1、第九章 糖代谢第第 一一 节节 概概 述述糖的有氧氧化糖的有氧氧化指在机体氧供应充指在机体氧供应充足时，足时，葡萄糖彻底氧化成葡萄糖彻底氧化成和和，并释放出并释放出的过程。是机体主要供的过程。是机体主要供能方式。能方式。*部位部位：胞液及线粒体胞液及线粒体 有氧氧化的反应过程有氧氧化的反应过程 第一阶段：酵解途径第一阶段：酵解途径 第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧 第三阶段：三羧酸循环第三阶段：三羧酸循环 葡萄糖葡萄糖第四阶段：氧化磷酸化第四阶段：氧化磷酸化 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA CO2 NADH+H+FADH2H2O O ATP ADP TCA循环循环 胞液胞液
2、线粒体线粒体 糖原糖原 三酯酰甘油三酯酰甘油 蛋白质蛋白质 葡萄糖葡萄糖 脂肪酸脂肪酸+甘油甘油 氨基酸氨基酸 乙酰乙酰CoA 呼吸链呼吸链 ADP+Pi ATP 生物氧化的一般过程生物氧化的一般过程 葡萄糖葡萄糖 酵解途径酵解途径 丙酮酸丙酮酸 有氧有氧 无氧无氧 H2O及及CO2 乳酸乳酸 糖异生途径糖异生途径 乳酸、氨基酸、甘油乳酸、氨基酸、甘油 糖原糖原 肝糖原分解肝糖原分解 糖原合成糖原合成 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 核糖核糖 +NADPH+H+淀粉淀粉 消化与吸收消化与吸收 ATP 二、糖的消化与吸收二、糖的消化与吸收（一）糖的消化（一）糖的消化人类食物中的糖主要有植物淀粉、动人类
3、食物中的糖主要有植物淀粉、动物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以等，其中以淀粉淀粉为主。为主。消化部位：消化部位：主要在小肠，少量在口腔主要在小肠，少量在口腔淀粉淀粉 麦芽糖麦芽糖+麦芽三糖麦芽三糖（40%）（25%）-临界糊精临界糊精+异麦芽糖异麦芽糖 （30%）（5%）葡萄糖葡萄糖 唾液中的唾液中的-淀粉酶淀粉酶 -葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶 -临界糊精酶临界糊精酶 消化过程消化过程 肠粘膜肠粘膜上皮细胞上皮细胞刷状缘刷状缘 胃胃 口腔口腔 肠腔肠腔 胰液中的胰液中的-淀粉酶淀粉酶 糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶1-磷酸葡萄糖纤维素酶纤维素酶食物中含有的大
4、量纤维素，因人体食物中含有的大量纤维素，因人体内无内无-糖苷酶而不能对其分解利用，但却糖苷酶而不能对其分解利用，但却具有刺激肠蠕动等作用，也是维持健康具有刺激肠蠕动等作用，也是维持健康所必需。所必需。（二）糖的吸收（二）糖的吸收1.吸收部位：吸收部位：小肠上段小肠上段 2.吸收形式吸收形式：单单 糖糖 3.协同运输协同运输 高浓度Na高浓度葡萄糖血糖血糖各种组织各种组织氧化分解为氧化分解为CO2,H2O,ATP糖原糖原氨基酸氨基酸,脂肪脂肪糖尿糖尿160mg/ml 1、需氧分解、有氧氧化、有氧呼吸、需氧分解、有氧氧化、有氧呼吸 Glucose+O2 CO2+H2O特点：需要氧气，特点：需要氧气
5、，CO2 是分解产物，产生大量能量是分解产物，产生大量能量糖代谢过程占主导地位，产生的能量最多。糖代谢过程占主导地位，产生的能量最多。2、不需氧分解、无氧氧化、无氧呼吸、不需氧分解、无氧氧化、无氧呼吸、酵解酵解 Glucose 丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸+能量能量 特点：分解产物是乳酸，放出少量能量特点：分解产物是乳酸，放出少量能量四四、糖的分解代谢的主要途径、糖的分解代谢的主要途径糖的分解代谢糖的分解代谢1.有氧呼吸有氧呼吸(有氧氧化有氧氧化)C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O1摩尔葡萄糖完全分解为摩尔葡萄糖完全分解为H2O和和CO2,可释放可释放2870干焦干焦的自由能的自由能C6H12
6、O6C6H12O62.无氧呼吸无氧呼吸(无氧氧化无氧氧化)第第 二二 节节糖酵解糖酵解 一、糖酵解的反应过程一、糖酵解的反应过程 *糖酵解的定义糖酵解的定义*糖酵解的反应部位：胞浆（胞液）糖酵解的反应部位：胞浆（胞液）是将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随着是将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随着ATP生生成的一系列反应，是生物体内普遍存在的葡萄成的一系列反应，是生物体内普遍存在的葡萄糖 降 解 的 途 径。该 途 径 也 称 作糖 降 解 的 途 径。该 途 径 也 称 作 E m b d e n-Meyethof-Parnas途径，简称途径，简称途径途径EMP的化学历程 糖原（或淀粉糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄
7、糖磷酸葡萄糖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 丙酮酸丙酮酸第第一一阶阶段段第第二二阶阶段段第第三三阶阶段段葡萄糖葡萄糖葡萄糖的磷酸化葡萄糖的磷酸化磷酸己糖的裂解磷酸己糖的裂解丙酮酸和丙酮酸和ATP的生成的生成第一阶段：葡萄糖的磷酸化第一阶段：葡萄糖的磷酸化ATP ADPATPADP葡萄糖激酶葡萄糖激酶磷酸果磷酸果糖激酶糖激酶异构酶异构酶 葡萄糖葡萄糖磷酸化为磷酸化为6-磷酸葡萄糖磷酸
8、葡萄糖Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸烯醇式烯醇式丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖葡萄糖 O CH2HO H HOOHH OH H OH H H6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 P P O CH2OH HOOHH OH H OH H H丙酮酸丙酮酸ATP ADPMg2+己糖磷酸激酶己糖磷酸激酶葡萄糖磷酸化是葡萄糖活化的一种形式葡萄糖磷酸化是葡
9、萄糖活化的一种形式,有利于它进一步参加合成和分解代谢；使进有利于它进一步参加合成和分解代谢；使进入细胞的葡萄糖不再逸出胞外。入细胞的葡萄糖不再逸出胞外。6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖转变为转变为 6-磷酸果糖磷酸果糖 磷酸己糖异构酶磷酸己糖异构酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 P P O CH2OH H
10、OOHH OH H OH H H6-6-磷酸果糖磷酸果糖 6-磷酸果糖磷酸果糖转变为转变为1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 ATP ADP Mg2+磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶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6-6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖第二阶段：第二阶段：磷酸己糖的裂解磷酸己糖的裂解醛缩酶醛缩酶异构酶异构酶CH2OHOCCCCCH2OOHOHOHHHP PP P1,6-1,6-双磷酸果糖双磷酸果
11、糖 磷酸己糖磷酸己糖裂解成裂解成2分子分子磷酸丙糖磷酸丙糖 醛缩酶醛缩酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 +CHOCHOHCHOHOHCH2POCH2P POCH2OHCOCH2POCH2P PO 磷酸丙糖的同分异构化磷酸丙糖的同分异构化磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶 Glu
12、G-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 CHOCHOHCHOHOHCH2POCH2P PO磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 CH2OHCOCH2POCH2P PO第三阶段：磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸和第三阶段：磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸和ATP的生成的生成NAD+NADH+H+PiADP ATPH2OMg或或MnATP A
13、DP 丙酮酸丙酮酸PEP丙酮酸激酶丙酮酸激酶脱氢酶脱氢酶激酶激酶变变位位酶酶烯醇化酶烯醇化酶(5)3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛氧化为氧化为1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 Pi、NAD+NADH+H+3-3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 CHOCHOHCHOHOHCH2
14、POCH2P PO1,3-1,3-二磷酸二磷酸甘油酸甘油酸 O=CCOHCH2POP POP PO此酶含巯基，碘乙酸可强烈抑制其活性此酶含巯基，碘乙酸可强烈抑制其活性糖酵解中唯一糖酵解中唯一的的脱氢反应脱氢反应ADP ATP 磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 在上述反应中，底物分子内部能量重新在上述反应
15、中，底物分子内部能量重新分布，生成高能键，使分布，生成高能键，使ADPADP磷酸化生成磷酸化生成ATPATP的的过程，称为过程，称为底物水平磷酸化。底物水平磷酸化。1,3-1,3-二磷酸二磷酸甘油酸甘油酸O=CCOHCH2POP POP PO3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 COOHCOHCH2POP PO这是糖酵解中第一次这是糖酵解中第一次底物水平磷酸化反应底物水平磷酸化反应(7)3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸转变为转变为2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 酸磷甘油酸酸磷甘油酸变位酶变位酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-3-磷酸甘油酸
16、磷酸甘油酸2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 COOHCOHCH2POP PO2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 COOHCCH2POP POOHOH(8)2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸转变为转变为磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 烯醇化酶烯醇化酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3
17、-3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 COOHCCH2POP POOHOH+H2O磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 (PEP)COOHCCH2P PO氟化物能与氟化物能与MgMg2+2+络合而抑制此酶活性络合而抑制此酶活性Mg2+或或Mn2+ADP ATP K+Mg2+丙酮酸激酶丙酮酸激酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘
18、油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸(9)(9)磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸转变成转变成烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸，并通过底物水平磷酸化生成并通过底物水平磷酸化生成ATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 COOHCCH2P PO烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸丙酮酸CCOOHCH2OHGluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷
19、酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸(10)(10)丙酮酸的生成丙酮酸的生成烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸丙酮酸 COOHC=OCH3丙酮酸丙酮酸CCOOHCH2OH糖酵解中的反应类型：糖酵解中的反应类型：1.磷酸转移磷酸转移葡萄糖葡萄糖+ATP 6-P-葡萄糖葡萄糖+ADP2.磷酸移位磷酸移位3-P-甘油酸甘油酸 2-P-甘油酸甘油酸3.异构化异构化磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-P-甘油醛甘油醛4.脱水脱水2-P-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)5.醇醛断裂醇醛断裂1,6-2P-果糖果糖 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮(DHAP)+3-P-甘油醛甘油醛果糖果糖己糖激酶己
20、糖激酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP丙酮酸丙酮酸半乳糖半乳糖1-1-磷酸半乳糖磷酸半乳糖1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖半乳糖激酶半乳糖激酶变位酶变位酶甘露糖甘露糖6-6-磷酸甘露糖磷酸甘露糖己糖激酶己糖激酶变位酶变位酶除葡萄糖外，其它己糖除葡萄糖外，其它己糖也可转变成也可转变成磷酸己糖磷酸己糖而进入而进入酵解途径。酵解途径。GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATP ADP ATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 丙丙 酮酮 酸酸 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 NAD+NAD
21、H+H+ADP ATP ADP ATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 糖酵解小结糖酵解小结 反应部位：胞浆反应部位：胞浆 糖酵解是一个不需氧的产能过程糖酵解是一个不需氧的产能过程 反应全过程中有三步不可逆的反应反应全过程中有三步不可逆的反应NAD+乳乳 酸酸 NADH+H+己糖激酶己糖激酶 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 途径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:C6H12O6+2NAD+2ADP+2Pi 2C3H4O3+2NADH +2H+2ATP+2H2O 生物学意义生物学意义 是葡萄糖在生物体内进行有氧或无氧分解的共同途径是葡萄糖在生物
22、体内进行有氧或无氧分解的共同途径,通过糖通过糖酵解，生物体获得生命活动所需要的能量；酵解，生物体获得生命活动所需要的能量；形成多种重要的中间产物，为氨基酸、脂类合成提供碳骨架；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。为糖异生提供基本途径。能量计算能量计算：氧化一分子葡萄糖净生成氧化一分子葡萄糖净生成 2ATP 2NADH 6ATP 或或 4ATP 一分子葡萄糖分解成两分子丙酮酸，生成两分子一分子葡萄糖分解成两分子丙酮酸，生成两分子ATPATP和两分和两分子还原力子还原力NADHNADH糖酵解的生理意义糖酵解的生理意义1.1.在无氧条件下迅速提供能量在无氧条件
23、下迅速提供能量,供机体需要。供机体需要。如如:剧烈运动、人到高原剧烈运动、人到高原2.2.是某些细胞在不缺氧条件下的能量来源。是某些细胞在不缺氧条件下的能量来源。3.3.是某些病理情况下机体获得能量的方式。是某些病理情况下机体获得能量的方式。4.4.是糖的有氧氧化的前过程，亦是糖异生作用是糖的有氧氧化的前过程，亦是糖异生作用 大部分逆过程。大部分逆过程。6.6.若糖酵解过度，可因乳酸生成过多而导致乳酸酸中毒若糖酵解过度，可因乳酸生成过多而导致乳酸酸中毒5.5.糖酵解也是糖、脂肪和氨基酸代谢相联系的途径。糖酵解也是糖、脂肪和氨基酸代谢相联系的途径。肌肉收缩与肌肉收缩与糖酵解供能：糖酵解供能：、肌
24、肉内、肌肉内ATPATP含量很低；含量很低；结论：结论：糖酵解为肌肉收缩迅速提供能量糖酵解为肌肉收缩迅速提供能量、肌肉中磷酸肌酸储存的能量可、肌肉中磷酸肌酸储存的能量可 供肌肉收缩所急需的化学能供肌肉收缩所急需的化学能;、即使氧不缺乏，葡萄糖进行有氧氧化的过程比糖、即使氧不缺乏，葡萄糖进行有氧氧化的过程比糖 酵解长得多酵解长得多,来不及满足需要来不及满足需要;背景：背景：剧烈运动时剧烈运动时、肌肉局部血流不足，处于相对缺氧状态。、肌肉局部血流不足，处于相对缺氧状态。初到高原与初到高原与糖酵解供能：糖酵解供能：人初到高原，高原大气人初到高原，高原大气压低，易缺氧压低，易缺氧机体加强糖酵解以适机体
25、加强糖酵解以适应高原缺氧环境应高原缺氧环境海拔海拔 5000米米背景：结论：某些组织细胞与某些组织细胞与糖酵解供能：糖酵解供能：代谢极为活跃，即使不缺代谢极为活跃，即使不缺氧氧,也常由糖酵解提供部分能也常由糖酵解提供部分能量。量。成熟红细胞：成熟红细胞：视网膜、神经、白细胞、骨视网膜、神经、白细胞、骨髓、肿瘤细胞等髓、肿瘤细胞等:无线粒体，无法通过氧化磷无线粒体，无法通过氧化磷酸化获得能量，只能通过糖酵酸化获得能量，只能通过糖酵解获得能量。解获得能量。某些病理状态某些病理状态 与与糖酵解供能：糖酵解供能：严重贫血严重贫血大量失血大量失血呼吸障碍呼吸障碍肺及心血管肺及心血管等疾病等疾病二、糖酵解
26、的调节二、糖酵解的调节关键酶关键酶 己糖激酶己糖激酶 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1：糖酵解途径的限速酶：糖酵解途径的限速酶 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 调节方式调节方式 别构调节别构调节 共价修饰调节共价修饰调节 机理：机理：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，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，被调节的酶为催化反应历程中不可逆反应的三种酶被调节的酶为催化反应历程中不可逆反应的三种酶 通过酶的通过酶的别构效应别构效应或或共价修饰共价修饰实现活性的调节，调节物多为本途实现活性的调节，调节物多为本途径的中间物或与本途径有关的代谢产物。径的中间物或与本途径有关的
27、代谢产物。酶酶 的的 名名 称称已糖激酶已糖激酶葡萄糖激酶葡萄糖激酶(肝肝)*磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶丙酮酸激酶变构激活剂变构激活剂Mg2+,Mn2+Mg2+,Mn2+Mg2+,AMP,ADP,F-1,6-2P,F-2,6-2P Mg2+,K+,F-1,6-2P变构抑制剂变构抑制剂G-6-P长链脂肪酰长链脂肪酰CoACoAATP，柠檬酸，柠檬酸，长链脂肪酸长链脂肪酸ATP共价修饰调节共价修饰调节丙酮酸激酶丙酮酸激酶 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 ATP ADP Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶（无活性）（无活性）（有活性）（有活性）胰高血糖素胰高血糖素 PKA,CaM激酶激酶PPKA：蛋白
28、激酶蛋白激酶ACaM：钙调蛋白钙调蛋白酶的别构（变构）效应酶的别构（变构）效应效应剂效应剂别别构构中中心心活性活性中心中心别构酶的反馈调控机理别构酶的反馈调控机理A（产物或中间产物）（产物或中间产物）EDCB关键酶关键酶 磷酸果糖激酶的调节变构磷酸果糖激酶的调节变构变构抑制剂变构抑制剂:ATP,柠檬酸柠檬酸变构激活剂变构激活剂:AMP,ADP,6-磷酸果糖磷酸果糖2,6-二磷酸果糖二磷酸果糖三、丙酮酸的去路三、丙酮酸的去路（有氧有氧）（无氧无氧）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 CoA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
29、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）线粒体线粒体丙酮酸的有氧氧化丙酮酸的有氧氧化（EMP）葡萄糖葡萄糖COOHC=OCH3丙酮酸丙酮酸CH3-C-SCoAO乙酰乙酰CoACoA三羧酸三羧酸循环循环 NAD+NADH+H+CO2CoASH 葡萄糖的有氧分解葡萄糖的有氧分解 丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系细胞质细胞质线粒体线粒体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丙酮酸丙酮酸乳酸脱氢酶乳酸脱氢
30、酶(肌肉）肌肉）乙醇脱氢酶乙醇脱氢酶（酵母）（酵母）反应中的反应中的NADH+H+来自来自3-3-磷酸甘油醛脱氢反应。磷酸甘油醛脱氢反应。第第 三三 节节糖的有氧氧化糖的有氧氧化(三羧酸循环三羧酸循环)一、丙酮酸的氧化脱羧一、丙酮酸的氧化脱羧 丙酮酸进入线粒体，在线粒体膜上由丙酮丙酮酸进入线粒体，在线粒体膜上由丙酮酸脱氢酶系酸脱氢酶系氧化脱羧氧化脱羧为乙酰为乙酰CoA。NAD+NADH+H+CH3COSCoAOCH3CCOOH丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA CoA-SH辅酶辅酶A丙酮酸丙酮酸脱氢酶系脱氢酶系 CO2丙酮酸丙酮酸+辅酶辅酶A+NAD+乙酰乙酰COA+CO2+NADH+H+丙酮酸脱羧酶
31、丙酮酸脱羧酶(TPP、Mg2+)二氢硫辛酸乙酰基转移酶二氢硫辛酸乙酰基转移酶(硫辛酸、辅酶硫辛酸、辅酶A)二氢硫辛酸脱氢酶二氢硫辛酸脱氢酶(FAD、NAD+)3 3种酶种酶：6 6种辅助因子：种辅助因子：焦磷酸硫胺素焦磷酸硫胺素(TPP)、硫辛酸、辅酶硫辛酸、辅酶A、FAD、NAD+Mg2+丙酮酸脱氢酶复合体的组成丙酮酸脱氢酶复合体的组成NADNAD+H+H+丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶FADFAD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COCO2 2乙酰硫辛酸乙酰硫辛酸二氢硫辛酸二氢硫辛酸NADH+HNADH+H+TPPTPP硫辛酸硫辛酸CoASHCoASHNADNAD+
32、CHCH3 3-C-SCoA-C-SCoAO O丙酮酸丙酮酸+CoA-SH+NAD+乙酰乙酰CoA+C O2+NADH+H+丙酮酸脱氢酶复合体催化的反应过程丙酮酸脱氢酶复合体催化的反应过程MgMg2+2+氧化态氧化态乙酰态乙酰态还原态还原态丙酮酸脱羧酶催化的反应不可逆丙酮酸脱羧酶催化的反应不可逆 丙酮酸脱氢酶复合体呈圆球形，每个复合体含有：6个丙酮酸脱羧酶、24个二氢硫辛酸乙酰基转移酶、6个二氢硫辛酸脱氢酶；其中二氢硫辛酸乙酰基转移酶为复合物的核心，它的一条硫辛酸臂可以旋转CO2 CoASHNAD+NADH+H+5.NADH+H+的生成的生成1.-羟乙基羟乙基-焦磷酸硫胺焦磷酸硫胺素的生成素的
33、生成 2.乙酰硫辛酸乙酰硫辛酸的生成的生成 3.乙酰乙酰CoA的生成的生成4.硫辛酸的生成硫辛酸的生成 三羧酸循环三羧酸循环(Tricarboxylic acid Cycle,TCA)也称为也称为柠檬酸循环柠檬酸循环，这是因为循环反应中的第一，这是因为循环反应中的第一个中间产物是一个含三个羧基的柠檬酸。由于个中间产物是一个含三个羧基的柠檬酸。由于Krebs正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为又称为Krebs循环，它由一连串反应组成。循环，它由一连串反应组成。主要在细胞的主要在细胞的线粒体基质线粒体基质中进行。中进行。*概述概述*反应部位反应部位 OCH
34、3-C-SCoACoASHNADH+FADH2H2ONADHNADHGTP三羧酸循环三羧酸循环 （TCA）草酰乙酸草酰乙酸 再生阶段再生阶段 柠檬酸的柠檬酸的生成阶段生成阶段 氧化脱氧化脱 羧阶段羧阶段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酸琥珀酸琥珀酰琥珀酰CoA延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸NAD+NAD+FADNAD+H2OH2OCO2+CO2CoASH+TCA第一阶段：柠檬酸的生成第一阶段：柠檬酸的生成H2O草酰乙酸草酰乙酸 OCH3-C-SCoACoASHH2O柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶顺乌头顺乌头酸酶酸酶顺乌头酸酶顺乌头酸酶TCA第二阶段：氧
35、化脱羧第二阶段：氧化脱羧CO2GDPPiGTPNAD+NADH+H+NAD+NADH+H+CoASH异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶CO2 酮戊二酸酮戊二酸脱氢酶脱氢酶琥珀酸琥珀酸硫激酶硫激酶CoASHS-CoATCA第三阶段：草酰乙酸再生第三阶段：草酰乙酸再生FAD FADH2H2ONAD+NADH+H+草酰乙酸草酰乙酸琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶延胡索酸酶延胡索酸酶苹果酸苹果酸脱氢酶脱氢酶CoASHNADH+H+NAD+NAD+NADH+H+FADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASH苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶延胡索酸酶延胡索酸酶H2O柠檬酸合酶柠檬酸合酶异柠檬酸异柠
36、檬酸脱氢酶脱氢酶-酮戊二酸脱酮戊二酸脱氢酶复合体氢酶复合体GTPGDPATPADP琥珀酸琥珀酸脱氢酶脱氢酶琥珀酰琥珀酰CoACoA合成酶合成酶顺乌头酸梅顺乌头酸梅顺乌头酸梅顺乌头酸梅三羧酸循环的要点三羧酸循环的要点 经过一次三羧酸循环，经过一次三羧酸循环，消耗一分子乙酰消耗一分子乙酰CoA，经四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化。经四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化。生成生成1分子分子FADH2，3分子分子NADH+H+，2分子分子CO2，1分子分子GTP。关键酶有：关键酶有：柠檬酸合酶柠檬酸合酶 -酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体 异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶整个循环反应为不可
37、逆反应整个循环反应为不可逆反应 为生命活动提供能量；为生命活动提供能量；是糖、脂、蛋白质三大物质代谢联系的枢纽；是糖、脂、蛋白质三大物质代谢联系的枢纽；形成多种重要的中间产物，为其它物质合成提形成多种重要的中间产物，为其它物质合成提供碳架；供碳架；为呼吸链提供为呼吸链提供H+e；H+e 进入进入呼吸链呼吸链彻底氧化生成彻底氧化生成H2O 的同的同时时ADP偶联磷酸化生成偶联磷酸化生成ATP。NADH+H+H2O、3 ATP O H2O、2 ATP FADH2 O 三羧循环的化学计量和能量计量三羧循环的化学计量和能量计量 a、总反应式、总反应式:CHCH3 3COSCoACOSCoA+3NAD+
38、3NAD+FAD+GDP+Pi+2H+FAD+GDP+Pi+2H2 2O O 2CO 2CO2 2+CoASH+CoASH+3NADH3NADH+3H+3H+FADHFADH2 2+GTPGTP能量能量“现金现金”:1 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、三羧酸循环的能量计量*获得获得ATP的数量取决于还原当量进入线粒体的穿梭机制。的数量取决于还原当量进入线粒体的穿梭机制。葡萄糖有氧氧化生成的葡萄糖有氧氧化生成的ATP 反反应应辅辅 酶酶ATP 酵酵解解阶阶段段葡萄
39、糖葡萄糖 6-磷酸葡糖磷酸葡糖-1 6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖-1 23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸NAD+3或或2*21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 23-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 1 2 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 2丙酮酸丙酮酸2 1 丙酮酸氧化丙酮酸氧化2 丙酮酸丙酮酸 2 乙酰乙酰CoA2 3 三三羧羧酸酸循循2异柠檬酸异柠檬酸 2 -酮戊二酸酮戊二酸2 3 2-酮戊二酸酮戊二酸 2 琥珀酰琥珀酰CoA2 32琥珀酰琥珀酰 CoA 2 琥珀酸琥珀酸2 1 2琥珀酸琥珀酸 2 延胡索酸延胡索酸FAD 2 22苹果酸苹果酸 2
40、草酰乙酸草酰乙酸NAD+2 3 净生成净生成36或或38NAD+NAD+NAD+2环环6246或或8有氧氧化的生理意义有氧氧化的生理意义 糖的有氧氧化是机体糖的有氧氧化是机体产能最主要的途径产能最主要的途径。它不。它不仅仅产能效率高产能效率高，而且由于产生的能量逐步分次，而且由于产生的能量逐步分次释放，相当一部分形成释放，相当一部分形成ATP，所以，所以能量的利用能量的利用率也高率也高。草酰乙酸是三羧酸循环中第一个接草酰乙酸是三羧酸循环中第一个接受乙酰辅酶受乙酰辅酶A A生成柠檬酸的重要化合物。生成柠檬酸的重要化合物。表面上看来，三羧酸循环运转必不表面上看来，三羧酸循环运转必不可少的草酰乙酸在
41、三羧酸循环中是不会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，许多消耗的，它可被反复利用。但是，许多因素会不断消耗草酰乙酸，而影响三羧因素会不断消耗草酰乙酸，而影响三羧酸循环的运转。酸循环的运转。四、四、循环的回补反应循环的回补反应 机体内各种物质代谢之间是彼此联系、机体内各种物质代谢之间是彼此联系、相互配合的，相互配合的，TCA中的某些中间代谢中的某些中间代谢物能够转变合成其他物质，借以沟通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。糖和其他物质代谢之间的联系。草酰乙酸草酰乙酸 天冬氨酸天冬氨酸 柠檬酸柠檬酸 脂肪酸脂肪酸 琥珀酰琥珀酰CoA CoA 卟啉
42、卟啉 -酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸 例如：例如：机体糖供应不足时，可能引起机体糖供应不足时，可能引起TCA运转障碍，运转障碍，这时苹果酸、草酰乙酸可脱羧生成丙酮酸，这时苹果酸、草酰乙酸可脱羧生成丙酮酸，再进一步生成乙酰再进一步生成乙酰CoA进入进入TCA氧化分解。氧化分解。草酰乙酸草酰乙酸 草酰乙酸脱羧酶草酰乙酸脱羧酶 丙酮酸丙酮酸 CO2 苹果酸苹果酸 苹果酸酶苹果酸酶 丙酮酸丙酮酸 CO2 NAD+NADH+H+乙酰乙酰CoA CO2 NADH+H+NAD+-酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸 其来源如下：其来源如下：以上又称以上又称TCA循环回补反应循环回补反应五、有氧氧化的调节五、有氧
43、氧化的调节关关键键酶酶 酵解途径：酵解途径：己糖激酶己糖激酶 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1 丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 三羧酸循环：三羧酸循环：柠檬酸合酶柠檬酸合酶 异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶 -酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体有氧氧化的调节特点有氧氧化的调节特点 有氧氧化的调节通过对其有氧氧化的调节通过对其关键酶关键酶的调节实现。的调节实现。ATP/ADP或或ATP/AMP比值全程调节。该比值比值全程调节。该比值升高，所有关键酶均被抑制。升高，所有关键酶均被抑制。氧化磷酸化速率影响三羧酸循环。前者速率降
44、氧化磷酸化速率影响三羧酸循环。前者速率降低，则后者速率也减慢。低，则后者速率也减慢。三羧酸循环与酵解途径互相协调。三羧酸循环三羧酸循环与酵解途径互相协调。三羧酸循环需要多少乙酰需要多少乙酰CoA，则酵解途径相应产生多少，则酵解途径相应产生多少丙酮酸以生成乙酰丙酮酸以生成乙酰CoA。1.丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 别构调节别构调节别构抑制剂：乙酰别构抑制剂：乙酰CoA;NADH;ATP 别构激活剂：别构激活剂：AMP;ADP;NAD+*乙酰乙酰CoA/HSCoA 或或 NADH/NAD+时，其时，其活性也受到抑制。活性也受到抑制。共价修饰调节共价修饰调节 目目 录录乙酰乙酰CoA 柠檬
45、酸柠檬酸 草酰乙酸草酰乙酸 琥珀酰琥珀酰CoA -酮戊二酸酮戊二酸 异柠檬酸异柠檬酸 苹果酸苹果酸 NADH FADH2 GTP ATP 异柠檬酸异柠檬酸 脱氢脱氢酶酶柠檬酸合酶柠檬酸合酶 -酮戊二酸酮戊二酸脱氢酶复合体脱氢酶复合体 ATP +ADP ADP +ATP 柠檬酸柠檬酸 琥珀酰琥珀酰CoA NADH 琥珀酰琥珀酰CoA NADH +Ca2+Ca2+ATP、ADP的影响的影响 产物堆积引起抑制产物堆积引起抑制 循环中后续反应循环中后续反应中间产物别位反馈抑中间产物别位反馈抑制前面反应中的酶制前面反应中的酶 其他，如其他，如Ca2+可可激活许多酶激活许多酶2.三羧酸循环的调节三羧酸循环
46、的调节柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶变构抑制剂：变构抑制剂：ATP激活剂：激活剂：AMP异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶变构激活剂：变构激活剂：ADP-酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系3种酶种酶-酮戊二酸脱羧酶酮戊二酸脱羧酶硫辛酸琥珀酸酰基转移酶硫辛酸琥珀酸酰基转移酶二氢硫辛酸脱氢酶二氢硫辛酸脱氢酶6种辅因子种辅因子TPP，NAD，HSCoA，FAD，硫辛酸，硫辛酸，Mg2抑制因子：抑制因子：ATP，NADH，琥珀酰，琥珀酰CoA第第 四四 节节 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径（磷酸己糖旁路）（磷酸己糖旁路）*概念概念磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及酸戊糖及NADPH+H+
47、，前者再进一步转，前者再进一步转变成变成3-磷酸甘油醛和磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反应磷酸果糖的反应过程。过程。2、非氧化分子重排阶段非氧化分子重排阶段 6 核酮糖核酮糖-5-P 5 果糖果糖-6-P 5 葡萄糖葡萄糖-6-P1、氧化脱羧阶段氧化脱羧阶段 6 G-6-P 6 葡萄糖酸葡萄糖酸-6-P 6 核酮糖核酮糖-P 6 NADP+6 NADPH+6H+6 NADP+6 NADPH+6H+6CO26H2O*细胞定位：细胞定位：胞胞 液液一、磷酸戊糖途径的反应过程一、磷酸戊糖途径的反应过程*反应过程可分为二个阶段反应过程可分为二个阶段 磷酸戊糖途径的氧化脱羧阶段磷酸戊糖途径的氧化脱羧阶段NA
48、DP+NADPH+H+H2O NADPH+H+NADP+5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸CO26-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶内酯水解酶内酯水解酶6-磷酸葡萄磷酸葡萄糖酸脱氢酶糖酸脱氢酶 催化第一步脱氢反应的催化第一步脱氢反应的6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶是此代谢途径的关键酶。是此代谢途径的关键酶。两次脱氢脱下的氢均由两次脱氢脱下的氢均由NADP+接受生成接受生成NADPH+H+。反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间产物。产物。G-6-P5-磷酸核糖磷酸核糖 NA
49、DP+NADPH+H+NADP+NADPH+H+CO2 每每3分子分子6-磷酸葡萄糖同时参与反应，在一系列磷酸葡萄糖同时参与反应，在一系列反应中，通过反应中，通过3C、4C、6C、7C等演变阶段，最等演变阶段，最终生成终生成3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛和和6-磷酸果糖磷酸果糖。3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛和和6-磷酸果糖磷酸果糖，可进入酵解途径。，可进入酵解途径。因此，因此，磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径也称也称磷酸己糖旁路磷酸己糖旁路(HMS)。第二阶段：非氧化反应第二阶段：非氧化反应（基团转移反应基团转移反应）磷酸戊糖途径的非氧化分子重排阶段磷酸戊糖途径的非氧化分子重排阶段H2OPi6 5-磷酸核酮糖磷
50、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2 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛2 7-磷酸景天庚酮糖磷酸景天庚酮糖2 4-磷酸赤藓丁糖磷酸赤藓丁糖2 6-磷酸果糖磷酸果糖2 5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖2 3-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磷酸戊糖途径的非氧化阶段之一磷酸戊糖途径的非氧化阶段之一（5-磷酸核酮糖异构化）磷酸核酮糖异构化）磷酸戊酮糖磷酸戊酮糖差向异构酶差向异构酶磷酸核糖磷酸核糖异构酶异构酶5-磷酸木酮糖
