第二节第二节 糖的分解代谢糖的分解代谢第十章第十章糖糖代代谢谢第三节第三节 糖的合成代谢糖的合成代谢第一节第一节 糖类的消化、吸收与转运糖类的消化、吸收与转运本章小结本章小结预备知识预备知识糖类物质的化学组成和结构糖类物质的化学组成和结构D-葡萄糖葡萄糖 2D-果糖果糖222C-HO糖类物质的分类糖类物质的分类v单糖：不能被水解为更小分子的糖。葡萄糖、果糖等。单糖：不能被水解为更小分子的糖。葡萄糖、果糖等。v寡糖（低聚糖）：寡糖（低聚糖）：6个、个、10或或20个以下。蔗糖、麦芽糖等个以下。蔗糖、麦芽糖等v多糖：多糖：20个以上个以上。v结合糖：糖蛋白、蛋白聚糖结合糖：糖蛋白、蛋白聚糖糖类的存在与来源糖类的存在与来源还原糖与非还原糖还原糖与非还原糖糖类物质的主要生物学作用糖类物质的主要生物学作用糖的生理功能糖的生理功能能源物质；结构成分；转变为其他物质；作为细胞识别的信能源物质；结构成分；转变为其他物质；作为细胞识别的信息分子息分子(糖链、糖蛋白糖链、糖蛋白)v最主要的生理功能是提供能量。葡萄糖完全氧化为最主要的生理功能是提供能量。葡萄糖完全氧化为CO2和和H2O，标准自由能为，标准自由能为2840KJ/mol（相当于（相当于679kcal/mol）。v是机体重要的碳源，糖代谢的中间产物（作为前体）可转变成是机体重要的碳源，糖代谢的中间产物（作为前体）可转变成其他的含碳化合物，如氨基酸、脂肪酸、核苷等。其他的含碳化合物，如氨基酸、脂肪酸、核苷等。v是组成人体组织结构的重要成分之一。例如，蛋白聚糖和糖蛋是组成人体组织结构的重要成分之一。例如，蛋白聚糖和糖蛋白构成结缔组织、软骨和骨的基质；糖蛋白和糖脂是细胞膜的构白构成结缔组织、软骨和骨的基质；糖蛋白和糖脂是细胞膜的构成成分。成成分。v还有其他的一些特殊功能：体内有一些具有特殊生理功能的糖还有其他的一些特殊功能：体内有一些具有特殊生理功能的糖蛋白；糖的磷酸衍生物可以形成许多重要的生物活性物质，如蛋白；糖的磷酸衍生物可以形成许多重要的生物活性物质，如NAD+、FAD、ATP等等。D-葡萄糖葡萄糖 2D-果糖果糖222常见的低聚糖常见的低聚糖麦芽糖：麦芽糖：蔗糖：蔗糖： HOHOHHHOHCH2OHH132456OHHOHOHHHCH2OHH132456O还原糖还原糖 非非还原糖还原糖OHHOHOHHHOHCH2OHH132456OHHOHHOHCH2OH23456CH2OH（还原端）OHHOHOHHHOHCH2OHH146HOHOHHHCH2OHH1456OOHHOHOHHHOHCH2OHH146HOHOHHHCH2OHH1456OO（非还原端）直链淀粉直链淀粉支链淀粉支链淀粉OHOHOHHHCH2H1456HOHOHHHOCH2OHH146HOHOHHHCH2OHH145OHOHOHHHCH2OHH14OHOHOHHHOCH2OHH146HOHOHHHCH2OHH1456OHOHOHHHCH2OHH146OOO.-1，6糖苷键支支淀淀粉粉的的结结构构直链淀粉的螺旋状空间结构示意图直链淀粉的螺旋状空间结构示意图.几种粮食淀粉粒的显微图几种粮食淀粉粒的显微图A A 玉米玉米 B B 小麦小麦 C C 籼米籼米 D D 马铃薯马铃薯 E E 蚕豆蚕豆ABCDE淀粉淀粉-碘复合物的颜色碘复合物的颜色 链长（链长（D-葡萄糖残基数葡萄糖残基数）螺旋圈数螺旋圈数颜色颜色122无色无色12152棕棕203035红红354067紫紫45以上以上9以上以上蓝蓝学习代谢途径的技巧和要求学习代谢途径的技巧和要求n概念概念n反应过程：起始物反应过程：起始物终产物终产物重要中间产物重要中间产物重要反应重要反应(限速酶催化的反应、限速酶催化的反应、产能与耗能反应产能与耗能反应)n反应部位：器官，细胞内定位反应部位：器官，细胞内定位n生理意义：如生成生理意义：如生成ATP的数量的数量n代谢调节：主要调节点，主要变构抑制剂、代谢调节：主要调节点，主要变构抑制剂、变构激活剂变构激活剂n各代谢途径之间的联系和调控各代谢途径之间的联系和调控第一节第一节 糖类的消化、吸收与转运糖类的消化、吸收与转运少量麦芽糖少量麦芽糖 很少分解很少分解 葡萄糖葡萄糖 血液血液 肝脏肝脏 (肝葡萄糖肝葡萄糖 肝糖原肝糖原) 血液血液(血糖血糖) 分解分解 肌肉肌肉 (肌葡萄糖肌葡萄糖 肌糖原肌糖原) 食物食物 口腔口腔 胃胃 十二指肠十二指肠 肠肠血糖正常范围：血糖正常范围：3.96.1mmol/L 葡萄糖的运送葡萄糖的运送糖代谢概况糖代谢概况血糖血糖食物糖食物糖葡萄糖葡萄糖消消 化化吸收吸收肝脏肝脏葡萄糖葡萄糖肝糖原肝糖原合成合成分解分解乳酸乳酸糖异生糖异生血液血液肌糖原肌糖原葡葡萄萄糖糖CO2+H2O+ATP有氧氧化有氧氧化糖酵解糖酵解乳酸乳酸+ATP血乳酸血乳酸肌肉肌肉转变为转变为其他物质其他物质(大量大量)(少量少量)合合 成成第二节糖的分解代谢第二节糖的分解代谢一、葡萄糖的分解代谢一、葡萄糖的分解代谢（一）葡萄糖（一）葡萄糖无氧降解无氧降解1.糖酵解作用糖酵解作用2.乳酸发酵与乙醇发酵乳酸发酵与乙醇发酵（二）（二）葡萄糖葡萄糖有氧降解有氧降解1.糖酵解途径糖酵解途径2.三羧酸循环阶段三羧酸循环阶段3.电子传递（氧化磷酸化）电子传递（氧化磷酸化）（三）磷酸戊糖途径（三）磷酸戊糖途径（四）乙醛酸循环（四）乙醛酸循环二、糖原、淀粉、低聚糖的分解代谢二、糖原、淀粉、低聚糖的分解代谢一、葡萄糖的分解代谢一、葡萄糖的分解代谢无氧降解：无氧降解：不能将糖彻底氧化成不能将糖彻底氧化成CO2和和H2O；电子最终受体是无机物电子最终受体是无机物(某些微生物某些微生物)或是未被彻底氧化的中间或是未被彻底氧化的中间物物(微生物称发酵；其它体内称酵解微生物称发酵；其它体内称酵解)；释能少。释能少。发酵（酵母菌或浸出液）：发酵（酵母菌或浸出液）：G2乙醇乙醇2CO2酵解（肌肉细胞）：酵解（肌肉细胞）：G2乳酸乳酸EMP途径：途径：G2丙酮酸丙酮酸糖酵解作用：糖酵解作用：G丙酮酸丙酮酸2ATP3638ATP有氧降解：有氧降解：能将糖彻底氧化成能将糖彻底氧化成CO2和和H2O；电子最终受体是分子氧；电子最终受体是分子氧；释能多。释能多。（一）葡萄糖无氧降解（一）葡萄糖无氧降解1.糖酵解作用糖酵解作用最早被阐明的代谢途径（最早被阐明的代谢途径（EMP）指酶将葡萄糖分解为丙酮酸并伴随着生成指酶将葡萄糖分解为丙酮酸并伴随着生成ATP的过程。的过程。v在细胞质中进行，不需氧，共在细胞质中进行，不需氧，共10 10 步，需步，需1010种酶，需种酶，需MgMg2+2+v有有 3 3 处不可逆，决定了处不可逆，决定了 G G 的分解速度。的分解速度。v有有 2 2 处底物水平磷酸化，形成处底物水平磷酸化，形成4 4分子分子ATPATP。v耗用耗用 2ATP2ATP。有多次异构和有磷酸化。有多次异构和有磷酸化( ( 意义第意义第6666页页) )。v形成形成 2NADH2NADHH H酵解过程酵解过程糖酵解的调节糖酵解的调节糖酵解生物学意义糖酵解生物学意义各种已糖进入酵解的途径各种已糖进入酵解的途径2糖酵解分为两大阶段糖酵解分为两大阶段前前5步为准备阶段：步为准备阶段：1个个6C糖糖2个个3C糖糖G1,6二磷酸果糖二磷酸果糖2个个3磷酸甘油醛磷酸甘油醛后后5步为产生步为产生ATP的贮能阶段：的贮能阶段：2个个3磷酸甘油醛磷酸甘油醛2个丙酮酸个丙酮酸2ATP4ATP酵解过程酵解过程（1）葡萄糖的磷酸化）葡萄糖的磷酸化激酶：催化激酶：催化ATP分子的磷酸基（分子的磷酸基（-磷酰基）转移到底物上的磷酰基）转移到底物上的酶称激酶。酶称激酶。已糖激酶已糖激酶( (肌肉肌肉KmKm为为0.1mmol/L0.1mmol/L是同工酶是同工酶) )和葡萄糖激酶和葡萄糖激酶( (肝肝KmKm为为10mmol/L10mmol/L，专一性强，与底物亲合力低专一性强，与底物亲合力低) ) ，它是一个，它是一个诱导酶，由胰岛素促使合成。诱导酶，由胰岛素促使合成。+ ADPOCH2OHHOOHOHOH+ ATP 已糖激酶已糖激酶（Glucokintase）OCH2OHOOHOHOHP葡萄糖葡萄糖(G)葡糖葡糖-6-磷酸磷酸(G-6-P) G0=-4.0Kcal/molMg2+或或Mn2+GlucoseGlucosev己己糖糖激激酶酶（hexokinase）存存在在于于所所有有细细胞胞，通通常常可可以以磷磷酸酸化化葡葡萄萄糖糖，也也可可以以磷磷酸酸化化果果糖糖、甘甘露露糖糖等等。在在肝肝细细胞胞中中，同同时时存存在在另另一一种种己己糖糖激激酶酶葡葡萄萄糖糖激激酶酶（glucokinase），对对葡葡萄萄糖糖有有特特异异活活性性。两两者者的的酶酶动动力力学学和和调调节节特特性性不不同同，与与生生理理功能相关。功能相关。（2）果糖）果糖-6-磷酸生成磷酸生成OCH2OHOOHOHOHP 己糖磷酸异构酶己糖磷酸异构酶（Glucose phosphate isomerase）OCH2OHOCH2POHOH果糖果糖-6-磷酸磷酸 (F-6-P) G0=0.4 Kcal/mol（3）果糖）果糖-1,6-二磷酸的生成二磷酸的生成OCH2OHOCH2POHOH+ ATP 果糖磷酸激酶果糖磷酸激酶（PFK-1 ）OCH2OOCH2POHOHP果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸 (F-1,6-2P)+ ADP G0= -3.4 Kcal/mol此酶为限速酶此酶为限速酶（4） 磷酸丙糖的生成磷酸丙糖的生成CH2OC=OCH2OHP磷酸二羟磷酸二羟丙酮丙酮 (DHAP)+CHOCHOHCH2O P甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸 (GAP)456123OCH2OOCH2POHOHP 醛缩酶醛缩酶（Aldolase） G0= +5.73 Kcal/molDHAP 丙糖磷酸异构酶丙糖磷酸异构酶（Triosephosphate isomerase）CHOCHOHCH2O P3215、 G0= +1.8 Kcal/mol甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸 (GAP)（6）甘油酸）甘油酸-1，3二磷酸的生成二磷酸的生成此反应既是氧化反应，又是磷酸化反应。此反应既是氧化反应，又是磷酸化反应。重金属离子和重金属离子和碘乙酸可与酶的碘乙酸可与酶的-SH结合，抑制此酶活性，结合，抑制此酶活性， 砷砷酸盐能与磷酸底物竞争，使氧化作用与磷酸化作用解偶联。酸盐能与磷酸底物竞争，使氧化作用与磷酸化作用解偶联。 甘油醛甘油醛-3-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶( Glyceraldehyde-phosphate dehydrogenase)COCHOHCH2OPPO+ NADH+H+甘油酸甘油酸-1-3二磷酸二磷酸CHOCHOHCH2OP+NAD+ + Pi甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸 G0= +1.5 Kcal/mol（7）甘油酸）甘油酸-3-磷酸的生成磷酸的生成第一次底物水平磷酸化，第一次产生第一次底物水平磷酸化，第一次产生ATP的反应。的反应。COCHOHCH2OPPO+ADPCOHCHOHCH2OPO+ ATP 甘油酸磷酸激酶甘油酸磷酸激酶(Phosphoglyceric kinase)甘油酸甘油酸-3-磷酸磷酸 G0= -4.50 Kcal/mol（8）甘油酸）甘油酸-2-磷酸的生成磷酸的生成 甘油酸磷酸变位酶甘油酸磷酸变位酶(Phosphoglyceromutase)甘油酸甘油酸-2-磷酸磷酸中间产物是：中间产物是：2,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸(BPG) G0= +1.1 Kcal/molPCOOHHCOCH2OHCOHCHOHCH2OPO（9）磷酸烯醇式丙酮酸的生成）磷酸烯醇式丙酮酸的生成+ H2OPCOOHHCOCH2OH烯醇化酶烯醇化酶(Enolase)COOH COCH2P烯醇丙酮酸烯醇丙酮酸-2-磷酸磷酸(PEP) G0= +0.4 Kcal/mol（10）丙酮酸的生成）丙酮酸的生成+ADPCOOH COCH2P丙酮酸激酶丙酮酸激酶 (Pyr kinase)COOH COHCH2烯醇丙酮酸烯醇丙酮酸+ ATP G0= -7.5 Kcal/mol第二次底物水平磷酸化反应第二次底物水平磷酸化反应COOH C=OCH3丙酮酸丙酮酸C1和和C6形形成丙酮酸成丙酮酸中的中的C3糖酵解的调节糖酵解的调节（1 1）磷酸果糖激酶）磷酸果糖激酶1 1( (PFKPFK关键限速步骤，变构酶，同工酶）关键限速步骤，变构酶，同工酶） 抑制剂：抑制剂：ATP、柠檬酸、脂肪酸和、柠檬酸、脂肪酸和H+ 激活剂：激活剂：AMP、F-2.6-BP ( (F-2.6-2BP )：提高亲合力，降低提高亲合力，降低ATPATP的抑制。前馈刺激。的抑制。前馈刺激。磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶2果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶2双功能酶：双功能酶：一条单一多肽链上的两一条单一多肽链上的两个结构域各催化不同的反应，具有两个结构域各催化不同的反应，具有两种酶的功能。磷酸化后果糖二磷酸酶种酶的功能。磷酸化后果糖二磷酸酶有活性，而磷酸果糖激酶无活性。有活性，而磷酸果糖激酶无活性。协同控制作用：协同控制作用：（2）已糖激酶（变构酶）已糖激酶（变构酶） 别构抑制剂（负效应调节物）：别构抑制剂（负效应调节物）：G-6-P和和ATP 别构激活剂（正效应调节物）：别构激活剂（正效应调节物）：ADP（3 3） 丙酮酸激酶（变构酶，共价调节酶）丙酮酸激酶（变构酶，共价调节酶） 抑制剂：抑制剂： ATP，乙酰乙酰CoA、长链脂肪酸、长链脂肪酸、Ala、 激活剂：激活剂：F-1.6- BP共价修饰：磷酸化后活性降低共价修饰：磷酸化后活性降低各种已糖进入酵解的途径各种已糖进入酵解的途径丙酮酸丙酮酸88页页丙酮酸的去路丙酮酸的去路无氧条件下：无氧条件下：乳酸发酵乳酸发酵乙醇发酵乙醇发酵有氧条件下：有氧条件下：丙酮酸进入线粒体形成乙酰丙酮酸进入线粒体形成乙酰CoA参加参加三羧酸循环。彻底氧化成三羧酸循环。彻底氧化成CO2和和H2O。NADHH经经穿梭机制穿梭机制进入线粒体后，再经呼进入线粒体后，再经呼吸链氧化成吸链氧化成H2O，乳酸发酵（在肌肉细胞中称酵解）乳酸发酵（在肌肉细胞中称酵解）2ATP2H2O总反应式总反应式：葡萄糖葡萄糖2Pi2ADP2乳酸乳酸2ATP2H2O2.乳酸发酵与乙醇发酵乳酸发酵与乙醇发酵糖酵解乳酸发酵途径的生理意义糖酵解乳酸发酵途径的生理意义1.缺缺氧氧条条件件下下迅迅速速为为生生命命活活动动提提供供能能量量的的途径，尤其对肌肉收缩更为重要。途径，尤其对肌肉收缩更为重要。2.是是机机体体某某些些组组织织获获能能或或主主要要获获能能的的方方式式，如如视视网网膜膜、神神经经、癌癌组组织织等等。成成熟熟红红细细胞胞几乎完全依赖糖酵解供应能量。几乎完全依赖糖酵解供应能量。3.乳乳酸酸的的利利用用：可可通通过过乳乳酸酸循循环环（Coricycle）在肝脏经糖异生途径转化为糖。在肝脏经糖异生途径转化为糖。乙醇发酵乙醇发酵总反应式：总反应式：葡萄糖葡萄糖2Pi2ADP2乙醇乙醇2ATP2H2O2CO2一些酵母和其它微生物在无氧条件下，丙酮酸先后经丙酮酸一些酵母和其它微生物在无氧条件下，丙酮酸先后经丙酮酸脱羧酶和乙醇脱氢酶的催化作用，脱羧还原为乙醇。脱羧酶和乙醇脱氢酶的催化作用，脱羧还原为乙醇。2ATP2H2O2（二）（二）葡萄糖葡萄糖有氧降解有氧降解G6O26CO26H2O能量能量1.葡萄糖葡萄糖2 丙酮酸丙酮酸2. 丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA3.乙酰乙酰CoA 进入三羧酸循环进入三羧酸循环(柠檬酸循环柠檬酸循环)4. 氧化磷酸化：氧化磷酸化：NADHH和和FAD2H经呼吸链传递经呼吸链传递糖酵解途径糖酵解途径1.丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA联系糖酵解和三羧酸循环的中心环节联系糖酵解和三羧酸循环的中心环节葡萄糖分解先释放：葡萄糖分解先释放：C3、C4（丙酮酸脱羧）（丙酮酸脱羧）丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体2丙酮酸丙酮酸CoASH2乙酰乙酰CoA2NADHH2CO2CHOCHOHCH2O P456CHOCHOHCH2O P321甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸 (GAP)OCH2OOCH2POHOHP 醛缩酶醛缩酶（Aldolase）丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体E1丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶(24个个)，E2二氢硫辛酸转乙酰基酶二氢硫辛酸转乙酰基酶(24个个)，E3E3二氢硫辛酸脱氢酶二氢硫辛酸脱氢酶(12)，它们均，它们均以二聚体的形式存在。以二聚体的形式存在。E1E2E3E1E2E3E2E3E2E3碱性碱性 pH尿素尿素+参与的辅酶参与的辅酶TPP: thiamine pyrophosphate （焦磷酸硫胺素）（焦磷酸硫胺素）FAD: flavin adenine dinucleotide （黄素腺苷酸二核苷酸）（黄素腺苷酸二核苷酸）CoA: coenzyme A（辅酶（辅酶A）NAD: nicotinamide adenine dinucleotide（尼克酰胺腺苷酸二核苷酸）（尼克酰胺腺苷酸二核苷酸）Lipoate（硫辛酸）（硫辛酸）调节与控制：调节与控制：产物控制：产物控制：NADH(E3)NADH(E3)和乙酰和乙酰CoA(E2)CoA(E2)与酶的底物竟争活性部位与酶的底物竟争活性部位共价修饰共价修饰E1E1的磷酸化的磷酸化( (无活性无活性) )和去磷酸化和去磷酸化( (有活性有活性) )： E2E2分子上结合着两种特殊的酶分子上结合着两种特殊的酶-激酶和磷酸酶激酶和磷酸酶 细胞能荷：细胞能荷：ATP/ADPATP/ADP比值高、酶的磷酸化作用增加，比值高、酶的磷酸化作用增加，GTPGTP抑制抑制 E1E1，AMPAMP活化活化E1E1。CaCa2+2+增加，通过激活磷酸酶使酶系活化。增加，通过激活磷酸酶使酶系活化。1.产物抑制；产物抑制；2.能量控制；能量控制；3.3.柠檬酸循环柠檬酸循环(TCA、三羧酸循环，在线粒体内进行、三羧酸循环，在线粒体内进行)v定义：三羧酸循环指乙酰定义：三羧酸循环指乙酰CoA经一系列氧化、脱羧，最终生经一系列氧化、脱羧，最终生成成CO2和和H2O并释放能量的过程。并释放能量的过程。(每轮循环有每轮循环有2个个C原子以原子以乙酰乙酰CoA形式进入形式进入) )。v三三羧羧酸酸循循环环的的反反应应部部位位：真真核核细细胞胞的的线线粒粒体体和和原原核核细细胞胞的的胞胞浆。浆。v重重要要性性：三三羧羧酸酸循循环环不不仅仅是是糖糖、脂脂肪肪、氨氨基基酸酸等等化化合合物物生生物物氧化的共同通路，也是各代谢途径连接的枢纽。氧化的共同通路，也是各代谢途径连接的枢纽。vKrebs循环（循环（1937年提出，年提出，1953年获得诺贝尔奖）。年获得诺贝尔奖）。乙酰乙酰CoA3NADH+FADH2+2CO2+ATPCO2CO2反应过程反应过程（1）乙酰辅酶）乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合成柠檬酸与草酰乙酸缩合成柠檬酸柠檬酸合酶柠檬酸合酶（2）异柠檬酸的生成）异柠檬酸的生成顺乌头酸酶：这种酶与底物以特殊方式结合（只选择两种顺顺乌头酸酶：这种酶与底物以特殊方式结合（只选择两种顺反异构或旋光异构中的一种结合方式）进行的反应称为不对称反异构或旋光异构中的一种结合方式）进行的反应称为不对称反应。反应。90%柠檬酸、柠檬酸、4%顺乌头酸、顺乌头酸、6%异柠檬酸组成平衡混合物，异柠檬酸组成平衡混合物，顺乌头顺乌头酸酶酸酶顺乌头酸酶顺乌头酸酶（3）-酮戊二酸的生成酮戊二酸的生成 异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶 Mg2+（Mn2+ ）（4）-酮戊二酸的氧化脱羧反应酮戊二酸的氧化脱羧反应 - 酮戊二酸脱氢酶系为多酶复合体，与丙酮酸脱氢酮戊二酸脱氢酶系为多酶复合体，与丙酮酸脱氢酶系相似（先脱羧，后脱氢）酶系相似（先脱羧，后脱氢） - 酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系（5）从琥珀酰辅酶）从琥珀酰辅酶A到琥珀酸到琥珀酸在高等植物和细菌中，硫酯键水解释放出的自由能，可直接在高等植物和细菌中，硫酯键水解释放出的自由能，可直接合成合成ATP。在哺乳动物中，先合成在哺乳动物中，先合成GTP，然后在核苷二磷酸激酶的作用，然后在核苷二磷酸激酶的作用下，下，GTP转化成转化成ATP。 琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶底物水平磷酸化底物水平磷酸化（6）琥珀酸被氧化成延胡索酸）琥珀酸被氧化成延胡索酸琥珀酸脱氢酶是琥珀酸脱氢酶是TCA循环中唯一嵌入线粒体内膜的酶。循环中唯一嵌入线粒体内膜的酶。丙二酸丙二酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂，可阻断三羧酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂，可阻断三羧酸循环。循环。 琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶（7）苹果酸的生成）苹果酸的生成延胡索酸酶具有立体异构特性，延胡索酸酶具有立体异构特性，OH只加入延胡索酸只加入延胡索酸双键的一侧，因此只形成双键的一侧，因此只形成L-型苹果酸型苹果酸 延胡索酸酶延胡索酸酶（8）苹果酸被氧化为草酰乙酸）苹果酸被氧化为草酰乙酸平衡有利于逆反应，但生理条件下，反应产物草酰乙平衡有利于逆反应，但生理条件下，反应产物草酰乙酸不断合成柠檬酸，其在细胞中浓度极低，少于酸不断合成柠檬酸，其在细胞中浓度极低，少于10-6mol/L，使反应向右进行。，使反应向右进行。 苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶C2C6C4C5CO2图10-3 三羧酸循环示意图CO2三羧酸循环途径的生物学意义三羧酸循环途径的生物学意义它不仅是糖的有氧分解代谢的途径，也是机体内一切有它不仅是糖的有氧分解代谢的途径，也是机体内一切有机物的碳链骨架氧化成机物的碳链骨架氧化成COCO2 2和和H2O的必经途径。的必经途径。(NADH、FADH2-H2O)。产生的中间产物在许多生物合成中充当前体原料。所以产生的中间产物在许多生物合成中充当前体原料。所以TCA循环具有分解代谢和合成代谢双重性或称两用性。循环具有分解代谢和合成代谢双重性或称两用性。对生物能源物质的分解供能意义重大，是生物体内糖类、对生物能源物质的分解供能意义重大，是生物体内糖类、脂类、蛋白质等重要有机物相互转变的主要枢纽。脂类、蛋白质等重要有机物相互转变的主要枢纽。三羧酸循环途径的添补反应三羧酸循环途径的添补反应 保持三羧酸循环顺利进行，要有充足的草酰乙酸、苹保持三羧酸循环顺利进行，要有充足的草酰乙酸、苹果酸、琥珀酸等果酸、琥珀酸等C4有机物有机物 。丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶酮酸羧化酶天冬氨酸草酰乙酸谷氨酸天冬氨酸草酰乙酸谷氨酸 酮戊二酸异酮戊二酸异亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸琥珀酰亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸琥珀酰CoA高浓度乙酰高浓度乙酰CoACoA是此酶的激动剂是此酶的激动剂其生理意义？其生理意义？三羧酸循环的代谢调节三羧酸循环的代谢调节 受本身制约系统的和受本身制约系统的和ATP、ADP和和Ca2+对柠檬酸循环的调节对柠檬酸循环的调节底物底物( (乙酰乙酰CoACoA、草酰乙酸、草酰乙酸) )浓度浓度的推动，产物的推动，产物(NADH)(NADH)浓度的抑制浓度的抑制柠檬酸合酶柠檬酸合酶( (限速酶限速酶) )： 受受ATPATP、ANDHANDH、琥珀酰、琥珀酰-CoA-CoA、酯酰、酯酰- CoA- CoA等的抑制。等的抑制。 氟乙酸氟乙酸-氟乙酰氟乙酰-CoA-CoA-氟柠檬酸，氟柠檬酸是顺乌头酸酶氟柠檬酸，氟柠檬酸是顺乌头酸酶 的竟争性抑制剂，它与柠檬酸竟争，称致死性合成反应。的竟争性抑制剂，它与柠檬酸竟争，称致死性合成反应。 琥珀酰琥珀酰-CoA-CoA是柠檬酸合酶的竟争性抑制剂。与乙酰是柠檬酸合酶的竟争性抑制剂。与乙酰-CoA-CoA竟争。竟争。异柠檬酸脱氢酶：是一个变构酶异柠檬酸脱氢酶：是一个变构酶 NADHNADH、ATPATP、丙二酸可抑制此酶，、丙二酸可抑制此酶，ADPADP可活化此酶。可活化此酶。- - 酮戊二酸脱氢酶：与丙酮酸脱羧酶的调节相似。它受酮戊二酸脱氢酶：与丙酮酸脱羧酶的调节相似。它受NADHNADH和和琥珀酰琥珀酰CoACoA和亚砷酸盐抑制。和亚砷酸盐抑制。Ca2+刺激糖原的降解、启动肌肉收缩对刺激糖原的降解、启动肌肉收缩对异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶和和- - 酮酮戊二酸脱氢酶戊二酸脱氢酶有激活作用。有激活作用。代代谢谢途途径径中中的的酶酶调调节节通通常常为为变变构构效效应应剂剂调调节节和和共共价价修修饰饰调调节节两两种种。图图中中红红色色代代表表变变构构抑抑制制，绿色代表变构激活。绿色代表变构激活。121丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶三羧酸循环所生成的三羧酸循环所生成的ATP（共生成（共生成24ATP）26NADH , 2FADH2 , 2GTP(ATP)18ATP4ATP2ATPC6H12O6 + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi 2CH3COCOOH + 2NADH + 2H+ + 2ATP2乙酰乙酰CoA 6NADH + 2FADH2 + 4CO2 + ATP每分子葡萄糖有氧降解成每分子葡萄糖有氧降解成CO2和和H2O所生成的所生成的ATP2丙酮酸丙酮酸2CoASH2乙酰乙酰CoA2NADHH2CO2说明说明TCA循环中有二次脱羧反应，脱去的循环中有二次脱羧反应，脱去的C原子分别来自于原子分别来自于草酰乙酸中的草酰乙酸中的C1和和C4 。将乙酰将乙酰CoA的二个的二个C原子用同位素标记后，经一轮原子用同位素标记后，经一轮TCA循环后，这两个同位素循环后，这两个同位素C原子的去向是原子的去向是 OAA，二轮循环，二轮循环后这两个同位素后这两个同位素C原子的去向是原子的去向是OAA和和CO2 。TCA第二轮释放：第二轮释放： C2或或C5（乙酰（乙酰CoA的羰基碳的羰基碳100%）和和草酰乙酸中的草酰乙酸中的1 1个羧基碳。个羧基碳。TCA第三轮后释放：第三轮后释放：C1或或C6（乙酰（乙酰CoA的甲基碳：的甲基碳：CH3C=O-CoA，每循环一轮释放，每循环一轮释放50%）所有中间产物均可循环再生，每一轮循环彻底降解一分所有中间产物均可循环再生，每一轮循环彻底降解一分子乙酰辅酶子乙酰辅酶A A。TCATCA第一轮循环释放的第一轮循环释放的CO2CO2全来自草酰乙酸部分，乙酰全来自草酰乙酸部分，乙酰CoACoA羰基碳在第二轮循环中释放，甲基碳在第三轮循环中释羰基碳在第二轮循环中释放，甲基碳在第三轮循环中释放放50%50%，以后每循环一轮释放余下的以后每循环一轮释放余下的50%。（三）磷酸戊糖途径（三）磷酸戊糖途径（HMP，在细胞质中），在细胞质中）定义：定义：以以6-磷酸葡萄糖开始，在磷酸葡萄糖开始，在6-磷酸葡萄糖脱氢酶催化下形成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作为中间代谢产物，故磷酸葡萄糖酸，进而代谢生成磷酸戊糖作为中间代谢产物，故将此过程称为磷酸戊糖途径。将此过程称为磷酸戊糖途径。两个事实：两个事实：用碘乙酸和氟化物抑制糖酵解，发现用碘乙酸和氟化物抑制糖酵解，发现G 的消耗并不因此而受影的消耗并不因此而受影响，证明葡萄糖还有其它的分解途径响，证明葡萄糖还有其它的分解途径用用14C分别标记分别标记G 的的C1和和C6，分别测定，分别测定14CO2生成量，发现生成量，发现C1标标记的记的14CO2多，如果糖酵解是唯一的代谢途径，那么多，如果糖酵解是唯一的代谢途径，那么14C1和和14C6生生成成14CO2的速度应该相同。的速度应该相同。两个阶段：两个阶段：氧化阶段：氧化阶段：6-p-G磷酸核糖磷酸核糖非氧化阶段：磷酸核糖分子内重排，产生不同碳链长度的单非氧化阶段：磷酸核糖分子内重排，产生不同碳链长度的单糖，可进入酵解途径。糖，可进入酵解途径。反应过程反应过程1.6-磷酸葡萄糖脱氢脱羧磷酸葡萄糖脱氢脱羧5磷酸核酮糖磷酸核酮糖6-磷酸葡萄磷酸葡萄糖脱氢酶糖脱氢酶NADPHCO2葡萄糖葡萄糖6磷酸脱氢酶缺乏症（蚕豆病）磷酸脱氢酶缺乏症（蚕豆病）2.磷酸戊糖同分异构化磷酸戊糖同分异构化5磷酸木酮糖磷酸木酮糖5磷酸核糖磷酸核糖2磷酸戊磷酸戊糖异构糖异构酶酶22/31/33.磷酸戊糖通过转酮、转醛、转酮磷酸戊糖通过转酮、转醛、转酮6磷酸果糖磷酸果糖3磷酸甘油醛磷酸甘油醛转酮酶转酮酶有转酮酶所要求有转酮酶所要求的结构的结构(C3型）型）TPP为辅酶为辅酶转醛酶转醛酶磷酸戊糖分子重排的总结果是：磷酸戊糖分子重排的总结果是：2个个5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖+1个个5-磷酸核糖磷酸核糖2个（个（F-6-P）+1个个3磷酸甘油醛磷酸甘油醛在细胞中若形成过量的磷酸核糖，可以通过戊糖途径转化成酵解中间产物与在细胞中若形成过量的磷酸核糖，可以通过戊糖途径转化成酵解中间产物与酵解途径相连接。酵解途径相连接。转酮酶转酮酶磷酸戊糖途径小结磷酸戊糖途径小结1、通过此途径，可将、通过此途径，可将G-6-P 彻底氧化彻底氧化2 2、转酮酶（、转酮酶（TPPTPP）、转醛酶催化的反应是可逆的。）、转醛酶催化的反应是可逆的。3 3、磷酸戊糖途径的中间产物，主要是、磷酸戊糖途径的中间产物，主要是6-6-磷酸果糖和磷酸果糖和3-3-磷磷酸甘油醛可进入糖酵解途径。酸甘油醛可进入糖酵解途径。4 4、 碳的释放碳的释放(CO(CO2 2) )：磷酸戊糖途径释放：磷酸戊糖途径释放C C1 1磷酸戊糖途径生物学意义磷酸戊糖途径生物学意义1.产产生生NADPH+H+，它它在在许许多多合合成成代代谢谢过过程程中中作作为为氢氢的的供供体体为为一一些些重重要要物物质质的的合合成成提提供供还还原原力。（光合作用、脂肪合成）力。（光合作用、脂肪合成）2.磷酸戊糖磷酸戊糖是核酸合成的重要原料。是核酸合成的重要原料。3.NADPH使使红红细细胞胞中中还还原原谷谷胱胱甘甘肽肽再再生生，对对维维持红细胞还原性有重要作用。持红细胞还原性有重要作用。NADPH和谷胱甘肽的抗氧化机制和谷胱甘肽的抗氧化机制磷酸戊糖途径的调节磷酸戊糖途径的调节6-磷酸葡萄糖脱氢酶是磷酸戊糖途径的限速酶，催化磷酸葡萄糖脱氢酶是磷酸戊糖途径的限速酶，催化不可逆反应。其活性主要受不可逆反应。其活性主要受NADP+/NADPH比例的调节。比例的调节。机体内，机体内，NAD+/NADH为为700，而，而NADP+/NADPH仅为仅为0.014，这就使，这就使NADPH可以进行有效地反馈抑制，调节可以进行有效地反馈抑制，调节6-磷酸葡萄糖脱氢酶和磷酸葡萄糖脱氢酶和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶的活性。磷酸葡萄糖酸脱氢酶的活性。只有只有NADPH被生物合成消耗后，才能解除抑制。被生物合成消耗后，才能解除抑制。非氧化阶段戊糖的转变主要受控于底物的浓度。非氧化阶段戊糖的转变主要受控于底物的浓度。5-磷磷酸核糖过多时可以转化为酸核糖过多时可以转化为6-磷酸果糖和磷酸果糖和3-磷酸甘油醛进磷酸甘油醛进行酵解。行酵解。HSCoA苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶（四）乙醛酸循环（动物体内不存在）（四）乙醛酸循环（动物体内不存在）与三羧酸循环与三羧酸循环不同的两个酶不同的两个酶乙醛酸循环途径的主要生物学意义乙醛酸循环途径的主要生物学意义v是是三三羧羧酸酸循循环环的的修修改改形形式式。在在植植物物和和生生物物中中存存在在，但但不不存存在于脊椎动物中。可净生成琥珀酸（在于脊椎动物中。可净生成琥珀酸（TCA不能）。不能）。v反应部位：乙醛酸循环体（反应部位：乙醛酸循环体（glyoxysome）v生理意义：是乙酸或乙酸盐转化为糖的途径。如种子发芽生理意义：是乙酸或乙酸盐转化为糖的途径。如种子发芽时，能将脂肪转化为糖。可以将时，能将脂肪转化为糖。可以将C2有机物（例如乙酸或乙有机物（例如乙酸或乙醇）合成为醇）合成为C4有机物（例如琥珀酸）。可以弥补三羧酸循有机物（例如琥珀酸）。可以弥补三羧酸循环中由于环中由于C4有机物的不足而引起有机物的不足而引起C2有机物不能被充分氧化有机物不能被充分氧化分解的缺陷。特别是在不能通过分解的缺陷。特别是在不能通过C3有机物（例如丙酮酸）有机物（例如丙酮酸）合成合成C4有机物的情况下。有机物的情况下。D葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸糖醛酸还原酶糖醛酸还原酶产生产生L抗抗坏血酸坏血酸人体、灵长人体、灵长类因因缺乏类因因缺乏L古洛糖古洛糖酸内酯氧化酸内酯氧化酶，不能合酶，不能合成。成。NADNADH + H+二、多糖和低聚糖的酶促降解二、多糖和低聚糖的酶促降解（一）淀粉和糖原（一）淀粉和糖原-淀粉酶（液化淀粉酶）：淀粉酶（液化淀粉酶）：主要在动物消化道中。可主要在动物消化道中。可越过支链作用。越过支链作用。-淀粉酶（糖化淀粉酶）淀粉酶（糖化淀粉酶）主要存在于植物体中。主要存在于植物体中。-1,6糖苷键酶糖苷键酶-1,4糖苷键糖苷键-1,6糖苷键糖苷键还原端还原端非还非还原端原端非还非还原端原端还原端还原端（二）低聚糖的降解：在各自相应的酶作用下进行（二）低聚糖的降解：在各自相应的酶作用下进行-极限极限糊精糊精非还原端非还原端寡聚寡聚-（1,41,4)葡萄糖转移酶葡萄糖转移酶-1,4-糖苷键糖苷键+GH2O糖原糖原脱支酶脱支酶糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶Pi限限糊糊精精 极极G-1-P+590%10%H2O葡萄糖葡萄糖-6-磷酸变位酶磷酸变位酶 6-磷酸磷酸G磷酸化酶磷酸化酶G-1-P磷酸解方式磷酸解方式？：切：切- 1,4糖苷键糖苷键水解方式切：水解方式切：- 1,6糖苷键糖苷键第三节糖的合成代谢第三节糖的合成代谢一、一、光合作用光合作用二、二、糖异生作用糖异生作用三、三、糖原的合成糖原的合成CO2H2O（植物）（植物）（CH2O）非糖物质非糖物质非糖物质非糖物质葡萄糖葡萄糖糖异生作用糖异生作用糖异生作用糖异生作用淀粉淀粉糖原糖原（动物）营养物质（动物）营养物质纤维素纤维素蔗糖蔗糖图图106糖的合成示意图糖的合成示意图反应总式如下：反应总式如下：光，光，叶绿素叶绿素6CO2+6H2OC6H12O6+6O2光反应阶段：光反应阶段：暗反应阶段：暗反应阶段：一、光合作用一、光合作用二、糖异生作用二、糖异生作用是指生物体内由丙酮酸、甘油、乳酸以及某是指生物体内由丙酮酸、甘油、乳酸以及某些氨基酸等非糖物质合成为葡萄糖的过程。些氨基酸等非糖物质合成为葡萄糖的过程。v有特殊的酶调控。有特殊的酶调控。v克服丙酮酸到葡萄糖克服丙酮酸到葡萄糖3个不可逆反应。个不可逆反应。v需要需要ATP供给能量。供给能量。v糖异生主要在糖异生主要在肝脏肝脏中进行，饥饿或酸中毒等病中进行，饥饿或酸中毒等病理条件下理条件下肾脏肾脏也可以进行糖异生。也可以进行糖异生。丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖(1)丙酮酸丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸(2)磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸1,6二磷酸果糖二磷酸果糖(3)1,6二磷酸果糖二磷酸果糖6磷酸果糖磷酸果糖(4)6磷酸果糖磷酸果糖葡萄糖葡萄糖从二个分子丙酮酸合成一分子葡萄糖共从二个分子丙酮酸合成一分子葡萄糖共消耗消耗6个个ATP酵解途径逆向酵解途径逆向糖异生作用糖异生作用酵酵解解丙酮酸激酶丙酮酸激酶ADPATP丙酮酸丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸2,6丙酮酸羧化酶（别构酶）丙酮酸羧化酶（别构酶）磷酸烯醇丙酮酸羧化激酶磷酸烯醇丙酮酸羧化激酶（激素调节）（激素调节）糖糖异异生生ADP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶酵酵解解糖糖异异生生果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶(异构酶）异构酶）已糖激酶已糖激酶葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶此酶存在于肝内质网上，此酶存在于肝内质网上，不存在于脑或肌肉中。不存在于脑或肌肉中。糖异生作用和酵解作用的代谢协调控制糖异生作用和酵解作用的代谢协调控制1.ATP丰富时，糖异生途径酶激活，酵解途径酶受丰富时，糖异生途径酶激活，酵解途径酶受抑制，使糖异生作用加速，酵解减慢；抑制，使糖异生作用加速，酵解减慢；2.能荷减少，则酵解加速，糖异生作用减慢。能荷减少，则酵解加速，糖异生作用减慢。3.肾上腺素、高血糖素、糖皮质激素促糖异生作用：肾上腺素、高血糖素、糖皮质激素促糖异生作用：促使糖异生作用酶的合成。促使糖异生作用酶的合成。通过增加通过增加cAMP激活蛋白激酶，使激活蛋白激酶，使酵解酵解过程中过程中的调节的调节酶磷酸化酶磷酸化而无活性。而无活性。4.胰岛素可抑制腺苷环化酶的活性，影响胰岛素可抑制腺苷环化酶的活性，影响cAMP合合成，使酵解过程加速，抑制糖异生作用。成，使酵解过程加速，抑制糖异生作用。糖异生途径的前体糖异生途径的前体肌肉运动肌肉运动乳酸乳酸经血液经血液肝脏，乳酸氧化肝脏，乳酸氧化成丙酮酸成丙酮酸葡萄糖葡萄糖血液血液肌肉。肌肉。（消耗能量）（消耗能量）Cori循环循环113巴斯德效应巴斯德效应123在厌氧条件下高速酵解的酵母若通入氧气，在厌氧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，厌氧酵解所积累则葡萄糖消耗的速度急剧下降，厌氧酵解所积累的乳酸迅速消失，在这种耗氧的同时，葡萄糖消的乳酸迅速消失，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。耗减少，乳酸堆积终止的现象称为。无效循环无效循环生理意义：产热，扩大调控。生理意义：产热，扩大调控。三、糖原的合成三、糖原的合成肝脏和肌肉是糖原合成的主要场所。肝脏和肌肉是糖原合成的主要场所。1.G-1-PUDP葡萄糖葡萄糖UTPUDP葡萄糖焦磷酸化酶葡萄糖焦磷酸化酶Pi + Pi2.UDP葡萄糖葡萄糖糖原糖原糖原合成酶糖原合成酶4个葡萄糖残基以上的引物个葡萄糖残基以上的引物3.合成具有合成具有1,6-糖苷键的有分枝的糖原糖苷键的有分枝的糖原分枝酶分枝酶分枝可增加糖原分枝可增加糖原分解或合成速率，分解或合成速率，并使糖原的溶解并使糖原的溶解度加大。度加大。糖原合成酶的调节糖原合成酶的调节酶中丝氨羟基酶中丝氨羟基糖原代谢的调节糖原代谢的调节胰岛素胰岛素肾上腺素、高血肾上腺素、高血糖素、促肾上腺糖素、促肾上腺皮质激素素皮质激素素多糖合成的共性多糖合成的共性单糖都需活化（单糖都需活化（GUDP）需要引物需要引物没有模板没有模板由酶决定反应的专一性和产物的结构、由酶决定反应的专一性和产物的结构、大小。大小。多糖没有确定的相对分子质量，只有一多糖没有确定的相对分子质量，只有一个相对分子质量的范围。个相对分子质量的范围。血糖血糖磷酸二磷酸二酯酶酯酶本章小结本章小结EMP途径催化三个不可逆步骤的酶？限速酶（及调控）途径催化三个不可逆步骤的酶？限速酶（及调控）？两次底物水平磷酸化部位？第一次脱氢部位？净生成？两次底物水平磷酸化部位？第一次脱氢部位？净生成ATP？产生？产生NADHH？发生部位？发生部位？丙酮酸丙酮酸乳酸，催化酶是？产生乳酸，催化酶是？产生ATP？NADHH？丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA，催化的酶是？参与的辅酶有？，催化的酶是？参与的辅酶有？TCA中两次脱羧部位？限速酶是？抑制剂是（作用部位）中两次脱羧部位？限速酶是？抑制剂是（作用部位）？NADHH？FAD2H？生理意义？底物水平磷酸化？生理意义？底物水平磷酸化（GTPATP）？回补途径？调控？）？回补途径？调控？磷酸戊糖途径的意义？磷酸戊糖途径的意义？糖原的合成与分解所需酶类？特点？糖原的合成与分解所需酶类？特点？激素对糖代谢的调节？激素对糖代谢的调节？思考题：第思考题：第90页页3,8，9,10,11第第112页页2,3，4，8,9第第146页页4,6，74,5，7,9第第195页页2,3，5,6