第八章 糖代谢课件

Chapter8Metabolismofcarbohydrate多糖和寡糖的降解糖酵解(EMP)糖的有氧氧化降解(TCA)磷酸戊糖途径(HMS)

糖异生多糖和寡糖的合成第八章糖代谢第一节多糖和寡糖的降解淀粉的降解糖原的降解纤维素的降解寡糖的降解糖的消化、吸收及转化第八章糖代谢一淀粉的酶促降解（１）（１）α—淀粉酶

为淀粉内切酶，其作用方式是在淀粉分子内部任意切断(水解)。

α-1，4-糖苷键直链淀粉先被水解成α-1，4糊精，对上述各种糊精α-淀粉酶可继续内切。随糊精链长度的缩短，酶对底物的亲和力渐渐降低，水解速度减慢，但最终可将α-1，4糊精水解为麦芽糖和葡萄糖。(唾液、胰液含有)第八章糖代谢一淀粉的酶促降解（２）枝链淀粉除生成α-1，4糊精外，还生成α-1，4-α-1，6糊精。α-l，4-α-1，6糊精最终被水解为少量的麦芽糖，异麦芽糖，葡萄糖和大量的α-极限糊精(带有分枝和直链的多于3个葡萄糖残基的寡聚糖，为α-淀粉酶水解枝链淀粉的极限)。第八章糖代谢一淀粉的酶促降解（３）（2）β-淀粉酶

为淀粉外切酶，水解α-1，4苷键，作用有严格的顺序性，只能从淀粉的非还原端开始，依次水解下一个麦芽糖单位。由于该酶能使基团发生转位反应，将α-型转变为β-型，故水解下的为β-麦芽糖。直链淀粉被水解后生成定量的β-麦芽糖，β-淀粉酶不能越过分枝点水解淀粉内部的α-1，4糖苷键。在进行水解时，而枝链淀粉除生成麦芽糖外，还生成带有许多分枝的不再被β-淀粉酶水解的β-极限糊精。人不含有。第八章糖代谢一淀粉的酶促降解（４）第八章糖代谢一淀粉的酶促降解（４）(4)此外，水解直链淀粉时，还有一种环糊精酶，能将直链淀粉的螺旋管“切断”，得到含6～8个葡萄糖单位的闭合环，即环糊精。(3)糖化酶，或称为γ-淀粉酶。又称葡萄糖淀粉酶,它能把淀粉从非还原性未端水介α-1.4葡萄糖苷键产生葡萄糖，也能缓慢水解α-1.6葡萄糖苷键，转化为葡萄糖。(人含有)第八章糖代谢一淀粉的酶促降解（５）（5）R-酶、α-糊精酶：枝链淀粉经α-淀粉酶、β-淀粉酶水解后留下的极限糊精中均带有1，6糖苷键，由R-酶（植）、α-糊精酶（动,也称为异淀粉酶）将它水解，得到不带分枝的葡聚糖继续在α-淀粉酶和β-淀粉酶作用下水解，生成麦芽糖和葡萄糖。（6）麦芽糖酶：有α-葡萄糖苷酶之称，能水解麦芽糖以及糊精中的α-1，4糖苷键。淀粉水解剩下的麦芽糖在麦芽糖酶的作用下，彻底水解成葡萄糖。麦芽糖酶有水解活性不同的多种同工酶。第八章糖代谢淀粉的分解

淀粉的酶促水解解

α－淀粉酶：在淀粉分子内部任意水解α-1.4糖苷键。（内切酶）

β－淀粉酶:从非还原端开始，水解α－１.4糖苷键，依次水解下一个β－麦芽糖单位（外切酶）

脱支酶（R酶）:水解α－淀粉酶和β－淀粉酶作用后留下的极限糊精中的1.6－糖苷键。α－淀粉酶β－淀粉酶

由上可知，枝链淀粉的彻底水解需要α-淀粉酶、β-淀粉酶，R-酶或α-糊精酶和麦芽糖酶等酶共同作用。第八章糖代谢二糖原的酶促降解糖原的磷酸解的酶类磷酸化酶寡聚1，4→1，4葡聚糖转移酶脱枝酶淀粉的磷酸解与水解相比，其优越性有：1.耗能少2.产物不易扩散到胞外,而水解产物葡萄糖会因扩散而流失第八章糖代谢支链淀粉的水解第八章糖代谢三纤维素的酶促降解(１)纤维素不能被人体利用作为营养。食草动物依靠胃肠中能分泌纤维素酶的细菌的作用，可将食入的纤维素降解为葡萄糖加以利用。此外，自然界中也存在能分解纤维的许多细菌，如青霉菌、枯草杆菌等，以及某些真菌(如多孔菌)。它们能合成和分泌纤维素酶，分解和利用草类和木材中的纤维素作为碳源，如木耳、香菇等食用菌的裁培即是如此。在植物体中却很少有纤维素酶，只在少数发芽的种子和幼苗(如大麦、玉米、菠菜等)中有所发现。第八章糖代谢三纤维素的酶促降解(２)

已知纤维素酶是复合酶，Resse提出了C1-Cx理论：C1成分解开晶体区，形成无定形纤维素无定形纤维素由Cx打开，其成分至少包括以下成分；①内切β-1，4葡聚糖酶（EG），能随机切断β-1，4苷键，提供许多可供反应的末端。②外切β-1，4葡聚糖酶（CHB），该酶又可分为从非还原性末端开始切下一个β-葡萄糖和切下一个β-葡聚二糖(纤维二糖)的两种。纤维二糖酶（BG），能将纤维二糖水解成β-葡萄糖。第八章糖代谢EGCHBBG第八章糖代谢四果胶的降解水解酶类，产生产物可用测还原糖的DNS法测定，可依据此测酶活；裂解酶类，裂解产物有不饱和键，紫外区有吸收，可依据此来测酶活第八章糖代谢五双糖的酶促降解

二糖酶中最重要的为蔗糖酶、麦芽糖酶和乳糖酶。它们都属于糖苷酶类。这三种酶广泛分布于微生物、人体及动物小肠液中。其催化反应为：第八章糖代谢双糖降解(1)蔗糖的水解蔗糖是植物体中糖类运输的主要形式。蔗糖主要由两种方式水解。

1、蔗糖合成酶：(蔗糖＋UDP)可逆生成（UDPG＋果糖）；

2、蔗糖酶：(蔗糖＋H2O)生成（葡萄糖＋果糖）；(2)麦芽糖的水解麦芽糖酶：α-葡萄糖苷酶（麦芽糖＋H2O）生成（2葡萄糖）(3)乳糖的水解

β－半乳糖苷酶：（乳糖＋H2O）生成（葡萄糖＋半乳糖)第八章糖代谢乳糖不耐症

有些人，喝牛奶后会出现腹胀、腹鸣，甚者会腹泻(俗称闹肚子)，原因是这些人有乳糖不耐症。这在亚洲人中是很普遍的。对于常喝牛奶的人则很少有这种情况。人们食用牛奶后，乳糖需在人体内经乳糖酶分解成葡萄糖和半乳糖，才能被吸收，有的人体内乳糖酶少，因此，对乳糖就不能分解吸收，结果乳糖进入肠道后端，被肠道的细菌发酵而产酸、产气，这就是乳糖不耐症。全世界有60%的人患有这种症状，且绝大部分是成年人。主要由于婴幼儿的胃里乳糖分解酶很丰富，所以消化乳糖毫不费力，随着年龄的增长，这种酶逐渐减少，到了成年就几乎没有或极少了。第八章糖代谢六糖类的消化、吸收及转化（１）糖的消化植物经光合作用产生的淀粉是动物的重要营养来源。在动物中，淀粉经唾液淀粉酶(主要为α-淀粉酶)的作用，其中一部分形成麦芽糖。在小肠中，淀粉经α-淀粉酶水解，产生麦芽糖和极限糊精。食物中的二糖及寡糖由小肠上皮细胞分泌的寡糖酶从非还原末端水解。蔗糖由α-葡萄糖苷酶水解，乳糖由β-半乳糖苷酶水解。第八章糖代谢淀粉

麦芽糖+麦芽三糖（40%）（25%）α-临界糊精+异麦芽糖（30%）（5%）葡萄糖

唾液中的α-淀粉酶

α-葡萄糖苷酶

α-临界糊精酶

消化过程

肠粘膜上皮细胞刷状缘

胃

口腔

肠腔

胰液中的α-淀粉酶

第八章糖代谢食物中含有的大量纤维素，因人体内无

-糖苷酶而不能对其分解利用，但却具有刺激肠蠕动等作用，也是维持健康所必需。第八章糖代谢糖类的消化、吸收及转化

（２）糖的吸收食物中的糖经消化后以D-葡萄糖，D-果糖，D-半乳糖等单糖形式被小肠粘膜细胞吸收进入血液。不能被消化的二糖，寡糖及多糖不能被吸收。第八章糖代谢糖类的消化、吸收及转化

（３）糖的转运小肠内转运单糖的主要系统为小肠腔上表皮细胞膜内的Na+-单糖协同转运系统，其主要功能是转运D-葡萄糖和D-半乳糖。第八章糖代谢第八章糖代谢糖类的消化、吸收及转化

细胞膜还有一个不需要Na+的易化扩散系统，主要对D-果糖有特殊的转运活性。第八章糖代谢糖类的消化、吸收及转化

在易化扩散中，底物与膜上载体蛋白有特异亲和力，可发生可逆结合，生成复合物。在结合或释放底物时，由于载体蛋白发生变构现象而促进了底物的转运。载体蛋白有R型和T型两种构象。R型对底物S的亲和力

较高，T型对底物S的亲和力较低。当膜外侧存在底物S时，S可与R型载体结合，形成RS，进而发生变构，RS转变为TS，使载体与底物S的亲和力降低，同时载体蛋白与底物S的结合部位转向膜的内侧，并释放底物S。底物S从膜外转运到膜内。第八章糖代谢血糖食物糖消化，吸收肝糖原分解非糖物质糖异生氧化供能

CO2+H2O磷酸戊糖等途径其它糖

脂肪、氨基酸

血糖来源和去路糖原第八章糖代谢第八章糖代谢丙酮酸葡萄糖“糖酵解”不需氧“磷酸戊糖途径”需氧有氧情况缺氧情况好氧生物厌氧生物“三羧酸循环”“乙醛酸循环”

CO2+H2O“乳酸发酵”乳酸“乳酸发酵”、“乙醇发酵”乳酸或乙醇

CO2+H2O重点第二节糖的分解代谢-EMP第八章糖代谢第八章糖代谢一糖酵解途径（EMP途径）定义：在酶的作用下，葡萄糖生成丙酮酸、NADH

及少量ATP的过程。部位：细胞质中。分三阶段：

1.活化耗能：1～3步

2.裂解：4～5步

3.氧化放能：6～10步

第八章糖代谢活化阶段是指葡萄糖经磷酸化和异构反应生成1,6-双磷酸果糖(FBP，FDP)的反应过程。该过程共由三步化学反应组成。（一）活化阶段第八章糖代谢⑴葡萄糖(glucose)磷酸化生成6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate,G-6-P)；⑵G-6-P异构为6-磷酸果糖（fructose-6-phosphate,F-6-P）；⑶F-6-P再磷酸化为1,6-双磷酸果糖(fructose-1,6-biphosphate,F-1,6-BP)。第八章糖代谢己糖激酶/葡萄糖激酶磷酸己糖异构酶磷酸果糖激酶ATPADPATPADP**(1)(2)(3)第八章糖代谢(二）磷酸己糖的裂解（lysis)

——磷酸丙糖的生成

一分子F-1,6-BP裂解为两分子可以互变的磷酸丙糖（triosephosphate)，包括两步反应：⑷F-1,6-BP裂解为3-磷酸甘油醛(glyceraldehyde-3-phosphate)和磷酸二羟丙酮(dihydroxyacetonephosphate)；⑸磷酸二羟丙酮异构为3-磷酸甘油醛。第八章糖代谢磷酸丙糖异构酶醛缩酶(4)(5)第八章糖代谢（三）ATP及丙酮酸的生成

3-磷酸甘油醛经脱氢、磷酸化、脱水及放能等反应生成丙酮酸，包括六步反应。⑹3-磷酸甘油醛脱氢并磷酸化生成1,3-二磷酸甘油酸（glycerate-1,3-diphosphate)；⑺1,3-二磷酸甘油酸脱磷酸,将其交给ADP生成ATP(底物水平磷酸化)

；⑻3-磷酸甘油酸异构为2-磷酸甘油酸；

第八章糖代谢(6)(7)(8)ATPADP磷酸甘油酸变位酶3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油酸激酶NAD++PiNADH+H+第八章糖代谢⑼2-磷酸甘油酸(glycerate-2-phosphate)脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate,PEP)；⑽磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）将高能磷酸基交给ADP生成ATP

(底物水平磷酸化)

；⑾烯醇式丙酮酸自发转变为丙酮酸(pyruvate)。第八章糖代谢烯醇化酶丙酮酸激酶⑼⑽⑾*ATPADP自发H2O第八章糖代谢其它糖进入单糖分解的途径

半乳糖半乳糖-1-PUDP-半乳糖UDP-葡萄糖葡萄糖-1-磷酸糖原或淀粉葡萄糖葡萄糖-6-磷酸果糖蔗糖果糖-6-磷酸果糖-1、6-磷酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油甘油3-磷酸甘油醛进入糖酵解甘露糖甘露糖-6-磷酸ATPADPATPADPATPADPATPADPATPADPATPADPNADH+H+NAD+PiUTPPPi第八章糖代谢二糖酵解的调节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。

第八章糖代谢糖酵解的调节关键酶①

己糖激酶②

6-磷酸果糖激酶-1③

丙酮酸激酶调节方式①别构调节②共价修饰调节第八章糖代谢影响酵解的调控位点及相应调节物

糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮2

1，3-二磷酸甘油酸2

3-磷酸甘油酸2

2-磷酸甘油酸2

磷酸烯醇丙酮酸2

丙酮酸葡萄糖abc

调控位点激活剂抑制剂a己糖激酶

ATPG-6-PADPb磷酸果糖

ADPATP

激酶

AMP柠檬酸（限速酶）果糖-2,6-二磷酸NADHc丙酮酸激酶果糖-1,6-二磷酸ATP

Ala

规律：主要通过调节反应途径中几种酶的活性来控制整个途径的速度，被调节的酶多数为催化反应历程中不可逆反应的酶，通过酶的变构效应实现活性的调节，调节物多为本途的中间物中间物或与本途径有关的代谢产物。第八章糖代谢

调控位点激活剂抑制剂a己糖激酶

ATPG-6-PADPb磷酸果糖

ADPATP

激酶

AMP柠檬酸（限速酶）果糖-2,6-二磷酸NADHc丙酮酸激酶果糖-1,6-二磷酸ATP

AlaEMP产物过剩能量过剩TCA产物过剩如上抑制剂都表达糖降解过于旺盛的信号，为了维持生命物质代谢平衡和能量代谢平衡，分别用这些代谢产物控制EMP途径和TCA途径第八章糖代谢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--（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。第八章糖代谢

（2）磷酸果糖激酶(PFK)：磷酸果糖激酶是调节糖酵解代谢途径最主要因素，是EMP的限速酶。该酶的活性通过以下几个途径调节。

1）AMP是别构激活剂，ATP是别构抑制剂。6-磷酸果糖激酶-16-phosphofructokinase-1ATP柠檬酸ADP、AMP1,6-双磷酸果糖2,6-双磷酸果糖-+第八章糖代谢ATP既是底物又是别构抑制剂，哪种作用起主要作用取决于ATP的浓度及酶活性中心和别构中心对ATP的Km值。该酶活性中心对ATP的Km低，别构中心对ATP的Km高。因此低浓度时ATP与活性中心结合发生酶促反应，而高浓度时ATP可以与别构中心结合，从而抑制酶活。第八章糖代谢

2）受到柠檬酸、脂肪酸别构抑制

这两种物质合成的原料间接来自糖酵解，表能量过高。3）果糖－2，6－二磷酸对EMP的调节当血液中糖水平降低时，激活胰高血糖素释放于血液中，启动cAMP级联系统使PFK2/FBPase2多肽上特定的一个Ser残基磷酸化，导致PFK2（磷酸果糖激酶2）抑制，使F-2,6-BP水平降低，从而降低EMP水平。反之，当葡萄糖水平高时，蛋白磷酸酶水解PFK2/FBPase2上磷酸导致F-2,6-BP升高，提高糖酵解的速率。4）PFK被H＋抑制。因此在pH值明显下降时糖酵解速率下降。（无氧条件下生成过量乳酸,因此要降低EMP代谢）

第八章糖代谢

PFK2/FBPase2是一个集两个活性中心于同一多肽链的双功能酶，即N端一半是PFK2的活性中心，C端一半为FBPase2活性中心。F-6-P激活PFK2活性而抑制FBPase2活性，而F-2,6-BP强烈激活PFK第八章糖代谢（3）丙酮酸激酶：丙酮酸激酶pyruvatekinaseATP丙氨酸(肝)1,6-双磷酸果糖-+第八章糖代谢共价修饰调节（激素调节）丙酮酸激酶丙酮酸激酶ATPADPPi磷蛋白磷酸酶（无活性）

（有活性）胰高血糖素PKA,CaM激酶PPKA：蛋白激酶A(proteinkinaseA)CaM：钙调蛋白第八章糖代谢1、糖酵解是机体快速获得能量的一种方式，可为机体迅速提供能量，对肌肉组织特别重要。2、是机体某些组织获能或主要获能方式。如红细胞、视网膜、皮肤、神经、睾丸、肿瘤等，这些组织细胞在有氧状态下糖酵解也比较活跃（无线粒体）。3、糖酵解是在特殊情况下（病理情况下--无氧）机体获得能的有效方式。如：严重贫血、大量失血、呼吸障碍、循环衰竭等。三糖酵解的生理意义无氧条件下主要获得２个ATP,底物磷酸化２＊２，消耗２个4、糖酵解还产生了丙酮酸等原料，可供给氨基酸和脂合成需要第八章糖代谢糖酵解要点1、酵解全过程，虽有氧化还原反应，但无需氧分子参加，是一个不需氧的产能过程。2、糖酵解是在胞液中进行。3、乳酸是糖酵解的终产物，一分子葡萄糖经无氧酵解净合成2分子ATP；若从糖原开始进行酵解，糖原中一分子葡萄糖基则净合成3分子ATP。第八章糖代谢4、酵解有两个反应属于底物水平磷酸化（3-磷酸甘油酸激酶及丙酮酸激酶所催化的反应）。5、酵解过程有三个关键酶：己糖激酶、6-磷酸果糖激酶-I、丙酮酸激酶。均为变构酶，所催化的反应不可逆，特别是6-磷酸果糖激酶-I，催化反应速度最慢，为主要的限速因子，在调节酵解速度上起主要作用。6、有一次脱氢反应（一次还氧化反应）。糖酵解要点：第八章糖代谢四EMP途径糖代谢物的去路在有氧条件下，EMP途径生成的NADH进入线粒体呼吸链进行生物氧化（其下游TCA途径产生的NADH也能进行生物氧化），提供电子给氧，最终产能ATP。在无氧气条件下，EMP途径生成的NADH无法由线粒体利用产能，只能直接还原代谢产物。第八章糖代谢厌氧发酵

2ATP2CO2NaHSO3

2ATP3-磷酸甘油醛

3-磷酸甘油酸丙酮酸

乙醛

G

1，6-二磷酸果糖2HEMP途径磷酸二羟丙酮α-磷酸甘油甘油

NADH有氧条件进入三羧酸循环，氧化产能无氧条件还原此反应乙醇乳酸第八章糖代谢无氧发酵（Fermentation)⑴乙醇发酵丙酮酸脱羧酶+TPP乙醇脱氢酶

乙醇有氧条件下NADH是要进入线粒体，把电子传递给氧进行氧化产能的第八章糖代谢

（2）乳酸发酵乳酸脱氢酶第八章糖代谢在糖酵解过程中，乳酸不能被代谢成二氧化碳和水，只能在肌肉组织中不断蓄积，直至组织中贮存的糖原全部被耗尽。随着乳酸浓度的不断升高，肌肉组织中的pH值逐渐降低，在正常情况下，宰后24小时猪肉（无氧供应）的pH可降至5.8，这就是我们日常说的“排酸”。第八章糖代谢1860年，巴斯德发现，在厌氧的条件下高速酵解的酵母若通入氧气，则葡萄糖消耗的速度急剧下降，厌氧所积累的乳酸迅速消失，在这种耗氧的同时，葡萄糖消耗减少，乳酸堆积终止的现象称为巴斯德效应。呼吸抑制发酵的作用只在兼性厌气的微生物中发现。原因：在有氧的条件下，氧化磷酸化使NADH的H+不再转给丙酮酸生成乳酸而是传给氧，并产生大量的ATP。丙酮酸进入TCA循环使柠檬酸浓度增加，由于高含量的ATP及柠檬酸别构抑制磷酸果糖激酶的活性，从而减慢了酵解速度及TCA循环速度。巴斯德效应第八章糖代谢（EPM）葡萄糖COOHC==OCH3丙酮酸CH3-C-SCoAO乙酰CoA三羧酸循环

NAD+

NADH+H+CO2CoASH

葡萄糖的有氧分解

丙酮酸脱氢酶系三糖的有氧氧化降解(TCA)第八章糖代谢进入三羧酸循环前的反应第八章糖代谢丙酮酸脱氢酶系NAD++H+丙酮酸脱羧酶FAD硫辛酸乙酰转移酶二氢硫辛酸脱氢酶CO2乙酰硫辛酸二氢硫辛酸NAD++H+TPP硫辛酸CoASHNAD+CH3-C-SCoAO第八章糖代谢第八章糖代谢第一步丙酮酸脱羧酶第八章糖代谢第二步

第八章糖代谢第三步二氢硫辛酸脱氢酶第八章糖代谢相当于酶复合体由于第一步为不可逆反应，直接决定整个循环反应的速度，而且是许多其它反应体系的分支点，因而该酶复合物受到严密的调节控制；提问：有哪些辅助因子答案：TPP(B1),FAD(B2)、CoA(B3),NAD(B5),硫辛酸，Mg++第八章糖代谢草酰乙酸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2H2H三羧酸循环总图第八章糖代谢(一)分步反应①柠檬酸的生成乙酰CoA草酰乙酸柠檬酸合成酶+＊＊＊

＊

柠檬酸

由草酰乙酸和乙酰CoA合成柠檬酸是三羧酸循环的重要调节点，柠檬酸合成酶是一个变构酶。ATP是柠檬酸合成酶的变构抑制剂（能量过剩），此外，α-酮戊二酸、NADH能变构抑制其活性(产物过剩），长链脂酰CoA也可抑制它的活性（脂肪过剩），AMP可对抗ATP的抑制而起激活作用。第八章糖代谢②异柠檬酸形成

柠檬酸顺乌头酸异柠檬酸＊＊＊＊＊＊

柠檬酸的叔醇基不易氧化，转变成异柠檬酸而使叔醇变成仲醇，就易于氧化。顺乌头酸酶第八章糖代谢③异柠酸被氧化与脱羧生成α-酮戊二酸

NAD+NADH+H+

CO2异柠檬酸异柠檬酸脱氢酶＊＊＊＊

-酮戊二酸

(

-KG)第一次氧化脱羧

此反应是不可逆的，是三羧酸循环中的限速步骤ADP是异柠檬酸脱氢酶的激活剂，而ATP，NADH是此酶的抑制剂。第八章糖代谢④α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA

-酮戊二酸

(

-KG)NAD+NADH+H+HSCoACO2

-酮戊二酸脱氢酶复合体＊＊＊＊琥珀酰CoA第二次氧化脱羧

此反应也是不可逆的。α-酮戊二酸脱氢酶复合体受ATP、GTP、NAPH和琥珀酰CoA抑制，但其不受磷酸化/去磷酸化的调控。

第八章糖代谢⑤由琥珀酰CoA生成琥珀酸

琥珀酰CoAGDPGTP

PiHSCoA琥珀酰CoA合成酶琥珀酸＊＊＊＊GTP+ADPGDP+ATP底物水平磷酸化第八章糖代谢⑥琥珀酸脱氢

琥珀酸琥珀酸脱氢酶FADFADH2延胡索酸****第八章糖代谢⑦延胡索酸的水化

延胡索酸H2O

延胡索酸酶苹果酸****第八章糖代谢⑧草酰乙酸再生苹果酸NAD+NADH+H+

苹果酸脱氢酶草酰乙酸第八章糖代谢

(4)(6)(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-苹果酸脱氢酶产能步骤3NAD(P)H1FADH21GTP(6)-产能脱碳2NADH+2CO2(5)-脱碳-1CO2→

3步不可逆反应（２）（５）（６）

三羧酸循环反应的全过程：第八章糖代谢(二)三羧酸循环的特点

在有O2条件下运转，是生成ATP的主要途径；循环中有4次脱氢，生成3分子NADH，1分子FADH2，另有1次底物水平磷酸化。共生成12分子ATP。第八章糖代谢三羧酸循环的中间产物包括草酰乙酸在内起着催化剂的作用，本身并无量的变化限速酶：柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶复合体；循环一周产生2分子CO2；CO2来自草酰乙酸而不是乙酰CoA,但净结果是氧化了1分子乙酰CoA；第八章糖代谢(三)TCA生理意义

是糖、脂肪、蛋白质分解的最终代谢通路—焚烧炉；

是三大物质代谢联系的枢纽；可为其他合成代谢提供小分子前体—百宝库。既是“焚烧炉又是百宝库”第八章糖代谢糖原脂肪蛋白质葡萄糖脂肪酸甘油氨基酸乙酰CoAⅠⅡⅢTCA营养物分解代谢的三个阶段第八章糖代谢第八章糖代谢(四)TCA所要调节的关键酶关键酶

①

酵解途径：己糖激酶②丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体③

三羧酸循环：柠檬酸合酶丙酮酸激酶6-磷酸果糖激酶-1α-酮戊二酸脱氢酶复合体异柠檬酸脱氢酶第八章糖代谢4对三羧酸循环的调节乙酰CoA柠檬酸草酰乙酸琥珀酰CoAα-酮戊二酸异柠檬酸苹果酸NADH

FADH2

GTP

ATP

异柠檬酸脱氢酶柠檬酸合酶α-酮戊二酸脱氢酶复合体–ATP+ADPADP+ATP–柠檬酸琥珀酰CoANADH–琥珀酰CoANADH+Ca2+Ca2+①ATP、ADP的影响②产物堆积引起抑制③循环中后续反应中间产物别位反馈抑制前面反应中的酶④其他，如Ca2+可激活许多酶第八章糖代谢三羧酸循环的调控位点及相应调节物abc

调控位点激活剂抑制剂a柠檬酸合成酶NAD+

ATP

（限速酶）NADH

琥珀酰CoA

脂酰CoAb异柠檬酸ADPATP

脱氢酶NAD+NADHcα-酮戊二酸

ADPNADH

脱氢酶NAD+

琥珀酰CoA

关键因素：[NADH]/[NAD+]

[ATP]/[ADP]第八章糖代谢

α-酮戊二酸谷氨酸草酰乙酸天冬氨酸琥珀酰CoA卟啉环

上述过程均可导致草酰乙酸浓度下降，从而影响三羧酸循环的运转，因此必须不断补充才能维持其正常进行，这种补充称为回补反应(anapleroticreaction)。

(五)三羧酸循环的回补反应三羧酸循环不仅是产生ATP的途径，它的中间产物也是生物合成的前体，如第八章糖代谢

丙酮酸羧化

PEP的羧化苹果酸脱氢由氨基酸形成草酰乙酸的回补反应主要通过4个途径：第八章糖代谢

丙酮酸羧化(动物体内的主要回补反应)生物素Mg2+在线粒体内进行草酰乙酸第八章糖代谢PEP羧化（在植物、酵母、细菌）反应在胞液中进行草酰乙酸磷酸烯酮式丙酮酸第八章糖代谢

苹果酸脱氢丙酮酸苹果酸草酰乙酸丙酮酸第八章糖代谢

氨基酸转化α-酮戊二酸天冬氨酸谷氨酸草酰乙酸天冬氨酸草酰乙酸第八章糖代谢一些微生物可以在乙酸中生长也是由于这些微生物可以通过乙醛酸循环合成糖的前体,作为生命的结构物质(六)乙醛酸循环－类似TCA第八章糖代谢乙酰CoA与草酰乙酸缩合生成柠檬酸，然后又转换成异柠檬酸的反应都是相同的。但生成的异柠檬酸不走柠檬酸循环的路了，而是沿着乙醛酸循环途径代谢。异柠檬酸首先在异柠檬酸裂解酶（isocitratelyase）的催化下裂解生成乙醛酸和琥珀酸，其中乙醛酸在苹果酸合成酶（malatesynthase）的催化下与乙酰CoA缩合生成4碳分子苹果酸，而琥珀酸走的是部分柠檬酸循环的路，氧化生成延胡索酸，直至转换成草酰乙酸乙醛酸循环途径第八章糖代谢H2O第八章糖代谢乙醛酸苹果酸草酰乙酸利用二分子乙酸合成苹果酸，最终变成葡萄糖这能源物资第八章糖代谢葡萄糖有氧氧化生成的ATP第八章糖代谢第四节磷酸戊糖途径(HMS)不依赖于有氧或无氧的葡萄糖分解途径，约有30%的葡萄糖经过这条途径代谢，在胞液中进行，尤其在合成代谢旺盛的组织中活跃。细胞定位：胞浆途径：分两个阶段氧化反应阶段：生成NADPH及CO2；非氧化反应阶段：一系列基团的转移。第八章糖代谢磷酸戊糖途径的两个阶段

2、非氧化分子重排阶段

6

核酮糖-5-P

5

果糖-6-P5

葡萄糖-6-P1、氧化脱羧阶段

6G-6-P6

葡萄糖酸-6-P6

核酮糖-５-P

6NADP+NADPH6NADP+6NADPH6CO26H2O第八章糖代谢磷酸戊糖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八章糖代谢磷酸戊糖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26-磷酸果糖2

5-磷酸木酮糖23-磷酸甘油醛26-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖16-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第八章糖代谢磷酸戊糖途径的非氧化阶段之一

（5-磷酸核酮糖异构化）

差向异构酶异构酶5-磷酸木酮糖5-磷酸核糖5-磷酸核酮糖第八章糖代谢磷酸戊糖途径的非氧化阶段之二

（基团转移）

+24-磷酸赤藓糖+25-磷酸核糖23-磷酸甘油醛转酮酶转醛酶26-磷酸果糖+7-磷酸景天庚酮糖2H25-磷酸木酮糖第八章糖代谢基团转移（续前）

+24-磷酸赤藓糖+23-磷酸甘油醛26-磷酸果糖转酮酶25-磷酸木酮糖第八章糖代谢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磷酸戊糖途径的非氧化阶段之三

（3-磷酸甘油醛异构、缩合与水解）

异构酶第八章糖代谢(二)HMS调节6-P-葡萄糖脱氢酶的活性决定G-6-P进入此途径的流量，为限速酶。该酶受NADPH/NADP+的调节。第八章糖代谢(1)提供生物反应所需的还原力NADPH+H+与NADH不同，它携带的氢不是通过呼吸链氧化磷酸化生成ATP，而是作为供氢体参与许多代谢反应，具有多种不同的生理意义。1)作为供氢体，参与体内多种生物合成反应，例如脂肪酸、胆固醇和类固醇激素的生物合成2)NADPH+H+是谷胱甘肽还原酶的辅酶，对维持还原型谷胱甘肽(GSH)的正常含量，有很重要的作用，GSH能保护某些蛋白质中的巯基3)NADPH+H+参与肝脏生物转化反应，肝细胞内质网含有以NADPH+H+为供氢体的加单氧酶体系，参与激素、药物、毒物的生物转化过程。4)NADPH+H+参与体内嗜中性粒细胞和巨噬细胞产生离子态氧的反应，因而有杀菌作用。(三)HMS生物意义第八章糖代谢（2）作为糖骨架5-磷酸核糖是合成核苷酸辅酶（NAD,FAD,CoA)及核酸(DNA,RNA)的主要原料，故损伤后修复、再生的组织(如梗塞的心肌、部分切除后的肝脏)，此代谢途径都比较活跃。提供戊糖给光合作用木酮糖参与光合作用固定CO2提供氨基酸合成前体第八章糖代谢6-磷酸葡萄糖3CO2+6NADPH+三磷酸甘油醛2(6-磷酸葡萄糖)６CO2+12NADPH+2*三磷酸甘油醛相当于一分子6-磷酸葡萄糖经过２次HMS循环产生６CO2+12NADPH(3)产能—不通过糖酵解第八章糖代谢（4）各种5碳糖的产能第八章糖代谢异型乳酸发酵：葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸5-磷酸木酮糖3-磷酸甘油醛乳酸乙酰磷酸NAD+NADHNAD+NADHATPADP乙醇乙醛乙酰CoA2ADP2ATP-2H-CO2磷酸戊糖酮解途径PK第八章糖代谢又称2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡糖酸（KDPG）裂解途径。存在于多种细菌中（革兰氏阴性菌中分布较广）。ED途径可不依赖于EMP和HMP途径而单独存在，是少数缺乏完整EMP途径的微生物的一种替代途径，未发现存在于其它生物中。ED途径

ATPADPNADP+NADPH2葡萄糖6-磷酸-葡萄糖6-磷酸-葡萄酸

~~激酶

（与EMP途径连接）

~~氧化酶

(与HMP途径连接)EMP途径3-磷酸-甘油醛~~脱水酶

2-酮-3-脱氧-6-磷酸-葡萄糖酸EMP途径丙酮酸~~醛缩酶有氧时与TCA环连接无氧时进行细菌发酵第八章糖代谢关键反应：2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸的裂解催化的酶：6-磷酸脱水酶，KDPG醛缩酶相关的发酵生产：细菌酒精发酵此途径可与EMP途径、HMP途径和TCA循环相连接，可互相协调以满足微生物对能量、还原力和不同中间代谢物的需要。好氧时与TCA循环相连，厌氧时进行乙醇发酵.第八章糖代谢第五节糖异生第八章糖代谢第八章糖代谢在丙酮酸羧化酶（生物素作为辅基）的催化下，丙酮酸羧化生成草酰乙酸，反应消耗一分子的ATP。丙酮酸羧化酶的分子量为520000，是由4个相同的亚基组成的，每个亚基的一个赖氨酸残基共价连接一个生物素辅基，生物素是丙酮酸羧化所必需的。丙酮酸羧化酶催化的反应是不可逆反应，在线粒体中进行，反应受乙酰CoA别构抑制。（1）丙酮酸羧化生成草酰乙酸第八章糖代谢丙酮酸羧化酶使丙酮酸羧化成草酰乙酸。人和哺乳动物的丙酮酸羧化酶存在于肝或肾的线粒体中，因此细胞浆中的乳酸氧化成丙酮酸后，要经运载系统进入线粒体后才能羧化成草酰乙酸。草酰乙酸必须离开线粒体才能进一步转变成磷酸烯醇式丙酮酸。草酰乙酸不能透过线粒体膜，但可转变成苹果酸，通过二羧酸转运系统离开线粒体后再进一步氧化恢复成草酰乙酸。第八章糖代谢丙酮酸丙酮酸胞质线粒体基质草酰乙酸苹果酸磷酸烯醇式丙酮酸苹果酸草酰乙酸1234乳酸1：丙酮酸羧化酶（线粒体基质）2、3：苹果酸脱氢酶4：磷酸烯醇式丙酮酸羧（化）激酶（胞质）5、丙酮酸激酶5第八章糖代谢丙酮酸羧化生成的草酰乙酸经磷酸烯醇式丙酮酸羧（化）激酶（phosphoenolpyruvatecarboxykinase）催化生成磷酸烯醇式丙酮酸。这个脱羧反用GTP作为高能磷酰基的供体。磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶是个单体酶，分子量为70000。在体内该反应是不可逆，在胞质中进行的，但在体外，分离的磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶却可以催化该反应的逆反应。（2）草酰乙酸转化为磷酸烯醇式丙酮酸第八章糖代谢磷酸烯醇式丙酮酸和果糖-1,6-二磷酸之间的糖异生反应都是糖酵解途径中相应反应的逆反应，但果糖-1,6-二磷酸不能再沿着酵解的逆反应生成果糖-6-磷酸，因为酵解中由果糖-6-磷酸生成果糖-1,6-二磷酸的反应是一个由磷酸果糖激酶1催化的不可逆反应。所以糖异生途径使用另一个果糖-1,6-二磷酸酶（fructose-1,6-bisphosphatase）催化果糖-1,6-二磷酸水解生成果糖-6-磷酸，反应释放出大量的自由能，反应也是不可逆的。（3）果糖-1,6-二磷酸水解生成果糖-6-磷酸第八章糖代谢果糖-6-磷酸沿酵解的逆反应异构化生成葡萄糖-6-磷酸，但在糖异生途径中，葡萄糖-6-磷酸水解为葡萄糖和无机磷酸则需要另一个葡萄糖-6-磷酸酶（glucose-6-phosphatase），葡萄糖-6-磷酸水解反应是不可逆的。（4）葡萄糖-6-磷酸水解生成葡萄糖第八章糖代谢糖异生的总反应式为：

2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H++6H2O→

葡萄糖+2NAD++4ADP+2GDP+6Pi

从丙酮酸形成葡萄糖共消耗6摩尔高能磷酸化合物和2摩尔NADH(相当于6molATP)。从丙酮酸到草酰乙酸消耗一个ATP；草酰乙酸到磷酸烯醇式丙酮酸消耗一个GTP，从3磷酸甘油酸到1，3-二磷酸甘油酸消耗一个ATP。因此从二分子丙酮酸合成一分子葡萄糖共消耗6个ATP。第八章糖代谢

凡是能生成丙酮酸的物质都可以变成葡萄糖。

三羧酸循环的中间物，柠檬酸，异柠檬酸，α-酮戊二酸，琥珀酸