1、第三章 糖代谢第一节第一节 概述概述第二节第二节 糖酵解糖酵解第三节第三节 三羧酸循环三羧酸循环第四节第四节 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径第五节第五节 糖异生糖异生第六节第六节 糖原合成与分解糖原合成与分解第一节 概述一、糖代谢概貌 分解代谢： 糖酵解、三羧酸循环 合成代谢： 糖异生、糖原合成、结构多糖的合成 中间代谢： 磷酸戊糖途径、糖醛酸途径1概述二、体内糖的来源内源性：内源性： 量少，不能满足机体对能量的需要量少，不能满足机体对能量的需要外源性：外源性： 主要来自植物主要来自植物 从动物性食物中摄入的糖量很少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婴儿，乳汁中的乳糖是主要来
2、源消化部位：动物主要在小肠，多、寡、双糖几乎全转化为单糖:过程淀粉-淀粉酶淀粉酶麦芽糖+麦芽三糖-临界糊精+异麦芽糖-葡萄糖苷酶（包葡萄糖苷酶（包括麦芽糖酶）括麦芽糖酶）葡萄糖葡萄糖-临界糊精酶（包括临界糊精酶（包括异麦芽糖酶）异麦芽糖酶）葡萄糖葡萄糖三、消化、吸收和转运三、消化、吸收和转运麦芽糖 2 葡萄糖，蔗 糖 葡 + 果；乳 糖 葡 + 半乳1概述-淀粉酶 吸收吸收吸收部位：D-葡萄糖、半乳糖和果糖可被小肠粘膜上皮细胞吸收1概述转运方式果糖：被动扩散葡萄糖、半乳糖：主动吸收，伴有Na+的转运。Na+GNa+GNa+Na+Na+GGK+K+Na+泵机体若缺乏蔗糖酶或乳糖酶，会导致糖吸收障
3、碍而引起腹泻和胀气。糖类物质糖类物质 单糖单糖口腔、小肠口腔、小肠消化消化门静脉门静脉肝脏肝脏单糖单糖在肝脏中在肝脏中进行代谢进行代谢肝静脉肝静脉血液循环血液循环单糖单糖在肝外组织在肝外组织进行代谢进行代谢一、概述一、概述1、概念： 糖酵解:在细胞质中，通过一系列酶促反应将一分子葡萄糖氧化成两分子丙酮酸，并伴随ATP生成的反应过程。2、所有细胞都存在此途径，是糖类物质分解代谢的共同途径。是生物体获得化学能的最原始途径3、细胞定位：细胞质4、发生条件：有无氧均可5、发现：又称为EMP （G.Embden, Q.Meyerhof, K.Parnas）途径 2糖酵解-概述第二节第二节 糖糖酵解酵解二
4、、糖酵解反应历程二、糖酵解反应历程葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油酸磷酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸6-磷酸葡萄糖2糖酵解-反应历程6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖3-磷酸磷酸甘油甘油醛醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮2 1，3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸2 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸2 丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖阶段 葡萄糖的磷酸化阶段阶段 磷酸己磷酸己糖的裂解糖的裂解阶段阶段 丙酮酸丙酮酸生成生成糖酵解全过程可分三个阶段糖酵解全过程可分三个
5、阶段2糖酵解-反应历程（二）糖酵解全过程的十步反应1、 己糖激酶：以6碳糖为底物，专一性不强。为限速酶. 葡萄糖激酶：对D-葡萄糖专一 为不可逆反应。 激酶：凡催化磷酰基从ATP分子上转移到其他底物上的酶称，需Mg2+等。消耗第一个ATP。葡萄糖葡萄糖GATPADPMg+6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖G-6-P己糖激酶或葡萄糖激酶OHOHHOHHOHHOHCH2HHOOHOHHOHHOHHOHCH2HOP2糖酵解-反应历程2、6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖G-6-P6-磷酸果糖磷酸果糖F-6-P磷酸己糖异构酶磷酸己糖异构酶CH2OHCOCHHOCOHHCOHHCH2OPOHOHHOHHOHHOHCH2HO
6、P2糖酵解-反应历程3、 磷酸果糖激酶 (phosphofructokinase,PFK)为限速酶，受ATP抑制，ADP和Pi可解除抑制； 消耗第二个ATP 反应不可逆。此为EMP关键反应步骤。CH2OHCOCHHOCOHHCOHHCH2OP6-磷酸果糖磷酸果糖F-6-PCH2OCOCHHOCOHHCOHHCH2OPP1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖F-1,6-BP6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶ATPADPMg2+2糖酵解-反应历程4、CH2OCOCHHOCOHHCOHHCH2OPP1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖F-1,6-BPCH2OCOCH2OHCHOCOHHCH2OPP磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮3
7、-磷酸甘油醛磷酸甘油醛醛缩酶醛缩酶 醛缩酶 (aldolase) 生理条件下G-3-P 不断形成丙酮酸，故 G-3-P低，反应向裂解方向进行。2糖酵解-反应历程G-3-P5、CH2OCOCH2OHPCHOCOHHCH2OP磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛原来葡萄糖的3，2，1位和4，5，6位变成3-磷酸甘油醛1，2，3位。2糖酵解-反应历程6、CHOCHOHCH2OPCCHOHCH2OPOPO3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛NAD+NADH+H+Pi1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶 EMP中唯一一步氧化反应 3-磷酸甘油醛
8、脱氢酶，NAD+ 为辅酶。重金属离子和碘乙酸是此酶的抑制剂 既是氧化反应又是磷酸化反应，砷酸盐解偶联2糖酵解-反应历程NAD+：R为为H；NADP+：R为为PO32-NNNNNH2OOROHHHHHOP-OOOOOHOHHHHHOP-OONCONH2+N+R+2H-2HN+RHHHHHHHHHCONH2CONH2+ H+NAD+ 或NADH 或 NADPHNADP+7、CCHOHCH2OPOPO这是糖酵解中第一个产生ATP的反应。产生1分子ATP反应可逆。底物水平磷酸化底物水平磷酸化：通过一个高能磷酸化合物将磷酰基转移给ADP形成ATP的过程1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸COOHCHOHCH
9、2OP3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸ADPATP磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶2糖酵解-反应历程8、COOHCHOHCH2OP3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸COOHCHCH2OHOP2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶 变位酶:催化一个基团从底物分子的一部分移到同一分子的另一部分的异构酶。需Mg2 反应机理：2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸酶P+3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2,3-2,3-二磷酸甘二磷酸甘油酸油酸酶+酶P+2糖酵解-反应历程9、COOHCHCH2OHOP2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸COOHCCH2OPH2OMg2+磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)烯醇化酶烯醇化酶 磷酸烯
10、醇键是高能键 氟化物是烯醇化酶的抑制剂。2糖酵解-反应历程10、COOHCCH2OP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸PEPCOOHCOCH3丙酮酸丙酮酸PyrADPATP丙酮酸激酶丙酮酸激酶这是糖酵解途径中的第二次底物水平磷酸化第二次底物水平磷酸化。形成1个ATP.反应不可逆。丙酮酸激酶是别构酶，受ATP、丙氨酸、乙酰CoA抑制，1,6-二磷酸果糖激活2糖酵解-反应历程三、糖酵解途径的调节调控酶： 己糖激酶（或葡萄糖激酶） 6-磷酸果糖激酶（PFK） 丙酮酸激酶 2糖酵解-调节糖酵解的调控位点及相应调节物6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖3-磷酸磷酸甘油甘
11、油醛醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮2 1，3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸2 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸2 丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖磷酸果糖激酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶己己糖激酶糖激酶AMPAMPG-6-PG-6-PATPATP + +- -F-2,6-BPF-2,6-BPAMPAMP+ +- -柠檬酸柠檬酸NADHNADHATPATP ATPATPAlaAlaF-1,6-BPF-1,6-BP- -+ +2糖酵解-调节四、途径四、途径化学计量和生物学意义化学计量和生物学意义 总反应式总反应式:C C6 6H H1212O O6 6+2NAD+2NA
12、D+ +2ADP+2Pi+2ADP+2Pi2C2C3 3H H4 4O O3 3+2NADH+2H+2NADH+2H+ +2ATP+2H+2ATP+2H2 2O O能量计算：氧化一分子葡萄糖净生成 2ATP 2NADH 6(5)ATP 或 4(3)ATP EMP途径中， 能量总计： 无氧：得2个ATP； 有氧：得8(7)/6(5)个ATP。2糖酵解-能量6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖3-磷酸磷酸甘油甘油醛醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮2 1，3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸2 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸
13、2 丙酮酸丙酮酸第第一一阶阶段段第第二二阶阶段段葡萄糖葡萄糖糖糖酵酵解解中中A AT TP P的的生生成成ATPATPATPATP+2ATP+2ATP+2ATP+2ATP+2NADH+2NADH第第三三阶阶段段2糖酵解-能量 生物学意义生物学意义 产能：是葡萄糖在生物体内进行有氧或无氧分解的共同途径,通过糖酵解，生物体可迅速获得能量；是厌氧生物和红细胞获得能量的主要形式 提供原料：形成多种重要的中间产物，为氨基酸、脂类合成提供碳骨架； 为糖异生提供基本途径； 联系糖与脂肪的代谢桥梁。2糖酵解-能量五、丙酮酸的去向五、丙酮酸的去向葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸乙醇乙醇乙酰乙酰 Co
14、A三羧酸三羧酸循环循环（有氧或无氧）（有氧或无氧）丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸乙醇乙醇乙酰乙酰 CoA糖酵解途径糖酵解途径三羧酸三羧酸循环循环（有氧或无氧）（有氧或无氧）（有氧（有氧）（无氧（无氧）2糖酵解-产物去向丙酮酸的无氧降解丙酮酸的无氧降解葡萄糖葡萄糖EMP NADH+H+ NAD+CH2OHCH3乙醇乙醇 NADH+H+ NAD+CO2 乳酸乳酸COOHCH(OH)CH3乙醛乙醛CHOCH3COOHC=OCH3丙酮酸丙酮酸 葡萄糖的无氧分解葡萄糖的无氧分解2糖酵解-产物去向丙酮酸丙酮酸 乳酸（乳酸发酵）乳酸（乳酸发酵） 乳酸脱氢酶丙酮酸+ NADH L-乳酸 + NAD+ 催化此反应的酶为乳
15、酸脱氢酶。可使NAD+再生 乳酸去路：高等动物可以通过血液进入肝、肾等组织内，重新转变成丙酮酸。葡萄糖葡萄糖2Pi2Pi2ADP+2H2ADP+2H+ +2 2乳酸乳酸2ATP2ATP2H2H2 2O O2糖酵解-产物去向丙酮酸丙酮酸 乙醇（酒精发酵）乙醇（酒精发酵） 分两步反应 也使NAD+再生C CH H3 3C CC CO O O O H HO OC CH H3 3C CH H O OC CH H3 3C CH H2 2O O H HN N A A DHDHN N A A D D+ +T TP PP PC C O O2 2丙酮酸脱羧酶乙醇脱氢酶葡萄糖2Pi+2ADP+2H+2乙醇CO2+
16、2ATP+2H2O2糖酵解-产物去向 喝酒 脸红：意味着能迅速将乙醇转化成乙醛，有高效的乙醇脱氢酶 没有乙醛脱氢酶所以体内迅速累积乙醛而迟迟不能代谢因此会长时间涨红了脸。不过当12个小时后红色就会渐渐腿去，这是靠肝脏里的P450慢慢将乙醛转化成乙酸，然后进入TCA循环而被代谢。 越喝脸越白：高活性的乙醇脱氢酶和乙醛脱氢酶均没有，主要靠肝脏里的P450慢慢氧化（因为P450是特异性比较低的一群氧化酶）。不然有急性酒精中毒的可能性。 酒篓子：两个酶都高活性，酒精迅速变成乙酸进入TCA循环而发热，所以大量发热而出汗。2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸六、其他糖进入糖酵解的途径六、其他糖进入糖酵解的途径a
17、6-磷酸葡萄糖葡萄糖果糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油酸磷酸3-磷酸甘油酸丙酮酸糖原1-磷酸葡萄糖淀粉淀粉半乳糖甘露糖2糖酵解本本 节节 小小 结结 糖酵解是单糖分解的共同途径 糖酵解的十个酶都位于细胞质中 糖酵解存在2个底物水平磷酸化反应,净生成2分子ATP 有三个反应不可逆，这三个催化酶是调控酶 糖酵解的整个代谢过程中，中间产物都是磷酸化的。 丙酮酸在厌氧条件下，可生成乳酸和乙醇。同时NAD+得到再生，使酵解过程持续进行。2糖酵解本节的要求 掌握掌握糖酵解的概念、反应的亚细胞部位、反应过程、ATP生成、限速酶； 熟悉熟悉糖酵解调节。 掌握发酵反应过程练
18、习练习作业2糖酵解1. 胞液中的一分子磷酸二羟丙酮经有氧分解最多可产生_个ATP分子2. EMP途径得以进行必须解决_问题,生物可通过_和_来解决这一问题 。3. 糖酵解中催化底物水平磷酸化的两个酶是_和_。4. 糖酵解产生的NADH必需依靠 系统或 系统才能进入线粒体，分别转化为线粒体中的 和 。5. F-1,6-BP形成中,动物醛缩酶中专一的_残基先与_结合形成质子化的_,再形成烯醇化阴离子;然后与甘油酸-3-磷酸加成,形成F-1,6-BP.填空题填空题2糖酵解选择题糖酵解中利用3-磷酸甘油醛的氧化所产生的能量而合成ATP时,共同中间物为_a.3-磷酸甘油酸 b.1-磷酸甘油酸c.1,3-
19、二磷酸甘油酸 d.磷酸二羟基丙酮 e. ADP糖酵解_a. 是葡萄糖氧化成CO2和H2O的途径 b. 是从葡萄糖合成糖原的途径 c. 需要分子氧 d. 在需要氧细胞中不会发生 e. 上述情况均不成立葡萄糖（1,4位碳被C14标记)被糖酵解代谢为乳酸,该乳酸_被标记a. 仅羧基碳 b. 仅羟基碳 c. 仅甲基碳 d. 在羧基碳和羟基碳 e. 在羧基碳和甲基碳2糖酵解4.能够抑制酵解作用的是_ a. 碘乙酸 b. F-2,6-BPc. F-1,6-BP d. NADH缺乏5.已知一厌氧细菌的培养物在发酵过程中累积乳酸.则下列陈述中正确的是: _ a. 与起始物质相比,发酵产物并未受到更多的氧化,因
20、为没有外界的电子受体参与作用b. 如不断向培养物中通空气,则培养物乳酸浓度将不断增加c. 添加氟离子将导致细菌中2-磷酸甘油酸/PEP的比率很快增加 d. 加入碘乙酸可使乳酸不再继续增加2糖酵解问答题已糖激酶为肝脏所特有，特异性高，是否正确？糖酵解过程中的三个限速步骤及其相关的酶(仅需化学反应式)以及受哪些因素的控制?并说明发酵与酵解的异同。当剧烈运动时，快速的糖酵解提供肌肉收缩所需的ATP。由于乳酸脱氢酶不产生ATP。如果丙酮酸而非乳酸是糖酵解的末端产物，糖酵解会变得更有效吗？ 葡萄糖经无氧酵解转变成两分子的乳酸，请在乳酸分子中指出葡萄糖的六个碳原子的位置。在有氧条件下，丙酮酸可以脱羧生成乙
21、酰CoA和CO2。葡萄糖分子什么位置的碳用14C标记所产生的CO2含有放射性标记？2糖酵解5. 已知酵母无细胞抽提物含有酒精发酵所需要的全部酶，把这种抽提物加入到100ml含有200mmol/L的葡萄糖、20mmol/L的ADP、40mmol/L的ATP、2mmol/L的NADH、2mmol/L的NAD+以及20mmol/L的Pi介质中，在无氧下保温。假定酒精只要一经形成就从保温介质中移走，那么能形成的最大酒精量是多少(以毫摩尔计)?解释你的回答。一旦介质达到题中所产生的酒精量后，下述哪种变化最可能允许最大限度地产生酒精?为什么?(a)使介质中的葡萄糖浓度加倍； (b)加入20mmol/L的甘
22、油醛-3-磷酸；(c)加入20mmol/L丙酮酸； (d)加入ATPase。在发生的变化后，能形成的最大酒精量是多少?2糖酵解6、根据下面给出的资料,(1)计算乳酸完全氧化成CO2和H2O时的G (2)若反应的效率为40%,能合成多少摩尔的ATP?已知a. 葡萄糖-2乳酸 G=-52000cal/molb. 葡萄糖+6O2-6CO2+6H2O G=-686000cal/molc. 假定合成1molATP需能7700cal的能量7、分别计算葡萄糖、果糖、甘露糖和蔗糖（最初的代谢步骤是：蔗糖Pi果糖葡萄糖-1-磷酸；葡萄糖-1-磷酸异构化转变成葡萄糖-6-磷酸）在无氧下净产生的ATP分子数。2糖酵
23、解写出葡萄糖转化成乳酸的总反应平衡式.已知下列数据,求此反应的G0总值和Keq. 已知酵解10步反应的G0分别为G10, G20, G30. G100;其数值分别为:-4.0， 0.4， -3.4， 5.7， 1.8， 1.5， -4.5， 1.1， 0.4， -7.5 kcal/mol 丙酮酸2H+2e-乳酸 E10=-0.19v; NAD+ H+2e-NADH E20=-0.32v作作 业业2糖酵解解： G总10-4.00.4-3.4 5.71.8（1.5-4.51.10.4-7.5）17.5KCal/molG总20nFE =-223062（0.190.32）5.996 KCal/molG
24、总0 17.52（6）29.5 G总0RT lnK，eq ln K，eq50 K，eqe50一、丙酮酸脱羧形成乙酰CoA是糖酵解和TCA之间的桥梁反应在线粒体基质中不可逆的氧化脱羧反应由丙酮酸脱氢酶系催化胞质线粒体乙酰乙酰CoA葡萄糖丙酮酸丙酮酸草酰乙酸 柠檬酸T C A3TCA丙酮酸脱羧第三节第三节 三羧酸循环三羧酸循环2、总反应式COOHC OCH3+ NAD+ CoA丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶 系系丙酮酸丙酮酸 +HDCHCH3 3-C-SCoA-C-SCoAO乙酰乙酰CoACoA+ NA+H + CO2 3TCA丙酮酸脱羧乙酰CoAAMPAMP泛酸泛酸-巯基乙胺巯基乙胺222O2CH22
25、3OOH CH3-2OH-OCOCHCHNH CO CH C CHPOPOCHNHCHSCCH3CHOOOOONNNNNHOPOO3TCA丙酮酸脱羧3、酶及辅因子丙酮酸脱氢酶系是多酶复合体，位于线粒体内膜上： 包括：3种酶6种辅因子 E1：丙酮酸脱氢酶、 E2：二氢硫辛酰转乙酰基酶 E3：二氢硫辛酰脱氢酶 辅助因子：焦磷酸硫胺素（TPP）、 硫辛酰胺、Mg2+ 、CoA、FAD和NAD。 意义： 以多酶复合体形式，能使反应快速进行。3TCA丙酮酸脱羧CH3CTPPOHH+ CO2CHCH3 3C CCOOHCOOHO O+ +TPPTPPE1羟乙基羟乙基TPPTPPE1：丙酮酸脱氢酶+SLSC
26、H3CTPPO HHE2CH3COSLHS+ TPPE2：转乙酰酶乙酰硫辛酰胺乙酰硫辛酰胺3TCA丙酮酸脱羧4、反应全过程：CH3COSLHS+HSCoACH3CSCoAO+HSLHSHSLHS+ FADSLS+FADH2FADH2+ NAD+FAD+ NADH+H+E2E3E3E3：二氢硫辛酸脱氢酶：二氢硫辛酸脱氢酶3TCA丙酮酸脱羧3TCA丙酮酸脱羧丙酮酸脱羧丙酮酸脱羧酶酶 E1E1硫辛酸乙酰硫辛酸乙酰转移酶转移酶二氢硫辛二氢硫辛酸脱氢酶酸脱氢酶E3E3COCO2 2乙酰硫辛酰乙酰硫辛酰二氢硫辛酰二氢硫辛酰NADH+HNADH+H+ +TPPTPP硫辛酰硫辛酰CHCH3 3-C-SCoA-
27、C-SCoAO OFADFADNADNAD+ +E E2 2CoASHCoASH5、调控： 1）2种产物抑制，相应反应物激活； 乙酰CoA 抑制 E2， CoA激活 NADH 抑制 E3, NAD+激活 2）核苷酸反馈抑制： GTP、ATP 抑制 E1 3）可逆磷酸化的共价调节： E1磷酸化 -失活；去磷酸化 -恢复活性3TCA丙酮酸脱羧6、意义： 处于代谢途径的分支点，是关键性不可逆反应。 G0= -33.4 KJ/mol 产生2个NADH： 即：23（或2.5）=6（或5）个ATP3TCA丙酮酸脱羧（一）、概述（一）、概述 三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle, T
28、CA) 又称柠檬酸循环或Krebs循环。 定义：是指乙酰CoA在线粒体中经过一系列反应被彻底分解为CO2和H2O,并产生能量的过程。 TCA的意义：是有机体获得生命活动所需能量的主要途径；是糖、脂、蛋白质等物质代谢和转化的中心枢纽，形成多种重要的中间产物；是发酵产物重新氧化的途径。 细胞定位：真核生物在线粒体，原核生物在细胞质3TCA历程二、二、柠檬酸循环柠檬酸循环（TCA)TCA)乙酰乙酰CoACoA草酰乙酸草酰乙酸HOCH2COOHCCOOHCH2COOH柠檬酸柠檬酸合成酶合成酶H2O H SCoACH3SCoAOCCOOHCH2COOHCO+ 柠檬酸柠檬酸（二）反应历程（二）反应历程 不
29、可逆反应 柠檬酸合酶:调控酶，受ATP、NADH、琥珀酸CoA、脂酰CoA的抑制 TCA中唯一一步形成C-C键的反应3TCA历程H2OH2OHOCH2COOHCCOOHCH2COOH CHCOOHCCOOHCH2COOHCOOHCHCOOHCCOOHCH2HOH柠檬酸柠檬酸顺乌头酸顺乌头酸异柠檬酸异柠檬酸 顺乌头酸酶：是铁硫蛋白（4Fe4S） 氟乙酸是顺乌头酸酶的抑制剂3TCA历程异柠檬酸脱异柠檬酸脱氢酶氢酶OCCOOHCH2CH2COOHCOOHCHCOOHCCOOHCH2HOHNAD+ NADH+H+CO2异柠檬酸异柠檬酸 - - 酮戊二酸酮戊二酸 异柠檬酸脱氢酶，NAD+为辅酶，并被还原
30、为NADH。第二个调节酶 第1次氧化脱羧,TCA中第一个氧化还原反应3TCA历程NAD+ NADH+H+ - -酮戊二酸脱酮戊二酸脱氢酶系氢酶系COOHCH2CH2COSCoAOCCOOHCH2CH2COOH+ CO2+ HS-CoA -酮戊二酸脱氢酶系，为3种酶的复合体，类似丙酮酸脱氢酶系。 第2次氧化脱羧。TCA中第二个氧化还原反应 该反应需NAD+ 和CoA等作辅因子，有NADH形成。 反应不可逆 - - 酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰CoACoA3TCA历程COOHCH2CH2COSCoA 琥珀酰琥珀酰CoACoA合合成酶成酶CH2CH2COOHCOOH GDP + Pi GTP+ HS
31、CoA琥珀酰琥珀酰CoACoA琥珀酸琥珀酸 琥珀酰CoA合成酶（或琥珀酰硫激酶 ）； TCA中唯一底物水平磷酸化反应； 高能键释放的能量用以合成GTP（主要在动物）或ATP（植物和细菌）。3TCA历程CH2CH2COOHCOOHCOOHCCHHHOOC琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶FAD FADH2琥珀酸延胡索酸延胡索酸 琥珀酸脱氢酶，TCA中唯一位于线粒体内膜上的酶 是TCA中第三步氧化还原反应 丙二酸是琥珀酸脱氢酶的抑制剂3TCACOOHCCHHHOOCCHCH2COOHCOOHHO 延胡索酸酶延胡索酸酶H2O延胡索酸L-苹果苹果酸酸 延胡索酸酶具立体专一性 催化水合反应3TCA历程CHCH2C
32、OOHCOOHHOCOOHCH2COOHCO苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶NAD+ NADH+H+ 苹果酸草酰乙酸 苹果酸脱氢酶（malate dehydrogenase) 辅酶是NAD+，被还原为NADH。 是TCA中第四步氧化还原反应3TCA历程三羧酸循环概括图三羧酸循环概括图-TCAFADH2FADGTPPiGDPNADHNAD+CO2NADHNAD+CO2NADHNAD+草酰乙酸苹果酸延胡索酸琥珀酸琥珀酰CoA酮戊二酸异柠檬酸顺乌头酸柠檬酸乙酰CoA缩合重排第一次氧化脱羧第二次氧化脱羧底物水平磷酸化氧化氧化水化3TCA历程（三）三羧循环的化学计量和能量计量a a、总反应式、总反应式: CHC
33、H3 3COSCoACOSCoA+3NAD+3NAD+ +FAD+GDP+Pi+2H+FAD+GDP+Pi+2H2 2O O2CO2CO2 2+CoASH+CoASH+3NADH3NADH+3H+3H+ + + +FADHFADH2 2+ +GTPGTP能量能量“现金现金” : 1 GTP1 GTP 能量能量“支票支票”: 3 NADH 1 FADH2兑换率兑换率 1：39ATP兑换率兑换率 1：22ATP1ATP12ATPb、三羧酸循环的能量计量3TCA（四）三羧酸循环的特点 富含能量分子的生成：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FA
34、DH2，另有1次底物水平磷酸化。* 共生成12（或10）分子ATP。 碳原子的流向：循环一周产生2 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 1分子乙酰CoA；3TCASCoA3TCA葡萄糖完全氧化产生的ATP酵解阶段： 2 ATP 2 1 NADH兑换率兑换率1 1：3 (3 (或或2)2)2 ATP2 (3ATP或2 ATP )三羧酸循环：2 1 GTP 2 3 NADH 2 1 FADH22 1 ATP2 9 ATP2 2 ATP兑换率兑换率 1：3兑换率兑换率 1：3丙酮酸氧化：2 1NADH兑换率兑换率 1：32 3 ATP总计：38 ATP或36 ATP
35、3TCA丙酮酸羧化酶PiADPCO2ATPOCOOHCCH2COOHOCH3CCOOH四、三羧酸循环回补反应G PiPEPPEP羧化激酶羧化激酶PGTPCO2DOC OOHCC H2C OOHPC H2CC OOH丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸PEP草酰乙酸草酰乙酸1.2.在动物中植物、酵母、脑、心3TCA回补反应CoA乙酰柠檬酸异柠檬酸酮戊二酸琥珀酰CoA琥珀酸延胡索酸苹果酸草酰乙酸TCA-丙酮酸脂肪酸TyrPheLeuIleTrp草酰乙酸乙酰CoA脂肪酸胆固醇蛋白质奇数脂肪酸血红素IleMetValThrAspPheTyr葡萄糖AspGlu蛋白质3.3TCA回补反应4、植物乙醛酸循环 概念：
36、将二碳化合物（乙酸或乙酰CoA）净合成草酰乙酸到糖的生物合成过程。 发生部位：植物乙醛酸体 总反应式： 2乙酰CoA2NAD+FAD 草酰乙酸CoASH2NADHFADH22H+ 关键酶：异柠檬酸裂解酶和苹果酸合成酶，只存在于乙醛酸体 意义：回补草酰乙酸 植物油料种子发芽时脂肪转化为糖P1593TCA回补反应乙乙醛醛酸酸循循环环CoASH柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸顺乌头酸顺乌头酸 酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰CoA草酰乙酸草酰乙酸 O OH-C-C OH乙醛酸乙醛酸 OCH3-C-SCoA苹果酸苹果酸延胡索酸延胡索酸异柠檬酸异柠檬酸裂解酶裂解酶苹果酸苹果酸合成酶合成酶琥珀酸琥珀酸糖 OCH3
37、-C-SCoA 柠檬酸合成酶（限速酶） 抑制剂：NADH、NADPH、琥珀酰CoA、ATP、柠檬酸 激活剂：草酰乙酸、乙酰CoA 异柠檬酸脱氢酶 抑制剂：NADH、ATP、琥珀酰CoA 激活剂：ADP、Ca2 酮戊二酸脱氢酶 抑制剂：琥珀酰CoA、NADH 激活剂：Ca2五、三羧酸循环的调节3TCA调节(+)(+)(+)(-)(-)(-)(-)(-)(-)(-)(-)CaCa2+2+CaCa2+2+ADPADP脱氢酶异柠檬酸ATPATPNADHNADH(+)CaCa2+2+脱氢酶复合体酮戊二酸-柠檬酸合成酶丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸-GTP草酰乙酸苹果酸延胡索酸琥珀酸琥珀酰CoA酮戊二酸异柠檬酸
38、顺乌头酸柠檬酸乙酰CoA3TCA调节柠檬酸循环要点 丙酮酸脱氢酶系由3种酶和6种辅因子组成。 TCA发生在线粒体（真核），除琥珀酸脱氢酶位于线粒体内膜外，其余酶均位于线粒体基质中 TCA每次循环8步反应，3个不可逆反应，存在三个调控部位。 TCA每次循环有2分子CO2生成;4次氧化还原反应，生成3分子NADH和1分子FADH2;一次底物水平磷酸化，生成一分子GTP;消耗2分子H2O TCA一次循环生成12分子ATP3TCA本节的要求 掌握掌握丙酮酸脱羧反应的亚细胞部位、酶及辅因子、调控物 掌握掌握三羧酸循环反应的亚细胞部位、反应过程、限速酶、特点 熟悉三羧酸循环的调节。练习3TCA调节作业1.
39、 糖酵解过程在细胞的 部位进行,TCA循环在细胞的 部位进行,氧化磷酸化在细胞的 部位进行. 2. 发现TCA循环， 发现化学渗透学说。3. 三羧酸循环中所有酶都位于线粒体的基质，除了 。4. 三羧酸循环中异柠檬酸脱氢酶催化的反应，被 影响 5. 丙酮酸脱氢酶复合物的调节控制的方式主要有 ， _和_ 。6. 三羧酸循环有二次脱羧反应，分别是由_和_催化。脱去的CO2中的C原子分别来自草酰乙酸中的_和_。7. 三羧酸循环的限速酶是_ 。8. 1克分子丙酮酸在体内彻底氧化成CO2.H2O和_克分子ATP。填空题填空题3TCA选择题：1.能够抑制柠檬酸循环的是_ 丙二酸 NADH 氟乙酸 无氧条件a
40、. 1+2+3 b. 1+3 c. 2+4 d. 2+3+4 e. 1+2+3+42.葡萄糖1号位C原子同位素标记为14C,加入喜氧细菌培养物,然后抽提分离EMP和TCA中间物,下列各分子中首先被标记为14C的碳原子的记为*C,下列不正确的是:a*CH2(O-P)-C(=O)-CH2(OH) b. *CH2=C-(O-P)-COO-c. -OOC-*CH2-CH2-C(=O)-COO- d. -OOC-*C(=O)-*CH2-COO- 3TCA调节3. TCA循环a. 本身不会产生高能磷酸化合物 b. 不受无氧条件抑制 c. 循环起始物acetyl CoA中2个C原子在一轮循环中以2个CO2形
41、式释出 d. 循环速率取决于对ATP的需求4. 柠檬酸循环被认为是一个需氧代谢途径，是因为a.循环的某些反应是以氧作为底物的 b.CO2是该循环的一个产物 c.产生了H2O d.还原型的因子需通过电子传递链被氧化5.TCA循环首先是由谁发现和提出来的 (a)Leuis Pasteur (b)Avery and McCarty (c)Hans Krebs (d)Fred Sanger3TCA6.丙酮酸脱氢酶系是个复杂的结构，包括多种酶及辅助因子，下列化合物哪个不是丙酮酸脱氢酶组分？ a.TPP b.硫辛酸 c.FMN d.Mg2+ e.NAD+7.下列哪种情况可导致丙酮酸脱氢酶系活性升高？ a.
42、ATP/ADP比值升高 b.CH3COCoA/CoA比值升高c.NADH/NAD+比值升高 d.能荷升高 e.能荷降低8.巴斯德效应是指：a.由于从无氧到有氧代谢的转变，葡萄糖消耗速度下降b.由于从无氧到有氧代谢转变，丙酮酸转变为乳酸的速度上升 c.由于从无氧到有氧代谢的转变，产生ATP的速度上升，葡萄糖消耗速度上升d.由于从无氧到有氧代谢的转变，产生ATP的速度下降，葡萄糖消耗速度上升3TCA9.关于三羧酸循环的描述不正确的是（）A.是三大营养物质彻底氧化的共同途径 B.是体内连接糖、脂肪、氨基酸代谢的枢纽C.提供ATP最多，一次循环，消耗1分子乙酰基，生成36分子ATPD.一次循环有四次脱
43、氢，二次脱羧10.底物水平磷酸化反应有_A. PEP-Pyruvate B. OAA-PEP C. -KG-琥珀酰CoAD. 琥珀酰CoA-琥珀酸 E. Glc-G-6-P11.柠檬酸对下列哪个酶有变（别）构激活作用 A、 磷酸果糖激酶 B、 丙酮酸激酶 C、异柠檬酸脱氢酶 D、 己糖激酶 12.TCA循环和有关的呼吸链反应中能产生ATP最多的步骤是什么?(A)柠檬酸异柠檬酸 (B)异柠檬酸-酮戊二酸(C) -酮戊二酸琥珀酸 (D)琥珀酸草酰乙酸是非题杀鼠药氟乙酸的毒性是由于其抑制了顺乌头酸酶从而阻断了三羧酸循环。( )在细胞培养物由供氧条件转为厌氧条件时葡萄糖利用速度增加。( ) TCA循环
44、本身可产生NADH（H+），FADH2，但不能直接生成高能磷酸化合物 。（）三羧酸循环的所有中间产物中，只有草酰乙酸可以被该循环的酶完全降解。 ( ) 丙酮酸脱氢酶系中电子传递方向为硫辛酸FADNAD+ ( ) 乙醛酸循环和三羧酸循环中都有琥珀酸的净生成。 ( ) 丙酮酸脱氢酶复合物催化底物脱下的氢最终是交给NAD+生成NADH的。3TCA问答题若用14C标记 下列化合物，经一次TCA循环后，试问14C出现在什么化合物的什么部位上？ |（1 1） H H3 31414C-C-COOC-C-COO- - (2)H (2)H3 3C-C-C-C-1414COOCOO- -OO |2.下列各化合物完
45、全氧化时，每分子能产生多少个ATP？ （1）丙酮酸 （2）葡萄糖 （3）NADH （4）F-1,6-BP 3. 红细胞在缺氧下对柠檬酸循环速度有什么影响?4.葡萄糖的第二位碳用14C标记，在有氧的情况下进行彻底降解。问经过几轮柠檬酸循环，该同位素碳可作为CO2释放？5当维持柠檬酸循环中间物适当浓度时，回补反应容许该循环把它的中间物提供给生物合成反应。写出由丙酮酸净合成柠檬酸的反应方程式。3TCA1. 用同位素14C标记葡萄糖分子的第二和第五个碳原子，问：葡萄糖彻底氧化为CO2时，需经过几次三羧酸循环，且在哪几步反应中释放出有标记的CO2（写出有关的反应方程式）2. 14C标记的Glucose在
46、糖酵解和TCA循环中的降解顺序 作作 业业3TCA1、答： 14C标记葡萄糖分子的第二和第五个碳原子，会产生 CH3-*CO-CoA,在第一轮TCA循环生成草酰乙酸，有可能是HOO*C-CO-CH2-COOH或HOOC-CO-CH2-*COOH,则在第二轮循环中以CO2放出。2.解：OHOHHOHHOHHOHCH2HHOCH2OHCOCHHOCOHHCOHHCH2OPCH2OCOCH2OHCHOCOHHCH2OPP123456CHOCOHHCH2OP3，42，51，6CCHOHCH2OPOPO3，42，51，6COOHCCH2OP3，42，51，6COOHCOCH33，42，51，6CHCH3
47、 3-C-SCoA-C-SCoAO+ CO23，42，51，6CHCH3 3-C-SCoA-C-SCoAO2，51，6HOCH2COOHCCOOHCH2COOH1，62，5COOHCHCOOHCCOOHCH2HOH1，62，5OCCOOHCH2CH2COOH1，62，5COOHCH2CH2CO SCoA1，62，5 CH2CH2COOHCOOH2，5 1，6COOHCCHHHOOC2，5 1，6CHCH2COOHCOOHHO或CHCH2COOHCOOHHO2，5 1，62，5 1，6COOHCH2COOHCOCOOHCH2COOHCO或2，5 1，62，5 1，6第四节 磷酸戊糖途径（PPP）
48、又称磷酸己糖支路（HMP）,是一条需O2的糖分解代谢途径 亚细胞定位：细胞质 动物肝、骨髓、脂肪组织、红细胞中此途径较活跃 总反应式：一、概述6G-6-P12NADP+7H2O 5G-6-P6CO212NADPH 2H+Pi4PPP-概述二、反应历程*氧化反应阶段：生成NADPH及CO2； 3步反应：脱氢、水解、脱氢脱羧*非氧化反应阶段：分子重排阶段、一系列基团的转移4PPP反应历程氧化反应阶段6-P-6-P-葡萄糖酸葡萄糖酸6-磷酸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。肌组织内缺乏-磷酸葡萄糖脱氢酶CCC HHOC OHHCHCH2O
49、POHHOHHOG-6-PG-6-PCCC HHOC OHHCHCH2OPOHHOONADP+NADPH +H+6-P-6-P-葡萄糖酸内酯葡萄糖酸内酯COOHCC HHOC OHHC OHHCH2OPOHHH2O6-P-葡萄糖脱氢酶葡萄糖酸内酯酶4PPP反应历程COOHCCHHOC OHHC OHHCH2OPOHHCH2OHCOC OHHC OHHCH2OPNADP+NADPH +H+CO26-P-葡萄糖酸5-P-核酮糖6-P-6-P-葡萄糖酸脱氢酶葡萄糖酸脱氢酶4PPP反应历程H2OPi65-磷酸核酮糖磷酸核酮糖2 5-磷酸核糖磷酸核糖2 5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛
50、2 7-磷酸景天庚酮糖磷酸景天庚酮糖2 4-磷酸赤藓丁磷酸赤藓丁糖糖2 2 6-6-磷酸果磷酸果糖糖2 5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛2 6-磷酸果糖磷酸果糖1， 6-二磷酸果糖二磷酸果糖1 6-磷酸果糖磷酸果糖转醛酶转醛酶异构酶异构酶转酮酶转酮酶转酮酶转酮酶醛缩酶醛缩酶阶阶段段之之一一阶阶段段之之二二阶阶段段之之三三非氧化分子重排阶段非氧化分子重排阶段L-木酮糖-5-磷酸核糖-5-磷酸甘油醛-3-磷酸L-景天庚酮糖-7-磷酸转酮反应CHOC OHC OHHC OHHCH2OPCHHOCOHHPCH2OHC=OCH2O+CHC OHHPOCH2OCHHOC OHHPCH2O
