生物化学课件 8 糖代谢06.10

糖代谢

CarbohydrateMetabolism1.新陈代谢概念(metabolism)

营养物质在生物体内所经历的一切化学变化的总称为新陈代谢．新陈代谢的功能

1）从周围环境中获得营养物质。

2）将外界引入的营养物质转变为自身需要的结构元件（buildingblocks）。

3）将结构单元装配成自身的大分子。

4）形成或分解生物体特殊功能所需的生物分子。

5）提供生命活动所需的一切能量6生物体的一切生命活动都需要能量7太阳能是所有生命最根本的能量来源8ATP起捕获和贮存能量的作用9能量传递系统：ATP,ADP，无机磷10用于做功的能量称为自由能11以ATP形式贮存的能量有以下作用：（1）提供生物合成所需能量（2）机体活动及肌肉收缩所需能量（3）营养物跨膜运输所需能量（4）DNA,RNA，蛋白质等合成中，保证基因信息正确传递。辅酶Ⅰ，辅酶Ⅱ的递能作用由分解代谢释放出的化学能，除合成ATP外，还可以通过辅酶Ⅰ，辅酶Ⅱ传递给生物合成中需要还原力的反应。辅酶A在能量代谢中的作用乙酰Co-A形成的硫酯键和ATP的高能磷酸键相似，水解时可释放出大量自由能。许多代谢的终产物都是乙酰Co-A。新陈的代谢的调节1.分子水平：

反应物和产物的调节（浓度的调节和酶的调节）2.细胞水平

代谢途径分隔控制3.整体水平激素调节和神经调节4.基因表达的调控分解代谢与合成代谢

生物小分子合成大分子

合成代谢

需要能量

新陈代谢

释放能量

分解代谢

生物大分子分解成小分子

能量代谢物质代谢一、糖代谢糖代谢包括分解代谢和合成代谢。动物和大多数微生物所需的能量，主要是由糖的分解代谢提供的。另方面，糖分解的中间产物，又为生物体合成其它类型的生物分子，如氨基酸、核苷酸和脂肪酸等，提供碳源或碳链骨架。植物和某些藻类能够利用太阳能，将二氧化碳和水合成糖类化合物，即光合作用。光合作用将太阳能转变成化学能（主要是糖类化合物），是自然界规模最大的一种能量转换过程。

1.了解糖的分类；单糖、双糖、及多糖（淀粉、纤维素、糖原）的结构特点及它们的一些重要的性质。2.了解多糖在体内的消化或分解过程。[目的要求]3.重点掌握葡萄糖在体内的分解代谢：糖酵解途径、三羧酸循环、磷酸戊糖途径及其意义；糖的无氧氧化与发酵的关系。4.了解乙醛酸循环及其意义。5.了解糖原、蔗糖、淀粉的合成途径，掌握糖的异生途径及其对生物体的意义。6.了解糖代谢各过程的调节机理。一糖的基本概念多羟基的醛或多羟基的酮及其缩聚物和衍生物的统称（旧时称为碳水化合物）。（一）概念：醛糖Aldose酮糖KetoseD-葡萄糖(D-glucose)123456D-果糖(D-fructose)

123456返回甘油醛(glycerose)123二羟丙酮(dihydroxyacetone)123核糖(ribose)32145核酮糖(ribulose)32145（二）糖的主要生理功能1、氧化生能功能1、1g葡萄糖在体内完全氧化可释放16.7kJ的能量。

2、糖类所供给的能量是机体生命活动主要的能量来源（正常情况下约占机体所需总能量的50～70%）。2、构成组织细胞的基本成分核糖和脱氧核糖是核酸的基本组成成分；体内许多具有重要功能的蛋白质都是糖蛋白，如抗体、许多酶类和凝血因子等。糖与脂类或蛋白质结合形成糖脂或糖蛋白/蛋白聚糖（统称糖复合物）。糖复合物不仅是细胞的结构分子，而且是信息分子。糖是合成脂类(脂肪酸、脂肪)的重要前体；3、转变为体内的其它成分糖在体内可转变成非必须氨基酸的碳骨架。（三）分类：单糖、寡糖、多糖均一多糖：由相同单糖聚合而成，如淀粉、糖原、纤维素混合多糖：由不同单糖聚合而成，如果胶物质、半纤维素单糖：不能水解为更小单位的糖，根据碳原子数又分丙糖、丁糖、戊糖、己糖、庚糖；根据羰基的位置又分醛糖和酮糖。寡糖：由2－10个单糖聚合而成的低聚糖，重要的有双糖、叁糖等；多糖：由10个以上单糖聚合而成的多聚糖，根据单糖的组成又分为：二单糖的分类与结构三碳糖（丙糖):甘油醛、二羟丙酮等（一）单糖的种类：根据所含碳原子的多少，分为：七碳糖（庚糖）：景天糖等六碳糖（己糖）：葡萄糖、果糖、半乳糖等五碳糖（戊糖）：核糖、核酮糖、木酮糖等四碳糖（丁糖）：赤藓糖等（二）单糖的立体结构1、单糖的构型

单糖分子除了二羟基丙酮外，其余都含不对称碳原子，有旋光异构体,不对称碳原子上羟基朝左称为L-型。朝右称为D－型。环状

(Haworthprojection)D-葡萄糖(D-glucose)123456椅式

(chairform)β-D-吡喃葡萄糖(β-D-glucopyranose)6α-D-吡喃葡萄糖(α-D-glucopyranose)123456开链(straightchain)α-D-吡喃葡萄糖

β-D-吡喃葡萄糖OHα-D-吡喃葡萄糖和β

-D-吡喃葡萄糖互为异头物2、单糖环状结构：以葡萄糖（Glucose）为例三、重要的单糖衍生物1、糖醇：糖分子内醛基、酮基经还原的产物，有甜味。2、糖醛酸：单糖的伯醇基氧化产物。3、氨基糖：4、糖苷:单糖的半缩醛羟基与非糖物质缩合形成的化合物。四、单糖的性质

1、还原性

2、与苯肼反应生成糖腙、糖脎。

3、与强酸作用脱水生成糠醛。

4、过碘酸氧化由两个相同或不同的单糖组成，常见的有：乳糖、蔗糖、麦芽糖等。14α-D-葡萄糖-（1→4）-α-D-葡萄糖五.双糖：麦芽糖(maltose)：含半缩醛羟基，为还原糖，有变旋现象蔗糖：不含半缩醛羟基，无还原性，无变旋现象112α-D-葡萄糖-（1→2）-β-D-果糖乳糖：含半缩醛羟基，为还原糖，有变旋现象14β-D-半乳糖-（1→4）-β-D-葡萄糖多糖（polysaccharides）：定义：水解产物含10个以上单糖常见的多糖：淀粉、糖原、纤维素等性质：多糖无还原性，无甜味，无变旋现象，多数不溶于水，可与水形成胶体溶液。①返回CH2OHCH2OHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOH直链淀粉：只含α-（1→4）-糖苷键CH2OHCH2OHOHOHOHOHOOOCH2O支链淀粉：含（1→4）与α-（1→6）-糖苷键,后者存在于分支处。①①①①①④④④④④④⑥非还原端还原端糖原的结构与淀粉类似，但分支多而分支短体内糖的来源糖的消化糖的吸收糖吸收后的去向糖的消化与吸收一、体内糖的来源肝糖原、肌糖原,量少，不能满足机体对能量的需要☆主要来自植物性食物☆从动物性食物中摄入的糖量很少☆婴儿-乳汁中的乳糖是主要来源外源性：内源性：返回二、糖的消化1.口腔消化:

次要，初步消化

淀粉糊精＋麦芽寡糖（含4-9个葡萄糖基）唾液淀粉酶返回淀粉麦芽糖+麦芽寡糖(65%)+异麦芽糖+

α-极限糊精(35%)胰淀粉酶2、小肠内消化:主要

小肠粘膜刷状缘各种水解酶葡萄糖线形寡糖葡萄糖肠粘膜上皮细胞刷状缘α-葡萄糖苷酶蔗糖葡萄糖+果糖肠粘膜上皮细胞刷状缘

蔗糖酶麦芽糖2葡萄糖肠粘膜上皮细胞刷状缘

麦芽糖酶乳糖葡萄糖+半乳糖肠粘膜上皮细胞刷状缘

乳糖酶

异麦芽糖

α-极限糊精葡萄糖

肠粘膜上皮细胞刷状缘

淀粉麦芽糖+麦芽寡糖(65%)+异麦芽糖+α-极限糊精(35%)胰淀粉酶糊精酶、脱支酶

人不能通过摄入纤维素获取糖类物质,因人体内缺乏水解β-1,4-糖苷键的酶,但纤维素促进肠道蠕动，可防止便秘。三、糖的吸收小肠上部部位：三、糖的吸收部位：小肠上部方式：单纯扩散、主动吸收、易化扩散四、糖吸收后的去向糖类物质单糖口腔、小肠消化门静脉肝脏单糖在肝脏中进行代谢肝静脉血液循环单糖在肝外组织进行代谢返回五、糖的中间代谢概况血糖氧化分解合成转化脂肪、氨基酸等糖原（肝、肌肉、肾）无氧氧化：乳酸、酒精等有氧氧化：CO2、H2O、大量能量去路来源食物中的淀粉肝糖原非糖物质：甘油、乳酸、生糖氨基酸消化吸收分解糖异生糖尿排泄第二节糖的分解代谢葡萄糖的分解代谢（一）葡萄糖无氧降解1.糖酵解作用2.乳酸发酵与乙醇发酵（二）葡萄糖有氧降解1.糖酵解途径2.三羧酸循环阶段3.电子传递（氧化磷酸化）（三）磷酸戊糖途径（四）乙醛酸循环二、糖原、淀粉、低聚糖的分解代谢无氧降解：不能将糖彻底氧化成CO2和H2O；电子最终受体是无机物(某些微生物)或是未被彻底氧化的中间物(微生物称发酵；其它体内称酵解)；释能少。发酵（酵母菌或浸出液）：G－2乙醇＋2CO2

酵解（肌肉细胞）：G－2乳酸

EMP途径：G－2丙酮酸糖酵解作用：G－丙酮酸2ATP36~38ATP有氧降解：能将糖彻底氧化成CO2和H2O；电子最终受体是分子氧；释能多。一、糖酵解

（一）概念1.酵解(glycolysis)：（EMP途径:

E：

Embden；M:Meyerhof；P:Parnas

）

酵解是酶将葡萄糖降解成丙酮酸并伴随着生成ATP的过程。2.发酵(fermentation)：厌氧有机体把酵解生成的NADH中的氢交给其他有机物生成特定产物的过程（如酒精发酵、乳酸发酵、甘油发酵等称EMP类型发酵）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。反应场所：在细胞质内进行。是生物体中葡萄糖分解产生能量的共同代谢途径。在有氧和无氧条件下均能发生。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（二）糖酵解过程10个酶催化的11步反应第一阶段：磷酸已糖的生成(活化)三个阶段第二阶段：磷酸丙糖的生成(裂解)第三阶段：3-磷酸甘油醛转变为丙酮酸并释放能量(氧化、转能)

（1）葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖ATPglucose(G)glucose-6-phosphate(G-6-P）

已糖激酶Mg2+这是酵解过程中的第一个调节酶ADP葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖的意义：1.葡萄糖磷酸化后容易参与反应2.磷酸化后的葡萄糖带负电荷，不能透过细胞质膜，因此是细胞的一种保糖机制（2）6-磷酸葡萄糖异构化转变为6-磷酸果糖fructose-6-phosphate(F-6-P）

磷酸已糖异构酶glucose-6phosphate(G-6-P）（3）6-磷酸果糖再磷酸化生成1,6-二磷酸果糖

1,6-二磷酸果糖(fructose-1,6-diphosphate)ATP

磷酸果糖激酶-1

（PK-1

）Mg2+

(F-6-P）糖酵解过程的第二个调节酶也是酵解中的限速酶返回ADP1.催化非可逆反应特点2.催化效率低3.受激素或代谢物的调节4.常是在整条途径中催化初始反应的酶5.活性的改变可影响整个反应体系的速度和方向EMP途径的限速酶：磷酸果糖激酶限速酶/关键酶

(rate-limitingenzyme/keyenzyme

磷酸果糖激酶-1是糖酵解三个调节酶中催化效率最低的酶,因此是糖酵解作用限速酶。变构激活剂：2,6-二磷酸果糖（BPF）AMP、ADP

变构抑制剂：ATP、柠檬酸（4）磷酸丙糖的生成3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮fructose-1,6-diphosphate(F-1,6-2P）醛缩酶（5）磷酸丙糖的互换磷酸二羟丙酮(dihydroxyacetonephosphate)3-磷酸甘油醛(glyceraldehyde3-phosphate)磷酸丙糖异构酶1,6-二磷酸果糖2×3-磷酸甘油醛（6）3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油醛脱氢酶3-磷酸甘油醛糖酵解中唯一的脱氢反应1,3-二磷酸甘油酸～P返回NAD＋＋H3PO4NADH+H+

NAD+

酶

SH

NAD+

酶

S-

NADH+H+

酶

S～

NAD+

酶

S～NADH+H+Pi+此酶含巯基，碘乙酸可强烈抑制其活性NAD+3-磷酸甘油醛脱氢酶作用机理：（7）1,3-二磷酸甘油酸转变为3-磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸激酶

3-磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate)这是糖酵解中第一次底物水平磷酸化反应ADPATP1,3-二磷酸甘油酸(1,3-diphosphoglycerate)(1,3-DPG)～P返回（8）3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶

2-磷酸甘油酸(2-phosphoglycerate)（9）2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸

磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate)2-磷酸甘油酸(2-phosphoglycerate)烯醇化酶Mg2+或Mn2+氟化物能与Mg2+络合而抑制此酶活性～P返回H2OADPATP丙酮酸激酶PK磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate)

烯醇式丙酮酸(enolpyruvate)糖酵解过程的第三个调节酶，也是第二次底物水平磷酸化反应Mg2+或Mn2+～P（10）磷酸烯醇式丙酮酸转变为烯醇式丙酮酸（11）烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸烯醇式丙酮酸(enolpyruvate)丙酮酸(pyruvate)自发进行葡萄糖6-磷酸果糖

磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛2×2-磷酸甘油酸2×丙酮酸6-磷酸葡萄糖ADPATP1,6-二磷酸果糖ADPATP2×1,3-二磷酸甘油酸2×Pi2×NADH+2H+2×NAD+2×3-磷酸甘油酸2×ADP2×ATP2×磷酸烯醇式丙酮酸2×H2O2×烯醇式丙酮酸2×ADP2×ATP2×乳酸乳酸、乙醇发酵丙酮酸(pyruvate)NADH+H+乳酸(lactate)乳酸脱氢酶NAD+2×葡萄糖→6-磷酸葡萄糖

6-磷酸果糖→1,6-二磷酸果糖1,3-二磷酸甘油酸→3-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸→丙酮酸

-11

反应ATP-12×1

糖酵解过程中ATP的生成：葡萄糖6-磷酸果糖

磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛2×丙酮酸6-磷酸葡萄糖ADPATP1,6-二磷酸果糖ADPATP2×1,3-二磷酸甘油酸2×Pi2×NADH+2H+2×NAD+2×3-磷酸甘油酸2×ADP2×ATP2×磷酸烯醇式丙酮酸2×H2O2×烯醇式丙酮酸2×ADP2×ATP葡萄糖转变为乙醇2乙醛丙酮酸脱羧酶2乙醇2CO22×2-磷酸甘油酸酶的名称已糖激酶葡萄糖激酶(肝)*磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶变构激活剂Mg2+,Mn2+Mg2+,Mn2+Mg2+,AMP,ADP,F-1,6-2P,F-2,6-2PMg2+,K+,F-1,6-2P变构抑制剂G-6-P-ATP，柠檬酸，长链脂肪酸ATP糖酵解过程的限速/调节酶：C6H12O62×CH3COCOOH葡萄糖丙酮酸2×NAD+

2×(NADH+H+

)

2×(NADH+H+)2×NAD+

2×CH3CH(OH)COOH(乳酸)2×NAD+2×(NADH+H+)人、动物、乳酸菌

2×CH3CH2OH(乙醇)2×CO22×CH3CHO(乙醛)植物与酵母糖酵解与发酵的比较1.在无氧条件下迅速提供能量,供机体需要。如:剧烈运动、人到高原2.是某些病理情况下机体获得能量的方式。3.是糖的有氧氧化的前过程，亦是糖异生作用大部分逆过程。5.若糖酵解过度，可因乳酸生成过多而导致乳酸酸中毒。4.糖酵解也是糖、脂肪和氨基酸代谢相联系的途径。糖酵解意义：⑴、肌肉内ATP含量很低；⑵、肌肉中磷酸肌酸储存的能量可供肌肉收缩所急需的化学能;⑶、即使氧不缺乏，葡萄糖进行有氧氧化的过程比糖酵解长得多,来不及满足需要;剧烈运动时：⑷、肌肉局部血流不足，处于相对缺氧状态。肌肉收缩与糖酵解供能：人初到高原，高原大气压低，易缺氧机体加强糖酵解以适应高原缺氧环境初到高原与糖酵解供能（一）糖有氧氧化(aerobicoxidation)的概念糖的有氧氧化：是指体内组织在有氧条件下，葡萄糖彻底氧化分解生成CO2和

H2O的过程。有氧氧化是糖氧化的主要方式，绝大多数组织细胞都通过有氧氧化获得能量。葡萄糖→→丙酮酸→丙酮酸→乙酰CoACO2+H2O+ATP三羧酸循环糖的有氧氧化乳酸糖酵解线粒体内胞浆糖有氧氧化概况柠檬酸循环是糖、脂肪、蛋白质和氨基酸等氧化所共同经历的途径。此外，柠檬酸循环生成的中间物质也是许多生物合成的前体。因次柠檬酸循环是两用代谢途径。糖的有氧氧化与糖酵解：细胞胞浆线粒体葡萄糖→→……→→丙酮酸→乳酸（糖酵解)CO2+H2O+ATP(糖的有氧氧化）丙酮酸（二）糖有氧氧化的过程：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1、丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A:1）特点：是连接EMP与TCA循环的中心环节；不可逆，糖有氧分解关键步骤；由丙酮酸脱氢酶复合体催化。丙酮酸脱氢酶复合体E1：丙酮酸脱羧酶(TPP、Mg2+)E2：二氢硫辛酸乙酰基转移酶(硫辛酸、辅酶A)E3；二氢硫辛酸脱氢酶(FAD、NAD+)3种酶：6种辅助因子：TPP、Mg2+、硫辛酸、辅酶A、FAD、NAD+

（含B1、泛酸、B2、PP、硫辛酸五种维生素）

丙酮酸氧化脱羧反应过程FADFADH2TPPTPPCO2HSCoACH3CO～SCoANAD+NADH+H+丙酮酸脱羧酶Mg2+硫辛酸乙酰转移酶二氢硫辛酸脱氢酶丙酮酸+CoA-SH+NAD+乙酰CoA

+CO2+NADH+H+

（1）E1催化丙酮酸脱羧，并将剩下的二碳片段转移到E2的组成成分硫辛酰胺上。（2）辅酶A与乙酰-二氢硫辛酰胺中的乙酰基反应生成乙酰CoA，并释放出二氢硫辛酰胺。至此丙酮酸转换为乙酰CoA

的反应已经完成，为了能够进行下一轮的丙酮酸转换为乙酰CoA

的反应，必须要将二氢硫辛酰胺转换为硫辛酰胺。（3）E3催化E2的二氢硫辛酰胺氧化重新形成硫辛酰胺，带有硫辛酰胺的E2再参与下一轮反应。E3的辅基黄素腺苷二核苷酸（E3-FAD）使二氢硫辛酰胺氧化，同时辅基本身被还原生成E3-FADH2，然后E3-FADH2再使NAD＋还原，生成NADH和起始的全酶E3-FAD。

丙酮酸转化为乙酰CoA的反应实际上不是柠檬酸循环中的反应，而是酵解和柠檬酸循环之间的桥梁，真正进入柠檬酸循环的是丙酮酸脱羧生成的乙酰CoA。丙酮酸脱氢酶复合体的调控

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：受乙酰CoA和NADH的控制。乙酰CoA抑制转乙酰基酶E2组分，NADH抑制二氢硫辛酰脱氢酶E3组分。抑制效应被CoA和NAD+逆转。2、磷酸化和去磷酸化作用的调节：丙酮酸脱氢酶组分E1的磷酸化状态无活性，反之有活性。其磷酸化受E2上结合的激酶和磷酸酶作用。Ca2+通过激活磷酸酶，使丙酮酸脱氢酶组分活化。E2激酶磷酸酶使E1磷酸化（无活性形式）使磷酸化的E1去磷酸化（有活性形式）Ca2+激活乙酰辅酶A进入三羧酸循环:三羧酸循环(tricarboxylicacidcycleTCA循环)又称柠檬酸循环(citricacidcycle)或Krebs循环(Krebscycle)。乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合成六碳三羧酸即柠檬酸，经过一系列代谢反应，乙酰基被彻底氧化，草酰乙酸得以再生的过程称为三羧酸循环。

2、三羧酸循环:返回1）反应过程2）TCA的回补反应3）三羧酸循环特点4）三羧酸循环的调节酶及其调节1）反应过程

⑴乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸柠檬酸合酶草酰乙酸CH3CO～SCoA乙酰辅酶A(acetylCoA)柠檬酸(citrate)HSCoA乙酰CoA+草酰乙酸

柠檬酸+CoA-SH关键酶HH柠檬酸合酶是柠檬酸循环的关键酶。活性受ATP、NADH、琥珀酰-CoA、酯酰-CoA等的抑制。由氟乙酸形成的氟乙酰-CoA可被柠檬酸合酶催化与草酰乙酸缩合生成氟柠檬酸，氟柠檬酸结合到顺-乌头酸酶的活性部位上，抑制柠檬酸循环向下进行。氟乙酸和氟乙酰-CoA可做杀虫剂或灭鼠药。各种有毒植物的叶子大部分含有氟乙酸，可作为天然杀虫剂。F-CH2-COOHF-CHCOO-HO-C-COO-COO-CH2氟乙酸氟柠檬酸丙酮酰-CoACH3-C-CH2-SCoAO=是另一抑制剂⑵柠檬酸异构化生成异柠檬酸:异柠檬酸(isocitrate)H2O柠檬酸(citrate)顺乌头酸乌头酸酶柠檬酸异柠檬酸⑶异柠檬酸氧化脱羧生成α-酮戊二酸CO2NAD+异柠檬酸α-酮戊二酸草酰琥珀酸NADH+H+第一次氧化，异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸+NAD+α-酮戊二酸

+CO2+NADH+H+调节酶高等动植物及大多数微生物中异柠檬酸脱氢酶有两类：一类以NAD+为辅酶，存在于线粒体中，一类以NAPD+为辅酶，存在与线粒体和细胞质中。异柠檬酸脱氢酶是一个变构酶，活性受ADP变构激活。该酶与异柠檬酸、Mg2+、NAD+、ADP的结合有相互协同作用。NADH、ATP对该酶起变构抑制作用。细菌中的异柠檬酸脱氢酶还受磷酸化（活化形式）和去磷酸化（失活形式）作用调节。异柠檬酸的转变有两条途径：一是当需要能量时，进行氧化脱羧形成-酮戊二酸，二是在能量充足时，经异柠檬酸裂解酶作用，生成琥珀酸和乙醛酸⑷α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰辅酶ACO2

α-酮戊二酸脱氢酶系，第二次氧化HSCoANAD+NADH+H+琥珀酰CoA(succinyl

CoA)α-酮戊二酸α-酮戊二酸+CoA-SH+NAD+

琥珀酰CoA

+CO2+NADH+H+

调节酶

α-酮戊二酸氧化脱羧酶反应机制与丙酮

酸氧化脱羧相同，组成类似：含三个酶及六个辅助因子α-酮戊二酸脱羧酶、二氢硫辛转琥珀酰基酶、二氢硫辛酸还原酶辅酶A、FAD、NAD+、镁离子、硫辛酸、TPP三个酶:六个辅助因子：

TCA中第二次氧化作用、脱羧过程,α-酮戊二酸脱氢酶复合体（受产物琥珀酰-CoA和NADH抑制，受高能荷抑制）与丙酮酸脱氢酶复合体相似⑸琥珀酰CoA转变为琥珀酸琥珀酰CoA合成酶唯一的底物水平磷酸化琥珀酰CoA(succinyl

CoA)GDP+PiGTP琥珀酸(succinate)HSCoA琥珀酰CoA+GDP+Pi

琥珀酸+GTP+CoA-SHADPATP⑹琥珀酸氧化脱氢生成延胡索酸FAD琥珀酸(succinate)琥珀酸脱氢酶延胡索酸(fumarate)FADH2琥珀酸

+FAD

延胡索酸+FADH2丙二酸第三次氧化竞争抑制⑺延胡索酸水合生成苹果酸延胡索酸(fumarate)延胡索酸酶苹果酸(malate)H2O延胡索酸

+H2O苹果酸⑻苹果酸脱氢生成草酰乙酸

苹果酸脱氢酶第四次氧化

草酰乙酸(oxaloacetate)苹果酸(malate)NAD+NADH+H+苹果酸

+

NAD+

草酰乙酸+NADH+H+

三羧酸循环总图:草酰乙酸CH2CO～SoA(乙酰辅酶A)苹果酸琥珀酸琥珀酰CoAα-酮戊二酸异柠檬酸柠檬酸CO22HCO22HGTP延胡索酸2H2HH返回

(4)(7)(8)(10)CH3COCOOHNAD+NADH

+

H+CoASHCO2CH3CO~SCoAOCCOOHCH2COOHCH2COOHC(OH)COOHCH2COOHCH2COOHCHCOOHCH(OH)COOHNAD(P)NAD(P)H+HCH2COOHCHCOOHCOCOOHCH2COOHCH2COCOOHNADH+HNADNADH

+

H++CO~SCoACH2CH2COOHGDP+PiGTPCoASHH2OCH2COOHCH2COOHFADH2FADCHCOOHCHCOOHHOCCOOHCH2COOHH+NAD+CO2++CoASHH2OCoASHCO2丙酮酸乙酰CoA(2)(1)(7)(8)(9)(10)(5)(6)(3)(4)柠檬酸异柠檬酸草酰琥珀酸α-酮戊二酸琥珀酰CoA琥珀酸延胡索酸L-苹果酸草酰乙酸HO2(1)

丙酮酸脱氢酶复合体(2)

柠檬酸合成酶(3)

顺乌头酸酶(4)(5)异柠檬酸脱氢酶(6)α-酮戊二酸脱氢酶复合体(7)

琥珀酰CoA合成酶(8)

琥珀酸脱氢酶(9)

延胡索酸酶(10)L-苹果酸脱氢酶三羧酸循环产能步骤2NAD(P)H1FADH21GTP(1)(6)-产能脱碳2NADH+2CO2(5)-脱碳-1CO2→

3步不可逆反应乙酰CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+3NADH+FADH2+GTP+CoA+3H+

循环有以下特点：

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。在以后的两步脱羧反应中，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,1GTP1ATP。

4、循环中消耗两分子水。

5、3NADH7.5ATP，1FADH21.5ATP，再加上1个GTP6、单向进行

7、整个循环不需要氧，但离开氧无法进行。1分子乙酰CoA通过TCA循环被氧化，可生成10分子ATP。三羧酸循环的化学计量若从丙酮酸开始，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。(二版及其他教材为38个ATP，NADH3ATP，FADH22ATP)

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。三羧酸循环小结:

TCA循环运转一周的净结果是氧化1分子乙酰CoA，草酰乙酸仅起载体作用，反应前后无改变。乙酰辅酶A

+

3NAD++

FAD+Pi+2H2O+GDP2CO2+3(NADH+H+)+FADH2+HSCoA+GTP

14C标记乙酰CoA进行研究结果，第一周循环中并无14C

出现CO2，即CO2的碳原子来自草酰乙酸而不是来自乙酰

CoA，第二周循环时，才有14CO2出现。

TCA循环中的一些反应在生理条件下是不可逆的，所以整个三羧酸循环是一个不可逆的系统。

TCA循环的中间产物可转化为其它物质，故需不断补充。2）TCA的回补反应（丙酮酸羧化之路）

三羧酸循环中间物的的回补在TCA循环中，有些中间产物是合成其它物质的前体，如Glu、Asp可以从α-酮戊二酸和草酰乙酸衍生而成，一旦草酰乙酸浓度下降，则会影响TCA循环，因此这些中间产物必须不断补充，以维持TCA循环。产生草酰乙酸的途径有三个：（1）丙酮酸羧化作用+

CO2

+ATP+ADP+Pi丙酮酸羧化酶生物素、Mg2+丙酮酸+CO2

+ATP

草酰乙酸

+ADP+Pi（2）丙酮酸还原羧化作用+

CO2NADPH+H+NADP+NAD+NADH+H+丙酮酸草酰乙酸苹果酸磷酸烯醇式丙酮酸+

CO2IDPGDPITPGTP磷酸丙酮酸羧化酶（3）磷酸烯醇式丙酮酸羧化作用3）三羧酸循环特点:一次底物水平磷酸化二次脱羧三个不可逆反应四次脱氢

1mol乙酰CoA经三羧酸循环彻底氧化净生成10molATP。

三羧酸循环的调控三羧酸循环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。

1、柠檬酸合成酶（限速酶）ATP、NADH是该酶的变构抑制剂，高浓度的ATP和NADH抑制柠檬酸的合成，即抑制三羧酸循环地进行。高农度的琥珀酰-CoA抑制该酶的活性。

2、异柠檬酸脱氢酶该酶受ATP和NADH变构抑制，受ADP变构促进和Ca2+激活。

3、α-酮戊二酸脱氢酶该酶受产物琥珀酰CoA和NADH抑制，也受高能荷抑制。Ca2+激活。P丙酮酸氧化和

三羧酸循环

的调节琥珀酰CoA草酰乙酸苹果酸琥珀酸α-酮戊二酸异柠檬酸柠檬酸延胡索酸乙酰辅酶A丙酮酸乙酰CoA、NADH、ATPATPNADH琥珀酰CoA、NADH、ATP4、糖有氧氧化的生理意义1）糖有氧氧化的基本生理功能是氧化供能。2）TCA是生物体内其它有机物氧化的主要途径，如脂肪、氨基酸、糖。3）TCA是物质代谢的枢纽一方面，TCA是糖、脂肪、氨基酸等彻底氧化分解的共同途径。另一方面，循环中生成的草酰乙酸、α-酮戊二酸、柠檬酸、琥珀酰CoA和延胡索酸等又是合成糖、氨基酸、脂肪酸、卟啉等的原料，因而TCA将各种有机物的代谢联系起来。因此具有分解代谢和合成代谢双重作用。五、磷酸戊糖途径

（pentosephosphatepathway）概念过程小结调节生理意义（一）磷酸戊糖途径的概念

以6-葡萄糖开始，在6-磷酸葡萄糖脱氢酶催化下形成6-磷酸葡萄糖酸，进而代谢生成磷酸戊糖为中间代谢物的过程，称为磷酸戊糖途径。6×6-磷酸葡萄糖

+12NADP+

5×6-磷酸果糖+12(NADPH+H+)磷酸戊糖途径(phosphopentosepathway)又称磷酸已糖支路(hexose

monophosphateshunt,HMS)或Warburg-Dikens途径。（二）磷酸戊糖途径的过程第一阶段（氧化阶段）：6分子的6－磷酸葡萄糖经脱氢、水合、氧化脱羧生成6分子5－磷酸核酮糖、12NADPH和6CO2第二阶段（异构阶段）：6分子5－磷酸核酮糖经一系列基团转移反应异构成5分子6－磷酸葡萄糖回到下一个循环。

（1）6-磷酸葡萄糖

转变为6-磷酸葡萄糖酸内酯NADP+NADPH+H+6-磷酸葡萄糖glucose6-phosphate6-磷酸葡萄糖酸内酯6-phosphoglucono-δ-lactone6-磷酸葡萄糖脱氢酶glucose6-phosphatedehydrogenase(G6PD)限速酶，对NADP+有高度特异性(2)6-磷酸葡萄糖酸内酯转变为6-磷酸葡萄糖酸6-磷酸葡萄糖酸内酯6-phosphoglucono-δ-lactone6-磷酸葡萄糖酸6-phosphogluconateH2O内酯酶lactonase(3)6-磷酸葡萄糖酸转变为5-磷酸核酮糖CO26-磷酸葡萄糖酸6-phosphogluconateNADP+NADPH+H+5-磷酸核酮糖ribulose5-phosphate6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶6-phosphogluconatedehydrogenase(4)三种五碳糖的互换：5-磷酸核酮糖ribulose5-phosphate5-磷酸核糖ribose5-phosphate异构酶5-磷酸木酮糖xylulose5-phosphate差向酶(5)二分子五碳糖的基团转移反应5-磷酸核酮糖ribulose5-phosphate5-磷酸核糖ribose5-phosphate3-磷酸甘油醛glyceraldehyde3-phosphate7-磷酸景天糖sedoheptulose

7-phosphate转酮醇酶(TPP)(6)七碳糖与三碳糖的基团转移反应7-磷酸景天糖sedoheptulose7-phosphate3-磷酸甘油醛glyceraldehyde3-phosphate转醛醇酶4-磷酸赤藓糖erythrose4-phosphate6-磷酸果糖fructose6-phosphateMg2+或Mn2+糖的分解代谢(7)四碳糖与五碳糖的基团转移反应4-磷酸赤藓糖erythrose4-phosphate5-磷酸核酮糖ribulose5-phosphate3-磷酸甘油醛glyceraldehyde3-phosphate6-磷酸果糖Fructose6-phosphate转酮醇酶(TPP)磷酸戊糖途径的小结：转酮醇酶与转醛缩酶比较反应式总反应图特点磷酸戊糖途径二个阶段的反应式：6×6-磷酸葡萄糖

+12

NADP+

6×

5-磷酸核糖

+12(NADPH+H+

)+6CO2

6×5-磷酸核糖

5×6-磷酸果糖

6×6-磷酸葡萄糖

+12NADP+

5×6-磷酸果糖

+12（NADPH+H+)

+6CO2

磷酸戊糖途径：逆糖酵解途径6×6-磷酸葡萄糖2×5-磷酸木酮糖2×5-磷酸核糖2×5-磷酸木酮糖2×7-磷酸景天糖2×3-磷酸甘油醛2×4-磷酸赤藓糖2×6-磷酸果糖2×3-磷酸甘油醛

2×6-磷酸果糖6×6-磷酸葡萄糖酸内酯6NADPH6×6-磷酸葡萄糖酸6H2O6×5-磷酸核酮糖6NADPH6CO2葡萄糖转酮醇酶与转醛缩酶：转酮醇酶(transketolase)就是催化含有一个酮基、一个醇基的二碳基团转移的酶。其接受体是醛，辅酶是TPP。转醛基酶(transaldolase)是催化含有一个酮基、二个醇基的三碳基团转移的酶。其接受体是亦是醛，但不需要TPP。磷酸戊糖途径特点：反应部位：胞浆脱氢酶辅酶：NADP+反应底物：6-磷酸葡萄糖重要反应产物：NADPH、5-磷酸核糖限速酶：6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G-6-PD)(四)磷酸戊糖途径的调节

NADPH、NADP+竞争与G-6-PD结合

ATP、6-磷酸葡萄糖竞争与G-6-PD结合餐后的兔肝胞浆中，NADP+/NADPH的比值为0.014

某些条件下，NADP+/NADPH的比值为700最重要的调节因素是：NADP+的水平四、磷酸戊糖途径的生物学意义1、磷酸戊糖途径也是普遍存在的糖代谢的一种方式2、产生大量的NADPH，为细胞的各种合成反应提供还原力3、该途径的反应起始物为6-磷酸葡萄糖，不需要ATP参与起始反应，因此磷酸戊糖循环可在低ATP浓度下进行。4、此途径中产生的5-磷酸核酮糖是辅酶及核苷酸生物合成的必需原料。5、磷酸戊糖途径是机体内核糖产生的唯一场所。乙醛酸循环乙醛酸循环——三羧酸循环支路乙醛酸循环在异柠檬酸与苹果酸间搭了一条捷径。（省了6步）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CoACoASH①②糖异生作用

（单糖的生物合成）糖异生作用是指以非糖物质作为前体合成为葡萄糖的作用。*部位*原料*概念主要在肝脏、肾脏细胞的胞浆及线粒体

主要有乳酸、丙酮酸、甘油、生糖氨基酸六、糖的合成、糖异生糖异生是指从非糖物质合成葡萄糖的过程。非糖物质包括丙酮酸、乳酸、生糖氨基酸、甘油等均可以在哺乳动物的肝脏中转变为葡萄糖或糖原。这一过程基本上是糖酵解途径的逆过程，但具体过程并不是完全相同，因为在酵解过程中有三步是不可逆的反应，而在糖异生中要通过其它的旁路途径来绕过这三步不可逆反应，完成糖的异生过程。一、糖异生的证据及其生理意义糖异生作用是一个十分重要的生物合成葡萄糖的途径。红细胞和脑是以葡萄糖为主要燃料的，成人每天约需要160克葡萄糖，其中120克用于脑代谢，而糖原的贮存量是很有限的，所以需要糖异生来补充糖的不足。在饥饿