生物化学：第五章 糖类与糖类代谢

微生物革兰氏阳性细菌革兰氏阴性细菌酵母菌霉菌壁厚/nm20-8010-13100-300100-250层次单层多层多层多层主要组成肽聚糖（40%~90%）多糖胞壁酸蛋白质脂多糖（1~4%）肽聚糖（5%~10%）脂蛋白脂多糖（11~22%）磷脂蛋白质葡聚糖（30~40%）甘露聚糖（30%）蛋白质（6~8%）脂类（8.5~13.5%）多聚糖（80~90%）脂类蛋白质第五章糖类代谢生物体内的糖类双糖和多糖的酶促降解

糖酵解三羧酸循环磷酸戊糖途径单糖的生物合成(糖异生）蔗糖和多糖的生物合成

第一节生物体内的糖类（简介）一、糖的主要生物学作用：作为生物体的主要能源物质：通过氧化释放大量能量，以满足生命活动的需要（淀粉、糖原是重要生物能源。作为其他物质生物合成的原料：如作为蛋白质和脂类、核酸等大分子物质合成的碳骨架。作为生物体的结构成分：如纤维素是植物的结构糖。作为细胞识别的信息分子：糖可与蛋白质、脂类以共价键结合形成肽聚糖（或糖蛋白）或糖脂，存在生物膜中，担负着大分子及细胞间的相互识别。（glycobiology）二、糖的分类（据分子的大小分类):单糖：在温和条件下不能水解为更小分子的糖寡糖（双糖）：水解时每个分子产生2-10个单糖残基多糖:能水解成多个单糖分子，属于高分子碳水化合物，分子量可达到数百万。

糖的分类㈠单糖植物体内的单糖主要是戊糖、己糖、庚糖

戊糖主要有核糖、脱氧核糖（木糖和阿拉伯糖）

己糖主要有葡萄糖、果糖和半乳糖（甘露糖、山梨糖）吡喃葡萄糖呋喃果糖半乳糖

以游离状态存在的双糖有蔗糖、麦芽糖和乳糖。还有以结合形式存在的纤维二糖。蔗糖是由α-D-葡萄糖和β-D-果糖各一分子按α、β（1,2糖苷键）键型缩合、失水形成的。它是植物体内糖的运输形式。㈡双糖12非还原糖麦芽糖是由两个葡萄糖分子缩合、失水形成的。其糖苷键型为α（1→4）。麦芽糖分子内有一个游离的半缩醛羟基，具有还原性。14半乳糖葡萄糖乳糖：是还原糖存在哺乳动物的乳汁中，及高等植物的花粉管及微生物中

㈢多糖淀粉（starch）糖原(glycogen)

是植物体内最重要的贮藏多糖。用热水处理淀粉时，可溶的一部分为“直链淀粉”，另一部分不能溶解的为“支链淀粉”。淀粉直链淀粉中葡萄糖以α-1，4糖苷键缩合而成。每个直链淀粉分子只有一个还原端基和一个非还原端基。遇碘显蓝紫色分子量在10000-50000之间。碘与直链淀粉靠范德华力结合支链淀粉中葡萄糖主要以α-1，4糖苷键相连，少数以α-1，6糖苷键相连，所以支链淀粉具有很多分支。遇碘显紫色或紫红色。分子量在50000-100000

支链淀粉

糖原

糖原是动物体内重要的贮藏多糖，相当于植物体内贮存的淀粉，也叫动物淀粉。高等动物的肝脏和肌肉组织中含有较多的糖原。其结构与支链淀粉相似。糖原遇碘显红色

第二节双糖和多糖的酶促降解

蔗糖+H2O葡萄糖+果糖

66.5

-20.4

一、蔗糖的酶促降解转化酶蔗糖酶

蔗糖+NDP果糖+NDPG蔗糖合酶1、蔗糖酶途径2、蔗糖合酶途径ADPGGDPGCDPGUDPG作为多糖合成的底物淀粉的水解淀粉的磷酸解二、淀粉的降解㈠淀粉的水解α-淀粉酶β-淀粉酶R-酶(脱支酶）麦芽糖酶是淀粉内切酶，作用于淀粉分子内部的任意的α-1，4糖苷键。直链淀粉葡萄糖+麦芽糖+麦芽三糖+低聚糖的混合物支链淀粉葡萄糖+麦芽糖+麦芽三糖+α-极限糊精

极限糊精是指淀粉酶不能再分解的支链淀粉残基。

α-极限糊精是指含α-1，6糖苷键由3个以上葡萄糖基构成的极限糊精。

1、α-淀粉酶（α-amylase）是淀粉外切酶，水解α-1，4糖苷键，从淀粉分子外即非还原端开始，每间隔一个糖苷键进行水解，每次水解出一个麦芽糖分子。直链淀粉麦芽糖支链淀粉麦芽糖+β-极限糊精β-极限糊精是指β-淀粉酶作用到离分支点2-3个葡萄糖基为止的剩余部分。两种淀粉酶降解的最终产物都有麦芽糖。2、β-淀粉酶(β-amylase)两种淀粉酶性质的比较

α-淀粉酶不耐酸，pH3时失活耐高温，70C时15分钟仍保持活性广泛分布于动植物和微生物中。唾液和胰液中

-淀粉酶耐酸，pH3时仍保持活性不耐高温，70C15分钟失活主要存在植物体中

第二节双糖和多糖的酶促降解

蔗糖+H2O葡萄糖+果糖

66.5

-20.4

一、蔗糖的酶促降解转化酶蔗糖酶

蔗糖+NDP果糖+NDPG蔗糖合酶1、蔗糖酶途径2、蔗糖合酶途径ADPGGDPGCDPGUDPG作为多糖合成的底物淀粉的水解α-淀粉酶β-淀粉酶R-酶(脱支酶）麦芽糖酶

水解α-1，6糖苷键，将α及β-淀粉酶作用支链淀粉最后留下的极限糊精的分支点水解，产生短的只含α-1，4糖苷键的糊精，使之可进一步被淀粉酶降解。不能直接水解支链淀粉内部的α-1，6糖苷键。

3、R-酶(脱支酶-debranchingenzyme）

催化麦芽糖水解为葡萄糖，是淀粉水解的最后一步。

淀粉的彻底水解需要上述4种水解酶的共同作用，其最终产物是葡萄糖。4、麦芽糖酶（-葡萄糖苷酶）（二）淀粉的磷酸解磷酸化酶转移酶与脱支酶

催化淀粉非还原末端的葡萄糖残基转移给P，生成G-1-P,同时产生一个新的非还原末端，重复上述过程。直链淀粉G-1-P支链淀粉G-1-P+磷酸化酶极限糊精磷酸化酶不能将支链淀粉完全降解，只能降解到距分支点4个葡萄糖残基为止，留下一个大而有分支的多糖链，称为磷酸化酶极限糊精。

1、磷酸化酶

磷酸化酶、转移酶、脱支酶共同作用将支链淀粉彻底降解为G-1-P。转移酶磷酸化酶G-1-P2、转移酶与脱支酶脱支酶三、糖原的降解糖原主要为动物肝脏和骨骼肌中的贮能物质，且易动员。在肌肉中贮存糖原是为了肌肉收缩提供能源，而在肝脏中贮存糖原是为了维持血糖平衡。糖原降解主要有糖原磷酸化酶和转移酶、脱支酶催化进行。糖原+Pi糖原+G-1-P

（n残基）（n-1残基）糖原以颗粒状存在细胞质中，颗粒中除了有糖原外还有催化其合成与分解的酶及调节蛋白。脑在正常情况下每天需要葡萄糖140g。转移酶、脱支酶在同一个肽链上的两个催化酶。

磷酸葡萄糖变位酶G-6-P肝脏G+Pi肌肉进入糖酵解（葡萄糖-6-磷酸酶）糖原磷酸化酶：从非还原端催化1-4糖苷键的磷酸解。糖原的磷酸解具有重要的生物学意义G-1-P糖的分类及降解蔗糖的降解（蔗糖酶或转化酶）淀粉的降解：淀粉的水解——α-淀粉酶

β-淀粉酶

R-酶(脱支酶）麦芽糖酶

淀粉的磷酸解—淀粉磷酸化酶、转移酶、脱支酶。糖原的磷酸解：磷酸化酶和转移酶、脱支酶单糖的降解小结代

谢网络PEP丙酮酸生酮氨基酸-酮戊二酸核糖-5-磷酸

甘氨酸天冬氨酸谷氨酰氨丙氨酸甘氨酸丝氨酰苏氨酸半胱氨酸

氨基酸6-磷酸葡萄糖磷酸二羟丙酮乙酰CoA甘油脂肪酸胆固醇亮氨酸赖氨酸酪酰氨色氨酸笨丙氨酸异亮氨酸亮氨酸色氨酸乙酰乙酰CoA脂肪核苷酸天冬氨酸天冬酰氨天冬氨酸苯丙酰氨酪氨酸异亮氨酸甲硫酰氨苏氨酸缬氨酸琥珀酰CoA苹果酸草酰乙酸柠檬酸异柠檬酸乙醛酸蛋白质淀粉、糖原核酸生糖氨基酸谷氨酰氨组氨酸脯氨酸精氨酸谷氨酸延胡索酸琥珀酸丙二酸单酰CoA1-磷酸葡萄糖脂肪葡萄糖、其它单糖三羧酸循环电子传递（氧化）蛋白质脂肪酸、甘油多糖氨基酸乙酰CoAe-磷酸化+Pi

小分子化合物分解成共同的中间产物（如丙酮酸、乙酰CoA等），产生还原力NADPH和少量ATP。

共同中间物进入三羧酸循环,氧化脱下的氢由电子传递链传递生成H2O，释放出大量能量，其中一部分通过磷酸化储存在ATP中。大分子降解成基本结构单位，释放的能量不能被利用

分解代谢的三个阶段

第三节糖酵解定义：糖酵解是酶将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随ATP生成的过程。是一切有机体中普遍存在的葡萄糖降解途径。1940年被阐明。(研究历史)Embden,Meyerhof,Parnas等人贡献最多，故糖酵解过程一也叫Embdem-Meyerhof-Parnas途径，简称EMP途径。在细胞质中进行糖酵解一、糖酵解过程二、糖酵解中产生的能量三、糖酵解的意义四、糖酵解的控制五、丙酮酸的去路一、糖酵解过程在细胞质中进行，共分4个阶段，每个阶段又分若干反应：（1）第一阶段：葡萄糖

1,6-二磷酸果糖2+1232+ATP提高糖的能量水平糖磷酸化后不能穿膜底物2+2+123在所有细胞内都有己糖激酶,对六碳糖均起作用.在肝脏中有葡萄糖激酶,调节G水平.磷酸果糖激酶是变构酶。从兔子中分离出三种同工酶。其他二价阳离子也可作为激活剂，但体内选择镁离子。（2）第二阶段：1,6-二磷酸果糖

3-磷酸甘油醛45但在体内反应朝向3-磷酸甘油醛方向进行.异构酶催化的反应是很快的.（3）第三阶段：3-磷酸甘油醛

2-磷酸甘油酸

（氧化和磷酸化偶连）672+8ATPNADH+H+3-磷酸甘油醛脱氢酶碘乙酸通过与3-磷酸甘油醛脱氢酶的巯基结合而抑制其活性砷酸盐（AsO3-4）破坏1，3-二磷酸甘油酸的形成Pi2、3-二磷酸甘油酸是辅助因子2、3-二磷酸甘油酸是辅助因子。是辅助因子2.3-二磷酸甘油酸是变位酶的辅助因子。砷酸盐（AsO3-4）是解偶联剂。有砷酸盐存在是反应照常进行，但不能形成高能磷酸键。（4）第四阶段：2-磷酸甘油酸丙酮酸910ATPMg2+与烯醇化酶紧密结合，而F-与Mg2+结合，则氟化物是该酶的抑制剂H2OpH=711底物水平磷酸化：高能磷酸化合物在酶的作用下将高能磷酸基团转移给ADP合成ATP的过程。

葡萄糖+2Pi+2ADP+2NAD+

2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H++2H2O

有氧时，2NADH进入线粒体（苹果酸穿梭）经呼吸链氧化又可产生5分子ATP,再加上由底物水平的磷酸化形成的2个ATP，故共可产生2+5=7分子ATP（沈同第三版）

无氧时，2NADH还原丙酮酸，生成2分子乳酸或乙醇，故净产生2分子ATP

二、糖酵解中产生的能量

1、糖酵解是存在一切生物体内糖分解代谢的普遍途径

2、通过糖酵解使葡萄糖降解生成ATP，为生命活动提供部分能量，尤其对厌氧生物是获得能量的主要方式3、糖酵解途径为其他代谢途径提供中间产物（提供碳骨架），如6-磷酸葡萄糖是磷酸戊糖途径的底物；磷酸二羟丙酮

-磷酸甘油合成脂肪4、是糖有氧分解的准备阶段5、由非糖物质转变为糖的异生途径基本为之逆过程三、糖酵解的意义

细胞对酵解速度的调控是为了满足细胞对能量及碳骨架的需求。在代谢途径中，催化不可逆反应的酶所处的部位是控制代谢反应的有力部位。糖酵解中有三步反应不可逆，分别由己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶催化，因此这三种酶对酵解速度起调节作用。限速酶：在系列代谢反应中，若其中一个反应进行的比较慢，则其后的反应也随之减慢，将前面这一反应较慢的步骤称为限速步骤，催化该反应的酶称为限速酶。

四、糖酵解的调控激活剂：F-1.6-2P激活剂：AMP、ADP

激活剂：AMP、ADP、F-2.6—2P

（1980年发现）抑制剂：Ala、ATP、乙酰CoA、长链脂肪酸

抑制剂：G-6—P、ATP

抑制剂：ATP、柠檬酸、长链脂肪酸、NADH丙酮酸激酶己糖激酶磷酸果糖激酶

（限速酶？？）糖酵解的控制磷酸果糖激酶：磷酸果糖激酶是酵解过程中最重要的调节酶，酵解速度主要取决于该酶活性，因此它是一个限速酶。ATP：

ATP是该酶的变构抑制剂，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，柠檬酸通过增加ATP对该酶的抑制作用而起抑制作用

.丙酮酸激酶的调控：抑制剂：Ala、ATP、乙酰CoA、长链脂肪酸

激活剂：F-1.6-2P

ATP：变构抑制该酶活性。

Ala：变构抑制该酶活性。丙氨酸是丙酮酸接受一个氨基形成的，丙氨酸浓度增加意味着丙酮酸作为丙氨酸的前体过量。F-2.6—2P

由6-磷酸果糖来,所以又称之为前馈激活.别构调节非竞争性抑制和能荷调节变构调节半乳糖半乳糖-1-PUDP-半乳糖UDP-葡萄糖葡萄糖-1-磷酸糖原或淀粉葡萄糖葡萄糖-6-磷酸果糖蔗糖果糖-6-磷酸果糖-1、6-磷酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油甘油3-磷酸甘油醛进入糖酵解甘露糖甘露糖-6-磷酸ATPADPATPADPATPADPATPADPATPADPATPADPNADH+H+NAD+PiUTPPPi

其它糖进入糖酵解途径

五、丙酮酸去路（有氧）（无氧）1、酵母等微生物将丙酮酸转化为乙醇和C2O由葡萄糖转变为乙醇的过程称为酒精发酵:葡萄糖+2Pi+2ADP+2H+→2乙醇+2C2O+2ATP+2H2O丙酮酸脱羧酶

TPPH+CO2乙醇脱氢酶NADH+H+NAD+丙酮酸乙醛乙醇C=OCOO-CH3C=OHCH3COHHCH3H五、丙酮酸的去路无氧条件下动物细胞中不存在丙酮酸脱羧酶。2、丙酮酸生成乳酸

葡萄糖+2Pi+2ADP2乳酸+2ATP+2H2O动物在激烈运动时或由于呼吸、循环系统障碍而发生供氧不足时。生长在厌氧或相对厌氧条件下的许多细菌丙酮酸L-乳酸乳酸脱氢酶C=OCOO-CH3CHCOO-CH3HO+NADH+H++NAD+无氧条件下乳酸脱氢酶有绝对立体异构的选择性。3、在有氧条件下，丙酮酸进入线粒体生成乙酰CoA，参加TCA循环（柠檬酸循环），被彻底氧化成CO2和H2O。4、转化为脂肪酸或酮体。当细胞ATP水平较高时，柠檬酸循环的速率下降，乙酰CoA开始积累，可用作脂肪的合成或酮体的合成。丙酮酸的有氧氧化及葡萄糖的有氧分解

（EPM）葡萄糖COOHC==OCH3丙酮酸CH3-C-SCoAO乙酰CoA三羧酸循环

NAD+

NADH+H+CO2CoASH

葡萄糖的有氧分解

丙酮酸脱氢酶系

丙酮酸的去路（有氧）（无氧）葡萄糖葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇+C2O乙酰CoA三羧酸循环丙酮酸乳酸乙酰CoA糖酵解途径（有氧或无氧）脂肪酸或酮体糖酵解（EMP）一、糖酵解过程二、糖酵解中产生的能量三、糖酵解的意义四、糖酵解的控制五、丙酮酸的去路

复习磷酸丙糖生成阶段丙酮酸生成阶段氧化磷酸化偶联碘乙酸AsO3-4氟化物底物水平的磷酸化

第四节三羧酸循环

概念：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CoA。乙酰CoA与草酰乙酸合成柠檬酸，而后经一系列氧化、脱羧生成CO2并再生草酰乙酸的循环反应过程，称为柠檬酸循环，亦称为三羧酸循环(tricarboxylicacidcycle),简称TCA循环。由于它是由H.A.Krebs（德国）正式提出的，所以又称Krebs循环。

三羧酸循环在线粒体基质中进行。

三羧酸循环一.由丙酮酸形成乙酰CoA二.三羧酸循环的过程三.三羧酸循环的化学计量四.三羧酸循环的回补反应五.三羧酸循环的调控六.三羧酸循环的生物学意义丙酮酸进入线粒体转变为乙酰CoA，这是连接糖酵解和三羧酸循环的纽带：丙酮酸+CoA+NAD+

乙酰CoA+CO2+NADH+H+（一）、由丙酮酸形成乙酰CoA反应不可逆，分5步进行，由丙酮酸脱氢酶复合体催化。丙酮酸脱氢酶复合体是一个十分大的多酶复合体，包括丙酮酸脱氢酶E1、二氢硫辛酸乙酰转移酶E2、二氢硫辛酸脱氢酶E3三种不同的酶及焦磷酸硫胺素(TPP)、硫辛酸，FAD,NAD+,CoA及Mg2+六种辅助因子组装而成。大肠杆菌丙酮酸脱氢酶复合体的内容缩写肽链数辅基催化反应丙酮酸脱氢（羧）酶

E124TPP丙酮酸氧化脱羧二氢硫辛酸乙

E224硫辛酸将乙酰基转移到CoA

酰转移酶二氢硫辛酸脱氢酶E312FAD将还原型硫辛酰胺转变为氧化型丙酮酸脱氢酶复合体NAD++H+丙酮酸脱羧酶FAD硫辛酸乙酰转移酶二氢硫辛酸脱氢酶CO2乙酰硫辛酸二氢硫辛酸NADH++H+TPP硫辛酸CoASHNAD+CH3-C-SCoAO丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体E2E3E1三种酶60条肽链形成的复合体乙酰二氢硫辛酰胺硫辛酸乙酰转移酶硫辛酰胺二氢硫辛酰胺丙酮酸脱羧酶二氢硫辛酸脱氢酶丙酮酸乙酰CoAE1E3E2E2～形成酶复合体有什么好处呢？CO2CH3OCOOCTPPCH3CHOHTPPS(CH2)4COSOCH3CS(CH2)4COSHSH(CH2)4COSHFADH2FADNADNADH+H++SCoACH3CSCoAOHH乙酰二氢硫辛酸硫辛酸乙酰转移酶硫辛酸二氢硫辛酸丙酮酸脱羧酶二氢硫辛酸脱氢酶丙酮酸乙酰CoAE1E3E2E2多肽链中间产物在氨基酸臂作用下进入酶活性中心快速准确！（硫辛酰赖氨酰臂）1992年，《science》杂志上报道了E2立体结构丙酮酸氧化脱羧的调控由丙酮酸到乙酰CoA是一个重要步骤，处于代谢途径的分支点，所以此体系受到严密的调节控制：1、产物抑制：乙酰CoA抑制乙酰转移酶E2组分，NADH抑制二氢硫辛酸脱氢酶E3组分。抑制效应被CoA和NAD+逆转。（属于竞争性抑制作用）2、能荷调节：丙酮酸脱氢酶E1受GTP抑制，被AMP活化。3、可逆磷酸化作用的调节（共价修饰）：丙酮酸脱氢酶E1的磷酸化状态无活性，反之有活性。4、砷化物与E2中的辅基硫辛酰胺形成无催化能力的砷化物。5、Ca2+激活丙酮酸脱氢酶E1（二）乙酰CoA彻底氧化—三羧酸循环柠檬酸的生成阶段草酰乙酸再生阶段氧化脱羧阶段

复习磷酸丙糖生成阶段丙酮酸生成阶段氧化和磷酸化偶联碘乙酸AsO3-4氟化物底物水平的磷酸化

丙酮酸的去路（有氧）（无氧）葡萄糖葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇+C2O乙酰CoA三羧酸循环丙酮酸乳酸乙酰CoA糖酵解途径（有氧或无氧）脂肪酸或酮体激活剂：F-1.6-2P激活剂：AMP、ADP

激活剂：AMP、ADP、F-2.6—2P

（1980年发现）抑制剂：Ala、ATP、乙酰CoA、长链脂肪酸

抑制剂：G-6—P、ATP

抑制剂：ATP、柠檬酸、长链脂肪酸、NADH丙酮酸激酶己糖激酶磷酸果糖激酶

（限速酶？？）糖酵解的控制丙酮酸氧化脱羧的调控由丙酮酸到乙酰CoA是一个重要步骤，处于代谢途径的分支点，所以此体系受到严密的调节控制：1、产物抑制：乙酰CoA抑制乙酰转移酶E2组分，NADH抑制二氢硫辛酸脱氢酶E3组分。抑制效应被CoA和NAD+逆转。（属于竞争性抑制作用）2、能荷调节：丙酮酸脱氢酶E1受GTP抑制，被AMP活化。3、可逆磷酸化作用的调节（共价修饰）：丙酮酸脱氢酶E1的磷酸化状态无活性，反之有活性。4、砷化物与E2中的辅基硫辛酰胺形成无催化能力的砷化物。5、Ca2+激活丙酮酸脱氢酶E1TCA第一阶段：柠檬酸生成草酰乙酸

OCH3-C-SCoACoASH柠檬酸合酶H2O顺乌头酸酶H2O顺乌头酸酶C=OCOO-CH2COO-C-CH3S-COAOCH2C-SCOAHO-C-COO-COO-CH2OCH2COO-HO-C

-COO-COO-CH2柠檬酸合酶+H2OCOA单向不可逆

可调控的限速步骤氟乙酰CoA导致致死合成常作为杀虫药三羧酸CH2COO-HO-C

-COO-COO-CH2CHCOO-C

-COO-COO-CH2HO-CHCOO-CH-COO-COO-CH2柠檬酸异构化成异柠檬酸（顺乌头酸酶）H2OH2O顺乌头酸在pH7.0，25C的平衡态时，柠檬酸：顺乌头酸：异柠檬酸=90：4：6柠檬酸异柠檬酸TCA第二阶段：氧化脱羧CO2GDP＋PiGTPNAD+NADH+H+NAD+NADH+H+CoASH异柠檬酸脱氢酶CO2－酮戊二酸脱氢酶复合体琥珀酰CoA合成酶HO-CHCOOH

CH-COOHCOOHCH2由异柠檬酸氧化脱羧生成α-酮戊二酸（异柠檬酸脱氢酶）COCOOH

CH-COOHCOOHCH2COCOOHCH2COOHCH2NAD+NADH+H+H+CO2TCA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（存在线粒体中的酶对NAD+专一性高；而对NADP+专一性强的酶即在线粒体中也在细胞质中）三羧酸到二羧酸的转变草酰琥珀酸α-酮戊二酸Mg2+α-酮戊二酸氧化脱羧成为琥珀酰COA（α-酮戊二酸脱氢酶复合体）COCOOHCH2COOHCH2+COASH+NAD+COSCOACH2COOHCH2+NADH+H+

+CO2

TCA中第二次氧化作用、脱羧过程

α-酮戊二酸脱氢酶复合体与丙酮酸脱氢酶复合体相似α-酮戊二酸脱氢酶E1琥珀酰转移酶E2二氢硫辛酸脱氢酶E3TPP、硫辛酸、COA、FAD、NAD+、Mg2+α-酮戊二酸氧化脱羧的调控产物抑制：

α-酮戊二酸脱氢酶复合体受琥珀酰COA和NADH抑制；高能荷抑制Ca2+激活不受磷酸化影响琥珀酰COA转化成琥珀酸，并产生GTP（琥珀酰COA合成酶）COSCOACH2COOHCH2COOHCH2COOHCH2GDP+PiGTP+HSCOATCA中唯一底物水平磷酸化直接产生高能磷酸化合物的步骤GTP+ADPGDP+ATPTCA第三阶段：草酰乙酸再生

FADFADH2H2ONAD+NADH+H+草酰乙酸琥珀酸脱氢酶延胡索酸酶苹果酸脱氢酶琥珀酸脱氢生成延胡索酸COOHCH2COOHCH2COOHCHCOOH+FAD+FADH2TCA中第三次氧化的步骤丙二酸为该酶的竞争性抑制剂开始四碳酸之间的转变琥珀酸脱氢酶HCCOOHCH2COOH嵌入线粒体内膜呼吸链组分柠檬酸草酰乙酸H2O柠檬酸合酶顺乌头酸琥珀酰CoA异柠檬酸H2OH2O异柠檬酸脱氢酶NAD+NADH+H+CO2α-酮戊二酸脱氢酶复合体乙酰CoACoA柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶α-酮戊二酸脱氢酶复合体延胡索酸苹果酸FADFADH2H2O草酰琥珀酸CO2NAD+NADH+H+三羧酸循环琥珀酸GDPGTPATPNADH+H+NAD+α-酮戊二酸CO2CO2HHHHH2HHNAD+NAD+NAD+FADATPGTP是在哺乳动物，ATP在植物体中。草酰乙酸柠檬酸异柠檬酸a-酮戊二酸琥珀酰辅酶A琥珀酸延胡索酸苹果酸乙酰辅酶A三羧酸循环的过程

TCA经四次氧化，二次脱羧，通过一个循环，可以认为乙酰COA2CO2

乙酰CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+3NADH+FADH2+GTP+CoA+3H+1、乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸，使两个C原子进入循环。以后有两个C原子以CO2的形式离开循环，相当于乙酰CoA的2个C原子形成CO2。2、在循环中有4对H原子通过4步氧化反应脱下，其中3对用以还原NAD+生成3个NADH+H+,1对用以还原FAD,生成1个FADH2。3、由琥珀酰CoA形成琥珀酸时，偶联有底物水平磷酸化生成1个GTP。4、循环中消耗两分子水。5、单向进行6、整个循环不需要氧，但离开氧无法进行。循环特点：三、三羧酸循环的化学计量

乙酰CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+3NADH+FADH2+GTP+CoA+3H+3NADH7.5ATP，1FADH21.5ATP，再加上1个GTP

1分子乙酰CoA通过TCA循环被氧化，可生成10分子ATP。

若从丙酮酸开始，加上纽带生成的1个NADH，则共产生10+2.5=12.5个ATP。若从葡萄糖开始，共可产生12.5×2+7=32个ATP。

可见由糖酵解和TCA循环相连构成的糖的有氧氧化途径，是机体利用糖氧化获得能量的最有效的方式，也是机体产生能量的主要方式。α-酮戊二酸谷氨酸草酰乙酸天冬氨酸琥珀酰CoA卟啉环

上述过程均可导致草酰乙酸浓度下降，从而影响三羧酸循环的运转，因此必须不断补充才能维持其正常进行，这种补充称为回补反应(anapleroticreaction)。

四、三羧酸循环的回补反应三羧酸循环不仅是产生ATP的途径，它的中间产物也是生物合成的前体，如

丙酮酸羧化PEP的羧化由氨基酸形成苹果酸脱氢草酰乙酸的回补反应主要通过4个途径：

丙酮酸羧化(动物体内的主要回补反应)草酰乙酸或循环中任何一种中间产物不足TCA循环速度降低乙酰-CoA浓度增加激活丙酮酸羧化酶产生更多的草酰乙酸生物素Mg2+在线粒体内进行对草酰乙酸需求的信号+CO2

PEP羧化（在脑和心肌中）（在植物、酵母、细菌）CH2羧化激酶对CO2的亲和力较小，对草酰乙酸亲和力较大，所以反应利于向生成丙酮酸的方向进行反应在胞液中进行

氨基酸转化α-酮戊二酸天冬氨酸谷氨酸草酰乙酸

Asp、Glu转氨可生成草酰乙酸和α-酮戊二酸

Ile、Val、Thr、Met也会形成琥珀酰CoA，最后生成草酰乙酸。

（广泛存在）丙酮酸+HCO3-+NAD(P)H苹果酸

+NAD(P)+苹果酸酶草酰乙酸苹果酸脱氢酶NAD+NADH+H+激活剂：ADP

Ca2+激活。激活剂：乙酰CoA、草酰乙酸抑制剂：琥珀酰CoA、NADH、高能荷

抑制剂：ATP、NADH抑制剂：ATP、NADH、琥珀酰CoA、脂酰CoAα-酮戊二酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶柠檬酸合酶（限速酶）五、三羧酸循环的调控

三羧酸循环的的速度主要取决于细胞对ATP的需求量，另外也受细胞对于中间产物需求的影响。有3个调控部位。Ca2+激活六、三羧酸循环的生物学意义

与糖酵解构成糖的有氧代谢途径，为机体提供大量的能量，一分子葡萄糖经EMP、TCA循环和呼吸链氧化共可产生32个ATP。

TCA循环是糖、脂类、蛋白质代谢联络的枢纽。TCA循环中间产物脂肪酸、氨基酸合成代谢分解代谢产物CO2+H2O+能量

TCA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。糖代谢小结丙酮酸

第五节磷酸戊糖途径在组织中添加酵解抑制剂碘乙酸（抑制3-P-甘油醛脱氢酶）或氟化物（抑制烯醇化酶）等，葡萄糖仍可被消耗；并且C1更容易氧化成CO2；发现了6-P-葡萄糖脱氢酶和6-P-葡萄糖酸脱氢酶及NADP+；发现了五碳糖、六碳糖和七碳糖；说明葡萄糖还有其他代谢途径（1931-1951）。1953年阐述了磷酸戊糖途径（pentosephosphatepathway)，简称PPP途径，也叫磷酸己糖支路（HMP）；亦称戊糖磷酸循环；亦称Warburg-Dickens戊糖磷酸途径。PPP途径广泛存在动、植物细胞内，在细胞质中进行。

磷酸戊糖途径一、磷酸戊糖途径的反应历程二、磷酸戊糖途径的意义三、磷酸戊糖途径调控一、磷酸戊糖途径的反应历程

分两个阶段：㈠葡萄糖的氧化脱羧阶段

HCOHCOCOOHCH2OHHCOHHCOHHCOHCOHOCHOHOCHHOCHHCOHHCOHHCOH

HCOHHCOHHCHCHCOHCH2OPO3H2CH2OPO3H2CH2OPO3H2CH2OPO3H26-P葡萄糖脱氢酶6-P葡萄糖酸内酯酶6-P葡萄糖酸脱氢酶H20NADP+NADPH+H+NADP+NADPH+H+CO26-P葡萄糖酸内酯6-P葡萄糖酸5-P-核酮糖6-P葡萄糖

㈠葡萄糖的氧化脱羧阶段

6-P葡萄糖+NADP+6-P葡萄糖酸内酯+NADPH+H+

6-P葡萄糖酸内酯6-P葡萄糖酸（容易进行）③6-P葡萄糖酸+NADP+

5-P核酮糖+CO2+NADPH+H+

本阶段总反应：6-P葡萄糖+2NADP++H2O5-P-核酮糖+CO2+2NADPH+2H+

6-P葡萄糖脱氢酶6-P葡萄糖酸内酯酶6-P葡萄糖酸脱氢酶H206X6-P葡萄糖+6X2NADP++6XH2O6X5-P-核酮糖+6XCO2+6X2NADPH+6X2H+葡萄糖的氧化脱羧阶段：5-磷酸木酮糖（二）非氧化的分子重排阶段

（之一5-磷酸核酮糖异构化）

差向异构酶磷酸戊糖异构酶5-磷酸核酮糖5-磷酸核糖转醛酶7-磷酸景天庚酮糖3-磷酸甘油醛7-磷酸景天庚酮糖3-磷酸甘油醛4-磷酸赤藓糖6-磷酸果糖非氧化阶段之二（基团转移）转酮酶TPP5-磷酸核糖5-磷酸木酮糖羟乙醛基4-磷酸赤藓糖5-磷酸木酮糖转酮酶TPP3-磷酸甘油醛6-磷酸果糖基团转移（续前）

非氧化的分子重排阶段

5-P-核酮糖5-P核糖

5-P核酮糖

5-P木酮糖（转酮酶的底物、连接EMP）⑥5-P木酮糖+5-P核糖7-P景天庚酮糖+3-P甘油醛⑦7-P景天庚酮糖+3-P甘油醛6-P果糖+4-P赤藓糖

⑧5-P木酮糖+4-P赤藓糖6-P果糖+3-P甘油醛本阶段总反应：3×5-P核酮糖2×6-P果糖+1×3-P甘油醛

6×5-P核酮糖4×6-P果糖+2×3-P甘油醛

P戊糖异构酶P戊糖差向酶转酮酶转醛酶转酮酶

6×5-P核酮糖4×6-P果糖+2×3-P甘油醛

6×5-P核酮糖+H2O5×6-P葡萄糖+Pi(非氧化阶段)其中1分子转变为P-二羟丙酮1，6-二P果糖1X6-P果糖醛缩酶二P果糖酯酶H2OPi5×6-P葡萄糖故反应带有循环机制氧化脱羧阶段

6X6-P葡萄糖+6X2NADP++6XH2O6X5-P-核酮糖+6XCO2+6X2NADPH+6X2H+

非氧化阶段

6×5-P核酮糖+H2O5×6-P葡萄糖+Pi总反应：

6×6-P葡萄糖+12NADP++7H2O6CO2+12NADPH+12H++Pi+5×6-P葡萄糖表明1个6-P葡萄糖经6次循环被彻底氧化为6个CO2二、磷酸戊糖途径的意义

1、产生大量的NADPH，为细胞的各种合成反应提供还原剂（力），比如参与脂肪酸和固醇类物质的合成。

2、在红细胞中保证谷胱甘肽的还原状态。（防止膜脂过氧化；维持血红素中的Fe2+;）（6-磷酸-葡萄糖脱氢酶缺陷症——贫血病）

3、该途径的中间产物为许多物质的合成提供原料，如：5-P-核糖核苷酸

4-P-赤藓糖芳香族氨基酸

4、非氧化重排阶段的一系列中间产物及酶类与光合作用中卡尔文循环的大多数中间产物和酶相同，因而磷酸戊糖途径可与光合作用联系起来，并实现某些单糖间的互变。5-P-核糖的唯一来源就是PPP途径。PPP途径有无氧均可以进行。5、PPP途径是由葡萄糖直接氧化起始的可单独进行氧化分解的途径。因此可以和EMP、TCA相互补充、相互配合，增加机体的适应能力。三、磷酸戊糖途径的调控

磷酸戊糖途径的速度主要受生物合成时NADPH的需要所调节。NADPH反馈抑制6-P-葡萄糖脱氢酶的活性。12NADPH12NADH？在体内相当缺乏NADH是才可以转变。主要是提供还原力。乙醇（有氧）葡萄糖的主要分解代谢途径

葡萄糖丙酮酸乳酸乙酰CoA6-磷酸葡萄糖磷酸戊糖途径糖酵解（无氧）三羧酸循环（有氧或无氧）小结+CO2第五章糖类代谢生物体内的糖类双糖和多糖的酶促降解糖酵解三羧酸循环磷酸戊糖途径单糖的生物合成(糖异生）蔗糖和多糖的生物合成第六节单糖的生物合成

高等植物葡萄糖的合成可有多个途径:卡尔文循环蔗糖、淀粉的降解糖异生动物体内葡萄糖的合成途径：糖原的降解

糖异生一、糖异生的概念

由丙酮酸、草酰乙酸、乳酸等非糖物质转变成葡萄糖的过程称为糖异生。糖异生研究中最直接的证据来自动物实验：大鼠禁食24小时，肝中糖原从7%-1%，若喂乳酸、丙酮酸等非糖物质使糖原的量会增加。1、克服糖酵解的三步不可逆反应。2、糖酵解在细胞液中进行，糖异生则分别在线粒体和细胞液中进行。糖异生途径的大部分反应与糖酵解的逆反应相同，但有两方面不同：二、糖异生的途径葡萄糖6-P葡萄糖6-P果糖1，6-二P果糖3-磷酸甘油醛P-二羟丙酮1，3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸PEP丙酮酸丙酮酸草酰乙酸（不能跨越线粒体膜）丙酮酸羧化酶丙酮酸苹果酸苹果酸草酰乙酸PEPGTPGDP+CO2PEP羧化激酶1、丙酮酸→PEP胞液线粒体CO2+ATP+H2OADP+PiNADH+H+NADH+H+2、1，6-二磷酸果糖6-磷酸果糖

1，6-二磷酸果糖+H2O6-磷酸果糖+Pi3、6-磷酸葡萄糖葡萄糖

6-磷酸葡萄糖+H2O葡萄糖+Pi二磷酸果糖磷酸酯酶6-P葡萄糖磷酸酯酶葡萄糖6-P葡萄糖6-P果糖1，6-二P果糖3-磷酸甘油醛P-二羟丙酮1，3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸PEP丙酮酸大多数氨基酸乳酸Cori循环TCA的中间产物糖异生途径及其前体草酰乙酸反刍动物体内乙酸、丙酸丁酸琥珀酰C0A糖异生的能量计算？甘油葡萄糖6-P葡萄糖6-P果糖1，6-二P果糖3-磷酸甘油醛P-二羟丙酮2X1，3-二磷酸甘油酸2X3-磷酸甘油酸2X2-磷酸甘油酸2XPEP2丙酮酸糖异生的能量计算？4ATP+2GTP+2NADH+H+消耗2ATP+2GTP消耗2ATP2NADH+2H+？三、糖异生途径的意义1.动物在饥饿、剧烈运动时糖原下降，可将生糖氨基酸及糖酵解产生的乳酸异生为糖,以维持血糖水平。2.油料种子萌发时，胚乳里储存的脂肪降解→乙醛酸循环糖异生葡萄糖供种子萌发使用TCA循环糖异生甘油+脂肪酸乙酰-CoA琥珀酸草酰乙酸四、糖异生作用的调节

糖酵解作用6-P—果糖糖异生作用磷酸果糖激酶果糖1.6-二磷酸酶1、6-二磷酸果糖PEP丙酮酸草酰乙酸丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶PEP羧激酶GF-2、6BPAMPATP柠檬酸H+活化抑制F-1、6BP活化ATPALa抑制F-2、6BPAMP柠檬酸活化抑制ADP抑制乙酰CoA活化ADP抑制-

脱磷酸化的酶（激酶活性）

（酯酶活性）F-6-PF-2、6-BP磷酸果糖激酶2和果糖二磷酸酶2:具有一条肽链的酶蛋白，由于某些氨基酸的磷酸化和脱磷酸化使之具有两种酶活性，这种酶称双功能酶。2、6-二磷酸果糖合成与降解的调控血糖低--胰高血糖素释放-cAMP级联作用-蛋白磷酸化。血糖高--胰岛素释放--F-2、6-BP多磷酸化的酶糖异生与糖酵解作用的相互调节（能荷、物质代谢、激素水平）：1、磷酸果糖激酶（PFK）和果糖-1、6-二磷酸酶的调节：

当AMP水平高时，表明需要ATP，PFK激活，增加糖酵解，由于果糖-1、6-二磷酸酶受抑制，则糖异生关闭。当ATP和柠檬酸水平高时，

PFK受抑制，降低糖酵解的速率，柠檬酸增加果糖-1、6-二磷酸酶活性，从而增加糖异生速率。当饥饿时，由于血糖水平低，激素胰高血糖素释放，引起cAMP的级联作用，使酶蛋白磷酸化,降低F-2、6-BP；当进食时，血糖水平较高，激素胰岛素释放，使F-2、6-BP增加，激活PFK，加速酵解；同时F-2、6-BP的增加抑制果糖-1、6-二磷酸酶活性，使糖异生作用受抑制。2、丙酮酸激酶、丙酮酸羧化酶和PEP羧激酶的调节：

高水平的ATP和Ala抑制丙酮酸激酶，从而抑制糖酵解；由于该情况下乙酰CoA亦是充裕的，则活化丙酮酸羧化酶，有助于糖异生的进行。反之，在细胞供能状态较低时，ADP水平较高，则抑制丙酮酸羧化酶和PEP羧激酶，关闭糖异生作用。丙酮酸激酶被F-1、6BP活化（前馈激活），即需要糖酵解加速时该酶的活性被提高。

当饥饿时，由于血糖水平低，激素胰高血糖素释放，引起cAMP的级联作用，使丙酮酸激酶发生磷酸化，从而失去活性，抑制糖酵解。

糖异生与糖酵解作用的紧密相互调节防止了二者共同进行时的无效循环。第七节蔗糖和多糖的生物合成

一、糖核苷酸的作用及形成二、蔗糖的生物合成三、淀粉的生物合成四、糖原的生物合成定义：单糖与核苷酸通过磷酸酯键结合的化合物称为糖核苷酸。作用：糖核苷酸是高等动植物体内合成双糖和多糖时，葡萄糖的活化形式与供体。种类：目前发现的糖核苷酸主要有UDPG,ADPG,TDPG,GDPG,CDPG等。在糖类代谢中，以UDPG,ADPG为最重要。（结构见书）一、糖核苷酸的作用及形成植物细胞中蔗糖合成时需UDPG，淀粉合成时需ADPG，纤维素合成时需GDPG和UDPG；动物细胞中糖元合成时需UDPG。糖核苷酸的生成++PPi1-磷酸葡萄糖UTPUDPG焦磷酸化酶二、蔗糖的生物合成

有三条途径：1、蔗糖磷酸化酶途径（微生物）

1-P葡萄糖+果糖