第10,11章糖酵解和三羧酸循环

1、第十章第十章 糖代谢糖代谢 n糖代谢包括分解代谢和合成代谢糖代谢包括分解代谢和合成代谢n植物和某些藻类能够利用太阳能，将二氧化植物和某些藻类能够利用太阳能，将二氧化碳和水合成糖类化合物，即光合作用。是自碳和水合成糖类化合物，即光合作用。是自然界规模最大的一种能量转换过程。然界规模最大的一种能量转换过程。n动物和大多数微生物所需的能量，主要是由动物和大多数微生物所需的能量，主要是由糖的分解代谢提供的。另方面，糖分解的中糖的分解代谢提供的。另方面，糖分解的中间产物，又为生物体合成其它类型的生物分间产物，又为生物体合成其它类型的生物分子，如氨基酸、核苷酸和脂肪酸等，提供碳子，如氨基酸、核苷酸和脂肪酸

2、等，提供碳源或碳链骨架。源或碳链骨架。糖的消化与吸收 n人及哺乳动物：食物（淀粉，二糖如蔗糖，麦芽糖和乳糖）人及哺乳动物：食物（淀粉，二糖如蔗糖，麦芽糖和乳糖）口入口入 唾液唾液 -淀粉酶水解淀粉酶水解-1-1，4 4糖苷链糖苷链 ( (产物产物: : 麦芽糖麦芽糖, ,麦芽三糖麦芽三糖,-,-糊精糊精) )消化道消化道 胰液胰液肠（主要）肠（主要） -糊精酶（水解糊精酶（水解-1-1，4 4和和-1-1，6 6糖苷键），糖苷键）， 麦芽糖酶，蔗糖酶，麦芽糖酶，蔗糖酶， 乳糖酶乳糖酶 单糖单糖肠粘膜细胞吸收肠粘膜细胞吸收 血液循环血液循环单糖单糖肠粘膜细胞吸收肠粘膜细胞吸收汇入肝汇入肝 - -

3、 各组织各组织 吸收率吸收率 D-D-葡萄糖，葡萄糖，100100； D-D-果糖果糖4343， D-D-甘露糖甘露糖1919，L-L-阿拉伯糖阿拉伯糖9 9单糖吸收与单糖吸收与Na+Na+同向协同运输，需同向协同运输，需ATPATP吸收后其它糖在各种酶的催化下，主要有三个去向：吸收后其它糖在各种酶的催化下，主要有三个去向：1. 以多糖或蔗糖的形式存储以多糖或蔗糖的形式存储2. 经糖酵解氧化成为经糖酵解氧化成为丙酮酸丙酮酸3. 氧化脱羧成为磷酸戊糖氧化脱羧成为磷酸戊糖葡萄糖的代谢葡萄糖的代谢n葡萄糖进入细胞后，葡萄糖的有氧分解代谢分葡萄糖进入细胞后，葡萄糖的有氧分解代谢分三步（两步）进行：三步

4、（两步）进行：n（1 1）糖酵解糖酵解：葡萄糖：葡萄糖 丙酮酸。此反应丙酮酸。此反应过程一般在无氧条件下进行，又称为过程一般在无氧条件下进行，又称为无氧分解无氧分解。n“（2 2）丙酮酸）丙酮酸 乙酰乙酰CoA”CoA”n（3 3）三羧酸循环三羧酸循环：乙酰：乙酰CoA CoA CO CO2 2 + H + H2 2O O 。由于此氧化过程是通过柠檬酸等几种三元羧酸由于此氧化过程是通过柠檬酸等几种三元羧酸的循环反应来完成的，通常称为三羧酸循环或的循环反应来完成的，通常称为三羧酸循环或柠檬酸循环。由于分子氧是此系列反应的最终柠檬酸循环。由于分子氧是此系列反应的最终受氢体，所以又称为受氢体，所以又

5、称为有氧分解有氧分解。第一节 糖酵解 糖酵解葡萄糖降解成丙酮酸并伴随着生成ATP的酶促反应序列。糖酵解途径发现历史1.1875年法国科学家巴斯得(L.Pasteur)就发现葡萄糖在无氧条件下被酵母菌分解生成乙醇的现象。2.1897年德国的汉斯巴克纳兄弟(Hans buchner和Edward buchner)发现发酵作用可以在不含细胞的酵母抽提液中进行。糖酵解途径实验依据n将酵母液透析后就会失去发酵能力n将酵母液加热到50也会失去发酵能力n由此推断发酵需要两类物质： 一是热不稳定的，不可透析的组分即酶； 二是热稳定的可透析的组分，如辅酶、ATP、金属离子等。糖酵解途径实验依据n酵母抽提液的发酵

6、速度比完整酵母慢，且逐渐缓慢直至停顿n如果加入无机磷酸盐，可以恢复发酵速度，但不久又会再次缓慢，同时加入的磷酸盐浓度逐渐下降。 上述现象说明在发酵过程中需要磷酸，可能磷酸与葡萄糖代谢中间产物生成了糖磷酸酯。完整细胞可通过ATP水解提供磷酸。糖酵解途径实验依据n碘乙酸对酵母生长有抑制作用n将葡萄糖、酵母抽提液及碘乙酸一起保温，可以分离出少量的磷酸丙糖（主要是3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮的平衡混合物） 因此推断磷酸己糖可能裂解为两分子三碳糖，而碘乙酸对三碳糖进一步分解的酶有抑制作用糖酵解途径实验依据n氟化钠对酵母生长也有抑制作用n将1,6-二磷酸果糖或磷酸丙糖、酵母抽提液以及氟化钠一起保温有磷酸甘

7、油酸积累（3-和2-磷酸甘油酸的平衡混合物） 由此推断3-磷酸甘油酸是3-磷酸甘油醛的氧化产物，2-磷酸甘油酸又是前者变位后的产物，氟化钠对2-磷酸甘油酸进一步反应的酶有抑制作用 1940年前德国的生物化学家恩伯顿，G(Gustar Embden)和迈耶霍夫，O(Otto Meyerhof)等人的努力完全阐明了糖酵解的整个途径，揭示了生物化学的普遍性。因此糖酵解途径又称Embden- Meyerhof途径(简称EMP)。糖酵解糖酵解糖的共同分解途径糖的共同分解途径葡萄糖酵解的总反应式：葡萄糖酵解的总反应式：Glc+2Pi+2ADP+2NAD+ 2丙酮酸丙酮酸2ATP+2NADH+H+2H2O场

8、所场所: :细胞质中 氧气氧气: :不需要请单击1、糖酵解 EMP途径糖酵解的酶系糖酵解的酶系研究比较研究比较透彻透彻部位部位：全部反：全部反应在细胞应在细胞浆（细胞浆（细胞胞液）中胞液）中进行进行 1010步步糖酵解糖酵解 Glucose Glucose - - 丙丙酮酸酮酸 乳酸乳酸 可分为两个可分为两个阶段阶段 （1）葡萄糖的磷酸化n反应机理：ATP的-磷酸基团在葡萄糖催化下，转移到葡萄糖分子上。糖酵解中的限速酶n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；3.为以后底物水平磷酸化

9、贮备了磷酸基。n若以糖原为起始物：n糖原先经磷酸化酶作用，磷酸解为1-磷酸葡萄糖，再由磷酸葡萄糖变位酶催化转变为6-磷酸葡萄糖，从而进入共同分解途径。不需要ATP（能量）n（2）G-6-P的异构化n异构化反应是以开链形式进行，异构结束后又转变成环状结构。n己醛糖变成己酮糖。n（3）F-6-P磷酸化反应n磷酸果糖激酶（PFK）特性：n1）需要二价金属离子Mg2+或Mn2+作为辅助因子；n2）别构酶：ATP是其别构抑制剂，柠檬酸、脂肪酸可增强其抑制作用，ADP、AMP、无机磷是其别构激活剂；n3）限速酶：糖酵解中最重要的限速酶。n（4）裂解反应n 1，6-二磷酸果糖在第3与第四碳原子之间裂解为两个

10、三碳化合物。n（5） 1, 6-二磷酸果糖二磷酸果糖 两分子两分子 3-磷酸甘磷酸甘油醛油醛糖的裂解糖的裂解EMPEMP途径第一阶段是耗能的途径第一阶段是耗能的 Glucose 2Glucose 2* *3 3磷酸磷酸- -甘油醛甘油醛GlucoseGlucose通过通过磷酸化磷酸化作用为分解代谢作好准备，然后裂解为作用为分解代谢作好准备，然后裂解为丙糖丙糖（3 3磷磷酸酸- -甘油醛）甘油醛）共共5 5步第一阶段有两个调节酶，消耗两分子步第一阶段有两个调节酶，消耗两分子ATPATP b.第二阶段醛氧化成酸3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3磷酸甘油醛磷酸甘

11、油醛CH2OPO3H2CHOHCHOCH2O PO3H2CH O HCO PO3H2O1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸甘油醛甘油醛3-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶NAD+NADH + H+1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸C H2O PO3H2C H O HC O PO3H2O1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸ADP A TP磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶CH2O PO3H2CH O HCO HO3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2M g+3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶CH2OPO3H2CHOHCOHO3-磷酸甘油酸磷酸甘油

12、酸CH2OHCHOPO3H2COHO2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2M g+2-2-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 磷酸烯丙酮酸磷酸烯丙酮酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸C H2O HC H O P O3H2C O HOC H2C OP O3H2C O HO磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸烯醇化酶烯醇化酶磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸C H2C O PO3H2C O HO磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸A D P A T P2M g+丙酮酸激酶丙酮酸激酶C O HOC H O HC H2烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸丙酮酸C O HOC H O HC H2烯醇

13、式丙酮酸烯醇式丙酮酸C O O HCC H3O丙酮酸丙酮酸糖酵解中的能量变化糖酵解中的能量变化糖酵解糖酵解糖的共同分解途径糖的共同分解途径 酵解酵解（glycolysis)是酶将葡萄糖降解成丙酮酸并伴随着生成ATP的反应序列。葡萄糖酵解的总反应式：葡萄糖酵解的总反应式：Glc+2Pi+2ADP+2NAD+ 2丙酮酸丙酮酸2ATP+2NADH+H+2H2O场所场所: :细胞质中 氧气氧气: :不需要请单击（1 1） 乳酸发酵（同型乳酸发酵）乳酸发酵（同型乳酸发酵）lactic lactic fermationfermation 动物 乳酸菌（乳杆菌、乳链球菌） G +2ADP+ 2Pi 2乳酸

14、2ATP+2水 c.第三阶段丙酮酸的去向，有氧和无氧条件下产物不同 （2 2）酒精发酵（酵母的第）酒精发酵（酵母的第型发酵）型发酵） alcoholic fermationalcoholic fermationnGlucose +2H3PO4+2ADP 2乳酸乳酸+2ATP+2H2O （2乙醇）乙醇）糖酵解无氧途径的产能糖酵解无氧途径的产能氧化一个氧化一个Glucose ，净得，净得2 2个个ATP若从若从糖原糖原开始氧化，净得开始氧化，净得3 3个个ATP糖酵解的作用n化学反应历程（10步反应）n糖酵解有二重作用：一是降解产生ATP，二是产生含碳的中间物为合成反应提供原料。n在酵解过程中有三

15、个不可逆反应，也就是说有三个调控步骤，分别被三个酶多点调节：己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶。己糖激酶可以控制葡萄糖的进入，丙酮酸激酶调节酵解的出口。na. a. 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶的调节的调节 磷酸果糖激酶（磷酸果糖激酶（6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1）是糖酵解途径最重）是糖酵解途径最重要的调节酶（四聚体）要的调节酶（四聚体） ATPATP和柠檬酸（和柠檬酸（TCATCA循环）是其抑制剂循环）是其抑制剂磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶 2 2，6-6-二磷酸果糖、二磷酸果糖、AMPAMP是其激活剂是其激活剂 n2 2，6-6-二磷酸果糖的作用在于增加二磷酸果糖的作用在于增加6-6-

16、磷酸果糖激酶对磷酸果糖激酶对6-6-磷酸果糖的亲和力和取消磷酸果糖的亲和力和取消ATPATP的抑制作用。的抑制作用。6-FP6-FP有促进有促进2 2，6-6-二磷酸果糖的合成并抑制其水解的作用。二磷酸果糖的合成并抑制其水解的作用。当当F-6-PF-6-P浓浓度升高时，即可引起度升高时，即可引起2 2，6-6-二磷酸果糖浓度加大，进而二磷酸果糖浓度加大，进而激活激活F-6-PF-6-P激酶，这种过程为激酶，这种过程为正反馈激活作用正反馈激活作用。 糖酵解的调节 O PCH2OHHP OH2CHOHHOHOCH2OHHP OH2CHOHHOHOOH6-磷酸果糖（+）磷酸果糖激酶-2果糖二磷酸酶6

17、-磷酸果糖（-）nb b己糖激酶己糖激酶的调节的调节n己糖激酶己糖激酶别构酶别构酶 骨骼肌己糖激酶受产物的反馈抑制调节骨骼肌己糖激酶受产物的反馈抑制调节 肝的葡萄糖激酶不受产物浓度调节，肝的葡萄糖激酶不受产物浓度调节， 保证保证GlucoseGlucose在肝内转化在肝内转化( (如糖原合成如糖原合成) ) nc. c. 丙酮酸激酶丙酮酸激酶的调节的调节 别构酶别构酶 ATPATP是其别构抑制剂是其别构抑制剂 1 1，6-6-二磷酸果糖是其别构激活剂，二磷酸果糖是其别构激活剂， 有利于酵解的进行有利于酵解的进行 酒精发酵之初： 即： -磷酸甘油脱氢酶 磷酸二羟丙酮+NADH+H+ -磷酸甘油磷

18、酸甘油+NAD+ 磷酯酶 -磷酸甘油磷酸甘油+H2O 甘油+Pi 当有了足够的乙醛作为受氢体，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。（导致）-磷酸甘油磷酸甘油C NADH +H+两种方法:n将亚硫酸氢钠将亚硫酸氢钠(NaHSO(NaHSO3 3) )加入发酵液中，能与加入发酵液中，能与乙乙醛发生加成反应醛发生加成反应，生成难溶的结晶状产物，使，生成难溶的结晶状产物，使乙醛不能再作为受氢体，迫使乙醛不能再作为受氢体，迫使NADH+HNADH+H+ + 用于磷用于磷酸二羟丙酮的还原，生成甘油。酸二羟丙酮的还原，生成甘油。n酵母酒精发酵的发酵液酵母酒精发酵

19、的发酵液pHpH值调至碱性，保持在值调至碱性，保持在pH7.6pH7.6以上，则以上，则2 2分子分子乙醛之间发生歧化反应乙醛之间发生歧化反应，1 1分子被还原成乙醇，分子被还原成乙醇，1 1分子被氧化成乙酸。乙醛分子被氧化成乙酸。乙醛失去了作为受氢体的作用，失去了作为受氢体的作用，NADH+H+ NADH+H+ 只好用于只好用于还原磷酸二羟丙酮，并生成甘油。还原磷酸二羟丙酮，并生成甘油。亚硫酸盐法亚硫酸盐法:碱法甘油发酵碱法甘油发酵:节首节首上一页上一页下一页下一页问题n人血浆中的葡萄糖大约维持在5mM。而在肌肉细胞中的游离葡萄糖浓度要低得多。细胞内的葡萄糖浓度为什么如此之低？临床上常用静脉

20、注射葡萄糖来补充病人食物来源，由于葡萄糖转换为葡萄糖-6-磷酸要消耗ATP的，那么临床上却不能直接静脉注射葡萄糖-6-磷酸呢？n答:因为进入肌肉细胞的葡萄糖常常被磷酸化，葡萄糖一旦磷酸化就不能从细胞内逃掉。在pH7时，葡萄糖-6-磷酸的磷酸基团解离，分子带净的负电荷。由于膜通常对带电荷的分子是不通透的，所以葡萄糖-6-磷酸就不能从血流中进入细胞，因此也就不能进入酵解途径生成ATP。磷酸己糖旁路、HMS途径 （Hexose Monophosphate shunt） 糖酵解是机体内糖分解代谢的主要途径，但不是唯一途径。实验研究也表明：在组织中添加酵解抑制剂如碘乙酸或氟化物等，葡萄糖仍可以被消耗，这

21、说明葡萄糖还有其它的代谢途径。 许多组织细胞中都存在有另一种葡萄糖降解途径，即磷酸戊糖途径（pentose phosphate pathway, PPP），也称为磷酸己糖旁路（hexose monophosphate pathway/ shunt,HMP）。参与磷酸戊糖途径的酶类都分布在动物细胞浆中，动物体中约有30%的葡萄糖通过此途径分解。 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

22、-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-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖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-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-磷酸木酮糖磷酸木酮糖5-磷酸核糖磷酸核糖5

23、-磷酸核酮糖磷酸核酮糖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1,6-二二 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H2O Pi二磷酸果糖酯酶二磷酸果糖酯酶磷酸戊糖途径的非氧化阶段之三磷酸

24、戊糖途径的非氧化阶段之三 （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）异异构构酶酶磷酸戊糖途径的总反应式磷酸戊糖途径的总反应式 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，为细胞提供主要用于还原（加氢）反应，为细胞提供还原力还原力 产生大量的产生大量的磷酸核糖磷酸核糖和其它重要中间产物和其它重要中间产物 与光合作用联系，实现某些与光合作用联系，实现某些单糖间的转变单糖间的转变 非氧化阶段戊糖的转变主要受控于底物浓度。非氧化阶段戊糖的转变主要受控于底物浓度。5-磷酸核糖过磷酸核糖过多时，可转化成多时，可转化成6-磷酸果糖和

25、磷酸果糖和3-磷酸甘油醇进行酵解。磷酸甘油醇进行酵解。n6葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸+7H2O+12NADP + + 6CO2 +5葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸+12NADPH+12H + + +Pi2. 磷酸戊糖途径的调节磷酸戊糖途径的调节 n 肝脏中的各种戊糖途径的酶中以6-磷酸葡萄糖脱氢酶的活性最低，所以它是戊糖途径的限速酶，催化不可逆反应步骤。其活性受NADP+/NADPH比值的调节，NADPH竞争性抑制6-磷酸葡萄糖脱氢酶和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶的活性。机体内NAD+/NADH比NADP+/NADPH的比值要高几个数量级，前者为700，后者为0.014，这使NADHP可以进行有效的反馈

26、抑制调控。只有NADPH在脂肪的生物合成中被消耗时才能解除抑制，再通过6-磷酸葡萄糖脱氢酶产生出NADPH。 n6-磷酸葡萄糖与蚕豆病第十一章 柠檬酸循环-糖的有氧分解 n糖的有氧分解是各种需氧生物获得大量能量的最有效糖的有氧分解是各种需氧生物获得大量能量的最有效途径途径 n1. 1. 糖有氧分解的过程糖有氧分解的过程 第一阶段第一阶段Glucose循酵解途径氧化成丙酮酸循酵解途径氧化成丙酮酸糖有氧分解糖有氧分解 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 第三阶段第三阶段 乙酰乙酰CoACoA经经TCATCA循环生成循环生成COCO2 2+H+H2 20 0

27、nA A第一阶段第一阶段 糖糖 2 2丙酮酸丙酮酸 胞浆中进行胞浆中进行 有氧有氧 进入线粒体进入线粒体 NADHNADH转入线粒体转入线粒体 呼吸链呼吸链 nB B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 线粒体中进行线粒体中进行nC C第三阶段第三阶段 柠檬酸循环柠檬酸循环糖的有氧氧化三阶段 n基本反应：基本反应： 糖酵解生成的丙酮酸可穿过线粒体膜进入线粒体内室。在丙酮酸脱氢酶系的催化下，生成乙酰辅酶A。丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系 是个多酶集合体，复是个多酶集合体，复合物中的酶分子通过非合物中的酶分子通过非共价键联系在一起，催共价键联系在一起，催化一个连

28、续反应，即酶化一个连续反应，即酶复合物中一个酶反应中复合物中一个酶反应中形成的产物立刻被复合形成的产物立刻被复合物中下一个酶作用。丙物中下一个酶作用。丙酮酸脱氢酶复合物位于酮酸脱氢酶复合物位于线粒体膜上，是由线粒体膜上，是由丙酮丙酮酸脱氢酶酸脱氢酶、二氢硫辛酰二氢硫辛酰胺乙酰转移酶胺乙酰转移酶（和二氢和二氢硫辛酰胺脱氢酶硫辛酰胺脱氢酶三种酶，三种酶，以及以及TPP（焦磷酸硫胺（焦磷酸硫胺素）、素）、CoASH、硫辛酸、硫辛酸、FAD 、NAD和和Mg2+ 6种辅助因子组成的。种辅助因子组成的。柠檬酸循环柠檬酸循环 又称为三羧酸循环（简写又称为三羧酸循环（简写TCATCA循环），因为循环中存在循

29、环），因为循环中存在三羧酸中间产物。又因为该循三羧酸中间产物。又因为该循环是由环是由H.A.KrebsH.A.Krebs首先提出的，首先提出的，所以又叫做所以又叫做KrebsKrebs循环（循环（19531953年获诺贝尔奖）。年获诺贝尔奖）。 柠檬酸循环是有氧代谢的柠檬酸循环是有氧代谢的枢纽，糖、脂肪和氨基酸的有枢纽，糖、脂肪和氨基酸的有氧分解代谢都汇集在柠檬酸循氧分解代谢都汇集在柠檬酸循环的反应，同时柠檬酸循环的环的反应，同时柠檬酸循环的中间代谢物又是许多生物合成中间代谢物又是许多生物合成途径的起点。因此柠檬酸循环途径的起点。因此柠檬酸循环既是分解代谢途径，又是合成既是分解代谢途径，又是合

30、成代谢途径，可以说是分解、合代谢途径，可以说是分解、合成两用途径。成两用途径。TCA第一阶段：柠檬酸生成第一阶段：柠檬酸生成H2O草酰乙酸草酰乙酸 OCH3-C-SCoACoASHH2O柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶顺乌头顺乌头酸酶酸酶（1 1） 柠檬酸合成酶催化乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸（2 2） 顺乌头酸酶催化前手性分子柠檬酸转化成手性分子异柠檬酸H2OTCA第二阶段：氧化脱羧第二阶段：氧化脱羧CO2GDPPiGTPNAD+ NADH+H+ NAD+ NADH+H+CoASH异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶CO2 酮戊二酸酮戊二酸脱氢酶脱氢酶琥珀酰CoA合成酶（3 3） 异柠檬酸脱氢酶催化异

31、柠檬酸氧化生成a-酮戊二酸和CO2这一步反应是柠檬酸循环中四个氧化还原反应的第一个，由异柠檬酸脱氢酶催化。NAD作为酶的辅酶。生成一个NADH的同时生成a-酮戊二酸和CO2，反应是不可逆的（4 4） a-酮戊二酸脱氢酶复合物催化a-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA（5 5） 琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化这个反应是柠檬酸循环中唯一的一步底物水平磷酸化反应。TCA第三阶段：草酰乙酸再生第三阶段：草酰乙酸再生6 6）琥珀酸在脱氢酶催化下生成延胡索酸（反丁烯二酸） 这是柠檬酸循环中的第三步氧化还原反应，琥珀酸脱氢酶带有辅基FAD，生成FADH2。7 7） 延胡索酸酶催化延胡索酸水化生成L-苹果

32、酸8 8） 苹果酸脱氢酶催化苹果酸氧化重新形成草酰乙酸，完成一轮柠檬酸循环这是柠檬酸循环的最后一个反应，也是循环中的第4步氧化还原反应。L-苹果酸在以NAD为辅酶的苹果酸脱氢酶催化下氧化生成草酰乙酸，同时NAD还原生成NADH反应是可逆的。n三羧酸循环过程总结(一次循环)n8种酶催化，在柠檬酸循环中存在着3个不可逆反应，可能是潜在的调节部位，为由柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶和-酮戊二酸脱氢酶催化的反应，但在体内的抑制机制并没有确定。n反应类型n缩合1、脱水1、氧化4、底物水平磷酸化1、水化1n生成3分子NADH(还原型Co)n生成1分子FADH2n生成1分子ATPn三羧酸循环总反应式n乙酰乙酰

33、-CoA + 3NAD+ + FAD + GDP + Pi 2CO2 + 3NADH + FADH2 + GTP + 2H+ + CoA-SH3 NADH + 1 FADH2 + 1 ATP葡萄糖分解代谢过程中能量的产生葡萄糖分解代谢过程中能量的产生 能量有两种形式：直接产生能量有两种形式：直接产生ATPATP；NADHNADH或或FADHFADH2 2在线粒体呼吸链氧化并产生在线粒体呼吸链氧化并产生ATPATP。n糖酵解：糖酵解：1 1分子葡萄糖分子葡萄糖 2 2分子丙酮酸，分子丙酮酸，净生成了净生成了2 2个个ATPATP，同时产生，同时产生2 2个个NADH +HNADH +H+ +。n

34、丙酮酸氧化脱羧：丙酮酸氧化脱羧：丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoACoA，生，生成成1 1个个NADH +HNADH +H+ + 。n三羧酸循环：三羧酸循环：乙酰乙酰CoA CoA CO CO2 2和和H H2 2O O，产生，产生一个一个GTPGTP（即（即ATPATP）、3 3个个NADHNADH和和1 1个个FADHFADH2 2。三羧酸循环的生物学意义n1.普遍存在n2.生物体获得能量的最有效方式n3.是糖类、蛋白质、脂肪三大物质转化的枢纽n4.获得微生物发酵产品的途径n柠檬酸、谷氨酸n柠檬酸合酶与农业生产2、糖有氧分解的生理意义 A A提供能量提供能量：糖的有氧分解是哺乳动物的产能的：糖的

35、有氧分解是哺乳动物的产能的主要过程主要过程n比较一下有氧分解和无氧分解的产能情况：比较一下有氧分解和无氧分解的产能情况： G G无氧分解无氧分解的的ATPATP生成量生成量 2 ATP2 ATP G G有氧分解有氧分解的的ATPATP生成量生成量 32 ATP32 ATP （肝肾心）（肝肾心） (30)ATP(30)ATP （骨骼肌脑）（骨骼肌脑） 问题n用捣碎的肌肉组织进行的早期实验表明，柠檬酸循环是需氧途径，通过此循环代谢的物质最终氧化成CO2。但是加入循环中间产物会导致消耗比预期多的氧气。例如肌肉匀浆中加入1mol的延胡索酸，需要消耗25moL的氧气，但下面的氧化反应方程式显示，只需要3

36、moL氧气就能完全氧化1mol的延胡索酸。当琥珀酸、苹果酸和草酰乙酸加入肌肉匀浆液中时也有类似现象。试解释为什么这些中间物的加入会导致比预期多的氧气消耗。OOCCH=CHCOO + 3O24CO2 + 2H2On答：因为柠檬酸循环为环式，因而柠檬循环的中间体极大地剌激了O2的利用。延胡索酸并不是被氧化生成4个CO2（该过程需要3个O2），相反它进入柠檬酸循环生成一个分子的草酰乙酸，它起着催化剂的作用，是加快了柠檬酸循环，这当然比它直接氧化消耗的氧多得多。当然要观察到这些催化效应，在该组织中必须供给足够的丙酮酸或乙酰CoA。其它中间产物如琥珀酸、苹果酸和草酰乙酸进入柠檬酸循环，也是通过增加循环中

37、间体的浓度，加速了整个柠檬酸循环的速度，因此极大地剌激了O2的消耗。B. 糖的需氧代谢是物质代谢的总枢纽 n分解代谢分解代谢；凡是能；凡是能转变成糖有氧分解转变成糖有氧分解代谢中间体的物质代谢中间体的物质都可进入都可进入TCATCA循环循环 CO CO2 2 + H+ H2 2O On合成代谢合成代谢；CACA循环循环的部分中间体可作的部分中间体可作为脂肪酸，为脂肪酸，AAAA等合等合成的原料，如草酰成的原料，如草酰乙酸，乙酸，-酮戊二酸酮戊二酸可转化为各种可转化为各种AAAA，乙酰乙酰-CoA -CoA 是脂肪酸是脂肪酸合成的原料。合成的原料。3、糖有氧分解的调节 n糖的有氧分解是机体糖的有

38、氧分解是机体获得能量的主要方式获得能量的主要方式，其速度受机，其速度受机体对体对ATPATP需求量的调节。需求量的调节。n三个阶段都有调节点三个阶段都有调节点 A A、凡影响糖酵解酶系的因素也影响糖的有氧分解、凡影响糖酵解酶系的因素也影响糖的有氧分解 B B、丙酮酸脱氢酶系的调节、丙酮酸脱氢酶系的调节 别构酶别构酶 激活剂：激活剂：CoACoA，AMPAMP，NADNAD+ + 抑制剂：乙酰抑制剂：乙酰CoACoA，ATPATP，NADH+HNADH+H+ + 丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶E1E1( (脱磷酸，活性）脱磷酸，活性）丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶E1E1( (磷酸化，无活性）磷酸化，无活性）共价修饰调节共价修饰调节 ATPADPE1E1激酶激酶E1E1磷酸酶磷酸酶H2OPi+ + 乙酰乙酰CoACoA NADH NADHC、TCA循环的调节 n三个调节点三个调节点 n柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶 NADH,NADH,琥珀酰琥珀酰CoA,CoA,柠檬酸柠檬酸,ATP ,ATP 抑制抑制 ADP,ADP,乙酰乙酰CoA,CoA,草酰乙酸草酰乙酸 激活；激活；n异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶 ADP, AD