動(dòng)物生化四章糖類代謝

動(dòng)物生化四章糖類代謝第1頁(yè)/共137頁(yè)第四章糖類代謝第2頁(yè)/共137頁(yè)講授內(nèi)容第一節(jié)糖在動(dòng)物體內(nèi)的一般概況第二節(jié)糖的分解供能第三節(jié)磷酸戊糖途徑第四節(jié)葡萄糖的異生作用第五節(jié)糖原第六節(jié)糖代謝個(gè)途徑之間的聯(lián)系第3頁(yè)/共137頁(yè)教學(xué)目標(biāo)熟悉酵解途徑中的各步酶促反應(yīng)以及與發(fā)酵途徑的區(qū)別熟悉檸檬酸循環(huán)途徑中的各步酶促反應(yīng)，以及各步反應(yīng)酶的作用特點(diǎn)會(huì)分析和計(jì)算酵解和檸檬酸循環(huán)中產(chǎn)生的能量，以及底物分子中標(biāo)記碳的去向。了解戊糖磷酸途徑的生物學(xué)意義：提供核糖-5-磷酸和NADPH了解糖代謝各個(gè)途徑之間的聯(lián)系第4頁(yè)/共137頁(yè)第一節(jié)糖在動(dòng)物體內(nèi)的一般概況第5頁(yè)/共137頁(yè)一、糖的生理功能糖參與構(gòu)成細(xì)胞的組成糖脂構(gòu)成神經(jīng)組織和生物膜的成分氨基多糖及其與蛋白質(zhì)的結(jié)合物是結(jié)締組織的基本成分核糖及脫氧核糖是RNA及DNA的結(jié)構(gòu)成分糖蛋白是細(xì)胞膜成分還參與血漿球蛋白、某些激素、酶和凝血因子等的構(gòu)成氧化供能是糖的主要生理，每克葡萄糖約產(chǎn)生4千卡能量糖是機(jī)體重要的碳源，其中間產(chǎn)物可轉(zhuǎn)變成氨基酸、脂肪酸和核苷等第6頁(yè)/共137頁(yè)二、糖代謝的概況動(dòng)物體內(nèi)糖的來源消化道吸收由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化而來動(dòng)物體內(nèi)糖的主要代謝途徑血糖供全身利用糖原貯存轉(zhuǎn)變成脂肪、氨基酸血糖幾乎全部是葡萄糖在神經(jīng)、激素和肝臟組織器官調(diào)解下，濃度相對(duì)恒定第7頁(yè)/共137頁(yè)第二節(jié)糖的分解供能第8頁(yè)/共137頁(yè)葡萄糖在體外完全燃燒糖在體內(nèi)要經(jīng)過多步化學(xué)反應(yīng)來完成氧化供能。其在體內(nèi)分解有三種途徑在無氧條件下進(jìn)行糖酵解在有氧條件下進(jìn)行有氧分解，通過三羧酸循環(huán)，完全氧化；通過磷酸戊糖途徑進(jìn)行代謝第9頁(yè)/共137頁(yè)第10頁(yè)/共137頁(yè)一、糖酵解途徑糖酵解途徑是指細(xì)胞在胞漿中分解葡萄糖生成丙酮酸(pyruvate)的過程，此過程中伴有少量ATP的生成。在缺氧條件下丙酮酸被還原為乳酸(lactate)稱為糖酵解有氧條件下丙酮酸可進(jìn)一步氧化分解生成乙酰CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán)，生成CO2和H2O。第11頁(yè)/共137頁(yè)第12頁(yè)/共137頁(yè)糖酵解過程糖酵解分為兩個(gè)階段共10個(gè)反應(yīng)每個(gè)分子葡萄糖經(jīng)第一階段共5個(gè)反應(yīng)，消耗2個(gè)分子ATP為耗能過程第二階段5個(gè)反應(yīng)生成4個(gè)分子ATP為釋能過程。第13頁(yè)/共137頁(yè)第14頁(yè)/共137頁(yè)第15頁(yè)/共137頁(yè)1.

葡萄糖的磷酸化第16頁(yè)/共137頁(yè)第17頁(yè)/共137頁(yè)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的葡萄糖首先在第6位碳上被磷酸化生成6-磷酸葡萄糖(glucose6-phophate,G－6－P)，磷酸根由ATP供給

催化此反應(yīng)的酶是己糖激酶，它能催化葡萄糖、甘露糖、氨基葡萄糖、果糖進(jìn)行不可逆的磷酸化反應(yīng)此酶是糖氧化反應(yīng)過程的限速酶，或稱關(guān)鍵酶磷酸化的葡萄糖被限制在細(xì)胞內(nèi)，這是細(xì)胞的一種保糖機(jī)制。

第18頁(yè)/共137頁(yè)2.6-磷酸葡萄糖的異構(gòu)反應(yīng)由磷酸己糖異構(gòu)酶催化6-磷酸葡萄糖(醛糖)轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸果糖(酮糖)的過程此反應(yīng)是可逆的第19頁(yè)/共137頁(yè)3.6-磷酸果糖的磷酸化不可逆反應(yīng)第20頁(yè)/共137頁(yè)4.1,6—二磷酸果糖裂解反應(yīng)醛縮酶催化1,6-二磷酸果糖生成磷酸二羥丙酮和3-磷酸甘油醛此反應(yīng)是可逆的。第21頁(yè)/共137頁(yè)5.

磷酸二羥丙酮的異構(gòu)反應(yīng)磷酸丙糖異構(gòu)酶催化磷酸二羥丙酮轉(zhuǎn)變?yōu)?－磷酸甘油醛，此反應(yīng)也是可逆的。第22頁(yè)/共137頁(yè)到此，1分子葡萄糖生成2分子3-磷酸甘油醛，通過兩次磷酸化作用消耗2分子ATP第23頁(yè)/共137頁(yè)第24頁(yè)/共137頁(yè)第25頁(yè)/共137頁(yè)6.3-磷酸甘油醛氧化反應(yīng)由3-磷酸甘油醛脫氫酶催化3-磷酸甘油醛氧化脫氫并磷酸化生成含有1個(gè)高能磷酸鍵的1,3－二磷酸甘油酸。反應(yīng)脫下的氫和電子轉(zhuǎn)給脫氫酶的輔酶NAD+生成NADH+H+，磷酸根來自無機(jī)磷酸。第26頁(yè)/共137頁(yè)7.1,3－二磷酸甘油酸的高能磷酸鍵轉(zhuǎn)移反應(yīng)在磷酸甘油酸激酶催化下，1,3－二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油酸，其C1上的高能磷酸根轉(zhuǎn)移給ADP生成ATP，此激酶催化的反應(yīng)是可逆的這種底物氧化過程中產(chǎn)生的能量直接將ADP磷酸化生成ATP的過程，稱為底物水平磷酸化

第27頁(yè)/共137頁(yè)8.3-磷酸甘油酸的變位反應(yīng)在磷酸甘油酸變位酶催化下3-磷酸甘油酸C3－位上的磷酸基轉(zhuǎn)變到C2位上生成2－磷酸甘油酸。此反應(yīng)是可逆的。第28頁(yè)/共137頁(yè)9.2-磷酸甘油酸的脫水反應(yīng)由烯醇化酶催化，2-磷酸甘油酸脫水的同時(shí)，能量重新分配，生成含高能磷酸鍵的磷酸烯醇式丙酮酸。烯醇化酶需要Mg2+或Mn2+參與。本反應(yīng)也是可逆的。第29頁(yè)/共137頁(yè)10.磷酸烯醇式丙酮酸的磷酸轉(zhuǎn)移在丙酮酸激酶催化下，磷酸烯醇式丙酮酸上的高能磷酸根轉(zhuǎn)移至ADP生成ATP這是又一次底物水平上的磷酸化過程。但此反應(yīng)是不可逆的第30頁(yè)/共137頁(yè)第31頁(yè)/共137頁(yè)第32頁(yè)/共137頁(yè)小結(jié)一個(gè)分子葡萄糖可氧化分解產(chǎn)生2個(gè)分子丙酮酸經(jīng)底物水平磷酸化可產(chǎn)生4個(gè)分子ATP第一階段葡萄糖磷酸化和磷酸果糖的磷酸化消耗二分子ATP凈產(chǎn)生2分子ATP生成的NADH+H+第33頁(yè)/共137頁(yè)第34頁(yè)/共137頁(yè)第35頁(yè)/共137頁(yè)糖酵解的生理意義糖酵解最主要的生理意義在于迅速提供能量，這對(duì)肌收縮尤為重要。少數(shù)組織，如視網(wǎng)膜、睪丸、腎髓質(zhì)和紅細(xì)胞等組織細(xì)胞，即使在有氧條件下，仍需從糖酵解獲得能量。第36頁(yè)/共137頁(yè)第37頁(yè)/共137頁(yè)第38頁(yè)/共137頁(yè)第39頁(yè)/共137頁(yè)第40頁(yè)/共137頁(yè)二、丙酮酸形成乙酰輔酶A第41頁(yè)/共137頁(yè)第42頁(yè)/共137頁(yè)丙酮酸脫氫酶系催化氧化脫羧的酶是丙酮酸脫氫酶系丙酮酸脫氫酶（E1）二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶（E2）二氫硫辛酰胺脫氫酶（E3）參與反應(yīng)的輔酶硫胺素焦磷酸酯（TPP）硫辛酸FAD+NAD+CoA第43頁(yè)/共137頁(yè)丙酮酸脫羧形成羥乙基-TPP形成乙酰硫辛酰胺-E2。二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶（E2）催化乙酰硫辛酰胺上生成乙酰CoA二氫硫辛酰胺脫氫酶（E3）使還原的二氫硫辛酰胺脫氫重新生成硫辛酰胺在二氫硫辛酸胺脫氫酶（E3）催化下，將FADH2上的H轉(zhuǎn)移給NAD+，形成NADH+H+第44頁(yè)/共137頁(yè)三、三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)（tricarboxylicacidcycle簡(jiǎn)寫TCA循環(huán)）又稱為檸檬酸循環(huán)，因?yàn)檠h(huán)中存在三羧酸中間產(chǎn)物。又因?yàn)樵撗h(huán)是由H.A.Krebs首先提出的，所以又叫做Krebs循環(huán)（1953年獲諾貝爾獎(jiǎng)）。第45頁(yè)/共137頁(yè)1.檸檬酸的合成第46頁(yè)/共137頁(yè)第47頁(yè)/共137頁(yè)2.異檸檬酸形成第48頁(yè)/共137頁(yè)檸檬酸的叔醇基不易氧化，轉(zhuǎn)變成異檸檬酸而使叔醇變成仲醇，就易于氧化，此反應(yīng)由烏頭酸酶催化，為一可逆反應(yīng)。第49頁(yè)/共137頁(yè)3.異檸檬酸被氧化、脫羧生成α-酮戊二酸

（第一個(gè)氧化脫羧反應(yīng)）

第50頁(yè)/共137頁(yè)在異檸檬酸脫氫酶作用下，異檸檬酸的仲醇氧化成羰基，生成不穩(wěn)定的草酰琥珀酸，后者快速脫羧生成α-酮戊二酸、NADH和CO2此反應(yīng)是不可逆的，是三羧酸循環(huán)中的限速步驟

第51頁(yè)/共137頁(yè)4.α-酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰-CoA

（第二個(gè)氧化脫羧反應(yīng)）

第52頁(yè)/共137頁(yè)在α-酮戊二酸脫氫酶系作用下，α-酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰CoA、NADH+H+和CO2，此反應(yīng)也是不可逆的。反應(yīng)過程完全類似于丙酮酸脫氫酶系催化的氧化脫羧，屬于α氧化脫羧，氧化產(chǎn)生的能量中一部分儲(chǔ)存于琥珀酰CoA的高能硫酯鍵中。α-酮戊二酸脫氫酶系也由三個(gè)酶(α-酮戊二酸脫氫酶-E1、二氧硫辛酰轉(zhuǎn)琥珀酰酶-E2、二氫硫辛酸脫氫酶-E3)和6個(gè)輔因子(TPP、硫辛酸、CoA、NAD+、FAD、Mg2+)組成。第53頁(yè)/共137頁(yè)5.琥珀酸的生成第54頁(yè)/共137頁(yè)琥珀酰-CoA合成酶的作用下，琥珀酰CoA生成琥珀酸和CoA，琥珀酰CoA的硫酯鍵水解，釋放的自由能用于合成GTP，在細(xì)菌和高等生物可直接生成ATP，在哺乳動(dòng)物中，先生成GTP，再生成ATP。這是底物水平磷酸化的又一例子，也是三羧酸循環(huán)中唯一直接生成高能磷酸鍵的反應(yīng)第55頁(yè)/共137頁(yè)第56頁(yè)/共137頁(yè)6.琥珀酸脫氫生成延胡索酸琥珀酸脫氫酶催化琥珀酸氧化成為延胡索酸該酶結(jié)合在線粒體內(nèi)膜上，是三羧酸循環(huán)中唯一與內(nèi)膜結(jié)合的酶。而其他三羧酸循環(huán)的酶則都是存在線粒體基質(zhì)中的這酶含有鐵硫中心和共價(jià)結(jié)合的FAD（電子受體），來自琥珀酸的電子通過FAD和鐵硫中心，然后進(jìn)入電子傳遞鏈到O2，只能生成2分子ATP。第57頁(yè)/共137頁(yè)7.延胡索酸的水合生成L-蘋果酸延胡索酸酶僅對(duì)延胡索酸的反式雙鍵起作用，是高度立體特異性的。催化的是可逆反應(yīng)。第58頁(yè)/共137頁(yè)8.蘋果酸脫氫生成草酰乙酸（草酰乙酸再生）

（TCA的最后一個(gè)反應(yīng)）

在蘋果酸脫氫酶作用下，蘋果酸仲醇基脫氫氧化成羰基，生成草酰乙酸NAD+是脫氫酶的輔酶，接受氫成為NADH+H+。在細(xì)胞內(nèi)草酰乙酸不斷地被用于檸檬酸合成，故這一可逆反應(yīng)向生成草酰乙酸的方向進(jìn)行。第59頁(yè)/共137頁(yè)乙酰CoA+3NADH++FAD+GDP+Pi+2H2O→2CO2+3NADH+FADH2+GTP+3H++CoA第60頁(yè)/共137頁(yè)第61頁(yè)/共137頁(yè)第62頁(yè)/共137頁(yè)三羧酸循環(huán)的特點(diǎn)兩次脫羧基反應(yīng)反應(yīng)位于線粒體間質(zhì)中，乙酰CoA進(jìn)入循環(huán)，以CO2方式失去的碳來自草酰乙酸。消耗了兩分子水形成12個(gè)ATP分子4對(duì)氫經(jīng)線粒體內(nèi)遞氫體系傳遞NADH+H+氧化成3分子ATP（3×3=9）FADH2則生成2分子ATP三羧酸循環(huán)本身只產(chǎn)生一個(gè)ATP（GTP）分子循環(huán)是糖、脂肪、氨基酸最終氧化分解產(chǎn)生能量的共同途徑循環(huán)中許多成分可以轉(zhuǎn)變成其他物質(zhì)第63頁(yè)/共137頁(yè)第64頁(yè)/共137頁(yè)第65頁(yè)/共137頁(yè)第66頁(yè)/共137頁(yè)三羧酸循環(huán)的調(diào)控丙酮酸脫氫酶復(fù)合體受別位調(diào)控，也受化學(xué)修飾調(diào)控該酶復(fù)合體受它的催化產(chǎn)物ATP、乙酰CoA和NADH有力的抑制，這種別位抑制可被長(zhǎng)鏈脂肪酸所增強(qiáng)當(dāng)進(jìn)入三羧酸循環(huán)的乙酰CoA減少，而AMP、輔酶A和NAD+堆積，酶復(fù)合體就被別位激活對(duì)三羧酸循環(huán)中檸檬酸合成酶、異檸檬酸脫氫酶和α-酮戊二酸脫氫酶的調(diào)節(jié)，主要通過產(chǎn)物的反饋抑制來實(shí)現(xiàn)的ATP/ADP比值升高，抑制檸檬酸合成酶和異檸檬酶脫氫酶活性；ATP/ADP比值下降可激活上述兩個(gè)酶NADH/NAD+比值升高抑制檸檬酸合成酶和α－酮戊二酸脫氫酶活性第67頁(yè)/共137頁(yè)第68頁(yè)/共137頁(yè)生成丙酮酸產(chǎn)能

6（或8）ATP一個(gè)分子葡萄糖可氧化分解產(chǎn)生2個(gè)分子丙酮酸經(jīng)底物水平磷酸化可產(chǎn)生4個(gè)分子ATP第一階段葡萄糖磷酸化和磷酸果糖的磷酸化消耗二分子ATP凈產(chǎn)生2分子ATP生成2分子NADH+H+磷酸甘油穿梭產(chǎn)4個(gè)ATP蘋果酸穿梭產(chǎn)6個(gè)ATP第69頁(yè)/共137頁(yè)丙酮酸形成乙酰輔酶A產(chǎn)能

6ATP丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán)，進(jìn)而氧化生成CO2和H2O，NADH+H+可經(jīng)呼吸鏈傳遞，伴隨氧化磷酸化過程生成H2O和3ATP（2×3=6）。第70頁(yè)/共137頁(yè)三羧酸循環(huán)產(chǎn)能

24ATP乙酰CoA形成12個(gè)ATP分子（2×12=24）4對(duì)氫經(jīng)線粒體內(nèi)遞氫體系傳遞NADH+H+氧化成3分子ATP（3×3=9）FADH2則生成2分子ATP三羧酸循環(huán)本身只產(chǎn)生一個(gè)ATP（GTP）分子第71頁(yè)/共137頁(yè)第72頁(yè)/共137頁(yè)四、乙醛酸循環(huán)在后面將講到，由非糖前體生成糖時(shí)需要丙酮酸或者草酰乙酸作為合成的前體。但在動(dòng)物體內(nèi)，乙酰CoA不能凈合成丙酮酸或者草酰乙酸，所以乙酰CoA不能作為凈合成葡萄糖的碳源。可是在植物、微生物和酵母中卻存在著一個(gè)可以由2碳化合物生成糖的生物合成途徑－乙醛酸循環(huán)（glyoxylatecycle）（下圖）。第73頁(yè)/共137頁(yè)第74頁(yè)/共137頁(yè)第三節(jié)磷酸戊糖途徑第75頁(yè)/共137頁(yè)第76頁(yè)/共137頁(yè)第77頁(yè)/共137頁(yè)概念磷酸戊糖途徑(pentosephosphatepathway)，又叫做PPP，是由于該途徑中有許多中間物是磷酸戊糖又稱戊糖支路、磷酸葡萄糖酸氧化途徑、已糖單磷酸途徑磷酸戊糖途徑在細(xì)胞液中進(jìn)行第78頁(yè)/共137頁(yè)磷酸戊糖途徑的兩個(gè)階段2、非氧化性分枝

6

核酮糖-5-P5

果糖-6-P5

葡萄糖-6-P1、氧化性分枝

6G-6-P6

葡萄糖酸-6-P6

核酮糖-５-P

6NADP+6

NADPH+6H+6NADP+6

NADPH+6H+6CO26H2O發(fā)生部位：細(xì)胞溶膠中第79頁(yè)/共137頁(yè)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6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯6-磷酸葡萄糖酸CO26-磷酸葡萄糖脫氫酶內(nèi)酯酶6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶

NADPH用于還原性的生物合成，5-磷酸核酮糖用于合成核苷酸和核酸但細(xì)胞對(duì)前者的需要遠(yuǎn)大于后者第80頁(yè)/共137頁(yè)H2OPi6

5-磷酸核酮糖25-磷酸核糖25-磷酸木酮糖2

3-磷酸甘油醛27-磷酸景天庚酮糖2

4-磷酸赤蘚丁糖26-磷酸果糖2

5-磷酸木酮糖2

3-磷酸甘油醛26-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖16-磷酸果糖轉(zhuǎn)醛酶異構(gòu)酶轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)酮酶醛縮酶階段之一階段之二階段之三非氧化分枝第81頁(yè)/共137頁(yè)磷酸戊糖途徑的非氧化階段之一

（5-磷酸核酮糖異構(gòu)化）

差向異構(gòu)酶異構(gòu)酶5-磷酸木酮糖5-磷酸核糖5-磷酸核酮糖第82頁(yè)/共137頁(yè)磷酸戊糖途徑的非氧化階段之二

（基團(tuán)轉(zhuǎn)移）

+24-磷酸赤蘚糖+25-磷酸核糖23-磷酸甘油醛轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)醛酶26-磷酸果糖+7-磷酸景天庚酮糖2H25-磷酸木酮糖第83頁(yè)/共137頁(yè)基團(tuán)轉(zhuǎn)移（續(xù)前）

+24-磷酸赤蘚糖+23-磷酸甘油醛26-磷酸果糖轉(zhuǎn)酮酶25-磷酸木酮糖第84頁(yè)/共137頁(yè)H2OPi1,6-二磷酸果糖23-磷酸甘油醛6-磷酸果糖醛縮酶二磷酸果糖酯酶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）

異構(gòu)酶反應(yīng)產(chǎn)物為6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛。這樣，有氧化性分枝生成的多余5-磷酸核酮糖可通過前邊的兩個(gè)產(chǎn)物分解功能第85頁(yè)/共137頁(yè)磷酸戊糖途徑的總反應(yīng)式產(chǎn)生大量NADPH,主要用于還原（加氫）反應(yīng)，為細(xì)胞提供還原力作為供氫體，參與體內(nèi)多種生物合成反應(yīng)，例如脂肪酸、膽固醇和類固醇激素的生物合成是谷胱甘肽還原酶的輔酶核糖-5-磷酸的生成核糖-5-磷酸是合成核苷酸輔酶及核酸的主要原料6G-6-P+12NADP++7H2O5

G-6-P+6CO2

+12NADPH+12H+磷酸戊糖途徑的生理意義第86頁(yè)/共137頁(yè)第87頁(yè)/共137頁(yè)第88頁(yè)/共137頁(yè)第89頁(yè)/共137頁(yè)生酮+生糖兼生酮=“一兩色素本來老”（異亮氨酸、亮氨酸、色氨酸、蘇氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸、酪氨酸），其中生酮氨基酸為“亮賴”；除了這7個(gè)氨基酸外，其余均為生糖氨基酸。第90頁(yè)/共137頁(yè)第四十象癸卯（國(guó)家分裂為兩岸三地的預(yù)言）

圖：三個(gè)小孩玩飛盤

讖曰：

一二叁四無土有主

小小天罡垂拱而治

頌曰：

一口東來氣太驕

腳下無履首無毛

若逢木子冰霜渙

生我者猴死我雕

金圣嘆：「此象有一李姓，能服東夷，而不能圖長(zhǎng)治久安之策，卒至旋治旋亂，有獸活禽死之意也?！?/p>

第91頁(yè)/共137頁(yè)四十一象“天地晦盲，草木蕃殖，陰陽(yáng)反背，上土下日”

意喻塵土揚(yáng)天，日月昏暗，應(yīng)屬大亂之象！可能發(fā)生在今后幾年或幾十年。

第92頁(yè)/共137頁(yè)第四節(jié)糖異生第93頁(yè)/共137頁(yè)糖異生糖異生作用指的是以非糖物質(zhì)作為前體合成葡萄糖的過程。非糖物質(zhì)包括乳酸、丙酮酸、丙酸、甘油以及氨基酸等主要場(chǎng)所是肝臟，腎臟也產(chǎn)生（為肝的1/10）第94頁(yè)/共137頁(yè)第95頁(yè)/共137頁(yè)第96頁(yè)/共137頁(yè)第97頁(yè)/共137頁(yè)1.糖異生主要途徑和關(guān)鍵反應(yīng)

繞過糖酵解途徑的三個(gè)不可逆反應(yīng)

糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮2磷酸烯醇丙酮酸2丙酮酸葡萄糖己糖激酶果糖激酶二磷酸果糖磷酸酶丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶6-磷酸葡萄糖磷酸酶6-磷酸葡萄糖2草酰乙酸PEP羧激酶第98頁(yè)/共137頁(yè)糖異生途徑關(guān)鍵反應(yīng)之一+H2O+Pi葡萄糖6-磷酸酶P6-磷酸葡萄糖H葡萄糖第99頁(yè)/共137頁(yè)糖異生途徑關(guān)鍵反應(yīng)之二

二磷酸果糖酶+

H2O+Pi1,6-二磷酸果糖PPOH2COH2COHOOHHOHHHHH2COOH6-磷酸果糖POH2COHOOHHHH第100頁(yè)/共137頁(yè)糖異生途徑關(guān)鍵反應(yīng)之三PEP羧激酶ATP+H2OADP+Pi丙酮酸羧化酶P磷酸烯醇丙酮酸（PEP）GTPGDP丙酮酸草酰乙酸CO2CO2第101頁(yè)/共137頁(yè)丙酮酸羧化酶（線粒體酶）以生物素(biotin)作為輔基。生物素起CO2載體的作用。生物素的末端羧基與酶分子的一個(gè)賴氨酸殘基的ε-氨基以酰胺鍵相連。

第102頁(yè)/共137頁(yè)底物循環(huán)概念一對(duì)有不同酶催化的正逆反應(yīng)正常情況下，正逆反應(yīng)不會(huì)同時(shí)活躍，如果正逆反應(yīng)以同樣速度進(jìn)行，將會(huì)造成ATP的無效循環(huán)，使體溫升高底物循環(huán)可能是放大代謝信號(hào)的一種調(diào)控手段第103頁(yè)/共137頁(yè)糖酵解和葡萄糖異生的關(guān)系A(chǔ)BC1C2AG-6-P磷酸酶BF-1.6-P磷酸酶C1丙酮酸羧化酶C2PEP羧激酶（胞液）（線粒體）葡萄糖丙酮酸草酰乙酸天冬氨酸磷酸二羥丙酮3-P-甘油醛-酮戊二酸乳酸谷氨酸丙氨酸TCA循環(huán)乙酰CoAPEPG-6-PF-6-PF-1.6-P丙酮酸草酰乙酸谷氨酸-酮戊二酸天冬氨酸3-P-甘油甘油第104頁(yè)/共137頁(yè)糖異生的生理意義保證血糖濃度的相對(duì)恒定糖異生作用與乳酸的作用密切關(guān)系在激烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，肌肉糖酵解生成大量乳酸，后者經(jīng)血液運(yùn)到肝臟可再合成肝糖原和葡萄糖，防止乳酸酸中毒的發(fā)生第105頁(yè)/共137頁(yè)第106頁(yè)/共137頁(yè)第107頁(yè)/共137頁(yè)3.糖異生的調(diào)控

糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮2磷酸烯醇丙酮酸2丙酮酸葡萄糖己糖激酶果糖激酶二磷酸果糖磷酸酶丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶6-磷酸葡萄糖磷酸酶6-磷酸葡萄糖2草酰乙酸PEP羧激酶ATP,檸檬酸ATP，丙氨酸乙酰CoA；ADP2,6-2P-FruAMP第108頁(yè)/共137頁(yè)第五節(jié)糖原第109頁(yè)/共137頁(yè)糖原糖原是由葡萄糖殘基構(gòu)成的含許多分支的大分子高聚物。分子量一般在106-107道爾頓分子中葡萄糖主要以α-1,4-糖苷鍵相連形成直鏈，其中部分以α-1，6-糖苷鍵相連構(gòu)成枝鏈糖原是體內(nèi)糖的貯存形式，主要貯存在肌肉和肝臟中，肌肉中糖原約占肌肉總重量的1-2%，肝臟中糖原占總量6-8%肌糖原分解為肌肉自身收縮供給能量，肝糖原分解主要維持血糖濃度。第110頁(yè)/共137頁(yè)第111頁(yè)/共137頁(yè)一、糖原的合成高濃度葡萄糖抑制己糖激酶活性，激活葡萄糖激酶己糖激酶葡萄糖激酶第112頁(yè)/共137頁(yè)糖原合酶尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶第113頁(yè)/共137頁(yè)第114頁(yè)/共137頁(yè)機(jī)體內(nèi)存在一種特殊蛋白質(zhì)稱為glycogenin，可做為葡萄糖基的受體，從頭開始如合成第一個(gè)糖原分子的葡萄糖，催化此反應(yīng)的酶是糖原起始合成酶(glycogeninitiaorsynthase)，進(jìn)而合成一寡糖鏈作為引物，再繼續(xù)由糖原合成酶催化合成糖。第115頁(yè)/共137頁(yè)分支及其意義分枝酶將5-8個(gè)葡萄糖殘基寡糖直鏈轉(zhuǎn)到另一糖原子上以α-1,6-糖苷鍵相連，生成分枝糖鏈多分枝增加糖原水溶性有利于其貯存，同時(shí)在糖原分解時(shí)可從多個(gè)非還原性末端同時(shí)開始，提高分解速度。第116頁(yè)/共137頁(yè)磷酸化酶肝糖原分解后絕大部分轉(zhuǎn)化為葡萄糖釋放入血。反應(yīng)過程為：糖原（葡萄糖單位n）＋H3PO4

糖原（葡萄糖單位n－1）＋1-磷酸葡萄糖葡萄糖1-磷酸6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖＋H2O葡萄糖＋H3PO4變位酶葡萄糖-6-磷酸酶二、糖原的分解第117頁(yè)/共137頁(yè)糖原磷酸化酶作用產(chǎn)生1-磷酸葡萄糖由于磷酸化酶只能分解α-1,4-糖苷鍵，當(dāng)糖鏈分解至分枝點(diǎn)約4個(gè)葡萄糖殘基時(shí)，由于位阻作用，磷酸化酶不能再發(fā)揮作用。第118頁(yè)/共137頁(yè)第119頁(yè)/共137頁(yè)三、糖原合成與分解的調(diào)節(jié)磷酸化酶糖原合酶

6-磷酸葡萄糖可激活糖原合成酶，刺激糖原合成，同時(shí)，抑制糖原磷酸化酶阻止糖原分解，ATP和葡萄糖也是糖原磷酸化酶抑制劑，高濃度AMP可激活無活性的糖原磷酸化酶b使之產(chǎn)生活性，加速糖原分解。Ca2+可激活磷酸化酶激酶進(jìn)而激活磷酸化酶，促進(jìn)糖原分解第120頁(yè)/共137頁(yè)第121頁(yè)/共137頁(yè)第六節(jié)糖代謝個(gè)途徑間的聯(lián)系三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)6-磷酸葡萄糖3-磷酸甘油醛丙酮酸磷酸戊糖途徑使戊糖與己糖代謝相聯(lián)系檸檬酸循環(huán)還和蛋白質(zhì)、脂肪代謝相聯(lián)第122頁(yè)/共137頁(yè)名詞術(shù)語(yǔ)酵解(glycolysis)：

一個(gè)由10步酶促反應(yīng)組成的糖分解代謝途徑，通過該途徑，一分子葡萄糖轉(zhuǎn)換為兩分子丙酮酸，同時(shí)凈生成兩分子ATP和兩分子NADH。底物水平磷酸化(substratephosphorylation)：

ADP或某些其它的核苷-5ˊ-二磷酸的磷酸化是通過來自一個(gè)非核苷酸底物的磷?；霓D(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)的。這種磷酸化與電子傳遞鏈無關(guān)。檸檬酸循環(huán)（citricacidcycle）:

也稱之三羧酸循環(huán)(tricarboxylicacidcycle)，Krebs循環(huán)（Krebscycle）。是用于乙酰CoA中的乙?；趸蒀O2的酶促反應(yīng)的循環(huán)系統(tǒng)，該循環(huán)的第一步反應(yīng)是由乙酰CoA和草酰乙酸縮合形成檸檬酸。

第123頁(yè)/共137頁(yè)戊糖磷酸途徑（pentosephosphatepathway）：

也稱之磷酸己糖支路（hexosemonophosphateshunt）。是一個(gè)葡萄糖-6-磷酸經(jīng)代謝產(chǎn)生NADPH和核糖-5-磷酸的途徑。該途徑包括氧化和非氧化兩個(gè)階段，在氧化階段，葡萄糖-6-磷酸轉(zhuǎn)化為核酮糖-5-磷酸和CO2,并生成兩分子的NADPH；在非氧化階段，核酮糖-5-磷酸異構(gòu)化生成核糖-5-磷酸或轉(zhuǎn)化為酵解中的兩個(gè)中間代謝物果糖-6-磷酸和甘油醛-3-磷酸。糖異生作用(gluconeogenesis)：

由簡(jiǎn)單的非糖前體轉(zhuǎn)變?yōu)樘堑倪^程。糖異生不是糖酵解的簡(jiǎn)單逆轉(zhuǎn)。雖然由丙酮酸開始的糖異生利用了糖酵解中的7步近似平衡反應(yīng)的逆反應(yīng)，但還必須利用另外4步酵解中不曾出現(xiàn)的酶促反應(yīng)繞過酵解中的三個(gè)不可逆反應(yīng)。

第124頁(yè)/共137頁(yè)糖酵解是單糖分解代謝的共同途徑。催化糖酵解的10個(gè)酶都位于細(xì)胞質(zhì)中。每一個(gè)己糖可以轉(zhuǎn)化為兩分子的丙酮酸，同時(shí)凈生成兩分子ATP和兩分子NADH。糖酵解分為兩個(gè)階段：己糖階段（消耗ATP）和丙糖階段（生成ATP）。

第125頁(yè)/共137頁(yè)在酵解的己糖階段，首先是葡萄糖在己糖激酶的催化下磷酸化生成葡萄糖-6-磷酸，消耗一分子ATP，然后經(jīng)異構(gòu)酶催化轉(zhuǎn)換為果糖-6-磷酸，再經(jīng)果糖激酶催化再次磷酸化生成果糖-1,6-二磷酸，又消耗一分子ATP；在丙糖階段，果糖-1,6-二磷酸在醛縮酶催化下裂解生成磷酸二羥丙酮和甘油醛-3-磷酸（兩個(gè)磷酸丙糖在異構(gòu)酶催化下可以相互轉(zhuǎn)換），后者在甘油醛-3-磷酸脫氫酶催化下生成1,3-二磷酸甘油酸，同時(shí)使NAD＋還原為NADH，然后1,3-二磷酸甘油酸在甘油酸激酶催化的底物水平磷酸化反應(yīng)中生成ATP和3-磷酸甘油酸，3-磷酸甘油酸經(jīng)變位酶催化轉(zhuǎn)換為2-磷酸甘油酸，再經(jīng)烯醇化酶催化形成磷酸烯醇式丙酮酸，最后在丙酮酸激酶催化的又一次底物水平磷酸化反應(yīng)中生成丙酮酸和ATP。

第126頁(yè)/共137頁(yè)在厭氧條件下，通過丙酮酸的還原代謝使得NADH重新氧化為NAD＋。在酵母的酒精發(fā)酵過程中，在丙酮酸脫羧酶催化下丙酮酸氧化脫羧生成乙醛，然后乙醛在乙醇脫氫酶的催化下被還原為乙醇，同時(shí)使NADH氧化生成NAD＋。而在肌肉缺氧下的酵解過程中，乳酸脫氫酶催化丙酮酸轉(zhuǎn)化為乳酸，同時(shí)也伴隨著NADH重新氧化為NAD＋。（了解）第127頁(yè)/共137頁(yè)在酵解途徑中存在3個(gè)不可逆反應(yīng)，是分別由己糖激酶、磷酸果糖激酶-1和丙酮酸激酶催化的。這3個(gè)酶正是酵解途徑的調(diào)節(jié)部位，調(diào)節(jié)涉及別構(gòu)調(diào)節(jié)和共價(jià)修飾。

第128頁(yè)/共137頁(yè)糖酵解和檸檬酸循環(huán)之間的橋梁是丙酮酸脫氫酶復(fù)合物。在細(xì)胞質(zhì)中酵解產(chǎn)生的丙酮酸被轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體基質(zhì)中，在線粒體中丙酮酸在丙酮酸脫氫酶復(fù)合物催化下氧化生成乙酰CoA和CO2。丙酮酸脫氫酶復(fù)合物是由丙酮酸脫氫酶、二氫硫辛酰胺乙酰基轉(zhuǎn)移酶和二氫硫辛酰胺脫氫酶組成的，同時(shí)還需要硫胺素焦磷酸、硫辛酰胺、CoASH、FAD和NAD＋等輔助因子。

第129頁(yè)/共137頁(yè)檸檬酸循環(huán)是發(fā)生在線粒體中的一系列反應(yīng)，檸檬酸循環(huán)由8步酶促反應(yīng)組成。檸檬酸合成酶催化乙酰CoA與草酰乙酸縮合形成三羧酸檸檬酸；順烏頭酸酶催化檸檬酸中的三級(jí)醇轉(zhuǎn)化為二級(jí)醇，導(dǎo)致異檸檬酸的生成；然后在異檸檬酸脫氫酶和α-酮戊二