天津大学生物化学课件第十章

第十章糖代谢与合成第一节新陈代谢概论第二节自由能与高能化合物第三节糖的分解代谢第四节糖原的合成代谢

第十章糖代谢与合成第一节新陈代谢概论1第一节新陈代谢概论一、概念二、新陈代谢的阶段三、代谢途径第一节新陈代谢概论一、概念2一、概念生物机体从环境中获取物质，转化为体内的新物质（同化作用），并将体内的代谢产物排除体外（异化作用）的全过程。一、概念生物机体从环境中获取物质，转化为体内的新物质（同化作3二、新陈代谢的阶段1．消化吸收阶段：（属于同化作用）摄食－消化－吸收养分2．中间代谢阶段：（属于同化作用）组织的建造和更新组织成分的分解能量的释放、利用和贮存产生代谢废物3．排泄阶段：（属于异化作用）代谢终产物（代谢废物）随尿、汗或呼出气体等排出体外的过程二、新陈代谢的阶段1．消化吸收阶段：（属于同化作用）4三、代谢途径物质代谢包括合成代谢和分解代谢，每种物质的合成或分解，都需要经过若干个化学反应逐步完成。这些反应都是一步接一步，按一定顺序有条不紊地进行的。如葡萄糖作为一个前体，经过一系列生化反应，变成中间产物丙酮酸，最后分解成终产物CO2和H2O，放出大量能量。三、代谢途径物质代谢包括合成代谢和分解代谢，每种物质的合成或5总结合成代谢(同化作用)分解代谢(异化作用)生物体的新陈代谢生物小分子合成生物大分子需要能量释放能量生物大分子分解为生物小分子能量代谢物质代谢总结合成代谢分解代谢生物体的新陈代谢生物小分子合成生物大分子6第二节自由能与高能化合物一、自由能

二、高能化合物

第二节自由能与高能化合物一、自由能7一、自由能1自由能（G）：生物体内用于作功的在化学反应中释放或吸收的能量。生物体内用于作功的能都是由化学变化所提供的释放的自由能。能量代谢：伴随着生物体的物质代谢所发生的一系列的能量转变。这种代谢也服从一般热力学定律。一、自由能1自由能（G）：生物体内用于作功的在化学反应中释放8一、自由能2不论是机械体系或化学体系，能量关系上都符合

G=H-TS（G为自由能，H为总热能，T为体系温度，S为体系的熵）即释放的能量不能全部转化为各种有用的功，总有部分化学能不能作功，而以热能形成释放，这部分能量称熵能。一、自由能2不论是机械体系或化学体系，能量关系上都符合9一、自由能2在化学体系中反应物和产物的能值不易测得，一般注意反应物转变为产物时的能量变化，特别是自由能的变化：

△G=△H-T△S（△G为自由能的变化，△H为总热能的变化，T为绝对温度，△S为熵的变化）一、自由能2在化学体系中反应物和产物的能值不易测得，一般注意10一、自由能3如果AB，用GA代表反应物A的自由能；GB代表产物B的自由能；△G表示自由能的变化。△G＝GB－GA如果GB＜GA，△G为负值，表明反应的进行伴随着自由能的降低，此反应为放能反应，可自发进行；如果GB＞GA，△G为正值，表明反应只有给予能量的条件下才能进行，此反应为吸能反应，不能自发进行。因此，一种物质或化合物所含自由能越少越稳定。一、自由能3如果AB，11二、高能化合物1(概念）高能化合物:含自由能特别多的化合物，它们可随水解反应或基团转移反应放出大量自由能。高能磷酸化合物:含自由能特别多的磷酸化合物。高能磷酸化合物水解时，每摩尔化合物放出的自由能高达7-16千卡（30-67千焦耳）,常用～P或～P表示。二、高能化合物1(概念）高能化合物:含自由能特别多的化合物，12二、高能化合物2(磷酸化合物）生物体中常见的高能化合物，根据结构特点可分成几种类型：1，磷酸化合物磷氧型胍基磷酸化合物

-43.1（－10.0千卡/摩尔）磷酸化合物烯醇式磷酸化合物△GoKJ/mol-C=C-O~P

-61.9（－14.8千卡/摩尔）酰基磷酸化合物

-CO-O~P-42.3（－10.1千卡/摩尔）焦磷酸化合物P-O~P

-30.5（－7.3千卡/摩尔）磷氮型HN=C-N~P二、高能化合物2(磷酸化合物）生物体中常见的高能化合物，根13二、高能化合物3(ATP）二、高能化合物3(ATP）14二、高能化合物4(非磷酸化合物）2，非磷酸化合物硫脂键化合物

-31.4（－7.5千卡/摩尔）甲硫键化合物

-41.8（－10.0千卡/摩尔）非磷酸化合物CO~SCH3~S+－二、高能化合物4(非磷酸化合物）2，非磷酸化合物硫脂键化合物15第三节糖的分解代谢1(总）一、糖的无氧酵解(EMP途径)二、糖的有氧氧化(EMP-TCA)

三、磷酸戊糖途径（HMS途径）第三节糖的分解代谢1(总）一、糖的无氧酵解(EMP途径)16第三节糖的分解代谢2(消化1）糖中的多糖和低聚糖，由于分子大，不能透过细胞膜，所以在被利用之前必须水解成单糖

双糖单糖(双糖酶包括麦芽糖酶、纤维二糖酶、蔗糖酶、乳糖酶等)淀粉糊精麦芽糖纤维素葡萄糖α、β淀粉酶纤维素酶纤维二糖酶双糖酶第三节糖的分解代谢2(消化1）糖中的多糖和低聚糖，由于分17第三节糖的分解代谢3(消化和吸收）消化吸收部位生理基础变化口腔唾液淀粉酶咀嚼和部分水解胃HCl有限水解小肠腔胆汁、胰淀粉酶和双糖酶多糖成为双糖上皮细胞具有刷状缘吸收单糖，进入门静脉消化道不同部位糖的消化和吸收第三节糖的分解代谢3(消化和吸收）消化吸收部位生理基础变18第三节糖的分解代谢4(分解途径）生物体内葡萄糖（糖原）的分解主要有以下三个途径：1．糖酵解：在无氧化情况下，葡萄糖（糖原）经酵解生成乳酸。

葡萄糖→丙酮酸→乳酸2．有氧分解：在有氧情况下，葡萄糖（糖原）进入三羧酸循环彻底氧化为水和二氧化碳。3．磷酸戊糖循环：葡萄糖（糖原）经此途径被氧化为水和二氧化碳植物体的分解代谢，除上述三条途径外，还有生醇发酵及乙醛酸循环。第三节糖的分解代谢4(分解途径）生物体内葡萄糖（糖原）的19一、糖的无氧酵解1(总）一、糖的无氧酵解

可分为四阶段：1，己糖磷酸酯的生成：葡萄糖经磷酸化变为1，6－二磷酸果糖。2，磷酸丙糖的生成：6碳糖裂解成两分子互变的磷酸丙糖。3，丙酮酸的生成。4，丙酮酸还原为乳酸。一、糖的无氧酵解1(总）一、糖的无氧酵解可分为四阶段：20一、糖的无氧酵解1(总）一、糖的无氧酵解1不可逆反应↔1－磷酸葡萄糖←糖原变位酶磷酸化酶一、糖的无氧酵解1(总）一、糖的无氧酵解1不可逆反应↔121一、糖的无氧酵解2(第一阶段总）葡萄糖糖原（淀粉）ATP①己糖激酶6－磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖6－磷酸果糖③磷酸果糖激酶1，6－二磷酸果糖①活化（不可逆）③二次活化（不可逆）磷酸化酶ADPATPADP②磷酸葡萄糖异构酶②异构（可逆）一、糖的无氧酵解2(第一阶段总）葡萄糖糖原（淀粉）ATP①己22一、糖的无氧酵解2(第一阶段1）己糖激酶(1)葡萄糖→6－磷酸葡萄糖一、糖的无氧酵解2(第一阶段1）己糖激酶(1)葡萄糖→6－磷23一、糖的无氧酵解2(第一阶段2）(2)6－磷酸葡萄糖→6－磷酸果糖一、糖的无氧酵解2(第一阶段2）(2)6－磷酸葡萄糖→624一、糖的无氧酵解2(第一阶段3）(3)6－磷酸果糖→1，6－二磷酸果糖一、糖的无氧酵解2(第一阶段3）(3)6－磷酸果糖→1，25一、糖的无氧酵解3(第二阶段）(4)(5)1，6－二磷酸果糖3－磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮一、糖的无氧酵解3(第二阶段）(4)(5)1，6－二磷酸果26一、糖的无氧酵解4(第三阶段总）

3－磷酸甘油醛⑥3－磷酸甘油醛脱氢酶1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸⑧磷酸甘油酸变位酶2-磷酸甘油酸⑦磷酸甘油酸激酶⑥氧化磷酸化(可逆)⑦产能(可逆)NAD+NADH＋H+ATPADP+H3PO4⑧异构(可逆)一、糖的无氧酵解4(第三阶段总）327一、糖的无氧酵解4(第三阶段1）

(6)3－磷酸甘油醛→1,3-二磷酸甘油酸一、糖的无氧酵解4(第三阶段1）(28一、糖的无氧酵解4(第三阶段2）

(7)1,3-二磷酸甘油酸→3-磷酸甘油酸一、糖的无氧酵解4(第三阶段2）(29一、糖的无氧酵解4(第三阶段3）

(8)3-磷酸甘油酸→2-磷酸甘油酸一、糖的无氧酵解4(第三阶段3）(30一、糖的无氧酵解4(第四阶段总）

2－磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸⑨烯醇化酶⑩丙酮酸激酶丙酮酸ATPADP⑩产能（不可逆）⑨脱水（可逆）－H2O(11)NAD+NADH＋H++H3PO4乳酸在生醇发酵中，丙酮酸在脱羧酶催化下失去CO2而生成乙醛。然后接受3－磷酸甘油醛脱下的氢，被还原成乙醇一、糖的无氧酵解4(第四阶段总）231一、糖的无氧酵解4(第四阶段1）

(9)2-磷酸甘油酸→磷酸烯醇式丙酮酸一、糖的无氧酵解4(第四阶段1）(32一、糖的无氧酵解4(第四阶段2）

(10)磷酸烯醇式丙酮酸→丙酮酸一、糖的无氧酵解4(第四阶段2）(33一、糖的无氧酵解4(第四阶段3）

(11)1丙酮酸→乳酸一、糖的无氧酵解4(第四阶段3）(34一、糖的无氧酵解4(第四阶段4）

(11)2丙酮酸→乙醛→乙醇一、糖的无氧酵解4(第四阶段4）(11)2丙酮酸→乙醛→35一、糖的无氧酵解5(总反应式）

糖酵解的总反应式为：葡萄糖＋2Pi＋2ADP+2NAD+→2丙酮酸＋2ATP＋2NADH＋2H++2H2O2NADH将H交给2丙酮酸生成2乳酸一、糖的无氧酵解5(总反应式）糖酵解的总反应式为：葡萄糖＋36一、糖的无氧酵解1(总）一、糖的无氧酵解不可逆反应一、糖的无氧酵解1(总）一、糖的无氧酵解不可逆反应37一、糖的无氧酵解6(产能情况2）

葡萄糖＋2Pi＋2ADP+2NAD+

→2丙酮酸＋2ATP＋2NADH＋2H++2H2O

在有氧情况下，2分子的NADH经呼吸链氧化成H2O可产生6个ATP，因此一分子葡萄糖可产生8个ATP总结见南大P334，P335表9－2、3一、糖的无氧酵解6(产能情况2）葡萄糖＋2Pi＋2ADP+38一、糖的无氧酵解7(总结）

关键酶：已糖激酶、6－磷酸果糖激酶及丙酮酸激酶所催化的反应为不可逆反应，因此，这三个酶催化的反应为影响糖酵解的关键反应，这些酶叫关键酶。6－磷酸果糖激酶是决定酵解反应速度的关键酶，因此也可称为限速酶。一、糖的无氧酵解7(总结）关键酶：已糖激酶、6－磷酸果糖激39二、糖的有氧氧化1（1）从已糖分解成丙酮酸或乳酸，仅释放有限的能。大部分生物的糖代谢是在有氧条件下进行的，因此糖的有氧分解实际上是糖的无氧分解的继续。从丙酮酸生成以后，无氧酵解与有氧氧化才开始有了分岐。因此，糖的有氧氧化实质上是丙酮酸如何被氧化的问题。葡萄糖的有氧分解代谢是一条完整的代谢途径。是从葡萄糖到丙酮酸经三羧酸循环，彻底氧化成二氧化碳与水的一系列连续反应。二、糖的有氧氧化1（1）从已糖分解成丙酮酸或乳酸，仅释放有限40二、糖的有氧氧化1（2）葡萄糖→→丙酮酸→→乙酰辅酶A→→CO2+H2O线粒体膜胞液（或糖原、淀粉）乳酸三羧酸循环酵解有氧氧化二、糖的有氧氧化1（2）葡萄糖→→丙酮酸→→乙酰辅41二、糖的有氧氧化2(总过程）糖有氧氧化的阶段：1．糖经磷酸化后氧化成丙酮酸，此过程与酵解完全相同，在细胞液中进行。2．丙酮酸进入线粒体，在其中氧化脱羧转变为乙酰COA。3．乙酰COA进入三羧酸循环彻底氧化为CO2和H2O并放出能量。二、糖的有氧氧化2(总过程）糖有氧氧化的阶段：42二、糖的有氧氧化3(总目录）（一）丙酮酸的氧化脱羧（二）三羧酸循环（TCA）——乙酰辅酶A彻底氧化二、糖的有氧氧化3(总目录）（一）丙酮酸的氧化脱羧43（一）丙酮酸的氧化脱羧1（反应式）丙酮酸氧化脱羧的反应式

（一）丙酮酸的氧化脱羧1（反应式）丙酮酸氧化脱羧的反应式44（一）丙酮酸的氧化脱羧2（酶）丙酮酸脱氢酶系共有三种酶：丙酮酸脱羧酶、硫辛酸乙酰转移酶、二氢硫辛酸脱氢酶（一）丙酮酸的氧化脱羧2（酶）丙酮酸脱氢酶系共有三种酶：丙酮45（一）丙酮酸的氧化脱羧3（辅酶）丙酮酸脱氢酶系的辅酶有硫胺素焦磷酸（TPP）(VB1)、硫辛酸、辅酶A、黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）(VB2)和辅酶I（NAD+）(VB5、VPP)（一）丙酮酸的氧化脱羧3（辅酶）丙酮酸脱氢酶系的辅酶有硫胺素46（二）三羧酸循环(概念）乙酰辅酶A的乙酰基部分是通过一种循环，在有氧条件下被彻底氧化为CO2和H2O的，这种循环称为三羧酸循环（trcarboxylicacidcycle）,又称柠檬酸循环，简称TCA，由Krebs提出，因此也叫Krebs循环。（二）三羧酸循环(概念）乙酰辅酶A的乙酰基部分是通过一种循环47（二）三羧酸循环(总）1．三羧酸循环的产生2．三羧酸循环的反应步骤3．三羧酸循环的特点及意义4．三羧酸循环能量计算5．三羧酸循环支路——乙醛酸循环（二）三羧酸循环(总）1．三羧酸循环的产生481．三羧酸循环的产生1

早在1920年Thunberg，1932年H.Krebs，1935年AlbertSzent-Gyorgyi发现，在肌肉糜中加入柠檬酸（三碳二羧酸）和四碳二羧酸（琥珀酸、延胡索酸、苹果酸、草酰乙酸）可以刺激氧的消耗。1937年FranzKnoop阐明了从柠檬酸经顺乌头酸、异柠檬酸、α－酮戊二酸到琥珀酸的氧化途径。1937年Krebs证实了六碳三羧酸（柠檬酸、顺乌头酸、异柠檬酸）和α－酮戊二酸及四碳二羧酸（琥珀酸、延胡索酸、苹果酸、草酰乙酸）有强烈的刺激肌肉中丙酮酸氧化的活性，其他天然存在的有机酸都没有上述几种酸的活性强。1．三羧酸循环的产生1早在1920年Thunberg，19491．三羧酸循环的产生2

Krebs同时发现丙二酸是琥珀酸脱氢酶系的竞争性抑制剂，即使此时在肌肉悬浮液中加入上述活性有机酸，也还有抑制效应，说明此酶催化的反应在丙酮酸氧化途径中起着重要的作用。另外还发现，被丙二酸抑制的肌肉糜悬浮液中加入琥珀酸脱氢酶，催化反应的产物如延胡索酸、苹果酸或草酰乙酸也可引起琥珀酸的积累，说明另有一条途径氧化成琥珀酸。由此Krebs提出环状氧化途径的概念。由于环中每个有机酸的加入，都可以使丙酮酸氧化量增加数倍，每个有机酸的最大反应速度都与丙酮酸氧化的最大速度相同，所以认为这是丙酮酸氧化的主要途径。1．三羧酸循环的产生2Krebs同时发现丙二酸是琥珀酸脱氢501．三羧酸循环的产生3

总结前面这一系列实验结果，Krebs1937年提出了三羧酸循环。后来发现这一途径在动物、植物、微生物细胞中普遍存在，不仅是糖分解的主要途径，也是脂肪、蛋白质分解代谢的最终途径，具有重要的生理意义。为此，1953年Krebs获得诺贝尔奖，并被称为ATP循环之父。1．三羧酸循环的产生3总结前面这一系列实验结果，Krebs512．三羧酸循环(总1）

共分为四大步：1，草酰乙酸－α－酮戊二酸2，α－酮戊二酸－琥珀酰COA3，琥珀酰COA－琥珀酸4，琥珀酸－草酰乙酸2．三羧酸循环(总1）共分为四大步：522．三羧酸循环的八步反应1(总1）

（1）乙酰辅酶A与草酰乙酸加水缩合成柠檬酸（2）柠檬酸脱水生成顺乌头酸，然后加水生成异柠檬酸（3）异柠檬酸氧化与脱羧生成α－酮戊二酸（4）α－酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰COA（5）琥珀酰COA生成琥珀酸（6）琥珀酸被氧化成延胡索酸（7）延胡索酸加水生成苯果酸（8）苹果酸被氧化成草酰乙酸南大P340－3422．三羧酸循环的八步反应1(总1）（1）乙酰辅酶A与草酰乙532．三羧酸循环的八步反应1(总2）

乙酰CoA柠檬酸(6C)异柠檬酸(6C)草酰琥珀酸(6C)α-酮戊二酸(5C)琥珀酰CoA(4C)琥珀酸(4C)延胡索酸(4C)L-苹果酸(4C)草酰乙酸(4C)(1)(2)(3)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2．三羧酸循环的八步反应1(总2）乙酰CoA柠檬酸(6C542．三羧酸循环的八步反应2(1）

此步反应单向不可逆，是可调控的限速步骤O-C（第一步（1）～（3））(1)乙酰COA+草酰乙酸→柠檬酸柠檬酸合成酶乙酰COA草酰乙酸柠檬酸22．三羧酸循环的八步反应2(1）此步反应单向不可逆，是可调552．三羧酸循环的八步反应2(2）

（2）柠檬酸→顺乌头酸→异柠檬酸顺乌头酸柠檬酸异柠檬酸顺乌头酸水合酶－H2O顺乌头酸水合酶+H2O2．三羧酸循环的八步反应2(2）（2）柠檬酸→顺乌头酸→异562．三羧酸循环的八步反应2(3）

（3）异柠檬酸→α－酮戊二酸1异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸α－酮戊二酸草酰琥珀酸NAD+NADH＋H+异柠檬酸脱氢酶-CO22．三羧酸循环的八步反应2(3）（3）异柠檬酸→α－酮戊572．三羧酸循环的八步反应2(3）

（3）异柠檬酸→α－酮戊二酸2TCA中第一次氧化作用，脱羧过程中的异柠檬酸脱氢酶为第二个调节酶。此反应实现了三羧酸到二羧酸的转变。2．三羧酸循环的八步反应2(3）（3）异柠檬酸→α－酮戊582．三羧酸循环的八步反应2(4）

（第二步（4））（4）α－酮戊二酸→琥珀酰COAα－酮戊二酸脱氢酶系NAD+NADH＋H+

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E3、TPP、硫辛酸、COA、FAD、NAD+、Mg2+）详见南大P341－342琥珀酰COAα－酮戊二酸2．三羧酸循环的八步反应2(4）（第二步（4））α－酮戊二592．三羧酸循环的八步反应2(5）

（第三步（5））（5）琥珀酰COA→琥珀酸琥珀酰硫激酶GDPGTPMg2+GTP+ADPGDP+ATPTCA中唯一底物水平磷酸化直接产生高能磷酸化合物的步骤琥珀酰COA琥珀酸2．三羧酸循环的八步反应2(5）（第三步（5））琥珀酰硫激602．三羧酸循环的八步反应2(6）

（第四步（6）～（8））（6）琥珀酸→延胡索酸琥珀酸脱氢酶琥珀酸延胡索酸FADFADH2TCA中第三次氧化的步骤受氢体是FAD2．三羧酸循环的八步反应2(6）（第四步（6）～（8））琥612．三羧酸循环的八步反应2(7）

（7）延胡索酸→苹果酸延胡索酸酶延胡索酸+H2O苹果酸2．三羧酸循环的八步反应2(7）（7）延胡索酸→苹果酸延胡622．三羧酸循环的八步反应2(8）

（8）苹果酸→草酰乙酸苹果酸脱氢酶苹果酸草酰乙酸NAD+NADH＋H+

TCA中第四次氧化的步骤2．三羧酸循环的八步反应2(8）（8）苹果酸→草酰乙酸苹果632．三羧酸循环的八步反应2(总结1）

氢受体为NAD氢受体为FAD脱氢22．三羧酸循环的八步反应2(总结1）氢受体为NAD氢受体为642．三羧酸循环的八步反应2(总结2）

产CO222．三羧酸循环的八步反应2(总结2）产CO22652．三羧酸循环的八步反应2(总结3）

氢受体为NAD3ATP氢受体为FAD2ATP产能（2x3x3+2x2+2)=24ATP22．三羧酸循环的八步反应2(总结3）氢受体为NAD氢受体为663．三羧酸循环的特点及意义1

（1）乙酰COA进入循环后经过四次脱氢（反应3，4，6，8），脱下的氢经过呼吸链，最后与氧化合成水，在此过程中产生ATP。因此三羧酸循环是体内产生能量的主要机构。（2）在循环机构中的10种物质，如顺乌头酸、异柠檬酸只要小量即可推动循环。（3）凡能变为循环上任何一种物质，都能参加此循环而被氧化；凡能变为丙酮酸的物质（如糖原及丙氨酸）及能变为乙酰辅酶A的物质（如脂肪酸）均能参加此循环而被氧化。3．三羧酸循环的特点及意义1（1）乙酰COA进入循环后经过673．三羧酸循环的特点及意义2

（4）因为糖、脂肪酸及氨基酸均能参加这一循环而被氧化，所以此循环具有各种物质新陈代谢相互联系转变的机制，以及氧化的共同机制。（5）此循环的若干反应，在生理条件下是不可逆的，所以整个循环实际是一个不可逆的系统。（6）丙酮酸氧化脱羧及循环中3，4步反应所产生的CO2，一部分由呼吸排出，一部分用于脂肪酸等的合成，在植物体内则用于光合作用。（7）循环中许多中间产物是体内合成其他物质的前体。因此三羧酸循环不但是分解代谢的主要途径，也是合成代谢的主要途径。3．三羧酸循环的特点及意义2（4）因为糖、脂肪酸及氨基酸均684．三羧酸循环能量计算从丙酮酸起，9步反应共产生4NADH，进入氧化呼吸链共产生12个ATP；产生的FADH2进入呼吸链产生2ATP；此外，产生GTP与ADP作用产生一个ATP，合计一分子丙酮酸生成15个ATP。从乙酰COA起，得12个ATP。从葡萄糖开始，有氧条件下，一分子葡萄糖经酵解生成2分子丙酮酸，共产生6－8分子ATP，两分子丙酮酸经三羧酸循环，氧化磷酸化共产生30分子ATP，两者合计36--38分子ATP。总结见：工科P162,南大P3434．三羧酸循环能量计算从丙酮酸起，9步反应共产生4NADH，695．乙醛酸循环1（总1）实践发现许多微生物如：醋酸杆菌、大肠杆菌等能利用乙酸作为唯一的碳源，建造自己的机体。以后从微生物体内分离出苹果酸合成酶和异柠檬酸裂解酶。乙酸在COA与ATP及乙酰COA合成酶参与下，可活化成乙酰COA，乙酰COA与乙醛酸合成为苹果酸，而异柠檬酸裂解为琥珀酸合乙醛酸，发现此循环与三羧酸循环相联系。5．乙醛酸循环1（总1）实践发现许多微生物如：醋酸杆菌、大肠705．乙醛酸循环1（总1）乙醛酸循环异柠檬酸柠檬酸琥珀酸苹果酸草酰乙酸CoASH三羧酸循环乙酰CoA乙醛酸乙酰CoACoASH①②5．乙醛酸循环1（总1）乙醛酸循环异柠檬酸柠檬酸琥珀酸苹果酸715．乙醛酸循环2（反应1）（1）异柠檬酸→琥珀酸→乙醛酸异柠檬酸琥珀酸乙醛酸异柠檬酸裂解酶5．乙醛酸循环2（反应1）（1）异柠檬酸→琥珀酸→乙醛酸异柠725．乙醛酸循环2（反应2）（2）乙醛酸+乙酰CoA→L-苹果酸乙酰CoA苹果酸乙醛酸苹果酸合成酶5．乙醛酸循环2（反应2）（2）乙醛酸+乙酰CoA→L-苹735．乙醛酸循环2（意义）（1）作为三羧酸循环的补充（2）在油料种子萌发时的物质转化中起重要作用5．乙醛酸循环2（意义）（1）作为三羧酸循环的补充74三、磷酸戊糖途径1（HMS途径）(总）1．发现2．步骤3.生理意义三、磷酸戊糖途径1（HMS途径）(总）1．发现751．发现（1）用同位素14C分别标记葡萄糖C1和C6，如果糖酵解是唯一的代谢途径，那么，14C1和14C6生成CO2的速度应该相同，但实验证明，14C1更易氧化成14CO2（2）在组织中添加酵解抑制剂，如碘乙酸能抑制3－磷酸甘油醛脱氢酶（它催化3－磷酸甘油醛生成1，3－二磷酸甘油酸），此酶被抑制后，酵解及有氧氧化途径均应停止。但试验证明，许多微生物及动物组织中仍有一定量的糖被彻底氧化成CO2和水。特别是植物组织能普遍地进行此种氧化，后来证实此种氧化途径为糖分解的另一途径。由于此途径从6－磷酸葡萄糖开始，故称为磷酸已糖支路。此途径的发现基于以下两个实验：1．发现（1）用同位素14C分别标记葡萄糖C1和C6，如果糖762．步骤1（1）6－磷酸葡萄糖脱氢生成6－磷酸葡萄糖酸，再经脱羧基作用转化为磷酸戊糖（①②③步）（2）通过转移二碳单位的转酮醇酶和转移三碳单位的转醛醇酶的催化作用，进行分子间基团交换，重复生成磷酸已糖和磷酸甘油醛（④⑤⑦⑧），最后所生成的6－磷酸果糖易转化为6磷酸葡萄糖。因此，可以明显的看出这个代谢途径具有循环机制的性质。即一个葡萄糖每循环一次只脱去一个羧基（放出一个CO2）和脱去两次氢形成两个NADPH2。即是一个葡萄糖要彻底氧化生成6CO2需要6分子葡萄糖同时参加反应，经过一次循环生成五分子6磷酸葡萄糖。磷酸戊糖途径大体分为以下两步：2．步骤1（1）6－磷酸葡萄糖脱氢生成6－磷酸葡萄糖酸，再经772．步骤2(1)(1)葡萄糖的氧化脱羧阶段（①②③步）HCOHCOCOOHCH2OHHCOHHCOHHCOHCOHOCHOHOCHHOCHHCOHHCOHHCOHH+HCOHHCOHHCHCHCOHCH2OPO3H2CH2OPO3H2CH2OPO3H2CH2OPO3H2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2．步骤2(1)6-P葡萄6-P葡萄糖6-P葡萄糖H20NA782．步骤2(2)

（1）6－磷酸葡萄糖脱氢生成6－磷酸葡萄糖酸，再经脱羧基作用转化为磷酸戊糖

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+C2O+NADPH+H+

本阶段总反应：6-P葡萄糖+2NADP++H2O5-P-核酮糖+C2O+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H20H+2．步骤2(2)6-P葡萄糖脱氢酶6-P葡萄糖酸内酯酶6-P792．步骤3（2）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戊糖表异构酶转酮酶转醛酶转酮酶2．步骤3（2）非氧化的分子重排阶段P戊糖异构酶P戊糖表异802．步骤4(总图)2．步骤4(总图)813.生理意义（1）该代谢途径的中间产物5－磷酸核糖是合成核酸的必要材料。核糖分解代谢也要通过此代谢途径进行。（2）6－磷酸葡萄糖经该途径转化生成12个NADPH（H+），它是机体NADPH（H+）重要供给途径，对脂肪酸合成、类固醇羟化以及稳定红细胞膜及使血红蛋白处于还原状态都是必要的。NADPH是谷胱甘肽还原酶的辅酶，对于维持细胞中还原型谷胱甘肽（GSH）的正常含量有重要作用。GSH含量低下，病人红细胞很易破坏而发生溶血性贫血和黄疸。3.生理意义（1）该代谢途径的中间产物5－磷酸核糖是合成核酸82四、糖代谢的相互关系戊糖磷酸途径储存性糖类（糖原、淀粉等）葡糖-6-磷酸甘露糖葡萄糖果糖磷酸丙糖丙酮酸乳酸、乙醇乙酰辅酶AATPCO2+H2O三羧酸循环乙醛酸循环戊糖磷酸核糖CO2+H2O各种脂类其他生糖物质生糖氨基酸酵解发酵结构性糖类（纤维素等）四、糖代谢的相互关系戊糖磷酸途径储存性糖类葡糖-6-磷酸甘露83五、其他单糖的分解代谢南大P350－－352五、其他单糖的分解代谢南大P350－－35284第四节糖原的合成代谢一、糖原的合成二、糖原的异生作用三、糖的代谢四、糖的代谢调节第四节糖原的合成代谢一、糖原的合成85一、糖原的合成1在人及动物体内，葡萄糖进入肝脏及肌肉等组织后，除可进行分解代谢，以释放能量供机体利用外，也可进行糖原的合成，以贮存能量备用。由葡萄糖合成糖原的过程称糖原的生成作用。肝脏及肌肉是糖原生成作用的重要场所。一、糖原的合成1在人及动物体内，葡萄糖进入肝脏及肌肉等组织后86一、糖原的合成2一、糖原的合成287二、糖原的异生作用1．糖原异生的发现2．步骤二、糖原的异生作用1．糖原异生的发现881．糖原异生的发现（1）用整体实验动物，禁食24小时，大鼠肝中糖原由7％降到1％，再喂乳酸、丙酮酸或三羧酸循环中间代谢物，可使动物的肝糖原增加。（2）根皮苷是一种从梨树茎皮中提出的毒糖苷，能抑制肾小管重吸收葡萄糖回到血液中。这样，血中的葡萄糖就不断由尿排出。当给根皮苷处理后的动物喂三羧酸循环中间物或氨基酸时，动物尿中的糖含量增加。（3）糖尿病人或切除胰岛的动物，它们从氨基酸转化糖的过程十分活跃。1．糖原异生的发现（1）用整体实验动物，禁食24小时，大鼠肝892．定义许多非糖物质如甘油、丙酮酸、乳酸以及某些氨基酸等能在肝脏中转变为糖原，称糖原异生作用。2．定义许多非糖物质如甘油、丙酮酸、乳酸以及某些氨基903．步骤1糖原异生作用基本过程按糖酵解的逆过程进行，酵解过程中有三个激酶（已糖激酶、6磷酸果糖激酶和丙酮酸的激酶）催化的反应是不可逆的。这三个过程中放出相当大量的热能，逆行则需吸入等量的热量，所以很难进行。这些特殊的有“能障”反应必须有另外途径绕过，才能实现糖的异生。3．步骤1糖原异生作用基本过程按糖酵解的逆过程进行，酵解过程913．步骤2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丙酮酸草酰乙酸ATPADPH2OPiGTPGDPCO2ATPADPCO2NADH+H+NAD+ADPATP乳酸H2OPiATPADP3．步骤2葡萄糖6-P葡萄糖6-P果糖1，6-二P果糖3-923．步骤3(1)葡萄糖己糖激酶6－磷酸葡萄糖ADPH2OPi6－磷酸葡萄糖酶ATP(1)3．步骤3(1)葡萄糖己糖激酶6－磷酸葡萄糖ADPH2OPi933．步骤3(2)6－磷酸葡萄糖磷酸果糖激酶1，6－二磷酸果糖ADPH2OPi果糖二磷酸酶ATP(2)3．步骤3(2)6－磷酸磷酸果糖激酶1，6－二ADPH2OP943．步骤3(3)（1）（3）丙酮酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸反应是沿另一支路完成。称丙酮酸羧化支路丙酮酸草酰乙酸丙酮酸羧化酶3．步骤3(3)（1）（3）丙酮酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸反应953．步骤3(3)（2）草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸3．步骤3(3)（2）草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇96三、糖代谢主要途径戊糖磷酸途径储存性糖类（糖原、淀粉等）葡糖-6-磷酸甘露糖葡萄糖果糖磷酸丙糖丙酮酸乳酸、乙醇乙酰辅酶AATPCO2+H2O三羧酸循环乙醛酸循环戊糖磷酸核糖CO2+H2O各种脂类其他生糖物质生糖氨基酸酵解发酵糖异生结构性糖类（纤维素等）三、糖代谢主要途径戊糖磷酸途径储存性糖类葡糖-6-磷酸甘露糖97四、糖的代谢调节南大P353--357自学四、糖的代谢调节南大P353--357自学98第十章糖代谢与合成第一节新陈代谢概论第二节自由能与高能化合物第三节糖的分解代谢第四节糖原的合成代谢

第十章糖代谢与合成第一节新陈代谢概论99第一节新陈代谢概论一、概念二、新陈代谢的阶段三、代谢途径第一节新陈代谢概论一、概念100一、概念生物机体从环境中获取物质，转化为体内的新物质（同化作用），并将体内的代谢产物排除体外（异化作用）的全过程。一、概念生物机体从环境中获取物质，转化为体内的新物质（同化作101二、新陈代谢的阶段1．消化吸收阶段：（属于同化作用）摄食－消化－吸收养分2．中间代谢阶段：（属于同化作用）组织的建造和更新组织成分的分解能量的释放、利用和贮存产生代谢废物3．排泄阶段：（属于异化作用）代谢终产物（代谢废物）随尿、汗或呼出气体等排出体外的过程二、新陈代谢的阶段1．消化吸收阶段：（属于同化作用）102三、代谢途径物质代谢包括合成代谢和分解代谢，每种物质的合成或分解，都需要经过若干个化学反应逐步完成。这些反应都是一步接一步，按一定顺序有条不紊地进行的。如葡萄糖作为一个前体，经过一系列生化反应，变成中间产物丙酮酸，最后分解成终产物CO2和H2O，放出大量能量。三、代谢途径物质代谢包括合成代谢和分解代谢，每种物质的合成或103总结合成代谢(同化作用)分解代谢(异化作用)生物体的新陈代谢生物小分子合成生物大分子需要能量释放能量生物大分子分解为生物小分子能量代谢物质代谢总结合成代谢分解代谢生物体的新陈代谢生物小分子合成生物大分子104第二节自由能与高能化合物一、自由能

二、高能化合物

第二节自由能与高能化合物一、自由能105一、自由能1自由能（G）：生物体内用于作功的在化学反应中释放或吸收的能量。生物体内用于作功的能都是由化学变化所提供的释放的自由能。能量代谢：伴随着生物体的物质代谢所发生的一系列的能量转变。这种代谢也服从一般热力学定律。一、自由能1自由能（G）：生物体内用于作功的在化学反应中释放106一、自由能2不论是机械体系或化学体系，能量关系上都符合

G=H-TS（G为自由能，H为总热能，T为体系温度，S为体系的熵）即释放的能量不能全部转化为各种有用的功，总有部分化学能不能作功，而以热能形成释放，这部分能量称熵能。一、自由能2不论是机械体系或化学体系，能量关系上都符合107一、自由能2在化学体系中反应物和产物的能值不易测得，一般注意反应物转变为产物时的能量变化，特别是自由能的变化：

△G=△H-T△S（△G为自由能的变化，△H为总热能的变化，T为绝对温度，△S为熵的变化）一、自由能2在化学体系中反应物和产物的能值不易测得，一般注意108一、自由能3如果AB，用GA代表反应物A的自由能；GB代表产物B的自由能；△G表示自由能的变化。△G＝GB－GA如果GB＜GA，△G为负值，表明反应的进行伴随着自由能的降低，此反应为放能反应，可自发进行；如果GB＞GA，△G为正值，表明反应只有给予能量的条件下才能进行，此反应为吸能反应，不能自发进行。因此，一种物质或化合物所含自由能越少越稳定。一、自由能3如果AB，109二、高能化合物1(概念）高能化合物:含自由能特别多的化合物，它们可随水解反应或基团转移反应放出大量自由能。高能磷酸化合物:含自由能特别多的磷酸化合物。高能磷酸化合物水解时，每摩尔化合物放出的自由能高达7-16千卡（30-67千焦耳）,常用～P或～P表示。二、高能化合物1(概念）高能化合物:含自由能特别多的化合物，110二、高能化合物2(磷酸化合物）生物体中常见的高能化合物，根据结构特点可分成几种类型：1，磷酸化合物磷氧型胍基磷酸化合物

-43.1（－10.0千卡/摩尔）磷酸化合物烯醇式磷酸化合物△GoKJ/mol-C=C-O~P

-61.9（－14.8千卡/摩尔）酰基磷酸化合物

-CO-O~P-42.3（－10.1千卡/摩尔）焦磷酸化合物P-O~P

-30.5（－7.3千卡/摩尔）磷氮型HN=C-N~P二、高能化合物2(磷酸化合物）生物体中常见的高能化合物，根111二、高能化合物3(ATP）二、高能化合物3(ATP）112二、高能化合物4(非磷酸化合物）2，非磷酸化合物硫脂键化合物

-31.4（－7.5千卡/摩尔）甲硫键化合物

-41.8（－10.0千卡/摩尔）非磷酸化合物CO~SCH3~S+－二、高能化合物4(非磷酸化合物）2，非磷酸化合物硫脂键化合物113第三节糖的分解代谢1(总）一、糖的无氧酵解(EMP途径)二、糖的有氧氧化(EMP-TCA)

三、磷酸戊糖途径（HMS途径）第三节糖的分解代谢1(总）一、糖的无氧酵解(EMP途径)114第三节糖的分解代谢2(消化1）糖中的多糖和低聚糖，由于分子大，不能透过细胞膜，所以在被利用之前必须水解成单糖

双糖单糖(双糖酶包括麦芽糖酶、纤维二糖酶、蔗糖酶、乳糖酶等)淀粉糊精麦芽糖纤维素葡萄糖α、β淀粉酶纤维素酶纤维二糖酶双糖酶第三节糖的分解代谢2(消化1）糖中的多糖和低聚糖，由于分115第三节糖的分解代谢3(消化和吸收）消化吸收部位生理基础变化口腔唾液淀粉酶咀嚼和部分水解胃HCl有限水解小肠腔胆汁、胰淀粉酶和双糖酶多糖成为双糖上皮细胞具有刷状缘吸收单糖，进入门静脉消化道不同部位糖的消化和吸收第三节糖的分解代谢3(消化和吸收）消化吸收部位生理基础变116第三节糖的分解代谢4(分解途径）生物体内葡萄糖（糖原）的分解主要有以下三个途径：1．糖酵解：在无氧化情况下，葡萄糖（糖原）经酵解生成乳酸。

葡萄糖→丙酮酸→乳酸2．有氧分解：在有氧情况下，葡萄糖（糖原）进入三羧酸循环彻底氧化为水和二氧化碳。3．磷酸戊糖循环：葡萄糖（糖原）经此途径被氧化为水和二氧化碳植物体的分解代谢，除上述三条途径外，还有生醇发酵及乙醛酸循环。第三节糖的分解代谢4(分解途径）生物体内葡萄糖（糖原）的117一、糖的无氧酵解1(总）一、糖的无氧酵解

可分为四阶段：1，己糖磷酸酯的生成：葡萄糖经磷酸化变为1，6－二磷酸果糖。2，磷酸丙糖的生成：6碳糖裂解成两分子互变的磷酸丙糖。3，丙酮酸的生成。4，丙酮酸还原为乳酸。一、糖的无氧酵解1(总）一、糖的无氧酵解可分为四阶段：118一、糖的无氧酵解1(总）一、糖的无氧酵解1不可逆反应↔1－磷酸葡萄糖←糖原变位酶磷酸化酶一、糖的无氧酵解1(总）一、糖的无氧酵解1不可逆反应↔1119一、糖的无氧酵解2(第一阶段总）葡萄糖糖原（淀粉）ATP①己糖激酶6－磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖6－磷酸果糖③磷酸果糖激酶1，6－二磷酸果糖①活化（不可逆）③二次活化（不可逆）磷酸化酶ADPATPADP②磷酸葡萄糖异构酶②异构（可逆）一、糖的无氧酵解2(第一阶段总）葡萄糖糖原（淀粉）ATP①己120一、糖的无氧酵解2(第一阶段1）己糖激酶(1)葡萄糖→6－磷酸葡萄糖一、糖的无氧酵解2(第一阶段1）己糖激酶(1)葡萄糖→6－磷121一、糖的无氧酵解2(第一阶段2）(2)6－磷酸葡萄糖→6－磷酸果糖一、糖的无氧酵解2(第一阶段2）(2)6－磷酸葡萄糖→6122一、糖的无氧酵解2(第一阶段3）(3)6－磷酸果糖→1，6－二磷酸果糖一、糖的无氧酵解2(第一阶段3）(3)6－磷酸果糖→1，123一、糖的无氧酵解3(第二阶段）(4)(5)1，6－二磷酸果糖3－磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮一、糖的无氧酵解3(第二阶段）(4)(5)1，6－二磷酸果124一、糖的无氧酵解4(第三阶段总）

3－磷酸甘油醛⑥3－磷酸甘油醛脱氢酶1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸⑧磷酸甘油酸变位酶2-磷酸甘油酸⑦磷酸甘油酸激酶⑥氧化磷酸化(可逆)⑦产能(可逆)NAD+NADH＋H+ATPADP+H3PO4⑧异构(可逆)一、糖的无氧酵解4(第三阶段总）3125一、糖的无氧酵解4(第三阶段1）

(6)3－磷酸甘油醛→1,3-二磷酸甘油酸一、糖的无氧酵解4(第三阶段1）(126一、糖的无氧酵解4(第三阶段2）

(7)1,3-二磷酸甘油酸→3-磷酸甘油酸一、糖的无氧酵解4(第三阶段2）(127一、糖的无氧酵解4(第三阶段3）

(8)3-磷酸甘油酸→2-磷酸甘油酸一、糖的无氧酵解4(第三阶段3）(128一、糖的无氧酵解4(第四阶段总）

2－磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸⑨烯醇化酶⑩丙酮酸激酶丙酮酸ATPADP⑩产能（不可逆）⑨脱水（可逆）－H2O(11)NAD+NADH＋H++H3PO4乳酸在生醇发酵中，丙酮酸在脱羧酶催化下失去CO2而生成乙醛。然后接受3－磷酸甘油醛脱下的氢，被还原成乙醇一、糖的无氧酵解4(第四阶段总）2129一、糖的无氧酵解4(第四阶段1）

(9)2-磷酸甘油酸→磷酸烯醇式丙酮酸一、糖的无氧酵解4(第四阶段1）(130一、糖的无氧酵解4(第四阶段2）

(10)磷酸烯醇式丙酮酸→丙酮酸一、糖的无氧酵解4(第四阶段2）(131一、糖的无氧酵解4(第四阶段3）

(11)1丙酮酸→乳酸一、糖的无氧酵解4(第四阶段3）(132一、糖的无氧酵解4(第四阶段4）

(11)2丙酮酸→乙醛→乙醇一、糖的无氧酵解4(第四阶段4）(11)2丙酮酸→乙醛→133一、糖的无氧酵解5(总反应式）

糖酵解的总反应式为：葡萄糖＋2Pi＋2ADP+2NAD+→2丙酮酸＋2ATP＋2NADH＋2H++2H2O2NADH将H交给2丙酮酸生成2乳酸一、糖的无氧酵解5(总反应式）糖酵解的总反应式为：葡萄糖＋134一、糖的无氧酵解1(总）一、糖的无氧酵解不可逆反应一、糖的无氧酵解1(总）一、糖的无氧酵解不可逆反应135一、糖的无氧酵解6(产能情况2）

葡萄糖＋2Pi＋2ADP+2NAD+

→2丙酮酸＋2ATP＋2NADH＋2H++2H2O

在有氧情况下，2分子的NADH经呼吸链氧化成H2O可产生6个ATP，因此一分子葡萄糖可产生8个ATP总结见南大P334，P335表9－2、3一、糖的无氧酵解6(产能情况2）葡萄糖＋2Pi＋2ADP+136一、糖的无氧酵解7(总结）

关键酶：已糖激酶、6－磷酸果糖激酶及丙酮酸激酶所催化的反应为不可逆反应，因此，这三个酶催化的反应为影响糖酵解的关键反应，这些酶叫关键酶。6－磷酸果糖激酶是决定酵解反应速度的关键酶，因此也可称为限速酶。一、糖的无氧酵解7(总结）关键酶：已糖激酶、6－磷酸果糖激137二、糖的有氧氧化1（1）从已糖分解成丙酮酸或乳酸，仅释放有限的能。大部分生物的糖代谢是在有氧条件下进行的，因此糖的有氧分解实际上是糖的无氧分解的继续。从丙酮酸生成以后，无氧酵解与有氧氧化才开始有了分岐。因此，糖的有氧氧化实质上是丙酮酸如何被氧化的问题。葡萄糖的有氧分解代谢是一条完整的代谢途径。是从葡萄糖到丙酮酸经三羧酸循环，彻底氧化成二氧化碳与水的一系列连续反应。二、糖的有氧氧化1（1）从已糖分解成丙酮酸或乳酸，仅释放有限138二、糖的有氧氧化1（2）葡萄糖→→丙酮酸→→乙酰辅酶A→→CO2+H2O线粒体膜胞液（或糖原、淀粉）乳酸三羧酸循环酵解有氧氧化二、糖的有氧氧化1（2）葡萄糖→→丙酮酸→→乙酰辅139二、糖的有氧氧化2(总过程）糖有氧氧化的阶段：1．糖经磷酸化后氧化成丙酮酸，此过程与酵解完全相同，在细胞液中进行。2．丙酮酸进入线粒体，在其中氧化脱羧转变为乙酰COA。3．乙酰COA进入三羧酸循环彻底氧化为CO2和H2O并放出能量。二、糖的有氧氧化2(总过程）糖有氧氧化的阶段：140二、糖的有氧氧化3(总目录）（一）丙酮酸的氧化脱羧（二）三羧酸循环（TCA）——乙酰辅酶A彻底氧化二、糖的有氧氧化3(总目录）（一）丙酮酸的氧化脱羧141（一）丙酮酸的氧化脱羧1（反应式）丙酮酸氧化脱羧的反应式

（一）丙酮酸的氧化脱羧1（反应式）丙酮酸氧化脱羧的反应式142（一）丙酮酸的氧化脱羧2（酶）丙酮酸脱氢酶系共有三种酶：丙酮酸脱羧酶、硫辛酸乙酰转移酶、二氢硫辛酸脱氢酶（一）丙酮酸的氧化脱羧2（酶）丙酮酸脱氢酶系共有三种酶：丙酮143（一）丙酮酸的氧化脱羧3（辅酶）丙酮酸脱氢酶系的辅酶有硫胺素焦磷酸（TPP）(VB1)、硫辛酸、辅酶A、黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）(VB2)和辅酶I（NAD+）(VB5、VPP)（一）丙酮酸的氧化脱羧3（辅酶）丙酮酸脱氢酶系的辅酶有硫胺素144（二）三羧酸循环(概念）乙酰辅酶A的乙酰基部分是通过一种循环，在有氧条件下被彻底氧化为CO2和H2O的，这种循环称为三羧酸循环（trcarboxylicacidcycle）,又称柠檬酸循环，简称TCA，由Krebs提出，因此也叫Krebs循环。（二）三羧酸循环(概念）乙酰辅酶A的乙酰基部分是通过一种循环145（二）三羧酸循环(总）1．三羧酸循环的产生2．三羧酸循环的反应步骤3．三羧酸循环的特点及意义4．三羧酸循环能量计算5．三羧酸循环支路——乙醛酸循环（二）三羧酸循环(总）1．三羧酸循环的产生1461．三羧酸循环的产生1

早在1920年Thunberg，1932年H.Krebs，1935年AlbertSzent-Gyorgyi发现，在肌肉糜中加入柠檬酸（三碳二羧酸）和四碳二羧酸（琥珀酸、延胡索酸、苹果酸、草酰乙酸）可以刺激氧的消耗。1937年FranzKnoop阐明了从柠檬酸经顺乌头酸、异柠檬酸、α－酮戊二酸到琥珀酸的氧化途径。1937年Krebs证实了六碳三羧酸（柠檬酸、顺乌头酸、异柠檬酸）和α－酮戊二酸及四碳二羧酸（琥珀酸、延胡索酸、苹果酸、草酰乙酸）有强烈的刺激肌肉中丙酮酸氧化的活性，其他天然存在的有机酸都没有上述几种酸的活性强。1．三羧酸循环的产生1早在1920年Thunberg，191471．三羧酸循环的产生2

Krebs同时发现丙二酸是琥珀酸脱氢酶系的竞争性抑制剂，即使此时在肌肉悬浮液中加入上述活性有机酸，也还有抑制效应，说明此酶催化的反应在丙酮酸氧化途径中起着重要的作用。另外还发现，被丙二酸抑制的肌肉糜悬浮液中加入琥珀酸脱氢酶，催化反应的产物如延胡索酸、苹果酸或草酰乙酸也可引起琥珀酸的积累，说明另有一条途径氧化成琥珀酸。由此Krebs提出环状氧化途径的概念。由于环中每个有机酸的加入，都可以使丙酮酸氧化量增加数倍，每个有机酸的最大反应速度都与丙酮酸氧化的最大速度相同，所以认为这是丙酮酸氧化的主要途径。1．三羧酸循环的产生2Krebs同时发现丙二酸是琥珀酸脱氢1481．三羧酸循环的产生3

总结前面这一系列实验结果，Krebs1937年提出了三羧酸循环。后来发现这一途径在动物、植物、微生物细胞中普遍存在，不仅是糖分解的主要途径，也是脂肪、蛋白质分解代谢的最终途径，具有重要的生理意义。为此，1953年Krebs获得诺贝尔奖，并被称为ATP循环之父。1．三羧酸循环的产生3总结前面这一系列实验结果，Krebs1492．三羧酸循环(总1）

共分为四大步：1，草酰乙酸－α－酮戊二酸2，α－酮戊二酸－琥珀酰COA3，琥珀酰COA－琥珀酸4，琥珀酸－草酰乙酸2．三羧酸循环(总1）共分为四大步：1502．三羧酸循环的八步反应1(总1）

（1）乙酰辅酶A与草酰乙酸加水缩合成柠檬酸（2）柠檬酸脱水生成顺乌头酸，然后加水生成异柠檬酸（3）异柠檬酸氧化与脱羧生成α－酮戊二酸（4）α－酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰COA（5）琥珀酰COA生成琥珀酸（6）琥珀酸被氧化成延胡索酸（7）延胡索酸加水生成苯果酸（8）苹果酸被氧化成草酰乙酸南大P340－3422．三羧酸循环的八步反应1(总1）（1）乙酰辅酶A与草酰乙1512．三羧酸循环的八步反应1(总2）

乙酰CoA柠檬酸(6C)异柠檬酸(6C)草酰琥珀酸(6C)α-酮戊二酸(5C)琥珀酰CoA(4C)琥珀酸(4C)延胡索酸(4C)L-苹果酸(4C)草酰乙酸(4C)(1)(2)(3)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2．三羧酸循环的八步反应1(总2）乙酰CoA柠檬酸(6C1522．三羧酸循环的八步反应2(1）

此步反应单向不可逆，是可调控的限速步骤O-C（第一步（1）～（3））(1)乙酰COA+草酰乙酸→柠檬酸柠檬酸合成酶乙酰COA草酰乙酸柠檬酸22．三羧酸循环的八步反应2(1）此步反应单向不可逆，是可调1532．三羧酸循环的八步反应2(2）

（2）柠檬酸→顺乌头酸→异柠檬酸顺乌头酸柠檬酸异柠檬酸顺乌头酸水合酶－H2O顺乌头酸水合酶+H2O2．三羧酸循环的八步反应2(2）（2）柠檬酸→顺乌头酸→异1542．三羧酸循环的八步反应2(3）

（3）异柠檬酸→α－酮戊二酸1异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸α－酮戊二酸草酰琥珀酸NAD+NADH＋H+异柠檬酸脱氢酶-CO22．三羧酸循环的八步反应2(3）（3）异柠檬酸→α－酮戊1552．三羧酸循环的八步反应2(3）

（3）异柠檬酸→α－酮戊二酸2TCA中第一次氧化作用，脱羧过程中的异柠檬酸脱氢酶为第二个调节酶。此反应实现了三羧酸到二羧酸的转变。2．三羧酸循环的八步反应2(3）（3）异柠檬酸→α－酮戊1562．三羧酸循环的八步反应2(4）

（第二步（4））（4）α－酮戊二酸→琥珀酰COAα－酮戊二酸脱氢酶系NAD+NADH＋H+

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E3、TPP、硫辛酸、COA、FAD、NAD+、Mg2+）详见南大P341－342琥珀酰COAα－酮戊二酸2．三羧酸循环的八步反应2(4）（第二步（4））α－酮戊二1572．三羧酸循环的八步反应2(5）

（第三步（5））（5）琥珀酰COA→琥珀酸琥珀酰硫激酶GDPGTPMg2+GTP+ADPGDP+ATPTCA中唯一底物水平磷酸化直接产生高能磷酸化合物的步骤琥珀酰COA琥珀酸2．三羧酸循环的八步反应2(5）（第三步（5））琥珀酰硫激1582．三羧酸循环的八步反应2(6）

（第四步（6）～（8））（6）琥珀酸→延胡索酸琥珀酸脱氢酶琥珀酸延胡索酸FADFADH2TCA中第三次氧化的步骤受氢体是FAD2．三羧酸循环的八步反应2(6）（第四步（6）～（8））琥1592．三羧酸循环的八步反应2(7）

（7）延胡索酸→苹果酸延胡索酸酶延胡索酸+H2O苹果酸2．三羧酸循环的八步反应2(7）（7）延胡索酸→苹果酸延胡1602．三羧酸循环的八步反应2(8）

（8）苹果酸→草酰乙酸苹果酸脱氢酶苹果酸草酰乙酸NAD+NADH＋H+

TCA中第四次氧化的步骤2．三羧酸循环的八步反应2(8）（8）苹果酸→草酰乙酸苹果1612．三羧酸循环的八步反应2(总结1）

氢受体为NAD氢受体为FAD脱氢22．三羧酸循环的八步反应2(总结1）氢受体为NAD氢受体为1622．三羧酸循环的八步反应2(总结2）

产CO222．三羧酸循环的八步反应2(总结2）产CO221632．三羧酸循环的八步反应2(总结3）

氢受体为NAD3ATP氢受体为FAD2ATP产能（2x3x3+2x2+2)=24ATP22．三羧酸循环的八步反应2(总结3）氢受体为NAD氢受体为1643．三羧酸循环的特点及意义1

（1）乙酰COA进入循环后经过四次脱氢（反应3，4，6，8），脱下的氢经过呼吸链，最后与氧化合成水，在此过程中产生ATP。因此三羧酸循环是体内产生能量的主要机构。（2）在循环机构中的10种物质，如顺乌头酸、异柠檬酸只要小量即可推动循环。（3）凡能变为循环上任何一种物质，都能参加此循环而被氧化；凡能变为丙酮酸的物质（如糖原及丙氨酸）及能变为乙酰辅酶A的物质（如脂肪酸）均能参加此循环而被氧化。3．三羧酸循环的特点及意义1（1）乙酰COA进入循环后经过1653．三羧酸循环的特点及意义2

（4）因为糖、脂肪酸及氨基酸均能参加这一循环而被氧化，所以此循环具有各种物质新陈代谢相互联系转变的机制，以及氧化的共同机制。（5）此循环的若干反应，在生理条件下是不可逆的，所以整个循环实际是一个不可逆的系统。（6）丙酮酸氧化脱羧及循环中3，4步反应所产生的CO2，一部分由呼吸排出，一部分用于脂肪酸等的合成，在植物体内则用于光合作用。（7）循环中许多中间产物是体内合成其他物质的前体。因此三羧酸循环不但是分解代谢的主要途径，也是合成代谢的主要途径。3．三羧酸循环的特点及意义2（4）因为糖、脂肪酸及氨基酸均1664．三羧酸循环能量计算从丙酮酸起，9步反应共产生4NADH，进入氧化呼吸链共产生12个ATP；产生的FADH2进入呼吸链产生2ATP；此外，产生GTP与ADP作用产生一个ATP，合计一分子丙酮酸生成15个ATP。从乙酰COA起，得12个ATP。从葡萄糖开始，有氧条件下，一分子葡萄糖经酵解生成2分子丙酮酸，共产生6－8分子ATP，两分子丙酮酸经三羧酸循环，氧化磷酸化共产生30分子ATP，两者合计36--38分子ATP。总结见：工科P162,南大P3434．三羧酸循环能量计算从丙酮酸起，9步反应共产生4NADH，1675．乙醛酸循环1（总1）实践发现许多微生物如：醋酸杆菌、大肠杆菌等能利用乙酸作为唯一的碳源，建造自己的机体。以后从微生物体内分离出苹果酸合成酶和异柠檬酸裂解酶。乙酸在COA与ATP及乙酰COA合成酶参与下，可活化成乙酰COA，乙酰COA与乙醛酸合成为苹果酸，而异柠檬酸裂解为琥珀酸合乙醛酸，发现此循环与三羧酸循环相联系。5．乙醛酸循环1（总1）实践发现许多微生物如：醋酸杆菌、大肠1685．乙醛酸循环1（总1）乙醛酸循环异柠檬酸柠檬酸琥珀酸苹果酸草酰乙酸CoASH三羧酸循环乙酰CoA乙醛酸乙酰CoACoASH①②5．乙醛酸循环1（总1）乙醛酸循环异柠檬酸柠檬酸琥珀酸苹果酸1695．乙醛酸循环2（反应1）（1）异柠檬酸→琥珀酸→乙醛酸异柠檬酸琥珀酸乙醛酸异柠檬酸裂解酶5．乙醛酸循环2（反应1）（1）异柠檬酸→琥珀酸→乙醛酸异柠1705．乙醛酸循环2（反应2）（2）乙醛酸+乙酰CoA→L-苹果酸乙酰CoA苹果酸乙醛酸苹果酸合成酶5．乙醛酸循环2（反应2）（2）乙醛酸+乙酰CoA→L-苹1715．乙醛酸循环2（意义）（1）作为三羧酸循环的补充（2）在油料种子萌发时的物质转化中起重要作用5．乙醛酸循环2（意义）（1）作为三羧酸循环的补充172三、磷酸戊糖途径1（HMS途径）(总）1．发现2．步骤3.生理意义三、磷酸戊糖途径1（HMS途径）(总）1．发现1731．发现（1）用同位素14C分别标记葡萄糖C1和C6，如果糖酵解是唯一的代谢途径，那么，14C1和14C6生成CO2的速度应该相同，但实验证明，14C1更易氧化成14CO2（2）在组织中添加酵解抑制剂，如碘乙酸能抑制3－磷酸甘油醛脱氢酶（它催化3－磷酸甘油醛生成1，3－二磷酸甘油酸），此酶被抑制后，酵解及有氧氧化途径均应停止。但试验证明，许多微生物及动物组织中仍有一定量的糖被彻底氧化成CO2和水。特别是植物组织能普遍地进行此种氧化，后来证实此种氧化途径为糖分解的另一途径。由于此途径从6－磷酸葡萄糖开始，故称为磷酸已糖支路。此途径的发现基于以下两个实验：1．发现（1）用同位素14C分别标记葡萄糖C1和C6，如果糖1742．步骤1（1）6－磷酸葡萄糖脱氢生成6－磷酸葡萄糖酸，再经脱羧基作用转化为磷酸戊糖（①②③步）（2）通过转移二碳单位的转酮醇酶和转移三碳单位的转醛醇酶的催化作用，进行分子间基团交换，重复生成磷酸已糖和磷酸甘油醛（④⑤⑦⑧），最后所生成的6－磷酸果糖易转化为6磷酸葡萄糖。因此，可以明显的看出这个代谢途径具有循环机制的性质。即一个葡萄糖每循环一次只脱去一个羧基（放出一个CO2）和脱去两次氢形成两个NADPH2。即是一个葡萄糖要彻底氧化生成6CO2需要6分子葡萄糖同时参加反应，经过一次循环生成五分子6磷酸葡萄糖。磷酸戊糖途径大体分为以下两步：2．步骤1（1）6－磷酸葡萄糖脱氢生成6－磷酸葡萄糖酸，再经1752．步骤2(1)(1)葡萄糖的氧化脱羧阶段（①②③步）HCOHCOCOOHCH2OHHCOHHCOHHCOHCOHOCHOHOCHHOCHHCOHHCOHHCOHH+HCOHHCOHHCHCHCOHCH2OPO3H2CH2OPO3H2CH2OPO3H2CH2OPO3H2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