第七章糖代谢与生物氧化

第七章糖代谢与生物氧化PartⅠ糖代谢1.掌握糖酵解、三羧酸循环和磷酸戊糖途径的概念、反应过程、限速反应、能量的变化；2.淀粉、糖原的合成与分解.3.正常血糖的来源与去向，糖异生作用。4.了解糖的吸收与转运，5.熟悉各分解途径的意义，6.了解回补反应和乙醛酸循环内源性：

量少，不能满足机体对能量的需要外源性：

主要来自植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一、体内糖的来源7.1糖的消化吸收二、糖的消化人能消化淀粉、糖原和一些低聚糖

（1）淀粉、糖原口腔胃十二指肠（α-淀粉酶）（α-淀粉酶、β-淀粉酶）（麦芽糖、葡萄糖）门静脉血液刷状缘细胞（2）蔗糖小肠（转化酶）刷状缘细胞中水解葡萄糖果糖葡萄糖（经门静脉血液至肝脏）（3）乳糖小肠（乳糖酶）葡萄糖半乳糖门静脉血液唾液淀粉酶（4）非营养性多糖（纤维素等）：能提高肠的蠕动保健作用：排毒、促进胃肠机能、吸附胆固醇膳食中过分限制糖类，脂肪动用过多，乙酰CoA转化为乙酰乙酸、β羟丁酸和丙酮酸等，引起酮症。1.吸收部位：

小肠上部三、糖的吸收载体蛋白运转方向：高糖浓度→低糖浓度不需耗能实验证明：以葡萄糖的吸收速度为100计，各种单糖的吸收速度为：D-半乳糖(110)>D-葡萄糖(100)>D-果糖(43)>D-甘露糖(19)>L-木酮糖(15)>L-阿拉伯糖(9)

结论：各种单糖的吸收速度不同2.吸收方式：单纯扩散主动吸收（1）糖的吸收---单纯扩散Na+GNa+K+K+ATPADP+PiGNa+GNa+G主动吸收:伴有Na+的转运。称为Na+依赖型葡萄糖转运体，主要存在于小肠粘膜和肾小管上皮细胞。葡萄糖的吸收是耗能的过程。所以小肠上皮细胞内的葡萄糖的浓度可以超过肠腔中的葡萄糖浓度的数倍以上。（2）糖的吸收---主动吸收（钠泵）钠泵主动转运小肠中葡萄糖吸收示意图糖类物质单糖口腔、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四、糖吸收后的去向

淀粉

口腔，

-amylase，少量作用

胃，几乎不作用

小肠，主要的消化场所胰

-amylase麦芽糖、糊精、蔗糖、乳糖等（食物中所混入）

麦芽糖酶，糊精酶，蔗糖酶，乳糖酶等葡萄糖、半乳糖、果糖

肠黏膜细胞

肠壁毛细血管

门静脉

血液

组织、细胞糖的消化吸收血糖及其调节血糖指血中的葡萄糖。血糖水平恒定维持在4.5~5.5

mmol/L。

血糖的来源与去路

合成脂肪糖异生肝糖原分解

合成其他糖类血糖肠道吸收氧化分解合成肝糖原、肌糖原血糖的激素调节升高血糖的激素:胰高血糖素,糖皮质激素,肾上腺素降低血糖激素:胰岛素一、双糖的水解蔗糖+H2O葡萄糖+果糖反应产物也相应称为转化糖转化酶蔗糖酶7.2双糖和多糖的酶促降解1.转化酶2.蔗糖合成酶催化蔗糖与UDP反应生成果糖和尿苷二磷酸葡萄糖蔗糖+UDPUDPG+果糖（一）蔗糖的水解（二）麦芽糖的水解麦芽糖+H2O麦芽糖酶2葡萄糖（三）乳糖的水解乳糖+H2O葡萄糖半乳糖+乳糖酶β-半乳糖苷酶二、淀粉（糖原）的降解食物中的糖一般以淀粉为主。唾液和胰液中都有a-淀粉酶，可水解淀粉分子内的a-1，4-糖苷键。由于食物在口腔停留的时间很短，所以淀粉消化主要在小肠内进行。1.淀粉的水解2.淀粉的磷酸解α-淀粉酶β-淀粉酶R-酶(脱支酶）麦芽糖酶磷酸化酶转移酶脱支酶是淀粉内切酶，作用于淀粉分子内部的任意的α-1，4糖苷键。

极限糊精是指淀粉酶不能再分解的支链淀粉残基。

α-极限糊精是指含α-1，6糖苷键由3个以上葡萄糖基构成的糊精。（一）淀粉的水解1.α-淀粉酶直链淀粉葡萄糖+麦芽糖+麦芽三糖+低聚糖的混合物支链淀粉葡萄糖+麦芽糖+麦芽三糖+α-极限糊精2.β-淀粉酶β-淀粉酶属巯基酶，氧化巯基的试剂可抑制它。是淀粉外切酶，水解α-1，4糖苷键，从淀粉分子外即非还原端开始，每间隔一个糖苷键进行水解，每次水解出一个麦芽糖分子。直链淀粉麦芽糖支链淀粉麦芽糖+β-极限糊精

β-极限糊精是指β-淀粉酶作用到离分支点2-3个葡萄糖基为止的剩余部分。两种淀粉酶降解的终产物主要是麦芽糖两种淀粉酶性质的比较

α-淀粉酶不耐酸，pH3时失活耐高温，70

C时15分钟仍保持活性广泛分布于动植物和微生物中。

-淀粉酶耐酸，pH3时仍保持活性不耐高温，70

C15分钟失活主要存在植物体中α-淀粉酶及β-淀粉酶水解支链淀粉的示意图

α-淀粉酶

-淀粉酶3.R-酶(脱支酶）水解α-1，6糖苷键，将α及β-淀粉酶作用支链淀粉最后留下的极限糊精的分支点水解，产生短的只含α-1，4-糖苷键的糊精，使之可进一步被淀粉酶降解。

不能直接水解支链淀粉内部的α-1，6糖苷键。

4.麦芽糖酶催化麦芽糖水解为葡萄糖，是淀粉水解的最后一步。淀粉的彻底水解需要上述水解酶的共同作用，其最终产物是葡萄糖（二）淀粉的磷酸解1.磷酸化酶催化淀粉非还原末端的葡萄糖残基转移给P，生成G-1-P,同时产生一个新的非还原末端，重复上述过程。直链淀粉G-1-P支链淀粉G-1-P+磷酸化酶极限糊精磷酸化酶不能将支链淀粉完全降解，只能降解到距分支点4个葡萄糖残基为止，留下一个大而有分支的多糖链，称为磷酸化酶极限糊精。

淀粉（或糖原）降解

(1)到分枝前4个G时，淀粉磷酸化酶停止降解(2)由转移酶切下前3个G，转移到另一个链上(3)脱支酶水解α-1，6糖苷键形成直链淀粉。脱下的Z是一个游离葡萄糖(4)最后由磷酸化酶降解形成G-1-PG—1—P脱支酶磷酸化酶糖原主要为动物肝脏和骨骼肌中的贮能物质，在肌肉中贮存糖原是为了肌肉收缩提供能源，而在肝脏中贮存糖原是为了维持血糖平衡。

糖原降解主要由糖原磷酸化酶和糖原脱支酶催化进行。肝脏肌肉G+Pi（葡萄糖-6-磷酸酶）进入糖酵解糖原磷酸化酶：从非还原端催化1-4糖苷键的磷酸解。（三）糖原的降解磷酸葡萄糖变位酶G-6-PG-1-P糖原+Pi糖原+G-1-P（n残基）（n-1残基）例肝糖元的分解77磷酸化酶(别构酶)

ATP抑制-AMP激活

+

H3PO4α葡萄糖1，4糖苷键α葡萄糖1，6糖苷键糖原核心糖原核心

G-1-P

+脱支酶

+H3PO41G-1-P糖原核心磷酸化酶+H3PO4G-1-P去单糖降解转移酶糖原核心7.3糖的分解代谢三羧酸循环磷酸己糖支路

糖的无氧酵解糖类物质是人类、动物和大多数微生物在生活及活动过程中的主要能源和碳源糖酵解，三羧酸循环以及磷酸己糖支路是生物体内非常重要的分解代谢途径糖异生作用丙酮酸葡萄糖“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糖分解代谢概述1.糖酵解的概念：在无氧条件下，葡萄糖进行分解形成2分子的丙酮酸并提供能量的过程。是一切有机体中普遍存在的葡萄糖降解途径。

1940年前德国的生物化学家恩伯顿(Gustar

Embden)和迈耶霍夫(OttoMeyerhof)等人的努力完全阐明了糖酵解的整个途径，揭示了生物化学的普遍性。因此糖酵解途径又称Embden-Meyerhof

Pathway(简称EMP)糖酵解是在细胞质中进行。不论有氧还是无氧条件均能发生。一、糖的无氧分解糖酵解（Glycolysis)(无氧氧化)——糖的共同分解途径2.糖酵解过程

第一阶段：葡萄糖

1,6-二磷酸果糖第二阶段：1,6-二磷酸果糖

3-磷酸甘油醛第三阶段：3-磷酸甘油醛

2-磷酸甘油酸Pi底物磷酸化：这种直接利用代谢中间物氧化释放的能量产生ATP的磷酸化类型称为底物磷酸化。其中ATP的形成直接与一个代谢中间物（1,3-二磷酸甘油酸）上的磷酸基团的转移相偶联

这一步反应是糖酵解过程的第7步反应，也是糖酵解过程开始收获的阶段。在此过程中产生了第一个ATP。第四阶段：2-二磷酸甘油酸

丙酮酸EMP小结：糖酵解过程中ATP的消耗和产生2×1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-1反应ATP

-12×1葡萄糖+2Pi+2ADP+2NAD+

2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H++2H2O3.糖酵解中产生的能量

有氧时，2NADH进入线粒体经呼吸链氧化,原核生物可产生6分子ATP,真核生物可产生4分子的ATP（原核生物中,其电子传递链存在于质膜上,无需穿棱过程，而真核生物线粒体内膜是不能穿过NADH需要一个磷酸甘油穿梭系统。）

。再加上由底物水平的磷酸化形成的2个ATP，故共可产生原核2+6=8分子ATP；真核2+4=6分子ATP

无氧时，2NADH还原丙酮酸，生成2分子乳酸或乙醇，故净产生2分子ATP

4.糖酵解意义(1)供能。在无氧或缺氧条件下迅速提供少量的能量以应急。如：肌肉收缩、人到高原。剧烈运动(2)为糖的彻底氧化作准备。是糖的有氧氧化的前过程，亦是糖异生作用大部分逆过程。非糖物质可以逆着糖酵解的途径异生成糖，但必需绕过不可逆反应。(3)提供生物合成所需的物质。糖酵解也是糖、脂肪和氨基酸代谢相联系的途径。其中间产物是许多重要物质合成的原料。(4)糖酵解不仅是葡萄糖的降解途径，也是其它一些单糖的分解代谢途径注意：若糖酵解过度，可因乳酸生成过多而导致乳酸中毒。细胞对酵解速度的调控是为了满足细胞对能量及碳骨架的需求。在代谢途径中，催化不可逆反应的酶所处的部位是控制代谢反应的有力部位。糖酵解中有三步反应不可逆：己糖激酶：G-6-P抑制磷酸果糖激酶:别构酶，受许多效应剂的影响。ATP和柠檬酸抑制③H+抑制④AMP、ADP或H3PO4、果糖-2,6-二磷酸促进

丙酮酸激酶:ATP和丙氨酸(肝)抑制;1,6-双磷酸果糖促进因此这三种酶对酵解速度起调节作用。5.糖酵解的调控1、催化不可逆反应特点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限速酶/关键酶(1)酵母在无氧条件下将丙酮酸转化为乙醇和CO2(酒精发酵，酵母的第Ⅰ型发酵)。①丙酮酸脱羧6.丙酮酸的去路葡萄糖进行乙醇发酵的总反应式为：葡萄糖+2Pi+2ADP2乙醇+2CO2+2ATPCH3COCOOHCH3CHO+CO2丙酮酸乙醛丙酮酸脱羧酶TPPCH3CHO+NADH+H+乙醛

CH3CH2OH+NAD+乙醇

乙醇脱氢酶Zn+②乙醛被还原为乙醇(2)丙酮酸还原为乳酸(乳酸发酵)

动物

乳酸菌（乳杆菌、乳链球菌）丙酮酸(pyruvate)乳酸(lactate)乳酸脱氢酶NAD+NADH+H+(3)在有氧条件下，丙酮酸进入线粒体生成乙酰CoA，参加TCA循环（柠檬酸循环），被彻底氧化成CO2和H2O。丙酮酸+NAD++CoA

乙酰CoA+CO2+NADH+H+(4)转化为脂肪酸或酮体。当细胞ATP水平较高时，柠檬酸循环的速率下降，乙酰CoA开始积累，可用作脂肪的合成或酮体的合成。二、糖的有氧分解

——糖的最后氧化途径

人体各组织，除成熟的红细胞之外，均有其氧化糖类的能力。糖的降解途径主要是进行有氧氧化。

脑组织主要依靠糖有氧氧化提供能量，所以脑组织在血糖浓度低于其正常值的1/3-1/2时即可引起机能障碍，出现昏迷。

动物骨骼肌细胞含线粒体较多，但其糖酵解酶类的含量也较高，故当氧供应不足时，糖酵解作用能顺利进行，生成较多的乳酸；但在氧供应充足时则可进行糖的有氧氧化。

心肌细胞含线粒体较多，氧供应也较丰富。（一）三羧酸循环(Tricarboxylic

acidcircle)，又称柠檬酸循环，Krebs循环，简写为TCA循环有氧条件下，将酵解产生的丙酮酸氧化脱羧成乙酰CoA，再经一系列氧化和脱羧，最终生成二氧化碳和水并产生能量的过程

三羧酸循环在真核细胞线粒体基质中进行的。丙酮酸通过柠檬酸循环进行脱羧和脱氢反应;羧基形成CO2,氢原子则随着载体(NAD+、FAD）进入电子传递链经过氧化磷酸化作用，形成水分子并将释放出的能量合成ATP。

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。（二）有氧氧化的反应过程

糖的有氧氧化代谢途径可分为：葡萄糖酵解、丙酮酸氧化脱羧和三羧酸循环三个阶段。TAC循环

G（Gn）丙酮酸

乙酰CoA

CO2NADH+H+FADH2H2O

[O]ATPADP胞液

线粒体

第一阶段：葡萄糖转变成丙酮酸

第二阶段：丙酮酸氧化脱羧—乙酰CoA的生成

基本反应：

糖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，生成乙酰辅酶A。丙酮酸脱氢酶系三种酶六种辅助因子E1-丙酮酸脱羧酶（也叫丙酮酸脱氢酶）E2-二氢硫辛酸乙酰基转移酶E3-二氢硫辛酸脱氢酶。焦磷酸硫胺素（TPP)、硫辛酸、COASH、FAD、NAD+、Mg2+丙酮酸脱氢酶系是一多酶复合体，位于线粒体内膜上，原核细胞则在胞液中。丙酮酸脱氢酶系催化的反应

1.

-羟乙基-TPP的生成2.乙酰硫辛酸的生成3.乙酰CoA的生成4.硫辛酸的生成5.NADH+H+的生成第三阶段：乙酰CoA的彻底氧化分解

——TricarboxylicacidcycleTCA

1.三羧酸循环过程

乙酰～SCoA结构示意图⑴乙酰CoA与草酰乙酸

缩合形成柠檬酸TCA循环柠檬酸合成酶草酰乙酸CH3CO～SCoA乙酰辅酶A柠檬酸(citrate)HSCoA乙酰CoA+草酰乙酸

柠檬酸+CoA-SH关键酶H2O缩合反应所需的能量来自乙酰辅酶A的高能硫酯键，由于高能硫酯键水解时可释出较多的自由能(-31.47kJ/mol),使反应成为不可逆反应。柠檬酸合酶对草酰乙酸的Km值很低，即使线粒体内草酰乙酸的浓度很低(约10mmol/L)，反应也得以迅速进行。三羧酸循环的第一个限速反应。异柠檬酸H2O⑵柠檬酸异构化生成异柠檬酸柠檬酸顺乌头酸柠檬酸异柠檬酸TCA循环顺乌头酸酶柠檬酸类似物---氟代柠檬酸是剧毒物品CO2NAD+异柠檬酸⑶异柠檬酸氧化脱羧

生成α-酮戊二酸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+关键酶TCA循环异柠檬酸脱氢酶是三羧酸循环中重要的限速酶。CO2⑷α-酮戊二酸氧化脱羧

生成琥珀酰辅酶A

α-酮戊二酸脱氢酶系HSCoANAD+NADH+H+琥珀酰CoAα-酮戊二酸α-酮戊二酸+CoA-SH+NAD+

琥珀酰CoA

+CO2+NADH+H+

关键酶TCA循环α-酮戊二酸脱氢酶系与丙酮酸脱氢酶系的组成及反应方式基本相同。二氧化碳的生成属α氧化脱羧。⑸琥珀酰CoA转变为琥珀酸琥珀酰CoA合成酶琥珀酰CoAATPADP琥珀酸GDP+PiGTPHSCoA琥珀酰CoA

+GDP+Pi

琥珀酸+GTP+CoA-SHTCA循环三羧酸循环中唯一的一次底物水平磷酸化⑹琥珀酸氧化脱氢生成延胡索酸TCA循环延胡索酸(fumarate)琥珀酸脱氢酶FADFADH2琥珀酸

+FAD

延胡索酸+FADH2琥珀酸(succinate)⑺延胡索酸水化生成苹果酸TCA循环延胡索酸(fumarate)苹果酸(malate)延胡索酸酶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

草酰乙酸(oxaloacetate)NAD+NADH+H+苹果酸+

NAD+草酰乙酸+NADH+H+

TCA循环苹果酸(malate)三羧酸循环的第四次脱氢反应。从琥珀酸到草酰乙酸过程是脱氢、加水、再脱氢的过程，与脂肪酸氧化的脱氢、加水、再脱氢过程除中间代谢物不同外，受氢体都是相同的。P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2H2HNAD+NAD+FADNAD+2.三羧酸循环小结乙酰辅酶A+3NAD++FAD+Pi+2H2O+GDP2CO2+3(NADH+H+)+FADH2+HSCoA+GTP①三羧酸循环的关键酶是柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和

-酮戊二酸脱氢酶系。②三羧酸循环中有两次脱羧反应，生成两分子CO2。③循环中有四次脱氢反应，生成三分子NADH和一分子FADH2。④循环中有一次底物水平磷酸化，生成一分子GTP。⑤每完成一次循环，氧化分解掉一分子乙酰基，可生成12分子ATP。

TCA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。TCA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的中间产物可转化为其他物质，故需不断补充三羧酸循环的中间产物包括草酰乙酸在内起着催化剂作用，本身并无量的变化。不可能通过三羧酸循环从乙酰辅酶A合成草酰乙酸或三羧酸循环的其他中间产物，同样，这些中间产物也不可能直接在三羧酸中被氧化成二氧化碳及水。但实际上循环中的某些成分经常由于参与体内各种相应的合成途径而被除去（如琥珀酰CoA可参与血红素的合成），如Asp-草酰乙酸，Ala-丙酮酸-草酰乙酸，Glu-α-酮戊二酸等所以必须不断通过各种途径加以补充，这种作用称为回补反应。通过回补反应不仅可使循环中的某些代谢物不断得到补充和更新，从而保证三羧酸循环的正常运转；而且也可与多种物质代谢过程彼此联系起来。3.TCA中ATP的形成及其生物学意义

TCA中的能量变化1分子乙酰辅酶A经三羧酸循环可生成1分子，GTP(可转变成ATP)，共有4次脱氢，生成3分子NADH和1分子FADH2。当经呼吸链氧化生成H2O时，前者每对电子可生成3分子ATP，3对电子共生成9分子ATP；后者则生成2分子ATP。因此，每分子乙酰辅酶A经三羧酸循环可产生12分子ATP。若从丙酮酸开始计算，则1分子丙酮酸可产生15分子ATP。1分子葡萄糖可以产生2分子丙酮酸，因此，原核细胞每分子葡萄糖经三羧酸循环及氧化磷酸化共产生2×15＝30个ATP分子。

TCA生物学意义①生物体能量生命活动主要的能量来源。糖的有氧分解代谢产生的能量最多，是机体利用糖或其他物质氧化而获得能量的最有效方式。②是糖、脂、蛋白质三大物质转化的枢纽。③为生物合成提供原料。

三羧酸循环所产生的多种中间产物是生物体内许多重要物质生物合成的原料。在细胞迅速生长时期，三羧酸循环可提供多种化合物的碳架，以供细胞生物合成使用。④三羧酸循环是生物界普遍存在的代谢途径。⑤是获得微生物发酵产品的途径。发酵工业上利用微生物三羧酸循环生产各种代谢产物如柠檬酸、谷氨酸等。三羧酸循环是中心代谢途径

糖、脂、蛋白质三大物质转化的枢纽卟啉,血红素糖的有氧氧化——酵解偶联三羧酸循环反应ATP第一阶段两次耗能反应-2两次生成ATP的反应2×2一次脱氢(NADH+H+)2×2或2×3第二阶段一次脱氢(NADH+H+)2×3第三阶段三次脱氢(NADH+H+)2×3×3一次脱氢(FADH2)2×2一次生成ATP的反应2×1净生成1分子葡萄糖彻底氧化分解36或38糖有氧氧化过程中总ATP的生成

三羧酸循环是生物合成的中间物的来源，又是产生代谢能量的通道。这个循环的调节在某种程度上比它作为能量产生的途径更复杂。与酵解类似，调节在底物的进入和循环中关键反应的控制这两种水平上进行。进入循环的起始物质是乙酰辅酶A。乙酰辅酶A可来自糖酵解产物丙酮酸的氧化脱羧反应，也可来自脂类的脂肪酸β-氧化和氨基酸的分解代谢。4.三羧酸循环的代谢调节三羧酸循环的控制：三羧酸循环的主要调控步骤和调节因子异柠檬酸脱氢酶柠檬酸合成酶α-酮戊二酸脱氢酶苹果酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶琥珀酰CoA（1）丙酮酸氧化的控制——丙酮酸脱氢酶复合体活力的控制整个丙酮酸氧化脱羧反应过程只有第一步脱羧反应是不可逆的。由于从丙酮酸到乙酰CoA是一个处于代谢途径分枝点的重要步骤，丙酮酸脱氢酶反应体系受到严密的调控。丙酮酸脱氢酶复合体活力的控制包括变构抑制和共价修饰控制。变构抑制产物抑制：丙酮酸氧化脱羧的两个产物乙酰CoA和NADH都抑制丙酮酸脱氢酶复合体。二氢硫辛酸乙酰转移酶（E2）受乙酰CoA的抑制，被CoA-SH激活。二氢硫辛酸脱氢酶（E3）受NADH的抑制，被NAD+激活。核苷酸反馈调节：酶体系的活性由细胞的能荷所控制。ATP是酶复合体的变构抑制剂，AMP是活化剂。当细胞富有能量时，丙酮酸脱氢酶复合体活性降低。

[ATP]+[ADP]

[ATP]+[ADP]+[AMP]能荷=12共价修饰控制通过丙酮酸脱羧酶(E1)的磷酸化和脱磷酸化调节丙酮酸脱氢酶复合体的活力。丙酮酸脱羧酶激酶丙酮酸脱羧酶磷酸酶胰岛素丙酮酸脱氢酶复合体活性是由能荷，NAD+/NADH的比例，以及乙酰化的和自由的辅酶A比例来控制。（2）柠檬酸合成酶活力的控制

在动物肝中，柠檬酸的量可有10倍的变化。柠檬酸浓度低时，柠檬酸合成酶催化的反应主要受底物浓度的控制。草酰乙酸的浓度在线粒体内很低，可以在底物水平上对柠檬酸合成酶的反应进行调节。（3）异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶活力的控制是变构调节的主要位点。异柠檬酸脱氢酶被ADP激活，被NADH抑制。α-酮戊二酸脱氢酶活力被琥珀酰辅酶A和NADH抑制。最重要的控制因子是线粒体内[NAD+]与[NADH]的比例。NAD+是三个脱氢酶的底物，也是丙酮酸脱氢酶的底物。在电子传递受到抑制时，NAD+/NADH的比值减小。低浓度的NAD+抑制上述脱氢酶的活力。回补反应：为维持三羧酸循环的正常运转，使减少的草酰乙酸或乙酰CoA不断得到补充的反应。表面上看来，三羧酸循环运转必不可少的草酰乙酸在三羧酸循环中是不会消耗的，它可被反复利用。但是，由于Ⅰ三羧酸循环的中间产物被作为生物合成的前体

机体内各种物质代谢之间是彼此联系、相互配合的，TCA中的某些中间代谢物能够转变合成其他物质，借以沟通糖和其他物质代谢之间的联系。例如卟啉的主要碳原子来自琥珀酰CoA，谷氨酸、天冬氨酸是从α-酮戊二酸、草酰乙酸衍生而成。一旦草酰乙酸浓度下降，势必影响三羧酸循环的进行。

Ⅱ机体糖供不足时，可能引起TCA运转障碍5.三羧酸循环的回补反应（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）磷酸烯醇式丙酮酸在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的催化下形成草酰乙酸。在大脑和心脏中存在这个反应。（3）天冬氨酸及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、苏氨酸和甲硫氨酸也会形成琥珀酰CoA。其反应将在氨基酸代谢中讲述。(4)苹果酸酶催化丙酮酸羧化为苹果酸丙酮酸+CO2+NADPH+H+苹果酸+NADP+苹果酸酶在线粒体内进行，草酰乙酸或循环中任何一种中间产物不足TCA循环速度降低乙酰-CoA浓度增加高水平的乙酰CoA激活丙酮酸羧化酶产生更多的草酰乙酸草酰乙酸

柠檬酸柠檬酸裂解酶乙酰CoA

丙酮酸丙酮酸羧化酶CO2苹果酸苹果酸脱氢酶NADH+H+NAD+天冬氨酸谷草转氨酶α-酮戊二酸

谷氨酸PEPPEP羧化酶GDPGTP当机体糖供不足时

苹果酸、草酰乙酸可脱羧生成丙酮酸，再进一步生成乙酰CoA进入TCA氧化分解。

草酰乙酸

草酰乙酸脱羧酶丙酮酸CO2

苹果酸苹果酸酶丙酮酸

CO2

NAD+

NADH+H+

6.乙醛酸循环乙醛酸循环只存在于细菌、藻类以及高等植物种子尤其油性种子（如花生、大豆）的乙醛酸体中的代谢途径，在动物体以及高等植物的营养器官内并不存在。使植物及许多微生物能用脂肪合成糖。在种子中，很多能量是以三酰甘油的形式贮存。当种子发芽时，三酰甘油断裂，通过乙醛酸循环合成糖，提供植物生长所需要的能量和代谢中间物的前体。乙醛酸循环是一个环形途径，把两个乙酰辅酶A的乙酰基转换成琥珀酸。这条途径使用一些三羧酸循环中的酶，但绕过了两个丢失碳的反应。第二个乙酰辅酶A从旁路中进入循环。通过乙醛酸途径使乙酰辅酶A转变为草酰乙酸从而进入柠檬酸循环。催化此途径的酶既存在于线粒体，也存在于一种为植物膜所特有的亚细胞结构称为乙醛酸循环体中，特别是异柠檬酸裂合酶和苹果酸合酶只存在于乙醛酸循环体中。只保留三羧酸循环中的最后一个脱氢（1NADH）产能反应，只相当于3个ATP。意义不在于产能，在于生存。只有一些植物和微生物具有这两个反应。异柠檬酸裂解酶异柠檬酸琥珀酸乙醛酸①②乙醛酸乙酰CoA苹果酸苹果酸合成酶乙醛酸循环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乙醛酸循环的反应：由异柠檬酸裂解酶和苹果酸合成酶催化的反应,绕过了三羧酸循环中从异柠檬酸到苹果酸之间的5个反应。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）每一轮乙醛酸循环引入2个2碳片段，合成一个4碳的琥珀酸。这个循环发生在乙醛酸循环体上。生成乙酰辅酶A的脂肪酸β-氧化也发生在乙醛酸循环体上。在乙醛酸循环体产生的琥珀酸被运送到线粒体，转换成草酰乙酸。乙醛酸循环允许许多微生物进行二碳底物的代谢，如乙酸。大肠杆菌可以生长在以乙酸作为唯一碳源的培养基上。乙醛酸循环与TCA比较草酰乙酸柠檬酸异柠檬酸a-酮戊二酸琥珀酸辅酶A琥珀酸延胡索酸苹果酸乙酰辅酶A顺乌头酸酶异柠檬酸脱氢酶a-酮戊二酸脱氢酶系琥珀酸硫激酶琥珀酸脱氢酶延胡索酸酶苹果酸脱氢酶柠檬酸合成酶NADNADH+H+CO2乙醛酸异柠檬酸裂解酶苹果酸合成酶三、磷酸戊糖途径phosphopentosepathwayPPP

糖酵解和三羧酸循环是机体内糖分解代谢的主要途径，但不是唯一途径。实验研究表明：在组织中添加酵解抑制剂如碘乙酸或氟化物等，葡萄糖仍可以被消耗，这说明葡萄糖还有其它的代谢途径。许多组织细胞中都存在有另一种葡萄糖降解途径——磷酸戊糖途径（pentosephosphatepathway,PPP）。6-磷酸葡萄糖在6-磷酸葡萄糖脱氢酶催化下形成6-磷酸葡萄糖酸，进而产生磷酸戊糖为中间产物的代谢过程，称为磷酸戊糖途径，简称PPP途径。又称磷酸已糖支路（hexose

monophosphatepathway/shunt，HMP）。参与磷酸戊糖途径的酶类都分布在动物细胞浆中，动物体中约有30%的葡萄糖通过此途径分解。尤其是脂肪组织和成熟的红细胞，HMP活性很高，约占50%。脑10%；肺15%，骨骼肌和心肌5%。1.概念第一阶段：氧化反应，生成NADPH和CO2第二阶段：非氧化反应，一系列基团转移反应

(生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖)2.磷酸戊糖途径的过程(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-δ-内酯6-phosphoglucono--lactone6-磷酸葡萄糖脱氢酶PPP途径限速酶，对NADP+有高度特异性G6P对NADP的亲和力是对NAD亲和力的1000倍(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-δ-内酯6-phosphoglucono-δ-lactone6-磷酸葡萄糖酸6-phosphogluconateH2O内酯酶PPP途径CO2NADP+NADPH+H+(3)6-磷酸葡萄糖酸

转变为5-磷酸核酮糖6-磷酸葡萄糖酸6-phosphogluconate5-磷酸核酮糖ribulose5-phosphate6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶PPP途径

许多细胞中合成代谢消耗的NADPH远比核糖需要量大，因此，葡萄糖经此途径在提供NADPH的同时，生成了多余的核糖。第二阶段反应的意义就在于能通过一系列基团转移反应，将核糖转变成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛而与糖酵解过程联系起来，因此磷酸戊糖途径亦称为磷酸已糖支路。5-磷酸核酮糖ribulose5-phosphate(4)三种五碳糖的互换5-磷酸核糖ribose5-phosphate异构酶5-磷酸木酮糖xylulose5-phosphate差向酶PPP途径(5)二分子五碳糖的基团转移反应5-磷酸木酮糖5-磷酸核糖7-磷酸景天庚酮糖3-磷酸甘油醛转酮酶PPP途径第二阶段的非氧化反应阶段中，二碳或三碳基团的转移往往是在酮糖上转移到醛糖上(6)七碳糖与三碳糖的基团转移反应7-磷酸景天庚酮糖sedoheptulose7-phosphate3-磷酸甘油醛glyceraldehyde3-phosphate转醛酶4-磷酸赤藓糖erythrose4-phosphate6-磷酸果糖fructose6-phosphatePPP途径(7)四碳糖与五碳糖的基团转移反应4-磷酸赤藓糖erythrose4-phosphate5-磷酸木酮糖ribulose5-phosphate6-磷酸果糖Fructose6-phosphate3-磷酸甘油醛glyceraldehyde

3-phosphate转酮酶PPP途径转酮酶与转醛酶转酮酶(transketolase)就是催化含有一个酮基、一个醇基的2碳基团转移的酶。其接受体是醛，辅酶是TPP。转醛酶(transaldolase)是催化含有一个酮基、二个醇基的3碳基团转移的酶。其接受体亦是醛，但不需要TPP。(1)磷酸戊糖途径二个阶段的反应式6-磷酸葡萄糖+2NADP+

5-磷酸核糖+2(NADPH+H+)+CO23×5-磷酸核糖

2×6-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛3×6-磷酸葡萄糖

+6NADP+

2×6-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛+6(NADPH+H+)+3CO2

3.磷酸戊糖途径的小结磷酸戊糖途径第一阶段第二阶段5-磷酸木酮糖

C55-磷酸木酮糖

C57-磷酸景天糖

C73-磷酸甘油醛

C34-磷酸赤藓糖

C46-磷酸果糖

C66-磷酸果糖

C63-磷酸甘油醛

C36-磷酸葡萄糖(C6)×36-磷酸葡萄糖酸内酯(C6)×36-磷酸葡萄糖酸(C6)×35-磷酸核酮糖(C5)×35-磷酸核糖

C53NADP+3NADP+3H+6-磷酸葡萄糖脱氢酶3NADP+3NADP+3H+6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶3CO2

(2)反应部位：

胞浆

(3)反应底物：

6-磷酸葡萄糖

(4)重要反应产物：

NADPH、5-磷酸核糖

(5)限速酶：

6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G-6-PD)

（3）非氧化阶段戊糖的转变主要受控于底物浓度。5-磷酸核糖过多时，可转化成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醇进行酵解。

4.磷酸戊糖途径的调节（1）磷酸戊糖途径的速度主要受生物合成时NADPH的需要所调节。（2）NADPH反馈抑制6-P-葡萄糖脱氢酶的活性。

肝脏中，以6-磷酸葡萄糖脱氢酶的活性最低，所以它是戊糖途径的限速酶，催化不可逆反应步骤。其活性受NADP+/NADPH比值的调节，NADPH竞争性抑制6-磷酸葡萄糖脱氢酶和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶的活性。机体内NAD+/NADH比NADP+/NADPH的比值要高几个数量级，前者为700，后者为0.014，这使NADHP可以进行有效的反馈抑制调控。只有NADPH在脂肪的生物合成中被消耗时才能解除抑制，再通过6-磷酸葡萄糖脱氢酶产生出NADPH。5.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)提供还原力产生大量的NADPH，为细胞的各种合成反应提供还原力(3)可在低ATP浓度下进行。该途径的反应起始物为6-磷酸葡萄糖，不需要ATP参与起始，因此该途径可在低ATP浓度下进行。(4)辅酶及核苷酸的合成提供原料。此途径中产生的5-磷酸核酮糖是辅酶及核苷酸生物合成必需的原料。是机体内核糖产生的唯一场所为。四、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（一）糖异生的反应过程

酵解途径中有3个由关键酶催化的不可逆反应。在糖异生时，须由另外的反应和酶代替。糖异生途径与酵解途径大多数反应是共有的、可逆的；GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛

NAD+

NADH+H+

ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程。1.丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)丙酮酸草酰乙酸PEPATPADP+PiCO2①GTPGDPCO2

②①丙酮酸羧化酶(pyruvatecarboxylase)，辅酶为生物素（反应在线粒体）②磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反应在胞液）※草酰乙酸转运出线粒体出线粒体苹果酸

苹果酸

草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸

出线粒体天冬氨酸

草酰乙酸丙酮酸

丙酮酸

草酰乙酸

丙酮酸羧化酶

ATP+CO2ADP+Pi苹果酸

NADH+H+NAD+天冬氨酸

谷氨酸

α-酮戊二酸天冬氨酸

苹果酸

草酰乙酸

PEP

磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶

GTPGDP+CO2线粒体胞液糖异生途径所需NADH+H+的来源

糖异生途径中，1,3-二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油醛时，需要NADH+H+。①由乳酸为原料异生糖时，

NADH+H+由下述反应提供。乳酸丙酮酸LDHNAD+NADH+H+②由氨基酸为原料进行糖异生时，

NADH+H+则由线粒体内NADH+H+提供，它们来自于脂酸的β-氧化或三羧酸循环，NADH+H+转运则通过草酰乙酸与苹果酸相互转变而转运。苹果酸线粒体

苹果酸草酰乙酸草酰乙酸NAD+NADH+H+NAD+NADH+H+胞浆

2.1,6-二磷酸果糖转变为6-磷酸果糖

1,6-双磷酸果糖6-磷酸果糖Pi二磷酸果糖磷酸酯酶3.6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖

6-磷酸葡萄糖葡萄糖Pi6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶非糖物质进入糖异生的途径⑴糖异生的原料转变成糖代谢的中间产物生糖氨基酸α-酮酸-NH2甘油

α-磷酸甘油磷酸二羟丙酮乳酸丙酮酸2H⑵上述糖代谢中间代谢产物进入糖异生途径，异生为葡萄糖或糖原（二）糖异生的调节

在前面的三个反应过程中，作用物的互变分别由不同酶催化其单向反应，这样一对由不同酶催化所进行的正逆反应称之为底物循环6-磷酸果糖

1,6-双磷酸果糖6-磷酸果糖激酶

磷酸果糖磷酸酯酶

ADP

ATP

Pi6-磷酸葡萄糖葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶己糖激酶

ATPADP

PiPEP

丙酮酸草酰乙酸丙酮酸激酶

丙酮酸羧化酶

ADP

CO2+ATPADP+PiGTP磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶GDP+Pi+CO2ATP因此，有必要通过调节使糖异生途径与酵解途径相互协调，主要是对6-磷酸果糖与1,6-二磷酸果糖之间和磷酸烯醇式丙酮酸与丙酮酸之间进行调节。当两种酶活性相等时，则不能将代谢向前推进，结果仅是ATP分解释放出能量，因而称之为无效循环(futilecycle)。6-磷酸果糖1,6-双磷酸果糖ATPADP6-磷酸果糖激酶

Pi磷酸果糖磷酸酯酶

2,6-双磷酸果糖AMP1.

6-磷酸果糖与1,6-二磷酸果糖之间

2.

磷酸烯醇式丙酮酸与丙酮酸之间PEP丙酮酸ATPADP丙酮酸激酶

1,6-双磷酸果糖

丙氨酸

乙酰CoA

草酰乙酸

（三）糖异生的生理意义1.葡糖异生可维持动物和人体内血糖浓度的相对恒定。这对需糖较多的脑组织、红细胞和视网膜等非常重要，空腹或饥饿时依赖氨基酸、甘油等异生成葡萄糖维持血糖水平的恒定2.葡糖异生是草食动物，特别是反刍动物体内葡萄糖的唯一来源。3.回收和再利用乳酸。葡糖异生与乳酸的利用有密切关系，对于回收乳酸分子中的能量、更新肝糖原、防止乳酸中毒的发生等都有一定的意义。4.协助氨基酸代谢。葡萄糖在肌肉组织中经糖的无氧酵解产生的乳酸，可经血循环转运至肝，再经糖的异生作用生成自由葡萄糖后转运至肌肉组织加以利用，这一循环过程就称为乳酸循环（Cori循环）。

四、乳酸循环(lactosecycle)

———（Cori氏循环）糖异生活跃有磷酸葡萄糖磷酸酯酶

【】肝肌肉⑴循环过程

葡萄糖葡萄糖葡萄糖酵解途径丙酮酸乳酸NADHNAD+乳酸乳酸NAD+NADH丙酮酸糖异生途径血液糖异生低下没有磷酸葡萄糖磷酸酯酶

【】⑶

生理意义

①乳酸再利用，避免了乳酸的损失。

②防止乳酸的堆积引起酸中毒。

⑵

乳酸循环是一个耗能的过程

2分子乳酸异生为1分子葡萄糖需6分子ATP。

7.4蔗糖与糖原的生物合成一、蔗糖的生物合成蔗糖磷酸化酶（微生物）

G-1-P+F蔗糖+Pi蔗糖磷酸化酶2.蔗糖合酶1-磷酸葡萄糖（G-1-P）+尿苷三磷酸（UTP）尿苷二磷酸葡萄糖（UDPG）UDPG焦磷酸化酶

UDPG+果糖UDP+蔗糖蔗糖合酶3.蔗糖磷酸合酶磷酸蔗糖蔗糖+磷酸蔗糖磷酸酯酶UDPG+F-6-P磷酸蔗糖+UDP蔗糖磷酸合酶

尿苷二磷酸葡萄糖(uridinediphosphateglucose,UDPG)

糖核苷酸在高等动植物体内，是合成双糖和多糖过程中单糖的活化形式与供体。

UDPG糖原储存的主要器官及其生理意义肌肉：肌糖原，180—300g，主要供肌肉收缩所需肝脏：肝糖原，70—100g，维持血糖水平（一）合成部位组织定位：主要在肝脏、肌肉细胞定位：胞浆二、糖原(glycogenesis)的生物合成α-1,6-糖苷键α-1,4-糖苷键(1)葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖（磷酸化）（二）合成途径1.活化ATPADP葡萄糖激酶Mg2+磷酸葡萄糖变位酶(2)6-磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖（异构）

1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖*UDPG可看作“活性葡萄糖”，在体内充作葡萄糖供体。+UTP尿苷PPPPPi

UDPG焦磷酸化酶

(3)1-磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖

（转形）

2Pi+能量1-磷酸葡萄糖

尿苷二磷酸葡萄糖(uridinediphosphateglucose,UDPG)

UDPG葡萄糖引物糖原合成酶(Gn+1)UDP2.缩合

糖原n+UDPG糖原n+1+UDP

糖原合成酶(glycogensynthase)

UDPUTPADP

ATP

核苷二磷酸激酶*糖原n

为原有的细胞内的较小糖原分子，称为糖原引物(primer)，

作为UDPG上葡萄糖基的接受体。3.分支当直链长度达12个葡萄糖残基以上时，在分支酶(branchingenzyme)的催化下，将距末端6—7个葡萄糖残基组成的寡糖链由

-1,4-糖苷键转变为

-1,6-糖苷键，使糖原出现分支。

糖原引物糖原合成酶分枝酶限速酶12~18G糖原分枝的形成糖原的合成与分解代谢G-6-P

G

己糖(葡萄糖)激酶

磷酸葡萄糖变位酶

G-1-P

UDPG焦磷酸化酶

UTP

UDPG

PPi

糖原合酶分支酶Gn+1

UDP

Gn

葡萄糖-6-磷酸酶（肝）

糖原磷酸化酶脱支酶Pi

Gn

引物（三）糖原合成的特点：1．必需引物。以原有糖原分子作为引物；2．葡萄糖加到非还原端。3．耗能。每增加一个葡萄糖残基，需消耗2个高能磷酸键

4．关键酶是糖原合酶。5．需UTP参与（以UDP为载体）。6.糖原代谢的控制受糖原磷酸化酶和糖原合酶的交互调节。葡萄糖是脑的主要代谢燃料，循环着的血液中的葡萄糖必须维持在大约5mmol·L-1的浓度。糖原降解产生的葡萄糖也是肌肉收缩的主要能量来源。因此，糖原磷酸化酶的激活与糖原合酶的抑制是紧密相连的，反之亦然。糖原代谢的调节涉及代谢途径调节酶的别构控制和共价修饰控制.（分解代谢）GG-6-P在糖代谢中的作用G-6-P

6-磷酸葡萄糖酸内酯（磷酸戊糖途径）G-1-PGnUDPG（糖原合成）（糖原分解）乳酸（无氧酵解）CO2+H2O（有氧氧化）（补充血糖）（糖异生）F-6-P丙酮酸（酵解途径）五、糖代谢的概况PartⅡ

生物氧化

生物氧化概念生物氧化的特点生物氧化的本质及过程

NADH和FADH2的彻底氧化光照CO2、H2O电子传递ATP、NADPH糖类等（光能）（电能）（活跃化学能）（稳定化学能）光合作用糖、脂类、蛋白质乙酰辅酶AATP、CO2、H2O

呼吸作用一、生物氧化概念

有机物(糖、脂、蛋白质等)在生物活细胞内氧化分解，产生CO2和H2O,并放出能量的过程，称为生物氧化（biologicaloxidation）。呼吸作用O2CO2+H2O细胞呼吸（微生物）生物氧化是需氧细胞呼吸代谢过程中的一系列氧化还原作用，又称细胞氧化或细胞呼吸。生物氧化是在生物细胞内进行的，具有以下特点：1.生物氧化是发生在生物体内的氧化还原反应，氧化过程中脱下来的氢质子和电子，通常由各种载体，如NADH等传递到氧并生成水。2.反应条件温和：水溶液，中性pH和常温3.酶促氧化过程：是在一系列酶、辅酶和中间传递体的作用下逐步进行的4.逐步放能，释放的能量贮藏在ATP中。ATP中的能量可以通过水解而被释放出来，供给生物体的需能反应5.具有严格的细胞内定位：原核生物的生物氧化是在细胞膜上进行的，真核生物的生物氧化是在线粒体中进行的。6.与磷酸化偶联7.二氧化碳是经代谢物脱羧产生的，水是许多生物氧化反应的氧供体，通过加水脱氢作用直接参予了氧化反应。二、生物氧化的特点本质

生物氧化的本质是电子的得失，失电子者为还原剂，是电子供体，得电子者为氧化剂；是电子受体在生物体内被还原的过程。它有三种类型：三、生物氧化的本质及过程O2苯丙氨酸酪氨酸(1)加氧氧化(2)电子转移乳酸脱氢酶(3)脱氢氧化在无氧条件下，兼性生物或厌气生物能利用细胞中的氧化型物质作为电子受体，将燃料分子氧化分解，这称为无氧氧化。这些生物有的以有机物分子作为最终的氢受体(如厌氧发酵)，有的则以无机物分子作为氢受体(如微生物中的化能自养菌对NO3-、SO42-的利用)。2.类型（1）无氧氧化（2）有氧氧化

生物氧化在有氧和无氧条件下都能进行。在有氧条件下，好气生物或兼性生物吸收空气中的氧作为电子受体，可将燃料分子完全氧化分解，这称为有氧氧化。因为有氧氧化燃烧完全，产能多，所以，只要有氧气存在，细胞都优先进行有氧氧化。生物能和ATPATP是生物能存在的主要形式ATP是能够被生物细胞直接利用的能量形式。生物化学反应与普通的化学反应一样,也服从热力学的规律。高能化合物生物体通过生物氧化所产生的能量，除一部分用以维持体温外，大部分可以通过磷酸化作用转移至高能磷酸化合物中(如,ATP)。3.生物能及其存在形式根据生物体内高能化合物键的特性可以把他们分成以下几种类型：磷氧键型酰基磷酸化合物3-磷酸甘油酸磷酸乙酰磷酸10.1千卡/摩尔11.8千卡/摩尔氨甲酰磷酸酰基腺苷酸氨酰基腺苷酸焦磷酸化合物ATP（三磷酸腺苷）焦磷酸7.3千卡/摩尔烯醇式磷酸化合物磷酸烯醇式丙酮酸14.8千卡/摩尔氮磷键型磷酸肌酸磷酸精氨酸10.3千卡/摩尔7.7千卡/摩尔这两种高能化合物在生物体内起储存能量的作用。硫酯键型3‘-磷酸腺苷-5’-磷酸硫酸酰基辅酶A甲硫键型S-腺苷甲硫氨酸四、呼吸链（respiratorychain）（电子传递链electrontransportchainorsystem）

NADH和FADH2的彻底氧化在生物体内NADH和FADH2的彻底氧化可以产生大量能量的过程是通过呼吸链来完成的。

(1)概念及发生部位

呼吸链又叫电子传递体系或电子传递链，它是代谢物上的氢原子被脱氢酶激活脱落后，经过一系列的传递体，最后传递给被激活的氧原子生成水的全部体系。在真核生物细胞内，它位于线粒体内膜上，原核生物中，它位于细胞膜上。简单的说就是存在于线粒体内膜上的一系列能接受氢或电子的中间传递体组成的链式反应体系。

2.呼吸链

(2)组成

呼吸链由许多个组分组成。呼吸链中的电子载体都是和蛋白质结合存在，NAD+是许多脱氢酶的辅酶，FMN是NADH脱氢酶的辅酶。①烟酰胺脱氢酶类以NAD＋或NADP＋为辅酶，作用是传递电子和质子。

②黄素脱氢酶类：与电子传递有关的黄素蛋白有两种，分别以FAD或FMN为辅基，作用是传递电子和质子NADH+H++FMNNAD++FMNH2琥珀酸+FAD延胡索酸+FADH2③铁硫蛋白(简写为Fe-S)含铁硫络合物的蛋白质，又称非血红素铁蛋白。通过Fe3+

Fe2+

变化起传递电子的作用。④辅酶Q（简写为Q、辅酶-Q或CoQ）又称泛醌，电子传递链上唯一的非蛋白质成分电子载体。辅酶Q不仅可以接受FMN上的氢（NADH脱氢酶），还可以接受线粒体FADH2上的氢（如琥珀酸脱氢酶、脂酰CoA脱氢酶以及其它黄素酶类）。为一种脂溶性醌类化合物。作用是传递电子和质子。一类以铁卟啉为辅基的色素蛋白。细胞色素的作用主要是通过辅基中铁的价态变化（Fe3+

Fe2+

）来传递电子。

Cytb

CytcCytc1Cyt

aCyta3

辅基血红素辅基血红素A

还含有两个必需的铜离子

除细胞色素c为内膜外侧的外周蛋白，其余均为内膜上的整合蛋白。细胞色素类是呼吸链中将电子从辅酶Q传递到O2的专一酶类。构成电子传递链的这些组分除泛醌和细胞色素C外，其余组分均形成嵌入内膜的复合物：NADH-Q还原酶（NADHdehydrogenase，complexI）琥珀酸-Q还原酶（succinate-Qreductase,complexⅡ)细胞色素还原酶（cytochromereductase,complexⅢ

细胞色素氧化酶（cytochromeoxidase，complexⅣ）

⑤细胞色素类（Cyt)complexIComplexⅡComplexⅢComplexⅣ

复合物Ⅰ：NADH脱氢酶

包括以FMN为辅基的黄素蛋白和多种铁-硫蛋白。催化电子从NADH转移到呼吸链下一成员辅酶Q上。

复合物Ⅱ：琥珀酸脱氢酶

包括以FAD为辅基的黄素蛋白、铁-硫蛋白和Cytb560。催化电子从琥珀酸转移到泛醌。

复合物Ⅲ：泛醌

细胞色素c还原酶（CoQH2Cytc)

包括Cytb、Fe-S、Cytc1。催化电子从QH2传递到细胞色素c。

复合物Ⅳ：细胞色素c氧化酶

包括Cyta、Cyta3和含铜蛋白，催化电子从还原型Cytc传递到O2

ComplexI结构示意图ComplexⅡ结构示意