生物化学讲义-糖分解代谢

第二节糖的分解代谢

有三条途径：

1.糖的无氧分解

2.糖的有氧分解

3.磷酸戊糖途径

一糖的无氧分解（一）糖的无氧分解概念：糖在无氧的条件下氧化成乳酸,同时有ATP的生成。由于此途径与酵母菌发酵的过程相似,故又称为糖酵解(glycolysis).用反应式表示；（二）糖无氧分解的反应部位

糖无氧分解的整个过程都是在细胞浆进行的。（三）糖无氧分解的反应过程根据糖分解消耗和产生能量的不同可分为二个阶段；I阶段消耗能量葡萄糖或糖原中葡萄糖单位转变成2分子

3-磷酸甘油醛的过程。II阶段产生能量

2分子3-磷酸甘油醛转变成乳酸的过程。磷酸化使葡萄糖不能自由逸出细胞；己糖激酶(hexokinase,HK)分四型，肝中为葡萄糖激酶(glucokinase,GK)；反应不可逆。1.葡萄糖磷酸化成6-磷酸葡萄糖（glucose-6-phosphate,G-6-P)从糖原的葡萄糖单位开始氧化2.6-磷酸葡萄糖异构为6-磷酸果糖(fructose-6-phosphate,F-6-P)3.6-磷酸果糖转变成1,6-二磷酸果糖

(1,6-fructose-biphosphate,F-1,6-BP)

磷酸果糖激酶-1

(phosphofructo-kinase-1,PFK-1)

也是磷酸化反应。

不可逆反应

4.磷酸己糖裂解成2个磷酸丙糖反应可逆,由醛缩酶(aldolase)催化5.磷酸丙糖同分异构化磷酸丙糖异构酶G→2分子3-磷酸甘油醛，消耗2分子ATP。6.3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸醛基氧化成羧基，并加入一分子磷酸，形成混合酸酐。脱下的氢由NAD+接受。7.1,3-二磷酸甘油酸转变成

3-磷酸甘油酸反应可逆此步为底物水平磷酸化8.3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸9.2-磷酸甘油酸转变成磷酸烯醇式丙酮

酸(PEP)反应引起分子内能量重新分布，形成高能磷酸键。10.PEP转变成丙酮酸

（pyruvate)第二次底物水平磷酸化，反应不可逆。烯醇式立即自发转变为酮式。

11.丙酮酸→乳酸(lactate)

■此为还原反应，NADH+H+来自于

3-磷酸甘油醛脱氢。

■乳酸是糖酵解的终产物。糖酵解的全过程：（四）糖无氧分解的小结1.糖的无氧分解是在不需要氧的情况下，使丙酮酸转变成乳酸的过程。既无氧酵解。

2.由于3-磷酸甘油醛氧化脱氢生成NADH+H+，在无氧的条件下，后者不能进入电子传递链，而是将其交给丙酮酸还原成乳酸。NADH+H+氧化成NAD+。3-磷酸甘油醛1，3-2磷酸甘油酸乳酸丙酮酸NAD+NADH+H+无O23．糖的无氧分解产能的方式和数量产能的方式：底物水平磷酸化。产能的数量：1分子葡萄糖产生2分子ATP；

1分子葡萄糖产生3分子ATP。4．糖无氧分解整个过程有三步不可逆反应5．糖无氧分解的总反应式:

G+2ADP+2Pi→2乳酸+2ATP+2H2O6．终产物乳酸的去路——乳酸的循环；即乳酸再利用。（五）糖无氧分解的生理意义1．机体在缺氧的情况下，获取能量的有效方

式；即应急供能的途径。2．在某些正常组织中，有氧的情况下，也是一条重要的供能途径。3．糖的无氧分解不仅能提供能量，而且还能提供碳源物质，参与蛋白质、脂肪酸的生物合成。（六）糖无氧分解的调节1.6-磷酸果糖激酶-1（PFK-1）

2．丙酮酸激酶

丙酮酸激酶具有双重作用，别构调节：

F-1,6-BP为变构激活剂；

ATP和肝内Ala为变构抑制剂。共价修饰调节：胰高血糖素通过cAMP使PKA磷酸化而抑制其活性3.己糖激酶和葡萄糖激酶

己糖激酶是别构酶，受G-6-P反馈抑制；其特异性差，可催化多种己糖磷酸化；Km值较低，为0.01mM；它有四种同工酶，分布在不同的组织中。葡萄糖激酶不是别构酶，为己糖激酶的同工酶IV型。它存在于肝细胞内，受胰岛素诱导合成。其特异性强，只能催化葡萄糖磷酸化；Km值高，为10―15mM。第三节糖的有氧氧化（一）糖有氧分解的概念糖在有氧的条件下，经三羧酸循环彻底氧化成H2O和CO2，同时释放能量的过程称为有氧分解。也称为有酵解。这是糖氧化的主要方式。（二）糖有氧分解的反应部位

糖的有氧分解分别在不同亚细胞单

位进行，葡萄糖转变成丙酮酸是在

细胞浆中，丙酮酸氧化生成CO2和

H2O是在线粒体中进行的。（三）糖有氧分解的反应过程根据糖有氧分解的反应特点不同可分为三阶段；1阶段的反应葡萄糖转变成2分子丙酮酸的过程。II阶段的反应

2分子丙酮酸氧化脱羧生成2分子乙酰

CoAIII阶段的反应

2分子乙酰CoA进入三羧酸循环。1阶段的反应过程

此阶段与无氧分解的过程相似。不同的是3-磷酸甘油醛脱氢生成NADH+H+的去向不同。在无氧的情况下，NADH+H+在胞浆中将丙酮酸还原生成乳酸；在有氧的情况下，NADH+H+经穿梭作用进入线粒体，氧化成水和能量。II阶段的反应过程

此阶段是丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA过程。⑴丙酮酸的氧化反应为α-氧化脱羧，反应不可逆。⑵反应中生成的NADH+H+直接进入电子传递链进行氧化磷酸化生成水，产生2X3ATP。生成的乙酰CoA进入三羧酸循环。

CO2可由肺呼出或参与机体内代谢。

反应特点：⑶此反应中的丙酮酸脱氢酶复合体由三种酶及五种辅助因子组成：三种酶：丙酮酸脱氢酶二氢硫辛酰胺转乙酰化酶二氢硫辛酰胺脱氢酶五种辅助因子：TPP（VB1）、硫辛酸、HSCoA（泛酸）、FAD（VB2）、NAD+（Vpp）。辅酶A结构：III阶段的反应过程

此阶段是乙酰CoA进入三羧酸循环（tricarboxylicacidcycle,TAC).

首先乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸,然后进行氧化脱羧等步骤,再生成草酰乙酸的过程。由于柠檬酸分子中含有三个羧基,故又称为柠檬酸循环和Krebs循环.

1.三羧酸循环的反应过程2.TAC的反应特点：

⑴乙酰CoA进入TAC经两次脱羧后,生成的CO2并不是来自乙酰基的,而是草酰乙酸上的羧基.也就是说;消耗草酰乙酸上的羧基,乙酰基作为补充,草酰乙酸的分子结构不变.这就是代谢的特点。⑵TAC进行四次氧化,产生的四对还原当量(即四对氢).然后进入线粒体进行氧化磷酸化,产生能量为11个ATP.另外,TAC还进行一次底物水平磷酸化,生成1个ATP.因此TAC共生成能量12个ATP.

⑶TAC中有三个关键酶：柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、

α-酮戊二酸脱氢酶复合体。⑷TAC是两用代谢途径即合成代谢和分解代谢在分解代谢途径中,它不仅仅是糖分解的末端氧化途径,也是脂肪和氨基酸分解的末端氧化途径.它们都可以转变成乙酰CoA或者是TAC的中间体被氧化.

在合成代谢途径中,TAC的中间体可以作为原料,参与许多物质的合成.因此;TAC是糖脂肪氨基酸代谢的枢纽.⑸草酰乙酸的填补反应

⑹CO2的生成CO2的生成方式是有机酸的脱羧.

有2种形式:

单纯脱羧——α-单纯脱羧

β-单纯脱羧氧化脱羧——α-氧化脱羧

β-氧化脱羧⑺总反应式:

乙酰CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O——→2CO2+3NADH+3H++FADH2+GTP+HSCoA（三）糖有氧分解的生理意义1.糖有氧分解是糖氧化供能的主要方式,其ATP的生成是无氧分解的18―19倍.

葡萄糖2丙酮酸：净产生6或8个ATP。

2丙酮酸2乙酰CoA：产生3X2个ATP。

2乙酰CoACO2和H2O:共产生12X2个ATP。结论：1molG彻底氧化成CO2和H2O，可净生成36或38molATP。1分子葡萄糖单位彻底氧化成CO2和H2O，净生成37或39molATP。2.糖有氧分解是体内物质代谢的中心枢纽（四）糖有氧分解的调节1.丙酮酸脱氢酶复合体受双重调节:

别构调节共价修饰调节.2.柠檬酸合酶变构激活剂：ADP

变构抑制剂：NADH、琥珀酰CoA、柠檬酸、ATP.3.异柠檬酸脱氢酶变构激活剂：ADP、Ca2+

变构抑制剂：ATP4.–酮戊二酸脱氢酶复合体与丙酮酸脱氢酶复合体相似。（五）巴士效应

概念:有氧氧化抑制无氧酵解的现象.

机制:有氧时,NADH进入线粒体氧化,丙

酮酸不能进一步生成乳酸.

无氧时,NADH不能氧化,将丙酮酸

还原成乳酸。

三磷酸戊糖途径

（pentosephosphatepathway)

(一)磷酸戊糖途径的概念磷酸戊糖途径是指6-磷酸葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+,前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的过程。故又称为己糖旁路。(二)磷酸戊糖途径的反应部位

在细胞液中进行(三)磷酸戊糖途径的反应过程根据磷酸戊糖途径的反应特点可

分为二个阶段:1阶段氧化脱羧反应

6-磷酸葡萄糖5-磷酸核糖

II阶段非氧化反应基团转移生成3-磷酸甘油醛6-磷

酸果糖1阶段的反应过程此阶段为6-磷酸葡萄糖氧化脱羧生

成5-磷酸核糖、CO2、NADPH+H+

的过程。反应特点:⑴6-磷酸葡萄糖脱氢酶和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶为此代谢途径的关键酶.⑵二次氧化反应脱下的氢由NADP+接受生成NADPH+H+.⑶反应生成5-磷酸核糖是体内一个非常重要的中间产物.II阶段的反应过程

此阶段是通过2C、4C、6C、7C等糖的演变生成3-磷