生物化學(xué)：Chapter 5 糖代謝

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1、生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry糖糖 代代 謝謝Metabolism of Carbohydrates第第 五五 章章生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry內(nèi)容提要：內(nèi)容提要：第一節(jié)第一節(jié) 單糖、寡糖、多糖單糖、寡糖、多糖第二節(jié)第二節(jié) 糖的無氧分解糖的無氧分解第三節(jié)第三節(jié) 糖的有氧氧化糖的有氧氧化第四節(jié)第四節(jié) 磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑第五節(jié)第五節(jié)糖異生糖異生第六節(jié)第六節(jié) 多糖和寡糖的合成與分解多糖和寡糖的合成與分解第七節(jié)第七節(jié) 血糖及其調(diào)節(jié)（自學(xué)）血糖及其調(diào)節(jié)（自學(xué)）單糖的分解單糖的分解與合成與合成生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry第第 一一 節(jié)節(jié) 單糖、寡糖、多糖單糖、

2、寡糖、多糖Monosaccharide、oligosaccharide & polysaccharide生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry糖的概念糖的概念糖糖(carbohydrates)(carbohydrates)即即碳水化合碳水化合物物，其化學(xué)本質(zhì)為，其化學(xué)本質(zhì)為多羥醛多羥醛（葡萄糖）（葡萄糖）或或多羥酮類多羥酮類（果糖）及其衍生物或多（果糖）及其衍生物或多聚物。聚物。生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry 人類食物中的糖主要有植物淀粉、人類食物中的糖主要有植物淀粉、動物糖原以及麥芽糖、蔗糖、乳糖、動物糖原以及麥芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以葡萄糖等，其中以淀粉淀粉為主。

3、為主。生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry單糖、寡糖、多糖單糖、寡糖、多糖 單糖單糖(Monosaccharide)(Monosaccharide)是最簡單的糖，不再被水是最簡單的糖，不再被水解成更小的糖單位。根據(jù)其所含碳原子數(shù)目分為丙解成更小的糖單位。根據(jù)其所含碳原子數(shù)目分為丙糖、丁糖、戊糖和己糖。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點又分為醛糖、丁糖、戊糖和己糖。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點又分為醛糖和酮糖。糖和酮糖。 寡糖寡糖(Oligosaccharide)(Oligosaccharide)是少數(shù)單糖（是少數(shù)單糖（2-102-10個）個）的縮合產(chǎn)物，低聚糖通常指的縮合產(chǎn)物，低聚糖通常指2020個以下的單糖的縮合個以下

4、的單糖的縮合產(chǎn)物。產(chǎn)物。 多糖多糖(Polysaccharide)(Polysaccharide)是多個單糖以是多個單糖以糖苷鍵糖苷鍵連接連接而形成的高聚物。常見的多糖有淀粉、糖原、纖維而形成的高聚物。常見的多糖有淀粉、糖原、纖維素等。素等。生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry葡萄糖葡萄糖果糖果糖蔗糖蔗糖生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry棉籽糖棉籽糖麥芽糖麥芽糖乳糖乳糖蔗糖蔗糖生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry纖維素纖維素淀粉淀粉生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry糖的生理功能糖的生理功能1. 提供能源提供能源 人體內(nèi)人體內(nèi)70%70%能量來源于糖的分解代謝，能量來

5、源于糖的分解代謝，1 1克葡萄糖在體內(nèi)徹底氧化，可釋放克葡萄糖在體內(nèi)徹底氧化，可釋放16.7KJ16.7KJ能量。能量。 糖代謝的某些中間產(chǎn)物，可用來合成糖代謝的某些中間產(chǎn)物，可用來合成脂肪、氨基酸、膽固醇、核苷酸等。脂肪、氨基酸、膽固醇、核苷酸等。生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry3. 構(gòu)成細胞的成分構(gòu)成細胞的成分 糖脂：神經(jīng)組織和生物膜的主要成分。糖脂：神經(jīng)組織和生物膜的主要成分。 糖蛋白：可作為抗體、酶、激素等。糖蛋白：可作為抗體、酶、激素等。4. 構(gòu)成某些生物活性物質(zhì)構(gòu)成某些生物活性物質(zhì) 糖的磷酸衍生物可以形成體內(nèi)許多重糖的磷酸衍生物可以形成體內(nèi)許多重要的活性物質(zhì)，如：要的活性

6、物質(zhì)，如：NADNAD、FADFAD等。等。生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry淀粉淀粉 麥芽糖麥芽糖+麥芽三糖麥芽三糖 （40%） （25%）-臨界糊精臨界糊精+異麥芽糖異麥芽糖 （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 -臨界糊精酶臨界糊精酶 消化吸收過程消化吸收過程 腸粘膜上腸粘膜上皮細胞刷皮細胞刷狀緣狀緣 胃胃 口腔口腔 腸腔腸腔 胰液中的胰液中的-淀粉酶淀粉酶 主動吸收主動吸收血液血液或易化擴散或易化擴散生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry第第 二二 節(jié)節(jié) 糖的無氧分解糖的無氧分解Glycolysis生物化學(xué)生物化學(xué) Bio

7、chemistry糖代謝的概況糖代謝的概況 糖代謝主要涉及單糖和多聚糖在生物糖代謝主要涉及單糖和多聚糖在生物體內(nèi)如何被利用和儲存的過程，即體內(nèi)如何被利用和儲存的過程，即糖糖的分解和糖原的合成的分解和糖原的合成。 生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry糖代謝的概況糖代謝的概況 葡萄糖葡萄糖 酵解途徑酵解途徑有氧有氧/無氧無氧丙酮酸丙酮酸 有氧有氧 無氧無氧 乳酸乳酸 糖異生途徑糖異生途徑 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 磷酸戊糖磷酸戊糖途徑途徑磷酸核糖磷酸核糖 + NADPH+H+淀粉淀粉消化與吸收消化與吸收 H2OCO2 ATP 生物

8、化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry動物細胞動物細胞植物細胞植物細胞細胞膜細胞膜細胞質(zhì)細胞質(zhì)線粒體線粒體 高爾基體高爾基體細胞核細胞核內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)溶酶體溶酶體細胞壁細胞壁葉綠體葉綠體有色體有色體白色體白色體液體液體晶體晶體分泌物分泌物吞噬吞噬中心體中心體胞飲胞飲細胞膜細胞膜 丙酮酸氧化丙酮酸氧化 三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán) 磷酸戊糖磷酸戊糖途徑途徑 糖酵解糖酵解生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry葡萄糖（葡萄糖（glucose）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)CHOOHHOHHOHHOHHHOCHOC OHCHHOCOHHCOHHCH2OHHOHOHHOHHOHHOHCH2HHO12345612345612345

9、6開鏈型環(huán)型開鏈型生物化學(xué)生物化學(xué) BiochemistryOHOHHOHHOHHOHCH2HHOOHCH2OHHCH2OHHHOHOHO葡萄糖（glucose ）果糖（fructose）123456123456生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry一、糖酵解一、糖酵解(glycolysis)的定義的定義糖酵解是將糖酵解是將葡萄糖葡萄糖降解為降解為丙酮酸丙酮酸并伴隨著并伴隨著ATP生成生成的一系列反應(yīng)，是生物體內(nèi)普遍存在的葡萄糖降的一系列反應(yīng)，是生物體內(nèi)普遍存在的葡萄糖降解的途徑。該途徑也稱作解的途徑。該途徑也稱作Embden-Meyethof-Parnas途途徑，簡稱徑，簡稱EMP途徑途

10、徑。葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸 ATP生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry二、糖酵解的反應(yīng)過程二、糖酵解的反應(yīng)過程反應(yīng)部位：反應(yīng)部位：胞液胞液/細胞質(zhì)細胞質(zhì)己糖磷酸化己糖磷酸化（3步）步）第一階段第一階段第二階段第二階段磷酸己糖裂解磷酸己糖裂解（2步）步）第三階段第三階段ATP和丙酮酸生成和丙酮酸生成（5步）步）大體過程：大體過程：3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛葡萄糖葡萄糖1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖丙酮酸丙酮酸（一）（一）己糖磷酸化己糖磷酸化（3 3步反應(yīng)）步反應(yīng)）1. 葡萄糖葡萄糖磷酸化為磷酸化為6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖（glucose-6-phosphate, G-6-P)OHOHHOHH

11、OHHOHCH2HHOOHOHHOHHOHHOHCH2HOPATP ADP己糖激酶Mg2+GG-6-P 磷酸化使葡萄糖分子增大，不能自由逸出細胞；磷酸化使葡萄糖分子增大，不能自由逸出細胞； 己糖激酶己糖激酶(hexokinase, HK)(hexokinase, HK)分四型，肝中為葡萄糖激酶分四型，肝中為葡萄糖激酶 (glucokinase, GK)(glucokinase, GK)； 消耗消耗1 1分子分子ATPATP，反應(yīng)，反應(yīng)不可逆不可逆。2. 6-磷酸葡萄糖異構(gòu)為磷酸葡萄糖異構(gòu)為6-磷酸果糖磷酸果糖 (fructose-6-phosphate, F-6-P)OHOHHOHHOHHOH

12、CH2HOPG-6-PF-6-P磷酸己糖 異構(gòu)酶OHCH2OHHCH2OHHHOHOOP3. 6-磷酸果糖轉(zhuǎn)變成磷酸果糖轉(zhuǎn)變成1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 (1,6-fructose-biphosphate, F-1,6-二二P) 是第二個磷酸化反應(yīng)，消耗是第二個磷酸化反應(yīng)，消耗1 1分子分子ATPATP，反應(yīng)，反應(yīng)不可逆不可逆。 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶(phosphofructo-kinase, PFK)(phosphofructo-kinase, PFK)是糖酵是糖酵解的解的限速酶限速酶。4. 磷酸己糖裂解成磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖分子磷酸丙糖 反應(yīng)可逆反應(yīng)可逆, ,由醛縮酶由醛縮酶

13、(aldolase)(aldolase)催化催化6C3C3C（二）（二）磷酸己糖裂解磷酸己糖裂解（2 2步反應(yīng)）步反應(yīng)）生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry5. 磷酸丙糖同分異構(gòu)化磷酸丙糖同分異構(gòu)化 磷酸丙糖異構(gòu)酶（磷酸丙糖異構(gòu)酶（triose phosphate triose phosphate isomerase)isomerase) G2G2分子分子3-3-磷酸甘油醛，消耗磷酸甘油醛，消耗2 2分子分子ATPATP。CH2C OOPCHOCHOHCH2OPCH2OH磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛磷酸丙糖異構(gòu)酶6. 3-磷酸甘油醛氧化為磷酸甘油醛氧化為1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸CH

14、OCHOHCH2OP3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H +Pi3-磷酸甘油醛 脫氫酶CCHOHCH2OPOOP1，3-二磷酸甘油酸 醛基脫氫氧化成羧基，并加入一分子磷酸，形成混醛基脫氫氧化成羧基，并加入一分子磷酸，形成混合酸酐。脫下的氫由合酸酐。脫下的氫由NADNAD+ +接受。此步為糖酵解中接受。此步為糖酵解中唯一唯一一步脫氫反應(yīng)一步脫氫反應(yīng)。（三）（三）丙酮酸的生成丙酮酸的生成（5 5步反應(yīng)）步反應(yīng)）7. 1,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 此步為此步為底物水平磷酸化底物水平磷酸化 底物水平磷酸化（底物水平磷酸化（substrate level phosp

15、horlationsubstrate level phosphorlation）：）：物質(zhì)在生物氧化過程中，常生成一些含有高能鍵的化合物，物質(zhì)在生物氧化過程中，常生成一些含有高能鍵的化合物，而這些化合物可直接偶聯(lián)而這些化合物可直接偶聯(lián)ATPATP或或GTPGTP的合成，這種產(chǎn)生的合成，這種產(chǎn)生ATPATP等高能分子的方式稱為底物水平磷酸化。等高能分子的方式稱為底物水平磷酸化。 反應(yīng)可逆反應(yīng)可逆COO- -CHOHCH2OP3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 激酶CCHOHCH2OPOOP1，3-二磷酸甘油酸ADP ATP8. 3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿岣视退徂D(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸磷酸甘油酸COO- -CHO

16、HCH2OP3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 變位酶COO- -CHCH2OHOP2-磷酸甘油酸9. 2-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成磷酸烯醇式丙酮酸磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)COO- -CHCH2OHOP2-磷酸甘油酸COO- -CCH2O磷酸烯醇式 丙酮酸P+ H2O烯醇化酶反應(yīng)引起分子內(nèi)能量重新分布，形成高能磷反應(yīng)引起分子內(nèi)能量重新分布，形成高能磷酸鍵。酸鍵。生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry10. PEP轉(zhuǎn)變成丙酮酸（轉(zhuǎn)變成丙酮酸（pyruvate) 第二個第二個底物水平磷酸化底物水平磷酸化，反應(yīng)，反應(yīng)不可逆不可逆。 烯醇式立即自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)橥?。烯醇式立即自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)橥?。COO- -

17、CCH3ADP ATPCOO- -CCH2OPEPP丙酮酸激酶O丙酮酸生物化學(xué)生物化學(xué) BiochemistryCOO- -CCH3NAD+NADH+H +O丙酮酸COO- -CHOHCH3乳酸脫氫酶乳酸 此為還原反應(yīng)，是一步加氫反應(yīng)，其此為還原反應(yīng)，是一步加氫反應(yīng)，其NADH+HNADH+H+ +來自于來自于3-3-磷酸甘油醛脫氫。磷酸甘油醛脫氫。 （四）丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸（四）丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸(lactate)反應(yīng)條件：反應(yīng)條件：無氧無氧糖酵解的全過程糖酵解的全過程1. 1. 三步不可逆反應(yīng)：己糖激酶、磷酸果三步不可逆反應(yīng)：己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶糖激酶、丙酮酸激酶2. 2. 兩步

18、耗能反應(yīng)：兩步耗能反應(yīng)： G GG-6-P;G-6-P; F-6-PF-6-PF-1,6-F-1,6-二二P P3. 3. 兩步產(chǎn)能反應(yīng)：兩步產(chǎn)能反應(yīng)： 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； PEPPEP丙酮酸丙酮酸4. 4. 一步脫氫反應(yīng)：一步脫氫反應(yīng)：3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛1,3-1,3-二磷酸甘油酸；二磷酸甘油酸； 一步加氫反應(yīng)：丙酮酸一步加氫反應(yīng)：丙酮酸乳酸乳酸5. 5. 凈生成能量凈生成能量2 2分子分子ATPATP關(guān)鍵酶（關(guān)鍵酶（key enzymekey enzyme）: : 在一條代謝途徑的多酶系統(tǒng)在一條代謝途徑的多酶系統(tǒng)中，通常存在一

19、種或少數(shù)幾種中，通常存在一種或少數(shù)幾種催化不可逆反應(yīng)的酶催化不可逆反應(yīng)的酶，這些酶這些酶決定代謝途徑反應(yīng)方向決定代謝途徑反應(yīng)方向。如己糖激酶、磷酸果。如己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶。糖激酶、丙酮酸激酶。限速酶（限速酶（rate-limiting enzymerate-limiting enzyme）: : 一條代謝途徑中一條代謝途徑中，催化活力最低，米氏常數(shù)最大，也就是，催化活力最低，米氏常數(shù)最大，也就是催化反應(yīng)速催化反應(yīng)速度最慢的酶度最慢的酶，它，它決定整個代謝途徑的速度決定整個代謝途徑的速度。如磷酸果。如磷酸果糖激酶。糖激酶。調(diào)節(jié)酶（調(diào)節(jié)酶（regulatory enzymeregu

20、latory enzyme）: : 酶的活性受到細胞酶的活性受到細胞內(nèi)各種信號的調(diào)節(jié)，是代謝調(diào)節(jié)的作用點。內(nèi)各種信號的調(diào)節(jié)，是代謝調(diào)節(jié)的作用點。生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry 總反應(yīng)總反應(yīng)： 葡萄糖葡萄糖 + 2ADP + 2Pi + 2NAD+ 2丙酮酸丙酮酸 + 2ATP + 2NADH + 2H+ + 2H2O ATP的生成：的生成： 糖酵解時，糖酵解時，1 1分子葡萄糖共生成分子葡萄糖共生成4 4分子分子 ATPATP，凈生成凈生成2 2分子分子ATPATP和和2 2分子分子NADH+HNADH+H+ +。能量支票能量支票4 4或或6 6分子分子ATPATP其它單糖的酵解其

21、它單糖的酵解二、糖酵解的調(diào)節(jié)二、糖酵解的調(diào)節(jié)（一）（一）6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1（PFK-1）最重要最重要生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry（二）丙酮酸激酶（二）丙酮酸激酶 變構(gòu)調(diào)節(jié)：變構(gòu)調(diào)節(jié)： F-1,6- F-1,6-二二P P和和PEPPEP是丙酮酸激酶的變構(gòu)激活劑；是丙酮酸激酶的變構(gòu)激活劑；ATPATP、檸檬酸和長鏈脂肪酸是丙酮酸激酶的變構(gòu)抑制劑。、檸檬酸和長鏈脂肪酸是丙酮酸激酶的變構(gòu)抑制劑。 共價修飾調(diào)節(jié)：共價修飾調(diào)節(jié)： 胰高血糖素通過胰高血糖素通過cAMPcAMP和和PKAPKA使其磷酸化而抑制其活性。使其磷酸化而抑制其活性。（三）葡萄糖激酶與己糖激酶（三）葡萄糖激

22、酶與己糖激酶 己糖激酶是別構(gòu)酶，有四種同工酶，存在于己糖激酶是別構(gòu)酶，有四種同工酶，存在于不同組織中，可催化多種己糖磷酸化，不同組織中，可催化多種己糖磷酸化，G-6-G-6-P P可反饋抑制己糖激酶可反饋抑制己糖激酶； 葡萄糖激酶不是別構(gòu)酶，為己糖激酶同工酶葡萄糖激酶不是別構(gòu)酶，為己糖激酶同工酶IVIV型，存在與肝細胞內(nèi)，只催化葡萄糖磷酸型，存在與肝細胞內(nèi)，只催化葡萄糖磷酸化，化，胰島素胰島素可誘導(dǎo)葡萄糖激酶的合成?？烧T導(dǎo)葡萄糖激酶的合成。生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry 己糖激酶己糖激酶 葡萄糖激酶葡萄糖激酶存在部位存在部位 肝外組織肝外組織 肝肝Km 值值 0.1mmol/L 1

23、0mmol/L底物底物 G, 果糖果糖, 甘露糖甘露糖 G調(diào)節(jié)調(diào)節(jié) G-6-P反饋抑制反饋抑制 胰島素誘導(dǎo)胰島素誘導(dǎo)己糖激酶和葡萄糖激酶的比較己糖激酶和葡萄糖激酶的比較 三、丙酮酸的去路三、丙酮酸的去路 有氧條件下，進入線粒體變成乙酰有氧條件下，進入線粒體變成乙酰CoACoA參加三羧酸參加三羧酸循環(huán)，徹底氧化產(chǎn)生循環(huán)，徹底氧化產(chǎn)生COCO2 2和和H H2 2O O。 無氧條件下，加氫還原生成乳酸。無氧條件下，加氫還原生成乳酸。 在酵母等微生物中，丙酮酸脫羧生成乙醛，再加氫在酵母等微生物中，丙酮酸脫羧生成乙醛，再加氫還原生成乙醇。還原生成乙醇。COO- -CCH3NAD+NADH+H +O丙酮

24、酸CH3C丙酮酸脫氫酶 復(fù)合體乙酰OSCoACoA+ HSCoA+ CO2CO2+H2OCOO- -CCH3NAD+NADH+H +O丙酮酸COO- -CHOHCH3乳酸脫氫酶乳酸CH2OHCH3乙醇乙醇 NADH+H+ NAD+CO2乙醛乙醛CHOCH3COOHC=OCH3丙酮酸丙酮酸生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistryu機體缺氧時的主要供能方式。機體缺氧時的主要供能方式。u機體供氧充足情況下少數(shù)組織的能量來機體供氧充足情況下少數(shù)組織的能量來源。如成熟紅細胞、神經(jīng)、骨髓、皮膚、源。如成熟紅細胞、神經(jīng)、骨髓、皮膚、視網(wǎng)膜等。視網(wǎng)膜等。u糖無氧分解不僅提供能量，還能提供碳糖無氧分解不僅提供

25、能量，還能提供碳源物質(zhì)，參與源物質(zhì)，參與PrPr、脂肪酸的生物合成，、脂肪酸的生物合成，如丙酮酸。如丙酮酸。四、糖酵解的生理意義四、糖酵解的生理意義生物化學(xué)生物化學(xué) BiochemistryAerobic Oxidation of Glucose第第 三三 節(jié)節(jié)糖的有氧氧化糖的有氧氧化生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry 葡萄糖在葡萄糖在有氧條件有氧條件下，徹底氧化成下，徹底氧化成水水和和COCO2 2的反應(yīng)過程稱為的反應(yīng)過程稱為有氧氧化有氧氧化。這。這是糖氧化的是糖氧化的主要方式主要方式。一、一、有氧氧化的反應(yīng)過程有氧氧化的反應(yīng)過程分為三個階段：分為三個階段：丙酮酸胞液線粒體第一階段

26、（同酵解）第二階段第三階段三羧酸循環(huán)氧化磷酸化CO2+ H2O+ATP丙酮酸乙酰CoAG乳酸乳酸無氧無氧有氧有氧生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry（一）（一） 丙酮酸的氧化脫羧丙酮酸的氧化脫羧 經(jīng)脫氫、脫羧、?；梢阴＝?jīng)脫氫、脫羧、酰化生成乙酰CoA，這是不可逆反應(yīng)。在這是不可逆反應(yīng)。在線粒體線粒體內(nèi)進行。內(nèi)進行。COO- -CCH3NAD+NADH+H +O丙酮酸CH3C丙酮酸脫氫酶 復(fù)合體乙酰OSCoACoA+ HSCoA+ CO2生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry丙酮酸脫氫酶復(fù)合體丙酮酸脫氫酶復(fù)合體 硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶（硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶（E2）由由三種酶三種酶組成組成 丙

27、酮酸脫羧酶（丙酮酸脫羧酶（E1） 二氫硫辛酸脫氫酶（二氫硫辛酸脫氫酶（E3）六種輔助因子六種輔助因子：TPP（VB1）、）、NAD+（Vpp）、）、硫辛酸、硫辛酸、FAD（VB2）、）、HSCoA（泛酸）、（泛酸）、Mg2+生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry丙酮酸脫氫酶復(fù)合體丙酮酸脫氫酶復(fù)合體HSCoANAD+硫辛酸硫辛酸生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry焦磷酸硫胺素（焦磷酸硫胺素（TPPTPP）是糖代謝中）是糖代謝中羰基碳羰基碳（醛和酮）合成與裂解（醛和酮）合成與裂解的輔酶。的輔酶。生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry焦焦磷磷酸酸輔酶輔酶A A（CoACoA）是許多?；?/p>

28、轉(zhuǎn)移酶類的輔酶，參與糖、脂類、氨）是許多酰基轉(zhuǎn)移酶類的輔酶，參與糖、脂類、氨基酸的代謝，主要起基酸的代謝，主要起傳遞?；鶄鬟f?；淖饔谩５淖饔?。輔酶輔酶A結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry黃黃素素腺腺嘌嘌呤呤二二核核苷苷酸酸黃素腺嘌呤二核苷酸（黃素腺嘌呤二核苷酸（FADFAD）在生物體內(nèi)氧化還原反應(yīng)中其）在生物體內(nèi)氧化還原反應(yīng)中其傳遞氫和傳遞氫和電子電子作用，對糖、脂肪、蛋白代謝有影響。作用，對糖、脂肪、蛋白代謝有影響。煙酰胺腺嘌呤二核煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（輔酶苷酸（輔酶I I）在）在反應(yīng)中起到反應(yīng)中起到傳遞電傳遞電子和氫子和氫的作用。的作用。E1E2E3SHSCOFADTPP

29、E1E2E3SSFADTPPE1E2E3SSFADTPPCH3CHOHCH3E1E2E3SSFADH2TPPE1E2E3HSHSFADTPPCH3COCOO- -CO2CoA-SHS CoACOCH3NAD+NADH + H+硫辛酸硫辛酸 TPPTPP使羰基使羰基碳的裂解碳的裂解硫辛酸作為硫辛酸作為氫載體和?；鶜漭d體和酰基載體載體 CoACoA作為?；鳛轷；d體接受酰基載體接受?；?FADFAD作為氫載作為氫載體接受體接受H H NADNAD作為氫載作為氫載體傳遞體傳遞H H丙酮酸脫氫酶系丙酮酸脫氫酶系生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry 由由乙酰乙酰CoACoA與與草酰乙酸草酰乙酸縮

30、合成檸檬酸開始，經(jīng)反復(fù)脫縮合成檸檬酸開始，經(jīng)反復(fù)脫氫、脫羧再生成草酰乙酸的循環(huán)反應(yīng)過程。又稱檸檬氫、脫羧再生成草酰乙酸的循環(huán)反應(yīng)過程。又稱檸檬酸循環(huán)和酸循環(huán)和KrebsKrebs循環(huán)。循環(huán)。 動植物、微生物普遍存在，動植物、微生物普遍存在，糖糖代謝主要途徑，代謝主要途徑，脂肪脂肪、蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)分解最終途徑。分解最終途徑。19531953年獲諾貝爾獎。年獲諾貝爾獎。 部位：部位：線粒體基質(zhì)線粒體基質(zhì)（二）（二） 三羧酸循環(huán)（三羧酸循環(huán)（TCA）(tricarboxylic acid cycle)乙酰乙酰CoACoA草酰乙酸草酰乙酸檸檬酸檸檬酸合酶合酶檸檬酸檸檬酸1. 三羧酸循環(huán)的反應(yīng)過程三羧酸循

31、環(huán)的反應(yīng)過程（1 1）檸檬酸的生成）檸檬酸的生成 該步反應(yīng)不可逆。該步反應(yīng)不可逆。 檸檬酸合酶是檸檬酸合酶是TCATCA循環(huán)的限速酶循環(huán)的限速酶。其活性受。其活性受ATPATP、NADHNADH、琥珀酰、琥珀酰CoACoA、脂酰、脂酰CoACoA等抑制。等抑制。2C4C6C生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry檸檬酸檸檬酸異檸檬酸異檸檬酸順烏頭酸酶順烏頭酸酶順烏頭酸酶順烏頭酸酶順烏頭酸順烏頭酸（2 2）檸檬酸生成異檸檬酸）檸檬酸生成異檸檬酸6C6C6C生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry異檸檬酸異檸檬酸異檸檬酸異檸檬酸脫氫酶脫氫酶- -酮戊二酸酮戊二酸（3 3）異檸檬酸生成）異檸檬酸

32、生成-酮戊二酸酮戊二酸 該步反應(yīng)不可逆。該步反應(yīng)不可逆。 異檸檬酸脫氫酶是一種變構(gòu)調(diào)節(jié)酶，活性受異檸檬酸脫氫酶是一種變構(gòu)調(diào)節(jié)酶，活性受NADHNADH和和ATPATP抑制，但被抑制，但被NADNAD+ +、ADPADP和和AMPAMP激活。激活。6C5C-酮戊二酸酮戊二酸-酮戊二酸酮戊二酸脫氫酶系脫氫酶系琥珀酰琥珀酰CoACoA（4 4）-酮戊二酸生成琥珀酰酮戊二酸生成琥珀酰CoACoA 琥珀酰琥珀酰CoACoA含有含有高能硫酯鍵高能硫酯鍵，反應(yīng)不可逆。，反應(yīng)不可逆。 - -酮戊二酸脫氫酶系與丙酮酸脫氫酶系類似，由酮戊二酸脫氫酶系與丙酮酸脫氫酶系類似，由3 3種種酶和酶和6 6種輔助因子組成。

33、種輔助因子組成。 - -酮戊二酸脫氫酶系是酮戊二酸脫氫酶系是TCATCA循環(huán)的調(diào)節(jié)點，反應(yīng)受產(chǎn)循環(huán)的調(diào)節(jié)點，反應(yīng)受產(chǎn)物物NADHNADH、琥珀酰、琥珀酰CoACoA、ATPATP、GTPGTP的反饋抑制。的反饋抑制。5C4C（5 5）琥珀酰）琥珀酰CoACoA生成琥珀酸生成琥珀酸琥珀酰琥珀酰CoACoA琥珀酰琥珀酰CoACoA合成酶合成酶琥珀酸琥珀酸 琥珀酰琥珀酰CoACoA的的高能硫酯鍵斷裂，釋放能量生成高能硫酯鍵斷裂，釋放能量生成GTPGTP。 GTP GTP可以將高能磷酸鍵轉(zhuǎn)給可以將高能磷酸鍵轉(zhuǎn)給ADPADP，生成，生成ATPATP。 此步反應(yīng)為此步反應(yīng)為TCATCA中唯一一步中唯一一步

34、底物水平磷酸化反應(yīng)底物水平磷酸化反應(yīng)。4C4C生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry琥珀酸琥珀酸琥珀酸脫氫酶琥珀酸脫氫酶延胡索酸延胡索酸（6 6）琥珀酸生成延胡索酸）琥珀酸生成延胡索酸4C4C生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry延胡索酸延胡索酸延胡索酸酶延胡索酸酶蘋果酸蘋果酸（7 7）延胡索酸生成蘋果酸）延胡索酸生成蘋果酸4C4C生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry蘋果酸蘋果酸蘋果酸脫氫酶蘋果酸脫氫酶草酰乙酸草酰乙酸（8 8）蘋果酸生成草酰乙酸）蘋果酸生成草酰乙酸4C4CCOCH2COOCOOCH3COSCoACCH2COOCOOCH2HOCOOCCHCOOCOOCH2COOC

35、HCHCOOCOOCH2COOH2OH2OHOCO2CH2CH2COCOOCOOCH2CH2COOCOSCoACO2NAD+NADH+H+CH2CH2COOCOOGDP+PiGTPCHCH2COOCOOOOC CHCCOOHHONAD+NADH+H+FADFADH2H2Oacetyl CoAH2Ooxaloacetatecitrate synthasecitrateaconitasecis-aconitateaconitaseisocitrateNAD+NADH+H+isocitrate dehydrogenase-keto-glutarate-ketoglutaratedehydrogena

36、se complexsuccinyl-CoAADPATPCoASH succinyl CoA syntetasesuccinate dehydrogenasefumaratesuccinatefumarasemalatemalate dehydrogenaseHSCoAHSCoATCA草酰草酰乙酸乙酸4C乙酰乙酰CoA 2C檸檬酸檸檬酸 6C順烏順烏頭酸頭酸 6C檸檬酸合檸檬酸合成酶成酶順烏頭酸酶順烏頭酸酶順烏頭酸酶順烏頭酸酶異檸異檸檬酸檬酸 6C異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶-酮戊酮戊二酸二酸 5C-酮戊二酸酮戊二酸脫氫酶系脫氫酶系琥珀酰琥珀酰CoA 4C琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶琥珀酸琥

37、珀酸 4C琥珀酸脫氫酶琥珀酸脫氫酶延胡索酸延胡索酸 4C延胡索酸酶延胡索酸酶蘋果酸蘋果酸 4C蘋果酸脫氫酶蘋果酸脫氫酶生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry乙酰乙酰CoACoA檸檬酸檸檬酸異檸檬酸異檸檬酸-酮酮戊二酸戊二酸琥珀酰琥珀酰CoACoA琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸蘋果酸蘋果酸草酰乙酸草酰乙酸三羧酸循環(huán)小結(jié)：三羧酸循環(huán)小結(jié)： 1 1分子乙酰分子乙酰CoACoA經(jīng)兩次經(jīng)兩次脫羧生成脫羧生成2 2分子分子COCO2 2。 共發(fā)生共發(fā)生4 4次脫氫，次脫氫，3 3次次以以NADNAD+ +為受體，為受體，1 1次以次以FADFAD為受體。為受體。 發(fā)生一次底物水平磷發(fā)生一次底物水平磷酸化

38、，生成酸化，生成1 1分子分子ATPATP。 TCATCA中三個關(guān)鍵酶（催中三個關(guān)鍵酶（催化不可逆反應(yīng)）：檸檬酸化不可逆反應(yīng)）：檸檬酸合酶（限速酶）、異檸檬合酶（限速酶）、異檸檬酸脫氫酶和酸脫氫酶和-酮戊二酸脫酮戊二酸脫氫酶系氫酶系。 有氧氧化的有氧氧化的4 4個調(diào)節(jié)點個調(diào)節(jié)點：除上述三個酶，外加丙：除上述三個酶，外加丙酮酸脫氫酶系。酮酸脫氫酶系。生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry 總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：乙酰乙酰CoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+3NADH+3H+FADH2+GTP+ HSCoA 三羧酸循環(huán)的特點三羧酸循環(huán)的特點 在有氧條件下進行，產(chǎn)生的還原當(dāng)量在

39、有氧條件下進行，產(chǎn)生的還原當(dāng)量（NADHNADH和和FADHFADH2 2）經(jīng)氧化磷酸化可產(chǎn)生）經(jīng)氧化磷酸化可產(chǎn)生ATPATP，是產(chǎn)生是產(chǎn)生ATPATP的主要途徑的主要途徑。 不可逆。不可逆。 草酰乙酸的回補反應(yīng)：草酰乙酸的回補反應(yīng)：TCATCA循環(huán)主要依靠草循環(huán)主要依靠草酰乙酸接受乙酰酰乙酸接受乙酰CoACoA，中間產(chǎn)物不會因參，中間產(chǎn)物不會因參與循環(huán)而被消耗，但可以參加其他代謝而與循環(huán)而被消耗，但可以參加其他代謝而被消耗。需要通過其他途徑對草酰乙酸進被消耗。需要通過其他途徑對草酰乙酸進行補充。行補充。 1. 1. 丙酮酸羧化成草酰乙酸丙酮酸羧化成草酰乙酸( (動物體主要回補反應(yīng)動物體主要回

40、補反應(yīng)) )； 2. 2. 丙酮酸羧化成蘋果酸丙酮酸羧化成蘋果酸, ,再脫氫生成草酰乙酸；再脫氫生成草酰乙酸； 3. PEP3. PEP在磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶作用下生成草酰乙酸；在磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶作用下生成草酰乙酸； 4. 4. 天冬氨酸和天冬氨酸和-酮戊二酸轉(zhuǎn)氨基作用生成草酰乙酸和谷酮戊二酸轉(zhuǎn)氨基作用生成草酰乙酸和谷氨酸。氨酸。草酰乙酸回補反應(yīng)：草酰乙酸回補反應(yīng)：丙酮酸丙酮酸蘋果酸蘋果酸草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸草酰乙酸草酰乙酸2. 三羧酸循環(huán)的生理意義三羧酸循環(huán)的生理意義 是動物生理活動所是動物生理活動所需能源的主要來源。需能源的主要來源。 三大

41、營養(yǎng)物質(zhì)的三大營養(yǎng)物質(zhì)的共同氧化途徑。共同氧化途徑。 生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry 物質(zhì)代謝聯(lián)系的樞紐物質(zhì)代謝聯(lián)系的樞紐生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry二、二、 有氧氧化生成的有氧氧化生成的ATPG酵解途徑2NADH+H+2ATP2丙酮酸2乳酸入線粒體 氧化無氧有氧生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry 葡萄糖在氧化過程中，除了直接產(chǎn)生葡萄糖在氧化過程中，除了直接產(chǎn)生ATPATP或或GTPGTP外，還伴隨著外，還伴隨著H H+ +的傳遞，可以將的傳遞，可以將H H+ +傳遞給傳遞給NADNAD+ +或者或者FADFAD+ +，從而產(chǎn)生，從而產(chǎn)生NADH+HNADH+

42、H+ +或或FADHFADH2 2。 生成的生成的NADHNADH及及FADHFADH2 2在以后被電子傳遞鏈氧在以后被電子傳遞鏈氧化，當(dāng)電子或化，當(dāng)電子或H H通過電子傳遞體傳給通過電子傳遞體傳給O O2 2時偶聯(lián)時偶聯(lián)生成生成ATPATP，每個，每個NADHNADH生成生成2.52.5（3 3）個個ATPATP，每，每個個FADHFADH2 2生成生成1.51.5（2 2）個個ATPATP。生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry G 2G 2丙酮酸：凈產(chǎn)生丙酮酸：凈產(chǎn)生2 2分子分子ATPATP和和2 2分子分子NADHNADH。 丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoACoA：產(chǎn)生：產(chǎn)生1 1分子

43、分子NADHNADH。TCA: TCA: 一分子乙酰一分子乙酰CoACoA經(jīng)經(jīng)TCATCA產(chǎn)生產(chǎn)生3 3分子分子NADHNADH和和1 1分子分子FADHFADH2 2，加上底物水平磷酸化生成，加上底物水平磷酸化生成1 1分子分子GTPGTP（能量（能量轉(zhuǎn)移生成轉(zhuǎn)移生成ATPATP）。）。 結(jié)論結(jié)論：1 1分子葡萄糖徹底氧化成分子葡萄糖徹底氧化成COCO2 2和和H H2 2O O，可生成，可生成2 2分子分子ATPATP，1010分子分子NADHNADH，2 2分子分子FADHFADH2 2和和2 2分子分子GTPGTP；經(jīng)電子傳遞鏈氧化最終凈生成經(jīng)電子傳遞鏈氧化最終凈生成3030或或323

44、2（3636或或3838）分）分子子ATPATP。 糖酵解中，從糖酵解中，從3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛1,3-1,3-二磷酸甘油酸的過二磷酸甘油酸的過程在程在胞液胞液中產(chǎn)生中產(chǎn)生1 1分子分子NADHNADH，胞液中的胞液中的NADH+HNADH+H+ +必須進入必須進入線粒體才能轉(zhuǎn)化成線粒體才能轉(zhuǎn)化成ATPATP。但。但NADHNADH不能通過線粒體內(nèi)膜，需不能通過線粒體內(nèi)膜，需要有個電子載體進行線粒體內(nèi)外的穿梭搬運。要有個電子載體進行線粒體內(nèi)外的穿梭搬運。 在在肌肉和神經(jīng)組織細胞肌肉和神經(jīng)組織細胞中，存在中，存在-磷酸甘油穿梭系統(tǒng)磷酸甘油穿梭系統(tǒng)，在這一系統(tǒng)的細胞質(zhì)中，在這一系統(tǒng)的細胞質(zhì)

45、中，NADH+HNADH+H+ +傳給傳給線粒體內(nèi)的線粒體內(nèi)的FADFAD+ +FADHFADH2 2系統(tǒng)系統(tǒng)，最終經(jīng)氧化磷酸化產(chǎn)生，最終經(jīng)氧化磷酸化產(chǎn)生1.51.5分子分子ATPATP。 在在肝臟和心肌組織細胞肝臟和心肌組織細胞中，存在蘋果酸穿梭系統(tǒng)，在中，存在蘋果酸穿梭系統(tǒng)，在這一系統(tǒng)的細胞質(zhì)中，這一系統(tǒng)的細胞質(zhì)中，NADH+HNADH+H+ +傳給傳給線粒體內(nèi)的線粒體內(nèi)的NADH+HNADH+H+ +系系統(tǒng)統(tǒng)，最終經(jīng)氧化磷酸化產(chǎn)生，最終經(jīng)氧化磷酸化產(chǎn)生2.52.5分子分子ATPATP。 三三 、有氧氧化的調(diào)節(jié)、有氧氧化的調(diào)節(jié) 除對酵解途徑三個關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)外，還對除對酵解途徑三個關(guān)鍵酶的調(diào)

46、節(jié)外，還對丙丙酮酸脫氫酶復(fù)合體酮酸脫氫酶復(fù)合體、檸檬酸合酶檸檬酸合酶、異檸檬酸異檸檬酸脫氫酶脫氫酶和和 - -酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體四個關(guān)鍵四個關(guān)鍵酶存在調(diào)節(jié)。酶存在調(diào)節(jié)。 1. 丙酮酸脫氫酶復(fù)合體丙酮酸脫氫酶復(fù)合體 變構(gòu)調(diào)節(jié)：變構(gòu)調(diào)節(jié)： 共價修飾調(diào)節(jié)：共價修飾調(diào)節(jié)：磷酸化失活；胰島素和磷酸化失活；胰島素和CaCa2+2+促進其去磷酸化，促進其去磷酸化，使其活性增加使其活性增加。丙酮酸丙酮酸脫氫酶復(fù)合體乙酰CoAAMP、NAD+、CoA、Ca2+ATP、NADH、脂肪酸2. 檸檬酸合酶（限速酶）檸檬酸合酶（限速酶） 變構(gòu)激活劑：變構(gòu)激活劑：ADPADP 變構(gòu)抑制劑：變構(gòu)抑制劑

47、：NADHNADH、琥珀酰、琥珀酰CoACoA、檸檬酸、檸檬酸、ATPATP3. 異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶 變構(gòu)激活劑：變構(gòu)激活劑：ADPADP、AMPAMP、NADNAD+ +、CaCa2+2+ 變構(gòu)抑制劑：變構(gòu)抑制劑：ATPATP、NADHNADH4. 酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體與丙酮酸脫氫酶復(fù)合體相似。與丙酮酸脫氫酶復(fù)合體相似。產(chǎn)物產(chǎn)生反饋抑制，受產(chǎn)物產(chǎn)生反饋抑制，受NADHNADH、琥珀酰、琥珀酰CoACoA、ATPATP抑制。抑制?？傮w說，總體說，氧化磷酸化促進氧化磷酸化促進TCATCA。ATP/ADPATP/ADP，抑制，抑制TCATCA，氧化磷酸化，氧化磷酸化；

48、 ATP/ADPATP/ADP，促進，促進TCATCA，氧化磷酸化，氧化磷酸化。 生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry第第 四四 節(jié)節(jié)磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑pentose phosphate pathway生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑( (pentose phosphate pathway or pentose phosphate pathway or phosphogluconate pqthway)phosphogluconate pqthway)，又叫做又叫做PPPPPP，是由于是由于該途徑中有許多中間物是磷酸戊糖。該途徑中有許多中間物是磷酸

49、戊糖。該途徑又叫做磷酸己糖支路途徑該途徑又叫做磷酸己糖支路途徑 ( (hexose hexose monophosphate shunt pathway HMP)monophosphate shunt pathway HMP)，是由于從磷酸是由于從磷酸己糖開始該途徑與己糖開始該途徑與EMPEMP途徑分支。途徑分支。概念概念生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry一、戊糖磷酸途徑的反應(yīng)過程一、戊糖磷酸途徑的反應(yīng)過程 由一個循環(huán)的反應(yīng)體系構(gòu)成。該反應(yīng)體系由一個循環(huán)的反應(yīng)體系構(gòu)成。該反應(yīng)體系的起始物為葡萄糖的起始物為葡萄糖-6-6-磷酸，經(jīng)過氧化分解磷酸，經(jīng)過氧化分解后產(chǎn)生五碳糖，后產(chǎn)生五碳糖，C

50、OCO2 2，無機磷酸，無機磷酸，NADPHNADPH。總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：6 6 G-6-P G-6-P + 12 NADP + 12 NADP+ + +7 H +7 H2 2O O 5 5 G-6-PG-6-P + + 6 6 COCO2 2 + + 12 12 NADPHNADPH + 12H + 12H+ +磷酸戊糖途徑的兩個階段磷酸戊糖途徑的兩個階段 2、非氧化分子重排階段非氧化分子重排階段 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、氧化脫羧階段、氧化脫羧階段 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 N

51、ADPH+6H+ 6 NADP+ 6 NADPH+6H+6CO26H2O發(fā)生部位：發(fā)生部位：細胞液細胞液不可逆不可逆可逆可逆磷酸戊糖途徑的氧化脫羧階段磷酸戊糖途徑的氧化脫羧階段NADP+ NADPH+H+ H2O NADPH+H+NADP+5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖 5C6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6C6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯 6C6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸 6CCO26-磷酸葡萄糖脫氫酶磷酸葡萄糖脫氫酶內(nèi)酯酶內(nèi)酯酶6-磷酸葡萄磷酸葡萄糖酸脫氫酶糖酸脫氫酶6-6-磷酸葡萄糖脫氫酶是磷酸葡萄糖脫氫酶是PPPPPP途徑的限速酶途徑的限速酶，反應(yīng)，反應(yīng)不可逆。反應(yīng)速率受不可逆。反應(yīng)速率受N

52、ADPNADP+ +/NADPH/NADPH的調(diào)節(jié)。的調(diào)節(jié)。磷酸戊糖途徑的非氧化分子重排階段磷酸戊糖途徑的非氧化分子重排階段H2OPi6 5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖 5C2 5-磷酸核糖磷酸核糖 5C2 5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 5C2 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 3C2 7-磷酸景天庚酮糖磷酸景天庚酮糖 7C2 4-磷酸赤蘚丁糖磷酸赤蘚丁糖 4C2 6-磷酸果糖磷酸果糖 6C2 5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 5C2 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 3C2 6-磷酸果糖磷酸果糖 6C1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 6C1 6-磷酸果糖磷酸果糖 6C轉(zhuǎn)醛酶轉(zhuǎn)醛酶異構(gòu)酶異構(gòu)酶轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)酮酶醛縮酶醛縮酶階

53、階段段之之一一階階段段之之二二階階段段之之三三5 6-磷酸果磷酸果糖糖 6C磷酸戊糖途徑的非氧化階段之一磷酸戊糖途徑的非氧化階段之一（5-磷酸核酮糖異構(gòu)化）磷酸核酮糖異構(gòu)化）差向異構(gòu)酶差向異構(gòu)酶異構(gòu)酶異構(gòu)酶5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 5C5-磷酸核糖磷酸核糖 5C5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖 5C磷酸戊糖途徑的磷酸戊糖途徑的 非氧化階段之二非氧化階段之二（基團轉(zhuǎn)移）（基團轉(zhuǎn)移）+24-磷酸赤蘚糖磷酸赤蘚糖 4C+25-磷酸核糖磷酸核糖 5C23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 3C轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)醛酶轉(zhuǎn)醛酶26-磷酸果糖磷酸果糖 6C+7-磷酸景天庚酮糖磷酸景天庚酮糖 7C2H25-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 5C生

54、物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry基團轉(zhuǎn)移（續(xù)前）基團轉(zhuǎn)移（續(xù)前）+24-磷酸赤蘚糖磷酸赤蘚糖 4C+23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 3C26-磷酸果糖磷酸果糖 6C轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)酮酶25-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 5CH2O Pi1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 6C23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 3C6-磷酸果糖磷酸果糖 6C醛縮酶醛縮酶二磷酸果糖酯酶二磷酸果糖酯酶磷酸戊糖途徑的非氧化階段之三磷酸戊糖途徑的非氧化階段之三 （3-磷酸甘油醛異構(gòu)、縮合與水解）磷酸甘油醛異構(gòu)、縮合與水解）異異構(gòu)構(gòu)酶酶56-磷酸果糖磷酸果糖 6C6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6C5磷酸葡萄磷酸葡萄糖異構(gòu)酶糖異構(gòu)酶6-6-磷酸葡萄糖的

55、重新生成磷酸葡萄糖的重新生成生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry6C6C6C5C5C5C7C3C6C4C6C6C6C6C6C3C二、二、 磷酸戊糖途徑的調(diào)節(jié)磷酸戊糖途徑的調(diào)節(jié) 6-6-磷酸葡萄糖脫氫酶磷酸葡萄糖脫氫酶為為限速酶限速酶。NADPH/NADPNADPH/NADP+ +，此途徑抑制；，此途徑抑制；NADPH/NADPNADPH/NADP+ +，此途徑激活。，此途徑激活。三、磷酸戊糖途徑的生理意義三、磷酸戊糖途徑的生理意義1 1為核酸的生物合成提供核糖。為核酸的生物合成提供核糖。 2 2提供提供NADPHNADPH作為供氫體參與多種代謝反應(yīng)。作為供氫體參與多種代謝反應(yīng)。 NADP

56、HNADPH是體內(nèi)許多合成代謝的供氫體，如參與脂是體內(nèi)許多合成代謝的供氫體，如參與脂肪、膽固醇的生物合成；肪、膽固醇的生物合成； NADPHNADPH參與體內(nèi)羥化反應(yīng)，如在肝臟中對藥物、參與體內(nèi)羥化反應(yīng)，如在肝臟中對藥物、毒物、激素進行生物轉(zhuǎn)化；毒物、激素進行生物轉(zhuǎn)化；NADPHNADPH用于維持谷胱甘肽的還原狀態(tài)。用于維持谷胱甘肽的還原狀態(tài)。 G-SH+NADPG-SH+NADP+ + G-S-S-G+NADPH+H G-S-S-G+NADPH+H+ + 還原型谷胱甘肽可以保護某些巰基酶或巰基還原型谷胱甘肽可以保護某些巰基酶或巰基蛋白不被氧化劑損壞。蛋白不被氧化劑損壞。生物化學(xué)生物化學(xué) Bi

57、ochemistry第第 五五 節(jié)節(jié)糖異生糖異生gluconeogenesis生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry 概念概念：由由非糖物質(zhì)非糖物質(zhì)作為前體轉(zhuǎn)變?yōu)樽鳛榍绑w轉(zhuǎn)變?yōu)槠掀咸烟翘烟堑倪^程稱為糖異生作用。的過程稱為糖異生作用。 原料原料：乳酸、甘油、丙酮酸和生糖氨乳酸、甘油、丙酮酸和生糖氨基酸等。基酸等。 部位部位：哺乳動物哺乳動物主要在主要在肝臟肝臟，其次是，其次是腎臟腎臟；高等植物在種子。；高等植物在種子。一、糖異生途徑一、糖異生途徑從丙酮酸生成從丙酮酸生成G G的具體反應(yīng)過程稱的具體反應(yīng)過程稱為糖異生途徑。基本上是糖酵解的逆為糖異生途徑?；旧鲜翘墙徒獾哪孢^程，但是糖酵解途徑的

58、三個關(guān)鍵酶過程，但是糖酵解途徑的三個關(guān)鍵酶催化的反應(yīng)是放能的不可逆反應(yīng)，又催化的反應(yīng)是放能的不可逆反應(yīng)，又叫能障。需要另外的酶催化繞過這三叫能障。需要另外的酶催化繞過這三個能障。個能障?；仡櫍夯仡櫍禾墙徒饧捌淙墙徒饧捌淙讲豢赡娣磻?yīng)步不可逆反應(yīng)OHOHHOHHOHHOHCH2HHOOHOHHOHHOHHOHCH2HOPATP ADP己糖激酶Mg2+GG-6-PCOO- -CCH3ADP ATPCOO- -CCH2OPEPP丙酮酸激酶O丙酮酸回顧：回顧：糖酵解的糖酵解的三步三步不可逆反應(yīng)不可逆反應(yīng)1.1. 丙酮酸羧化支路丙酮酸羧化支路PEPADPATP草 酰 乙 酸丙 酮 酸 羧 化 酶A D

59、 P+Pi A TP C O2生 物 素G TPG D PCO2PEP羧 激 酶丙 酮 酸 激 酶COO- -CCH3COO- -CHCH2OPO丙 酮 酸COO- -CCH2OCOOH（ 線 粒 體 ）（ 線 粒 體 ， 胞 液 ）消耗消耗2 2分子分子ATPATP草酰乙酸草酰乙酸出線粒體進入胞液出線粒體進入胞液的方式：的方式： 蘋果酸穿梭作用：蘋果酸穿梭作用： 草酰乙酸草酰乙酸蘋果酸蘋果酸胞液胞液草酰乙酸草酰乙酸 谷草轉(zhuǎn)氨基作用：谷草轉(zhuǎn)氨基作用： 草酰乙酸草酰乙酸 + Glu Asp + -酮戊二酸酮戊二酸 草酰乙酸草酰乙酸 + Glu 線粒體中線粒體中從線粒體進入胞液從線粒體進入胞液胞液

60、中胞液中生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry2. F-1, 6-二二P F-6-P磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1二磷酸果糖酯酶二磷酸果糖酯酶生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry3. G-6-P GG G-6-PATPADPPiH2OG-6-P酶HK己糖激酶己糖激酶6-磷酸葡萄糖酯酶磷酸葡萄糖酯酶糖糖酵酵解解和和葡葡萄萄糖糖異異生生的的關(guān)關(guān)系系A(chǔ)BC1C2A G-6-P酶酶B 果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶C1 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶C2 PEP羧激酶羧激酶（胞液）（胞液）（線粒體）（線粒體）葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸天冬氨酸磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮3-P-甘油醛

61、甘油醛 -酮戊二酸酮戊二酸乳酸乳酸谷氨酸谷氨酸丙氨酸丙氨酸TCA循環(huán)循環(huán)乙酰乙酰CoAPEPG-6-PF-6-PF-1.6-P丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天冬氨酸3-P-甘油甘油甘油甘油糖異生的反應(yīng)特點：糖異生的反應(yīng)特點： 糖異生途徑有糖異生途徑有4 4個關(guān)鍵酶個關(guān)鍵酶：6-6-磷酸葡萄糖酯酶、磷酸葡萄糖酯酶、二磷酸果糖酯酶、丙酮酸羧化酶、二磷酸果糖酯酶、丙酮酸羧化酶、PEPPEP羧激酶。羧激酶。 PEP PEP、丙酮酸、草酰乙酸三者之間的反應(yīng)構(gòu)成、丙酮酸、草酰乙酸三者之間的反應(yīng)構(gòu)成了丙酮酸羧化支路，該支路需要了丙酮酸羧化支路，該支路需要消耗消耗2 2分

62、子分子ATPATP。 此途徑克服了兩大障礙，即此途徑克服了兩大障礙，即能量的障礙能量的障礙和和膜的膜的障礙障礙。使糖酵解逆轉(zhuǎn)，非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變成糖。使糖酵解逆轉(zhuǎn)，非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變成糖。二、糖異生的調(diào)節(jié)二、糖異生的調(diào)節(jié)生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry 胰高血糖素促進糖異生，抑制糖分解。胰高血糖素促進糖異生，抑制糖分解。 胰島素則作用相反。胰島素則作用相反。三、糖異生的生理意義三、糖異生的生理意義 （一）維持血糖濃度恒定（一）維持血糖濃度恒定 葡萄糖異生對人類以及其他動物是絕對需要的途徑：人腦葡萄糖異生對人類以及其他動物是絕對需要的途徑：人腦對葡萄糖有高度依賴性。紅細胞也需要葡萄糖。尤其在饑對葡

63、萄糖有高度依賴性。紅細胞也需要葡萄糖。尤其在饑餓狀態(tài)下葡萄糖異生尤為重要；在機體處在劇烈運動時，餓狀態(tài)下葡萄糖異生尤為重要；在機體處在劇烈運動時，也需要非糖物質(zhì)及時提供葡萄糖，以維持血糖水平。也需要非糖物質(zhì)及時提供葡萄糖，以維持血糖水平。（二）調(diào)節(jié)酸堿平衡（二）調(diào)節(jié)酸堿平衡乳酸的再利用乳酸的再利用生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry各種物質(zhì)的糖異生各種物質(zhì)的糖異生 乳酸乳酸丙酮酸；丙酮酸； Ala Ala 丙酮酸；丙酮酸； 生糖氨基酸生糖氨基酸 TCA TCA中的各種羧酸中的各種羧酸草酰乙酸；草酰乙酸； 甘油甘油 - -磷酸甘油磷酸甘油磷酸二羥丙酮。磷酸二羥丙酮。四、乳酸循環(huán)四、乳酸循環(huán)

64、 當(dāng)肌肉在缺氧或劇烈運動時，肌糖原經(jīng)酵解當(dāng)肌肉在缺氧或劇烈運動時，肌糖原經(jīng)酵解產(chǎn)生大量乳酸，通過血液循環(huán)運到肝臟，在產(chǎn)生大量乳酸，通過血液循環(huán)運到肝臟，在肝內(nèi)異生為葡萄糖，葡萄糖可再經(jīng)血液返回肝內(nèi)異生為葡萄糖，葡萄糖可再經(jīng)血液返回肌肉利用，這個循環(huán)稱為乳酸循環(huán)，也叫肌肉利用，這個循環(huán)稱為乳酸循環(huán)，也叫CoriCori循環(huán)循環(huán)。 意義：防止酸中毒；利于乳酸再利用。意義：防止酸中毒；利于乳酸再利用。生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry乳酸循環(huán)乳酸循環(huán)生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry植物中的糖異生植物中的糖異生乙醛酸循環(huán)乙醛酸循環(huán) 植物細胞內(nèi)脂肪酸氧化分解為乙酰植物細胞內(nèi)脂肪酸氧化分

65、解為乙酰CoACoA之后，在之后，在乙醛酸乙醛酸體體(glyoxysome)(glyoxysome)內(nèi)生成琥珀酸、乙醛酸和蘋果酸；此琥珀內(nèi)生成琥珀酸、乙醛酸和蘋果酸；此琥珀酸可用于糖的合成，該過程稱為酸可用于糖的合成，該過程稱為乙醛酸循環(huán)乙醛酸循環(huán)(glyoxylic (glyoxylic acid cycle,GAC)acid cycle,GAC)。 動物和人類細胞中沒有乙醛酸體，無法將脂肪酸轉(zhuǎn)變?yōu)閯游锖腿祟惣毎袥]有乙醛酸體，無法將脂肪酸轉(zhuǎn)變?yōu)樘翘?。植物和微生物有乙醛酸體。油料植物種子萌發(fā)時能夠。植物和微生物有乙醛酸體。油料植物種子萌發(fā)時能夠?qū)⒅巨D(zhuǎn)化為糖作為其生長的能源和碳源將脂肪轉(zhuǎn)化為

66、糖作為其生長的能源和碳源。 生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry第第 六六 節(jié)節(jié)多糖和寡糖的合成與分解多糖和寡糖的合成與分解Synthesis and catabolism ofpolysaccharide and oligosaccharide糖原糖原(glycogen)(glycogen)是葡萄糖的貯存形式是葡萄糖的貯存形式。當(dāng)細胞中能量充足。當(dāng)細胞中能量充足時，進行糖原合成而儲存能量；當(dāng)能量供應(yīng)不足時，糖原時，進行糖原合成而儲存能量；當(dāng)能量供應(yīng)不足時，糖原分解提供生命活動所需的能量。分解提供生命活動所需的能量。 淀粉是植物界普遍存在的多糖，豆類、谷類、薯類等糧食淀粉是植物界普遍存在的多糖，豆類、谷類、薯類等糧食作物中含有大量淀粉。作物中含有大量淀粉。糖原分子只有一個還原端糖原分子只有一個還原端。糖原的合成分解都是在。糖原的合成分解都是在非還原非還原端端上進行的。糖原分子中葡萄糖以上進行的。糖原分子中葡萄糖以-1,4-1,4-糖苷鍵相連形成糖苷鍵相連形成直鏈直鏈，分支間以分支間以-1,6-1,6-糖苷鍵相連構(gòu)成支鏈糖苷鍵相連構(gòu)成支鏈。