生物化學(xué)講義-糖分解代謝

第二節(jié)糖的分解代謝

有三條途徑：

1.糖的無氧分解

2.糖的有氧分解

3.磷酸戊糖途徑

一糖的無氧分解（一）糖的無氧分解概念：糖在無氧的條件下氧化成乳酸,同時(shí)有ATP的生成。由于此途徑與酵母菌發(fā)酵的過程相似,故又稱為糖酵解(glycolysis).用反應(yīng)式表示；（二）糖無氧分解的反應(yīng)部位

糖無氧分解的整個(gè)過程都是在細(xì)胞漿進(jìn)行的。（三）糖無氧分解的反應(yīng)過程根據(jù)糖分解消耗和產(chǎn)生能量的不同可分為二個(gè)階段；I階段消耗能量葡萄糖或糖原中葡萄糖單位轉(zhuǎn)變成2分子

3-磷酸甘油醛的過程。II階段產(chǎn)生能量

2分子3-磷酸甘油醛轉(zhuǎn)變成乳酸的過程。磷酸化使葡萄糖不能自由逸出細(xì)胞；己糖激酶(hexokinase,HK)分四型，肝中為葡萄糖激酶(glucokinase,GK)；反應(yīng)不可逆。1.葡萄糖磷酸化成6-磷酸葡萄糖（glucose-6-phosphate,G-6-P)從糖原的葡萄糖單位開始氧化2.6-磷酸葡萄糖異構(gòu)為6-磷酸果糖(fructose-6-phosphate,F-6-P)3.6-磷酸果糖轉(zhuǎn)變成1,6-二磷酸果糖

(1,6-fructose-biphosphate,F-1,6-BP)

磷酸果糖激酶-1

(phosphofructo-kinase-1,PFK-1)

也是磷酸化反應(yīng)。

不可逆反應(yīng)

4.磷酸己糖裂解成2個(gè)磷酸丙糖反應(yīng)可逆,由醛縮酶(aldolase)催化5.磷酸丙糖同分異構(gòu)化磷酸丙糖異構(gòu)酶G→2分子3-磷酸甘油醛，消耗2分子ATP。6.3-磷酸甘油醛氧化為1,3-二磷酸甘油酸醛基氧化成羧基，并加入一分子磷酸，形成混合酸酐。脫下的氫由NAD+接受。7.1,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成

3-磷酸甘油酸反應(yīng)可逆此步為底物水平磷酸化8.3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸9.2-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成磷酸烯醇式丙酮

酸(PEP)反應(yīng)引起分子內(nèi)能量重新分布，形成高能磷酸鍵。10.PEP轉(zhuǎn)變成丙酮酸

（pyruvate)第二次底物水平磷酸化，反應(yīng)不可逆。烯醇式立即自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)橥健?/p>

11.丙酮酸→乳酸(lactate)

■此為還原反應(yīng)，NADH+H+來自于

3-磷酸甘油醛脫氫。

■乳酸是糖酵解的終產(chǎn)物。糖酵解的全過程：（四）糖無氧分解的小結(jié)1.糖的無氧分解是在不需要氧的情況下，使丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸的過程。既無氧酵解。

2.由于3-磷酸甘油醛氧化脫氫生成NADH+H+，在無氧的條件下，后者不能進(jìn)入電子傳遞鏈，而是將其交給丙酮酸還原成乳酸。NADH+H+氧化成NAD+。3-磷酸甘油醛1，3-2磷酸甘油酸乳酸丙酮酸NAD+NADH+H+無O23．糖的無氧分解產(chǎn)能的方式和數(shù)量產(chǎn)能的方式：底物水平磷酸化。產(chǎn)能的數(shù)量：1分子葡萄糖產(chǎn)生2分子ATP；

1分子葡萄糖產(chǎn)生3分子ATP。4．糖無氧分解整個(gè)過程有三步不可逆反應(yīng)5．糖無氧分解的總反應(yīng)式:

G+2ADP+2Pi→2乳酸+2ATP+2H2O6．終產(chǎn)物乳酸的去路——乳酸的循環(huán)；即乳酸再利用。（五）糖無氧分解的生理意義1．機(jī)體在缺氧的情況下，獲取能量的有效方

式；即應(yīng)急供能的途徑。2．在某些正常組織中，有氧的情況下，也是一條重要的供能途徑。3．糖的無氧分解不僅能提供能量，而且還能提供碳源物質(zhì)，參與蛋白質(zhì)、脂肪酸的生物合成。（六）糖無氧分解的調(diào)節(jié)1.6-磷酸果糖激酶-1（PFK-1）

2．丙酮酸激酶

丙酮酸激酶具有雙重作用，別構(gòu)調(diào)節(jié)：

F-1,6-BP為變構(gòu)激活劑；

ATP和肝內(nèi)Ala為變構(gòu)抑制劑。共價(jià)修飾調(diào)節(jié)：胰高血糖素通過cAMP使PKA磷酸化而抑制其活性3.己糖激酶和葡萄糖激酶

己糖激酶是別構(gòu)酶，受G-6-P反饋抑制；其特異性差，可催化多種己糖磷酸化；Km值較低，為0.01mM；它有四種同工酶，分布在不同的組織中。葡萄糖激酶不是別構(gòu)酶，為己糖激酶的同工酶IV型。它存在于肝細(xì)胞內(nèi)，受胰島素誘導(dǎo)合成。其特異性強(qiáng)，只能催化葡萄糖磷酸化；Km值高，為10―15mM。第三節(jié)糖的有氧氧化（一）糖有氧分解的概念糖在有氧的條件下，經(jīng)三羧酸循環(huán)徹底氧化成H2O和CO2，同時(shí)釋放能量的過程稱為有氧分解。也稱為有酵解。這是糖氧化的主要方式。（二）糖有氧分解的反應(yīng)部位

糖的有氧分解分別在不同亞細(xì)胞單

位進(jìn)行，葡萄糖轉(zhuǎn)變成丙酮酸是在

細(xì)胞漿中，丙酮酸氧化生成CO2和

H2O是在線粒體中進(jìn)行的。（三）糖有氧分解的反應(yīng)過程根據(jù)糖有氧分解的反應(yīng)特點(diǎn)不同可分為三階段；1階段的反應(yīng)葡萄糖轉(zhuǎn)變成2分子丙酮酸的過程。II階段的反應(yīng)

2分子丙酮酸氧化脫羧生成2分子乙酰

CoAIII階段的反應(yīng)

2分子乙酰CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán)。1階段的反應(yīng)過程

此階段與無氧分解的過程相似。不同的是3-磷酸甘油醛脫氫生成NADH+H+的去向不同。在無氧的情況下，NADH+H+在胞漿中將丙酮酸還原生成乳酸；在有氧的情況下，NADH+H+經(jīng)穿梭作用進(jìn)入線粒體，氧化成水和能量。II階段的反應(yīng)過程

此階段是丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA過程。⑴丙酮酸的氧化反應(yīng)為α-氧化脫羧，反應(yīng)不可逆。⑵反應(yīng)中生成的NADH+H+直接進(jìn)入電子傳遞鏈進(jìn)行氧化磷酸化生成水，產(chǎn)生2X3ATP。生成的乙酰CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán)。

CO2可由肺呼出或參與機(jī)體內(nèi)代謝。

反應(yīng)特點(diǎn)：⑶此反應(yīng)中的丙酮酸脫氫酶復(fù)合體由三種酶及五種輔助因子組成：三種酶：丙酮酸脫氫酶二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙?；付淞蛐刘０访摎涿肝宸N輔助因子：TPP（VB1）、硫辛酸、HSCoA（泛酸）、FAD（VB2）、NAD+（Vpp）。輔酶A結(jié)構(gòu)：III階段的反應(yīng)過程

此階段是乙酰CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán)（tricarboxylicacidcycle,TAC).

首先乙酰CoA與草酰乙酸縮合成檸檬酸,然后進(jìn)行氧化脫羧等步驟,再生成草酰乙酸的過程。由于檸檬酸分子中含有三個(gè)羧基,故又稱為檸檬酸循環(huán)和Krebs循環(huán).

1.三羧酸循環(huán)的反應(yīng)過程2.TAC的反應(yīng)特點(diǎn)：

⑴乙酰CoA進(jìn)入TAC經(jīng)兩次脫羧后,生成的CO2并不是來自乙酰基的,而是草酰乙酸上的羧基.也就是說;消耗草酰乙酸上的羧基,乙?；鳛檠a(bǔ)充,草酰乙酸的分子結(jié)構(gòu)不變.這就是代謝的特點(diǎn)。⑵TAC進(jìn)行四次氧化,產(chǎn)生的四對(duì)還原當(dāng)量(即四對(duì)氫).然后進(jìn)入線粒體進(jìn)行氧化磷酸化,產(chǎn)生能量為11個(gè)ATP.另外,TAC還進(jìn)行一次底物水平磷酸化,生成1個(gè)ATP.因此TAC共生成能量12個(gè)ATP.

⑶TAC中有三個(gè)關(guān)鍵酶：檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶、

α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體。⑷TAC是兩用代謝途徑即合成代謝和分解代謝在分解代謝途徑中,它不僅僅是糖分解的末端氧化途徑,也是脂肪和氨基酸分解的末端氧化途徑.它們都可以轉(zhuǎn)變成乙酰CoA或者是TAC的中間體被氧化.

在合成代謝途徑中,TAC的中間體可以作為原料,參與許多物質(zhì)的合成.因此;TAC是糖脂肪氨基酸代謝的樞紐.⑸草酰乙酸的填補(bǔ)反應(yīng)

⑹CO2的生成CO2的生成方式是有機(jī)酸的脫羧.

有2種形式:

單純脫羧——α-單純脫羧

β-單純脫羧氧化脫羧——α-氧化脫羧

β-氧化脫羧⑺總反應(yīng)式:

乙酰CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O——→2CO2+3NADH+3H++FADH2+GTP+HSCoA（三）糖有氧分解的生理意義1.糖有氧分解是糖氧化供能的主要方式,其ATP的生成是無氧分解的18―19倍.

葡萄糖2丙酮酸：凈產(chǎn)生6或8個(gè)ATP。

2丙酮酸2乙酰CoA：產(chǎn)生3X2個(gè)ATP。

2乙酰CoACO2和H2O:共產(chǎn)生12X2個(gè)ATP。結(jié)論：1molG徹底氧化成CO2和H2O，可凈生成36或38molATP。1分子葡萄糖單位徹底氧化成CO2和H2O，凈生成37或39molATP。2.糖有氧分解是體內(nèi)物質(zhì)代謝的中心樞紐（四）糖有氧分解的調(diào)節(jié)1.丙酮酸脫氫酶復(fù)合體受雙重調(diào)節(jié):

別構(gòu)調(diào)節(jié)共價(jià)修飾調(diào)節(jié).2.檸檬酸合酶變構(gòu)激活劑：ADP

變構(gòu)抑制劑：NADH、琥珀酰CoA、檸檬酸、ATP.3.異檸檬酸脫氫酶變構(gòu)激活劑：ADP、Ca2+

變構(gòu)抑制劑：ATP4.–酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體與丙酮酸脫氫酶復(fù)合體相似。（五）巴士效應(yīng)

概念:有氧氧化抑制無氧酵解的現(xiàn)象.

機(jī)制:有氧時(shí),NADH進(jìn)入線粒體氧化,丙

酮酸不能進(jìn)一步生成乳酸.

無氧時(shí),NADH不能氧化,將丙酮酸

還原成乳酸。

三磷酸戊糖途徑

（pentosephosphatepathway)

(一)磷酸戊糖途徑的概念磷酸戊糖途徑是指6-磷酸葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+,前者再進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的過程。故又稱為己糖旁路。(二)磷酸戊糖途徑的反應(yīng)部位

在細(xì)胞液中進(jìn)行(三)磷酸戊糖途徑的反應(yīng)過程根據(jù)磷酸戊糖途徑的反應(yīng)特點(diǎn)可

分為二個(gè)階段:1階段氧化脫羧反應(yīng)

6-磷酸葡萄糖5-磷酸核糖

II階段非氧化反應(yīng)基團(tuán)轉(zhuǎn)移生成3-磷酸甘油醛6-磷

酸果糖1階段的反應(yīng)過程此階段為6-磷酸葡萄糖氧化脫羧生

成5-磷酸核糖、CO2、NADPH+H+

的過程。反應(yīng)特點(diǎn):⑴6-磷酸葡萄糖脫氫酶和6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶為此代謝途徑的關(guān)鍵酶.⑵二次氧化反應(yīng)脫下的氫由NADP+接受生成NADPH+H+.⑶反應(yīng)生成5-磷酸核糖是體內(nèi)一個(gè)非常重要的中間產(chǎn)物.II階段的反應(yīng)過程

此階段是通過2C、4C、6C、7C等糖的演變生成3-磷