抑制；不受可逆磷酸化的共价调节。

反应5：底物水平的磷酸化TCA循环唯一的一步底物水平磷酸化反应ATP或GTP被合成

催化过程牵涉到一系列高能分子的形成，因此能量的损失微乎其微也称琥珀酸硫激酶**琥珀酸是对称分子，没有手性反应6：琥珀酸的脱氢第三次脱氢反应，产生FADH2

唯一嵌入到线粒体内膜的酶，是呼吸链复合体II的主要成分丙二酸（琥珀酸的类似物）是该酶的竞争性抑制剂延胡索酸丙二酸琥珀酸反应7：苹果酸的形成延胡索酸酶延胡索酸（反丁烯二酸）双键的水合

水分子加成反式的双键该酶具有严格的立体专一性，即只生成L-苹果酸；反应8：草酰乙酸的重新生成三羧酸循环的最后一步反应，第四次氧化还原反应∆Go‘>>0，意味着在热力学上极不利于正反应的进行，但是，在体内反应产物草酰乙酸可以迅速被下一步不可逆反应消耗，NADH则进入呼吸链被彻底氧化，因此，整个反应被“强行拉向”正反应。一个不利的反应可以用一个有利的反应推动而产生

三步不可逆

五步可逆（二）三羧酸循环小结乙酰辅酶A+3NAD++FAD+Pi+2H2O+GDP2CO2+3(NADH+H+)+FADH2+HSCoA+GTP1.三羧酸循环的反应特点酶的名称*柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶α-酮戊二酸脱氢酶系变构激活剂ADP变构抑制剂ATPNADHATP、NADH、琥珀酰CoA

TAC中的一些反应在生理条件下是不可逆的，所以整个三羧酸循环是一个不可逆的系统，三个限速酶2.三羧酸循环的代谢调节1mol葡萄糖在有氧分解时所产生的ATP的mol数底物磷酸化（ATP）NADHFADH2葡萄糖→2丙酮酸2丙酮酸→2乙酰CoA2乙酰CoA→2CO2合计22226241024+10×2.5+2×1.5=32（肝、心、肾）4+2×1.5+8×2.5+2×1.5=30（肌肉、神经组织）或由于NADH跨膜运输的差异：苹果酸穿梭系统、甘油-a-磷酸穿梭系统糖有氧分解中的能量变化C6H12O6+6O26CO2+6H2O+2867.48kJ/mol△G0’=-2867.48kJ/mol能量利用率=32×30.5142867.48×100%=34%三羧酸循环的生物学意义1、产能多，是氧化产能的重要途径；2、是糖、脂肪和蛋白质转化的枢纽；3、为体内物质合成提供中间产物。柠檬酸循环是新陈代谢的中心环节！！TCA循环是糖、脂肪和蛋白质转化的枢纽TCA循环是两用代谢途径。中间代谢物的“挪用”会影响TCA循环的进行。

回补反应：指能补充兼用代谢途径三羧酸循环中因合成代谢而消耗的中间代谢产物的反应。

（五）三羧酸循环的回补反应三羧酸循环中间物的去向草酰乙酸的回补是主要形式4个途径：丙酮酸羧化PEP羧化

苹果酸脱氢

由氨基酸形成3种酶：丙酮酸羧化酶

PEP羧化酶PEP羧激酶4个回补位点：草酰乙酸α-酮戊二酸琥珀酰CoA苹果酸草酰乙酸的回补反应（心脏、骨骼肌）（肝脏、肾脏）（细菌、酵母、植物）（广泛存在）Asp和Glu转氨形成草酰乙酸和

-酮戊二酸；Ile,Val,Thr及Met形成琥珀酰CoA，实现回补。乙醛酸乙酰CoA四、乙醛酸循环×××三羧酸循环的支路1.乙醛酸循环1、存在：只存在于部分植物和微生物，动物一般没有。植物中，乙醛酸循环只存在于子苗期，而生长后期则无乙醛酸循环。2、定义：乙醛酸循环（glyoxylate

cycle）：是某些植物，细菌和酵母中柠檬酸循环的修改形式，通过该循环可以将乙酰CoA经草酰乙酸净生成葡萄糖。2

乙酰-CoA+2NAD++FAD→

草酰乙酸+2CoA+2NADH+FADH2+2H+

2.乙醛酸循环过程二个关键性酶：异柠檬酸裂解酶

苹果酸合成酶。2乙酰-CoA+NAD++2H2O→琥珀酸+2CoA+NADH+H+

3.乙醛酸循环途径的生物学意义(1)、以二碳化合物为起点合成