生物化学第四章2

第五节三羧酸循环（tricarboxylicacidcycle,TCA循环）主要内容

三羧酸循环的化学历程三羧循环及葡萄糖有氧氧化的化学计量和能量计量三羧循环的生物学意义三羧酸循环的调控草酰乙酸的回补反应（自学）第一阶段：丙酮酸的生成（胞浆）第二阶段：丙酮酸氧化脱羧生成乙酰

CoA（线粒体）第三阶段：乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化（线粒体）三个阶段葡萄糖的有氧氧化过程丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA：丙酮酸进入线粒体(mitochondrion)，在丙酮酸脱氢酶系(pyruvatedehydrogenasecomplex)的催化下氧化脱羧生成乙酰CoA(acetylCoA)。丙酮酸脱氢酶系NAD++HSCoANADH+H++CO2*E1

——

丙酮酸脱氢酶。催化丙酮酸的脱羧及脱氢，形成二碳单位乙酰基。具有辅基TPP。E2

——

二氢硫辛酸转乙酰基酶。催化二碳单位乙酰基的转移。具有辅基硫辛酸。E3

——

二氢硫辛酸脱氢酶。催化还原型硫辛酸→氧化型。具有辅基FAD。有5种辅酶，即TPP、硫辛酸、FAD、NAD＋和CoA，分别含有B1、硫辛酸、B2、PP、泛酸等维生素。当这些维生素缺乏将导致糖代谢障碍。三羧酸循环（柠檬酸循环或Krebs循环）是指在线粒体中，乙酰CoA首先与草酰乙酸缩合生成柠檬酸，然后经过一系列的代谢反应，乙酰基被氧化分解，而草酰乙酸再生的循环反应过程。

1.三羧酸循环的反应历程每经历一次TCA循环

有2个碳原子通过乙酰CoA进入循环，以后有2个碳原子通过脱羧反应离开循环。有4对氢原子通过脱氢反应离开循环，其中3对由NADH携带，1对由FADH2携带。产生1分子高能磷酸化合物GTP，通过它可生成1分子ATP。

消耗2分子水，分别用于合成柠檬酸（水解柠檬酰CoA）和延胡索酸的加水。2.TCA循环的总反应三羧酸循环的关键酶是柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶系。

由TCA循环产生的NADH和FADH2必须经呼吸链将电子交给O2，才能回复成氧化态，再去接受TCA循环脱下的氢。产物NADH和FADH2的去路:

所以，TCA循环需要在有氧的条件下进行。否则NADH和FADH2携带的H无法交给氧，即呼吸链氧化磷酸化无法进行，NAD+及FAD不能被再生，使TCA循环中的脱氢反应因缺乏氢的受体而无法进行。2.TCA循环的总反应3三羧循环的化学计量和能量计量

a、总反应式:

CH3COSCoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+CoASH+3NADH+3H++FADH2+GTP12ATP1GTP

3NADH

1FADH21：39ATP1：22ATP1ATPb、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abc

调控位点激活剂抑制剂a柠檬酸合成酶NAD+ATP

（限速酶）NADH

琥珀酰CoA

脂酰CoAb异柠檬酸ADPATP

脱氢酶NAD+NADHcα-酮戊二酸ADPNADH

脱氢酶NAD+

琥珀酰CoA关键因素：[NADH]/[NAD+]

[ATP]/[ADP]5三羧循环的生物学意义

是有机体获得生命活动所需能量的主要途径

是糖、脂、蛋白质等物质代谢和转化的中心枢纽

循环中的中间物为生物合成提供原料；

如草酰乙酸、a-酮戊二酸可转变为氨基酸（Asp,Ala），琥珀酰CoA可用于合成叶绿素及血红素分子中的卟啉。第六节磷酸戊糖途径

（pentosephosphatepathway,ppp）

一、磷酸戊糖途径的反应历程

二、磷酸戊糖途径的意义

主要内容磷酸戊糖途径(pentosephosphatepathway，HMS)是指从G-6-P脱氢反应开始，经一系列代谢反应生成磷酸戊糖等中间代谢物，然后再重新进入糖氧化分解代谢途径的一条旁路代谢途径。第一阶段：

氧化反应生成NADPH和CO2第二阶段：

非氧化反应一系列基团转移反应

(生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖)磷酸戊糖途径的过程化学计量氧化阶段66-磷酸葡萄糖+12NADP++6H2O65-磷酸核酮糖+6CO2+12NADPH+12H+非氧化重排阶段65-磷酸核酮糖+H2O56-磷酸葡萄糖总反应式6-磷酸葡萄糖+12NADP++7H2O6CO2+12NADPH+12H++H3PO41.产生大量的NADPH，为细胞的各种合成反应提供还原力NADPH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。

2.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苷酸的原料，4-磷酸赤藓糖与PEP可合成莽草酸，经莽草酸途径可合成芳香族氨基酸。二、HMP途径的生物学意义HMP途径在生物体中普遍存在，其中动物、微生物中占糖降解的30%，植物中占50%。3.HMP定位于细胞质，和EMP等途径相通

4.HMP在植物胁迫(如干旱、病害、伤害等)时被高速启动

磷酸戊糖途径的总反应式6

G-6-P+12NADP++7H2O5G-6-P+

6CO2

+12NADPH+12H+

磷酸戊糖途径的生理意义产生大量NADPH,主要用于还原（加氢）反应，为细胞提供还原力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第七节糖的生物合成一、单糖的生物合成二、双糖的生物合成三、多糖的生物合成一、单糖的生物合成1、葡萄糖生物合成的最基本途径：光合作用2、糖异生作用

糖异生作用的主要途径和关键反应

糖酵解与糖异生作用的关系

糖分解与糖异生作用的关系糖异生主要途径和关键反应

非糖物质转化成糖代谢的中间产物后，在相应的酶催化下,绕过糖酵解途径的三个不可逆反应,利用糖酵解途径其它酶生成葡萄糖的途径称为糖异生。

糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮2磷酸烯醇丙酮酸2丙酮酸葡萄糖己糖激酶果糖激酶二磷酸果糖磷酸酯酶丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶6-磷酸葡萄糖2草酰乙酸PEP羧激酶糖异生途径关键反应之一+H2O+Pi6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶P6-磷酸葡萄糖H葡萄糖糖异生途径关键反应之二

二磷酸果糖磷酸酯酶+H2O+Pi1,6-二磷酸果糖PPOH2COH2COHOOHHOHHHHH2COOH6-磷酸果糖POH2COHOOHHHH糖异生途径关键反应之三

PEP羧激酶ATP+H2OADP+Pi丙酮酸羧化酶P磷酸烯醇丙酮酸（PEP）GTPGDP丙酮酸草酰乙酸CO2CO2（胞液）（线粒体）糖分解和糖异生的关系（PEP）丙酮酸天冬氨酸谷氨酸（转氨基作用）二、双糖的生物合成

1、单糖基的活化——糖核苷酸（UDPG、ADPG、GDPG等）的合成

糖核苷二磷酸在不同聚糖形成时，提供糖基和能量。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。UDPG的结构GUDP糖核苷酸的生成++PPi1-磷酸葡萄糖UTPUDPGUDPG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+果糖蔗糖+Pi2、蔗糖合酶(植物）

UDPG+果糖UDP+蔗糖该酶也可利用ADPG,GDPG,TDPG,CDPG作为葡萄糖基供体。在发育的谷类籽粒（非光合组织）中主要是分解反应。蔗糖磷酸化酶蔗糖合酶3、蔗糖磷酸合酶途径（植物光合组织）

UDPG+6-P果糖磷酸蔗糖+UDP

磷酸蔗糖+水蔗糖+Pi蔗糖磷酸合酶蔗糖磷酸磷脂酶植物光合组织中蔗糖磷酸合酶的活性较高，而在非光合组织中蔗糖合酶的活性较高。三、多糖的生物合成

1、淀粉的生物合成2、糖原的生物合成

3、纤维素的生物合成（自学）

淀粉的结构特点

直链淀粉合成

由淀粉合成酶催化，需引物（Gn）,ADPG供糖基，形成α－1.4糖苷键。

支链淀粉合成

淀粉合成酶:催化形成α-1.4糖苷键

Q酶（分支酶）:既能催化α-1.4糖苷键的断裂，又能催化α-1、6糖苷键的形成淀粉的生物合成

淀粉的分枝结构开始分枝的残基非还原端残基两个葡萄糖单位之间的1，6-糖苷键两个葡萄糖单位之间的1，4-糖苷键1.淀粉磷酸化酶淀粉磷酸化酶催化1-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化酶存在，该酶在离体条件下催化可逆反应：1-磷酸葡萄糖＋（引子）n（引子）n+1＋Pi淀粉磷酸化酶直链淀粉的合成2.淀粉合成酶淀粉合成酶催化UDPG或ADPG与引子合成淀粉。UDPG（或ADPG）在此作为葡萄糖的供体，此途径是淀粉合成的主要途径。UDPG＋（引子）n（引子）n+1＋UDP或ADPG＋（引子）n（引子）n+1＋ADP淀粉合成酶利用ADPG比利用UDPG的效率高近10倍。3.D-酶D-酶（D-enzyme）是一种糖苷转移酶，它可作用于α-1,4-糖苷键，将一个麦芽多糖的残