生物化学糖代谢

1、 水解的键水解的键 作用方式作用方式-淀粉酶：淀粉酶： -1,4-1,4糖苷键糖苷键 任何位置任何位置 -淀粉酶：淀粉酶： -1,4-1,4糖苷键糖苷键 非还原性单位非还原性单位 脱支酶脱支酶: :（ -1,6-1,6糖苷键）糖苷键） （支链与主链连接位置）（支链与主链连接位置）（-1,6-1,6糖苷酶）糖苷酶）非还原端非还原端+G-1-P糊精糊精寡聚寡聚- -（1,41,4)1,41,4)葡萄糖转移酶葡萄糖转移酶-1,4-1,4-糖苷糖苷+GH2O脱支酶脱支酶 +G-1-P磷酸化酶磷酸化酶磷酸化酶磷酸化酶Pi淀粉酶的作用方式：淀粉酶的作用方式：（线粒体中有氧条件下进行）（线粒体中有氧条件下进

2、行）， 生物体内葡萄糖的分解代谢主要包括以下途径：生物体内葡萄糖的分解代谢主要包括以下途径：无氧酵解（糖酵解）：葡萄糖无氧酵解（糖酵解）：葡萄糖丙酮酸（丙酮酸（乳酸）乳酸）（胞液中无氧条件下进行）（胞液中无氧条件下进行）有氧氧化：丙酮酸有氧氧化：丙酮酸乙酰乙酰CoACoA（丙酮酸的氧化脱羧），（丙酮酸的氧化脱羧），乙酰乙酰CoA CO2 、H2O、大量大量ATPATP（三羧酸循环）（三羧酸循环）糖酵解途径：糖酵解途径：1. G-6-P的生成（由葡萄糖起始）的生成（由葡萄糖起始）OCH2OHHOOHOHOH+ ATP己糖激酶己糖激酶OCH2OHHOOHOHOHP+ ADPGG-6-PMg2+消耗

3、消耗1 1分子分子ATPATP糖酵解：糖酵解：葡萄糖经过酶催化作用降解成丙酮酸，并葡萄糖经过酶催化作用降解成丙酮酸，并伴随生成伴随生成ATPATP的过程。的过程。 2. F-6-P的生成的生成OCH2OHHOOHOHOHP磷酸葡萄糖异构酶磷酸葡萄糖异构酶OCH2OHOCH2POHOHOCH2OHOCH2POHOHF-6-P+ ATPOCH2OHOCH2POHOHP磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶F-1,6-2P+ ADP3. F-1,6-2P的生成的生成G-6-PF-6-P消耗消耗1 1分子分子ATPOCH2OHOCH2POHOHP4. 磷酸丙糖的生成磷酸丙糖的生成CH2OC=OCH2OHP DHAP

4、( (磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮) )CHOCHOHCH2OP+ G-3-P( (甘由醛甘由醛-3-3-磷酸）磷酸）醛缩酶醛缩酶DHAP磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶G-3-PF-1,6-2P5.6. 1，3-二磷酸甘油酸的生成二磷酸甘油酸的生成CHOCHOHCH2OP+NAD+ + PiCOCHOHCH2OPPO+NADH+H+甘油醛甘油醛-3-3-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶 COCHOHCH2OPPOG-1,3-2P（1，3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸）+ADPCOHCHOHCH2OPO+ATP磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶3-PG G-3-PG-1,3-2P7. 3-磷酸甘油酸的生成磷酸甘油酸的生成第

5、一次底物水平磷酸化第一次底物水平磷酸化3-PG2-PG磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶COOHHCOCH2OH烯醇酶烯醇酶PCOOH COCH2P+ H2O丙酮酸丙酮酸COOH COCH2P +ADP丙酮酸激酶丙酮酸激酶+ ATP8. 2-2-磷酸甘油酸的生成磷酸甘油酸的生成9. 磷酸烯醇式丙酮酸的生成磷酸烯醇式丙酮酸的生成10. 丙酮酸的生成丙酮酸的生成COOHCCH3OPyr第二次底物水平磷酸化第二次底物水平磷酸化COOH C=OCH311. 乳酸或乙醇的生成乳酸或乙醇的生成+ NADH + H+ 乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶COOH CHOHCH3+ NAD+PyrLacCOOH C=OCH3脱

6、羧酶脱羧酶CHOCH3+ CO2CH2OHCH3+ NADH + H+ 乙醇脱氢酶乙醇脱氢酶CHOCH3+ NAD+糖酵解的调控糖酵解的调控糖酵解反应主要受种酶活性的调控：糖酵解反应主要受种酶活性的调控：1.1.己糖激酶己糖激酶2.2.果糖磷酸激酶果糖磷酸激酶3.3.丙酮酸激酶丙酮酸激酶丙酮酸脱氢酶复合体的内容丙酮酸脱氢酶复合体的内容: :辅助因子辅助因子催化反应催化反应丙酮酸脱氢（羧）酶丙酮酸脱氢（羧）酶(E1)(E1) 二氢硫辛酸乙酰转移酶二氢硫辛酸乙酰转移酶(E2)(E2)二氢硫辛酸脱氢酶二氢硫辛酸脱氢酶(E3)(E3)丙酮酸氧化脱羧丙酮酸氧化脱羧将乙酰基转移到将乙酰基转移到CoACoA

7、将还原型硫辛酰胺将还原型硫辛酰胺转变为氧化型转变为氧化型TPPTPP硫辛酸硫辛酸FADFADCoACoA羟乙基羟乙基TPPTPP丙酮酸丙酮酸还原型乙酰硫辛酰胺还原型乙酰硫辛酰胺 硫辛酸硫辛酸 辅酶辅酶A A 乙酰辅酶乙酰辅酶A A 还原型硫辛酸还原型硫辛酸 435TP在有氧的情况下，葡萄糖酵解产生的丙酮酸氧化脱羧形成乙在有氧的情况下，葡萄糖酵解产生的丙酮酸氧化脱羧形成乙酰酰CoACoA。乙酰。乙酰CoACoA经一系列氧化、脱羧，最终生成经一系列氧化、脱羧，最终生成C C2 2O O和和H H2 2O O并并产生能量的过程，简称产生能量的过程，简称TCATCA循环。循环。三羧酸循环在线粒体基质中

8、进行三羧酸循环在线粒体基质中进行乙酰乙酰CoACoA与草酰乙酸结合进入循环经一系列反应再回到草酰乙与草酰乙酸结合进入循环经一系列反应再回到草酰乙酸。在这个过程中，乙酰酸。在这个过程中，乙酰CoACoA被氧化成被氧化成H H2 2O O和和COCO2 2并产生大量能并产生大量能量。量。 C=OCOO-CH2COO- C-CH3S-CoAOCH2C-SCoAHO-C-COO-COO-CH2OCH2COO-HO-C -COO-COO-CH2柠檬酸柠檬酸合成酶合成酶+ HS-CoA+H+H2OCoA 单向不可逆单向不可逆 可调控的限速步骤可调控的限速步骤 柠檬酸合成酶为第一个调节酶柠檬酸合成酶为第一个

9、调节酶三羧酸三羧酸 柠檬酸辅酶柠檬酸辅酶A A柠檬酸柠檬酸辅酶辅酶A ACH2COO-HO-C -COO-COO-CH2CHCOO- C -COO-COO-CH2HO- CHCOO- CH-COO-COO-CH2H2OH2O顺乌头酸顺乌头酸柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸 HO- CHCOOH CH-COOHCOOHCH2 COCOOH CH-COOHCOOHCH2 COCOOH CH2COOHCH2NAD+NADH+H+ H+ CO2 TCA TCA中第一次氧化作用、脱羧过程中第一次氧化作用、脱羧过程 异柠檬酸脱氢酶为第二个调节酶异柠檬酸脱氢酶为第二个调节酶 三羧酸到二羧酸的转变三羧酸到二羧酸的

10、转变草酰琥珀酸草酰琥珀酸-酮戊二酸酮戊二酸Mg 2+ COCOOH CH2COOHCH2+CoASH+NAD+ COSCoA CH2COOHCH2+NADH+H+ +CO2 TCA TCA中第二次氧化作用、脱羧过程中第二次氧化作用、脱羧过程 - -酮戊二酸脱氢酶复合体与丙酮酸脱氢酶复合体相似酮戊二酸脱氢酶复合体与丙酮酸脱氢酶复合体相似 - -酮戊二酸脱氢酶酮戊二酸脱氢酶E1E1 琥珀酰转移酶琥珀酰转移酶E2E2 二氢硫辛酸脱氢酶二氢硫辛酸脱氢酶E3 TPPE3 TPP、硫辛酸、硫辛酸、COACOA、FADFAD、NADNAD+ +、MgMg2+2+ COS CoA CH2COOHCH2 COO

11、H CH2COOHCH2GDP+PiGTP+HSCoA TCA TCA中唯一中唯一底物水平磷酸化底物水平磷酸化直接产生高能磷酸化合物的步骤直接产生高能磷酸化合物的步骤 GTP+ADP GDP+ATP 核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶琥珀酸琥珀酸 COOH CH2COOHCH2 COOH CHCOOH+FAD+FADH2 TCA TCA中第三次氧化的步骤中第三次氧化的步骤 开始四碳酸之间的转变开始四碳酸之间的转变琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶CH延胡索酸延胡索酸 COOH CHCOOHCH COOH HO-CHCOOHH-C-H+H2O延胡索酸酶延胡索酸酶L苹果酸苹果酸 COOH HO-CHCOOHH-C

12、-H+NAD+ COOH C=OCOOH CH2+NADH+H+ TCA TCA中第四次氧化的步骤，最后一步。中第四次氧化的步骤，最后一步。L苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸 - -酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰辅酶辅酶A A琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸乙酰辅酶乙酰辅酶A ATCATCA经四次氧化，二次脱羧，经四次氧化，二次脱羧，通过一个循环，可以认为乙通过一个循环，可以认为乙酰酰CoACoA 2CO 2CO2 2三羧酸循环图解：三羧酸循环图解：丙酮酸氧化脱羧、三羧酸循环的能量变化丙酮酸氧化脱羧、三羧酸循环的能量变化: : 丙酮酸丙酮酸- -乙

13、酰乙酰CoA:CoA: 1 NADH 2.5 x 2=5三羧酸循环：三羧酸循环： 3 NADH 2.5 x 3 x 2=151 FADH2 1.5 x 2=3一次底物水平磷酸化：一次底物水平磷酸化： 1 x 2=2产生产生ATPATP总量：总量：5+15+3+2=25葡萄糖分解代谢产生的总葡萄糖分解代谢产生的总ATP:ATP:2+25+2 x 2.5 = 32 三羧酸循环的调控三羧酸循环的调控: : 1 1、柠檬酸合成酶（、柠檬酸合成酶（限速酶限速酶）ATPATP、NADHNADH是该酶的变构抑制剂，高浓度的是该酶的变构抑制剂，高浓度的ATPATP和和NADHNADH抑制柠抑制柠檬酸的合成，即

14、抑制三羧酸循环的进行。高浓度的草酰乙酸檬酸的合成，即抑制三羧酸循环的进行。高浓度的草酰乙酸和乙酰和乙酰CoACoA可激活该酶的活性。可激活该酶的活性。 2 2、异柠檬酸脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶该酶受该酶受ATPATP和和NADHNADH变构抑制，受变构抑制，受ADPADP变构促进和变构促进和CaCa2+2+激活。激活。 3 3、- -酮戊二酸脱氢酶酮戊二酸脱氢酶该酶受产物琥珀酰该酶受产物琥珀酰CoACoA和和NADHNADH抑制，也受高能荷抑制，抑制，也受高能荷抑制，CaCa2+2+激激活。活。三羧酸循环的生物学意义：三羧酸循环的生物学意义：1. 1. 为机体提供大量的能量，一分子葡萄糖经酵解、

15、三羧酸循环为机体提供大量的能量，一分子葡萄糖经酵解、三羧酸循环和呼吸链氧化共可产生和呼吸链氧化共可产生3232个个ATPATP。2. TCA2. TCA循环是糖、脂类、蛋白质代谢联络的枢纽。循环是糖、脂类、蛋白质代谢联络的枢纽。TCATCA循环循环中间产物中间产物脂肪酸、氨基酸脂肪酸、氨基酸 合成代谢合成代谢分解代谢产物分解代谢产物C C2 2O+HO+H2 2O+O+能量能量3. TCA3. TCA循环既是物质分解代谢的组成部分，亦是物质合成的重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。要步骤，为其他生物合成提供原料。乙醛酸循环：乙醛酸循环：乙醛酸乙醛酸

16、琥珀酸琥珀酸异柠檬酸异柠檬酸柠檬酸柠檬酸草酰乙酸草酰乙酸异柠檬酸裂解酶异柠檬酸裂解酶苹果酸合成酶苹果酸合成酶乙醛酸循环与三羧酸循环的关系：乙醛酸循环与三羧酸循环的关系： - -酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰辅酶琥珀酰辅酶A A6-P6-P葡萄糖脱氢酶葡萄糖脱氢酶6-P6-P葡萄糖酸内酯酶葡萄糖酸内酯酶6-P6-P葡萄糖酸脱氢酶葡萄糖酸脱氢酶H H2 20 0H+Mg2+Mg2+Mg2+P P戊糖异构酶戊糖异构酶P P戊糖表异构酶戊糖表异构酶转酮酶转酮酶转醛酶转醛酶转酮酶转酮酶磷酸戊糖途径的生物学意义：磷酸戊糖途径的生物学意义： 1. NADPH1. NADPH的生成。的生成。NADPHNADPH的主要

17、作用有两个方面，一是在线粒的主要作用有两个方面，一是在线粒体中氧化产生体中氧化产生ATPATP；二是参与某些依赖；二是参与某些依赖NADPHNADPH的生物合成反应，的生物合成反应，作为供氢体。作为供氢体。 2. 4-2. 4-磷酸赤藓糖的生成。这种化合物是大多数酚类化合物如磷酸赤藓糖的生成。这种化合物是大多数酚类化合物如花色素苷和木质素的重要合成前体。花色素苷和木质素的重要合成前体。 3. 3. 磷酸核糖的生成。它是核酸包括磷酸核糖的生成。它是核酸包括RNARNA和和DNADNA合成所需的核糖合成所需的核糖和脱氧核糖的前体。和脱氧核糖的前体。 l 葡糖异生作用：葡糖异生作用：以非糖物质作为前提合成葡萄糖的作用。以非糖物质作为前提合成葡萄糖的作用。l 葡糖异生代谢途径主要存在于肝及肾中。葡糖异生代谢途径主要存在于肝及肾中。l 葡糖异生主要沿酵解途径逆行，仅有三步反应为不可逆葡糖异生主要沿酵解途径逆行，仅有三步反应为不可逆 反应，故需经其他的代谢反应绕行。反应，故需经其他的代谢反应绕行。l 葡糖异生的原料：葡糖异生的原料： 1. 1. 生糖氨基酸生糖氨基酸 2. 2. 甘油甘油甘油三酯甘油三酯甘油甘油-磷酸甘油磷酸甘油磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮3 3乳酸：乳酸：乳酸乳酸