葡萄糖的分解代谢

糖的分解代谢一、糖的无氧分解

DerivedfromtheGreekwords：

glycos-

lysis-Glycolysis(一)概念：糖的无氧分解是指：体内组织在无氧或缺氧情况下，葡萄糖或糖原在细胞质中分解产生乳酸和少量ATP的过程。sugar(sweet)dissolution当前第1页\共有132页\编于星期四\22点糖的分解代谢乳酸与ATP的结构:乳酸（lactate）ATP(三磷酸腺苷)～～当前第2页\共有132页\编于星期四\22点糖的分解代谢糖的无氧氧化的过程及产物:丙酮酸葡萄糖乙醇：酵母菌、植物EMP途径乳酸：动物肌肉、乳酸菌无氧有氧CO2+H2O当前第3页\共有132页\编于星期四\22点糖酵解定义：糖酵解是在细胞质中,酶将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随ATP生成的过程。是一切有机体中普遍存在的葡萄糖降解途径。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。在细胞质中进行当前第4页\共有132页\编于星期四\22点糖酵解途径（二）糖酵解过程11个酶催化的12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)无氧氧化：丙酮酸还原为乳酸(还原)当前第5页\共有132页\编于星期四\22点糖酵解过程:（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当前第6页\共有132页\编于星期四\22点激酶（磷酸化、去磷酸化酶）

能够在ATP、ADP和任何一种底物之间起催化作用，将ATP上的磷酸基团转移给底物(使底物磷酸化）或将底物上的磷酸基团转移给ADP(使底物去磷酸化)的酶。当前第7页\共有132页\编于星期四\22点已糖激酶(hexokinase)：已糖激酶有4种同功酶，即Ⅰ～Ⅳ型已糖激酶的分型Ⅰ～Ⅲ型Ⅳ型中文名称已糖激酶(HK)葡萄糖激酶(GK)

英文

hexokinaseglucokinase存在范围在组织细胞中仅在肝脏和胰腺广泛存在β细胞存在与葡萄糖亲和力高低

Km:0.01mmol/L

Km:10～100mmol/L

产物反馈抑制有无激素调控受激素调控当前第8页\共有132页\编于星期四\22点ATP与Mg2+的相互作用：ATP(三磷酸腺苷)Mg2+Mg2+糖酵解途径当前第9页\共有132页\编于星期四\22点HK与G结合的

诱导契合作用：

Theconformationofhexokinasechangesmarkedlyonbindingglucose(showninred).Thetwolobesoftheenzymecometogetherandsurroundthesubstrate.当前第10页\共有132页\编于星期四\22点葡萄糖磷酸化生成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糖酵解途径当前第11页\共有132页\编于星期四\22点糖酵解过程:（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）当前第12页\共有132页\编于星期四\22点（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糖酵解过程:ADP当前第13页\共有132页\编于星期四\22点限速酶/关键酶

(rate-limitingenzyme/keyenzyme)1.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糖酵解途径EMP途径的限速酶：磷酸果糖激酶当前第14页\共有132页\编于星期四\22点磷酸果糖激酶(phosphofructokinase)磷酸果糖激酶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）变构抑制剂：ATP、柠檬酸、长链脂肪酸糖酵解途径AMP、ADP当前第15页\共有132页\编于星期四\22点磷酸果糖激酶p71磷酸果糖己酶(PFG)哺乳动物糖酵解途径中最重要的调控酶变构酶（4个亚基构成）受高浓度ATP的抑制PH值可以调解（生物学意义）P71（防止乳酸，酸中毒）3种同工酶磷酸果糖己酶PFGA: 磷酸肌酸、柠檬酸、Pi抑制PFGB: 2,3－二磷酸甘油酸PFGC: 腺嘌呤核苷酸当前第16页\共有132页\编于星期四\22点糖酵解过程:（4）磷酸丙糖的生成p723-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮fructose-1,6-diphosphate(F-1,6-2P）醛缩酶当前第17页\共有132页\编于星期四\22点醛缩酶的作用机理当前第18页\共有132页\编于星期四\22点糖酵解过程:（5）磷酸丙糖的互换p72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-磷酸甘油醛当前第19页\共有132页\编于星期四\22点糖酵解过程:（6）3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸p743-磷酸甘油醛脱氢酶3-磷酸甘油醛(glyceraldehyde3-phosphate)糖酵解中唯一的脱氢反应1,3-二磷酸甘油酸1,3-diphospho--glycerae

(1,3-DPG)～PNAD＋＋H3PO4NADH+H+当前第20页\共有132页\编于星期四\22点生物氧化（氧化磷酸化和底物水平磷酸化：生物体内有机物质氧化而产生大量能量的过程称为生物氧化。

在底物脱氢被氧化时，电子或氢原子在呼吸链上的传递过程中伴随ADP磷酸化生成ATP的作用，称为氧化磷酸化。在底物被氧化的过程中，底物分子内部能量重新分布产生高能磷酸键（或高能硫酯键），由此高能键提供能量使ADP（或GDP）磷酸化生成ATP（或GTP）的过程称为底物水平磷酸化。当前第21页\共有132页\编于星期四\22点3-磷酸甘油醛脱氢酶作用机理：p75

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+当前第22页\共有132页\编于星期四\22点糖酵解过程:（7）1,3-二磷酸甘油酸转变为3-磷酸甘油酸p763-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当前第23页\共有132页\编于星期四\22点糖酵解过程:（8）3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸p773-磷酸甘油(3-phosphoglycerate)磷酸甘油酸变位酶

2-磷酸甘油酸(2-phosphoglycerate)当前第24页\共有132页\编于星期四\22点糖酵解过程:（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p79～PH2Op79当前第25页\共有132页\编于星期四\22点糖酵解过程:ADPATP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p79当前第26页\共有132页\编于星期四\22点糖酵解过程:（11）烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸ATP磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸ADP丙酮酸激酶烯醇式丙酮酸(enolpyruvate)丙酮酸(pyruvate)自发进行当前第27页\共有132页\编于星期四\22点无氧化氧化丙酮酸还原为乳酸丙酮酸(pyruvate)NADH+H+乳酸(lactate)乳酸脱氢酶NAD+当前第28页\共有132页\编于星期四\22点糖酵解小结：1、糖酵解过程的11个酶已糖激酶/葡萄糖激酶磷酸已糖异构酶磷酸果糖激酶醛缩酶磷酸丙糖异构酶3-磷酸甘油醛脱氢酶3-磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸变位酶烯醇化酶丙酮酸激酶磷酸化酶*磷酸葡萄糖变位酶*注:磷酸化酶、磷酸葡萄糖变位酶在糖原分解中存在。糖酵解途径当前第29页\共有132页\编于星期四\22点2、糖酵解过程的11步反应：⑴葡萄糖→6-磷酸葡萄糖⑵6-磷酸葡萄糖→6-磷酸果糖⑶6-磷酸果糖→1,6-二磷酸果糖⑷1,6-二磷酸果糖→磷酸二羟丙酮+3-磷酸甘油醛⑸磷酸二羟丙酮→3-磷酸甘油醛⑹3-磷酸甘油醛→1,3-二磷酸甘油酸(NADH)⑺1,3-二磷酸甘油酸→3-磷酸甘油酸(ATP)糖酵解途径(醛缩酶)(磷酸丙糖异构酶)(3-磷酸甘油醛脱氢酶)(磷酸果糖激酶)(磷酸已糖异构酶)(已糖激酶/葡萄糖激酶)(3-磷酸甘油酸激酶)当前第30页\共有132页\编于星期四\22点⑻3-磷酸甘油酸→2-磷酸甘油酸⑼2-磷酸甘油酸→磷酸烯醇式丙酮酸⑽磷酸烯醇式丙酮酸→烯醇式丙酮酸(ATP)⑾烯醇式丙酮酸→丙酮酸⑿丙酮酸NADH+H+→乳酸+NAD+⒀糖原→1-磷酸葡萄糖⒁1-磷酸葡萄糖→6-磷酸葡萄糖2、糖酵解过程的12步反应：糖酵解途径(磷酸甘油酸变位酶)(烯醇化酶)(丙酮酸激酶)(乳酸脱氢酶)当前第31页\共有132页\编于星期四\22点当前第32页\共有132页\编于星期四\22点葡萄糖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×乳酸葡萄糖转变为乳酸糖酵解途径p81当前第33页\共有132页\编于星期四\22点葡萄糖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葡萄糖转变为乙醇糖酵解途径2乙醛丙酮酸脱羧酶2乙醇2CO22×2-磷酸甘油酸p82当前第34页\共有132页\编于星期四\22点糖酵解过程小结：葡萄糖转变为乳酸：反应的条件：葡萄糖2乳酸+2ATP无氧或缺氧无氧或缺氧反应的部位：细胞质反应的底物：葡萄糖/糖原反应的产物：反应的特点：乳酸、ATP一次脱氢、二次底物磷酸化反应中间物：在葡萄糖与丙酮酸之间均为磷酸化合物当前第35页\共有132页\编于星期四\22点糖原(Gn)H3PO4磷酸化酶

糖原(Gn-1)1-磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate)磷酸葡萄糖变位酶6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)糖原分解生成6-磷酸葡萄糖糖酵解途径当前第36页\共有132页\编于星期四\22点糖

原

转

变

为

乳

酸2×丙酮酸2×烯醇式丙酮酸2×ADP2×ATP2×乳酸6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖ADPATP2×1,3-二磷酸甘油酸

磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛2×Pi2×NADH+2H+2×NAD+2×3-磷酸甘油酸2×ADP2×ATP2×2-磷酸甘油酸2×磷酸烯醇式丙酮酸2×H2O糖原(Gn)

6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖PiGn-1当前第37页\共有132页\编于星期四\22点糖酵解过程中ATP的生成：p812×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-12×11mol葡萄糖→2mol乳酸+？molATP糖原中的1mol葡萄糖→2mol乳酸+？molATP2molATP3molATP糖酵解途径当前第38页\共有132页\编于星期四\22点当前第39页\共有132页\编于星期四\22点糖酵解中能量利用的效率：从葡萄糖开始：2×30.5/196=61/196=31(%)从糖原开始：2×51.6/196=103.2/196=52.6(%)1mol葡萄糖2mol乳酸+能量△G0’=-196kJATP储存能量:△G0’=-30.5kJ/mol(体外标准状态下)△G0’=-51.6kJ/mol(体内生理状态下)糖酵解中能量的利用率：糖酵解途径当前第40页\共有132页\编于星期四\22点乙醇发酵中能量利用的效率：2×30.5/217.6=28(%)1mol葡萄糖2mol乙醇+能量△G0’=-217.6kJATP储存能量:△G0’=-30.5kJ/mol乙醇发酵中能量的利用率：糖酵解途径当前第41页\共有132页\编于星期四\22点糖酵解过程的限速/调节酶：p83酶的名称已糖激酶葡萄糖激酶(肝)*磷酸果糖激酶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糖酵解途径当前第42页\共有132页\编于星期四\22点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糖酵解途径当前第43页\共有132页\编于星期四\22点当前第44页\共有132页\编于星期四\22点肌肉收缩与糖酵解供能：⑴、肌肉内ATP含量很低；结论：糖酵解为肌肉收缩迅速提供能量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;背景：剧烈运动时：⑷、肌肉局部血流不足，处于相对缺氧状态。糖酵解途径当前第45页\共有132页\编于星期四\22点糖酵解意义：4.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5.是某些细胞在不缺氧条件下的能量来源。6.是某些病理情况下机体获得能量的方式。7.是糖的有氧氧化的前过程，亦是糖异生作用大部分逆过程。9.若糖酵解过度，可因乳酸生成过多而导致乳酸酸中毒。8.糖酵解也是糖、脂肪和氨基酸代谢相联系的途径。糖酵解途径当前第46页\共有132页\编于星期四\22点初到高原与糖酵解供能：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海拔5000米背景：结论：糖酵解途径当前第47页\共有132页\编于星期四\22点某些组织细胞与糖酵解供能：

代谢极为活跃，即使不缺氧,也常由糖酵解提供部分能量。成熟红细胞：视网膜、神经、白细胞、骨髓、肿瘤细胞等:无线粒体，无法通过氧化磷酸化获得能量，只能通过糖酵解获得能量。当前第48页\共有132页\编于星期四\22点某些病理状态

与糖酵解供能：

某些病理情况下机体主要通过糖酵解获得能量.严重贫血大量失血呼吸障碍肺及心血管等疾病糖酵解途径当前第49页\共有132页\编于星期四\22点糖的有氧氧化二、糖的有氧氧化(aerobicoxidation)

概念过程意义

糖酵解和有氧氧化的调节当前第50页\共有132页\编于星期四\22点（一）糖有氧氧化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。C6H12O6+6O26CO2+6H2O+30/32ATP糖的有氧氧化当前第51页\共有132页\编于星期四\22点葡萄糖→→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细胞质糖有氧氧化概况糖的有氧氧化丙酮酸可以自由穿过线粒体当前第52页\共有132页\编于星期四\22点三羧酸循环概念：在有氧的情况下，葡萄糖酵解产生的丙酮酸氧化脱羧形成乙酰CoA。乙酰CoA经一系列氧化、脱羧，最终生成CO2和H2O并产生能量的过程，称为柠檬酸循环，亦称为三羧酸循环(tricarboxylicacidcycle),简称TCA循环。由于它是由（德国）正式提出的，所以又称Krebs循环。三羧酸循环在线粒体基质中进行。当前第53页\共有132页\编于星期四\22点糖的有氧氧化与糖酵解：细胞细胞质线粒体葡萄糖→→……→→丙酮酸乳酸CO2+H2O+ATP(糖的有氧氧化）丙酮酸糖的有氧氧化生物氧化？（糖酵解)无氧当前第54页\共有132页\编于星期四\22点当前第55页\共有132页\编于星期四\22点线粒体的超微结构

●◆外膜(outermembrane）：含孔蛋白(porin)，其上有小孔.通透性较高。标志酶为单胺氧化酶◆内膜（innermembrane）：高度不通透性，向内折叠形成嵴（cristae）。含有与能量转换相关的蛋白线粒体氧化磷酸化的电子传递链位于内膜，因此从能量转换角度来说，内膜起主要的作用。内膜的标志酶为细胞色素C氧化酶.内膜向线粒体基质褶入形成嵴（cristae），嵴能显著扩大内膜表面积（达5~10倍），嵴有两种类型：①板层状、②管状但多呈板层状。当前第56页\共有132页\编于星期四\22点线粒体的超微结构

◆膜间隙（intermembranespace）：内、外膜之间的封闭的腔隙。含许多可溶性酶、底物及辅助因子。标志酶为腺苷酸激酶。◆基质（matrix）：内膜所包围的嵴外空间。含三羧酸循环酶系、线粒体基因表达酶系等以及线粒体DNA,RNA，核糖体。其标志酶为苹果酸脱氢酶

当前第57页\共有132页\编于星期四\22点生物体内高能磷酸化合物ATP的生成主要由三种方式：

氧化磷酸化底物水平磷酸化光合磷酸化当前第58页\共有132页\编于星期四\22点底物水平磷酸化指ATP的形成直接与一个代谢中间物（如PEP）上的磷酸基团转移相偶联的作用。

1、底物水平磷酸化特点：ATP的形成直接与中间代谢物进行的反应相偶联；在有O2或无O2条件下均可发生底物水平的磷酸化。当前第59页\共有132页\编于星期四\22点是与电子传递过程偶联的磷酸化过程。即伴随电子从底物到O2的传递，ADP被磷酸化生成ATP的酶促过程，这种氧化与磷酸化相偶联的作用称为氧化磷酸化。这是需氧生物合成ATP的主要途径。真核生物的电子传递和氧化磷酸化均在线粒体内膜上进行。原核生物则在质膜上进行。2、氧化磷酸化当前第60页\共有132页\编于星期四\22点

释放的能量转化成ATP被利用转换为光和热，散失生物氧化的特点生物氧化和有机物在体外氧化（燃烧）的实质相同，都是脱氢、失电子或与氧结合，消耗氧气，都生成C2O和H2O，所释放的能量也相同。但二者进行的方式和历程却不同：生物氧化

体外燃烧细胞内温和条件高温或高压、干燥条件（常温、常压、中性pH、水溶液）一系列酶促反应无机催化剂逐步氧化放能，能量利用率高能量爆发释放当前第61页\共有132页\编于星期四\22点脱羧：放能反应简单脱羧：不需要NAD+辅助因子氧化脱羧：氧化－还原反应和脱羧，需要NAD+等辅助因子当前第62页\共有132页\编于星期四\22点（二）糖有氧氧化的过程：第一阶段：丙酮酸的生成（细胞质）第二阶段：丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA（线粒体基质）第三阶段：乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化（线粒体基质）三个阶段糖的有氧氧化当前第63页\共有132页\编于星期四\22点动、植物细胞当前第64页\共有132页\编于星期四\22点丙酮酸的生成（细胞质）：葡萄糖+NAD++2ADP+2Pi

2（丙酮酸+ATP

+NADH+H+）2丙酮酸进入线粒体进一步氧化2(NADH+H+)2H2O+5ATP线粒体内膜上特异载体穿梭系统氧化呼吸链糖的有氧氧化第一阶段：当前第65页\共有132页\编于星期四\22点丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A:NAD+NADH+H+

丙酮酸乙酰CoA+CoA-SH辅酶A+CO2丙酮酸脱氢酶系丙酮酸+辅酶A+NAD+乙酰COA+CO2+NADH+H+糖的有氧氧化第二阶段：3C2C当前第66页\共有132页\编于星期四\22点多酶复合体单体酶：只有一条多肽链的酶称为单体酶，它们不能解离为更小的单位。寡聚酶：有几个或多个亚基组成的酶（变构酶是一种寡聚酶）多酶体系：由几个酶彼此嵌合形成的复合体称为多酶体系。多酶复合体有利于细胞中一系列反应的连续进行，以提高酶的催化效率，同时便于机体对酶的调控。优越性：中间产物都不需要离开酶的复合体当前第67页\共有132页\编于星期四\22点丙酮酸脱氢酶系（或氧化脱羧酶系）:丙酮酸脱羧酶(TPP、Mg2+)二氢硫辛酸乙酰基转移酶(硫辛酸、辅酶A)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）

糖的有氧氧化当前第68页\共有132页\编于星期四\22点大肠杆菌丙酮酸脱氢酶复合体的内容缩写肽链数辅基催化反应丙酮酸脱氢（羧）酶E124TPP（B1）丙酮酸氧化脱羧二氢硫辛酰转乙E224硫辛酰胺将乙酰基转移到CoA酰基酶 （硫辛酸） （泛酸）二氢硫辛酸脱氢酶E312FAD将还原型硫辛酰胺（B2)转变为氧化型NAD—维生素pp当前第69页\共有132页\编于星期四\22点丙酮酸氧化脱羧反应: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+

当前第70页\共有132页\编于星期四\22点丙酮酸氧化脱羧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：乙酰CoA抑制乙酰转移酶E2组分，NADH抑制二氢硫辛酸脱氢酶E3组分。抑制效应被CoA和NAD+逆转。2、核苷酸反馈调节：丙酮酸脱氢酶E1受GTP抑制，被AMP活化。3、砷化物与E2中的辅基硫辛酰胺形成无催化能力的砷化物。4、可逆磷酸化作用的调节：丙酮酸脱氢酶E1的磷酸化状态无活性，反之有活性。5、Ca2+激活(Ca2+通过激活磷酸酶的作用，使丙酮酸脱氢酶活化）当前第71页\共有132页\编于星期四\22点乙酰辅酶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。糖的有氧氧化当前第72页\共有132页\编于星期四\22点三羧酸循环三羧酸循环:反应过程反应特点当前第73页\共有132页\编于星期四\22点当前第74页\共有132页\编于星期四\22点C=OCOO-CH2COO-C-CH3S-COAOCH2C-SCOAHO-C-COO-COO-CH2OCH2COO-HO-C

-COO-COO-CH2柠檬酸合酶++HS-COA+H+H2OCOA1、乙酰COA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸单向不可逆可调控的限速步骤氟乙酰CoA导致致死合成常作为杀虫药柠檬酸三羧酸乙酰COA草酰乙酸柠檬酰CoA当前第75页\共有132页\编于星期四\22点⑵柠檬酸异构化生成异柠檬酸:TCA循环异柠檬酸(isocitrate)H2O柠檬酸(citrate)顺乌头酸乌头酸酶柠檬酸异柠檬酸当前第76页\共有132页\编于星期四\22点⑶异柠檬酸氧化、脱羧生成α-酮戊二酸TCA循环CO2NAD+异柠檬酸α-酮戊二酸草酰琥珀酸NADH+H+异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸+NAD+α-酮戊二酸

+CO2+NADH+H+调节酶当前第77页\共有132页\编于星期四\22点4、α-酮戊二酸氧化脱羧成为琥珀酰COA（α-酮戊二酸脱氢酶复合体）COCOOHCH2COOHCH2+COASH+NAD+COSCOACH2COOHCH2+NADH+H++CO2

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p103α-酮戊二酸脱氢酶E1、琥珀酰转移酶E2、二氢硫辛酸脱氢酶E3TPP、硫辛酸、COA、FAD、NAD+、Mg2+α-酮戊二酸琥珀酰COA当前第78页\共有132页\编于星期四\22点⑷α-酮戊二酸氧化、脱羧生成琥珀酰辅酶ATCA循环CO2

α-酮戊二酸脱氢酶系HSCoANAD+NADH+H+琥珀酰CoA(succinylCoA)α-酮戊二酸(α-ketoglutarate)α-酮戊二酸+CoA-SH+NAD+

琥珀酰CoA

+CO2+NADH+H+

调节酶当前第79页\共有132页\编于星期四\22点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：三羧酸循环当前第80页\共有132页\编于星期四\22点5、琥珀酰COA转化成琥珀酸，并产生GTP（琥珀酰COA合成酶）COSCOACH2COOHCH2COOHCH2COOHCH2GDP+PiGTP+HSCOATCA中唯一底物水平磷酸化直接产生高能磷酸化合物的步骤GTP+ADPGDP+ATP琥珀酰COA琥珀酸当前第81页\共有132页\编于星期四\22点6、琥珀酸脱氢生成延胡索酸COOHCH2COOHCH2COOHCHCOOH+FAD+FADH2TCA中第三次氧化的步骤丙二酸为该酶的竞争性抑制剂开始四碳酸之间的转变琥珀酸脱氢酶HCCOOHCH2COOH唯一嵌入线粒体内膜琥珀酸延胡索酸当前第82页\共有132页\编于星期四\22点TCA循环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苹果酸当前第83页\共有132页\编于星期四\22点TCA循环⑻苹果酸脱氢生成草酰乙酸苹果酸脱氢酶

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

+

NAD+

草酰乙酸+NADH+H+

TCA中第四次氧化的步骤，最后一步。当前第84页\共有132页\编于星期四\22点三羧酸循环总图: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返回当前第85页\共有132页\编于星期四\22点三羧酸循环的特点CO2的生成，循环中有两次脱羧基反应，两次都同时有脱氢作用，三羧酸循环的4次脱氢，其中3对氢原子以NAD+为受氢体，1对以FAD为受氢体，分别还原生成NADH+H+和FADH2。它们又经线粒体内递氢体系传递，最终与氧结合生成水，在此过程中释放出来的能量使ADP和Pi结合生成ATP.NADH+H+参与的递氢体系，每2H氧化成一分子H2O，生成2.5分子ATP，3X2.5＝7.5ATPFADH2参与的递氢体系则生成1.5分子ATP。1.5ATP三羧酸循环中有一次底物磷酸化产生一分子ATP，那么，一分子CH2COSCoA参与三羧酸循环，直至循环终末共生成10分子ATP。（7.5ATP＋1.5ATP＋1ATP=10ATP)当前第86页\共有132页\编于星期四\22点三羧酸循环特点: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。

三羧酸循环当前第87页\共有132页\编于星期四\22点（三）糖有氧氧化的生理意义三羧酸循环TCA是机体获取能量的主要方式。1分子G经无氧酵解仅净生成2ATP，而有氧氧化可净生成32个ATP.其中TCA生成20个ATP，在一般生理条件下，许多组织细胞皆从糖的有氧氧化获得能量。糖的有氧氧化不但释能效率高，而且逐步释能，并逐步储存于ATP分子中，因此能的利用率也很高。TCA是糖，脂肪和蛋白质三种主要有机物在体内彻底氧化的共同代谢途径，TCA的起始物乙酰辅酶A，不但是糖氧化分解产物，它也可来自脂肪的甘油、脂肪酸和来自蛋白质的某些氨基酸代谢，TCA是三种主要有机物在体内氧化供能的共同通路，估计人体内2/3的有机物是通过三羧酸循环而被分解的。TCA是体内三种主要有机物互变的联结机构，糖和甘油在体内代谢可生成α-酮戊二酸及草酰乙酸等三羧酸循环的中间产物，这些中间产物可以转变成为某些氨基酸；而有些氨基酸又可通过不同途径变成α-酮戊二酸和草酰乙酸，再经糖异生的途径生成糖或转变成甘油，因此TCA不仅是三种主要的有机物分解代谢的最终共同途径，而且也是它们互变的联络机构

当前第88页\共有132页\编于星期四\22点

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。当前第89页\共有132页\编于星期四\22点糖与氨基酸、脂肪代谢的联系返回当前第90页\共有132页\编于星期四\22点三羧酸循环的调节酶及其调节:酶的名称柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶α-酮戊二酸脱氢酶系变构激活剂ADP变构抑制剂ATPNADHATP、NADH、琥珀酰CoA三羧酸循环当前第91页\共有132页\编于星期四\22点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、ATP当前第92页\共有132页\编于星期四\22点（四）糖酵解和有氧氧化的调节1、细胞内代谢物的调节2、激素的调节作用底物供应的调节2)腺苷酸的调节3)脂肪酸氧化对糖分解代谢的影响1)胰岛素2)糖皮质激素3)胰高血糖素三羧酸循环当前第93页\共有132页\编于星期四\22点糖酵解和有氧氧化的调节：1、细胞内代谢物的调节葡萄糖进入肌肉细胞和脂肪细胞是通过膜上载体转运的，这是葡萄糖利用的限速过程，受胰岛素的促进。1）底物供应的调节肝细胞及大脑等神经组织中葡萄糖的进入不受胰岛素的控制。三羧酸循环当前第94页\共有132页\编于星期四\22点2)腺苷酸的调节AMP和ADP是多种酶的别构激活剂。ADP和AMP是FPK-1的别构激活剂，能强烈促进糖酵解的进行；AMP还能激活丙酮酸脱氢酶、柠檬酸合酶和异柠檬酸脱氢酶，促进有氧氧化和三羧酸循环，加强ATP的生成。ATP是FPK-1、丙酮酸激酶、异柠檬酸脱氢酶的别构抑制剂，细胞内ATP大量积聚时能有效地抑制糖酵解和有氧氧化。三羧酸循环当前第95页\共有132页\编于星期四\22点胰岛素胰岛素是促进合成代谢的激素，在调节机体糖代谢、脂肪代谢和蛋白质代谢方面都有重要作用，是维持血糖在正常水平的主要激素之一。胰岛素一方面能促进血液中的葡萄糖进入肝、肌肉和脂肪等组织细胞，并在细胞内合成糖元或转变成其他营养物质贮存起来；另一方面又能促进葡萄糖氧化分解释放能量，供机体利用。胰岛素既能增加血糖的去路，又能减少血糖的来源，其最明显的效应是降低血糖。当胰岛B细胞破坏或功能减退时，胰岛素分泌不足或缺乏，使糖进入组织细胞和在细胞内的氧化利用发生障碍，从而引起高血糖；由于血糖水平超过了肾小管吸收葡萄糖的能力，部分血糖随尿排出，从而形成糖尿病。糖尿病患者可用注射胰岛素的方法治疗。但并非所有糖尿病患者都是因胰岛分泌胰岛素缺乏或不足引起的。近来采用放射免疫测定证明，有部分患者血液中具有正常或超常量的胰岛素，这说明其他因素也会使胰岛素不能发挥正常生理功能，从而引起人的糖尿病。如人体血浆内有胰岛素原存在，分解后可转变为胰岛素，故推测胰岛素原激活失常，也可能是糖尿病发病的一个因素。中国已于1965年第一次人工合成牛胰岛素.当前第96页\共有132页\编于星期四\22点如何区分I型糖尿病和II型糖尿病

1型2型发病原因免疫与遗传遗传与生活方式发病年龄青少年中老年发病方式急缓慢或无症状体重情况多偏瘦多偏胖胰岛素分泌绝对缺乏相对缺乏酮症酸中毒容易发生不易发生一般治疗注射胰岛素口服降糖药当前第97页\共有132页\编于星期四\22点胰高血糖素人的胰高血糖素是含28个氨基酸残基的多肽，分子量为3485。它的生物学作用与胰岛素相反，是一种促进分解代谢的激素。它促进肝脏糖原分解和葡萄糖异生作用，使血糖明显升高。它还能促进脂肪分解，使酮体增多。血糖浓度也是调节胰高血糖素分泌的重要因素。血糖浓度降低时，胰高血糖素的分泌增加；而升高时，则分泌减少。而氨基酸的作用和血糖相反，前者升高时也促进胰高血糖素的分泌。胰岛素可以由于使血糖浓度降低而促进胰高血糖素的分泌，但胰岛素可以直接作用于邻近的α细胞，抑制胰高血糖素的分泌。当前第98页\共有132页\编于星期四\22点巴斯德效应(Pasteureffect)巴斯德效应(Pasteureffect)：法国的科学家巴斯德(L.Pasture)最早发现从有氧条件转入无氧条件时酵毋菌的发酵作用增强，反之,从无氧转入有氧时酵毋菌的发酵作用受到抑制，这种氧气抑制酒精发酵的现象叫做巴斯德效应

Pasteur效应：

糖的有氧氧化对糖酵解的抑制作用三羧酸循环当前第99页\共有132页\编于星期四\22点己糖磷酸己糖丙酮酸乙酰CoANADH2、FADH2、CO2H2O乙醇（植物）乳酸（动物）6-P-GNADPH2、CO2RH2O2呼吸链PPP途径

EMP途径丙酮酸氧化脱羧TCA环发酵RNADP+NAD+/FAD细胞质线粒体基质线粒体基质线粒体内膜细胞质糖的分解途径乙醛酸循环

当前第100页\共有132页\编于星期四\22点三、乙醛酸循环乙醛酸循环返回当前第101页\共有132页\编于星期四\22点乙醛酸循环的意义乙醛酸循环的意义当前第102页\共有132页\编于星期四\22点乙醛酸循环的意义当前第103页\共有132页\编于星期四\22点乙醛酸循环的意义当前第104页\共有132页\编于星期四\22点乙醛酸循环的生物学意义可看成TCA循环的一条支路（琥珀酸可进入TCA）苹果酸进入细胞质可进行再氧化草酰乙酸糖异生糖（油料种子萌发时脂肪转变成糖）对于某些植物、微生物，乙酸、乙酸盐、乙酰COA等成为赖以生存的细胞原料当前第105页\共有132页\编于星期四\22点磷酸戊糖途径四、磷酸戊糖途径

（pentosephosphatepathway）概念过程小结调节生理意义相关疾病当前第106页\共有132页\编于星期四\22点磷酸戊糖途径在组织中添加酵解抑制剂碘乙酸（抑制3-P-甘油醛脱氢酶）或氟化物（抑制烯醇化酶）等，葡萄糖仍可被消耗；并且C1更容易氧化成CO2；发现了6-P-葡萄糖脱氢酶和6-P-葡萄糖酸脱氢酶及NADP+；发现了五碳糖、六碳糖和七碳糖；说明葡萄糖还有其他代谢途径（1931-1951）。1953年阐述了磷酸戊糖途径（pentosephosphatepathway)，简称PPP途径，也叫磷酸己糖支路；亦称戊糖磷酸循环；亦称Warburg-Dickens戊糖磷酸途径。PPP途径广泛存在动、植物细胞内，在细胞质中进行。当前第107页\共有132页\编于星期四\22点己糖磷酸己糖丙酮酸乙酰CoANADH2、FADH2、CO2H2O乙醇（植物）乳酸（动物）6-P-GNADPH2、CO2RH2O2呼吸链PPP途径

EMP途径丙酮酸氧化脱羧TCA环发酵RNADP+NAD+/FAD细胞质线粒体基质线粒体基质线粒体内膜细胞质糖的分解途径乙醛酸循环

当前第108页\共有132页\编于星期四\22点（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(phosphopentosepathwayPPP)又称磷酸已糖旁路(hexosemonophosphateshunt(逃避）,HMS)或Warburg-Dikens途径。磷酸戊糖途径当前第109页\共有132页\编于星期四\22点（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、6NADPH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。磷酸戊糖途径当前第110页\共有132页\编于星期四\22点（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+有高度特异性磷酸戊糖途径当前第111页\共有132页\编于星期四\22点(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磷酸戊糖途径当前第112页\共有132页\编于星期四\22点(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磷酸戊糖途径当前第113页\共有132页\编于星期四\22点一、磷酸戊糖途径的反应历程分两个阶段：氧化脱羧和非氧化的分子重排阶段㈠葡萄糖的氧化脱羧阶段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葡萄糖当前第114页\共有132页\编于星期四\22点

㈠葡萄糖的氧化脱羧阶段

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+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H20H+当前第115页\共有132页\编于星期四\22点(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差向酶磷酸戊糖途径当前第116页\共有132页\编于星期四\22点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。磷酸戊糖途径当前第117页\共有132页\编于星期四\22点(5)二分子五碳糖的基团转移反应5-磷酸木酮糖ribulose5-phosphate5-磷酸核糖ribose5-phosphate3-磷酸甘油醛glyceraldehyde3-phosphate7