生物化学第四章2

1、主要内容主要内容 第一阶段：第一阶段：丙酮酸的生成（胞浆）丙酮酸的生成（胞浆） 第二阶段：第二阶段：丙酮酸氧化脱羧生成乙酰丙酮酸氧化脱羧生成乙酰 CoACoA（线粒体线粒体） 第三阶段：第三阶段：乙酰乙酰CoACoA进入三羧酸循环进入三羧酸循环 彻底氧化（彻底氧化（线粒体线粒体） 三三 个个 阶阶 段段 丙酮酸氧化脱羧生成乙酰丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA： 丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系 NADNAD+ + +HSCoA +HSCoANADH+HNADH+H+ + +CO +CO2 2 * 有有5 5种辅酶，即种辅酶，即TPPTPP、硫辛酸、硫辛酸、FADFAD、NADNAD 和 和 CoACo

2、A，分别含有，分别含有B B1 1、硫辛酸、硫辛酸、B B2 2、PPPP、泛酸、泛酸 等维生素。当这些维生素缺乏将导致等维生素。当这些维生素缺乏将导致糖代糖代 谢障碍。谢障碍。 每经历一次每经历一次TCA循环循环 有有2个碳原子个碳原子通过乙酰通过乙酰CoA进入循环，以后有进入循环，以后有2个个 碳原子通过脱羧反应离开循环。碳原子通过脱羧反应离开循环。 有有4对氢原子对氢原子通过脱氢反应离开循环，其中通过脱氢反应离开循环，其中3对对 由由NADH携带，携带，1对由对由FADH2携带。携带。 产生产生1分子高能磷酸化合物分子高能磷酸化合物GTP，通过它可生成通过它可生成 1分子分子ATP。 消

3、耗消耗2分子水分子水，分别用于合成柠檬酸（，分别用于合成柠檬酸（水解柠檬水解柠檬 酰酰CoA）和延胡索酸的加水。和延胡索酸的加水。 2. TCA循环的总反应 由由TCA循环产生的循环产生的NADH和和FADH2必须经呼必须经呼 吸链将电子交给吸链将电子交给O2，才能回复成氧化态，再去接才能回复成氧化态，再去接 受受TCA循环脱下的氢。循环脱下的氢。 产物产物NADH和和FADH2的去路的去路: 所以，所以，TCA循环需要在有氧的条件下进行。循环需要在有氧的条件下进行。 否则否则NADH和和FADH2携带的携带的H无法交给氧，即呼无法交给氧，即呼 吸链氧化磷酸化无法进行，吸链氧化磷酸化无法进行，

4、NAD+及及FAD不能被不能被 再生，使再生，使TCA循环中的脱氢反应因缺乏氢的受体循环中的脱氢反应因缺乏氢的受体 而无法进行。而无法进行。 2. TCA循环的总反应 3 3 三羧循环的化学计量和能量计量三羧循环的化学计量和能量计量 a、总反应式、总反应式: CHCH3 3COSCoA+3NADCOSCoA+3NAD+ +FAD+GDP+Pi+2H+FAD+GDP+Pi+2H2 2O O 2CO 2CO2 2+CoASH+3NADH+3H+CoASH+3NADH+3H+ + +FADH +FADH2 2+GTP+GTP 12ATP 1 GTP 3 NADH 1 FADH2 1：3 9ATP 1

5、：2 2ATP 1ATP b、三羧酸循环的能量计量、三羧酸循环的能量计量 4 三羧酸循环的调控位点及相应调节物三羧酸循环的调控位点及相应调节物 a b c 调控位点调控位点 激活剂激活剂 抑制剂抑制剂 a a 柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶 NADNAD+ + ATP ATP （限速酶）（限速酶） NADHNADH 琥珀酰琥珀酰CoACoA 脂酰脂酰CoACoA b b 异柠檬酸异柠檬酸 ADP ATPADP ATP 脱氢酶脱氢酶 NADNAD+ + NADH NADH c -c -酮戊二酸酮戊二酸 ADP NADHADP NADH 脱氢酶脱氢酶 NADNAD+ + 琥珀酰琥珀酰CoACoA 5 三

6、羧循环的生物学意义三羧循环的生物学意义 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、a a- -酮戊二酸可转变为氨酮戊二酸可转变为氨 基酸（基酸（Asp,AlaAsp,Ala），琥珀酰），琥珀酰CoACoA可用于合成可用于合成 叶绿素及血红素分子中的卟啉。叶绿素及血红素分子中的卟啉。 一、磷酸戊糖途径的反应历程一、磷酸戊糖途径的反应历程 二、磷酸戊糖途径的意义二、磷酸戊糖途径的意义 主要内容主要内容 第一阶段第一阶段： 氧化反应氧化反应 生成生成NADPHNADPH和和COCO2 2 第二阶段：第二阶段： 非氧化反应非氧化反应 一系列基团转移反

7、应一系列基团转移反应 ( (生成生成3-3-磷酸甘油醛和磷酸甘油醛和6-6-磷酸果糖磷酸果糖) ) 磷酸戊糖途径的过程磷酸戊糖途径的过程 化学计量化学计量 氧化阶段氧化阶段 6 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖+12NADP+6H2O 6 5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖+6CO2+12NADPH+12H+ 非氧化重排阶段非氧化重排阶段 6 5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖+H2O 5 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 总反应式总反应式 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖+12NADP+7H2O 6CO2+12NADPH+12H+H3PO4 1. 1. 产生大量的产生大量的NADPHNADPH，为细胞的各种合成反应提供为细胞的各种合成

8、反应提供 还原力还原力 NADPH NADPH作为主要供氢体，为脂肪酸、固醇、四氢作为主要供氢体，为脂肪酸、固醇、四氢 叶酸等的合成、氨的同化等反应所必需。叶酸等的合成、氨的同化等反应所必需。 2. 2. 途径中的中间物为许多化合物的合成提供原料途径中的中间物为许多化合物的合成提供原料 可以产生各种磷酸单糖。如磷酸核糖是合成核可以产生各种磷酸单糖。如磷酸核糖是合成核 苷酸的原料，苷酸的原料，4-4-磷酸赤藓糖与磷酸赤藓糖与PEPPEP可合成莽草可合成莽草 酸，经莽草酸途径可合成芳香族氨基酸。酸，经莽草酸途径可合成芳香族氨基酸。 二、二、HMP途径的生物学意义途径的生物学意义 HMPHMP途径在

9、生物体中普遍存在，其中动物、微生物中途径在生物体中普遍存在，其中动物、微生物中 占糖降解的占糖降解的30%30%，植物中占，植物中占50%50%。 3. 3. HMPHMP定位于细胞质，和定位于细胞质，和EMPEMP等途径相通等途径相通 4. 4. HMPHMP在植物胁迫在植物胁迫( (如干旱、病害、伤害等如干旱、病害、伤害等) )时被高时被高 速启动速启动 6 G-6-P + 12NADP+ +7 H2O 5 G-6-P + 6CO2 + 12NADPH +12H+ 磷酸戊糖途径的生理意义磷酸戊糖途径的生理意义 产生大量产生大量NADPH, 主要用于还原（加氢）反应，为细胞提主要用于还原（加

10、氢）反应，为细胞提 供还原力供还原力 产生大量的磷酸核糖和其它重要中间产物产生大量的磷酸核糖和其它重要中间产物 与光合作用联系，实现某些单糖间的转变与光合作用联系，实现某些单糖间的转变 一一、单糖的生物合成单糖的生物合成 二、双糖的生物合成二、双糖的生物合成 三、多糖的生物合成三、多糖的生物合成 一、单糖的生物合成一、单糖的生物合成 1 1、葡萄糖生物合成的最基本途径：、葡萄糖生物合成的最基本途径：光合作用光合作用 2 2、糖异生作用、糖异生作用 糖异生作用的糖异生作用的主要途径主要途径和和关键反应关键反应 糖酵解与糖异生作用的糖酵解与糖异生作用的关系关系 糖分解与糖异生作用的糖分解与糖异生作

11、用的关系关系 糖异生主要途径和糖异生主要途径和 关键反应关键反应 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 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 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 糖异生途径关键反应之一糖异生途径关键反应之一 + H2O+Pi 6-磷酸葡萄磷酸葡萄 糖磷酸酯酶糖磷酸酯酶 P 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 H 葡萄糖葡萄糖 糖异生途径关键反应之二糖异生途径关键反应之二

12、 二磷酸果糖二磷酸果糖 磷酸酯酶磷酸酯酶 + H2O + Pi 1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 P P O H2CO H2CO HO OH H OHH H H H2CO OH 6-磷酸果糖磷酸果糖 P O H2CO HO OH H H H 糖异生途径关键反应之三糖异生途径关键反应之三 PEP羧激酶羧激酶 ATP+H2O ADP+Pi 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 P 磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸 （PEP） GTP GDP 丙酮酸丙酮酸 草酰乙酸草酰乙酸 CO2 CO2 （胞液）（胞液） （线粒体）（线粒体） 糖分解和糖糖分解和糖 异生的关系异生的关系 （PEP） 丙酮酸丙酮酸 天冬氨酸天冬氨酸 谷

13、氨酸谷氨酸 （转氨基作用）（转氨基作用） 二、双糖的生物合成二、双糖的生物合成 1 1 、单糖基的活化、单糖基的活化糖核苷酸糖核苷酸（UDPG、ADPG 、GDPG等等）的合成）的合成 UDPG的结构的结构 GUDP + +PPi1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖UTPUDPG UDPG 焦磷酸焦磷酸 化酶化酶 二、蔗糖的生物合成二、蔗糖的生物合成 有三条途径：有三条途径： 1 1、蔗糖磷酸化酶途径（微生物）、蔗糖磷酸化酶途径（微生物） 1-P 1-P葡萄糖葡萄糖+ +果糖果糖 蔗糖蔗糖+Pi+Pi 2 2、蔗糖合酶、蔗糖合酶( (植物）植物） UDPG+UDPG+果糖果糖 UDP+UDP+蔗糖蔗糖 v

14、 该酶也可利用该酶也可利用ADPG,GDPG,TDPG,CDPGADPG,GDPG,TDPG,CDPG作为葡萄糖基供体。作为葡萄糖基供体。 在发育的谷类籽粒（非光合组织）中主要是在发育的谷类籽粒（非光合组织）中主要是分解反应。分解反应。 蔗糖磷酸化酶蔗糖磷酸化酶 蔗糖合酶蔗糖合酶 3 3、蔗糖磷酸合酶途径（植物光合组织）、蔗糖磷酸合酶途径（植物光合组织） UDPG+6-PUDPG+6-P果糖果糖 磷酸蔗糖磷酸蔗糖+UDP+UDP 磷酸蔗糖磷酸蔗糖 + + 水水 蔗糖蔗糖+Pi+Pi 蔗糖磷酸合酶蔗糖磷酸合酶 蔗糖磷酸磷脂酶蔗糖磷酸磷脂酶 三、多糖的生物合成三、多糖的生物合成 1 1、 淀粉的生

15、物合成淀粉的生物合成 2 2、糖原的生物合成、糖原的生物合成 3 3、纤维素的生物合成（自学）、纤维素的生物合成（自学） 淀粉的生物合成淀粉的生物合成 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 1. 淀粉磷酸化酶淀粉磷酸化酶 淀粉磷酸化酶催化淀粉磷酸化酶催化1-磷酸葡萄糖与引子合成淀粉。磷酸葡萄糖与引子合成淀粉。 动物、植物、酵母和某些微生物细菌中都有淀粉磷酸动物、植物、酵母和某些微生物细菌中都有淀粉磷酸 化酶存在，该酶在

16、离体条件下催化可逆反应：化酶存在，该酶在离体条件下催化可逆反应： 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 （引子）（引子）n （引子）（引子）n+1 Pi 淀粉磷酸化酶淀粉磷酸化酶 直链淀粉的合成直链淀粉的合成 2. 淀粉合成酶淀粉合成酶 淀粉合成酶催化淀粉合成酶催化UDPG 或或ADPG 与引子合成淀粉。与引子合成淀粉。UDPG （或（或ADPG）在此作为葡萄糖的供体，此途径是淀粉合成）在此作为葡萄糖的供体，此途径是淀粉合成 的主要途径。的主要途径。 UDPG （引子）（引子）n （引子）（引子）n+1 UDP 或或 ADPG （引子）（引子）n （ 引子）引子）n+1 ADP 淀粉合成酶利用淀粉合成酶利

17、用ADPG 比利用比利用UDPG 的效率高近的效率高近10 倍。倍。 3. D-酶酶 D-酶（酶（D-enzyme）是一种糖苷转移酶，它可作）是一种糖苷转移酶，它可作 用于用于-1,4-糖苷键，将一个麦芽多糖的残余键段转糖苷键，将一个麦芽多糖的残余键段转 移到受体上。受体可以是葡萄糖、麦芽糖，或其它移到受体上。受体可以是葡萄糖、麦芽糖，或其它 醎醎-1,4-键的多糖。例如将麦芽三糖中的键的多糖。例如将麦芽三糖中的2 个葡萄个葡萄 糖单位转移给另糖单位转移给另1 个麦芽三糖，生成麦芽五糖，反个麦芽三糖，生成麦芽五糖，反 应继续进行，便可使淀粉链延长。应继续进行，便可使淀粉链延长。 在在Q Q酶作

18、用下的支链淀粉的合成酶作用下的支链淀粉的合成 + Q酶（酶（1） Q酶（酶（2） B A A A B B n m m m n n 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、糖基供体等是相似，但参与合成的引物、酶、糖基供体等是 不相同的。不相同的。 引物引物： 酶酶：糖原合成酶，分支酶糖原合成酶，分支酶 糖基供体糖基供体：UDPG 由由TCA循环产生的循环产生的NADH和和FADH2必须经呼必须经呼 吸链将电子交给吸链将电子交给O2，才能回复成氧化态，再去接才能回复成氧化态，再去接 受受TCA循环脱下的

19、氢。循环脱下的氢。 产物产物NADH和和FADH2的去路的去路: 所以，所以，TCA循环需要在有氧的条件下进行。循环需要在有氧的条件下进行。 否则否则NADH和和FADH2携带的携带的H无法交给氧，即呼无法交给氧，即呼 吸链氧化磷酸化无法进行，吸链氧化磷酸化无法进行，NAD+及及FAD不能被不能被 再生，使再生，使TCA循环中的脱氢反应因缺乏氢的受体循环中的脱氢反应因缺乏氢的受体 而无法进行。而无法进行。 2. TCA循环的总反应 糖异生主要途径和糖异生主要途径和 关键反应关键反应 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 果糖果糖 激酶激酶 二磷酸果糖二磷酸果糖 磷酸