生物化学：糖的有氧氧化

葡萄糖在有氧条件下，彻底氧化成水和CO2的反应过程称为有氧氧化。这是糖氧化的主要方式。I、糖的有氧氧化AerobicOxidationofGlucose一、有氧氧化的反应过程分为三个阶段：（一）丙酮酸的氧化脱羧酵解生成的丙酮酸可穿过线粒体膜进入线粒体内室，在丙酮酸脱氢酶系的催化下脱氢、脱羧，生成乙酰辅酶A。经脱氢、脱羧、酰化生成乙酰CoA，这是不可逆反应。丙酮酸脱氢酶复合体

丙酮酸脱羧酶(E1)※由三种酶组成二氢硫辛酸乙酰基转移酶(E2)

二氢硫辛酰胺脱氢酶(E3)※五种辅助因子：TPP（VB1）、硫辛酰胺、HSCoA、NAD+（Vpp）、FAD（VB2）硫胺素焦磷酸、硫胺酰胺、辅酶A、黄素腺嘌呤二核苷酸、尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸HSCoANAD+丙酮酸脱氢酶复合体辅基：硫胺素焦磷酸、硫胺酰胺、黄素腺嘌呤二核苷酸 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸1.硫胺素焦磷酸羟乙基硫胺素焦磷酸2.羟乙基转变为乙酰基并转移到E23.乙酰基转移到辅酶A丙酮酸脱氢酶复原由乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸开始，经反复脱氢、脱羧再生成草酰乙酸的循环反应过程。又称柠檬酸循环（Citratecycle）和Krebs循环。部位：线粒体基质（二）三羧酸循环--TCA

(tricarboxylicacidcycle)1.三羧酸循环的反应过程(1)2C的乙酰基与4C的草酰乙酸缩合成6C的柠檬酸

柠檬酸合成酶乙酰CoA草酰乙酸柠檬酸(2)(3)柠檬酸异构化后，形成异柠檬酸顺乌头酸酶顺乌头酸酶柠檬酸异柠檬酸顺乌头酸将叔醇（柠檬酸）经由顺乌头酸转变为更易氧化的仲醇（异柠檬酸）(4)

异柠檬酸脱氢脱羧成为5C的

－酮戊二酸异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸α－酮戊二酸是TCA的第一个氧化脱羧反应，异柠檬酸脱氢酶有两种，存在位置和使用的辅酶不同(5)(6)

－酮戊二酸氧化脱羧，生成含4C的琥珀酸琥珀酸硫激酶酮戊二酸脱氢酶系α－酮戊二酸琥珀酸是第二个氧化脱羧反应琥珀酰-CoA(7)琥珀酸脱氢生成延胡索酸琥珀酸脱氢酶琥珀酸延胡索酸(8)延胡索酸加水形成苹果酸延胡索酸酶延胡索酸苹果酸(9)苹果酸脱氢形成草酰乙酸苹果酸脱氢酶苹果酸草酰乙酸Citratecycle三羧酸循环小结Reducingequivalents

在TAC中，1分子乙酰CoA经2次脱羧，生成2个CO2，这是体内CO2的主要来源；4次脱氢，其中3次以NAD+为受氢体(2.5ATP)，1次以FAD为受氢体(1.5ATP)；1次底物水平磷酸化。总反应式：乙酰CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+3NADH+3H++FADH2+GTP+HSCoA三羧酸循环的特点①在有氧条件下进行，产生的还原当量经氧化磷酸化可产生ATP，是产生ATP的主要途径。②不可逆。③中间产物的回补：主要是丙酮酸羧化成草酰乙酸；其次为丙酮酸还原成苹果酸,再生成草酰乙酸。2、有氧氧化生成的ATPG→2丙酮酸：净产生7个ATP。反应过程生成ATP数葡萄糖

→6-磷酸葡萄糖－16-磷酸果糖

→1,6-二磷酸果糖－13-磷酸甘油醛→1,3-二磷酸甘油酸2

2.5（NADH+H+）1,3-二磷酸甘油酸→3-二磷酸甘油酸2

1磷酸烯醇式丙酮酸→烯醇式丙酮酸2

1总计7丙酮酸→乙酰CoA：产生5个ATP。反应过程生成ATP数丙酮酸→乙酰CoA2

2.5（NADH+H+）TCA:一分子乙酰CoA经TCA产生3（NADH+H+）和1个FADH2，加上底物水平磷酸化生成1个高能磷酸键，共产生20个ATP。反应过程生成ATP数异柠檬酸→

-酮戊二酸2

2.5

-酮戊二酸→琥珀酰CoA2

2.5琥珀酰CoA→琥珀酸2

1琥珀酸→延胡索酸2

1.5苹果酸→草酰乙酸2

2.5总计20结论：1molGlucose彻底氧化成CO2和H2O，可净生成32molATP。G→2丙酮酸：净产生7个ATP。丙酮酸→乙酰CoA：产生5个ATP。TCA:一分子乙酰CoA经TCA产生3（NADH+H+）和1个FADH2，加上底物水平磷酸化生成1个高能磷酸键，共产生20个ATP。3.三羧酸循环的生理意义②三大营养物质的共同氧化途径。①

提供能量③三大物质代谢联系的枢纽。二、有氧氧化的调节除对酵解途径三个关键酶的调节外，还对丙酮酸脱氢酶复合体、柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和

-酮戊二酸脱氢酶复合体四个关键酶存在调节。1.丙酮酸脱氢酶复合体变构调节：共价修饰调节：磷酸化失活胰岛素和Ca2+促进其去磷酸化，使其活性增加。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、ATP3.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。复合体中的二氢硫辛酸脱氢酶是变构调节剂。主要受高浓度ATP、GTP、琥珀酰CoA、NADH抑制。ATP/ADP↑，抑制TCA，氧化磷酸化↓；

ATP/ADP↓，促进TCA，氧化磷酸化↑。

总体说

能为TCA循环补充中间产物的代谢途径称为回补途径。 主要有丙酮酸羧化支路和乙醛酸循环三、回补途径∶1、丙酮酸羧化支路∶

它能为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和苹果酸酶。(1)丙酮酸在丙酮酸羧化酶催化下形成草酰乙酸（需要生物素为辅酶）。(2)在真核细胞中，苹果酸酶催化丙酮酸还原羧化成苹果酸，反应不需要ATP，但需要NADPH+H+。

(3)在植物、细菌、人脑和心脏中还存在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。2、乙醛酸循环(glyoxylatepathway/cycle)

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。

乙酰辅酶A乙醛酸循环的意义∶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∶

天冬氨酸和谷氨酸的转氨作用可以形成草酰乙酸和α-酮戊二酸。异亮氨酸、缬氨酸和苏氨酸、甲硫氨酸也会形成琥珀酸。II、磷酸戊糖途径

hexose

monophosphatepathway(HMP)

生物体中除TCA循环外，还有其他糖代谢途径，其中磷酸戊糖途径是较为重要的一种。在动物和许多微生物中约有30%的葡萄糖可能由此途径进行氧化。

发现：向组织匀浆中添加糖酵解的抑制剂（碘乙酸），葡萄糖的利用仍在继续。1、HMP途径的生化过程∶在胞浆中进行，广泛存在于动植物中。循环的起始物是葡萄糖-6-磷酸，经氧化分解后产生五碳糖、CO2、NADPH。总反应式：6G-6-P+7H2O+12NADP+

6核糖-5-磷酸+12NADPH+12H++6CO2

2、HMP途径的生理意义∶

1)产生大量的NADPH，为生物合成提供还原力。

2)产生磷酸戊糖参加核酸代谢。

3)NADPH使红细胞中的还原性谷胱苷肽再生，对维 持红细胞的还原性（运输氧的能力）有重要作用。

4)HMP途径是植物光合作用中从CO2合成葡萄糖的部 分途径。癌细胞与糖代谢德国生理学家Otto.Warburg

在1924年提出一个观点，认为癌症的产生是由于细胞糖无氧酵解增强加上氧消耗量降低造成的。这个被称为瓦尔堡(Warburg)假说。癌细胞生长很快，过快的生长使得细胞经常处于一种缺氧状态，于是癌细胞就关闭了需要线粒体的有氧氧化，能量则是通过葡萄糖的无氧酵解提供的。他因此获得了1931年的诺贝尔奖。高量表达的P73蛋白使葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的活性大大增强，从而激活了磷酸戊糖途径。这一代谢途径无法产生细胞生长必需的能量，而是产生大量戊糖与强还原剂NAPDH。概念：由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖异生。原料：乳酸、甘油、丙酮酸和生糖氨基酸等。部位：主要在肝脏，其次是肾脏。

IV、糖的异生(gluconeogenesis)（一）、糖异生途径从丙酮酸生成G的具体反应过程称为糖异生途径。基本上是糖酵解的逆过程，但是糖酵解途径的三个关键酶催化的反应是放能的不可逆反应，又叫能障。在糖异生中它们由另一些酶来催化绕过这三个能障，需要ATP供能，以保证合成途径的进行。1.丙酮酸羧化支路磷酸烯醇式丙酮酸2.F-1,6-BP→F-6-P磷酸果糖激酶果糖-1,6-二磷酸酶3.G-6-P→G己糖激酶葡萄糖-6-磷酸酶（二）、糖异生的调节

当AMP浓度高时，AMP刺激磷酸果糖激酶使糖酵解过程加速，同时果糖-1,6-二磷酸酶不再促进糖异生作用。

饥饿时，机体血糖含量下降，血液中胰高血糖素水平升高，促进糖异生，抑制糖分解。胰岛素则作用相反。（三）、糖异生的生理意义1、维持血糖浓度恒定；2、补充肝糖原；3、乳酸利用（肌肉中的乳酸扩散到血液并进入肝脏，通过糖异生转变为葡萄糖）。各种物质的糖异生乳酸→丙酮酸；生糖氨基酸→TCA中的各种羧酸→草酰乙酸；甘油→-磷酸甘油→磷酸二羟丙酮。第五节糖原的合成与分解

（自学）

糖原（glycogen）是葡萄糖的贮存形式，当细胞中能量充足时，进行糖原合成而贮存能量。当能量供应不足时，糖原分解产生ATP，以保证供应生命活动所需要的能量。 糖原的分解与合成是分别进行的不同途径，它们的反应速度受激素、别构酶的精细调节。

糖原的结构类似于支链淀粉，分支短。糖原分子只有一个还原端。糖原的合成分解都是在非还原端上进行的。

-1,4-糖苷键还原端

-1,6-糖苷键非还原端一、糖原的合成代谢(glycogenesis)UDPG是G的活化形式，是G活性供体。糖原合成中，每增加一个G单位消耗2个~P。糖原合酶是关键酶。

糖原分支的形成：二、糖原的分解代谢糖原分解（glycogenolysis）习惯上指肝糖原分解成G。磷酸化酶是糖原分解的关键酶。肌肉中无葡萄糖-6-磷酸酶。糖原的G单位酵解净产生3个ATP。非还原端-1,6-糖苷键