考研江南大学生物化学(糖代谢)课件

第七章糖代谢重要的能量来源重要的中间代谢产物本章主要内容多糖的酶促降解糖的分解代谢糖的无氧代谢-----酵解（EMP途径）糖的有氧氧化-----（EMP-TCA途径）乙醛酸循环途径磷酸戊糖（HMS）途径/单磷酸己糖支路（HMP途径）磷酸解酮酶（PK）途径与异型乳酸发酵（自习）脱氧酮糖酸（ED）途径与细菌酒精发酵（自习）葡萄糖分解代谢途径的相互联系糖的合成代谢糖异生作用多糖的合成第一节多糖的酶促降解细胞外：多糖被降解成单糖或双糖←消化单糖或双糖进入细胞内←吸收细胞内：单糖进行中间代谢一、淀粉的降解淀粉的降解主要通过淀粉水解酶(淀粉酶)完成，除此之外，淀粉磷酸化酶也可以催化淀粉降解。淀粉经淀粉酶作用被降解成单糖或寡糖；寡糖经寡糖水解酶，如糊精酶、麦芽糖酶等降解成单糖；单糖以磷酸化形式主动运输进细胞；单糖进入细胞后进行分解代谢或合成代谢。凡能催化淀粉分子及其片段中α-葡萄糖苷键水解的酶，统称淀粉酶（amylase）。淀粉酶主要分为α-淀粉酶、β-淀粉酶、γ-淀粉酶、和异淀粉酶4类。1、α-淀粉酶α-淀粉酶又称液化酶、淀粉-1,4-糊精酶。系统名称：α-1,4-葡聚糖水解酶(编号：EC3.2.1.1)。α-淀粉酶作用机制α-淀粉酶是内切酶，从淀粉分子内部随机切断α-1,4糖苷键，不能水解α-1,6-糖苷键、以及与非还原性末端相连的α-1,4-糖苷键。α-淀粉酶水解产物直链淀粉：大部分为直链糊精、少量为麦芽糖与葡萄糖支链淀粉：大部分为分支糊精、少量为麦芽糖与葡萄糖，底物分子越大，水解效率越高。2、β-淀粉酶β-淀粉酶又叫淀粉-1,4-麦芽糖苷酶。系统名称：α-1,4-葡聚糖麦芽糖苷酶

(编号：EC3.2.1.2)。β-淀粉酶作用机制β-淀粉酶是外切酶，从淀粉分子的非还原性末端，依次切割α-1,4-麦芽糖苷键，生成β-型的麦芽糖；作用于支链淀粉时，遇到分支点即停止作用，剩下的大分子糊精称为β-极限糊精。β-淀粉酶水解产物直链淀粉：β-麦芽糖。支链淀粉：β-麦芽糖和β-极限糊精。α-淀粉酶和β-淀粉酶的比较3、γ-淀粉酶γ-淀粉酶又称糖化酶、葡萄糖淀粉酶。系统名称：α-1,4-葡聚糖葡萄糖水解酶（编号：EC3.2.1.3)。γ-淀粉酶作用方式γ-淀粉酶是一种外切酶。从淀粉分子的非还原性末端，依次切割α-1,4-葡萄糖苷键，产生β-葡萄糖。遇α-1,6和α-1,3-糖苷键时也可缓慢水解。γ-淀粉酶水解产物葡萄糖。4、异淀粉酶异淀粉酶又叫脱支酶、淀粉-1,6-葡萄糖苷酶。系统名称：葡聚糖-1,6-葡聚糖水解酶(编号：EC3.2.1.33)。异淀粉酶作用方式异淀粉酶专一性水解支链淀粉或糖原的α-1,6-糖苷键，异淀粉酶对直链淀粉不作用。异淀粉酶水解产物生成长短不一的直链淀粉(糊精)。淀粉酶的比较作用方式产物现象α-淀粉酶α-1,4-葡糖苷键不切α-1,6-键，内切酶α-糊精,麦芽寡糖,葡萄糖淀粉粘度下降快,碘反应颜色变浅糖化酶γ-淀粉酶从非还原性末端依次切割葡萄糖单位,α-1,4-键，α-1,6-键都能水解葡萄糖还原糖增加快β-淀粉酶从非还原性末端依次切割麦芽糖单位,不切α-1,6-键β-麦芽糖和β-极限糊精还原糖增加快,碘反应变紫红色异淀粉酶α-1,6-键,内切酶直链淀粉碘反应兰色加深5、淀粉磷酸化酶催化的淀粉降解除淀粉水解酶之外，淀粉磷酸化酶也可以催化淀粉降解。淀粉+nH3PO4nG-1-PnG-1-PnG-6-PnG+nPi淀粉磷酸化酶变位酶磷酸酯酶二、糖原的降解糖原的降解主要由糖原磷酸化酶、脱支酶等协同合作。糖原降解方式采用磷酸解。糖原降解产物大量1-P葡萄糖、少量葡萄糖。糖原降解步骤在糖原磷酸化酶催化下，先从各支链上部分水解下葡萄糖分子，形成1-磷酸葡萄糖。经转移酶催化，将支链上剩余的第二个葡萄糖单位开始的短链转移到较长的葡萄糖链上。在去分支酶作用下，除去分支处葡萄糖分子。反应方程三、纤维素的水解纤维素是由β-D-1,4葡萄糖苷键组成的多糖。水解纤维素的酶为纤维素酶，包括：Cx、C1和β-葡糖苷酶/纤维二糖酶。Cx酶（内切型酶）可随意水解内部β-1,4糖苷键，类似于α-淀粉酶。Gn→Gn-m+Gm，Gn：纤维素分子，Gn-m、Gm：纤维糊精。C1酶（外切型酶）从非还原端每隔2个Glu单元切一下，类似于β-淀粉酶。Gn→Gn-2+G2β-葡糖苷酶类似麦芽糖酶，可水解纤维二糖。G2→2G，*产物是β-葡萄糖（可转变成α型）人和动物不能合成纤维素酶类，微生物可以合成。四、双糖的分解许多微生物通过其分泌的酶的作用，可利用一些双糖如蔗糖、麦芽糖、乳糖等，使它们磷酸解或水解为单糖，再进一步降解。蔗糖分解主要磷酸解成：1-P葡萄糖+果糖蔗糖→少数水解成：葡萄糖+果糖麦芽糖分解主要磷酸解成：1-P葡萄糖+葡萄糖

麦芽糖→少数水解成：2分子葡萄糖乳糖分解第二节糖的分解代谢葡萄糖分解代谢的主要途径无氧代谢——糖酵解途径(EMP途径)有氧代谢——EMP途径-TCA循环-呼吸链-氧化磷酸化乙醛酸循环磷酸戊糖支路(HMP途径)葡萄糖分解代谢的生理意义一、酵解与发酵的涵义发酵：广义上说是微生物的无氧代谢过程。在无氧条件下，微生物将葡萄糖或其它有机物分解生成ATP及NADH，又以不完全分解产物作为电子受体，还原生成发酵产物的无氧代谢过程。发酵工业领域的发酵是泛指通过微生物及其它生物材料的工业培养，通过工艺条件控制其新陈代谢，从而合成并积累发酵产品的种种生产过程。（包括有氧和无氧发酵）酵解：葡萄糖经酶催化降解，生成丙酮酸并产生ATP的过程。酵解途径又称EMP途径/EM途径/二磷酸己糖HDP途径。糖酵解在无氧和有氧条件下都能进行。二、糖酵解途径

（Embden-Meyerhof-Parnas，EMP途径）Glycolysistakesplaceinthecytosolofcells.GlucoseenterstheGlycolysispathwaybyconversiontoglucose-6-phosphate.InitiallythereisenergyinputcorrespondingtocleavageoftwoPbondsofATP.葡萄糖的活化Glucose+2ADP+2NAD++2Pi

己糖的裂解三碳糖氧化2Pyruvate+2ATP+2NADH+2H+

1、葡萄糖分子活化阶段1）TheHexokinaseReaction己糖激酶反应TheATP-dependentphosphorylationofglucosetoformglucose6-phosphate(G6P)isthefirstreactionofglycolysis,andiscatalyzedbyhexokinases.己糖激酶是糖酵解途径的第一个调节酶/限速酶，它摧化葡萄糖的磷酸化反应。1）葡萄糖的磷酸化反应此反应为不可逆反应，ΔGo’=-17.1kJ/mol。己糖激酶的专一性不强，可催化己糖磷酸化，它需二价离子Mg2+或Mn2+作为辅助因子，G-6-P和ATP是其变构抑制剂。专一性强的葡萄糖激酶也可以催化此反应。葡萄糖磷酸化反应的意义：使葡萄糖分子活化，易参与代谢反应；磷酸化葡萄糖分子极性强，不能从胞内外渗；磷酸化糖在后续反应中可转化为高能磷酸化合物ATP。TheFunctionofHexokinaseReactionThephosphorylationaccomplishestwogoals:First,thehexokinasereactionconvertsnonionicglucoseintoananionthatistrappedinthecell,sincecellslacktransportsystemsforphosphorylatedsugars.Second,theotherwisebiologicallyinertglucosebecomesactivatedintoalabileformcapableofbeingfurthermetabolized.ATPandMg++ascofactorofHexokinaseThereactioninvolvesnucleophilicattackoftheC6hydroxylOofglucoseonPoftheterminalphosphateofATP.ATPbindstotheenzymeasacomplexwithMg++.Mg++

interactswithnegativelychargedphosphateoxygenatoms,providingchargecompensation&promotingafavorableconformationofATPattheactivesiteoftheHexokinaseenzyme.2）Phosphohexose

Isomerase磷酸己糖异构反应Thesecondreactionofglycolysisisanisomerization,inwhichG6Pisconvertedtofructose6-phosphate(F6P).Theenzymecatalyzingthisreactionisphosphohexose

isomerase(alsoknownasphosphoglucose

isomerase).ΔGo’=1.67kJ/mol3）6-Phosphofructo-1-KinaseF-6-P磷酸化反应

(Phosphofructokinase-1,PFK-1)ThenextreactionofglycolysisinvolvestheutilizationofasecondATPtoconvertF6Ptofructose1,6-bisphosphate(F1,6BP).ΔGo’=-14.2kJ/molPhosphofructokinaseReaction磷酸果糖激酶反应ThishighlyspontaneousreactionhasamechanismsimilartothatofHexokinase.ThePhosphofructokinasereactionistherate-limitingstepofGlycolysis.Theenzymeishighlyregulated.此反应为不可逆反应，果糖二磷酸酶可催化逆向反应，使F-1,6-2Pi水解成F-6-P和磷酸。磷酸果糖激酶PFK是酵解途径中最重要的限速酶。ATP、2,3-二磷酸甘油酸是其变构抑制剂，柠檬酸、脂肪酸可增强抑制作用；ADP、AMP、无机磷、K+是其变构激活剂。2、己糖裂解阶段一分子双磷酸己糖生成两分子磷酸丙糖。醛缩酶催化裂解反应磷酸丙糖异构化酶催化异构反应TheCleavageReactionofHexose己糖裂解反应ΔGo’=+24kJ/mol，反应可逆，平衡趋向F-1,6-2Pi的生成。TriosePhosphateIsomeraseReaction磷酸丙糖异构反应TriosePhosphateIsomerase(TIM)catalyzesisomerizationofTriosePhosphate.ΔGo’=+7.7kJ/mol。Glycolysiscontinuesfromglyceraldehyde-3-P.TIM's

Keqfavorsdihydroxyacetone-P.Removalofglyceraldehyde-3-Pbyasubsequentspontaneousreactionallowsthroughput.3、三碳糖氧化阶段1）1,3-二磷酸甘油酸的形成Glyceraldehyde-3-phosphateDehydrogenasecatalyzes:glyceraldehyde-3-P+NAD++Pi1,3-bisphosphoglycerate+NADH+H+ΔGo’=+49.37-43.09=6.28kJ/mol为酵解途径中的第一个氧化产能步骤。1,3-二磷酸甘油酸的形成Exergonicoxidationofthealdehydeinglyceraldehyde-3-phosphate,toacarboxylicacid,drivesformationofanacylphosphate,a"highenergy"bond(~P).ThisistheonlystepinGlycolysisinwhichNAD+isreducedtoNADH.3-磷酸-甘油醛脱氢酶催化3-二磷酸甘油醛的氧化和磷酸化。该酶为变构酶，位于活性中心的半胱氨酸的-SH是酶活性中心的必需基团，烷化剂(如碘乙酸)和重金属对该酶有不可逆抑制作用。2）第一步底物磷酸化磷酸甘油酸激酶催化1,3-二磷酸甘油酸脱去磷酸，同时使ADP转化为ATP。

第一步底物磷酸化3-磷酸甘油醛脱氢酶催化:ΔGo’=+6.28kJ/mol

glyceraldehyde-3-P+NAD++Pi1,3-bisphosphoglycerate+NADH+H+磷酸甘油酸激酶催化:ΔGo’=-18.83kJ/mol1,3-bisphosphoglycerate+ADP3-phosphoglycerate+ATP这两个反应构成一个能量偶联过程----底物水平磷酸化：

3-磷酸甘油醛+Pi+ADP+NAD+→3-磷酸甘油酸+ATP+NADH+H+3）2-二磷酸甘油酸的形成磷酸甘油酸变位酶催化3-二磷酸甘油酸磷酸基团移位，生成2-磷酸甘油酸。Phosphoglycerate

Mutasecatalyzes:ΔGo’=+4.44kJ/mol

3-phosphoglycerate2-phosphoglyceratePhosphateisshiftedfromtheOHonC3totheOHonC2.4）PEP的形成在烯醇化酶、Mg2+、Mn2+催化下，2-磷酸甘油酸(glycerate-2-phosphate)脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenol

pyruvate,PEP)，ΔGo’=+1.84kJ/mol磷酸烯醇式丙酮酸的超高能磷酸键：ΔGo’=-61.92kJ/mol.烯醇化酶需辅助因子Mg2+激活；氟磷酸离子能与Mg2+形成络合物，使酶失活←氟化物是烯醇化酶的不可逆抑制剂.5）第二步底物磷酸化——丙酮酸的形成在丙酮酸激酶、Mg2+、K+催化下，磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）将高能磷酸基交给ADP生成ATP。烯醇式丙酮酸自发转变为丙酮酸(pyruvate)。第二个底物水平磷酸化。此反应是第三个不可逆反应。丙酮酸激酶为四聚体变构蛋白，是酵解途径的第三个调节酶：长链脂肪酸、乙酰CoA、ATP、丙氨酸、Ca2+是其变构抑制剂；1,6-二磷酸果糖是其激活剂。此反应和上一个反应构成第二个能量偶联过程，从而产生第二个底物水平磷酸化：2-磷酸甘油酸+ADP→丙酮酸+ATP+H2OEMP途径总结糖酵解分为三个主要过程：葡萄糖分子活化：葡萄糖+2ATP→1,6-二磷酸果糖+2ADP己糖降解：1,6-二磷酸果糖→23-磷酸甘油醛氧化产能：23-磷酸甘油醛+2磷酸+4ADP+2NAD+→2丙酮酸+4ATP+2NADH+2H++2H2O总过程：葡萄糖+2磷酸+2ADP+2NAD+→2丙酮酸+2ATP+2H2O+2NADH+2H+第一步的己糖激酶、6-磷酸果糖激酶和最后一步的丙酮酸激酶催化的是不可逆反应，为限速步骤。4、糖酵解的调控糖酵解代谢途径有三个关键酶，即己糖激酶（葡萄糖激酶）、磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶。糖酵解代谢途径的调节主要是通过各种变构剂对三个关键酶进行变构调节。1）己糖激酶或葡萄糖激酶葡萄糖激酶是肝脏调节葡萄糖吸收的主要的关键酶。己糖激酶及葡萄糖激酶的变构剂己糖激酶hexokinase葡萄糖激酶glucokinaseG-6-P长链脂酰CoA--2）6-磷酸果糖激酶-16-磷酸果糖激酶-1是调节糖酵解代谢途径流量的主要节点。6-磷酸果糖激酶-16-phosphofructokinase-1ATP柠檬酸ADP、AMP1,6-二磷酸果糖2,6-二磷酸果糖-+3）丙酮酸激酶丙酮酸激酶pyruvate

kinaseATP丙氨酸(肝)1,6-二磷酸果糖-+5、丙酮酸的去路无氧条件下，丙酮酸→还原态产物。不同的生物由于酶系不同，去路也不同：①酵母菌的酒精发酵②甘油发酵：正常的，添加亚硫酸盐的，碱性条件下的③乳酸发酵有氧条件下，丙酮酸→乙酰CoA→TCA循环，完全氧化分解1）酵母菌的酒精发酵2）添加亚硫酸盐的甘油发酵由于NADH优先还原乙醛生成乙醇，因此若要积累甘油，需去除受氢体乙醛。添加亚硫酸盐的甘油发酵3）碱性条件下的甘油发酵4）乳酸菌的同型乳酸发酵6、糖酵解过程中的能量变化从葡萄糖开始进行的糖酵解，净生成2个ATP：

葡萄糖+2磷酸+2ADP+2NAD+→2丙酮酸+2ATP+2H2O+2NADH+2H+；从糖原开始进行的糖酵解，每个Glc单位净生成3个ATP：

6-P-葡萄糖+2磷酸+3ADP+2NAD+→2丙酮酸+3ATP+2H2O+2NADH+2H+。在有氧条件下，糖酵解形成的2个(NADH+H+)，可由呼吸链氧化，以氧为最终受氢体（生成H2O），从而产生5个ATP；在无氧条件下，糖酵解形成的2个(NADH+H+)以丙酮酸或丙酮酸降解产物（乙醛等）为受氢体，产生乳酸或乙醇等，不产生ATP。7、糖酵解的生理意义1)在无氧和缺氧条件下，作为糖分解供能的补充途径。2)在有氧条件下，作为某些组织细胞主要的供能途径。糖酵解是生物界普遍存在的供能途径：酵解途径是单糖分解代谢的一条最重要的基本途径；在有氧条件下，少数组织以此获得一部分能量，如红细胞、表皮、视网膜等；在相对缺氧状态下，糖酵解过程加强，以获得所需的有限能量；酵解是单糖完全氧化（有氧条件下）分解成二氧化碳和水的必要准备阶段。葡萄糖的有氧氧化葡萄糖在有氧条件下彻底氧化，产生CO2和H2O，并释放出大量能量的过程称为糖的有氧氧化（呼吸作用）。该途径由糖酵解（EMP）、丙酮酸氧化脱羧、TCA循环、呼吸链水平氧化磷酸化四个代谢途径组成。第一阶段：葡萄糖→2丙酮酸+4H+2个ATP，是在细胞液中进行的，这与糖的无氧酵解途径相同。第二阶段：丙酮酸+CoASH→乙酰CoA+CO2+2H，是连接糖酵解和TCA循环的中心环节，由此反应进入线粒体中进行。第三阶段：乙酰CoA+3H2O→2CO2+CoASH+8H及1个GTP，是主要的氧化产能途径。呼吸链水平氧化磷酸化：24H+6O2→12H2O及28个ATP，是共用的终端生物氧化产能途径。三、丙酮酸氧化脱羧丙酮酸氧化脱羧是在丙酮酸脱氢酶系催化下，使丙酮酸转变成乙酰CoA。这一过程可以看作是TCA循环的准备阶段。丙酮酸氧化脱羧的重要性糖有氧分解代谢中的一个重要阶段连接糖酵解途径和三羧酸循环的中心环节糖代谢、脂代谢、氨基酸代谢的重要联系点最具代表性的复合酶系糖酵解乙酰辅酶A丙酮酸三羧酸循环连接糖酵解和三羧酸循环的中心环节泛酸巯基乙胺腺苷-3’-磷酸焦磷酸1、丙酮酸氧化脱羧的总体过程丙酮酸(pyruvate)进入线粒体(mitochondrium)，在丙酮酸脱氢酶系(pyruvate

dehydrogenasecomplex)的催化下，氧化脱羧生成乙酰CoA(acetyl

CoA)。

丙酮酸+HSCoA+NAD+→乙酰-CoA+CO2+NADH+H+由一分子葡萄糖氧化分解可产生两分子丙酮酸，故可生成两分子乙酰CoA，两分子CO2和两分子（NADH+H+），可生成2×2.5分子ATP。此为不可逆反应；丙酮酸脱氢酶系是糖有氧氧化途径的关键酶之一。丙酮酸进入线粒体Glycolysisoccursinthecytosolofcells.Pyruvateentersthemitochondriontobemetabolizedfurther.MitochondrialmatrixcontainsPyruvate

Dehydrogenase,enzymesofKrebsCycle,

and

otherpathways,e.g.,fattyacidoxidation&aminoacidmetabolism.Innermembranecontainconstituentsoftherespiratorychain&ATPSynthase.Pyruvate

DehydrogenaseReactionPyruvate

Dehydrogenase,catalyzesoxidativedecarboxylationofpyruvate,toformacetyl-CoA.2、丙酮酸氧化脱羧的反应历程丙酮酸脱氢酶系NADH+HNAD++CoA1丙酮酸羟乙基丙酮酸脱羧酶硫辛酸二氢硫辛酸乙酰转移酶二氢硫辛酸脱氢酶(E3)乙酰二氢硫辛酸二氢硫辛酸(E1)2(E2)345TPP乙酰-CoA丙酮酸氧化脱羧的反应历程丙酮酸脱羧：丙酮酸+TPP-E1→羟乙基-TPP-E1+CO2羟乙基氧化并转移：羟乙基-TPP-E1+硫辛酸-E2→乙酰二氢硫辛酸-E2+TPP-E1转酰基：乙酰二氢硫辛酸-E2+CoA→乙酰CoA+二氢硫辛酸-E2二氢硫辛酸脱氢氧化：二氢硫辛酸-E2+FAD-E3→硫辛酸-E2+FADH2-E3FADH2脱氢：FADH2-E3+NAD+→FAD-E3+NADH+H+3、丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系由三种酶单体构成：丙酮酸脱羧酶（E1），二氢硫辛酸乙酰基转移酶（E2），二氢硫辛酸脱氢酶（E3）。该多酶复合体有六种辅助因子：TPP，硫辛酸，NAD+，FAD，HSCoA和Mg2+。丙酮酸脱羧酶(E1)

辅助因子：TPP二氢硫辛酸乙酰基转移酶(E2)核心酶

辅助因子：硫辛酸、乙酰辅酶A二氢硫辛酸脱氢酶(E3)

辅助因子：FAD、NAD+、Mg2+4、丙酮酸脱氢酶系催化作用模式5、丙酮酸脱氢酶系的调控丙酮酸脱氢酶催化的反应是糖代谢分支点上的关键步骤，对控制糖的有氧氧化代谢有重要的作用。该反应体系受到严格的调节控制。变构调节——反馈抑制丙酮酸脱氢酶系----变构酶乙酰CoA

（-）↓

ATP

（-）E1E2E3

（-）

NADH

CoASH、NAD+可解除对酶系的反馈抑制丙酮酸脱氢酶系的调控共价修饰调节

[ATP]/[ADP]，[乙酰CoA]/[CoASH]，[NADH]/[NAD+]增高

↓(+)丙酮酸脱羧酶E1-Ser

激酶

丙酮酸脱羧酶E1-Ser-P，

有催化活性

磷酸酶

无催化活性

↑(+)

[ATP]低，[丙酮酸]高，[Ca2+]增加丙酮酸高可抑制E1的磷酸化。[Ca2+]高，能促进E1的去磷酸化。丙酮酸氧化脱羧6、丙酮酸的来路和去路（有氧）

甘油

→丙酮酸的生成

↓↑

→丙酮酸的消耗

磷酸二羟丙酮线粒体内

↓↑

糖酵解磷酸烯醇式丙酮酸氨基酸合成

Tyr,Trp,Phe

糖酵解↓↑糖异生

葡萄糖

糖酵解

丙酮酸

氨基酸合成Ala,Val,Leu

糖异生↓氨基酸分解

草酰乙酸

乙酰辅酶A

Ala,Gly,Ser,Cys,Trp,Thr

苹果酸7、乙酰CoA的来路和去路丙酮酸氧化脱羧Leu,Lys,Trp,Tyr,Phe

酮体

分解Ile

丙酮脂肪酸

β-氧化

乙酰CoA

缺草酰乙酸乙酰乙酰CoA→β-羟丁酸

丙二酸单酰CoA

+琥珀酰CoA

乙酰乙酸

合成

+草酰乙酸脂肪酸糖异生葡萄糖

TCA循环→乙酰CoA的生成

→乙酰CoA的消耗

胞液内8、乙酰辅酶A的功能AcetylCoA

functionsas:inputtoKrebsCycle,wheretheacetatemoietyisfurtherdegradedtoCO2.donorofacetateforsynthesisoffattyacids,ketonebodies,&cholesterol.四、三羧酸循环(TCA循环)TCA循环以乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合成含三个羧基的柠檬酸开始，故称三羧酸循环（Tricarboxylicacidcycle,TCA循环），又称柠檬酸循环或Krebs循环。柠檬酸的合成α-酮戊二酸的形成琥珀酸的形成草酰乙酸的再生TCA循环在物质代谢和能量代谢中都很重要。TCA循环是糖、脂肪、氨基酸等营养物质的不完全降解产物最后集中彻底氧化分解的公共途径。1、TCA循环的概念TCA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。乙酰CoA+2H2O+3NAD++FAD+ADP+Pi

→2CO2+3(NADH+H+)+FADH2+ATP+CoASH三羧酸循环在线粒体中进行。一分子乙酰CoA氧化分解后共可生成10分子ATP，故此阶段可生成2×10=20分子ATP。2、TCA循环的特点循环反应在线粒体(mitochondrium)中进行，为不可逆反应。每完成一次循环，氧化分解掉一分子乙酰基，可生成10分子ATP。循环的中间产物既不能通过此循环反应生成，也不被此循环反应所消耗。三羧酸循环中有两次脱羧反应，生成两分子CO2。循环中有四次脱氢反应，生成三分子NADH和一分子FADH2。循环中有一次底物水平磷酸化，生成一分子GTP。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。3、反应历程三羧酸循环Acetyl-CoAH2OCoASH草酰乙酸柠檬酸合成酶柠檬酸H2O1顺乌头酸酶2顺乌头酸2顺乌头酸酶H2O异柠檬酸３

异柠檬酸脱氢酶NAD+NADH+H+334

–酮戊二酸脱氢酶......CoASHNADNADH+H++5.

琥珀酰CoA合成酶琥珀酰CoAGDP+PiGTPCoASH琥珀酸６.琥珀酸脱氢酶FADFADH2延胡索酸７.延胡索酸酶L-苹果酸８.苹果酸脱氢酶H2ONADH+HNAD+CO2CO2草酰琥珀酸α-酮戊二酸451）柠檬酸的合成在柠檬酸合酶催化下，草酰乙酸与乙酰CoA反应，生成柠檬酸。TheaceticacidsubunitofacetylCoAiscombinedwithoxaloacetatetoformamoleculeofcitrate.

TheacetylcoenzymeAactsonlyasatransporterofaceticacidfromoneenzymetoanother.

AfterStep1,thecoenzymeisreleasedbyhydrolysissothatitmaycombinewithanotheraceticacidmoleculetobegintheKrebscycleagain.柠檬酸合酶+H2OHSCoA柠檬酸的合成柠檬酸的合成反应为TCA循环的第一个不可逆限速步骤，乙酰辅酶A的高能硫酯键水解释放的大量能量推动柠檬酸的合成。ΔGo’=-32.2kJ/mol柠檬酸合酶柠檬酸合酶是柠檬酸循环的特征性酶和限速酶。ATP，NADH，琥珀酰CoA，脂酰CoA抑制柠檬酸合酶。氟乙酸形成的氟乙酰CoA与草酰乙酸缩合可生成氟柠檬酸（致死性合成反应），它与乌头酸酶结合抑制柠檬酸循环。2）α-酮戊二酸的形成柠檬酸异构化形成异柠檬酸异柠檬酸氧化脱羧形成α-酮戊二酸①柠檬酸异构化在顺乌头酸酶[Aconitase(E.C.4.2.1.3)]催化下，柠檬酸经顺乌头酸异构化成异柠檬酸。ΔGo’=+6.27kJ/molThecitricacidmoleculeundergoesanisomerization.

Ahydroxylgroupandahydrogenmoleculeareremovedfromthecitratestructureintheformofwater.

Thetwocarbonsformadoublebonduntilthewatermoleculeisaddedback.

Onlynow,thehydroxylgroupandhydrogenmoleculearereversedwithrespecttotheoriginalstructureofthecitratemolecule.

Thus,isocitrateisformed.顺乌头酸酶②异柠檬酸氧化TheisocitratemoleculeisoxidizedbyaNADmolecule.

TheNADmoleculeisreducedbythehydrogenatomandthehydroxylgroup.TheNADbindswithahydrogenatomandcarriesofftheotherhydrogenatomleavingacarbonylgroup.

Thisstructureisveryunstable,soamoleculeofCO2

isreleasedcreatingalpha-ketoglutarate.ΔGo’=-7.1kJ/molNADH+H++CO2NAD+异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶催化的反应属于β裂解反应，脱去了原来草酰乙酸上的羧基，反应生成的α-酮戊二酸是碳、氮代谢的公共中间产物。此反应是TCA循环中的第一次氧化脱羧反应，也是第二个不可逆限速步骤。异柠檬酸脱氢酶是变构调节酶，该酶有两种同工酶。ADP别构激活异柠檬酸、Mg2+，NAD+，ADP具有正协同效应NADH，ATP为别构抑制物能荷低有利于反应进行该酶可被磷酸化而抑制植物中异柠檬酸也可裂解生成琥珀酸和乙醛酸3）琥珀酸的形成α-酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰-CoA琥珀酰-CoA转移高能硫酯键形成琥珀酸，并导致底物水平磷酸化①α-酮戊二酸氧化脱羧Inthisstep,coenzymeA,returnstooxidizethealpha-ketoglutaratemolecule.

AmoleculeofNADisreducedagaintoformNADHandleaveswithanotherhydrogen.

Thisinstabilitycausesacarbonylgrouptobereleasedascarbondioxideandathioesterbondisformedinitsplacebetweentheformeralpha-ketoglutarateandcoenzymeAtocreateamoleculeofsuccinyl-coenzymeAcomplex.ΔGo’=-33.2kJ/molNAD++HSCoANADH+H++CO2α-酮戊二酸脱氢酶系α-酮戊二酸氧化脱羧α-酮戊二酸脱氢酶复合体催化形成琥珀酰CoA，有三个作用：驱使NAD+还原，促使反应向氧化方向进行并大量放能，相当的能量以琥珀酰CoA高能键贮存起来，此高能硫酯键可用于下步的底物水平磷酸化。琥珀酰辅酶A性质活泼，可与甘氨酸合成卟啉环，进而合成血红素、叶绿素、细胞色素等。此反应是TCA循环中的第二次氧化脱羧反应，也是第三个不可逆限速反应。在以上四种酶的作用下，与乙酰CoA等量的碳原子都以CO2形式释放出来了（依次为草酰乙酸上的两个羧基）。α-酮戊二酸脱氢酶复合体α-酮戊二酸脱氢酶复合体与丙酮酸脱氢酶复合体非常相似，也由三种酶蛋白和六种辅助因子（TPP，硫辛酸，CoA，FAD，NAD+，Mg2+）组成。α-酮戊二酸脱氢酶复合体的E1、E2与丙酮酸脱氢酶复合体的E1、E2不同，分别为α-酮戊二酸脱羧酶分子（12个），转琥珀酰基酶分子（24个）；而E3（12个二氢硫辛酸脱氢酶）及六个辅助因子（TPP、CoASH、硫辛酸、NAD+、FAD、Mg2+）与丙酮酸脱氢酶复合体完全相同。α-酮戊二酸脱氢酶复合体的催化作用机制也与丙酮酸脱氢酶复合体相似。②底物磷酸化AwatermoleculeshedsitshydrogenatomstocoenzymeA.

Then,afree-floatingphosphategroupdisplacescoenzymeAandformsabondwiththesuccinylcomplex.

ThephosphateisthentransferredtoamoleculeofGDPtoproduceanenergymoleculeofGTP.

Itleavesbehindamoleculeofsuccinate.这是TCA循环中唯一一步底物水平磷酸化反应，它是前一步反应生成的高能键的能量转移反应。ΔGo’=-2.9kJ/mol琥珀酸分子对称→以后几步各反应部位具有同等几率。GDP+PiGTP琥珀酰CoA合成酶4）草酰乙酸的再生琥珀酸脱氢形成延胡索酸延胡索酸加水形成苹果酸苹果酸脱氢形成草酰乙酸①琥珀酸脱氢Inthisstep,succinateisoxidizedbyamoleculeofFAD(Flavinadeninedinucleotide).

TheFADremovestwohydrogenatomsfromthesuccinateandforcesadoublebondtoformbetweenthetwocarbonatoms,thuscreatingfumarate.ΔGo’≈0kJ/mol此反应是TCA循环中的第三次脱氢反应。丙二酸与琥珀酸结构相似，是很强的竞争性抑制剂。FADH2FAD琥珀酸脱氢酶②苹果酸形成Anenzymeaddswatertothefumaratemoleculetoformmalate.Themalateiscreatedbyaddingonehydrogenatomtoacarbonatomandthenaddingahydroxylgrouptoacarbonnexttoaterminalcarbonylgroup.ΔGo’≈0kJ/mol延胡索酸酶H2O③苹果酸脱氢Inthisfinalstep,themalatemoleculeisoxidizedbyaNADmolecule.

Thecarbonthatcarriedthehydroxylgroupisnowconvertedintoacarbonylgroup.

Theendproductisoxaloacetatewhichcanthencombinewithacetyl-coenzymeAandbegintheKrebscyclealloveragain.

ΔGo’=+29.7kJ/mol此反应是TCA循环的最后一步反应，也是第四次脱氢反应，经过这一步又回到了草酰乙酸分子。苹果酸脱氢酶NAD+NADH+H+InsummaryInsummary,threemajoreventsoccurduringtheKrebscycle.

OneGTP(guanosine

triphosphate)isproducedwhicheventuallydonatesaphosphategrouptoADPtoformoneATP;threemoleculesofNADarereduced;andonemoleculeofFADisreduced.

AlthoughonemoleculeofGTPleadstotheproductionofoneATP,theproductionofthereducedNADandFADarefarmoresignificantinthecell'senergy-generatingprocess.

ThisisbecauseNADHandFADH2donatetheirelectronstoanelectrontransportsystemthatgenerateslargeamountsofenergybyformingmanymoleculesofATP.4、TCA循环的调控

1）TCA循环本身制约系统的调节底物的推动作用：乙酰辅酶A，草酰乙酸。线粒体中的乙酰辅酶A，草酰乙酸一般不能使相关的酶达到饱和，因此酶促反应速率随底物浓度的增加而加快。产物的抑制作用：NADH，柠檬酸等。2）ATP、ADP和Ca2＋对柠檬酸循环的调节ATP抑制，ADP促进Ca2＋激活丙酮酸脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶3）TCA循环的调节位点第一个调控位点：柠檬酸合成酶。它是TCA循环的特征性酶，它催化的是第一个不可逆限速步骤。它对TCA循环前半段途径起主要调节作用。ADP、AMP、Pi、NAD+及乙酰CoA是变构激活剂；ATP、NADH、琥珀酰CoA、脂酰CoA和柠檬酸是变构抑制剂。第二个调控位点：异柠檬酸脱氢酶。第二个限速步骤。ADP、NAD+是变构激活剂；ATP、NADH是变构抑制剂。第三个调控位点：α-酮戊二酸脱氢酶复合体。第三个限速步骤。它对TCA循环后半段途径起主要调节作用。复合体中的二氢硫辛酸脱氢酶是变构调节酶，ATP、GTP、琥珀酰CoA、NADH及Ca2+是变构抑制剂。5、TCA循环的回补途径回补途径为TCA循环补充中间产物。TCA循环的回补途径主要有丙酮酸羧化支路乙醛酸循环其它无定向代谢途径。

如：L-Asp.脱氨生成草酰乙酸；

L-Glu.脱氨生成α-酮戊二酸。1）丙酮酸羧化支路丙酮酸羧化支路为TCA循环供应草酰乙酸和苹果酸。已经证明有好几种酶催化这一反应，其中，最具普遍意义的有：丙酮酸羧化酶苹果酸酶磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶丙酮酸羧化酶在丙酮酸羧化酶催化下，丙酮酸羧化形成草酰乙酸。丙酮酸羧化酶是寡聚酶，有四个亚基，各需一分子生物素和一个Mg2+作辅基，乙酰辅酶A是其变构激活剂。苹果酸酶苹果酸酶催化丙酮酸还原羧化成苹果酸。苹果酸酶存在于真核细胞中。磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶可催化磷酸烯醇式丙酮酸生成草酰乙酸。植物、细菌、人脑和心脏中可发生此反应。2）乙醛酸循环许多植物、微生物能够在乙酸或产生乙酰CoA的化合物中生长，同时种子发芽时可以将脂肪转化成糖。这是因为它们具有异柠檬酸裂解酶和苹果酸合成酶，存在着一个类似于TCA循环的乙醛酸循环缘故。这种循环是TCA循环的修改形式，但是不存在于动物中。在异柠檬酸裂解酶催化下，异柠檬酸→琥珀酸+乙醛酸在苹果酸合成酶催化下，乙醛酸+乙酰CoA+H2O→苹果酸+CoASH乙醛酸循环的特征反应乙醛酸循环与TCA循环的联系乙醛酸循环的反应历程在柠檬酸合成酶催化下，乙酰CoA+草酰乙酸+H2O→柠檬酸+CoASH在顺乌头酸酶,Fe2+催化下,柠檬酸→乌头酸+H2O→异柠檬酸在异柠檬酸裂解酶催化下，异柠檬酸→琥珀酸+乙醛酸在苹果酸合成酶催化下，乙醛酸+乙酰CoA+H2O→苹果酸+CoASH在苹果酸脱氢酶催化下，苹果酸+NAD+→草酰乙酸+NADH+H+总反应式：2乙酰CoA+NAD++2H2O→琥珀酸+2CoASH+NADH+H+异柠檬酸走了一个捷径，跳过TCA循环中的草酰琥珀酸、α-酮戊二酸、琥珀酰CoA，形成一个与TCA循环相联系的小循环。乙醛酸循环乙醛酸循环乙酰辅酶A乙醛酸循环的意义乙醛酸循环除了能作为TCA循环的补充支路之外，借此附属路线植物和某些微生物可以利用脂肪酸、乙酸作为唯一能源和碳源获得生物能量，合成糖类化合物和氨基酸、蛋白质，维持正常生长。3)其他回补途径三羧酸循环的

无定向代谢途径1乙酰辅酶A柠檬酸异柠檬酸-酮戊二酸琥珀酰辅酶A琥珀酸延胡索酸苹果酸草酰乙酸丙酮酸脂肪酸胆固醇氨基酸奇数碳链脂肪酸异亮氨酸蛋氨酸缬氨酸卟啉天冬氨酸苯丙氨酸酪氨酸葡萄糖氨基酸CO2表示处于该位点的三羧酸循环中间体可用于相应的生物合成途径。表示由该途径可补充三羧酸循环中间体的不足。6、TCA循环的生理意义TCA循环是细胞内各种能源物质（糖、脂、蛋白质三大物质通过生成乙酰CoA等）完全氧化分解的共同通路；TCA循环为细胞提供能量；TCA循环是糖、脂、蛋白质三大物质转化的枢纽。有氧氧化的生理意义为细胞提供能量乙酰CoA为糖、脂肪酸、氨基酸代谢的公共产物，经TCA循环三大物质可分解产能有氧氧化是糖、脂肪酸、甘油、氨基酸相互转化的联系点有氧氧化为生物合成提供碳链葡萄糖有氧氧化产生的能量

P/O=1.5

琥珀酸

FADNAD→FMN→Fe-S→Q→Cytb→Fe-S→Cytc1→Cytc→Cyta→Cyta3→O2P/O=2.5

P/O=1P/O=0.5P/O=1

10(NADH+H+)+2FADH2+6O2+28ADP+28Pi

→12H2O+10NAD++2FAD+（2.5×10+1.5×2）ATP+28H2O总反应式：

C6H12O6+6O2+32ADP+32Pi

→6CO2+32ATP+38H2O五、磷酸戊糖途径（HMP途径）磷酸戊糖途径（pentosephosphatepathway）是葡萄糖氧化分解的另一条重要途径，它的功能不是产生ATP，而是产生细胞所需的具有重要生理作用的特殊物质，如NADPH和5-磷酸核糖。这条途径存在于肝脏、脂肪组织、甲状腺、肾上腺皮质、性腺、红细胞等组织中。代谢相关的酶存在于细胞质中。1、HMP途径的反应历程磷酸戊糖途径是一个比较复杂的代谢途径：6分子葡萄糖经磷酸戊糖途径可以使1分子葡萄糖转变为6分子CO2。磷酸戊糖途径的过程见图25-2。反应可分为两个阶段：第一阶段是氧化反应，产生NADPH及5-磷酸核糖；第二阶段是非氧化反应，是一系列基团的转移过程。磷酸戊糖途径的两个阶段非氧化分子重排阶段

6核酮糖-5-P

5果糖-6-P5葡萄糖-6-P氧化脱羧阶段

6G-6-P6

葡萄糖酸-6-P6

核酮糖-5-P

6NADP+6NADPH6NADP+6NADPH6CO26H2O第一阶段-------6-磷酸葡萄糖的氧化降解6-磷酸葡萄糖在6-磷酸葡萄糖脱氢酶(Glucose-6-phosphatedehydrogenase,G-6-PD）、6-P-葡萄糖酸内酯水解酶、及6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶的催化下，以NADP+作为它们的辅酶，G-6-P在第一位碳原子上脱氢脱羧而转变为5-磷酸核酮糖，同时生成2分子NADPH+H+及1分子CO2。5-磷酸核酮糖在异构酶的作用下成为5-磷酸核糖。6-磷酸葡萄糖脱氢酶催化的反应不可逆，是HMP途径的限速步骤，NADP+起激活作用；NADPH起反馈抑制作用。在这一阶段中产生了NADPH+H+和5-磷酸核糖这两个重要的代谢产物。HMP途径的氧化脱羧阶段NADP+

NADPH+H+

H2O

NADPH+H+NADP+5-磷酸核酮糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸内酯6-磷酸葡萄糖酸CO26-磷酸葡萄糖脱氢酶内酯酶6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶第二阶段----磷酸戊糖的非氧化分子重排在这一阶段中磷酸戊糖继续代谢，通过一系列的反应，循环再生成G-6-P。5-磷酸核酮糖经异构反应转变为5-磷酸核糖或5-磷酸木酮糖；三种形式的磷酸戊糖经转酮醇酶催化转移酮醇基(-CO-CH20H)及转醛醇酶催化转移醛醇基(-CHOH-CO-CH20H)，进行基团转移，中间生成三碳和七碳、四碳和六碳等的单糖磷酸酯；最后转变成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛，3-磷酸甘油醛进一步代谢成为G-6-P。HMP途径的非氧化分子重排阶段H2OPi6

5-磷酸核酮糖2

5-磷酸核糖2

5-磷酸木酮糖2

3-磷酸甘油醛2

7-磷酸景天庚酮糖2

4-磷酸赤藓丁糖2

6-磷酸果糖2

5-磷酸木酮糖2

3-磷酸甘油醛2

6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖1

6-磷酸果糖转醛酶异构酶转酮酶转酮酶醛缩酶阶段之一阶段之二阶段之三1）5-磷酸核酮糖的异构化反应磷酸戊糖差向异构酶磷酸戊糖异构酶5-磷酸木酮糖5-磷酸核糖5-磷酸核酮糖2）基团转移反应——转酮反应与转醛反应+24-磷酸赤藓糖+25-磷酸核糖23-磷酸甘油醛转酮酶、TPP、Mg2+转醛酶26-磷酸果糖+7-磷酸景天庚酮糖2H25-磷酸木酮糖2）基团转移反应——转酮反应与转醛反应(续前)+24-磷酸赤藓糖+23-磷酸甘油醛26-磷酸果糖转酮酶、TPP、Mg2+25-磷酸木酮糖3）3-磷酸甘油醛的异构、缩合与水解H2OPi1,6-二磷酸果糖23-磷酸甘油醛6-磷酸果糖醛缩酶二磷酸果糖酯酶异构酶2．HMP途径的产能情况HMP途径的终产物两分子3-P-甘油醛→转变成1分子G-6-P（+1ATP），

6-P-果糖→转变成G-6-P，于是：6×G-6-P+12NADP++6H2O→5×G-6-P+12NADPH+12H++6CO2。而G+ATP→G-6-P+ADP，于是：G+ATP+12NADP++6H2O→12NADPH+12H++6CO2+ADP，总产能12×2.5－1+1＝30ATP。3、HMP途径的生理意义磷酸戊糖途径不是供能的主要途径，它的主要生理作用是提供生物合成所需的一些原料。HMP途径产生大量的NADPH+H+，可作为生物合成所需的还原力；HMP途径中生成的C3、C4、C5、C6、C7等中间产物可作为生物合成的前体。且它们可通过磷酸戊糖途径互相转换如5-P-核糖是核苷酸、His、Trp的前体；C3、C4是芳香族氨基酸的前体。特殊情况下，HMP可为细胞提供能量；HMP途径是戊糖代谢的主要途径，并可将戊糖代谢和己糖代谢相联系。提供NADPH+H+NADPH+H+作为供氢体参与生物合成反应。如脂肪酸、类固醇激素等生物合成时都需NADPH+H+，所以脂类合成旺盛的组织如肝脏、乳腺、肾上腺皮质、脂肪组织等磷酸戊糖途径比较活跃.NADPH+H+是加单氧酶体系的辅酶之一，参与体内羟化反应，例如一些药物、毒物在肝脏中的生物转化作用等。NADPH+H+是谷胱甘肽还原酶的辅酶，NADPH使氧化型谷胱甘肽变为GSH，对维持红细胞中还原型谷胱甘肽(GSH)的正常含量起重要作用。GSH能去除红细胞中的H2O2，维护红细胞的完整性：H2O2在红细胞中的积聚，会加快血红蛋白氧化生成高铁血红蛋白的过程，降低红细胞的寿命；H2O2对脂类的过氧化会导致红细胞膜的破坏，造成溶血。遗传性G-6-PD缺乏的患者，磷酸戊糖途径不能正常进行，造成NADPH+H+减少，GSH含量低下，红细胞易破坏而发生溶血性贫血。六、磷酸解酮酶途径与异型乳酸发酵

1．磷酸解酮酶途径（PK途径）

磷酸解酮酶途径存在于某些细菌（乳杆菌、双歧杆菌）和少数真菌（根霉）中。己糖、戊糖都可由此途径代谢。PK途径的反应过程：第一阶段：六碳糖降解为五碳糖。走HMP途径：

G+ATP+2NADP++H2O→5-P-木酮糖+ADP+2NADPH+2H++CO2。第二阶段：五碳糖裂解。在磷酸解酮酶、TPP催化下，

5-P-木酮糖+H3PO4→3-P-甘油醛+乙酰磷酸，此为PK途径的特征性反应。第三阶段：产能。

1）3-P-甘油醛+H3PO4+2ADP→乳酸+2ATP，走EMP途径。磷酸解酮酶途径2）A.在乙酸激酶催化下，乙酰磷酸+ADP→乙酸+ATP；

B.在醛脱氢酶催化下，乙酸+NADPH+H+→乙醛+NADP++H2O；

C.在乙醇脱氢酶催化下，乙醛+NADPH+H+→乙醇+NADP+。总反应式：C6H12O6+2ADP+2H3PO4→CH3CHOHCOOH+CH3CH2OH+CO2+2ATP。PK途径与EMP途径效果相当，完全一致。EMP：C6H12O6+2H3PO4+2ADP+2NAD+→2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H+；丙酮酸+NADH+H+→乳酸+NAD+；丙酮酸+NADH+H+→乙醇+CO2+NAD+。2．异型乳酸发酵异型乳酸发酵：葡萄糖由PK途径发酵后，除产生乳酸外，还产生较多的乙醇和CO2的发酵过程。异型乳酸发酵菌：发酵1mol葡萄糖产生的乳酸少于1.8mol，同时还产较多的乙醇、CO2或乙酸、甘油、甘露醇等产物的乳酸菌。同型乳酸发酵：用于发酵乳酸。异型乳酸发酵：用于发酵生产活菌饮料(如双歧杆菌)。七、脱氧酮糖酸途径与细菌酒精发酵

1．脱氧酮糖酸途径（ED途径）嗜糖假单孢杆菌、运动假单胞杆菌等专性厌氧菌在单糖代谢中只有脱氧酮糖酸途径。ED途径由部分HMP途径、部分EMP途径和两个特有的酶组成。ED途径的反应过程：第一阶段：走HMP途径：

G+ATP+NADP++H2O→6-P-葡萄糖酸+ADP+NADPH+H+；脱氧酮糖酸途径第二阶段：六碳糖降解为三碳糖。

1）在6-P-葡萄糖酸脱水酶（ED途径的特征性酶）、GSH、Fe2+催化下，6-P-葡萄糖酸→2-酮-3-脱氧-6-P-葡萄糖酸+H2O，反应不可逆。

2）在脱氧酮糖酸醛缩酶催化下，2-酮-3-脱氧-6-P-葡萄糖酸→丙酮酸+3-P-甘油醛，反应可逆。第三阶段：氧化产能。走EMP途径：3-P-甘油醛+Pi+2ADP+NAD+→丙酮酸+2ATP+H2O+NADH+H+。总反应式：C6H12O6+NADP++NAD++ADP+Pi→2丙酮酸+NADH+H++NADPH+H++ATP+H2O。2．细菌酒精发酵首先经ED途径：葡萄糖→2丙酮酸；接着在丙酮酸脱羧酶催化下，2丙酮酸→2乙醛+2CO2；最后在醇脱氢酶催化下，

2乙醛+NADH+H+/NADPH+H+→2乙醇。总反应式：

C6H12O6+ADP+Pi→2乙醇+2CO2+ATP+H2O。酵母菌：代谢速度慢，发酵周期长，酒精发酵发酵工艺技术条件要求低；细菌：代谢速度快，发酵周期短，酒精产率高，发酵工艺技术条件要求高。八、葡萄糖分解代谢途径的相互联系

1、不同生物中的葡萄糖分解代谢途径

葡萄糖

EMP

HMP

无O2丙酮酸有O2EMP酵母菌EMP

乳酸菌EMP

梭状芽ED

运动假PK

乳酸菌孢杆菌单胞菌

乙醇乳酸乙酰CoA

乙醇乳酸

TCA

或甘油丙酮、丁醇、乙醇

异丙醇、丁酸ATP

↑↑↑↑↑

酵母菌同型丁酸型发酵细菌异型CO2酒精发酵乳酸发酵酒精发酵乳酸发酵

2、葡萄糖分解代谢的生理意义1）为细胞提供能量；2）为细胞提供生物合成所需要的前体。EMP途径：主要用于产能，其次某些中间产物可作