《糖类代谢 课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《糖类代谢 课件（124页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第3 3章章 糖类代谢糖类代谢主要内容：主要内容： 了解糖类的生物学作用和重要的单糖、寡了解糖类的生物学作用和重要的单糖、寡糖、多糖、复合糖的分类和结构。讨论糖的分糖、多糖、复合糖的分类和结构。讨论糖的分解与合成，重点掌握以葡萄糖为代表的单糖的解与合成，重点掌握以葡萄糖为代表的单糖的分解与合成的主要途径分解与合成的主要途径。思考思考目目 录录第一节第一节 糖类化学概述糖类化学概述第二节第二节 单糖的代谢单糖的代谢* *第三节第三节 糖原的分解和生物合成糖原的分解和生物合成第一节第一节 糖类化学概述糖类化学概述1 1、糖类的、糖类的生物学作用生物学作用2 2、单糖的、单糖的链状结构链状结构和和
2、环状结构环状结构3 3、重要的、重要的单糖单糖及及衍生物衍生物4 4、重要的、重要的寡糖寡糖5 5、重要的、重要的多糖多糖6 6、复合糖复合糖糖类的生物学作用糖类的生物学作用 糖糖类类是是细细胞胞中中非非常常重重要要的的一一类类有有机机化化合合物物，主主要要的的生生物物学作用如下：学作用如下： 作为生物体的结构成分作为生物体的结构成分 作为生物体内的主要能源物质作为生物体内的主要能源物质 作为其它生物分子如氨基酸、核苷酸、脂等作为其它生物分子如氨基酸、核苷酸、脂等 合成的前体合成的前体 作为细胞识别的信息分子作为细胞识别的信息分子D D系醛糖系醛糖的立体结构的立体结构D(+)-阿洛糖阿洛糖 D
3、(+)-阿桌糖阿桌糖D(+)-葡萄糖葡萄糖D(+)-甘露糖甘露糖D(+)-古洛糖古洛糖D(-)-艾杜糖艾杜糖D(+)-半乳糖半乳糖D(+)-塔罗糖塔罗糖(allose)(altrose)(glucose)(mannose)(gulose)(idose)(galactose)(talose)D(-)-赤鲜糖赤鲜糖(erythrose)D(-)-苏糖苏糖(threose)D(+)-甘油醛甘油醛(allose)D(-)-核糖核糖(ribose)D(-)-阿拉伯糖阿拉伯糖(arabinose)D(+)-木糖木糖(xylose)D(-)-米苏糖米苏糖(lysose) D D系酮糖的系酮糖的立体结构立体结
4、构D(-)-赤藓酮糖赤藓酮糖(erythrulose)D(-)-核酮糖核酮糖(ribulose)D(+)-核酮糖核酮糖(xylulose)D(+)-阿洛酮糖阿洛酮糖(psicose,allulose)D(-)-果糖果糖(fructose)D(+)-山梨糖山梨糖(sorbose)D(-)-洛格酮糖洛格酮糖(tagalose)二羟丙酮二羟丙酮(dihytroasetone)吡喃型和呋喃型的吡喃型和呋喃型的D-D-葡萄糖和葡萄糖和D-D-果糖（果糖（HaworthHaworth式）式）吡喃吡喃呋喃呋喃 -D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖 -D-吡喃果糖吡喃果糖 -D-呋喃葡萄糖呋喃葡萄糖 -D-呋喃果糖呋喃
5、果糖D-D-葡萄糖由葡萄糖由FischerFischer式改写为式改写为HaworthHaworth式的步骤式的步骤转折转折旋转旋转成环成环成环成环 -D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖 -D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖重要的单糖重要的单糖戊糖戊糖 -D-吡喃木糖吡喃木糖 -D-呋喃核糖呋喃核糖2-脱氧脱氧 -D-呋喃核糖呋喃核糖 -D-芹菜糖芹菜糖 -L-呋喃阿拉伯糖呋喃阿拉伯糖 -D-呋喃阿拉伯糖呋喃阿拉伯糖D-核酮糖核酮糖D-木酮糖木酮糖重要的单糖重要的单糖己糖己糖 -D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖 -L-吡喃山梨糖吡喃山梨糖 -D-吡喃甘露糖吡喃甘露糖 -L-吡喃半乳糖吡喃半乳糖 -D-吡喃半乳糖吡喃半乳糖
6、 -D-呋喃果糖呋喃果糖重要的单糖重要的单糖庚糖和辛糖庚糖和辛糖L-甘油甘油-D-甘露庚糖甘露庚糖D-景天庚酮糖景天庚酮糖D-甘露庚酮糖甘露庚酮糖甘油甘油部分部分甘露糖甘露糖部分部分单糖磷酸酯单糖磷酸酯D-甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸 -D-葡萄糖葡萄糖-1-磷酸磷酸 -D-葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸 -D-果糖果糖-6-磷酸磷酸 -D-果糖果糖-1，6-二磷酸二磷酸重要的二糖重要的二糖蔗糖蔗糖D-麦芽糖（麦芽糖（ -型）型）乳糖（乳糖（ -型型）纤维二糖纤维二糖（ -型）型）环糊精结构环糊精结构 - -环糊精分子结构环糊精分子结构 环糊精分子的空间填充模型环糊精分子的空间填充模型淀粉和糖原结构
7、淀粉和糖原结构NRERE直链淀粉直链淀粉支链淀粉或糖原分支点的结构支链淀粉或糖原分支点的结构RENRE (16)分支点分支点支链淀粉或糖原分子示意图支链淀粉或糖原分子示意图直链淀粉的螺旋结构直链淀粉的螺旋结构0.8nm1.4nm6个残基个残基纤维素片层结构纤维素片层结构纤维素纤维素一级一级结构结构植物细胞壁与纤维素的结构植物细胞壁与纤维素的结构微纤维微纤维纤维素链纤维素链植物细胞中的植物细胞中的纤维素微纤维纤维素微纤维细胞壁细胞壁糖复合物糖复合物糖糖肽链肽链糖糖核酸核酸糖糖脂质脂质肽聚糖肽聚糖(peptidoglycans)脂多糖脂多糖(lipopolysauhards)糖基酰基甘油糖基酰基甘
8、油(glycosylacylglycerols)糖鞘脂糖鞘脂(pglycosphingolipids)糖蛋白糖蛋白(glycproteins)蛋白聚糖蛋白聚糖(proteoglycans)(ComplexCarbohydrates)细胞膜表面的糖链细胞膜表面的糖链蛋白聚糖蛋白聚糖糖脂糖脂糖蛋白糖蛋白细胞膜细胞膜第二节第二节 单糖的代谢单糖的代谢一、一、葡萄糖的葡萄糖的主要代谢途径主要代谢途径及及细胞定位细胞定位二、二、糖酵解糖酵解（EMPEMP）三、丙酮酸的三、丙酮酸的去路去路：无氧降解和有氧降解途径：无氧降解和有氧降解途径四、四、三羧酸循环三羧酸循环（TCATCA）五、五、磷酸戊糖途径磷酸戊
9、糖途径（PPPPPP或或HMPHMP）六、六、糖的异生糖的异生七、七、乙醛酸循环乙醛酸循环其它糖进入单糖代谢其它糖进入单糖代谢动物细胞动物细胞植物细胞植物细胞细胞膜细胞膜细胞质细胞质线粒体线粒体高尔基体高尔基体细胞核细胞核内质网内质网溶酶体溶酶体细胞壁细胞壁叶绿体叶绿体有色体有色体白色体白色体液体液体晶体晶体分泌物分泌物吞噬吞噬中心体中心体胞饮胞饮微管、微丝微管、微丝 丙酮酸氧化丙酮酸氧化 三羧酸循环三羧酸循环 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 糖酵解糖酵解 糖异生糖异生一、葡萄糖的主要代谢途径一、葡萄糖的主要代谢途径葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸乙醇乙醇乙酰乙酰CoA6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸戊
10、糖磷酸戊糖途径途径糖酵解糖酵解（有氧）（有氧）（无氧）（无氧）三羧酸三羧酸循环循环（有氧或无氧）（有氧或无氧）糖异生糖异生二、二、 糖酵解（糖酵解（glycolysisglycolysis）1 1、化学历程和催化酶类化学历程和催化酶类2 2、化学计量和生物学意义化学计量和生物学意义3 3、糖酵解的调控糖酵解的调控 糖酵解是将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随着糖酵解是将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随着ATPATP生成的一系生成的一系列反应，是生物体内普遍存在的葡萄糖降解的途径。该途径列反应，是生物体内普遍存在的葡萄糖降解的途径。该途径也称作也称作Embden-Meyerhof-ParnasEmbden-Mey
11、erhof-Parnas途径，简称途径，简称EMPEMP途径。途径。EMP的化学历程糖原（或淀粉）糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖3-磷酸磷酸甘油甘油醛醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮2 1，3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸2 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸2 丙酮酸丙酮酸第第一一阶阶段段第第二二阶阶段段第第三三阶阶段段葡萄糖葡萄糖葡萄糖的磷酸化葡萄糖的磷酸化磷酸己糖的裂解磷酸己糖的裂解丙酮酸和丙酮酸和ATP的生成的生成第一阶段：葡萄糖的磷酸化第一阶段：葡萄糖的磷酸化ATP
12、ADPATPADP葡萄糖激酶葡萄糖激酶或己糖激酶或己糖激酶磷酸磷酸果糖果糖激酶激酶磷酸葡糖异构酶磷酸葡糖异构酶第二阶段：磷酸己糖的裂解第二阶段：磷酸己糖的裂解醛缩酶醛缩酶丙糖磷酸丙糖磷酸异构酶异构酶第三阶段：磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸和第三阶段：磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸和ATPATP的生成的生成NAD+NADH+H+PiADPATPH2OMg2或或Mn2ATPADP丙酮酸丙酮酸PEP丙酮酸激酶丙酮酸激酶甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸脱氢酶脱氢酶磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶激酶磷磷酸酸甘油酸甘油酸变位酶变位酶烯醇化酶烯醇化酶糖酵解途径糖酵解途径途径途径化学计量和生物学意义化学计量和生物学意义 总反应式总反
13、应式: C6H12O6+2NAD+2ADP+2Pi2C3H4O3+2NADH+2H+2ATP+2H2O 生物学意义生物学意义 是葡萄糖在生物体内进行有氧或无氧分解的共同途径是葡萄糖在生物体内进行有氧或无氧分解的共同途径, , 通过糖酵解，生物体获得生命活动所需要的能量；通过糖酵解，生物体获得生命活动所需要的能量； 形成多种重要的中间产物，为氨基酸、脂类合成提供碳骨架；形成多种重要的中间产物，为氨基酸、脂类合成提供碳骨架； 为糖异生提供基本途径。为糖异生提供基本途径。 能量计算能量计算：氧化一分子葡萄糖净生成氧化一分子葡萄糖净生成 2ATP2NADH22.5(1.5)ATP糖酵解的糖酵解的调控位
14、点调控位点及相应及相应调节物调节物糖原（或淀粉）糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖3-磷酸磷酸甘油甘油醛醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮2 1，3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸2 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸2 丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖机理：机理：主要通过调主要通过调节反应途径中几种节反应途径中几种酶的活性来控制整酶的活性来控制整个途径的速度，被个途径的速度，被调节的酶为催化反调节的酶为催化反应历程中不可逆反应历程中不可逆反应的三种酶，通过应的三种酶，通过酶的酶的别构效应别
15、构效应或或共共价修饰价修饰实现活性的实现活性的调节，调节物多为调节，调节物多为本途径的中间物或本途径的中间物或与本途径有关的代与本途径有关的代谢产物。谢产物。磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶己己糖激酶糖激酶AMPAMPG-6-PG-6-PADPADP + +- -F-2,6-BPF-2,6-BPAMPAMP+ +- -柠檬酸柠檬酸NADHNADHATPATP ATPATPAlaAlaF-1,6-BPF-1,6-BP- -+ +酶的别构（变构）效应示意图酶的别构（变构）效应示意图效应剂效应剂别别构构中中心心活性活性中心中心别构酶的反馈调控机理别构酶的反馈调控机理A（产物或中间产物）（
16、产物或中间产物）EDCB关键酶关键酶酶的共价修饰酶的共价修饰 某某些些酶酶可可以以通通过过其其它它酶酶对对其其多多肽肽链链上上某某些些基基团团进进行行可可逆逆的的共共价价修修饰饰，使使其其处处于于活活性性与与非非活活性性的的互互变变状状态态，从从而而调调节节酶酶活活性性。这这类类酶酶称称为为共共价价修修饰饰酶酶。目目前前发发现现有有数数百百种种酶酶被被翻翻译译后后都都要要进进行行共共价价修修饰饰，其其中中一一部部分分处处于于分分支支代代谢谢途途径径，成成为对代谢流量起调节作用的为对代谢流量起调节作用的关键酶或限速酶关键酶或限速酶。 由由于于这这种种调调节节的的生生理理意意义义广广泛泛，反反应应
17、灵灵敏敏，节节约约能能量量，机机制制多多样样，在在体体内内显显得得十十分分灵灵活活，加加之之它它们们常常受受激激素素甚甚至至神神经经的的指指令令，导导致致级级联联放放大反应，所以日益引人注目。大反应，所以日益引人注目。 AP1GEDCBHEa-bEc-dEc-g关键酶（限速酶）关键酶（限速酶）P2蛋白质的磷酸化和去磷酸化蛋白质的磷酸化和去磷酸化 蛋白激酶蛋白激酶ATPADP蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质Pn蛋白磷酸酶蛋白磷酸酶nPiH2O第一类：第一类：第一类：第一类：Ser/ThrSer/Thr型型型型第二类：第二类：第二类：第二类：TyrTyr型型型型第一类：第一类：第一类：第一类：Ser/Th
18、rSer/Thr型型型型第二类：第二类：第二类：第二类：TyrTyr型型型型第三类：双重底物型第三类：双重底物型第三类：双重底物型第三类：双重底物型2 2，6-6-二磷酸果糖合成和降解的调控二磷酸果糖合成和降解的调控果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶2磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶2F-6-P血糖浓度血糖浓度PiF-2,6-BPATPADPH2OPi+F-6-PF-6-P下降下降上升上升丙酮酸激酶催化活性控制关系图丙酮酸激酶催化活性控制关系图磷酸化的丙酮酸激酶磷酸化的丙酮酸激酶（低活性）（低活性）去磷酸化的丙酮酸激酶去磷酸化的丙酮酸激酶（高活性）（高活性）H2OPiATPADP果糖果糖-1，6-二磷酸二磷酸A
19、TP丙氨酸丙氨酸+血糖浓度血糖浓度Pi+三、丙酮酸的去路三、丙酮酸的去路（无氧无氧）葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸乙醇乙醇乙酰乙酰CoA（有氧或无氧）（有氧或无氧）丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸乙醇乙醇乙酰乙酰CoA糖酵解途径糖酵解途径三羧酸三羧酸循环循环（有氧或无氧）（有氧或无氧）糖异生糖异生结构元件结构元件（有氧有氧）丙酮酸的无氧降解及葡萄糖的无氧分解丙酮酸的无氧降解及葡萄糖的无氧分解葡萄糖葡萄糖EMPNADH+H+ NAD+CH2OHCH3乙醇乙醇NADH+H+ NAD+CO2 乳酸乳酸COOHCH(OH)CH3乙醛乙醛CHOCH3COOHC=OCH3丙酮酸丙酮酸 葡萄糖的无氧分解葡
20、萄糖的无氧分解乳酸乳酸脱氢酶脱氢酶丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶乙醇脱氢酶乙醇脱氢酶TPP丙酮酸的有氧氧化及丙酮酸的有氧氧化及葡萄糖的有氧分解葡萄糖的有氧分解（EMP）葡萄糖葡萄糖COOHC=OCH3丙酮酸丙酮酸CH3-C-SCoAO乙酰乙酰CoACoA三羧酸三羧酸循环循环NAD+NADH+H+CO2CoASH 葡萄糖的有氧分解葡萄糖的有氧分解丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系NADNAD+ + +H+H+ +丙酮酸丙酮酸脱羧酶脱羧酶FADFAD二氢硫辛酰二氢硫辛酰转乙酰基酶转乙酰基酶二氢硫辛二氢硫辛酸脱氢酶酸脱氢酶COCO2 2乙酰硫辛酸乙酰硫辛酸二氢硫辛酸二氢硫辛酸NADH
21、+HNADH+H+ +TPPTPP硫辛酸硫辛酸CoASHCoASHNADNAD+ +CHCH3 3-C-SCoA-C-SCoAO O焦磷酸硫胺素焦磷酸硫胺素（TPPTPP）在丙酮酸脱羧中的作用在丙酮酸脱羧中的作用C-H+C-CH3-C-COOHOHCO2丙酮酸丙酮酸硫辛酸的氢载体作用和酰基载体作用硫辛酸的氢载体作用和酰基载体作用氧化型硫辛酸氧化型硫辛酸SSCCC(CH2)4COO-SHSCCC(CH2)4COO-乙酰二氢硫辛酸乙酰二氢硫辛酸+2H-2H二氢硫辛酸二氢硫辛酸HSHSCCC(CH2)4COO-泛酸泛酸和和辅酶辅酶A A（CoASHCoASH）SH酰基结合酰基结合位点位点维生素维生素
22、pppp和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（ NADNAD+ + ） RNAD+:R=HNADP+:R=PO3H2递氢体作用：递氢体作用：NAD+2HNADH+H+维生素维生素B B2 2和黄素腺嘌呤二核苷酸（和黄素腺嘌呤二核苷酸（FADFAD）递氢体作用：递氢体作用：FAD+2HFADH2四、三羧酸循环四、三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle, tricarboxylic acid cycle, TCATCA 循环）循环）1 1、三羧酸循环的、三羧酸循环的化学历程化学历程2 2、三羧酸循环及葡萄糖有氧氧化的三羧酸循环及葡萄糖有氧氧化的化学计量和能量计量
23、化学计量和能量计量3 3、三羧酸循环的、三羧酸循环的生物学意义生物学意义4 4、三羧酸循环的、三羧酸循环的调控调控5 5、三羧酸循环、三羧酸循环小结小结6 6、草酰乙酸的、草酰乙酸的回补反应回补反应在在TCATCA循循环环中中，有有些些中中间间产产物物是是合合成成其其它它物物质质的的前前体体，如如卟卟啉啉的的主主要要碳碳原原子子来来自自琥琥珀珀酰酰CoACoA，GluGlu、AspAsp可可以以从从-酮酮戊戊二二酸酸和和草草酰酰乙乙酸酸衍衍生生而而成成，一一旦旦草草酰酰乙乙酸酸浓浓度度下下降降，则则会会影影响响TCATCA循循环环，因因此此这这些些中中间间产产物物必必须须不不断断补充，以维持补
24、充，以维持TCATCA循环。循环。产生草酰乙酸的途径有三个产生草酰乙酸的途径有三个 ：（1 1）丙酮酸羧化酶催化丙酮酸生成草酰乙酸；丙酮酸羧化酶催化丙酮酸生成草酰乙酸；（2 2）磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶催化磷酸烯醇式丙酮）磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶催化磷酸烯醇式丙酮 酸转化成草酰乙酸酸转化成草酰乙酸 ；（3 3）AspAsp、GluGlu转氨可生成草酰乙酸和转氨可生成草酰乙酸和-酮戊二酸。酮戊二酸。 TCATCA循环小结循环小结 1 1、总反应式：总反应式： CHCH3 3COSCoA+3NADCOSCoA+3NAD+ +FAD+GDP+Pi+2H+FAD+GDP+Pi+2H2 2O O 2 2
25、COCO2 2+CoASH+3NADH+2H+CoASH+3NADH+2H+ +FADH+FADH2 2+GTP+GTP2 2、一一次次底底物物水水平平的的磷磷酸酸化化、二二次次脱脱羧羧反反应应，三三个个调调节节位位点点，四四次次脱脱氢氢反反应。应。3 3NADHNADH、1FADHFADH2 2进入呼吸链。进入呼吸链。3 3、三羧酸循环中碳骨架的不对称反应、三羧酸循环中碳骨架的不对称反应 同同位位素素标标记记表表明明，乙乙酰酰CoACoA上上的的两两个个C C原原子子在在第第一一轮轮TCATCA上上并并没没有有被被氧氧化化。被被标标记记的的羰羰基基碳碳在在第第二二轮轮TCATCA中中脱脱去去
26、。在在第第三三轮轮TCATCA中中，两两次次脱脱羧羧，可可除除去去最初甲基碳的最初甲基碳的50%50%，以后每循环一次，脱去余下甲基碳的，以后每循环一次，脱去余下甲基碳的50%50%。问题：标记问题：标记Glucose的第二位碳原子，并跟踪的第二位碳原子，并跟踪EMP、TCA途径途径C2的去向。的去向。 OCH3-C-SCoACoASHNADH +CO2FADH2H2ONADH+CO2NADHGTP三羧酸循环三羧酸循环（TCATCA）1 1、2 2、3 3、4 4 草酰乙酸草酰乙酸 再生阶段再生阶段 柠檬酸的柠檬酸的生成阶段生成阶段 氧化脱氧化脱 羧阶段羧阶段柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸顺乌头
27、酸顺乌头酸 酮戊二酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酸琥珀酰琥珀酰CoA延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸NAD+NAD+FADNAD+TCATCA第一阶段：柠檬酸生成第一阶段：柠檬酸生成H2O草酰乙酸草酰乙酸 OCH3-C-SCoACoASHH2O柠檬酸合酶柠檬酸合酶乌头酸酶乌头酸酶 顺顺乌乌头头酸酸酶酶只只能能以以两两种种旋旋光光异异构构方方式式中中的的一一种种与与柠柠檬檬酸酸结结合合，结结果果，它它催催化化的的第第一一步步脱脱水水反反应应中中的的氢氢全全来来自自草草酰酰乙乙酸酸部部分分，第第二二步步的的水水合合反反应应中中的的OHOH也也只只加加在在草草酰酰乙乙酸酸部部分分。这这种种酶酶与与
28、底底物物以以特特殊殊方方式式结结合合（只只选选择择两两种种顺顺反反异异构构或或旋旋光光异异构构中中的的一一种种结结合合方方式式）进进行行的的反反应应称称为为不不对对称称反反应应。结结果果，TCATCA第第一一轮轮循循环环释释放放的的COCO2 2全全来来自自草草酰酰乙乙酸酸部部分分，乙乙酰酰CoACoA羰羰基基碳碳在在第第二二轮轮循循环环中中释释放放，甲甲基基碳碳在在第第三三轮轮循循环环中中释释放放50%50%，以以后后每每循循环环一轮释放余下的一轮释放余下的50%50%。 柠柠檬檬酸酸上上的的羟羟基基是是个个叔叔醇醇，无无法法进进一一步步被被氧氧化化。因因此此，柠柠檬檬酸酸需需转转变变成成异
29、异柠柠檬檬酸酸，将将不不能能被被氧氧化化的的叔叔醇醇，转转化化成成可可以以被被氧化的仲醇。氧化的仲醇。 TCATCA第二阶段：氧化脱羧第二阶段：氧化脱羧GDP(ADP)PiGTP(ATP)CO2NAD+NADH+H+NAD+NADH+H+CoASH异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶CO2 酮戊二酸酮戊二酸脱氢酶系脱氢酶系琥珀酰琥珀酰硫激酶硫激酶琥琥 珀珀 酰酰 CoACoA合合 成成 酶酶 （ 琥琥 珀珀 酰酰 硫硫 激激 酶酶 ）这这是是TCATCA中中唯唯一一的的底底物物水水平平磷磷酸酸化化反反应应，直直接接生生成成GTPGTP。在在高高等等植植物物和和细细菌菌中中，硫硫酯酯键键水水解解释释放放
30、出出的的自自由由能，可直接合成能，可直接合成ATPATP。在在哺哺乳乳动动物物中中，先先合合成成GTPGTP，然然后后在在核核苷苷二二磷磷酸酸激激酶的作用下，酶的作用下，GTPGTP转化成转化成ATPATP。 核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶TCATCA第三阶段：草酰乙酸再生第三阶段：草酰乙酸再生FADFADH2H2O草酰乙酸草酰乙酸琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶延胡索酸酶延胡索酸酶NAD+NADH+H+苹果酸苹果酸脱氢酶脱氢酶琥琥珀珀酸酸脱脱氢氢酶酶是是TCATCA循循环环中中唯唯一一嵌嵌入入线线粒粒体体内内膜膜的酶。的酶。丙丙二二酸酸是是琥琥珀珀酸酸脱脱氢氢酶酶的的竞竞争争性性抑抑制制剂剂，可可阻阻
31、断三羧酸循环。断三羧酸循环。 三羧循环的化学计量和能量计量三羧循环的化学计量和能量计量 a a、总反应式、总反应式: CHCH3 3COSCoACOSCoA+3NAD+3NAD+ +FAD+GDP+Pi+2H+FAD+GDP+Pi+2H2 2O O 2CO 2CO2 2+CoASH+CoASH+3NADH3NADH+2H+2H+ + + +FADHFADH2 2+ +GTPGTP能量能量“现金现金”:1GTP能能 量量 “支支 票票 ”: 3NADH1FADH2兑换率兑换率1：2.57.5ATP兑换率兑换率1：1.51.5ATP1ATP10ATP(旧旧12ATP)b b、三羧酸循环的能量计量、
32、三羧酸循环的能量计量从葡萄糖氧化开始计算产生的从葡萄糖氧化开始计算产生的ATPATP酵解阶段：酵解阶段：2ATP2 1NADH兑换率兑换率1：2.5（1.5）2ATP2 2.5(1.5)ATP三羧酸循环：三羧酸循环：2 1GTP2 3NADH2 1FADH22 1ATP2 7.5ATP2 1.5ATP兑换率兑换率1：2.5兑换率兑换率1：1.5丙酮酸氧化：丙酮酸氧化：2 1NADH兑换率兑换率1：2.52 2.5ATP总计：总计：30 30 或或 32 ATP32 ATP OCH3-C-SCoACoASH三三羧羧酸酸循循环环的的调调节节柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸顺乌头酸顺乌头酸 酮戊二酸酮戊
33、二酸琥珀酸琥珀酸琥珀酰琥珀酰CoA延胡索酸延胡索酸 调节位点调节位点 柠檬酸合酶（柠檬酸合酶（限速酶限速酶） 异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶 酮戊二酸脱氢酶酮戊二酸脱氢酶ADPADP+ +NADHNADHATPATP- -琥珀酰琥珀酰CoACoANADHNADH- -琥珀酰琥珀酰CoACoANADHNADHATPATP- -苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸-酮酮戊戊二二酸酸脱脱氢氢酶酶系系，TCATCA循循环环中中的的第第三三个个调调节节酶：受酶：受NADHNADH、琥珀酰、琥珀酰CoACoA、ATPATP、GTPGTP抑制抑制-酮酮戊戊二二酸酸脱脱氢氢酶酶系系为为多多酶酶复复合合体体，与与丙丙酮酮
34、酸酸脱脱氢酶系相似（先脱羧，后脱氢）氢酶系相似（先脱羧，后脱氢） 柠柠檬檬酸酸合合酶酶，TCATCA中中第第一一个个调调节节酶酶：受受ATPATP、NADHNADH、琥琥珀珀酰酰CoACoA和和长长链链脂脂肪肪酰酰CoACoA的的抑抑制制；受受乙乙酰酰CoACoA、草酰乙酸激活。草酰乙酸激活。氟氟乙乙酰酰CoACoA可可与与草草酰酰乙乙酸酸生生成成氟氟柠柠檬檬酸酸，抑抑制制下下一一步反应的酶，据此，可以合成杀虫剂、灭鼠药。步反应的酶，据此，可以合成杀虫剂、灭鼠药。 氟氟乙乙酸酸本本身身无无毒毒，氟氟柠柠檬檬酸酸是是乌乌头头酸酸酶酶专专一一的的抑抑制制剂剂，氟氟柠柠檬檬酸酸结结合合到到乌乌头头酸
35、酸酶酶的的活活性性部部位位上上，并并封封闭闭之之，使使需需氧氧能能量量代代谢谢受受毒毒害害。它它存存在在于于某某些些有有毒毒植植物物叶叶子子中中，是是已已知知最最能能致致死死的的简简单单分分子子之之一一。LDLD5050为为0.2mg/Kg0.2mg/Kg体体重重，它它比比强强烈烈的的神神经经毒毒物物二二异异丙丙基氟磷酸的基氟磷酸的LDLD5050小一个数量级。小一个数量级。 异柠檬酸脱氢酶，异柠檬酸脱氢酶，TCATCA中第二个调节酶：中第二个调节酶：MgMg2+2+（MnMn2+2+）、NADNAD+ +和和ADPADP可可活活化化此此酶酶，NADHNADH和和ATPATP可可抑制此酶活性。
36、抑制此酶活性。细细胞胞在在高高能能状状态态：ATP/ADPATP/ADP、NADH/NADNADH/NAD+ +比比值值高高时时，酶活性被抑制。酶活性被抑制。 线线粒粒体体内内有有二二种种异异柠柠檬檬酸酸脱脱氢氢酶酶，一一种种以以NADNAD+ +为为电电子子受受体体，另另一一种种以以NADPNADP+ +为为受受体体。前前者者只只在在线线粒粒体体中中，后者在线粒体和胞质中都有。后者在线粒体和胞质中都有。 三羧酸循环的生物学意义三羧酸循环的生物学意义 是有机体获得生命活动所需能量的主要途径是有机体获得生命活动所需能量的主要途径 是糖、脂、蛋白质等物质代谢和转化的中心是糖、脂、蛋白质等物质代谢和
37、转化的中心枢纽枢纽 形成了多种重要的中间产物形成了多种重要的中间产物 是发酵产物重新氧化的途径是发酵产物重新氧化的途径一一方方面面，TCATCA是是糖糖、脂脂肪肪、氨氨基基酸酸等等彻彻底底氧氧化化分分解解的的共共同同途途径径，另另一一方方面面，循循环环中中生生成成的的草草酰酰乙乙酸酸、-酮酮戊戊二二酸酸、柠柠檬檬酸酸、琥琥珀珀酰酰CoACoA和和延延胡胡索索酸酸等等又又是是合合成成糖糖、氨氨基基酸酸、脂脂肪肪酸酸、卟卟啉啉等等的的原原料料，因因而而TCATCA将将各各种种有有机机物物的的代代谢谢联联系系起起来来。TCATCA是是联联系系体体内内三三大大物物质质代代谢谢的的中中心心环环节节，为为
38、合合成成其其它它物物质质提提供供C C骨架。骨架。 五、五、 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径（pentose phosphate pathway, pentose phosphate pathway, pppppp）1 1、化学反应历程及催化酶类化学反应历程及催化酶类 特点：氧化脱羧阶段和非氧化分子重排阶段特点：氧化脱羧阶段和非氧化分子重排阶段2 2、总反应式和生理意义总反应式和生理意义3 3、磷酸戊糖途径的调节磷酸戊糖途径的调节磷酸戊糖途径的调节磷酸戊糖途径的调节 6-6-磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖脱脱氢氢酶酶是是磷磷酸酸戊戊糖糖途途径径的的限限速速酶酶，催催化化不不可可逆逆反反应应。其其活活性性主主要
39、要受受NADPNADP+ +/NADPH/NADPH比比例例的的调调节节。机机体体内内，NADNAD+ +/NADH/NADH为为700700，而而NADPNADP+ +/NADPH/NADPH仅仅为为0.0140.014，这这就就使使NADPHNADPH可可以以进进行行有有效效地地反反馈馈抑抑制制调调节节6-6-磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖脱脱氢氢酶酶和和6-6-磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖酸酸脱脱氢氢酶酶的的活活性性。只只有有NADPHNADPH被被生生物物合合成成消消耗耗后后, ,才才能能解解除除抑抑制制。非非氧氧化化阶阶段段戊戊糖糖的的转转变变主主要要受受控控于于底底物物的的浓浓度度。5-5-磷磷酸酸
40、核核糖糖过过多多时时可可以以转转化化为为6-6-磷磷酸酸果果糖糖和和3-3-磷磷酸酸甘甘油醛进行酵解。油醛进行酵解。 磷酸戊糖途径与糖酵解途径的协调调节磷酸戊糖途径与糖酵解途径的协调调节 G-6-PG-6-P的的流流向向取取决决于于对对NADPHNADPH、磷磷酸酸戊戊糖糖及及ATPATP的的需需要。要。 （1 1）需需要要核核糖糖-5-P-5-P（用用于于合合成成嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸）的的量量比比NADPHNADPH的的量量大大得得多多时时，大大多多数数G-6-PG-6-P转转变变成成5-5-磷磷酸酸核核糖糖。通通过过糖糖酵酵解解生生成成F-6-PF-6-P和和甘甘油油醛醛-3-P-3-P，
41、再再由由转转酮酮酶酶、转转醛醛酶酶催催化化，将将2 2分分子子F-6-PF-6-P和和1 1分分子子甘甘油油醛醛-3-P-3-P转变成转变成3 3分子核糖分子核糖-5-P-5-P。 5G-6-P + ATP5G-6-P + ATP6 6核糖核糖-5-P-5-P+ +ADPADP+ +H H+ +（2 2）对对NADPHNADPH和和5-5-磷磷酸酸核核糖糖的的需需要要量量平平衡衡时时，代代谢谢就就通通过过氧氧化化阶阶段段由由G-6-PG-6-P氧氧化化脱脱羧羧，生生成成2 2个个NADPHNADPH和和1 1个核糖个核糖-5-P-5-P： G-6-P+2NADPG-6-P+2NADP+ +H+
42、H2 2OO核糖核糖-5-P+2NADPH+2H-5-P+2NADPH+2H+ +CO+CO2 2 （3 3）需需要要NADPHNADPH的的量量比比5-5-磷磷酸酸核核糖糖的的量量多多得得多多时时，G-6-PG-6-P就完全氧化成就完全氧化成COCO2 2： 6 6（G-6-PG-6-P）+12NADP+12NADP+ +6H+6H2 2OO 6 6（5-5-磷酸核糖）磷酸核糖）+12NADPH+12H+12NADPH+12H+ +6CO+6CO2 2生生成成的的5-5-磷磷酸酸核核糖糖通通过过非非氧氧化化重重组组及及GlcGlc异异生生作作用用, ,再合成再合成G-6-PG-6-P。 G-
43、6-PG-6-P+ +12NADP12NADP+ + +7H7H2 2O O12NADPH12NADPH+ +12H12H+ + +6CO6CO2 2 +Pi+Pi(4)(4)需要需要NADPHNADPH和和ATPATP更多时，更多时，G-6-PG-6-P转化成丙酮酸转化成丙酮酸磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛+6-+6-磷酸果糖磷酸果糖糖酵解糖酵解3(G-6-P)+6NADP3(G-6-P)+6NADP+ +5NAD+5NAD+ +5Pi+8ADP+5Pi+8ADP 5 5丙酮酸丙酮酸+6NADPH+5NADH+6NADPH+5NADH2 2+8ATP+2H+8ATP+2
44、H2 2O+8HO+8H+ +3CO+3CO2 2 磷酸戊糖途径的两个阶段磷酸戊糖途径的两个阶段2、非氧化分子重排阶段非氧化分子重排阶段6核酮糖核酮糖-5-P5果糖果糖-6-P5葡萄糖葡萄糖-6-P1、氧化脱羧阶段氧化脱羧阶段6G-6-P6葡萄糖酸葡萄糖酸-6-P6核酮糖核酮糖-P6NADP+6NADPH+6H+6NADP+6NADPH+6H+6CO26H2O磷酸戊糖途径的氧化脱羧阶段磷酸戊糖途径的氧化脱羧阶段NADP+NADPH+H+H2ONADPH+H+NADP+核酮糖核酮糖-5-磷酸磷酸6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸CO26-磷酸
45、葡萄糖磷酸葡萄糖脱氢酶脱氢酶内酯酶内酯酶6-磷酸葡萄磷酸葡萄糖酸糖酸脱氢酶脱氢酶磷酸戊糖途径的非氧化分子重排阶段磷酸戊糖途径的非氧化分子重排阶段H2OPi65-磷酸核酮糖磷酸核酮糖25-磷酸核糖磷酸核糖25-磷酸木酮糖磷酸木酮糖23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛27-磷酸景天庚酮糖磷酸景天庚酮糖24-磷酸赤藓丁糖磷酸赤藓丁糖26-磷酸果糖磷酸果糖25-磷酸木酮糖磷酸木酮糖23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛26-磷酸果糖磷酸果糖1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖16-磷酸果糖磷酸果糖转醛酶转醛酶异构酶异构酶转酮酶转酮酶转酮酶转酮酶醛缩酶醛缩酶阶阶段段之之一一阶阶段段之之二二阶阶段段之之三三差向异构酶差向异构酶差向异构
46、酶差向异构酶果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶磷酸戊糖途径的非氧化阶段之一磷酸戊糖途径的非氧化阶段之一（5-5-磷酸核酮糖异构化）磷酸核酮糖异构化）差向异构酶差向异构酶异构酶异构酶5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖5-磷酸核糖磷酸核糖5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖磷酸戊糖途径的磷酸戊糖途径的 非氧化阶段之二非氧化阶段之二（基团转移）（基团转移）+24-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖+25-磷酸核糖磷酸核糖23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛转酮酶转酮酶转醛酶转醛酶26-磷酸果糖磷酸果糖+7-磷酸景天庚酮糖磷酸景天庚酮糖2H25-磷酸木酮糖磷酸木酮糖基团转移（续前）基团转移（续前）+24-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖+23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛26
47、-磷酸果糖磷酸果糖转酮酶转酮酶25-磷酸木酮糖磷酸木酮糖H2OPi1,6-二二磷酸果糖磷酸果糖23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛6-磷酸果糖磷酸果糖醛缩酶醛缩酶二磷酸果糖酯酶二磷酸果糖酯酶磷酸戊糖途径的非氧化阶段之三磷酸戊糖途径的非氧化阶段之三 （3-3-磷酸甘油醛异构、缩合与水解）磷酸甘油醛异构、缩合与水解）异异构构酶酶磷酸戊糖途径的总反应式磷酸戊糖途径的总反应式6G-6-P+12NADP+7H2O5G-6-P+6CO2+12NADPH+12H+Pi磷酸戊糖途径的生理意义磷酸戊糖途径的生理意义1 1、产产生生大大量量的的NADPHNADPH，为为细细胞胞的的各各种种合合成成反反应应提提供供主主要要的
48、的还还原原力力。NADPHNADPH作作为为主主要要的的供供氢氢体体，为为脂脂肪肪酸酸、固固醇醇、四四氢氢叶叶酸酸等等的的合合成成，非非光光合合细细胞胞中中硝硝酸酸盐盐、亚亚硝硝酸酸盐盐的的还还原原，及及氨氨的的同同化化等等所所必必需需。哺哺乳乳动动物物的脂肪细胞和红细胞中占的脂肪细胞和红细胞中占50%50%，肝中占，肝中占1010。 2 2、中中间间产产物物为为许许多多化化合合物物的的合合成成提提供供原原料料。产产生生的的磷磷酸酸戊戊糖糖参参加加核核酸酸代代谢谢。4-4-磷磷酸酸赤赤藓藓糖糖与与糖糖酵酵解解中中的的磷磷酸酸烯烯醇醇式式丙丙酮酮酸酸（PEPPEP）可可合合成成莽莽草草酸酸，经经
49、莽莽草草酸途径可合成芳香族氨基酸。酸途径可合成芳香族氨基酸。3 3、构成植物光合作用中构成植物光合作用中COCO2 2合成合成GlcGlc的部分途径。的部分途径。4 4、NADPHNADPH主主要要用用于于还还原原反反应应，其其电电子子通通常常不不经经电电子子传传递递链链传传递递，一一般般不不用用于于ATPATP合合成成。如如NADPHNADPH用用于于供供能能，需需通通过过两两个个偶偶联联反反应应，进进行行穿穿梭梭转转运运，将将氢氢转转移至线粒体移至线粒体NADNAD+ +上。上。胞胞液液内内：-酮酮 戊戊 二二 酸酸 +CO+CO2 2+NADPH+H+NADPH+H+ + = =异异 柠
50、柠 檬檬 酸酸 +NADP+NADP+ +异柠檬酸能自由通过线粒体膜，传递氢。异柠檬酸能自由通过线粒体膜，传递氢。线粒体内：线粒体内：异柠檬酸异柠檬酸+NAD+NAD+ + =-=-酮戊二酸酮戊二酸+CO+CO2 2+NADH+H+NADH+H+ +5 5、PPPPPP途途径径为为胞胞内内不不同同结结构构糖糖分分子子的的重重要要来来源源，并并为各种单糖的相互转变提供条件。为各种单糖的相互转变提供条件。其它糖进入单糖分解的途径其它糖进入单糖分解的途径半乳糖半乳糖半乳糖半乳糖-1-PUDP-半乳糖半乳糖UDP-葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖-1-磷酸磷酸糖原或淀粉糖原或淀粉葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-
51、磷酸磷酸果糖果糖葡萄糖葡萄糖果糖果糖-6-磷酸磷酸果糖果糖-1、6-磷酸磷酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油磷酸甘油甘油甘油3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛进入糖酵解进入糖酵解甘露糖甘露糖甘露糖甘露糖-6-磷酸磷酸ATPADPATPADPATPADPATPADPATPADPATPADPNADH+H+NAD+PiUDP葡萄糖葡萄糖葡糖葡糖1磷酸磷酸半乳糖激酶半乳糖激酶尿苷酰转移酶尿苷酰转移酶差向异构酶差向异构酶UDP-葡萄糖葡萄糖焦磷酸化酶焦磷酸化酶六、糖的异生六、糖的异生1 1、糖异生作用的糖异生作用的主要途径主要途径和和关键反应关键反应2 2、糖异生糖异生总反应总反应3 3、葡萄糖葡萄糖代谢与糖
52、异生作用的代谢与糖异生作用的关系关系糖异生总反应：糖异生总反应： 2 2丙酮酸丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H+4ATP+2GTP+2NADH+2H+ +4H+4H2 200 Glc+2NAD Glc+2NAD+ +4ADP+2GDP+6Pi +4ADP+2GDP+6Pi 从从2 2分子丙酮酸形成分子丙酮酸形成GlcGlc共消耗共消耗6 6个个ATPATP，2 2个个NADHNADH。 凡凡是是能能生生成成丙丙酮酮酸酸或或草草酰酰乙乙酸酸的的物物质质都都可可以以变变成成葡葡萄萄糖糖，如如TCATCA中全部的中间产物，大多数氨基酸。中全部的中间产物，大多数氨基酸。植植物物微微生生物物
53、经经过过乙乙醛醛酸酸循循环环，可可将将乙乙酰酰CoACoA转转化化成成草草酰酰乙乙酸酸，因此可以将脂肪酸转变成糖。因此可以将脂肪酸转变成糖。动物体中不存在乙醛酸循环，因此不能将乙酰动物体中不存在乙醛酸循环，因此不能将乙酰CoACoA转变成糖。转变成糖。反反刍刍动动物物胃胃、肠肠道道细细菌菌分分解解纤纤维维素素，产产生生乙乙酸酸、丙丙酸酸、丁丁酸酸等，其中奇数碳脂肪酸可转变成琥珀酰等，其中奇数碳脂肪酸可转变成琥珀酰CoACoA，进入，进入TCATCA，生糖，生糖. .糖异生主要途径糖异生主要途径和关键反应和关键反应非非糖糖物物质质转转化化成成糖糖代代谢谢的的中中间间产产物物后后, ,在在相相应应
54、的的酶酶催催化化下下, ,绕绕过过糖糖酵酵解解途途径径的的三三个个不不可可逆逆反反应应, ,利利用用糖糖酵酵解解途途径径其其它它酶酶生生成成葡葡萄萄糖糖的的途途径称为径称为糖异生糖异生。糖原（或淀粉）糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮2 磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸2 丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖己糖激酶己糖激酶果糖果糖激酶激酶果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶丙酮酸丙酮酸激酶激酶丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖2 草酰乙酸草酰乙酸PEP羧激酶羧激酶糖异生途径关键
55、反应之一糖异生途径关键反应之一+H2O+Pi6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸酯酶磷酸酯酶P6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖H葡萄糖葡萄糖糖异生途径关键反应之二糖异生途径关键反应之二二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸酯酶磷酸酯酶+H2O+Pi1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖PPOH2COH2COHOOHHOHHHHH2COOH6-磷酸果糖磷酸果糖POH2COHOOHHHH糖异生途径关键反应之三糖异生途径关键反应之三PEP羧激酶羧激酶ATP+H2OADP+Pi丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶P磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸（PEP）GTPGDP丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸CO2CO2糖糖酵酵解解和和葡葡萄萄糖糖异异生生的的关关系系A
56、C1C2AG-6-P磷酸酯酶磷酸酯酶BF-1.6-P磷酸酯酶磷酸酯酶C1丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶C2PEP羧激酶羧激酶（胞液）（胞液）（线粒体）（线粒体）葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸苹果酸苹果酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮3-P-甘油醛甘油醛乳酸乳酸丙氨酸丙氨酸TCA循环循环乙酰乙酰CoAPEPG-6-PF-6-PF-1.6-P丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸苹果酸苹果酸3-P-甘油甘油甘油甘油B（胞液）（胞液）（线粒体）（线粒体）葡萄糖代谢和葡萄糖代谢和 糖异生的关系糖异生的关系（PEP）丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸（转氨基作用）（转氨基作用）糖异生和糖酵解的代谢协调调控糖异
57、生和糖酵解的代谢协调调控 糖糖异异生生和和糖糖酵酵解解在在细细胞胞中中是是两两个个相相反反的的代代谢谢途途径径，同同时，又是协调的。时，又是协调的。高高浓浓度度G G6 6P P抑抑制制已已糖糖激激酶酶，活活化化G G6 6P P酶酶，抑抑制酵解，促进异生。制酵解，促进异生。酵酵解解和和异异生生的的控控制制点点是是F F6 6P P与与F F1 1，6 62P2P的的转转化化。糖糖异异生生的的关关键键调调控控酶酶是是F F1.61.62P2P酶酶，而而糖糖酵酵解解的的关关键键调调控控酶酶是是磷磷酸酸果果糖糖激激酶酶。AMPAMP促促进进酵酵解解，柠柠檬檬酸酸促促进进糖糖异异生生。F-2.6-P
58、F-2.6-P是是强强效效应应物物，促促进进酵酵解解，减减弱异生。弱异生。丙丙酮酮酸酸到到PEPPEP的的转转化化在在糖糖异异生生中中是是由由丙丙酮酮酸酸羧羧化化酶酶调调节节，在在酵酵解解中中被被丙丙酮酮酸酸激激酶酶调调节节。乙乙酰酰CoACoA激激活活丙丙酮酮酸酸羧羧化化酶酶的的活活性性，抑抑制制丙丙酮酮酸酸激激酶酶的的活活性性，因因此此乙乙酰酰CoACoA过量时，可促进过量时，可促进GlcGlc生成。生成。酵酵解解与与异异生生途途径径，一一个个途途径径开开放放, ,另另一一途途径径就就关关闭闭, ,可避免无效循环。可避免无效循环。无无效效循循环环：由由不不同同酶酶催催化化的的两两个个相相反
59、反代代谢谢, ,反反应应条条件件不不一一样样，一一个个方方向向需需ATPATP参参加加, ,另另一一方方向向则则进进行行水水解解，结果使结果使ATPATP水解，消耗能量，反应物无变化。水解，消耗能量，反应物无变化。酵酵解解和和异异生生中中有有三三个个点点可可能能产产生生无无效效循循环环，这这种种无无效效循环只能产生热量供自身需要。循环只能产生热量供自身需要。激激素素对对酵酵解解和和异异生生的的调调控控：肾肾上上腺腺素素、胰胰高高血血糖糖素素和糖皮质激素促进异生，胰岛素加强酵解。和糖皮质激素促进异生，胰岛素加强酵解。 七、乙醛酸循环1 1、乙醛酸循环的、乙醛酸循环的生化历程生化历程3 3、乙醛酸
60、循环的、乙醛酸循环的生理意义生理意义 植物种子萌发的脂肪转化为糖植物种子萌发的脂肪转化为糖2 2、乙醛酸循环总反应式及其与糖异生的关系乙醛酸循环总反应式及其与糖异生的关系过过量量的的草草酰酰乙乙酸酸可可以以糖糖异异生生成成GlcGlc，因因此此，乙乙醛醛酸酸循循环环可可以以使使脂脂肪肪酸酸的的降降解解产产物物乙乙酰酰CoACoA经经草草酰酰乙乙酸酸转化成转化成GlcGlc，供给种子萌发时对糖的需要。，供给种子萌发时对糖的需要。植植物物中中，乙乙醛醛酸酸循循环环只只存存在在于于苗苗期期，而而生生长长后后期期则无乙醛酸循环。则无乙醛酸循环。哺哺乳乳动动物物及及人人体体细细胞胞中中，不不存存在在乙乙
61、醛醛酸酸循循环环，因因此，乙酰此，乙酰CoACoA不能在体内生成糖和氨基酸。不能在体内生成糖和氨基酸。总反应：总反应：2 2乙乙酰酰CoA+NADCoA+NAD+ +2H+2H2 2O O琥琥珀珀酸酸+ +2CoA+NADH+2H2CoA+NADH+2H+ + CoASH柠檬酸合酶柠檬酸合酶顺乌头顺乌头酸酶酸酶乙醛酸循环乙醛酸循环反应历程反应历程NAD+NADH苹果酸苹果酸脱氢酶脱氢酶草酰乙酸草酰乙酸 OCH3-CSCoACoASH OCH3-CSCoACOOCOO- -CH2CH2CH2CH2COOCOO- -琥珀酸琥珀酸异柠檬酸异柠檬酸裂合酶裂合酶苹果酸苹果酸合酶合酶 O OH-C-COH
62、乙醛酸乙醛酸NAD+草酰乙酸草酰乙酸 OCH3-C-SCoACoASH乙乙醛醛酸酸循循环环和和三三羧羧酸酸循循环环反反应应历历程程的的 比比较较柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸顺乌头酸顺乌头酸 酮戊二酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酸琥珀酰琥珀酰CoA草酰乙酸草酰乙酸 O OH-C-COH乙醛酸乙醛酸 OCH3-C-SCoA苹果酸苹果酸延胡索酸延胡索酸乙醛酸循环总反应式及其与乙醛酸循环总反应式及其与糖异生的关系糖异生的关系草酰乙酸草酰乙酸糖异生途径糖异生途径+ 2CoASH+NADH+H+ 2CoASH+NADH+H+ +COOCOO- -CH2CH2CH2CH2COOCOO- -琥珀酸琥珀酸 OCH3-CS
63、CoA+NAD+NAD+ +2 2第三节第三节 糖原的分解和生物合成糖原的分解和生物合成一、一、糖原的分解糖原的分解二、二、糖原的生物合成糖原的生物合成三、三、淀粉的生物代谢淀粉的生物代谢四、四、糖原代谢的调控糖原代谢的调控一、糖原的酶促磷酸解一、糖原的酶促磷酸解 糖原的结构及其连接方式糖原的结构及其连接方式糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶a（催化（催化1.4-糖苷键磷酸解断裂糖苷键磷酸解断裂）三种酶协同作用：三种酶协同作用：糖原转移酶糖原转移酶（催化寡聚葡萄糖片段转移）（催化寡聚葡萄糖片段转移）糖原脱支酶糖原脱支酶（催化（催化1.6-糖苷键水解断裂糖苷键水解断裂） 糖原的糖原的磷酸解磷酸解 -1，4
64、-糖苷键糖苷键 -1，6糖苷键糖苷键非还原性末端非还原性末端糖原磷酸化酶的作用位点及产物糖原磷酸化酶的作用位点及产物G-1-P磷酸化酶磷酸化酶a非还原性末端非还原性末端磷酸磷酸+断键部位断键部位糖糖原原磷磷酸酸解解的的步步骤骤非还原端非还原端糖原核心糖原核心磷酸化酶磷酸化酶a（非磷酸化酶（非磷酸化酶b）转移酶转移酶脱支酶脱支酶（释放（释放1个葡萄糖个葡萄糖）G-1-PGG-6-PG磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶G6PaseH2O 糖原生物合成过程与植物支链淀粉合成糖原生物合成过程与植物支链淀粉合成过程相似，但参与合成的引物、酶、糖基供过程相似，但参与合成的引物、酶、糖基供体等是不相同的。体等
65、是不相同的。 引物引物：结合有一个寡糖链的多肽结合有一个寡糖链的多肽 酶酶：糖原合酶，分支酶糖原合酶，分支酶 糖基供体糖基供体：UDPGUDPG二、糖原的生物合成二、糖原的生物合成1 1、UDP-葡萄糖焦磷酸化酶葡萄糖焦磷酸化酶(UDP-glucosepytophosphorylase) 催催化化单单糖糖基基的的活活化化形形成成糖糖核核苷苷二二磷磷酸酸，为为各各种种聚聚糖糖形形成成时时，提提供供糖糖基基和和能能量量。动动物物细细胞胞中中糖糖原原合合成成时时需需UDPGUDPG；植植物物细细胞胞中中蔗蔗糖糖合合成成时时需需UDPGUDPG，淀淀粉粉合合成成时时需需ADPGADPG，纤纤维维素素合
66、合成成时时需需GDPGGDPG和和UDPGUDPG。2、糖原合酶糖原合酶（glycogen synthaseglycogen synthase） 催化催化 - -1 1，4-4-糖苷键合成糖苷键合成3.3.糖原分支酶糖原分支酶（glycogenglycogenbranchingenzyme） 催化催化 - -1 1，6-6-糖苷键合成糖苷键合成UDPGUDPG的结构的结构GUDP糖核苷酸的生成糖核苷酸的生成+PPi1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖UTPUDPGUDP-葡萄糖焦磷酸化酶葡萄糖焦磷酸化酶糖糖原原合合酶酶反反应应UDPGUDP糖原（糖原（n个个G分子）分子）糖原（糖原（n+1）H+糖原合酶糖
67、原合酶a、生糖原蛋白生糖原蛋白糖原新分支的形成糖原新分支的形成糖原核心糖原核心糖原核心糖原核心糖原核心糖原核心糖原核心糖原核心非还原性末端非还原性末端 -1，4糖苷键糖苷键 -1，6糖苷键糖苷键糖原分支酶糖原分支酶 淀粉的结构特点淀粉的结构特点 直链淀粉合成直链淀粉合成 由由淀淀粉粉合合酶酶催催化化，需需引引物物（GnGn）,ADPG,ADPG供供糖糖基基，形形成成1.41.4糖苷键。糖苷键。 支链淀粉合成支链淀粉合成 淀粉合酶淀粉合酶: :催化形成催化形成-1.4-1.4糖苷键糖苷键 Q Q酶酶（分分支支酶酶）: :既既能能催催化化-1.4-1.4糖糖苷苷键键的的断断裂裂，又又能催化能催化-
68、1-1、6 6糖苷键的形成糖苷键的形成三、淀粉的生物合成三、淀粉的生物合成淀粉的分支结构淀粉的分支结构开始分支的残基开始分支的残基非还原端非还原端残基残基两个葡萄糖单位之两个葡萄糖单位之间的间的1，6-糖苷键糖苷键两个葡萄糖单位之两个葡萄糖单位之间的间的1，4-糖苷键糖苷键直链淀粉的合成直链淀粉的合成AADPG引物（引物（Gn）+直链淀粉直链淀粉(Gn+1)AADP在在Q Q酶作用下的支链淀粉的合成酶作用下的支链淀粉的合成+Q酶（酶（1）Q酶（酶（2）BAAABBnmmmnn淀粉的分解淀粉的分解淀粉磷酸化酶淀粉磷酸化酶脱支酶脱支酶淀粉淀粉+nH+nH3 3POPO4 4 nG-1-p+ nG-
69、1-p+少量葡萄糖少量葡萄糖 淀粉的淀粉的磷酸解磷酸解 淀粉的酶促水解淀粉的酶促水解 淀粉酶淀粉酶：在淀粉在淀粉分子内部任意水解分子内部任意水解-1.4-1.4糖苷键。（内切酶）糖苷键。（内切酶） 淀淀粉粉酶酶: :从从非非还还原原端端开开始始，水水解解.4.4糖糖苷苷键键，依依次次水水解解下下一一个个麦芽糖单位（外切酶）麦芽糖单位（外切酶） 脱脱支支酶酶（R R酶酶）: :水水解解淀淀粉粉酶酶和和淀淀粉粉酶酶作作用用后后留留下下的的极极限限糊糊精精中中的的1.6 1.6 糖苷键糖苷键。淀粉酶淀粉酶淀粉酶淀粉酶三、糖原分解和合成的调控三、糖原分解和合成的调控 糖原的分解和合成都是根据机体的需要
70、由一系列的调控机制进行调控，其糖原的分解和合成都是根据机体的需要由一系列的调控机制进行调控，其限速酶分别为限速酶分别为磷酸化酶磷酸化酶和和糖原合酶糖原合酶。它们的活性是受磷酸化或去磷酸化的共价。它们的活性是受磷酸化或去磷酸化的共价修饰的调节及变构效应的调节。二种酶磷酸化及去磷酸化的方式相似，但其效修饰的调节及变构效应的调节。二种酶磷酸化及去磷酸化的方式相似，但其效果相反。果相反。糖原合酶糖原合酶a(有活性有活性)糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶b(无活性无活性)OHOHATPADPH2OPi糖原合酶糖原合酶b(无活性无活性)糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶a(有活性有活性)PP激酶激酶磷酸酶磷酸酶激素通过激素
71、通过cAMP-cAMP-蛋白激酶调节代谢示意图蛋白激酶调节代谢示意图 ATP cAMP+PPi内在蛋白质的磷酸化作用内在蛋白质的磷酸化作用改变细胞的生理过程改变细胞的生理过程细胞膜细胞膜细胞膜细胞膜cR蛋白激酶蛋白激酶（无活性）（无活性）c+RcAMP蛋白激酶（有活性）蛋白激酶（有活性）受体受体环化酶环化酶激素激素G蛋白蛋白非磷酸化蛋白激酶非磷酸化蛋白激酶ATPADP磷酸化蛋白激酶磷酸化蛋白激酶GsGs调节模型调节模型 激素激素G蛋白耦联受体蛋白耦联受体G蛋白蛋白腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶cAMP依赖依赖cAMP的蛋白激酶的蛋白激酶A基因调控蛋白基因调控蛋白基因转录基因转录cAMPcAMP激活蛋
72、白激活蛋白激酶的作用机理激酶的作用机理cAMPcAMP信号与糖原降解信号与糖原降解 激素对肝糖原合激素对肝糖原合成与分解的调控成与分解的调控意义意义：由于由于酶的共价修饰酶的共价修饰反应是酶促反反应是酶促反应，只要有少应，只要有少量信号分子量信号分子（如激素）存（如激素）存在，即可通过在，即可通过加速这种酶促加速这种酶促反应，而使大反应，而使大量的另一种酶量的另一种酶发生化学修饰，发生化学修饰，从而获得放大从而获得放大效应。这种调效应。这种调节方式快速、节方式快速、高效。高效。肾上腺素或肾上腺素或胰高血糖素胰高血糖素1、腺苷酸环化酶、腺苷酸环化酶（无活性）（无活性）腺苷酸环化酶（活性）腺苷酸环
73、化酶（活性）2、ATPcAMPR、cAMP3、蛋白激酶、蛋白激酶（无活性）（无活性）蛋白激酶（活性）蛋白激酶（活性）4、磷酸化酶激酶、磷酸化酶激酶（无活性）（无活性）磷酸化酶激酶（活性）磷酸化酶激酶（活性）5、磷酸化酶、磷酸化酶b（无活性）（无活性）磷酸化酶磷酸化酶a（活性）（活性）6、糖原、糖原6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖血液血液肾上腺素或肾上腺素或胰高血糖素胰高血糖素132 102 104 106 108葡萄糖葡萄糖ATPADPATPADP456问答题问答题1 1、何谓三羧酸循环？它有何特点和生物学意义？、何谓三羧酸循环？它有何特点和生物学意义？2 2、磷酸戊糖途径有何特点？其生物学意义何在？、磷酸戊糖途径有何特点？其生物学意义何在？3 3、何谓糖酵解？糖酵解与糖异生途径有那些差异？糖酵解、何谓糖酵解？糖酵解与糖异生途径有那些差异？糖酵解 与糖的无氧氧化有何关系与糖的无氧氧化有何关系? ?4 4、为什么说、为什么说6-6-磷酸葡萄糖是各条糖代谢途径的交叉点磷酸葡萄糖是各条糖代谢途径的交叉点? ? 名词解释名词解释糖酵解糖酵解 三羧酸循环磷酸戊糖途径三羧酸循环磷酸戊糖途径糖异生作用糖异生作用 糖的有氧氧化糖的有氧氧化
