1、学习代谢途径的技巧和要求学习代谢途径的技巧和要求q概念:q反应过程：起始物 终产物 重要中间产物 重要反应(限速酶催化的反应、产能与耗能反应)q反应部位：器官，细胞内定位q生理意义：q代谢调节：主要调节点，主要变构抑制剂、变构激活剂q各代谢途径之间的联系和调控第九章第九章 糖代谢糖代谢第一节 概述第二节 糖的分解代谢第三节 糖的合成代谢Glycometabolism 生理功能生理功能n 氧化生能：主要是葡萄糖和其它单糖n 构成组织细胞的基本成分n 转变为体内的其它成分第一节第一节 概述概述n 糖的吸收与转运n 单糖的吸收及转运n 糖的中间代谢的概念n A.胞外降解胞外降解细胞外细胞外胞外水解酶
2、胞外水解酶（淀粉酶、寡糖酶）（淀粉酶、寡糖酶）细胞细胞细细胞胞膜膜n B.胞内降解胞内降解细胞内储备的细胞内储备的磷酸化酶磷酸化酶活化、水解活化、水解转移酶转移酶 去分枝酶去分枝酶断支链断支链磷酸化酶磷酸化酶活化、水解活化、水解葡萄糖葡萄糖单糖单糖主要是葡萄糖1、多糖和低聚糖的酶促降解淀粉的消化n 淀粉及淀粉酶：-淀粉酶、-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、R酶-D-1.6-糖苷键-D-1.4-糖苷键淀粉酶对直链和支链淀粉的水解方式11122-界限糊精3347 77 7磷酸化酶磷酸化酶(别构酶别构酶)ATP抑制抑制-AMP激活激活+H3PO4肝糖元的分解葡萄糖葡萄糖1，4糖苷键糖苷键葡萄糖葡萄糖1，6糖苷
3、键糖苷键糖原核心糖原核心糖原核心糖原核心 G-1-P+去分枝酶去分枝酶+H3PO41 G-1-P糖原核心糖原核心磷酸化酶磷酸化酶+H3PO4G-1-P？转移酶转移酶糖原核心糖原核心几种寡糖的降解蔗 糖 葡萄糖+果糖肠粘膜上皮细胞刷状缘 蔗 糖 酶麦芽糖 2葡萄糖肠粘膜上皮细胞刷状缘 麦 芽 糖 酶乳 糖 葡萄糖+半乳糖肠粘膜上皮细胞刷状缘 半乳糖苷酶2、葡萄糖的吸收与运送170页n 伴随Na+一起运输入细胞的协同运输血糖的来源与去路血糖血糖4.44.46.7mmol/L6.7mmol/L氧化氧化分解分解合成合成转化转化脂肪、氨基酸等糖原（肝、肌肉、肾）无氧氧化有氧氧化去路来源食物中的淀粉肝糖原
4、非糖物质：甘油乳酸生糖氨基酸消化消化吸收吸收分解分解糖糖异异生生低血糖低血糖3.8mmol/L8.8mmol/L8.8mmol/L各种已糖进入酵解的途径丙酮酸丙酮酸 C6H12O6 6CO2+6H2O+686kcal/mol如此复杂步骤的生物意义？如此复杂步骤的生物意义？有效地控制能量的产生，加以转化！有效地控制能量的产生，加以转化！原子能原子能电能电能 缓慢受控缓慢受控糖化学键能糖化学键能ATPATP化学能化学能 缓慢受控缓慢受控产生生物合成所需的中间产物！产生生物合成所需的中间产物！总论总论丙酮酸丙酮酸葡葡萄萄糖糖“糖酵解糖酵解”不需氧不需氧“磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径”需氧需氧有氧情况有氧
5、情况缺氧情况缺氧情况好氧好氧生物生物厌氧厌氧生物生物“三羧酸循环三羧酸循环”“乙醛酸循环乙醛酸循环”CO2+H2O“乳酸发酵乳酸发酵”乳酸乳酸“乳酸发酵乳酸发酵”、“乙醇发酵乙醇发酵”乳酸或乙醇乳酸或乙醇 CO2+H2O重点重点v 有氧呼吸有氧呼吸 糖在有氧存在下分解为糖在有氧存在下分解为CO2、水和放出能量水和放出能量v 无氧呼吸无氧呼吸 葡萄糖2丙酮酸并提供能量。称糖酵解作用(途径）。n 对于动物包括人的肌肉：葡萄糖 2丙酮酸2乳酸并提供能量。称酵解n 对于酵母菌：葡萄糖 2丙酮酸 2乙醛2乙醇和CO2并提供能量。称发酵第二节第二节 糖的分解代谢糖的分解代谢一、糖酵解作用二、柠檬酸循环三、
6、戊糖磷酸途径?定义定义?反应部位反应部位?过程过程?特点特点?意义意义糖的无氧氧化糖的无氧氧化一、糖酵解一、糖酵解（一）定义：（一）定义：在无氧的条件下，葡萄糖或糖原分解成丙在无氧的条件下，葡萄糖或糖原分解成丙酮酸，进而还原为乳酸并释放少量能量的过程称为糖的酮酸，进而还原为乳酸并释放少量能量的过程称为糖的无氧分解。这一过程与酵母菌使糖发酵的过程相似，又无氧分解。这一过程与酵母菌使糖发酵的过程相似，又称为糖酵解，简称称为糖酵解，简称EMPEMP途径。途径。（二）反应部位：（二）反应部位：细胞液（胞浆）细胞液（胞浆）E：EmbdenEmbden；M:MeyerhofMeyerhof；P:Parna
7、sParnas（三）糖酵解过程171页n 葡萄糖酵解的总反应式：G+2Pi+2ADP+2NAD+2丙酮酸2ATP+2NADH+2H+2H2O1.糖酵解的研究历史n 1875年法国科学家巴斯德(L.Pasteur)就发现葡萄糖在无氧条件下被酵母菌分解生成乙醇的现象.n 1897年德国的巴克纳兄弟(Hans Buchner和Edward Buchner)发现发酵作用可以在不含细胞的酵母抽提液中进行.n 1905年哈登(Arthur Harden)和扬(William Young)实验中证明了无机磷酸的作用.n 1940年前德国的生物化学家恩伯顿(Gustar Embden)和迈耶霍夫(Otto M
8、eyerhof)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-Meyerh of Pathway(简称EMP)糖酵解途径实验依据n 酵母抽提液的发酵速度比完整酵母慢，且逐渐缓慢直至停顿。n 如果加入无机磷酸盐，可以恢复发酵速度，但不久又会再次缓慢，同时加入的磷酸盐浓度逐渐下降。n 上述现象说明:在发酵过程中需要磷酸，可能磷酸与葡萄糖代谢中间产物生成了糖磷酸酯。完整细胞可通过ATP水解提供磷酸。糖酵解途径实验依据n 将葡萄糖、酵母抽提液及碘乙酸一起保温，可以分离出少量的磷酸丙糖（主要是3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮的平衡混合物）n 因此推断:磷酸己糖
9、可能裂解为两分子三碳糖，而碘乙酸对三碳糖进一步分解的酶有抑制作用.糖酵解途径实验依据n 将1,6-二磷酸果糖或磷酸丙糖、酵母抽提液以及氟化钠一起保温有磷酸甘油酸积累（3-和2-磷酸甘油酸的平衡混合物）n 由此推断:氟化钠对2-磷酸甘油酸进一步反应的酶有抑制作用。糖酵解途径实验依据n 将酵母液透析后就会失去发酵能力n 将酵母液加热到50也会失去发酵能力n 将经过透析失活的酵母液混合在一起后又恢复发酵能力n 由此推断发酵需要两类物质：一是热不稳定的，不可透析的组分即酶蛋白部分；二是热稳定的可透析的组分，如辅酶、ATP、金属离子等.2、糖酵解过程EMP分为两个阶段n 准备阶段：n 产能阶段：G1,6
10、二磷酸果糖 2（3磷酸甘油醛）2 ATP2（3磷酸甘油醛）2丙酮酸4 ATPn 激酶：催化ATP分子的磷酸基（-磷酰基）转移到底物上的酶。n 此反应是第一个磷酸化反应，不可逆。（1）葡萄糖的磷酸化（Phophorylation of Glucose）G0=4.0Kcal/mol己糖激酶或葡萄糖激酶葡萄糖磷酸化反应的意义葡萄糖磷酸化反应的意义1 1、葡萄糖磷酸化后容易参与反应、葡萄糖磷酸化后容易参与反应2、磷酸化的葡萄糖有防止胞内葡萄糖外渗的作用；、磷酸化的葡萄糖有防止胞内葡萄糖外渗的作用；3、为后续进行的底物水平磷化贮备了磷酸基团。、为后续进行的底物水平磷化贮备了磷酸基团。2 2、磷酸己糖异构
11、化、磷酸己糖异构化（3）果糖-1,6-二磷酸的生成Formation of fructose 1,6-bisphosphateG0=14.2 KJ/mol果糖磷酸激酶（PFK）磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1(phosphofructokinase-1)磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1是糖酵解三个是糖酵解三个限速酶中催化效率最低的酶限速酶中催化效率最低的酶,因此被因此被认为是糖酵解作用认为是糖酵解作用最最重要的限速酶。重要的限速酶。变构激活剂：变构激活剂：AMPAMP、ADPADP、2,6-2,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 变构抑制剂：变构抑制剂：ATPATP、柠檬酸、柠檬酸、长链脂肪酸长链脂肪酸（4
12、）磷酸丙糖的生成Cleavage of six-carbon sugarG0=+24KJ/mol磷酸二羟丙酮(DHAP)甘油醛-3-磷酸 (GAP)醛缩酶(同工酶）（5）二羟丙酮磷酸转变为甘油醛-3-磷酸Salvage of three-carbon fragment丙糖磷酸异构酶甘油醛-3-磷酸(GAP)3或41或6（6）甘油酸-1，3二磷酸的生成Formation of 1,3-Bisphosphoglycerate 此反应既是氧化反应，又是磷酸化反应，由两步反应构成。这是糖酵解过程中唯一一步脱氢反应这是糖酵解过程中唯一一步脱氢反应G0=+1.5 Kcal/mol甘油醛-3-磷酸脱氢酶Tw
13、o-process reaction甘油醛-3-磷酸脱氢酶Glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase重金属离子、烷化剂碘乙酸抑制酶活性。砷酸盐存在下，将解除氧化和磷酸化的偶联作用。（7）甘油酸-3-磷酸的生成 Formation of ATP from 1,3-Bisphosphoglycerate n 第一次底物水平磷酸化，第一次产生ATP的反应。甘油酸磷酸激酶（8）甘油酸-2-磷酸的生成174页Formation of 2-Phosphoglycerate 中间产物是：2,3-二磷酸甘油酸(BPG)G0=+1.1 Kcal/mol甘油酸磷酸变位酶（9）
14、磷酸烯醇式丙酮酸的生成Formation of Phosphoenolpyruvate烯醇化酶G0=+0.4 Kcal/mol烯醇丙酮酸-2-磷酸(PEP)Mg2l氟化物是该酶的强烈抑制剂。（10）丙酮酸的生成Formation of Pyruvate&ATPn 是此途径的第三个调节酶（共价修饰调节和变构调节，A、M、L型）。ATP、长链脂肪酸、乙酰CoA丙氨酸有抑制作用，果糖1,6二磷酸和磷酸烯醇式丙酮酸对该酶有激活作用。n 是此途径的第二次底物水平磷酸化产生ATP.丙酮酸激酶G0=-7.5 Kcal/mol两分子丙酮酸中碳标号(相当于葡萄糖中)COOH C=OCH3丙酮酸丙酮酸3,42,5
15、1,6P3PPOOHOHCH2CH2OO12546CH2OCOH2COHP磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮123+OOHOHCH2CH2OHOPP异构6-磷酸果糖磷酸果糖HCOHCOHH2COP564磷酸甘油醛磷酸甘油醛PPCOHCOHH2COO1，3-二磷酸二磷酸甘油酸甘油酸PCOHCOHH2COOH3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸PCOH2CCOO HOHH2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸COCH2COO HP磷酸烯醇磷酸烯醇式丙酮酸式丙酮酸COCH3OOHC丙酮酸丙酮酸6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖OOHCH2OPPGG葡萄糖葡萄糖活化裂解脱氢异构PPOOHOHCH2CH2OOP1，6-二磷二磷酸果糖酸果糖活化产能脱
16、水异构产能HHOH3.EMP途径能量转变的估算174页n 葡萄糖2丙酮酸2ATP（1）ATP/ADP+Pi比例（反映细胞内能量水平）：ATP/ADP+Pi：酵解 （能量充足）ATP/ADP+Pi：酵解 （能量短缺）（2）三步不可逆酶（关键酶，调节酶）l 6磷酸果糖激酶1(限速酶)l 己糖激酶（或葡萄糖激酶）l 丙酮酸激酶4.糖酵解途径的调节糖酵解的调节糖酵解的调节6-磷酸果糖激酶-1己糖激酶丙酮酸激酶葡萄糖激酶或己糖激酶葡萄糖激酶或己糖激酶（Hexokinase）n 己糖激酶受6-磷酸葡萄糖的反馈抑制；n 葡萄糖激酶不受6-磷酸葡萄糖的反馈抑制，长链脂酰CoA对其有变构抑制作用。别构抑制剂（负
17、效应调节物）：G-6-P和ATP别构激活剂（正效应调节物）：ADP6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1（Phosphofructokinase ）n 调节酵解途径流量最重要的酶（变构酶）；是一四聚体，受多种变构效应剂的影响。别构抑制剂（负效应调节物）：ATP、柠檬酸、脂肪酸和H+别构激活剂（正效应调节物）：ADP、AMP、2,6-二磷酸果糖（F-2.6-BP）F-2.6-BP F-2.6-BP（2,6-2,6-二磷酸果糖）二磷酸果糖）：n 提高与底物亲合力；n 降低ATP的抑制；n 前馈刺激。丙酮酸激酶丙酮酸激酶n 抑制剂：ATP，乙酰CoA、长链脂肪酸、Ala、n 激活剂：F-1.6-B
18、Pn 共价修饰：磷酸化后活性降低。（肾上腺素，胰高血糖素）5.丙酮酸的去路Diverse fates of pyruvate81页页n 无氧条件下乳酸发酵乙醇发酵等n 有氧条件下丙酮酸进入线粒体，彻底氧化成CO2和H2O乙醇发酵乙醇发酵 总反应式总反应式n 葡萄糖2Pi2ADP 2乙醇2ATP2H2O+2CO22ATP2H2O2乳酸发酵乳酸发酵 总反应式总反应式n 葡萄糖2Pi2ADP2乳酸2ATP2H2O2ATP 2H2O（四）糖酵解的反应特点（四）糖酵解的反应特点n 1 1、整个过程无氧参加；、整个过程无氧参加；n 2 2、三个限速酶；、三个限速酶；n 3 3、从葡萄糖开始净生成、从葡萄糖
19、开始净生成2 2分子分子ATPATP，从糖原开始净生成从糖原开始净生成3 3分子分子ATPATP；n 4 4、一次脱氢辅酶为、一次脱氢辅酶为NADNAD，生成的，生成的NADHNADHH H中的中的2H2H最后又交给丙酮酸生成了乳酸。最后又交给丙酮酸生成了乳酸。（五）、糖酵解的意义（五）、糖酵解的意义1 1、是生物体对不良环境条件的一种适应能力；、是生物体对不良环境条件的一种适应能力；2 2、是红细胞和某些组织细胞的主要供能方式；、是红细胞和某些组织细胞的主要供能方式；3 3、在工业、农牧业生产中具有重要的实践意义。、在工业、农牧业生产中具有重要的实践意义。武汉工业学院工商学院肌肉收缩肌肉收缩
20、与与糖酵解供能糖酵解供能肌肉内ATP含量很低；糖酵解意义糖酵解意义结论：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酵解长得多,来不及满足需要;背景背景：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。武汉工业学院工商学院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，高原大气压低，易缺氧糖酵解意义糖酵解意义机体加强糖酵解以机体加强糖酵解以适应高原缺氧环境适应高原缺氧环境海拔海拔 5000米米背景：背景：结论结论：武汉工业学院工商学院某些病理状态
21、与某些病理状态与糖酵解供能糖酵解供能 某些病理情况下某些病理情况下机体主要通过糖酵解机体主要通过糖酵解获得获得暂时暂时能量能量.糖酵解意义糖酵解意义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武汉工业学院工商学院 无线粒体，无线粒体，无法通过氧化磷酸化获得能量无法通过氧化磷酸化获得能量糖酵解意义糖酵解意义 代谢极为活跃，即使代谢极为活跃，即使不缺氧不缺氧,也常由糖酵解提供也常由糖酵解提供部分能量。部分能量。成熟红细胞成熟红细胞：视网膜、视网膜、神经、神经、白细胞、白细胞、骨髓、骨髓、肿瘤细胞肿瘤细胞等等:视网膜视网膜某些组织细胞与某些组织细胞与糖酵解供能糖酵
22、解供能在工业、农牧业生产中具有重要的实践意义在工业、农牧业生产中具有重要的实践意义n酒n酸奶n泡菜n饲料n是糖降解的公共途径，1葡萄糖2丙酮酸，能量以ATP和NADH存在。n在细胞质中进行，不需氧。n共10 步，需10种酶，需Mg2+参与。n有三步不可逆酶（关键酶）：l 6磷酸果糖激酶1l 己糖激酶（或葡萄糖激酶）l 丙酮酸激酶n耗能：2分子ATP。n产能：2 处底物水平磷酸化，形成4分子ATP。形成2分子的NADH。糖酵解(EMP)小结二.TCATCA(柠檬酸循环柠檬酸循环、三羧酸循环、三羧酸循环 第第175175页页)tricarboxylictricarboxylic acid cycl
23、e)Krebs acid cycle)Krebs循环循环n（一）定义：（一）定义：有氧条件下，将酵解作用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。2 丙酮酸+2 GDP+2 Pi+4 H2O+2 FAD+8 NAD -6 CO2+2 GTP+2 FADH2+8 NADHHn（二）反应部位：（二）反应部位：线粒体线粒体n 化学历程n 能量计量n 调控n 生物学意义葡萄糖2丙酮酸糖有氧氧化概况糖有氧氧化概况葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoACoACO2+H2O+ATP三羧酸循环三羧酸循环糖的有氧氧化糖的有氧氧化乳乳酸酸糖酵解糖酵解线粒体
24、内线粒体内胞浆胞浆糖的有氧氧化糖的有氧氧化与与糖酵解糖酵解（三）反应分为三个阶段（三）反应分为三个阶段第一阶段第一阶段：丙酮酸的生成（在细胞液中进行）：丙酮酸的生成（在细胞液中进行）第二阶段第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧（在线粒体中）：丙酮酸的氧化脱羧（在线粒体中）葡萄糖葡萄糖2NAD2ADP2Pi2丙酮酸丙酮酸 2ATP2NADH2H第三阶段第三阶段：三羧酸循环（线粒体中）：三羧酸循环（线粒体中）己糖激酶己糖激酶ADPATP 葡萄糖葡萄糖6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸果糖磷酸果糖激酶激酶ADPATP1,6-1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸葡萄糖异构酶磷酸葡萄糖异构酶6-6-磷酸果糖磷酸果糖变位
25、酶变位酶2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2ATP丙酮酸激丙酮酸激酶酶2ADP丙酮酸丙酮酸2ATP2ADP3-3-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烯醇化酶烯醇化酶磷酸甘油磷酸甘油醛脱氢酶醛脱氢酶1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸NAD+NADH+H+醛缩酶醛缩酶3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮乳酸乳酸无无氧氧丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶乙醛乙醛乙醇乙醇无无氧氧CO2糖原糖原1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖己糖激酶己糖激酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶ATPATP2ATP2ATP2NADH+H+丙酮酸的生成（胞浆）丙酮酸的生成（胞浆）葡萄糖葡萄糖 +
26、NAD+NAD+2ADP+2Pi+2ADP+2Pi 2 2（丙酮酸丙酮酸+ATP+ATP +NADH+HNADH+H+）2 2丙酮酸丙酮酸进入线粒体进一步氧化进入线粒体进一步氧化2(2(NADH+HNADH+H+)2H2O+6/8 ATP线粒体内膜上特异载体线粒体内膜上特异载体穿梭系统穿梭系统氧化呼吸链氧化呼吸链丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶ANAD+NADH+H+CH3COSCoAOCH3CCOOH丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA+CoA-SH辅酶辅酶ASCoA+C O2COO丙酮酸丙酮酸+CoA-SH+NAD+乙酰乙酰CoA+C O2+NADH+H+丙酮酸丙酮酸脱氢酶系脱氢
27、酶系丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系3 3 种种 酶酶：丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶(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+)6 6种辅助因子种辅助因子：TPP、Mg2+、硫辛酸硫辛酸、辅酶辅酶A、FAD、NAD+（含（含B1、泛酸、泛酸、B2、PP四种维生素）四种维生素）FADFADH2丙酮酸氧化脱羧反应丙酮酸氧化脱羧反应OCH3CCOOHHOHCH3CTPPTPPCO2LSCOCH3SHSSLLSHSHHSCoACH3COSCoANAD+NADH+H+丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶Mg2+硫辛酸乙酰硫
28、辛酸乙酰转移酶转移酶二氢硫辛酸二氢硫辛酸脱氢酶脱氢酶丙酮酸丙酮酸+CoA-SH+NAD+乙酰乙酰CoA+C O2+NADH+H+乙酰辅酶乙酰辅酶A A进入三羧酸循环进入三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle，TAC)又称又称柠檬酸循环柠檬酸循环(citric acid cycle)/Krebs循环循环(Krebs cycle)。乙酰辅酶乙酰辅酶A A与草酰乙酸缩合成含与草酰乙酸缩合成含3 3个个羧基的柠檬酸开始，经过一系列代谢反应羧基的柠檬酸开始，经过一系列代谢反应，乙酰基被彻底氧化，草酰乙酸得以再生，乙酰基被彻底氧化，草酰乙酸得以再生的过程称为三羧酸
29、循环。的过程称为三羧酸循环。上一页上一页下一页下一页节首节首三羧酸循环三羧酸循环y 反应过程反应过程y 反应特点反应特点y 意意 义义三羧酸循环的反应过程三羧酸循环的反应过程（一）缩合反应（一）缩合反应（二）柠檬酸异构化生成异柠檬酸（二）柠檬酸异构化生成异柠檬酸（三）异柠檬酸氧化脱羧生成（三）异柠檬酸氧化脱羧生成-酮戊二酸酮戊二酸（四）（四）-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA（五）琥珀酰（五）琥珀酰CoA水解生成琥珀酸水解生成琥珀酸（六）琥珀酸脱氢生成延胡索酸（六）琥珀酸脱氢生成延胡索酸（七）延胡索酸加水生成苹果酸（七）延胡索酸加水生成苹果酸（八）草酰乙酸的再生（八）
30、草酰乙酸的再生CH3 CSCoA+CH2OOCCOOHCH2COOH柠檬酸柠檬酸合成酶合成酶HOCCOOHCH2COOHCH2COOHHSCoAH2OHHHHHHHHHHCH2COOHO柠檬酸柠檬酸合成酶合成酶乙酰乙酰CoA草酰乙酸草酰乙酸柠檬酸柠檬酸HSCoA（一）缩（一）缩 合合 反反 应应柠檬酸合成酶是三羧酸循环的第一个限速酶柠檬酸合成酶是三羧酸循环的第一个限速酶H2O(citrate)（二）柠檬酸异构化为异柠檬酸（二）柠檬酸异构化为异柠檬酸HOCCOOHCHCOOHCH2COOHHCCOOHCHCOOHCHCOOHCHCOOHCH2COOHCH2COOHHOH2OH2O顺乌头酸酶顺乌头
31、酸酶顺乌头酸酶顺乌头酸酶HOHH2OHOHH2O柠檬酸柠檬酸顺乌头酸顺乌头酸异柠檬酸异柠檬酸(isocitrate)(citrate)HOH（三）异柠檬酸生成（三）异柠檬酸生成-酮戊二酸酮戊二酸CHCOOHCHCOOHCH2COOHCCOOHCHCOOHCH2COOHHO异柠檬酸异柠檬酸HOCH2CHCOOHCH2COOHOHCOONAD+NADH+H+异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶CO2CO2草酰琥珀酸草酰琥珀酸-酮戊二酸酮戊二酸 这是三羧酸循环的第一次氧化脱羧反这是三羧酸循环的第一次氧化脱羧反应，异柠檬酸脱氢酶是第二个限速酶。应，异柠檬酸脱氢酶是第二个限速酶。异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶异柠
32、檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶HH(-ketoglutarate)（四（四）-酮戊二酸氧化脱羧反应酮戊二酸氧化脱羧反应CH2CHCOOHCH2COOHO-酮戊二酸酮戊二酸CH2CH2COOH+HSCoACOSCoA琥珀酰琥珀酰CoANAD+NADH+H+CO2-酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体-酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体 这是三羧酸循环的第二次氧化脱羧这是三羧酸循环的第二次氧化脱羧 反应，反应，-酮戊二酸脱氢酶复合体是第三个限速酶。酮戊二酸脱氢酶复合体是第三个限速酶。COOCO2H HHH(succinyl CoA)（五）琥珀酸的生成（五）琥珀酸的生成CH2CH2COOHCOS
33、CoA琥珀酰琥珀酰CoAGDP+Pi+GTPCoASHCH2COOHCH2COOH琥珀酸琥珀酸琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶这是三羧酸循环的唯一一次底物这是三羧酸循环的唯一一次底物水平磷酸化。水平磷酸化。GTP +ADPATPGTP(succinate)HH（六）延胡索酸的生成（六）延胡索酸的生成CHCOOHCHCOOH琥珀酸琥珀酸+FADCHCOOHCHCOOHHHHH+FADH2H2延胡索酸延胡索酸琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶(succinate)(fumarate)HOHH2O（七）苹果酸的生成（七）苹果酸的生成CHCOOHCHCOOH延胡索酸延胡索酸H2OCHCOOHCHCOOHHOH延胡
34、索酸酶延胡索酸酶苹果酸苹果酸+(fumarate)(malate)（八）草酰乙酸的再生（八）草酰乙酸的再生CHCOOHCCOOH苹果酸苹果酸OCCOOHCH2COOH草酰乙酸草酰乙酸NAD+NADH+H+HHOH苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶HOHH H(malate)(oxaloacetate)柠檬柠檬 酸酸草酰乙酸草酰乙酸 乙酰CoACoAH2O顺乌头酸顺乌头酸 琥珀酰琥珀酰CoA 异柠檬酸异柠檬酸 H2OH2ONAD+NADH+H+CO2延胡索酸延胡索酸 苹果酸苹果酸 FADFADH2H2O草酰琥珀酸草酰琥珀酸 CO2NAD+NADH+H+三羧酸循环三羧酸循环琥珀酸琥珀酸 GDPGTPATPN
35、ADH+H+NAD+-酮戊二酮戊二 酸酸CO2CO2H HH HH2H HNAD+NAD+NAD+FADATP三羧酸循环中草酰乙酸的来源三羧酸循环中草酰乙酸的来源(1)(1)丙酮酸丙酮酸+COCO2 2 +ATP+ATP 草酰乙酸草酰乙酸 +ADP+PiADP+PiCH3C=OCOOH+COCO2 2 +ATP+ATPCOOHCH2C=OCOOH+ADP+PiADP+Pi丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶生物素、生物素、Mg 2+三羧酸循环中草酰乙酸的来源三羧酸循环中草酰乙酸的来源(2)(2)CH3C=OCOOHCOOHCH2CHOHCOOH+COCO2 2NADPH+H+NADP+COOHCH2C=O
36、COOHNAD+NADH+H+丙酮酸丙酮酸 +COCO2 2 苹果酸苹果酸 草酰乙酸草酰乙酸苹果酸酶苹果酸酶苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶四、反应特点四、反应特点1 1、需氧需氧2 2、不可逆：三个限速酶、不可逆：三个限速酶3 3、两次脱羧、四次脱氢（三次受体是、两次脱羧、四次脱氢（三次受体是NADNAD，一次是一次是FADFAD）、一次底物水平）、一次底物水平磷酸化，磷酸化，4 4、共产生、共产生12molATP12molATP(五五)糖有氧氧化的生理意义糖有氧氧化的生理意义p 糖有氧氧化的基本生理功能是氧化供能。糖有氧氧化的基本生理功能是氧化供能。p 糖有氧氧化是体内三大营养物质代谢糖有氧氧化是
37、体内三大营养物质代谢的总枢纽。的总枢纽。p 糖有氧氧化途径与体内其他代谢途径糖有氧氧化途径与体内其他代谢途径有着密切的联系。有着密切的联系。糖有氧氧化过程中糖有氧氧化过程中ATP的生成的生成第一阶段：葡萄糖第一阶段：葡萄糖 2 2丙酮酸丙酮酸第二阶段：第二阶段：2 2丙酮酸丙酮酸 2 2乙酰乙酰CoACoA第三阶段：第三阶段：2 2乙酰乙酰CoACoA2 2COCO2 2+4H+4H2 2O O 2ATP 糖糖 的的 有有 氧氧 氧氧 化化 底物磷酸化底物磷酸化 氧化磷酸化氧化磷酸化23ATP211ATP葡萄糖葡萄糖 6 COCO2 2+6H+6H2 2O O+？mol ATP糖原中的糖原中的
38、1mol葡萄糖葡萄糖 6 COCO2 2+6H+6H2 2O O+？mol ATP 36/38 ATP37/39 ATP22/3ATP2ATP-酮戊二酸酮戊二酸氨基酸、糖及脂肪代谢的联系氨基酸、糖及脂肪代谢的联系草酰乙酸草酰乙酸延胡索酸延胡索酸琥珀酰琥珀酰CoACoA柠檬酸柠檬酸乙酰乙酰CoA磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸甘油三酯甘油三酯葡萄糖或糖原葡萄糖或糖原磷酸丙糖磷酸丙糖乳酸乳酸丙酮酸丙酮酸酮体酮体磷酸甘油磷酸甘油脂肪酸脂肪酸乙酰乙酰乙酰乙酰CoAGlu Leu、Met、Ser、Thr、ValArgGlnHisPro Leu、Lys、Phe、Tyr、TrpIleLeuTrpAsp、As
39、nPhe、TyrAla、CysGly、SerThr、Trp蛋白质蛋白质三羧酸循环的限速酶及其调节三羧酸循环的限速酶及其调节酶酶 的的 名名 称称柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系变构激活剂变构激活剂ADP变构抑制剂变构抑制剂ATPNADH ATP、NADH、琥珀酰琥珀酰CoAP丙酮酸氧化和三羧酸循环的调节琥珀酰琥珀酰CoA草酰乙酸草酰乙酸苹果酸苹果酸琥珀酸琥珀酸-酮戊二酸酮戊二酸异柠檬酸异柠檬酸柠檬酸柠檬酸延胡索酸延胡索酸乙酰辅酶乙酰辅酶A A丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoACoA、NADHNADH、ATPATPNADHNADH琥珀酰琥珀酰CoA、
40、NADH、ATP 三羧酸循环不仅是各种有机物质三羧酸循环不仅是各种有机物质氧化分解的共同途径、释放能量最多氧化分解的共同途径、释放能量最多的氧化分解阶段，而且架起了三大类的氧化分解阶段，而且架起了三大类物质相互转化、相互联系的桥梁。物质相互转化、相互联系的桥梁。写出三羧酸循环的反应过程，标出脱写出三羧酸循环的反应过程，标出脱羧、脱氢、产能部位，指出限速酶羧、脱氢、产能部位，指出限速酶及其调及其调节物节物。小结：小结：返回返回糖酵解与三羧酸循环糖酵解过程柠檬柠檬 酸酸草酰乙酸草酰乙酸 乙酰CoACoAH2O顺乌头酸顺乌头酸 琥珀酰琥珀酰CoA 异柠檬酸异柠檬酸 H2OH2ONAD+NADH+H+
41、CO2延胡索酸延胡索酸 苹果酸苹果酸 FADFADH2H2O草酰琥珀酸草酰琥珀酸 CO2NAD+NADH+H+三羧酸循环三羧酸循环琥珀酸琥珀酸 GDPGTPATPNADH+H+NAD+-酮戊二酮戊二 酸酸CO2CO2H HH HH2H HNAD+NAD+NAD+FADATP三、磷酸戊糖途径pentose phosphate pathway 概概 念念 过过 程程 小小 结结 生理意义生理意义磷酸戊糖途径的概念以以6-6-葡萄糖开始，在葡萄糖开始，在6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶催化磷酸葡萄糖脱氢酶催化下形成下形成6-6-磷酸葡萄糖酸，进而代谢生成磷酸戊磷酸葡萄糖酸，进而代谢生成磷酸戊糖为中间代谢物的
42、过程，称为磷酸戊糖途径。糖为中间代谢物的过程，称为磷酸戊糖途径。磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径(phosphopentose pathway)又称磷酸已糖旁路又称磷酸已糖旁路(hexose monophosphate shunt,HMS)。磷酸戊糖途径的过程第一阶段：第一阶段：氧化反应氧化反应 生成生成NADPHNADPH和和COCO2 2第二阶段：第二阶段：非氧化反应非氧化反应 一系列基团转移反应一系列基团转移反应 (生成生成3-3-磷酸甘油醛和磷酸甘油醛和6-6-磷酸果糖磷酸果糖)(1)6-磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸葡萄糖酸内酯NADP+NADPH+H+CCCCCCH2OPO3H2HOHHOHO
43、HHHHOHO6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖glucose 6-phosphateglucose 6-phosphateCCCCCCH2OPO3H2HOHHOHOHHHOO6-6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯6-phosphoglucono-lactone6-phosphoglucono-lactone6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶glucose 6-phosphate glucose 6-phosphate dehydrogenase(dehydrogenase(G6PDG6PD)限速酶，对NADP+有高度特异性6-磷酸葡萄糖酸内酯 转变为6-磷酸葡萄糖酸CCCCCCH2OPO3
44、H2HOHHOHOHHHOO6-6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯6-phosphoglucono-lactone6-phosphoglucono-lactoneOHOHCCCCCCH2OPO3H2HOHHOHOHHHO6-6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸6-phosphogluconate6-phosphogluconateH H2 2O O内酯酶内酯酶lactonaselactonaseCOCO2 2(2)6-磷酸葡萄糖酸转变为 5-磷酸核酮糖OHOHCCCCCCH2OPO3H2HOHHOHOHHHO6-6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸6-phosphogluconate6-phosphoglu
45、conateOHOHCCCCCCH2OPO3H2HOHHOHOHHHOOHCH2OHCCCCH2OPO3H2OHOHHNADP+NADPH+H+OHCH2OHCCCCH2OPO3H2OHOHH5-5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖ribuloseribulose 5-phosphate 5-phosphate6-6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶磷酸葡萄糖酸脱氢酶6-phosphogluconate dehydrogenase6-phosphogluconate dehydrogenaseOHCH2OHCCCCH2OPO3H2OHOHH5-5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖ribuloseribulose 5-phospha
46、te 5-phosphate(3)三种五碳糖的互换HOHOHCHOCCCCH2OPO3H2HOHH5-5-磷酸核糖磷酸核糖ribose 5-phosphateribose 5-phosphate异构酶异构酶OHCH2OHCCCCH2OPO3H2OHOHH5-5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖xylulosexylulose 5-phosphate 5-phosphate差向酶差向酶(5)二分子五碳糖的基团转移反应OHCH2OHCCCCH2OPO3H2OHOHH5-5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖ribuloseribulose 5-phosphate 5-phosphateHOHOHCHOCCCCH2OPO3H
47、2HOHH5-5-磷酸核糖磷酸核糖ribose 5-phosphateribose 5-phosphateOHCHOCCH2OPO3H2H3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛glyceraldehyde 3-phosphateHOHHOHOHCCCCCH2OPO3H2HOHHCH2OHCO7-7-磷酸景天糖磷酸景天糖sedoheptulose 7-phosphate转酮醇酶转酮醇酶(TPP)(TPP)OHCH2OHCCCCH2OPO3H2OHOHHOHCH2OHCCCCH2OPO3H2OHOHH(6)七碳糖与三碳糖的基团转移反应HOHHOHOHCCCCCH2OPO3H2HOHHCH2OHCO7-7-磷
48、酸景天糖磷酸景天糖sedoheptulose 7-phosphateOHCHOCCH2OPO3H2H3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛glyceraldehyde 3-phosphateHOHHOHOHCCCCCH2OPO3H2HOHHCH2OHCOHOHHOHOHCCCCCH2OPO3H2HOHHCH2OHCO转醛醇酶转醛醇酶OHCHOCCCH2OPO3H2HOHH4-4-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖erythrose 4-phosphateHOHOHCCCH2OPO3H2HHOHCH2OHCCO6-6-磷酸果糖磷酸果糖fructose 6-phosphate(7)四碳糖与五碳糖的基团转移反应OHCHOC
49、CCH2OPO3H2HOHH4-4-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖erythrose 4-phosphateOHCH2OHCCCCH2OPO3H2OHOHH5-5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖ribuloseribulose 5-phosphate 5-phosphateOHCHOCCH2OPO3H2H3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛glyceraldehyde 3-phosphateHOHOHCCCH2OPO3H2HHOHCH2OHCCO6-6-磷酸果糖磷酸果糖fructose 6-phosphate转酮醇酶转酮醇酶(TPP)(TPP)经一系列反应：经一系列反应：6C6 5C5 +6CO2 总反应：总反应：6(G
50、-6-P)5(R-5-P)+6CO2+12NADPH6(6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖)+6O2 6(5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖)+6CO2+6H2O+36ATP核酮糖核酮糖核酮糖核酮糖核酮糖核酮糖核酮糖核酮糖核酮糖核酮糖核酮糖核酮糖木酮糖木酮糖 核糖核糖木酮糖木酮糖木酮糖木酮糖木酮糖木酮糖 核糖核糖C3PC7PC2C4PC3C6PC2C3PC6PC3PC6PC6PC6P磷酸戊糖途径小结x 反应部位：反应部位：胞浆胞浆x 反应底物：反应底物：6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖x 重要反应产物：重要反应产物：NADPHNADPH、5-5-磷酸核糖磷酸核糖x 限限 速速 酶：酶：6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄
