简明生物化学原理 课件汇 第8-17章 代谢总论与生物氧化- 基因表达调控

MetabolismOverviewandBiologicalOxidation简明生物化学原理第8章代谢总论与生物氧化一、新陈代谢总论二、生物能学三、生物氧化四、氧化磷酸化本章内容一、什么是生物代谢？

新陈代谢（metabolism）是生命最基本的特征之一，泛指生物与周围环境进行物质交换、能量交换和信息交换的过程。

同化作用（assimilation）；生物一方面不断地从周围环境中摄取能量和物质，通过一系列生物反应转变成自身组织成分。

异化作用（dissimilation）：将体内组成物质经过一系列的生化反应，分解为简单成分重新利用或排出体外。

特点：特异、有序、高度适应和灵敏调节、代谢途径逐步进行。通过上述过程不断地进行自我更新。第一节新陈代谢总论新陈代谢

合成代谢（同化作用）

分解代谢（异化作用）生物小分子合成为生物大分子需要能量释放能量生物大分子分解为生物小分子能量代谢能量代谢物质代谢二、物质代谢和能量代谢分解代谢和合成代谢分解代谢的3个阶段（1）大分子→构件分子（2）构件分子→丙酮酸、乙酰CoA（3）丙酮酸、乙酰CoA——→CO2+H2O分解代谢的终产物：CO2、H2O、NH3能源形式：ATP、NADH

三羧酸循环合成代谢（1）简单的前体→生物大分子例如，CO2+H2O+NH3→氨基酸→蛋白质（2）合成代谢是分解代谢的逆过程？？二者涉及众多反应都有联系，但不是简单的逆过程！三、代谢途径的区室化生物机体的分解代谢与合成代谢是同时发生的，但在细胞的不同部位进行。这称为区室化。代谢途径的分室化代谢途径发生区域三羧酸循环、氧化磷酸化，脂肪酸氧化，氨基酸分解线粒体糖酵解、脂肪酸合成、磷酸戊糖途径、细胞液DNA复制、转录、转录后加工细胞核、线粒体、叶绿体膜蛋白和分泌蛋白的合成粗面内质网脂和胆固醇的合成光面内质网翻译后加工（糖基化）高尔基体尿素循环肝细胞线粒体和细胞液避免两个方向相反的反应抵消区室化将整个代谢途径完全分隔在特定的亚细胞区域，将降解和合成途径分开，可以避免两个方向相反的反应彼此会部分或完全抵消。通过区室的通透性可以调节酶促反应通过区室膜有选择的通透（或转运）可以调控底物进入区室和从区室输出产物，因为区室内底物和产物的相对浓度转而影响酶促反应。区室化与激素的作用紧密相连在哺乳动物中，不同的区室之间都是通过复杂的方式联系在一起的。生物代谢区室化的优越性四、代谢调控整体水平调节多细胞生物的调节。主要有激素调节、神经调节。细胞水平调节细胞的分隔作用分子水平调节反应物和产物的调节反应物/产物浓度酶的调节酶浓度（慢）酶合成的速率酶降解的速率酶活性调节（快）变构调节共价修饰调节基因表达调控五、物质代谢的特点1.整体性：体内各种物质代谢彼此不孤立，同时进行，彼此互相联系，相互转变，相互依存，构成统一的整体。2.代谢调节：正常情况下各种物质代谢存在精细的调节机制，不断调节各种物质代谢的强度、方向和速度，以适应内外环境的变化。3.各组织、器官物质代谢各具特色：各组织、器官的结构不同，所含有的酶系的种类和含量各不相同，代谢途径及功能各异，各具特色。4.各种代谢物均具有各自共同的代谢池。5.ATP是机体能量利用的共同形式。6.NADPH是合成代谢所需的还原当量。六、代谢的研究方法1.活体内与活体外实验活体内（invivo）：生物整体，整体器官，微生物细胞群活体外(invitro)：生物体分离出来的组织切片、组织匀浆或体外培养的细胞、细胞器及细胞抽提物等2.苯环化合物示踪法3.同位素示踪法稳定同位素：2H、15N、13C、18O；放射性同位素：3H、32P、14C4.代谢途径阻断法(利用酶的抑制剂研究代谢途径)5.核磁共振波谱法6.色谱—质谱联用法7.利用遗传缺陷症研究代谢途径一、有关热力学和能的基本概念（一）体系的概念、性质和状态

开放体系、封闭体系、隔离体系

一个体系的性质：压力、体积、温度、比热、表面张力等（二）能的两种形式——热（能量转移）与功（能量转化）（三）内能（U）和焓（H）的概念：H=U+PV第二节生物能学生物体系是一个开放体系：与周围环境既有物质交换，又有能量转换。生物化学过程发生在常温常压下：ΔP≈0生物化学反应发生在固相或液相：ΔV≈0∴ΔH≈ΔU（焓变近似于内能变化）自由能：生物体（或恒温恒压）用以作功的能量。在没有作功条件时，自由能转变为热能丧失。ΔG=ΔH-TΔS△G－－－在恒温、恒压下，体系发生变化时的自由能变化△H－－体系总热能的变化；T－－体系的绝对温度；△S体系的熵变。二、化学反应中自由能的变化和意义A+B==C+D+⊿H（一）化学反应的自由能变化公式标准自由能变化与平衡常数反应：aA+bB←→cC+dD自由能变化：△G＝G产物－G底物

标准自由能变化(△Gθ)：反应物与产物的浓度都是1M;反应条件：25℃(298K),1atm(101325Pa);稀水溶液系统，如水作为反应物、产物，水的反应浓度以1.0M计算;在生化反应中，[H+]为10-7（pH=7.0)自由能的变化能量单位以焦耳（J/mol)或千焦耳（kJ/mol)表示自由能的变化表示为：△G

Θ’生化反应中标准条件的修正能量学在生物化学应用中的一些规定在一生化反应中：反应达平衡时：△G’＝0∴△G：判断一个过程能否自发进行的根据△G<0：反应能自发进行，有用功△G>0：不能自发进行，供能△G=0：平衡状态总热量的变化（△H），不能作为反应能否自发进行的判据自由能的变化才是唯一准确的指标自由能变化的可加性及其在生物化学反应中的意义在偶联的几个反应中，自由能的总变化等于每一步反应自由能变化的总和。意义：一个热力学上不能进行的反应，可以由与它相偶联的，热力学上容易进行的反应驱动。一个放能反应可以与一个吸能反应相偶联ΔGΘ’总＝ΔG1

Θ’＋ΔG2Θ’＋………K’eq总＝Keq1•Keq2•……三、高能磷酸化合物（一）高能化合物的概念

一般将水解时释放20.92kJ/mol（5千卡/mol）以上自由能的化合物称为高能化合物，是含有通过高能键连接的转移势高的基团的化合物。如ATP、ADP、GTP等。

注意：跟键能的区别生物化学中：高能键是指该键在水解或断裂时可以放出大量的自由能，以~表示。在生物体内，最重要和最主要的高能化合物是高能磷酸化合物。按键型分四类磷氧键型氮磷键型硫酯键型甲硫键型酰基磷酸化合物焦磷酸化合物烯醇式磷酸化合物根据生物体内高能化合物键的特性可以分成以下几种类型：（1）酰基磷酸化合物3-磷酸甘油酸磷酸乙酰磷酸ΔGΘ’=-10.1

kCal/mol=-42.2kJ/molΔG

Θ’=-11.8kCal/mol

=-49.3kJ/mol1.磷氧键型（—O~P)氨甲酰磷酸酰基腺苷酸氨酰基腺苷酸（1）酰基磷酸化合物（2）焦磷酸化合物ATP（三磷酸腺苷）焦磷酸ΔGΘ’=-7.3kCal/mol=-30.5kJ/mol酸酐键磷酯键（3）烯醇式磷酸化合物磷酸烯醇式丙酮酸ΔGΘ’=-14.8kCal/mol=-61.9kJ/mol磷酸肌酸磷酸精氨酸这两种高能化合物在生物体内起储存能量的作用。ΔG

Θ’=-10.3kCal/mol=-43.1kJ/molΔGΘ’=-7.7kCal/mol=-32.2kJ/mol2.氮磷键型H3‘-磷酸腺苷-5’-磷酸硫酸酰基辅酶A3.硫酯键型S-腺苷甲硫氨酸4.甲硫键型甲基的活性供体

某些磷酸化合物水解的标准自由能变化化合物ΔG0/

千卡/摩尔千焦耳/摩尔

磷酸烯醇式丙酮酸－14.80－61.93-磷酸甘油酸磷酸－11.80－49.3

磷酸肌酸－10.30－43.1

乙酰磷酸－10.10－42.3

磷酸精氨酸－7.70－32.2ATP(→ADP+Pi)－7.30－30.5ADP(→AMP+Pi)－7.85－32.8AMP(→腺苷+Pi)－3.40－14.2

葡萄糖-1-磷酸－5.00－20.9

果糖-6-磷酸－3.80－15.9

葡萄糖-6-磷酸－3.30－13.8

甘油-1-磷酸－2.20－9.2（二）ATP是生物能量的载体ATP-ADP系统是化学能转移的媒介

ADP是接受高能磷酸键的受体

ATP是转移高能磷酸键的供体细胞内几乎所有的磷酸基转移反应的酶对ATP-ADP系统是专一性的ATP提供能量时主要是通过基团转移的形式，或转移磷酸基团，或转移AMP

ATP是细胞内的“能量通货”

ATP是细胞内磷酸基团转移的中间载体

～P～P～P～PATP～P02108641214磷酸基团转移能磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油酸磷酸磷酸肌酸（磷酸基团储备物）6-磷酸葡萄糖3-磷酸甘油贮能物质脊椎动物：磷酸肌酸(phosphocreatine)无脊椎动物：磷酸精氨酸(phosphoarginine)细菌：多聚偏磷酸（三）高能磷酸键的贮存●磷酸精氨酸是无脊椎动物肌肉中的贮能物质；●磷酸肌酸主要是脊椎动物肌肉、脑和神经的贮能物质；●磷酸肌酸（cp）和磷酸精氨酸（ap）通过磷酸基团的转移作为贮能物质统称为磷酸原。能荷：指在总的腺苷酸系统中（即ATP,ADP和AMP浓度之和）所负荷的高能磷酸基数量。能荷＝

胞内能荷值：0<能荷<1，大多数0.80-0.95（四）能荷与磷酸化势能MetabolismOverviewandBiologicalOxidation简明生物化学原理第8章代谢总论与生物氧化本章内容一、新陈代谢总论二、生物能学三、生物氧化四、氧化磷酸化第Ⅰ阶段，有机物分解为它们的组成前体物质。第Ⅱ阶段，小的燃料分子分解为几种常见的中间物，主要是丙酮酸和乙酰-CoA，可放出少量能量。第Ⅲ阶段，有一条途径组成，即Krebs循环，又叫柠檬酸循环或三羧酸(TCA)循环。中间物被完全氧化成CO2，生成的电子传递给NAD+或FAD并释放少量能量，其中的中间物又可作为生物合成的原料。第Ⅳ阶段，包括电子传递和氧化磷酸化，电子传递给O2，H2O生成，释放的大量能量用于ATP的生成。所有有机物都有共同的代谢过程-CH→H(载体）→H2O细胞需要持续不断的能量供应NADH,NADPH和ATPATP–通用的能量货币NADPH–生物还原剂葡萄糖-->NADH-->ATP葡萄糖-->NADPH-->生物合成

代谢中的能量考虑（一）生物氧化的方式及特点一、生物氧化的概念

有机物在生物体内氧化分解成二氧化碳和水并释放和贮存能量的过程如葡萄糖——

6CO2+6H2O+能量（2870.22kJ/mol）

碳成为二氧化碳，氢成为水，能量以热的形式释放或贮存于ATP糖脂肪蛋白质CO2和H2OO2能量ADP+PiATP热能三、生物氧化生物氧化的特点：1、氧化的本质是电子转移(1)直接进行电子转移Fe2+Cu2++Fe3++Cu+(2)氢原子的转移AH2B+A+BH2(3)有机还原剂直接加氧RHO2+ROH+H2O+2H++2e2、在细胞中进行；3、在一系列酶、辅酶和中间传递体的作用下逐步进行；4、能量的释放也是逐步进行的，且转移到一些高能化合物中去；5、生物氧化的部位：在真核细胞中，生物氧化主要在线粒体内进行，在原核生物中，生物氧化在细胞膜上进行。线粒体的基本结构电子传递链：在线粒体内膜上，由递氢体和递电子体组成的、按一定顺序排列的、与细胞利用氧密切相关的链式反应体系，称为呼吸链。又称电子传递链(electrontransferchain)。呼吸链是代谢物上氢原子被脱氢酶激活脱落后，经一系列电子传递体，最后传递给被激活的氧分子而生成水的过程。递氢体：呼吸链中参与传递H的辅酶或辅基递电子体：呼吸链中参与传递电子的辅酶或辅基（二）线粒体的电子传递链反应部位：真核生物：存在于线粒体内膜上

原核生物：质膜线粒体的电子传递链递氢体递电子体：

1.呼吸链中传递体的排列顺序实验依据：1）根据各种组分标准氧化还原电位确定顺序，氧化还原电位逐渐增加，该值越大，说明越易构成氧化剂处于呼吸链的末端，越小，说明越易构成还原剂处于呼吸链的始端。2）利用电子传递抑制剂选择性阻断；3）拆开和重组4）还原状态呼吸链缓慢给氧，根据各组分氧化还原状态确定（1）根据各种组分标准氧化还原电位确定顺序（2）电子传递链的体外重组实验证明电子传递链有顺序，不能越位进行（3）电子传递抑制剂试验ReducedOxidizedReducedOxidizedReduced（4）还原状态呼吸链缓慢给氧利用呼吸链各组分特有的吸收光谱：离体线粒体，无氧而有过量底物（还原状态），缓慢给氧，观察各组分被氧化的顺序。分类NADH途径

FADH2途径

2.电子传递链分类根据H的最初受体NADH呼吸链：NADHFMNCoQCytbCytc1Cytaa3CytcO2FADH2呼吸链FADH2CoQCytbCytc1Cytaa3CytcO2CoQ是电子传递链的枢纽（四）电子传递链组分和作用电子传递链的组成NADH-Q还原酶（NADH脱氢酶、复合体Ⅰ）（1）复合物I：NADH到泛醌 也称NADH：泛醌氧化还原酶，是一个大的酶复合物，由46条不同的多肽链组成，包括含FMN黄素蛋白（辅基）和多个铁硫中心（辅基）。高分辨率电子显微镜显示复合物I为L形，L的一个臂在膜内，另一臂伸展到基质中。(跨膜蛋白)

复合物I催化两个同时发生的偶联过程：

（1）NADH+H++QNAD++QH2

（2）4个质子由基质转到内膜外

因此，复合物I是由电子转移能所驱动的质子泵，结果内膜基质面变负，内膜外侧变正。1.组成呼吸链的成员电子在复合体I上的传递辅酶Q类又称泛醌（ubiquinone，CoQ)，是脂溶性化合物，电子传递链上唯一的非蛋白质成分，可接受多种脱氢酶脱下的氢和电子转变为泛醇（CoQH2）。所以处在呼吸链的中心地位。带有聚异戊二烯侧链的苯醌，脂溶性，位于膜双脂层中，能在膜脂中自由泳动。人类为Q10，聚异戊二烯侧链使CoQ成为脂溶性化合物，可以在线立体内膜迅速扩散。泛醌将电子传给细胞色素bc1复合体，H+释出。辅酶Q的氧化还原2.复合物Ⅱ：琥珀酸到泛醌

也称琥珀酸脱氢酶，是TCA循环中唯一的一个线粒体内膜(标志酶)结合的酶，膜内侧的嵌入蛋白，含有两类辅基（FAD及Fe-S中心）。电子由琥珀酸流向FAD，然后通过Fe-S中心到泛醌。无质子泵功能。呼吸链上还有其他底物的电子流经Q，但不经过复合物II：如脂酰CoA脱氢酶、3-磷酸甘油脱氢酶,往往将这些由FAD作为辅基的脱氢酶统称为琥珀酸脱氢酶类。复合体Ⅱ（琥珀酸-泛醌还原酶）FAD;Fe-S1;

b560;

Fe-S2;

Fe-S3琥珀酸→→CoQ琥珀酸脱氢酶+3×(Fe-S)+Cytb5603.复合物Ⅲ：泛醌到Cytc又称细胞色素bc1复合物：细胞色素c氧化还原酶。作用：偶联催化电子由氢醌到Cytc的转移和质子由膜内基质向膜外空间的运输。质子泵功能：4个质子由基质转到内膜外。

Q循环（1）Cytb：Cytb是膜的嵌入蛋白，可接受CoQ的电子，且具有质子泵功能（2）Cytc1:膜的嵌入蛋白，与Cytb组成一个复合体，它可接受b的电子，并把它传给CytcCytc：是膜上唯一的外周蛋白，处于膜的外侧，是唯一能溶于水的细胞色素，可接受Cytc1的电子，并传给Cyta·a3。Cytc2e-内膜外内4、复合体Ⅳ:细胞色素c氧化酶功能：

a·a3是两个细胞色素的复合体，是一个跨膜蛋白，含有Cu离子。将电子从细胞色素c传递给氧，同时每传递2个电子，泵出2个H+到线粒体内膜外组成：Cyta、Cyta3、Cu，没有铁硫蛋白2H+内膜外内

电子传递的顺序为：Cytc-CuA-a-a3-CuB-O2，每4e通过复合物时，酶从基质中消耗4个“底物”H+，生成2H2O，每通过1e，利用氧化还原反应的能量泵出1H+到内膜外空间。电子在复合体IV上的传递复合物Ⅳ的电子流向细胞色素CCuA血红素a血红素a3CuB，最后交给分子氧形成水Cyta3和CuB形成的活性部位将电子交给O2。电子在各复合体和复合体之间的传递（五）电子传递链的抑制剂能够阻断呼吸链中某部位电子传递过程的药物或毒物称为电子传递抑制剂。能够抑制第一位点的有异戊巴比妥、杀粉蝶菌素、鱼藤酮、安密妥等；能够抑制第二位点的有抗霉素A和二巯基丙醇；能够抑制第三位点的有CO、H2S和CN-、N3-。其中CN-和N3-主要抑制氧化型Cytaa3-Fe3+，而CO和H2S主要抑制还原型Cytaa3-Fe2+。几种呼吸链抑制剂的作用位点四、氧化磷酸化底物水平磷酸化(substratelevelphosphorylation)电子传递体系磷酸化(electrontransportphosphorylation)底物分子首先因脱氢、脱水等作用形成一种高能中间化合物;高能中间化合物是由于底物氧化时底物内分子重排形成的；高能键通过转磷酰基给ADP，转移时有非常大的平衡常数和一个大的ΔGº’

负值；一分子高能中间化合物只能形成一个ATP；基质水平磷酸化是酵解过程中获取能量的唯一方式。底物水平磷酸化

(SubstrateLevelPhosphorylation)（一）氧化磷酸化与呼吸链电子传递相偶联合成ATP的过程

,又叫偶联磷酸化。

偶联部位:

电位：电位差在0.158伏以上的部位可以偶联产生ATP0.53V0.22V0.32VNADHQbcaO2NADHO2呼吸链能量ADP+PiATP

（二）氧化磷酸化的偶联机理1、化学偶联假说

化学偶联假说认为电子传递中所释放的自由能以一个高能共价中间物形式暂时存在，随后裂解将其能量转给ADP以形成ATP。但不能从呼吸链中找到高能中间物的实例。

2、构象偶联假说构象偶联假说认为电子沿呼吸链传递释放的自由能使线粒体内膜蛋白质发生构象变化而形成一种高能形式暂时存在。这种高能形式将能量转给FoF1-ATP酶分子使之发生构象变化，FoF1-ATP酶复原时将能量转给ADP形成ATP。3、化学渗透假说(chemiosmotichypothesis)

1961由PeterMitchell（1920-1992）（英国生化学家）提出。

完整的线粒体膜是氧化磷酸化必须的 线粒体内膜对H+等离子具不通透性实验证据电子传递时H+由内向外泵出 在ATP形成时，H+由外向内流动

解偶联剂解除H+不通透性，同时解除ATP合成

线粒体膜翻转后，H+由外向囊泡内流动化学渗透假说化学渗透假说(chemiosmotichypothesis)

该学说认为氧化呼吸链存在于线粒体内膜上，当氧化反应进行时，H+通过氢泵作用被排斥到线粒体内膜外侧（膜间腔），从而形成跨膜pH梯度和跨膜电位差。

当质子顺浓度梯度回流时，这种形式的“势能”可以被存在于线粒体内膜上的ATP合酶

利用，生成高能磷酸基团，并与ADP结合而合成ATP。化学渗透学说要点线粒体的内膜是完整的封闭系统。电子传递过程中，释放能量将质子由内膜内侧泵到内膜外侧。内膜两侧形成质子电化学梯度，蕴藏了进行磷酸化的能量。4.质子经F1—Fo复合体回到内膜内侧，推动ADP磷酸化形成ATP。氧化和磷酸化的偶联泵出10个H需要200kJ/mol1997年诺贝尔化学奖ATP合酶

自然界最微小的轮轴系统4.ATP合酶由亲水部分F1和疏水部分Fo组成F1主要由α3β3γδε亚基组成

其功能是催化生成ATP，催化部位在β亚基中，但β亚基必须与α亚基结合才有活性。Fo是质子通道.

此外,在Fo和F1之间的柄部存在，其中一个称之为寡霉素敏感蛋白(OSCP)，使

ATP合酶在寡霉素存在时不能生成ATP。ATP合成的机制

美国科学家Boyer为解释ATP酶作用机理，提出旋转催化假说，认为ATP合成酶β亚基有三种不同的构象在L构象（loose），ADP、Pi与酶疏松结合在一起；在T（tight）构象底物与酶紧密结合在一起，在这种情况下可将两者加合在一起;在O（open）构象ATP与酶的亲和力很低，被释放出去。F1Fo-ATP合酶催化的反应的历程ATP4-F0F1胞液侧基质侧腺苷酸转运蛋白磷酸转运蛋白ADP3-H2PO4-ATP4-H+H+

H+H+H2PO4-H2PO4-ADP3-ADP3-5.ATP转运

线粒体利用质子推动力合成ATP，但ADP和Pi必须运到线粒体内，同时合成好的ATP必须能运出线粒体以便在胞质中提供能量。

腺苷酸转位酶是线粒体内膜上的酶，为逆反转运体，可以把ADP和Pi转运到线粒体内，也能把合成的ATP从线粒体运到胞液。腺苷酸和磷酸转位酶6.氧化磷酸化中的P/O比P/O值:代谢物脱下的一对氢和电子经呼吸链氧化生成水，这一过程中所产生的ATP分子的数目（即消耗1个O原子所产生ATP的数目）称为磷氧比（P/O）。

NADH呼吸链：P/O=2.5FADH呼吸链：P/O=1.5一个ATP需要3+1个H+

形成一个ATP需要的4个H+目前被广泛接受的观点是：ATP、ADP和无机磷酸通过线粒体内膜的转运是由ATP-ADP载体和磷酸转位酶催化的。已知每合成1个ATP需要3个质子通过ATP合酶。与此同时，把一个ATP分子从线粒体基质转运到胞液需要消耗1个质子，所以每形成1个分子的ATP就需要4个质子的流动。因此，如果一对电子通过NADH电子传递链可泵出10个质子，则可形成2.5个分子ATP；如果一对电子通过FADH2电子传递链有6个质子泵出，则可形成1.5个ATP分子。每消耗1原子氧同时消耗几原子磷，即每传递1对电子可偶联产生几分子ATP

底物 NADH 琥珀酸 CoQ 细胞色素cP/O 3 2 2 1ATP2.51.51.51P/O：NADH→FMN→CoQ→Cytb→Cytc1→Cytc→Cyta.a3→O2ADP+PiATPADP+PiATPADP+PiATPIIIIIV琥珀酸→FADII呼吸主链产能部位:第一部位NADHCoQ产生1个ATP，4个H+

第二部位CoQCytC产生1个ATP，4个H+

第三部位CytC1O2产生1个ATP，2个H+

7.影响氧化磷酸化的因素（1）呼吸链抑制剂阻断呼吸链中某些部位电子传递。如氰化物（2）解偶联剂使氧化与磷酸化偶联过程脱离。如：2，4-二硝基苯酚，解偶联蛋白（3）氧化磷酸化抑制剂对电子传递及ADP磷酸化均有抑制作用。如：寡霉素抑制剂呼吸链电子传递抑制剂X氧化磷酸化抑制剂(oxidativephosphorylationinhibitor)：直接作用于F1—Fo复合体，抑制ATP合成的物质。如寡霉素，其作用机理使堵塞了质子通道。内膜bdgebab内膜aadge2H+2H+2H+2H+2H+寡Fo中的一个亚基可结合寡霉素（oligomycin)，这也是Fo里o的来源，许多人误认为是0氧化磷酸化抑制剂X这类抑制剂间接抑制了电子传递和分子氧的消耗。

解偶联蛋白（uncouplingprotein）是存在于某些生物细胞线粒体内膜上的蛋白质，为天然的解偶联剂。如动物的褐色脂肪组织的线粒体内膜上分布有解偶联蛋白，这种蛋白构成质子通道，让膜外质子经其通道返回膜内而消除跨膜的质子浓度梯度，抑制ATP合成而产生热量以增加体温。新生儿的棕色脂肪组织（也称为褐色脂肪组织，其中含有较多的线粒体、细胞色素，血液供应也较多，比白色脂肪组织易分解供能）

解偶联蛋白主要存在于脑和骨骼肌中。涉及两个酶：胞液中的依赖于NAD+的甘油-3-磷酸脱氢酶

线粒体内膜上的甘油-3-磷酸脱氢酶复合物经琥珀酸氧化呼吸链进行氧化磷酸化，故只能产生1.5分子ATP。主要存在于肝和心肌中。涉及的酶及蛋白：苹果酸脱氢酶，谷草转氨酶，苹果酸-α-酮戊二酸转运蛋白，谷氨酸-天冬氨酸转运蛋白。经NADH氧化呼吸链进行氧化磷酸化，故可生成2.5分子ATP。该途径可逆，只有当胞液中的NADH/NAD+比基质高时，可转运NADH进线粒体。

（三）胞液中NADH的氧化1.α-磷酸甘油穿梭2.苹果酸穿梭系统

线粒体内膜

线粒体外膜膜间腔

线粒体基质

FADH2

NAD+

FAD

-磷酸甘油脱氢酶氧化呼吸链

磷酸二羟丙酮

-磷酸甘油

NADH+H+-磷酸甘油脱氢酶磷酸甘油穿梭系统苹果酸—天冬氨酸穿梭系统3.两种穿梭系统的比较α-磷酸甘油穿梭苹果酸-天冬氨酸穿梭穿梭物质α-磷酸甘油磷酸二羟丙酮苹果酸、谷氨酸天冬aa、α-酮戊二酸进入线粒体后转变成的物质FADH2NADH+H+进入呼吸链

琥珀酸氧化呼吸链NADH氧化呼吸链生成ATP数1.52.5存在组织脑、骨骼肌肝脏和心肌组织相同点将胞浆中NADH的还原当量转送到线粒体内穿梭在某些组织中，损耗的能量可用于产热（如棕色脂肪组织）。恢复细胞质内NAD+的速率更高，可快速再生哺乳动物的脑和骨骼肌细胞中的NAD

+。当线粒体内NADH浓度高时,苹果酸-天冬氨酸穿梭受抑制，而磷酸甘油穿梭则不受其影响，这使得肌肉中可以维持非常高的氧化磷酸化速率。为什么会有低效率的穿梭机制存在？（四）氧化磷酸化的调节ATP/ADP的比值影响氧化磷酸化的因素

负反馈调节。当ATP高时，ADP、AMP下降，氧化磷酸化速度减慢，NADH堆积，TCA循环速度减慢，ATP合成降低；当ATP低时，ADP、AMP升高，氧化磷酸化速度加快，TCA循环速度加快，ATP合成增加。[ATP]/[ADP][Pi]：ATP质量作用比是限制氧化磷酸化速度的因素。呼吸控制(受体控制）：通过ADP浓度对氧化磷酸化速率进行调控的现象称为呼吸控制。感谢观看Thankyouforyourwatching第9章糖代谢简明生物化学原理CarbohydratesMetabolism本章内容一、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、糖原的分解与合成第一节糖代谢概况淀粉葡萄糖糖原合成糖原肝糖原分解丙酮酸乳酸无氧酵解H2O+CO2有氧氧化磷酸戊糖途径核糖

+NADPH乳酸、氨基酸、甘油糖异生途径消化吸收ATP

糖代谢的意义氧化供能（主要功能）提供合成体内其他物质的原料组成人体组织结构的重要成分参与组成特殊功能的糖蛋白形成许多重要的生物活性物质1940年被阐明。(研究历史)

三位德国生化学家Embden,Meyerhof,Parnas等人贡献最多，故糖酵解过程也叫Embdem-Meyerhof-Parnas途径，简称EMP途径。第二节糖酵解糖的分解代谢

生物体中提供能量的主要物质是ATP，而ATP的形成主要有糖的分解代谢产生糖酵解（glycolysis）：在缺氧情况下，葡萄糖分解生成乳酸或乙醇并放出能量的过程。糖酵解途径：葡萄糖生成丙酮酸并放出能量的过程，又称为EMP途径。反应过程：糖酵解的化学反应途径共10步，分为二个阶段细胞定位：胞浆准备阶段产能阶段葡萄糖3-磷酸甘油醛丙酮酸一、反应过程第一个阶段：准备阶段共5步反应不可逆第一步反应——葡萄糖的磷酸化糖酵解途径的第1个关键酶,第1个耗能反应G6P已糖激酶I、II、III已糖激酶IV别名已糖激酶

Hexokinase

葡萄糖激酶

Glucokinase用途主要用于糖的分解主要用于糖的合成分布不同组织肝脏底物所有己糖葡萄糖对葡萄糖的亲和力Km低，亲和力高0.1mMKm高，亲和力低10mM葡萄糖-6-磷酸的别构抑制

yes

No

激素调节No

yes作用：进食后维持血糖水平的稳定葡萄糖分子磷酸化意义葡萄糖分子磷酸化意义：（1）将葡萄糖分子磷酸化成了易参加代谢反应的活化形式；（2）磷酸化的葡萄糖分子带有很强的极性基团，不能透过细胞膜，能够防止细胞内的葡萄糖分子向外渗出；为以后底物水平磷酸化贮备磷酸基。第二步反应——葡糖-6-磷酸异构化F6P特点：①反应的△Gθ′变化很小，反应可逆。

②将羰基C由C1移至C2，为C1位磷酸化作准备，同时保证C2上有羰基存在，这对分子的β断裂，形成三碳物是必需的（有利于后面由醛缩酶催化的C-3和C-4之间的断裂反应）。反应不可逆第三步反应——磷酸果糖的激活FDP磷酸果糖激酶是糖酵解途径的第二个关键酶，并且是限速酶，第二个耗能反应。需要二价金属离子Mg2+或Mn2+作为辅助因子6-磷酸果糖激酶-1（PFK-I）调节酵解途径流量最重要的酶；别构酶，四聚体，受多种变构效应剂的影响；

变构抑制剂：ATP、柠檬酸

变构激活剂：AMP、ADP、

1,6-二磷酸果糖（反馈激活）

2,6-二磷酸果糖（最强的激活剂）有二个结合ATP的部位：

①活性中心底物结合部位（低浓度时）②活性中心外别构调节部位（高浓度时）DHAP第四步反应——果糖-1，6-二磷酸的裂解GAP

该反应△Go′=23.97kJ/mol，在热力学上不利，但是，在生理环境中，3-磷酸甘油醛不断转化成丙酮酸，驱动反应向右进行。注意：两个三碳糖的C原子序号来源不同

醛缩酶A：肌肉；醛缩酶B：肝脏12345623.97kJ/mol磷酸丙糖异构酶第五步反应——磷酸丙糖的异构化可逆反应，但后续对3-磷酸甘油醛消耗，驱动反应向右，相当于1,6-二磷酸果糖裂解为两分子的3-磷酸甘油醛。葡萄糖中的碳原子的去向磷酸二羟丙酮醛缩酶1234561234563-磷酸甘油醛葡萄糖中碳原子

3-磷酸甘油醛形成CO2顺序123第六步反应——甘油醛-3-磷酸的氧化和磷酸化1,3-BPG第二个阶段：产能阶段共5步糖酵解途径唯一的氧化还原反应产生1,3-BPG和NADH

为巯基酶，使用共价催化，碘代乙酸和有机汞能够抑制此酶活性。甘油醛-3-磷酸脱氢酶的抑制剂作用机理第七步反应——甘油酸-1，3-二磷酸的底物水平磷酸化3PG糖酵解第一次底物水平磷酸化生成ATP。第八步反应——甘油酸-3-磷酸的异构化2PG中间出现：2,3—磷酸甘油酸中间产物（BPG）BPG影响血红蛋白结合氧气的作用第九步反应——甘油酸-2-磷酸的烯醇化PEG烯醇化酶的作用在于促进甘油酸-2-磷酸上某些原子的重排从而形成具有较高的磷酸转移势能的高能分子。氟化物能够与Mg2＋和磷酸基团形成络化物，而干扰甘油酸-2-磷酸与烯醇化的结合从而抑制该酶的活性。反应不可逆第十步反应——烯醇式丙酮酸的底物水平磷酸化Py糖酵解中第二次底物水平磷酸化，丙酮酸激酶是第三个关键酶，ΔG为大的负值——受到调控。丙酮酸激酶的调节别构调节：变构激活剂：1,6-二磷酸果糖

变构抑制剂：ATP、丙氨酸

乙酰COA,长链脂肪酸共价修饰方式调节（肝内）胰高血糖素可通过cAMP抑制丙酮酸激酶的活性第三个重要的调节点二、糖酵解作用小结糖原Pi

1、糖酵解的调节（3步不可逆反应）已糖激酶调节

抑制剂（负效应调节物）：G-6-P和ATP

激活剂（正效应调节物）：ADP

磷酸果糖激酶调节（关键限速步骤）

抑制剂：ATP、柠檬酸、脂肪酸和H+

ATP：细胞内含有丰富的ATP时，此酶几乎无活性。柠檬酸：高含量的柠檬酸是碳骨架过剩的信号。H+：可防止肌肉中形成过量乳酸而使血液酸中毒。

激活剂：

AMP、果糖-2.6–二磷酸

丙酮酸激酶调节

抑制剂：乙酰CoA、长链脂肪酸、Ala、ATP

激活剂：

F-1.6-二磷酸

丙酮酸激酶共价修饰方式调节（肝脏）2、糖酵解产能的方式和数量方式：底物水平磷酸化净生成ATP数量：从葡萄糖开始2×2-2=2ATP从糖原开始2×2-1=3ATP

2步底物水平磷酸化反应ATPmol数葡萄糖→葡萄糖-6-磷酸-1果糖-6-磷酸→果糖-1，6-二磷酸-1甘油酸-1，3-二磷酸→甘油酸-3-磷酸+1*2烯醇式丙酮酸磷酸→丙酮酸+1*2净产生ATPmol数+23、糖酵解的自由能变化

△Gθ’变化

G变化

kJ/mol葡萄糖酵解的获能效率标准的

ΔG值分散分布：+和-细胞内多数ΔG接近0，10步反应中有3步具有较大的自由能降低

ΔG为较大负值的反应是调控位点!

调控的有力证据!

=30.54×2196=31%4、糖酵解－生理意义

生物界最普遍的供能方式缺氧条件下迅速为生命活动提供能量的途径，尤其对肌肉收缩更为重要。

是机体某些组织获能或主要获能的方式如视网膜、神经、癌组织等。成熟红细胞几乎完全依赖糖酵解供应能量。葡糖糖2丙酮酸三、丙酮酸的去向如何保持氧化还原的平衡？NAD+NADH+H+2乙醇+2CO22乳酸2乙酰COACO2+H2O（一）丙酮酸的无氧还原1、乳酸发酵（lacticfermation）

动物，藻类、乳酸菌

葡萄糖+2ADP+2Pi2乳酸＋2ATP+2H2O

NAD

乳酸可以通过血液进入肝、肾等组织内，重新转变成丙酮酸，再合成葡萄糖和肝糖元，或进入三羧酸循环氧化。为葡萄糖的C3或C42、乙醇发酵为葡萄糖的C3或C4丙酮酸+CoA-SH+NAD+乙酰CoA+CO2+NADH+H+（二）丙酮酸的有氧去向（三）1、进行糖异生2、合成氨基酸丙酮酸的代谢去向四、其它糖进入单糖分解的途径果糖6-磷酸果糖

己糖激酶对果糖的亲和力远远低于对葡萄糖的亲和力，组织对果糖的磷酸化效率是很低的。果糖激酶主要存在于肝、肾、小肠细胞中，果糖不耐症：由于肝脏细胞缺乏醛缩酶B，造成1-磷酸果糖积累，使无机磷酸大量消耗。醛缩酶B丙糖激酶己糖激酶1-磷酸果糖

磷酸二羟丙酮+甘油醛,果糖激酶3-磷酸甘油醛.1、果糖进入EMP途径糖酵解途径2、半乳糖进入EMP途径甘油和其它单糖进入糖酵解的途径感谢观看Thankyouforyourwatching第9章糖代谢简明生物化学原理CarbohydratesMetabolism本章内容一、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TCA循环的中间产物作为TCA循环的补充(2)、油料种子植物萌发时将储存的脂肪转化为糖，联系了糖代谢和脂肪代谢(3)、一些微生物可以在乙酸中生长也是由于这些微生物可以通过乙醛酸循环合成糖的前体。

乙醛酸循环允许许多微生物进行二碳底物的代谢，如乙酸。大肠杆菌可以生长在以乙酸作为唯一碳源的培养基上感谢观看Thankyouforyourwatching第9章糖代谢简明生物化学原理CarbohydratesMetabolism本章内容一、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、糖原的分解与合成一、戊糖磷酸途径的发现在研究糖酵解过程中，发现在组织匀浆中添加碘乙酸、氟化物等糖酵解抑制剂，葡萄糖的利用仍可进行;1931年OttoWarburg等发现G-6-p脱氢酶和葡萄糖酸-6-p脱氢酶可以使葡萄糖进入未知的代谢途径，NADP+是两种酶的辅酶。第四节磷酸戊糖途径

14C标记葡萄糖C1、C6，测定14CO2，放出的C1：C6比例不同，更多的是C1。

如果糖酵解是唯一的代谢途径，那么14C1和14C6生成14CO2的速度应该相同。Why?FrankDickens分离了戊糖磷酸途径的不少中间物；

五碳糖、六碳糖、七碳糖的发现;

并于1953年在总结前人工作的基础上提出了戊糖磷酸途径，随后证明这一途径普遍存在。二、概述

从6－磷酸葡萄糖开始，不经糖酵解和柠檬酸循环，直接将其脱氢脱羧分解为磷酸戊糖，磷酸戊糖分子再经重排最终又生成6-磷酸葡萄糖的过程，或称为磷酸己糖旁路，简称HMP途径。

磷酸戊糖途径（pentosephosphatepathway)：简称PPP途径，也叫磷酸己糖支路(HMS)；亦称戊糖磷酸循环。1.可在有氧条件下进行；2.整个代谢途径在细胞液中进行；3.代谢主要目的不是获得能量，而是获得还原能力。4.可产生戊糖、四碳糖等生物合成的原料；5.没有专一的终产物；6.反应分两个阶段进行。细胞定位：胞液组织定位：肝脏\乳腺\脂肪细胞三、反应过程第一阶段（氧化反应、三步反应）

磷酸戊糖的生成第二阶段（非氧化反应）

异构、基团转移反应

转酮醇酶反应转醛酮酶反应由6－磷酸葡萄糖直接脱氢脱羧生成磷酸戊糖;分子再经重排最终又生成6－磷酸葡萄糖。反应过程:两个阶段1.氧化阶段（不可逆）

葡萄糖-6-磷酸脱氢酶

不可逆反应——受到调控（受到NADPH抑制）代谢途径的关键酶对NADP+高度特异性

对NAD+的Km比对NADP+高1000倍脱氢氧化位置：C1葡萄糖酸内酯酶：水解葡糖酸-6-磷酸脱氢酶：氧化脱羧反应脱羧位置：C1辅酶均为NADP+；NADPH为变构抑制剂，受NADPH/NADP+比值调控6-磷酸葡萄糖进入哪条途径（EMPorPPP）取决于细胞需求及NADPH/NADP+比值6-磷酸葡萄糖脱氢酶（氧化，关键酶）6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶（脱羧）2.非氧化阶段-基团转移反应（可逆）均由非氧化的可逆反应组成，共有5步反应的性质是异构或分子重排6分子戊糖转化成5分子己糖。将戊糖转变成糖酵解的中间物。（1）异构目的是形成C3为L-型（2）分子重排232转酮酶转酮酶转醛酶3-磷酸甘油醛6-磷酸果糖转酮酶转移的是二碳单位（羟乙酰基）转醛酶转移的是三碳单位（二羟丙酮基）5537645463C5+C5-->C7+C3C7+C3-->C4+C6C5+C4-->C6+C3总结:3C5-->2C6+C3+++++转酮酶辅酶TPP转酮酶催化的反应机理转酮反应：酮糖上的二碳单位经转酮酶催化转移到醛糖第一碳上，条件是供体C3为L-型。反应部位：胞液中两个阶段：氧化阶段、基团转移阶段关键酶：6-磷酸葡萄糖脱氢酶（受NADPH/NADP+比值调控）辅助因子：NADP+糖的氧化位置：C1重要中间产物：5-磷酸核糖、NADPH能量变化：通过G6P的直接脱氢脱羧，将糖氧化分解，无ATP

产生与消耗3.磷酸戊糖途径总结磷酸戊糖途径总结一个葡萄糖分子是不可能完成上述反应的，至少有三个葡萄糖分子同时进入才可以完成；只有六个葡萄糖分子同时进入磷酸戊糖途径，到最后才相当于有一个葡萄糖分子完全被氧化成CO2和H2O；磷酸戊糖途径并不是细胞产生NADPH的唯一途径发生在细胞液，不需要氧气；调节机制相当简单4.磷酸戊糖途径生理意义1.是体内生成NADPH的主要代谢途径：

⑴作为供氢体，参与体内的合成代谢：如参与合成脂肪酸、胆固醇，一些氨基酸。

⑵参与羟化反应：作为加单氧酶的辅酶，参与对代谢物的羟化。

⑶使氧化型谷胱甘肽还原。

⑷维持巯基酶的活性。

⑸维持红细胞膜的完整性：由于6-磷酸葡萄糖脱氢酶遗传性缺陷可导致蚕豆病，表现为溶血性贫血。戊糖磷酸途径生理意义2.是体内生成5-磷酸核糖的惟一代谢途径

体内合成核苷酸和核酸所需的核糖或脱氧核糖均以5-磷酸核糖的形式提供，这是惟一的一条能生成5-磷酸核糖的代谢途径。

磷酸戊糖途径是糖代谢与核苷酸及核酸代谢的交汇途径。3.中间产物为许多物质的合成提供原料。途径中生成C3、C4、C5、C6、C7等各种长短不等的碳链，是细胞内不同结构糖分子的重要来源，为各种单糖的相互转变提供条件。4.可与光合作用相联系，实现某些单糖间的互变定义：泛指细胞内由乳酸或其它非糖物质净合成葡萄糖的过程。它主要发生在动物的肝脏（80％）和肾脏（20％），是动物细胞自身合成葡萄糖的唯一手段。植物和某些微生物也可以进行糖异生。原料：

生糖氨基酸、丙酮酸、乳酸、甘油及三羧酸循环中的有机酸，动物中乙酰COA不是糖异生原料部位：细胞定位：胞液

组织定位：肝脏、肾脏（饥饿时）第五节糖异生（Gluconeogenesis）

糖异生途径基本上是葡萄糖酵解途径的逆反应。但在糖酵解途径中，由于已糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶催化的三步反应不可逆，糖异生途径中，此反应由另外四个关键酶催化完成。基本上是糖酵解的逆过程跨越三个能障跨越一个膜障一、糖异生的基本途径

线粒体内膜不允许草酰乙酸自由透过，故此草酰乙酸在线粒体与胞浆之间的交换受阻从而构成“膜障”。糖异生与糖酵解途径的比较

1.丙酮酸到磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸进入线粒体，丙酮酸羧化酶的催化下，羧化生成草酰乙酸。生物素：羧化酶的辅酶草酰乙酸烯醇式丙酮酸（PEP）烯醇式丙酮酸羧激酶可存在于线粒体基质、细胞液或二者均有，种属差异。苹果酸-天冬氨酸穿梭系统能障1+膜障12.果糖-1,6-二磷酸→果糖-6-磷酸关键酶肝细胞内的G是-8.6kJ/mol关键酶是果糖二磷酸酶，受AMP、ADP的抑制，ATP的激活。3.葡萄糖-6-磷酸→葡萄糖肌肉和脑细胞没有这种酶，故不能进行糖异生其他组织由于缺乏葡萄糖-6-磷酸酶，糖异生终止于G6P4.其它物质进入糖异生的途径二、糖异生的生理意义1．在饥饿情况下维持血糖浓度的相对恒定：这对需糖较多的脑组织、红细胞和视网膜等非常重要。

2．回收乳酸分子中的能量：乳酸循环（Cori循环）。3．维持酸碱平衡：

4.糖异生是草食动物，特别反刍动物体内葡萄糖的唯一来源。(牛吃的是草，挤出的是奶)5.协助氨基酸代谢。感谢观看Thankyouforyourwatching第9章糖代谢简明生物化学原理CarbohydratesMetabolism本章内容一、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、糖原的分解与合成糖原的结构和特点第六节糖原和分解和生物合成血糖4.44～6.67mmol/L食物肝糖原糖异生H2O、CO2ATP糖原脂肪、氨基酸、核糖等随尿排出＞8.89mmol/L消化吸收分解非糖物质合成氧化转变定义：血液中的葡萄糖表示方法：100ml血液中所含葡萄糖的毫克数正常水平：80mg-120mg/100ml（4.5mmol/L）意义：保持糖在体内的运输，氧化供能、诊断疾病血糖的平衡——来源和去路一、糖原的分解代谢（一）定义

糖原分解(glycogenolysis)习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。（二）亚细胞定位：胞浆

关键酶：糖原磷酸化酶（三）反应过程（从非还原端