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1、酵解 丙酮酸 + 氧 三羧酸循环乳酸发酵酒精发酵第八章 糖代谢自养生物分解代谢糖代谢包括 异养生物自养生物合成代谢异养生物能量转换（能源）糖代谢的生物学功能物质转换（碳源）可转化成多种中间产物，这些中间产物可进一步转化成氨基酸、脂肪酸、核苷酸。糖的磷酸衍生物可以构成多种重要的生物活性物质：分解代谢：酵解（共同途径） 、三羧酸循环（最后氧化途径） 、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等。合成代谢：糖异生、糖原合成、结构多糖合成以及光合作用。分解代谢和合成代谢，受神经、激素、别构物调节控制。第一节 糖酵解 酵解与发酵1、 酵解 （在细胞质中进行）酵解酶系统将 解成丙酮酸，并生成 过程。它是动物、植物、微生物
2、细胞中 好氧有机体中，丙酮酸进入线粒体，经三羧酸循环被彻底氧化成 生的呼吸链氧化而产生 水，所以酵解是三羧酸循环和氧化磷酸化的前奏。若供氧不足，丙酮酸还原成乳酸（乳酸发酵） 。2、 发酵 母和其它微生物）把酵解产生的 的氢，传递给丙酮酸，生成乳酸，则称乳酸发酵。若 的氢传递给丙酮酸脱羧生成的乙醛，生成乙醇，此过程是酒精发酵。有些动物细胞即使在有 ，也会产生乳酸，如成熟的红细胞（不含线粒体） 、视网膜。二、 糖酵解过程（1940在细胞质中进行1、 反应步骤图 13解途径，三个不可逆步骤是调节位点。（1） 、 葡萄糖磷酸化形成 节位点。G 0= - 化，并以 式将 制在细胞内。催化此反应的激酶有，
3、已糖激酶和葡萄糖激酶。激酶：催化 子的磷酸基（移到底物上的酶称激酶，一般需要 为辅因子，底物诱导的裂缝关闭现象似乎是激酶的共同特征。P 80 图 13糖激酶与底物结合时的构象变化已糖激酶：专一性不强，可催化 露糖）磷酸化。己糖激酶是酵解途径中第一个调节酶，被产物 烈地别构抑制。葡萄糖激酶：对 专一活性，存在于肝脏中，不被 制。酶是一个诱导酶，由胰岛素促使合成，肌肉细胞中已糖激酶对 ，而肝中 酶对 10，因此，平时细胞内 度为 5 时，已糖激酶催化的酶促反应已经达最大速度，而肝中 酶并不活跃。进食后，肝中 度增高，此时 酶将 化成 一步转化成糖元，贮存于肝细胞中。（2） 、 构化为 于此反应的标
4、准自由能变化很小，反应可逆，反应方向由底物与产物的含量水平控制。此反应由磷酸 构酶催化，将葡萄糖的羰基 C 由 至 为 磷酸化作准备，同时保证 有羰基存在，这对分子的 断裂，形成三碳物是必需的。（3） 、 酸化，生成 反应在体内不可逆，调节位点，由磷酸果糖激酶催化。磷酸果糖激酶既是酵解途径的限速酶，又是酵解途径的第二个调节酶（4） 、 解成 3应式：该反应在热力学上不利，但是，由于具有非常大的G 0 负值的 形成及后续甘油醛使反应正向进行。同时在生理环境中，3动反应向右进行。该反应由醛缩酶催化，反应机理 P 83（5） 、 磷酸二羟丙酮（构化成 3注意碳原子编号的变化）由磷酸丙糖异构酶催化。已
5、糖转化成 3 原子编号变化： 6变成了 336） 、 3磷酸甘油酸反应式：由磷酸甘油醛脱氢酶催化。此反应既是氧化反应，又是磷酸化反应，氧化反应的能量驱动磷酸化反应的进行。反应机理： 图 133合，抑制此酶活性，砷酸能与磷酸底物竞争，使氧化作用与磷酸化作用解偶连（生成 37） 、 13二磷酸甘油酸转化成 3磷酸甘油酸和 磷酸甘油酸激酶催化。这是酵解过程中的第一次底物水平磷酸化反应，也是酵解过程中第一次产生 反应。一分子 生二分子三碳糖，共产生 2样可抵消 两次磷酸化时消耗的2（8） 、 3磷酸甘油酸转化成 2磷酸甘油酸反应式：磷酸甘油酸变位酶催化，磷酰基从 至 9） 、 2磷酸甘油酸脱水生成磷酸
6、烯醇式丙酮酸反应式：烯醇化酶2磷酸甘油酸中磷脂键是一个低能键（G= 磷酸烯醇式丙酮酸中的磷酰烯醇键是高能键（G= ，因此，这一步反应显著提高了磷酰基的转移势能。（10） 、 磷酸烯醇式丙酮酸生成 丙酮酸。反应式：不可逆，调节位点。由丙酮酸激酶催化，丙酮酸激酶是酵解途径的第三个调节酶，这是酵解途径中的第二次底物水平磷酸化反应，磷酸烯醇式丙酮酸将磷酰基转移给 成 丙酮酸反应式：1 葡萄糖+2 2 丙酮酸+2H +2糖酵解的能量变化图 13糖酵解途径中 生成无氧情况下：净产生 2 分子 2 分子丙酮酸还原成乳酸） 。有氧条件下：通过呼吸链间接地被氧化，生成更多的 分子 子 2产生 8解 2 分子 入
7、呼吸氧化，共生成 6。但在肌肉系统组织和神经系统组织：一个 解，净产生 6+*） 。甘油磷酸穿梭：2 分子 入线粒体，经甘油磷酸穿梭系统，胞质中磷酸二羟丙酮被还原成 3磷酸甘油，进入线粒体重新氧化成磷酸二羟丙酮，但在线粒体中的 3磷酸甘油脱氢酶的辅基是 此只产生 4 分子 ：胞液中磷酸甘油脱氢酶。：线粒体磷酸甘油脱氢酶。罗纪盛P 259 P 260。苹果酸穿梭机制：胞液中的 经苹果酸脱氢酶催化，使草酰乙酸还原成苹果酸，再通过苹果酸2酮戊二酸载休转运，进入线粒体内，由线粒体内的苹果酸脱氢酶催化，生成 草酰乙酸。而草酰乙酸经天冬氨酸转氨酶作用，消耗 形成 线粒体上的载体转运回胞液。在胞液中，胞液中
8、的 氨酶作用，再产生草酰乙酸。经苹果酸穿梭，胞液中 入呼吸链氧化，产生 3 个 苹果酸脱氢酶（胞液）酮戊二酸转位酶苹果酸脱氢酶（线粒体基质）谷草转氨酶位酶谷草转氨酶草酰乙酸：苹果酸：酮戊二酸：3、 糖酵解中酶的反应类型 13糖酵解反应氧化还原酶（1 种）：3磷酸甘油醛脱氢酶转移酶（4 种）：己糖激酶、磷酸果糖激酶、磷酸甘油酸激酶、丙酮酸激酶裂合酶（1 种）：醛缩酶异构酶（4 种）：磷酸 构酶、磷酸丙糖异构酶、磷酸甘油酸变位酶、烯醇化酶三、 糖酵解的调节参阅 酵解的调节糖酵解过程有三步不可逆反应，分别由三个调节酶（别构酶）催化，调节主要就发生在三个部位。1、 已糖激酶调节别构抑制剂（负效应调节物
9、）：G6P 和 效应调节物）：磷酸果糖激酶调节（关键限速步骤）抑制剂：檬酸、脂肪酸和 H+激活剂： 胞内含有丰富的 ，此酶几乎无活性。柠檬酸：高含量的柠檬酸是碳骨架过剩的信号。H+：可防止肌肉中形成过量乳酸而使血液酸中毒。3、 丙酮酸激酶调节抑制剂：乙酰 链脂肪酸、 丙酮酸的去路1、 进入三羧酸循环2、 乳酸的生成在厌氧酵解时（乳酸菌、剧烈运动的肌肉） ，丙酮酸接受了 3磷酸甘油醛脱氢酶生成的的氢，在乳酸脱氢酶催化下，生成乳酸。总反应： 2 2 2 乳酸 + 2 2环：图肌肉收缩，糖酵解产生乳酸。乳酸透过细胞膜进入血液，在肝脏中异生为 除乳酸积累引起的中毒。环是一个耗能过程：2 分子乳酸生成
10、1 分子 耗 6 个 、 乙醇的生成酵母或其它微生物中，经糖酵解产生的丙酮酸，可以经丙酮酸脱羧酶催化，脱羧生成乙醛，在醇脱氢酶催化下，乙醛被 原成乙醇。总反应：H +2 乙醇+2+2果有氧存在时，则会通过乙醛的氧化生成乙酸，制醋。4、 丙酮酸进行糖异生五、 其它单糖进入糖酵解途径除葡萄糖外，其它单糖也可进行酵解P 91 图 13各种单糖进入糖酵解的途径1糖原降解产物 G1果糖 有两个途径3D半乳糖4D甘露糖 第二节 三羧酸循环葡萄糖的有氧氧化包括四个阶段。糖酵解产生丙酮酸（2 丙酮酸、 2丙酮酸氧化脱羧生成乙酰 羧酸循环（、H 2O、呼吸链氧化磷酸化（羧酸循环：乙酰 一系列的氧化、脱羧，最终生
11、成 2O、并释放能量的过程，又称柠檬酸循环、环。原核生物：阶段在胞质中真核生物：在胞质中，在线粒体中一、 丙酮酸脱羧生成乙酰 反应式：此反应在真核细胞的线粒体基质中进行，这是连接糖酵解与 中心环节。2、 丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系是一个十分庞大的多酶体系，位于线粒体膜上，电镜下可见。酮酸脱氢酶复合体：分子量：0 6， 直径 45核糖体稍大。酶 辅酶 每个复合物亚基数丙酮酸脱羧酶（E 1） 24二氢硫辛酸转乙酰酶（E 2） 硫辛酸 24二氢硫辛酸脱氢酶（E 3） 12此外，还需要 g 2+作为辅因子这些肽链以非共价键结合在一起，在碱性条件下，复合体可以解离成相应的亚单位，在中性时又可以重组为复合体。所有丙酮酸氧化脱羧的中间物均紧密结合在复合体上，活性中间物可以从一个酶活性位置转到另一个酶活性位置，因此，多酶复合体有利于高效催化反应及调节酶在反 酮酸脱氢酶复合体 H+ + 、 反应步骤P 93 反应过程（1）丙酮酸脱羧形成羟乙基）二氢硫辛酸乙酰转移酶（E 2）使羟乙基氧化成乙酰基（3）E 2 将乙酰基转给 成乙酰）E 3 氧化 的还原型二氢硫辛
