糖-糖的代謝（食品生物化學(xué)課件）

模塊一糖與食品加工項(xiàng)目三糖的代謝維持生命活動的能量來源光能（太陽能）：植物和某些藻類，通過光合作用將光能轉(zhuǎn)變成生物能?；瘜W(xué)能：動物和多數(shù)微生物，通過生物氧化作用將有機(jī)物質(zhì)存儲的化學(xué)能釋放出來，并轉(zhuǎn)變成生物能（ATP傳遞）。項(xiàng)目三糖的代謝1.3.1生物氧化一、概述有機(jī)物質(zhì)在生物體內(nèi)的氧化作用在組織細(xì)胞中進(jìn)行通常需要消耗氧，生成CO2呼吸作用有機(jī)物質(zhì)最終被氧化成CO2和水釋放出能量三羧酸循環(huán)脂肪葡萄糖、其它單糖電子傳遞（氧化）蛋白質(zhì)脂肪酸、甘油多糖氨基酸乙酰CoAe-磷酸化+Pi

小分子化合物分解成共同的中間產(chǎn)物（如丙酮酸、乙酰CoA等）

共同中間物進(jìn)入三羧酸循環(huán),氧化脫下的氫由電子傳遞鏈傳遞生成H2O，釋放出大量能量，其中一部分通過磷酸化儲存在ATP中。大分子降解成基本結(jié)構(gòu)單位1.生物體內(nèi)能量產(chǎn)生的

三個階段脂肪葡萄糖、其它單糖電子傳遞（氧化）蛋白質(zhì)脂肪酸、甘油多糖氨基酸乙酰CoAe-磷酸化+Pi脂肪葡萄糖、其它單糖電子傳遞（氧化）蛋白質(zhì)脂肪酸、甘油多糖氨基酸乙酰CoAe-磷酸化+Pi脂肪葡萄糖、其它單糖電子傳遞（氧化）蛋白質(zhì)脂肪酸、甘油多糖氨基酸乙酰CoAe-磷酸化+Pi脂肪葡萄糖、其它單糖電子傳遞（氧化）蛋白質(zhì)脂肪酸、甘油多糖氨基酸乙酰CoAe-磷酸化+Pi2.生物氧化的特點(diǎn)1、酶促氧化過程、反應(yīng)條件溫和2、氧化與還原相偶聯(lián)3、質(zhì)子和電子由載體傳遞到氧生成水4、分步進(jìn)行：有利于提高能量利用率5、氧化磷酸化氧化脫羧基作用：同時發(fā)生氧化/脫氫作用丙酮酸CO2+NADH+H+氧化脫羧酶系α-氧化脫羧3.生物氧化中CO2的生成方式源于有機(jī)酸的脫羧作用（α、β-脫羧）β-氧化脫羧異檸檬酸氧化形成α-酮戊二酸

2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)烯醇化酶4.生物氧化中水的生成方式

底物脫水

（1）代謝脫下的成對氫原子（2H）通過多種酶和輔酶所催化的連鎖反應(yīng)逐步傳遞，最終與氧結(jié)合生成水，在此過程中有ATP的產(chǎn)生（狹義的生物氧化）；（2）酶和輔酶按一定順序排列在線粒體內(nèi)膜；傳遞氫的酶和輔酶——遞氫體傳遞電子的酶和輔酶——遞電子體（3）此過程與細(xì)胞呼吸有關(guān)，此傳遞鏈稱為呼吸鏈。遞氫體、遞電子體都起傳遞電子的作用，又稱電子傳遞體。5.由呼吸鏈生成水6.氧化反應(yīng)類型

脫氫生物氧化中，脫氫反應(yīng)占有重要地位它是許多有機(jī)物質(zhì)生物氧化的重要步驟催化脫氫反應(yīng)的是各種類型的脫氫酶。琥珀酸脫氫乳酸脫氫酶包括：加氧酶催化的加氧反應(yīng)氧化酶催化的生成水的反應(yīng)加氧酶催化氧分子直接加入到有機(jī)分子中如：甲烷單加氧酶

CH4+NADH+H++O2

CH3-OH+NAD++H2O氧化酶主要催化以氧分子為電子受體的氧化反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物為水脫氫反應(yīng)中產(chǎn)生的氫質(zhì)子和電子，最后以這種形式進(jìn)行氧化。7.氧直接參加的氧化反應(yīng)只有電子得失的反應(yīng)，也是氧化還原反應(yīng)1、脫氫酶使代謝物的氫活化、脫落，傳遞給受氫體或中間傳遞體8.參與生物氧化的酶類根據(jù)脫氫酶所含輔助因子的不同分為：（1）以黃素核苷酸為輔助因子的～（又稱為黃素酶）根據(jù)受氫體不同又分為①需氧黃酶：以氧為直接受氫體生成H2O2②不需氧黃酶：氫先傳遞給中間傳遞體，最后才給分子氧生成H2O代謝物-2HFMNH2O2FAD代謝物FMNH2O2FADH22H2H①需氧黃酶：代謝物-2HFMN傳遞體-2H1/2O2

FAD代謝物FMNH2傳遞體H2O

FADH22H2H2H②不需氧黃酶（2）以煙酰胺核苷酸為輔助因子的～

NAD（CoⅠ）、NADP（CoⅡ）煙酰胺腺嘌呤二核苷酸煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸代謝物-2HNAD+

傳遞體-2H1/2O2

NADP+代謝物NADH+H+傳遞體H2O

NADPH+H+2H2H2H2、氧化酶：以氧為直接受氫體，一般含Cu3、傳遞體：傳遞H或電子遞氫體、遞電子體

不能使底物脫氫，也不能使氧活化。線粒體基質(zhì)二、電子傳遞和氧化呼吸鏈（一）電子傳遞過程按照電子的親和力遞增的順序傳遞電子的傳遞僅發(fā)生在相鄰傳遞體之間E0’決定電子流動方向（二）呼吸鏈由供氫體、傳遞體、受氫體以及相應(yīng)的酶催化系統(tǒng)組成的代謝途徑一般稱為生物氧化還原鏈，當(dāng)受氫體是氧時，稱為呼吸鏈。（三）電子傳遞鏈（四）電子傳遞鏈的組成成分

1、NADH-Q還原酶（NADH脫氫酶、復(fù)合體Ⅰ）電子傳遞：NADHFMNFe-SCoQ鐵硫蛋白（Fe-S）

（非血紅素蛋白）與電子傳遞有關(guān)與其他遞氫體或電子傳遞體結(jié)合成復(fù)合物存在鐵硫蛋白通過Fe3+

Fe2+

變化起傳遞電子的作用（四）電子傳遞鏈的組成成分2、輔酶Q

（CoQ、Q、泛醌）不同種類CoQ側(cè)鏈異戊二烯基數(shù)目不同脂溶性輔酶、可在脂雙層中擴(kuò)散與蛋白質(zhì)結(jié)合不緊密靈活的電子載體輔酶-Q的功能還原成QH2氧化成Q電子和質(zhì)子的傳遞體CoQ和電子傳遞體的碰撞是電子傳遞的前提和條件（四）電子傳遞鏈的組成成分3、琥珀酸—Q還原酶（復(fù)合體Ⅱ）嵌在線粒體內(nèi)膜（包括琥珀酸脫氫酶）電子傳遞：FADH2

Fe-SCoQ（四）電子傳遞鏈的組成成分4、細(xì)胞色素還原酶（復(fù)合體Ⅲ）

cytochrome,Cyt

是含鐵的Pr

以血紅素為輔基電子傳遞蛋白還原型Cyt有光譜吸收現(xiàn)象通過Fe3+

Fe2+

互變起傳遞電子的作用電子傳遞：CoQCytc（四）電子傳遞鏈的組成成分5、細(xì)胞色素c（cytc）單一多肽鏈易溶于水與Cytc1含相同輔基，但蛋白組成不同（四）電子傳遞鏈的組成成分6、細(xì)胞色素氧化酶（Cytc氧化酶、復(fù)合體Ⅳ）位于線粒體呼吸鏈末端的蛋白復(fù)合物活性部分主要包括cyta和a3(五)線粒體兩條呼吸鏈NADH氧化呼吸鏈

——細(xì)胞內(nèi)主要的呼吸鏈FADH2氧化呼吸鏈由琥珀酸脫氫酶復(fù)合體、CoQ和Cyt組成

FAD、Fe-S、Cytb558需要氧的參與；消耗氧、ADP和無機(jī)磷酸生成ATP；

電子傳遞水平的磷酸化從NADH

O2產(chǎn)生3/2.5個ATP從FADH2

O2產(chǎn)生2/1.5個ATPP/O比值—消耗1摩爾氧有多少無機(jī)磷轉(zhuǎn)化為有機(jī)磷—一對電子經(jīng)呼吸鏈傳至氧所產(chǎn)生的ATP分子數(shù)

反映氧化磷酸化的效率1.3.2糖的消化吸收一、糖的消化

纖維素蛋白質(zhì)、糖類、脂肪水、無機(jī)鹽、維生素須消化后被吸收無需消化即可直接吸收不能被消化食物中的營養(yǎng)素食物中糖一般以淀粉為主單糖可被吸收饅頭為什么變甜了？

牙齒對饅頭進(jìn)行咀嚼使饅頭變碎，舌頭進(jìn)行攪拌使饅頭碎屑與唾液腺分泌的唾液進(jìn)行充分的混合，唾液就使饅頭中的淀粉分解為了麥芽糖，所以我們吃到饅頭感到甜。

結(jié)論淀粉口腔唾液淀粉酶麥芽糖唾液淀粉酶對淀粉的消化作用淀粉唾液淀粉酶淀粉口腔唾液淀粉酶淀粉口腔唾液淀粉酶淀粉麥芽糖口腔唾液淀粉酶淀粉

人體中有很多種酶，如唾液淀粉酶、胃蛋白酶。一種酶只能催化某一種或某一類化學(xué)反應(yīng)。人體細(xì)胞中如果缺乏某種酶或酶不足時，就會發(fā)生代謝紊亂，并可能出現(xiàn)疾病。催化效率高，專一性，多樣性酶有什么特點(diǎn)？是否所有的酶在任何條件下都會起作用？可能受溫度、pH等的影響暫時貯存糞便消化和吸收的主要場所小腸的起始部位,內(nèi)有膽管和胰管的開口.大腸的起始部位,在腹腔的右下部.盲腸消化道的起始部位,內(nèi)有牙齒.舌和唾液腺.食物的通道食物的通道,通過蠕動將食物推入胃中消化道

分泌唾液，唾液含有淀粉酶，能初步消化淀粉分泌胃液，胃液含蛋白酶，能初步消化蛋白質(zhì)分泌胰液，含有多種消化酶分泌腸液，進(jìn)入小腸；含有多種消化酶分泌膽汁，進(jìn)入小腸；膽汁不含消化酶，對脂肪起乳化作用消化腺

淀粉麥芽糖+麥芽三糖（40%）（25%）α-臨界糊精+異麥芽糖（30%）（5%）葡萄糖唾液中的α-淀粉酶

α-葡萄糖苷酶

α-臨界糊精酶

消化過程

腸粘膜上皮細(xì)胞刷狀緣

口腔腸腔

胰液中的α-淀粉酶

吸收機(jī)制刷狀緣二、糖的吸收刷狀緣ADP+PiATPG

Na+

K+Na+泵小腸粘膜細(xì)胞腸腔門靜脈Na+依賴型葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體細(xì)胞內(nèi)膜小腸腸腔

腸粘膜上皮細(xì)胞門靜脈

肝臟

體循環(huán)SGLT(鈉依賴的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白)

各種組織細(xì)胞

GLUTSGLT：鈉依賴的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白

GLUT：葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體缺氧糖酵解（乳酸）供氧充足有氧氧化（CO2、H2O、ATP）磷酸戊糖途徑（5-磷酸核糖、NADPH）糖原合成分解糖異生食物主三、糖代謝的概況缺氧糖酵解（乳酸）供氧充足有氧氧化（CO2、H2O、ATP）磷酸戊糖途徑（5-磷酸核糖、NADPH）糖原合成分解血液中的葡萄糖

生物體內(nèi)葡萄糖（糖原）的分解主要有三條途徑：無O2情況下，葡萄糖（G）→丙酮酸（Pyr）→乳酸（Lac)有O2情況下，G→CO2+H2O（經(jīng)三羧酸循環(huán)）有O2情況下，G→CO2+NADPH（經(jīng)磷酸戊糖途徑）1.3.3糖的分解代謝糖酵解（glycolysis）：糖酵解是體內(nèi)組織在缺氧情況下，葡萄糖或糖原降解為乳酸并伴隨著ATP生成的一系列反應(yīng)，是生物體內(nèi)普遍存在的葡萄糖降解的途徑。反應(yīng)過程類似酵母生醇發(fā)酵，故也稱之為無氧酵解。該途徑簡稱EMP途徑。一、糖的無氧分解1940年被闡明。(研究歷史)

Embden,Meyerhof,Parnas等人貢獻(xiàn)最多，故糖酵解過程一也叫Embdem-Meyerhof-Parnas途徑，簡稱EMP途徑。第一階段

第二階段*糖酵解分為兩個階段由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，稱之為酵解途徑(glycolyticpathway)。由丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸。

全部反應(yīng)在胞質(zhì)中進(jìn)行(一)糖酵解途徑1、酵解途徑1.葡萄糖磷酸化成為6-磷酸葡糖ATPADPMg2+

己糖激酶(hexokinase)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羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖

葡萄糖-6-磷酸(glucose-6-phosphate,G-6-P)（一）酵解第一階段——準(zhǔn)備階段哺乳類動物體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)有4種己糖激酶同工酶，分別稱為Ⅰ至Ⅳ型。肝細(xì)胞中存在的是Ⅳ型，稱為葡糖激酶(glucokinase)。它的特點(diǎn)是：①對葡萄糖的親和力很低②受激素調(diào)控2.6-磷酸葡糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸果糖

磷酸葡萄糖異構(gòu)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羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖-6-磷酸果糖-6-磷酸(fructose-6-phosphate,F-6-P)3.

6-磷酸果糖轉(zhuǎn)變?yōu)?,6-二磷酸果糖

ATP

ADP

Mg2+

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羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸果糖激酶(phosphfructokinase，PFK)果糖-6-磷酸果糖-1,6-二磷酸(1,6-fructose-biphosphate,F-1,6-2P)果糖-1,6-二磷酸4.

磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖

醛縮酶(aldolase)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羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛

+5.磷酸二羥丙酮轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油醛丙糖磷酸異構(gòu)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羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸丙糖磷酸異構(gòu)酶(triosephosphateisomerase)3-磷酸甘油醛

磷酸二羥丙酮

上述５步反應(yīng)為酵解途徑的耗能階段，1分子葡萄糖的代謝消耗了2分子ATP，產(chǎn)生了2分子3-磷酸甘油醛。6.3-磷酸甘油醛氧化為1,3-二磷酸甘油酸Pi、NAD+NADH+H+3-磷酸甘油醛脫氫酶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羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油醛脫氫酶(glyceraldehyde-3-phosphatedehydrogenase)3-磷酸甘油醛

1,3-二磷酸甘油酸

（二）第二階段——放能階段7.1,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油酸ADPATP

磷酸甘油酸激酶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羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶(phosphoglyceratekinase)

這是酵解過程中第一次產(chǎn)生ATP的反應(yīng)，將底物的高能磷酸鍵直接轉(zhuǎn)移給ADP生成ATP，這種ADP或其他核苷二磷酸的磷酸化作用與底物的脫氫作用直接相偶聯(lián)的反應(yīng)稱為底物水平磷酸化(substrate-levelphosphorylation)。

8.3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸磷酸甘油酸變位酶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羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸甘油酸變位酶(phosphoglyceratemutase)3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸9、2-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖嵯┐蓟?enolase)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羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸2-磷酸甘油酸+

H2O磷酸烯醇式丙酮酸(phospho-enolpyruvate,PEP)ADPATPK+Mg2+丙酮酸激酶(pyruvatekinase)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羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸10.磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變成丙酮酸，并通過底物水平磷酸化生成ATP磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸

這是酵解途徑中的第二次底物水平磷酸化丙酮酸生成乳酸

葡萄糖+2Pi+2ADP2乳酸+2ATP+2H2O動物在激烈運(yùn)動時或由于呼吸、循環(huán)系統(tǒng)障礙而發(fā)生供氧不足時。生長在厭氧或相對厭氧條件下的許多細(xì)菌。

6-磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶總結(jié)1、糖酵解過程在胞漿中進(jìn)行2、反應(yīng)分為兩大階段（耗能、產(chǎn)能）3、關(guān)鍵酶是：己糖激酶（HK）、6-磷酸果糖激酶-1（PFK-1）、丙酮酸激酶（PK）4、終產(chǎn)物是乳酸葡萄糖+2Pi+2ADP+2NAD+

2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H++2H2O糖酵解時，1mol葡萄糖可經(jīng)底物水平磷酸化生成4molATP，在葡萄糖和6-磷酸果糖磷酸化時消耗2molATP，故凈生成2molATP。（三）能量的變化（四）糖酵解的調(diào)節(jié)1、6-磷酸果糖激酶-1（PFK-1）催化的反應(yīng)是糖酵解的限速步驟。①結(jié)構(gòu)---變構(gòu)酶②調(diào)節(jié)

變構(gòu)抑制劑：ATP、檸檬酸，H+

變構(gòu)激活劑：AMP，ADP，1,6二磷酸果糖,

2,6二磷酸果糖，無機(jī)磷丙酮酸激酶是糖酵解的第二個重要的調(diào)節(jié)點(diǎn)

①結(jié)構(gòu)---變構(gòu)酶②調(diào)節(jié)變構(gòu)抑制劑：ATP、乙酰輔酶A，長鏈脂肪酸，Ala(肝)

變構(gòu)激活劑：1,6-二磷酸果糖

2、丙酮酸激酶（PK）的調(diào)節(jié)3、己糖激酶（HK）或葡萄糖激酶活性的調(diào)節(jié)

①結(jié)構(gòu)---變構(gòu)酶②調(diào)節(jié)---己糖激酶受到反饋抑制調(diào)節(jié)6-磷酸葡萄糖可反饋抑制己糖激酶，但肝葡萄糖激酶不受其抑制。長鏈脂肪酰CoA可別構(gòu)抑制肝葡萄糖激酶。胰島素可誘導(dǎo)葡萄糖激酶基因的轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)酶的合成。（五）糖酵解的生理意義乳酸酵解最主要的生理意義在于迅速提供能量，這對肌肉收縮更為重要。當(dāng)機(jī)體缺氧或劇烈運(yùn)動肌肉局部血流不足時，能量主要通過糖酵解獲得。紅細(xì)胞沒有線粒體，完全依賴乳酸酵解供應(yīng)能量。神經(jīng)、白細(xì)胞和骨髓等代謝極為活躍，即使不缺氧也常由乳酸酵解提供部分能量。糖酵解作業(yè)畫出從葡萄糖開始到乳酸發(fā)酵，全過程的圖解，并指出其中的限速酶，及能量變化。糖酵解意義？概念：

葡萄糖在有氧的條件下通過丙酮酸生成乙酰輔酶A在經(jīng)三羧酸循環(huán)徹底氧化生成水和二氧化碳的過程。是糖氧化的主要方式。是體內(nèi)能量獲得的主要來源。部位：胞液及線粒體二、糖的有氧氧化(一)有氧氧化的反應(yīng)過程

1、葡萄糖或糖原氧化分解成丙酮酸（即糖酵解，胞液中進(jìn)行）

2、丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA（線粒體基質(zhì)中進(jìn)行）（丙酮酸

乙酰輔酶A，簡寫為乙酰CoA）

3、乙酰COA進(jìn)入TCA循環(huán)（線粒體中進(jìn)行）三羧酸循環(huán)（乙酰CoA

H2O和CO2，釋放出能量）糖的有氧氧化的三個步驟:糖的有氧氧化反應(yīng)的3個階段

第一階段：酵解途徑

第二階段：丙酮酸的氧化脫羧

第三階段：三羧酸循環(huán)和氧化磷酸化

G丙酮酸

乙酰CoACO2

NADH+H+FADH2H2O[O]ADPTCA循環(huán)胞液

線粒體1、葡萄糖丙酮酸在胞漿內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)過程類似酵解能量變化：2molATP2對NADH+H+產(chǎn)生

2、丙酮酸進(jìn)入檸檬酸循環(huán)的準(zhǔn)備階段——氧化脫羧生成乙酰-CoA

丙酮酸脫氫酶系是一個非常復(fù)雜的多酶體系，主要包括：三種不同的酶（丙酮酸脫氫酶組分E1、二氫硫辛酰轉(zhuǎn)乙?；窫2和二氫硫辛酸脫氫酶E3）和6種輔因子（TTP、硫辛酸、FAD、NAD+、CoA和Mg2+）。丙酮酸

乙酰CoA

NAD+,HSCoA

CO2,NADH+H+

丙酮酸脫氫酶復(fù)合體

(acetylCoA)丙酮酸的氧化脫羧作用丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的組成

酶E1：丙酮酸脫氫酶組分E2：二氫硫辛酰轉(zhuǎn)乙?；窫3：二氫硫辛酸脫氫酶HSCoANAD+

輔酶

TPPMg2+

硫辛酸（)

HSCoAFAD,NAD+SSLMg2+*丙酮酸經(jīng)丙酮酸脫氫酶系催化后生成乙酰輔酶A，產(chǎn)生一分子CO2和一對NADH+H+（在線粒體中NADH+H+經(jīng)呼吸鏈的傳遞，

氧化磷酸化產(chǎn)生3個ATP。）3、三羧酸循環(huán)反應(yīng)過程三羧酸循環(huán)（tricarboxylicacidcycle,TCAcycle,citricacidcycle,krebscycle）

乙酰輔酶A和草酰乙酸縮合，生成帶有三個羧基的檸檬酸，再經(jīng)過一系列的反應(yīng)重新生成草酰乙酸完成一個循環(huán)?！竦聡茖W(xué)家HansKrebs1937年提出，1953年獲得諾貝爾獎，并被稱為ATP循環(huán)（檸檬酸循環(huán)）之父。乙酰CoA的徹底氧化分解

——檸檬酸循環(huán)化學(xué)反應(yīng)歷程（10步反應(yīng)、8種酶）三羧酸循環(huán)草酰乙酸檸檬酸異檸檬酸a-酮戊二酸琥珀酸輔酶A琥珀酸延胡索酸蘋果酸乙酰輔酶A1、乙酰CoA與草酰乙酸縮合形成檸檬酸

（檸檬酸合酶）單向不可逆

可調(diào)控的限速步驟C=OCOO-CH2COO-

C-CH3S-CoAOCH2COO-HO-C

-COO-COO-CH2檸檬酸合酶+CoA三羧酸

CH2C-SCOAHO-C-COO-COO-CH2OH2O+HS-CoA+H+2、檸檬酸異構(gòu)化成異檸檬酸

（烏頭酸酶）在pH7.0，25

C的平衡態(tài)時，檸檬酸：順烏頭酸：異檸檬酸=90：4：6CH2COO-HO-C

-COO-COO-CH2CHCOO-C

-COO-COO-CH2CH2H2OH2O檸檬酸順烏頭酸異檸檬酸COO-HO-CHCH-COO-COO-3、由異檸檬酸氧化脫羧生成α-酮戊二酸

（異檸檬酸脫氫酶）TCA中第一次氧化作用、脫羧過程異檸檬酸脫氫酶為第二個調(diào)節(jié)酶三羧酸到二羧酸的轉(zhuǎn)變NAD+NADH+H+H+

CO2草酰琥珀酸Mg2+HO-CHCOOH

CH-COOHCOOHCH2C

OCOOH

CH-COOHCOOHCH2C

OCOOH

CH2COOHCH2α-酮戊二酸異檸檬酸4、α-酮戊二酸氧化脫羧成為琥珀酰CoA

（α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體）

TCA中第二次氧化作用、脫羧過程

α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體與丙酮酸脫氫酶復(fù)合體相似α-酮戊二酸脫氫酶E1二氫硫辛酰轉(zhuǎn)琥珀酰酶E2二氫硫辛酸脫氫酶E36種輔因子：TPP、硫辛酸、CoA、FAD、NAD+、Mg2++CoASH+NAD+COCOOHCH2COOHCH2COSCoACH2COOHCH2+NADH+H+

+CO25、琥珀酰CoA轉(zhuǎn)化成琥珀酸，并產(chǎn)生GTP

（琥珀酰CoA合成酶）TCA中唯一底物水平磷酸化直接產(chǎn)生高能磷酸化合物的步驟GTP+ADPGDP+ATPC

OSCOACH2COOHCH2COOHCH2COOHCH2GDP+PiGTP+HSCoA6、琥珀酸脫氫生成延胡索酸（琥珀酸脫氫酶）COOHCH2COOHCH2COOHCHCOOH+FAD+FADH2

TCA中第三次氧化的步驟

丙二酸為該酶的競爭性抑制劑開始四碳酸之間的轉(zhuǎn)變琥珀酸脫氫酶HC嵌入線粒體內(nèi)膜COOHCHCOOH+FAD+FADH2琥珀酸脫氫酶HC嵌入線粒體內(nèi)膜COOHCHCOOHCH7、延胡索酸被水化生成L-蘋果酸（延胡索酸酶）COOHHO-CHCOOHH-C-H+H2O延胡索酸酶

延胡索酸酶具有高度立體特異性COOHHO-CHCOOHH-C-H8、蘋果酸脫氫生成草酰乙酸（蘋果酸脫氫酶）+NAD+COOHC=OCOOHCH2+NADH+H+

TCA中第四次氧化的步驟，最后一步。三羧酸循環(huán)過程總結(jié)(一次循環(huán))10步反應(yīng)8種酶催化生成3分子還原型NADH生成1分子FADH2生成1分子ATP三羧酸循環(huán)總反應(yīng)式TCA循環(huán)的化學(xué)總結(jié)算1、三羧酸循環(huán)的總反應(yīng)式為：乙酰CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O

2CO2+3NADH+FADH2+GTP+CoA+3H+TCA循環(huán)一次消耗一個乙酰基。即兩個碳原子進(jìn)入循環(huán)。又有兩個碳原子以CO2的形式離開循環(huán)。但這兩個碳原子并不是剛剛進(jìn)入循環(huán)的那兩個碳原子。在循環(huán)中有4對H原子通過4步氧化反應(yīng)脫下，其中3對用以還原NAD+生成3個NADH+H+，1對用以還原FAD，生成1個FADH2。2、TCA循環(huán)的特點(diǎn)：三羧酸循環(huán)實(shí)質(zhì)是：1mol乙酰輔酶A徹底氧化生成CO2、H2O、和12個ATP的過程。一個三羧酸循環(huán)包括：一次底物水平磷酸化二次脫羧一個循環(huán)四個限速酶產(chǎn)生12個ATP四次脫氫（1）普遍存在（2）三羧酸循環(huán)是糖、脂、蛋白質(zhì)氧化分解必經(jīng)的共同通路，是氧化釋放能量產(chǎn)生ATP最多的階段。

三羧酸循環(huán)的生理意義(３)三羧酸循環(huán)是物質(zhì)代謝樞紐。即是糖、脂肪、蛋白質(zhì)代謝的最后共同通路，有時另一些物質(zhì)代謝如：糖異生、脂肪酸合成、膽固醇合成和轉(zhuǎn)氨基作用等的起點(diǎn)。(４)生物體獲得能量的最有效方式(５)獲得微生物發(fā)酵產(chǎn)品的途徑檸檬酸、谷氨酸1、糖的有氧氧化是在胞漿與線粒體中進(jìn)行2、反應(yīng)分為三個階段3、有氧氧化的關(guān)鍵酶:(1)己糖激酶、6-磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶(2)丙酮酸脫氫酶系(3)檸檬酸合成酶、異檸檬酸脫氫酶、

α-酮戊二酸脫氫酶系

（二）糖有氧氧化的生理意義4、每進(jìn)行一次三羧酸循環(huán):消耗1mol乙酰基，產(chǎn)生CO2，H2O和12個ATP5、糖的有氧氧化總反應(yīng)式：C6H12O6+6O26CO2+6H2O

6、糖的有氧氧化能量的計(jì)算:

1mol葡萄糖徹底氧化產(chǎn)生36或38個ATP。

有氧氧化生成的ATP反應(yīng)ATP第一階段兩次耗能反應(yīng)-2兩次生成ATP的反應(yīng)2×2一次脫氫(NADH+H+)2×2或2×3第二階段一次脫氫(NADH+H+)2×3第三階段三次脫氫(NADH+H+)2×3×3一次脫氫(FADH2)2×2一次生成ATP的反應(yīng)2×1凈生成36或38胞漿胞膜線粒體

在細(xì)胞漿中產(chǎn)生的NADH+H+可經(jīng)過兩個穿梭系統(tǒng)進(jìn)入線粒體，再經(jīng)呼吸鏈、氧化磷酸化產(chǎn)生ATP：（1）α-磷酸甘油穿梭系統(tǒng)：2個ATP（2）蘋果酸穿梭系統(tǒng)：3個ATP

1.α-磷酸甘油穿梭作用特點(diǎn)：

(1)線粒體內(nèi)外的α-磷酸甘油脫氫酶的輔酶不同胞液-----NAD+

線粒體---FAD+(2)FADH2經(jīng)琥珀酸氧化呼吸鏈2ATP(3)主要存在于骨骼肌、腦、神經(jīng)細(xì)胞線粒體外NADH的氧化穿梭系統(tǒng)

-磷酸甘油穿梭磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油FADFADH2NADHFMNCoQbc1caa3O2NADHNAD+線粒體內(nèi)膜（細(xì)胞液）特點(diǎn)：

(1)蘋果酸脫氫酶的輔酶是NAD+(2)線粒體內(nèi)的草酰乙酸生成天冬氨酸

再穿過線粒體膜。

(3)通過NADH氧化呼吸鏈產(chǎn)生3ATP(4)主要存在于肝、心肌組織中。2.蘋果酸穿梭系統(tǒng)蘋果酸-草酰乙酸穿梭作用細(xì)胞液線粒體內(nèi)膜體天冬氨酸

-酮戊二酸蘋果酸草酰乙酸谷氨酸

-酮戊二酸天冬氨酸蘋果酸谷氨酸NADH+H+NAD+草酰乙酸NAD+線粒體基質(zhì)蘋果酸脫氫酶NADH+H+ⅣⅠⅡⅢ蘋果酸脫氫酶谷草轉(zhuǎn)氨酶谷草轉(zhuǎn)氨酶（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)載體）呼吸鏈1.丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的調(diào)節(jié)⑴變構(gòu)效應(yīng)調(diào)節(jié)變構(gòu)抑制劑：ATP、乙酰輔酶A，NADH+H+

變構(gòu)激活劑：AMP

⑵共價修飾調(diào)節(jié)（三）糖有氧氧化的調(diào)節(jié)

調(diào)節(jié)點(diǎn)：三個關(guān)鍵酶a、檸檬酸合成酶變構(gòu)抑制劑：琥珀酰輔酶A，NADH

變構(gòu)激活劑：ADPb、異檸檬酸脫氫酶和α-酮戊二酸脫氫酶系變構(gòu)抑制劑：ATP、NADH、琥珀酰輔酶A

變構(gòu)激活劑：ADP、NAD+、鈣2.TCA循環(huán)的調(diào)節(jié)

概念：是葡萄糖氧化分解的另一途徑。從6-磷酸葡萄糖開始，以6-磷酸葡萄糖脫氫酶為關(guān)鍵酶，生成具有重要生理功能的5-磷酸核糖、NADPH+H+，生成CO2，完成三碳、四碳、五碳、六碳、七碳糖轉(zhuǎn)換，而不生成ATP的重要代謝途徑。三、磷酸戊糖途徑（又名:己糖旁路）磷酸戊糖途徑分氧化階段和非氧化階段

第一階段（氧化階段）：6-磷酸葡萄糖脫氫脫羧生成5-磷酸核酮糖、NADPH+H+及CO2

第二階段（非氧化階段）：5-磷酸核酮糖分子重排，產(chǎn)生不同碳鏈長度的磷酸單糖，進(jìn)入酵解途徑，包括一系列基團(tuán)轉(zhuǎn)移（一）磷酸戊糖途徑的反應(yīng)過程6-磷酸葡糖酸5-磷酸核酮糖

NADPH+H+NADP+⑴H2O

NADP+

CO2

NADPH+H+⑵6-磷酸葡糖脫氫酶HCOHCH2OHCO6-磷酸葡糖6-磷酸葡糖酸內(nèi)酯（1）6-磷酸葡糖在氧化階段生成磷酸戊糖和NADPH5-磷酸核糖

催化第一步脫氫反應(yīng)的6-磷酸葡糖脫氫酶是此代謝途徑的關(guān)鍵酶。兩次脫氫脫下的氫均由NADP+接受生成NADPH+H+。反應(yīng)生成的磷酸核糖是一個非常重要的中間產(chǎn)物。G-6-P5-磷酸核糖NADP+NADPH+H+NADP+NADPH+H+CO2每3分子6-磷酸葡萄糖同時參與反應(yīng)，在一系列反應(yīng)中，通過3C、4C、6C、7C等演變階段，最終生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖。（2）非氧化階段經(jīng)過基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)進(jìn)入糖酵解途徑這些基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)可分為兩類：

一類是轉(zhuǎn)酮醇酶（transketolase）反應(yīng)，轉(zhuǎn)移含1個酮基、1個醇基的2碳基團(tuán)；接受體都是醛糖。另一類是轉(zhuǎn)醛醇酶（transaldolase）反應(yīng)，轉(zhuǎn)移3碳單位；接受體也是醛糖。

5-磷酸核酮糖(C5)×35-磷酸核糖

C55-磷酸木酮糖

C55-磷酸木酮糖

C57-磷酸景天糖

C73-磷酸甘油醛

C34-磷酸赤蘚糖

C46-磷酸果糖

C66-磷酸果糖

C63-磷酸甘油醛

C3第二階段反應(yīng)的意義就在于通過一系列基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)，將核糖轉(zhuǎn)變成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛而進(jìn)入酵解途徑。因此磷酸戊糖途徑也稱磷酸戊糖旁路（pentosephosphateshunt）。

第一階段

第二階段

5-磷酸木酮糖

C55-磷酸木酮糖

C57-磷酸景天糖

C73-磷酸甘油醛

C34-磷酸赤蘚糖

C46-磷酸果糖

C66-磷酸果糖

C63-磷酸甘油醛

C36-磷酸葡糖(C6)×36-磷酸葡糖酸內(nèi)酯(C6)×36-磷酸葡糖酸(C6)×35-磷酸核酮糖(C5)×35-磷酸核糖

C53NADP+3NADP+3H+

6-磷酸葡糖脫氫酶3NADP+3NADP+3H+6-磷酸葡糖酸脫氫酶CO2磷酸戊糖途徑2核糖-5-磷酸4木酮糖-5-磷酸6×葡萄糖-6-磷酸糖酵解6×6-磷酸葡萄糖酸6NADP+6NADPH+6H+6×

核酮糖-5-磷酸6NADP+6NADPH+6H+6CO22景天酮糖-7-磷酸2甘油醛-3-磷酸2果糖-6-磷酸2赤蘚糖-4-磷酸2甘油醛-3-磷酸非氧化階段(重組)2NADPH生物氧化O25ATP+2H2O6(葡萄糖-6-磷酸)+6O2

6(5-磷酸核酮糖)+6CO2+6H2