《糖类分解代谢》PPT课件.ppt

5.1 新陈代谢概论新陈代谢概论5.2 生物体内的糖类生物体内的糖类5.3 双糖和多糖的酶促降解双糖和多糖的酶促降解5.4 糖酵解糖酵解5.5 三羧酸循环三羧酸循环5.6 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径5.7 糖醛酸途径糖醛酸途径5 糖类分解代谢糖类分解代谢5.1 新陈代谢概论新陈代谢概论同化作用同化作用( assimilation )－合成代谢－合成代谢异化作用异化作用( dissimilation )－分解代谢－分解代谢新陈代谢是生物与周围环境进行物质和能量交换的过程新陈代谢是生物与周围环境进行物质和能量交换的过程.新陈代谢新陈代谢影响因素影响因素 遗传－主要遗传－主要环境－次要环境－次要①①绝大多数代谢反应在温和条件下，由酶催化进行绝大多数代谢反应在温和条件下，由酶催化进行②②繁多的代谢反应相互配合，有条不紊，彼此协调且繁多的代谢反应相互配合，有条不紊，彼此协调且 有严格的顺序性有严格的顺序性③③新陈代谢是对内外环境条件高度适应和灵敏调节而新陈代谢是对内外环境条件高度适应和灵敏调节而 成的一个有规律的总过程成的一个有规律的总过程④④每一代谢都有各自的代谢途径每一代谢都有各自的代谢途径。

⑤⑤生物大分子合成和分解都是逐步进行，并伴随能量生物大分子合成和分解都是逐步进行，并伴随能量 的吸收和释放的吸收和释放新陈代谢类型的特点：新陈代谢类型的特点：①①苯环化合物示踪法：苯环化合物示踪法：Knoop利用苯甲酸、苯乙酸利用苯甲酸、苯乙酸 标记脂肪酸，提出了脂肪酸标记脂肪酸，提出了脂肪酸 -氧化学说氧化学说 5.1.2 代谢的研究方法代谢的研究方法③③放放射射性性同同位位素素示示踪踪法法：：卡卡尔尔文文以以14CO2饲饲喂喂植植物物，，再再用用纸纸层层析析分分离离CO2代代谢谢的的中中间间物物，，提提出出光光合合作作用用中中CO2转变为糖的卡尔文循环转变为糖的卡尔文循环(Calvin cycle) 5.1.2.1 示踪法示踪法 ②②稳定同位素示踪法：利用稳定同位素示踪法：利用15NH4Cl，标记，标记DNA分子，分子， 证明了证明了DNA的半保留复制方式的半保留复制方式5.1.2.2 抗代谢物抗代谢物、酶抑制剂的应用、酶抑制剂的应用在离体条件下，使用抗代谢物和酶抑制剂阻抑、改变在离体条件下，使用抗代谢物和酶抑制剂阻抑、改变 反应反应, 观察被抑制或改变后的结果观察被抑制或改变后的结果, 推测中间代谢。

推测中间代谢5.1.2.3 体内试验和体外试验体内试验和体外试验 ①①体内研究体内研究(in vivo) 以生物整体进行中间代谢研究称为体内研究，包括用以生物整体进行中间代谢研究称为体内研究，包括用整体器官或微生物细胞群进行的研究整体器官或微生物细胞群进行的研究 Knoop以犬为研究对象，饲以犬为研究对象，饲喂苯环标记的脂肪酸，再喂苯环标记的脂肪酸，再研究犬尿中苯标记物状态研究犬尿中苯标记物状态②②体外研究体外研究(in vitro，， no vivo)以组织切片、匀浆、提取液为材料进行研究以组织切片、匀浆、提取液为材料进行研究Krebs以以肌肌肉肉糜糜(匀匀浆浆)为为材材料料，，研研究究抑抑制制剂剂和和反反应应物物加加入入后后对对反反应应中中间间物物和和代代谢谢终终产产物物的的影影响响，，确确定定了了三羧酸循环的反应历程三羧酸循环的反应历程 糖是具有实验式糖是具有实验式(CH2O)n的的多羟基醛或酮，多羟基醛或酮， 分为单糖、寡糖、多糖、结合糖四类分为单糖、寡糖、多糖、结合糖四类 5.2 生物体内的糖类生物体内的糖类①①生物体内重要能源生物体内重要能源, 分解产生分解产生ATP供需能代谢之用。

供需能代谢之用糖的生物学作用：糖的生物学作用： ②②分解代谢的许多中间物是合成分解代谢的许多中间物是合成AA,脂肪脂肪,核苷酸原料核苷酸原料 ③③糖与蛋白质、脂类结合成复合糖，参与细胞识别、糖与蛋白质、脂类结合成复合糖，参与细胞识别、 防御、免疫、粘附、结构等多种过程防御、免疫、粘附、结构等多种过程 非糖代谢底物可经过其它途径非糖代谢底物可经过其它途径, 再转化为糖分解代谢的再转化为糖分解代谢的 中中间间物物，，彻彻底底氧氧化化分分解解或或者者沿沿糖糖异异生生途途径径转转化化为为糖糖，，形成了以糖为中心的代谢网络形成了以糖为中心的代谢网络 ④④结构功能，如纤维素等结构功能，如纤维素等 单糖是最简单的，不再被水解成更小的糖单位单糖是最简单的，不再被水解成更小的糖单位 ( CH2O )n n = 3～95.2.1 单糖单糖 ( monosaccharides ) 根据单糖结构特点又分为醛糖和酮糖根据单糖结构特点又分为醛糖和酮糖 根据单糖碳原子数目分为丙、丁、戊、已糖等根据单糖碳原子数目分为丙、丁、戊、已糖等。

丙糖中的醛糖是甘油醛，有一个不对称碳原子，故其丙糖中的醛糖是甘油醛，有一个不对称碳原子，故其 构型有构型有D-甘油醛和甘油醛和L-甘油醛之分甘油醛之分 凡可视为凡可视为D-甘油醛衍生物的糖都是甘油醛衍生物的糖都是D-糖；糖； 凡可视为凡可视为L-甘油醛衍生物的糖都是甘油醛衍生物的糖都是L-糖自然界中单糖多为自然界中单糖多为醛糖醛糖, 己糖己糖最普遍最普遍,最重要最重要; 戊糖次之戊糖次之己醛糖中己醛糖中葡萄糖葡萄糖分布最广分布最广, 是构成淀粉、糖原、纤维素是构成淀粉、糖原、纤维素 及其他许多糖类物质的基本单位及其他许多糖类物质的基本单位单糖具有旋光性，旋光度可借旋光仪测得，计算得到单糖具有旋光性，旋光度可借旋光仪测得，计算得到 旋光率单糖能与酸、碱起作用，不同条件下氧化旋光率单糖能与酸、碱起作用，不同条件下氧化 产生不同类型酸产生不同类型酸单单糖糖被被还还原原成成醇醇, 有有成成蜡蜡, 成成糖糖苷苷和和成成腙腙, 成成脎脎反反应应，， 常借助这些反应分析，鉴定糖常借助这些反应分析，鉴定糖葡萄糖是人类血液的正常成分，给机体提供能量葡萄糖是人类血液的正常成分，给机体提供能量。

已糖多以较稳定的已糖多以较稳定的1:5氧桥的六元环结构氧桥的六元环结构( 吡喃型吡喃型 )存在 单糖中的酮糖，与醛糖相同，具有环状结构，五元环单糖中的酮糖，与醛糖相同，具有环状结构，五元环 －－－－－－呋喃型糖较常见呋喃型糖较常见在溶液中，六元环结构己糖常与极少量在溶液中，六元环结构己糖常与极少量1: 4氧桥五元环氧桥五元环 结构结构(呋喃型呋喃型)糖成平衡状态戊糖以呋喃型结构存在糖成平衡状态戊糖以呋喃型结构存在 在环状结构中戊糖、己糖分别含有四个、五个不对称在环状结构中戊糖、己糖分别含有四个、五个不对称 碳原子，它们分别有碳原子，它们分别有24，25种同分异构体种同分异构体每种糖依据第一碳原子上羟基和氢的相对空间位置分为每种糖依据第一碳原子上羟基和氢的相对空间位置分为  和和 型两类，它们互为异头物型两类，它们互为异头物 双双糖中常见的是糖中常见的是蔗糖蔗糖( sucrose) 、、麦芽糖麦芽糖( maltose )、、 乳糖乳糖( lactose )5.2.2 寡糖寡糖( oligosaccharides )寡糖是少数单糖寡糖是少数单糖( 2~10 )的缩合产物，最重要的是双糖。

的缩合产物，最重要的是双糖麦芽糖和乳糖仍有一个自由醛基麦芽糖和乳糖仍有一个自由醛基－－－－－－半缩醛基，故仍半缩醛基，故仍具有还原、成脎、变旋等性质具有还原、成脎、变旋等性质 蔗糖分子由葡萄糖和果糖经醛、酮基缩合，蔗糖分子由葡萄糖和果糖经醛、酮基缩合，是非还原糖是非还原糖失去还原、成腙、变旋等特性失去还原、成腙、变旋等特性麦芽糖分子由两分子葡萄糖缩合；乳糖分子由葡萄糖和麦芽糖分子由两分子葡萄糖缩合；乳糖分子由葡萄糖和半乳糖通过半乳糖通过1,4-糖苷键连接起来糖苷键连接起来常见的有由一种类型的糖基组成的淀粉常见的有由一种类型的糖基组成的淀粉( starch )、糖原、糖原( glycogen ) 和纤维素和纤维素( cellulose )等5.2.3 多糖多糖( polysaccharides )多糖是多个单糖基通过糖苷键连接而形成的高聚物多糖是多个单糖基通过糖苷键连接而形成的高聚物淀粉遇碘液呈紫蓝色反应能被酸或淀粉酶水解，逐步淀粉遇碘液呈紫蓝色反应能被酸或淀粉酶水解，逐步 降解时遇碘可显出不同颜色降解时遇碘可显出不同颜色淀粉淀粉→红色糊精红色糊精→无色糊精无色糊精→麦芽糖麦芽糖 →葡萄糖葡萄糖蓝紫蓝紫 → 红色红色 → 不显色不显色 → 不显色不显色 →不显色不显色 淀粉是由淀粉是由 - D-葡萄糖缩合而成葡萄糖缩合而成, 是植物贮存的养料是植物贮存的养料, 分为分为直链和支链淀粉，葡萄糖分子间多是直链和支链淀粉，葡萄糖分子间多是(14)糖苷健，糖苷健，而分支点上是而分支点上是 (16)糖苷健。

糖苷健 直链淀粉溶于热水直链淀粉溶于热水,MD: 1.0×104~2.0×106, 含含250~300个个葡萄糖残基葡萄糖残基, 分子通常卷曲为螺旋形，分子通常卷曲为螺旋形，6 G / 圈 直链淀粉遇碘呈直链淀粉遇碘呈紫兰色紫兰色，最大吸收波长，最大吸收波长620~680 nm支链淀粉不溶于热水支链淀粉不溶于热水,MD: 5.0×104~4.0×108，约含，约含 ﹥ ﹥600个葡萄糖残基个葡萄糖残基, 糖链分支点以糖链分支点以(1→6)糖苷键连接糖苷键连接, 分支短链平均长度为分支短链平均长度为24~30个葡萄糖残基个葡萄糖残基支链淀粉遇碘显支链淀粉遇碘显紫红色紫红色, 最大吸收波长最大吸收波长530~555nm之间糖糖原原分分子子量量较较淀淀粉粉略略大大，，分分支支较较支支链链淀淀粉粉略略多多，，单单糖糖连连接接方方式式与与支支链链淀淀粉粉相相同同，，分分支支链链平平均均长长度度约约12~18个葡萄糖残基个葡萄糖残基糖糖原原遇遇碘碘显显棕棕红红色色，，最最大大吸吸收收波波长长430~490nm较较易易溶于水，其他性质与淀粉相似溶于水，其他性质与淀粉相似 糖原是动物组织内糖的贮存形式，如肝和肌肉中贮存糖原是动物组织内糖的贮存形式，如肝和肌肉中贮存的养分，有动物淀粉之称。

的养分，有动物淀粉之称纤维素是构成植物躯干主要成分，它由许多纤维素是构成植物躯干主要成分，它由许多 -D-葡萄糖葡萄糖分子通过分子通过(14)糖苷键缩合生成糖苷键缩合生成, 其分子甚大，因此其分子甚大，因此纤维素不溶于水，稀酸、稀碱及其他普通纤维素不溶于水，稀酸、稀碱及其他普通有机溶剂有机溶剂多糖由一种以上类型的糖及其衍生物残基组成多糖由一种以上类型的糖及其衍生物残基组成糖胺聚糖糖胺聚糖(粘多糖粘多糖)为含氮多糖透明质酸为含氮多糖透明质酸, 硫酸软骨素硫酸软骨素, 硫酸皮肤素，硫酸角质素、肝素以及硫酸乙酰肝素，硫酸皮肤素，硫酸角质素、肝素以及硫酸乙酰肝素，存在于软骨存在于软骨, 腱等结缔组织和各种腺体分泌粘液中腱等结缔组织和各种腺体分泌粘液中有构成组织间质，润滑剂、防护剂等多方面作用有构成组织间质，润滑剂、防护剂等多方面作用多糖研究近多糖研究近2020年来取得了突破性的进展，并已成年来取得了突破性的进展，并已成为近代生物化学中一个新兴的活跃领域为近代生物化学中一个新兴的活跃领域 5.3.1 蔗糖、麦芽糖、乳糖的酶促降解蔗糖、麦芽糖、乳糖的酶促降解 蔗糖的水解蔗糖的水解 蔗糖是植物光合作用产物的主要运输形式。

蔗糖是植物光合作用产物的主要运输形式 ①①在蔗糖合成酶作用下水解在蔗糖合成酶作用下水解5.3 双糖和多糖的酶促降解双糖和多糖的酶促降解 ②②在蔗糖酶在蔗糖酶( 转化酶转化酶 )作用下水解作用下水解5.3.1.2 麦芽糖的水解麦芽糖的水解麦芽糖酶可催化麦芽糖水解为葡萄糖麦芽糖酶可催化麦芽糖水解为葡萄糖 5.3.1.3 乳糖的水解乳糖的水解 乳糖在乳糖在 -半乳糖半乳糖苷酶催化下水解为葡萄糖和半乳糖苷酶催化下水解为葡萄糖和半乳糖14乳糖乳糖乳糖乳糖OCH2OHOCH2OHOHO14123麦芽糖麦芽糖麦芽糖麦芽糖5.3.2.1 淀粉酶促水解淀粉酶促水解5.3.2 淀粉淀粉(糖原糖原)的酶促降解的酶促降解淀粉淀粉( 糖原糖原 )有水解和磷酸解两种酶促降解途径有水解和磷酸解两种酶促降解途径①① -淀粉酶淀粉酶: 耐热耐热(70℃,15min)不耐酸不耐酸(pH3.3)，在淀粉，在淀粉 分子内部分子内部随机水解随机水解-1, 4糖苷键，将直链淀粉水解的糖苷键，将直链淀粉水解的 产物为葡萄糖产物为葡萄糖, 麦芽糖麦芽糖; 支链淀粉作用产物为葡萄糖支链淀粉作用产物为葡萄糖, 麦芽糖和糊精。

麦芽糖和糊精②②  -淀粉酶淀粉酶: 耐酸不耐热耐酸不耐热,从多糖从多糖非还原端非还原端的的-1, 4 糖苷键，将直链淀粉水解成麦芽糖；将支链淀粉糖苷键，将直链淀粉水解成麦芽糖；将支链淀粉 (或糖原或糖原)水解为麦芽糖和极限糊精水解为麦芽糖和极限糊精③③脱支酶脱支酶(R酶酶)专一水解专一水解-1,6糖苷键糖苷键支链淀粉经淀粉支链淀粉经淀粉 酶水解产生极限糊精酶水解产生极限糊精, 由脱支酶水解去除由脱支酶水解去除-1,6键连接键连接 葡萄糖，再在葡萄糖，再在 -淀粉酶和淀粉酶和 -淀粉酶作用下彻底水解淀粉酶作用下彻底水解④④麦芽糖酶水解麦芽糖和糊精麦芽糖酶水解麦芽糖和糊精-1,4糖苷键糖苷键,生成葡萄糖生成葡萄糖. 淀粉磷酸化酶广泛存在于叶片及绝大多数贮藏器官中淀粉磷酸化酶广泛存在于叶片及绝大多数贮藏器官中, 催化催化-1,4葡聚糖非还原末端的葡萄糖转移给葡聚糖非还原末端的葡萄糖转移给Pi, 生成生成 G1P, 同时产生一个新非还原末端同时产生一个新非还原末端, 继续进行磷酸化继续进行磷酸化5.3.2.2 淀粉的磷酸解淀粉的磷酸解淀淀粉粉 + n H3PO4 = n G1P 糖原磷酸化酶主要位于肝脏糖原磷酸化酶主要位于肝脏,分解糖原直接补充血糖。

分解糖原直接补充血糖 糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶(glycogen phosphorylase)是糖原降是糖原降 解限速酶，在一定条件下可相互转变的两种形态：解限速酶，在一定条件下可相互转变的两种形态： 糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶a(活化态活化态)、糖原磷酸化酶、糖原磷酸化酶b(失活态失活态) 5.3.2.3 糖原的磷酸解糖原的磷酸解糖原在磷酸化酶糖原在磷酸化酶a作用下作用下,从非还原端逐个磷酸解下葡萄从非还原端逐个磷酸解下葡萄 糖糖基基生生成成G1P,切切至至离离分分支支点点4个个葡葡萄萄糖糖残残基基处处停停止止，， 再再由由-1,4-1,4-寡寡聚聚糖糖基基转转移移酶酶切切下下分分支支点点麦麦芽芽三三糖糖，，同时将它转移到另一链上以同时将它转移到另一链上以-1,4糖苷键连接，被加长糖苷键连接，被加长 支链仍由糖原磷酸化酶支链仍由糖原磷酸化酶a磷酸解磷酸解,连接有连接有1个葡萄糖残基个葡萄糖残基 的的-1,6糖苷键由脱支酶水解形成葡萄糖糖苷键由脱支酶水解形成葡萄糖糖原糖原纤纤维维素素是是由由1000~10000个个-D-葡葡萄萄糖糖通通过过 -1,4糖糖苷苷键连接的直链分子，是植物细胞壁的主要组分。

键连接的直链分子，是植物细胞壁的主要组分纤维素可在酸或纤维素酶作用下水解为纤维素可在酸或纤维素酶作用下水解为 -葡萄糖5.3.3 细胞壁多糖的酶促降解细胞壁多糖的酶促降解在生物体内首先要将多糖在生物体内首先要将多糖水解为单糖才能为生命水解为单糖才能为生命活动提供能源或碳源活动提供能源或碳源葡萄糖是大多数有机体生葡萄糖是大多数有机体生命活动的主要能源，细命活动的主要能源，细胞通过分解葡萄糖将其胞通过分解葡萄糖将其中所含的化学能转化成中所含的化学能转化成细胞能够利用的形式细胞能够利用的形式(ATP)单糖的分解代谢单糖的分解代谢G彻底氧化分解彻底氧化分解成成CO2、H2O经历经历EMP-TCA、、 电子传递、氧电子传递、氧化磷酸化阶段化磷酸化阶段将氧化释放能量将氧化释放能量转变成转变成ATP糖酵解是指葡萄糖在酶作用下，在糖酵解是指葡萄糖在酶作用下，在细胞质细胞质中经一系列中经一系列脱氢氧化分解成丙酮酸的过程由于氧化分解没有脱氢氧化分解成丙酮酸的过程由于氧化分解没有氧气参与，故称为糖酵解氧气参与，故称为糖酵解G. Embden, O. Meyerhof, J. K. Parnas在研究糖酵解在研究糖酵解途径中作出了重大贡献，简称为途径中作出了重大贡献，简称为EMP途径。

途径EMP 细胞学定位：细胞学定位： 细胞质细胞质5.4 糖酵解糖酵解( glycolysis )EMP5.4.1 糖糖酵解的概念酵解的概念5.4.2 EMP的生化历程的生化历程EMP 己糖的磷酸化己糖的磷酸化 (1-3)磷酸己糖的裂解磷酸己糖的裂解(4-5)丙酮酸的生成丙酮酸的生成 (6-10)第一阶段：葡萄糖第一阶段：葡萄糖  1,6- -二磷酸果糖二磷酸果糖第二阶段第二阶段：：1, 6-二磷酸果糖二磷酸果糖  3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛第三阶段第三阶段：：3- -磷酸甘油醛磷酸甘油醛  丙酮酸丙酮酸第三阶段第三阶段：：3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛  丙酮酸丙酮酸5.4.2.1 己糖的磷酸化己糖的磷酸化①①葡萄糖的磷酸化葡萄糖的磷酸化(phosphorylation of glucose) G在己糖激酶在己糖激酶(HK)作用下消耗作用下消耗ATP，生成，生成 G6P，这不仅，这不仅活化了活化了G，也有利于进一步参与合成与分解代谢，，也有利于进一步参与合成与分解代谢， 同时还能使进入细胞的同时还能使进入细胞的G不再逸出细胞不再逸出细胞。

Mg2+是是HK的激活剂，己糖激酶的激活剂，己糖激酶HK是第是第1个限速酶个限速酶②②6-磷酸葡萄糖的异构反应磷酸葡萄糖的异构反应(isomerization of glucose-6-phosphate) 磷酸己糖异构酶磷酸己糖异构酶 ( phosphohexose isomerase )催化催化 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(G6P)转变为转变为 6-磷酸果糖磷酸果糖 (F6P) 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶(phosphofructokinase, PFK)催化催化F6P第一位第一位C上磷酸化生成上磷酸化生成 FBP, 磷酸根由磷酸根由ATP供给 Mg2+是是PFK的激活剂的激活剂, , 己糖激酶己糖激酶PFK是第是第2个限速酶个限速酶③③6-磷酸果糖的磷酸化磷酸果糖的磷酸化(phosphorylation of fructose-6-phosphate) ④④-二磷酸果糖的裂解二磷酸果糖的裂解(cleavage of fructose 1,6 di/bis phosphate) 5.4.2.2 磷酸己糖的裂解磷酸己糖的裂解醛缩酶醛缩酶(aldolase)催化催化FBP生成生成 DHAP 和和 GAP。

⑤⑤磷酸二羟丙酮的异构反应磷酸二羟丙酮的异构反应(isomerization of dihydroxyacetonephosphate)磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶(triose phosphate isomerase) 催化催化 DHAP 转变为转变为 GAP1 1分子葡萄糖生成分子葡萄糖生成2 2分子分子3-3-磷酸甘油醛，通过两次磷酸化磷酸甘油醛，通过两次磷酸化作用消耗作用消耗 2 2 分子分子ATP ⑥⑥3-磷酸甘油醛的氧化磷酸甘油醛的氧化(oxidation of glyceraldehyde-3-phosphate） 3-磷酸甘油醛脱氢酶催化磷酸甘油醛脱氢酶催化 GAP 氧化脱氢并磷酸化氧化脱氢并磷酸化 生成含有生成含有1个高能磷酸键的个高能磷酸键的BPGA，反应脱下的氢，反应脱下的氢 和电子转给和电子转给NAD生成生成NADH,磷酸根来自无机磷酸磷酸根来自无机磷酸 5.4.2.3 丙酮丙酮酸的生成酸的生成磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶(phosphaglycerate kinase,PGK)催化催化BPGA生成生成 3-PGA,同时其同时其C1上高能磷酸根转移给上高能磷酸根转移给ADP生成生成ATP。

⑦⑦-二磷酸甘油酸的高能磷酸键转移反应二磷酸甘油酸的高能磷酸键转移反应 此步反应为第此步反应为第一一次底物水平磷酸化过程次底物水平磷酸化过程在底物氧化过程中，将底物分子中高能磷酸基团直接在底物氧化过程中，将底物分子中高能磷酸基团直接 转移给转移给ADP，偶联生成，偶联生成ATP的反应的反应, 称此类反应为称此类反应为 底物水平磷酸化底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation)  磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶(phosphoglycerate mutase)催化催化 3-PGA的的C3位上的磷酸基转变到位上的磷酸基转变到C2位上生成位上生成2-PGA⑧⑧3-磷酸磷酸甘油酸的变位反应甘油酸的变位反应 由烯醇化酶由烯醇化酶(enolase)催化，催化，2-PGA脱水的同时，能量脱水的同时，能量重新分配，生成含高能磷酸键的磷酸烯醇式丙酮酸重新分配，生成含高能磷酸键的磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate , PEP )⑨⑨2-磷酸甘油酸的脱水反应磷酸甘油酸的脱水反应 在丙酮酸激酶在丙酮酸激酶(pyruvate kinase, PK)催化下，催化下，PEP上上的高能磷酸根转移至的高能磷酸根转移至ADP生成生成ATP。

此步是第二次底物水平的磷酸化过程此步是第二次底物水平的磷酸化过程⑩⑩磷酸烯醇式丙酮酸的磷酸转移磷酸烯醇式丙酮酸的磷酸转移Mg2+是是PK的激活剂的激活剂, , 丙酮酸激酶丙酮酸激酶PK是第是第3 3个限速酶个限速酶GlycolysisGG6PF6 PFBPDHAPGAPBPGA3-PGA2–PGAPEP PyrLacHexokinasePhosphoglucoseisomerasePhosphofructokinaseAldolaseTriosephosphateisomeraseGlyceraldehyde3-phosphatedehydrogenasePhosphoglyceratekinasePhosphoglyceratemutaseEnolasePyruvate kinaseLactate dehydrogenaseNADH NADNADH NADATPATPATPATPADPADPADPADPEMP总结3阶段10步反应3步不可逆2步耗能2步产能2步底物水平磷酸化1步脱水G+2Pi+2NAD++2ADP→2Pyr+2ATP+2NADH+2H++2H2O 1分子分子 G 经过经过 EMP 氧化分解产生氧化分解产生 2个个Pyr，，2个个ATP, 2个个 NADH。

2个个NADH若进入有氧彻底氧化途径若进入有氧彻底氧化途径, 可产生可产生5个 ATP 因此：因此： EMP 共生成共生成7个个ATPG+2Pi+2NAD++2ADP→2Pyr+2ATP+2NADH+2H++2H2O 糖酵解的化学计量于生物学意义糖酵解的化学计量于生物学意义①①EMP是糖的有氧氧化和无氧氧化的一段共同途径是糖的有氧氧化和无氧氧化的一段共同途径②②EMP是有机体无氧条件下获得能量的一种适应方式是有机体无氧条件下获得能量的一种适应方式③③EMP一些中间产物可作为合成其它重要生命一些中间产物可作为合成其它重要生命 物质原料物质原料.④④EMP在糖与非糖物质相互转变过程中起着重要作用在糖与非糖物质相互转变过程中起着重要作用EMP的生物学意义的生物学意义5.4.4 糖酵糖酵解的其它底物解的其它底物5.4.5 丙酮酸丙酮酸的去路的去路丙酮酸丙酮酸有氧氧化有氧氧化无氧还原无氧还原乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶→乳酸乳酸乙醛乙醛乙醇乙醇→→→TCA循环循环→ CO2 + ATP①①乳酸的生成乳酸的生成乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase)催化催化 Pyr 脱氢生成脱氢生成 Lac。

Pyr作为氢接受体将作为氢接受体将GAP脱氢生成的脱氢生成的NADH氧化氧化为为NAD，使糖酵解继，使糖酵解继续进行 在在酵酵母母菌菌或或其其他他微微生生物物中中，，丙丙酮酮酸酸脱脱羧羧酶酶催催化化丙丙酮酮酸酸 脱脱羧羧变变成成乙乙醛醛，，乙乙醛醛在在醇醇脱脱氢氢酶酶催催化化下下被被NADH还还原原形成形成乙醇乙醇乙乙醇醇发发酵酵存存在在于于真真菌菌和和缺缺氧氧的的植植物物器器官官(如如淹淹水水的的根根)中中.乙醇发酵可用于乙醇发酵可用于酿酒酿酒、、面包制作面包制作等在有氧条件下乙醛可被氧化生成在有氧条件下乙醛可被氧化生成乙酸乙酸 ②②生成乙醇生成乙醇代谢受到严格而精确的调节代谢受到严格而精确的调节, 以满足机体需要以满足机体需要, 保持内保持内 环境稳定这种控制主要是通过调节酶活性来实现的环境稳定这种控制主要是通过调节酶活性来实现的在一个代谢过程中往往催化不可逆反应的酶限制代谢在一个代谢过程中往往催化不可逆反应的酶限制代谢 反应速度，这种酶称为反应速度，这种酶称为限速酶限速酶5.4.6 糖酵解的糖酵解的调节调节糖酵解途径中糖酵解途径中己糖激酶己糖激酶(HK)，，磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶(PFK)和和丙丙酮酸激酶酮酸激酶(PK)是主要限速酶，调节着糖酵解速度，以是主要限速酶，调节着糖酵解速度，以满足细胞对满足细胞对ATP和合成原料的需要。

和合成原料的需要三三个个限限速速酶酶中中起起决决定定作作用用的的是是催催化化效效率率最最低低的的酶酶PFK因此它是一个限速酶，酵解速度主要决定于其活性因此它是一个限速酶，酵解速度主要决定于其活性 ①① F6P、、FBP、、ADP、、AMP是磷酸果糖激酶是磷酸果糖激酶(PFK) 别构激活剂别构激活剂 ATP、柠檬酸等、柠檬酸等是是 PFK 的的别构抑制剂别构抑制剂5.4.6.1 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶 ( PFK )ATP 既是既是 PFK作用的底物，又起抑制作用作用的底物，又起抑制作用酶活性中心对酶活性中心对ATP的的Km值值低低, ,别构中心对别构中心对ATP的的Km高高当当ATP浓度低时浓度低时, ATP和酶的活性中心结合作为底物，和酶的活性中心结合作为底物，酶发挥正常的催化功能；当酶发挥正常的催化功能；当ATP浓度高时，浓度高时，ATP可被可被酶的别构中心结合，引起酶构象改变而失活，酶的别构中心结合，引起酶构象改变而失活，ATP是是别构抑制剂别构抑制剂ATP通过浓度变化影响通过浓度变化影响 PFK 活性，调节活性，调节EMP 速度速度柠檬酸和脂肪酸分别是糖有氧分解中间物和以糖分解柠檬酸和脂肪酸分别是糖有氧分解中间物和以糖分解中间物为原料合成的产物。

中间物为原料合成的产物PFK被被H+抑制，在抑制，在pH明显下降时糖酵解速率降低明显下降时糖酵解速率降低 这防止在缺氧条件下形成过量乳酸而导致这防止在缺氧条件下形成过量乳酸而导致酸毒症酸毒症②②柠檬酸和脂肪酸对磷酸果糖激酶的别构抑制柠檬酸和脂肪酸对磷酸果糖激酶的别构抑制③③ H+对磷酸果糖激酶的调节对磷酸果糖激酶的调节果糖果糖-2,6-二磷酸激酶二磷酸激酶(PFK2)催化催化 F6P磷酸化形成磷酸化形成 F-2,6-BP;而果糖而果糖-2,6-二磷酸酯酶二磷酸酯酶(FBPase2)催化催化F-2,6-BP 水解去磷酸形成水解去磷酸形成 F6P④④果糖果糖-2,6-二磷酸对磷酸果糖激酶的调节二磷酸对磷酸果糖激酶的调节但这两个相反催化活性酶是集两种活性为同一多肽链但这两个相反催化活性酶是集两种活性为同一多肽链 的的双功能酶双功能酶N端一半为端一半为PFK2的活性中心的活性中心,C端一半端一半 为为FBPase2活性中心活性中心, 一般写作一般写作:PPK2 / FBPase2当血液中葡萄糖当血液中葡萄糖G水平降低时水平降低时, 激活胰高血糖素释放于激活胰高血糖素释放于 血液中血液中,启动启动cAMP级联系统使级联系统使PFK2/PBPase2多肽上多肽上 特定的一个特定的一个Ser残基磷酸化，使残基磷酸化，使FBPase2活化、活化、PFK2 抑制抑制, 使使FBP水平降低水平降低, 降低了糖酵解水平。

降低了糖酵解水平F6P激活其激活其PFK2活性而抑制其活性而抑制其FBPase2活性活性,而而FBP 强烈激活强烈激活PFK，，F6P高时促进糖酵解进行高时促进糖酵解进行 反之反之,当当G水平高时，蛋白磷酸酶水解水平高时，蛋白磷酸酶水解PFK2/FBPase2上上的磷酸导致的磷酸导致FBP升高，提高糖酵解速率升高，提高糖酵解速率己糖激酶己糖激酶(HK)的别构抑制剂为其产物的别构抑制剂为其产物 G6P当磷酸 果糖激酶果糖激酶(PFK)活性被抑制时活性被抑制时,底物底物 F6P积累积累,进而使进而使 G6P浓度升高，从而引起浓度升高，从而引起HK活性下降活性下降 5.4.6.2 己糖激酶己糖激酶(HK)5.4.6.3 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 ( PK )丙酮酸激酶具有变构酶性质，高浓度丙酮酸激酶具有变构酶性质，高浓度ATP、、Ala、乙酰、乙酰CoA等代谢物反馈抑制其活性等代谢物反馈抑制其活性当当ATP生成量超过细胞需要时生成量超过细胞需要时, 通过通过PK别构抑制使别构抑制使EMP速度减低速度减低cAMP激活蛋白激酶也使激活蛋白激酶也使PK磷酸化而失活磷酸化而失活.ADP是变构激活剂，是变构激活剂，Mg2+或或K+可激活可激活PK活性。

活性1937年，以鸽胸肌为材料年，以鸽胸肌为材料, 研究丙酮酸在有氧条件下在研究丙酮酸在有氧条件下粒体中被氧化分解为线粒体中被氧化分解为CO2, 整个氧化分解过程构成整个氧化分解过程构成一个循环一个循环,且反应中有三个羧基的有机酸且反应中有三个羧基的有机酸, 称三羧酸循称三羧酸循环、柠檬酸循环、环、柠檬酸循环、Krebs循环5.5 三羧酸循环三羧酸循环 (tricarboxylic acid cycle，，TCA)TCA 循环：循环：EMP的终产物丙酮酸在有氧条件下进入的终产物丙酮酸在有氧条件下进入 线粒体，氧化分解为线粒体，氧化分解为CO2的过程TCA 循环在动植物、微生物细胞中普遍存在，不仅是循环在动植物、微生物细胞中普遍存在，不仅是 糖分解代谢的主要途径，也是脂肪、蛋白质分解代谢糖分解代谢的主要途径，也是脂肪、蛋白质分解代谢的最终途径，具有重要的生理意义的最终途径，具有重要的生理意义突出性贡献，经典性成就，突出性贡献，经典性成就，1953年诺贝尔生理医学奖年诺贝尔生理医学奖三羧酸循环三羧酸循环草酰乙酸草酰乙酸柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸a-a-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酸辅酶辅酶A A琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸乙酰辅酶乙酰辅酶A A5.5.1 丙酮酸氧化为乙酰丙酮酸氧化为乙酰CoA Pyr脱氢酶系脱氢酶系(pyruvate dehydrogenase system): 多酶复合体多酶复合体, 位于线粒体内膜上位于线粒体内膜上, 催化催化Pyr氧化脱羧生成乙酰氧化脱羧生成乙酰CoA。

多酶复合体形成紧密相连的连锁反应多酶复合体形成紧密相连的连锁反应,提高了催化效率提高了催化效率酶系催化酶系催化5步反应步反应, 涉及焦磷酸硫胺素涉及焦磷酸硫胺素(TPP)、硫辛酸、、硫辛酸、FAD、NAD+、HS-CoA、Mg2+等等6种辅因子种辅因子Pyr脱氢酶系脱氢酶系3种酶种酶E1－－丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶E2－－硫辛酸乙酰转移酶硫辛酸乙酰转移酶E3－－二氢硫辛酸脱氢酶二氢硫辛酸脱氢酶 Pyr氧化脱羧过程第一步脱羧反应不可逆，这一反应氧化脱羧过程第一步脱羧反应不可逆，这一反应 体系受到产物和能量物质的调节体系受到产物和能量物质的调节 乙酰乙酰CoA抑制硫辛酸乙酰转移酶抑制硫辛酸乙酰转移酶E2，， NADH抑制二氢硫辛酸脱氢酶抑制二氢硫辛酸脱氢酶E3 抑制效应可被抑制效应可被CoA-SH和和NAD+逆转 ①①产物抑制产物抑制②②核苷酸调节核苷酸调节丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶E1受受GTP抑制抑制, 为为AMP活化，当细胞内活化，当细胞内 富有活跃的化学能时，丙酮酸脱氢酶系活性降低。

富有活跃的化学能时，丙酮酸脱氢酶系活性降低Pyr到乙酰到乙酰CoA是处于各代谢途径分支点的重要步骤是处于各代谢途径分支点的重要步骤丙酮酸脱羧酶分子上特殊的丙酮酸脱羧酶分子上特殊的Ser残基可被专一磷酸激酶残基可被专一磷酸激酶 磷酸化磷酸化, 失去活性失去活性, 当酶上磷酸基团被专一的磷酸酶当酶上磷酸基团被专一的磷酸酶 水解时水解时, 活性恢复活性恢复③③共价修饰调节共价修饰调节[ATP]/[ADP][NADH]/[NAD+][乙酰CoA]/[CoA-SH]比值高时，比值高时，在柠檬酸合成酶在柠檬酸合成酶(citrate synthetase)催化下，乙酰催化下，乙酰CoA与草酰乙酸与草酰乙酸(oxaloacetate,OAA)缩合成柠檬酸缩合成柠檬酸(citrate )5.5.2 三羧酸循环的三羧酸循环的运转运转①①乙酰乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸与草酰乙酸缩合成柠檬酸此反应此反应释放能量释放能量，，不可逆不可逆乙酰乙酰CoA具有硫酯键，乙酰基有足够能量与草酰乙酸的具有硫酯键，乙酰基有足够能量与草酰乙酸的羧基进行醛醇型缩合先从羧基进行醛醇型缩合先从CH3CO基上除去一个基上除去一个H+,生成的阴离子对草酰乙酸羰基碳进行亲核攻击，生成生成的阴离子对草酰乙酸羰基碳进行亲核攻击，生成柠檬酰柠檬酰CoA中间体中间体,高能硫酯键水解放出游离柠檬酸。

高能硫酯键水解放出游离柠檬酸 变构激活剂：变构激活剂：AMP草酰乙酸和乙酰草酰乙酸和乙酰CoA合成柠檬酸是合成柠檬酸是TCA的重要调节点的重要调节点 柠檬酸合成酶是变构酶柠檬酸合成酶是变构酶 变构抑制剂：变构抑制剂：ATP、、   -酮戊二酸、酮戊二酸、NADH在顺乌头酸酶催化下，柠檬酸脱水生成顺乌头酸，在顺乌头酸酶催化下，柠檬酸脱水生成顺乌头酸， 加水生成异柠檬酸加水生成异柠檬酸 ②②异柠檬酸形成异柠檬酸形成在异柠檬酸脱氢酶作用下，异柠檬酸氧化脱氢生成为在异柠檬酸脱氢酶作用下，异柠檬酸氧化脱氢生成为 草酰琥珀酸草酰琥珀酸(oxalosuccinate) 中间产物，再脱羧生中间产物，再脱羧生成成 -酮戊二酸酮戊二酸( -ketoglutarate)、、NADH、CO2③③异柠檬酸氧化脱酸生成异柠檬酸氧化脱酸生成 -酮戊二酸酮戊二酸此反应为此反应为 -氧化脱羧氧化脱羧，此酶需要，此酶需要Mg2+作为激活剂作为激活剂在在 -酮戊二酸脱氢酶系作用下，酮戊二酸脱氢酶系作用下， -酮戊二酸氧化脱羧酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰生成琥珀酰CoA、NADH、CO2，氧化产生能量中，氧化产生能量中一部分储存于琥珀酰一部分储存于琥珀酰CoA的高能硫酯键中。

的高能硫酯键中④④  -酮戊二酸氧化脱羧酮戊二酸氧化脱羧硫辛酸硫辛酸 -酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体, 受受ATP、GTP、NADH、、 琥珀酰琥珀酰CoA抑制抑制, 但不受磷酸化但不受磷酸化/去磷酸化的调控去磷酸化的调控  -酮酮戊戊二二酸酸脱脱氢氢酶酶系系 -酮戊二酸脱羧酶酮戊二酸脱羧酶 硫辛酸琥珀酰基转移酶硫辛酸琥珀酰基转移酶二氢硫辛酸脱氢酶二氢硫辛酸脱氢酶3个酶个酶6个辅酶个辅酶TPPHS-CoANADFADMg 2+在琥珀酸硫激酶在琥珀酸硫激酶(succinate thiokinase)作用下，琥珀作用下，琥珀酰酰CoA硫酯键水解硫酯键水解, 生成琥珀酸生成琥珀酸, 释放自由能合成释放自由能合成GTP⑤⑤琥珀酸的生成琥珀酸的生成细菌和高等生物可直接生成细菌和高等生物可直接生成ATP，在哺乳动物中先生成，在哺乳动物中先生成GTP, 再生成再生成ATP, 琥珀酰琥珀酰CoA生成琥珀酸和辅酶生成琥珀酸和辅酶A 此步反应为底物水平磷酸化过程此步反应为底物水平磷酸化过程琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶(succinate dehydrogenase)催化琥珀酸催化琥珀酸氧化成为延胡索酸氧化成为延胡索酸( 反丁烯二酸反丁烯二酸 )。

⑥⑥琥珀酸脱氢生成延胡索酸琥珀酸脱氢生成延胡索酸 琥珀酸脱氢酶结合在琥珀酸脱氢酶结合粒体内膜线粒体内膜上，上，琥珀酸脱氢酶含有琥珀酸脱氢酶含有铁硫中心铁硫中心和共价结合的和共价结合的FAD，来自，来自 琥珀酸的电子通过琥珀酸的电子通过FAD和铁硫中心，然后进入电子和铁硫中心，然后进入电子 传递链传递链(ETC)到到O2 其他其他TCA酶都存在于酶都存在于线粒体基质线粒体基质中丙二酸丙二酸是琥珀酸的类似物，是琥珀酸脱氢酶强有力的竞是琥珀酸的类似物，是琥珀酸脱氢酶强有力的竞争性抑制物，所以可以阻断争性抑制物，所以可以阻断TCA 延胡索酸酶具有立体异构专一性，仅对反丁烯二酸延胡索酸酶具有立体异构专一性，仅对反丁烯二酸 ( 延胡索酸延胡索酸 )起作用，而对顺丁烯二酸起作用，而对顺丁烯二酸( 马来酸马来酸 )则则 无催化作用无催化作用⑦⑦苹果酸的生成苹果酸的生成延胡索酸在延胡索酸酶作用下水化生成苹果酸延胡索酸在延胡索酸酶作用下水化生成苹果酸(Mal)在苹果酸脱氢酶在苹果酸脱氢酶(malic dehydrogenase)作用下作用下, 苹果苹果酸脱氢氧化生成草酰乙酸酸脱氢氧化生成草酰乙酸(OAA)。

⑧⑧草酰乙酸再生草酰乙酸再生NAD是苹果酸脱氢酶的辅酶，接受氢成为是苹果酸脱氢酶的辅酶，接受氢成为NADHCitric acid cycleCitrateSuccinyl-CoAsynthetaseAconitaseCitrate synthaseSuccinatedehydrogenaseGTPGDPOxaloacetatePyruvateAconitaseIs ocitratedehydrogenaseIs ocitratedehydrogenase -KetoglutaratedehydrogenaseSuccinyl-CoA-KetoglutarateMalatedehydrogenasePyruvatedehydrogenaseFumaraseC is-AconitateIsocitrateO xalosuccinateSuccinateFumarateMalateFADFADH2NADNADHCO2NADNADHCO2NADNADHH2OH2OH2ONADNADHCO2TCA循环总结 4×NAD＋＋5步氧化还原 1×FAD4步不可逆3步脱羧2步加水1步底物水平磷酸化(GDP)TCA中间产物处于不断更新之中中间产物处于不断更新之中,可参与合成其他物质，可参与合成其他物质，而其他物质也可不断通过多种途径而生成中间产物。

而其他物质也可不断通过多种途径而生成中间产物5.5.2.2 草酰乙酸的回补草酰乙酸的回补反应反应 -酮戊二酸酮戊二酸和和草酰乙酸草酰乙酸是是Glu和和Asp合成的碳架，合成的碳架，琥珀琥珀 酰酰CoA是卟啉环合成的前体，是卟啉环合成的前体，柠檬酸柠檬酸转运至胞液后转运至胞液后 裂解成乙酰裂解成乙酰CoA用于脂肪酸合成，均导致草酰乙酸用于脂肪酸合成，均导致草酰乙酸 浓度下降而影响三羧酸循环的运行浓度下降而影响三羧酸循环的运行 通过通过Pyr的羧化、的羧化、PEP的羧化、的羧化、Asp转氨、转氨、Glu转氨等转氨等 回补反应可维持草酰乙酸浓度，使回补反应可维持草酰乙酸浓度，使TCA正常运行正常运行丙酮酸在丙酮酸羧化酶催化下形成草酰乙酸丙酮酸在丙酮酸羧化酶催化下形成草酰乙酸草酰乙酸的回补主要途径草酰乙酸的回补主要途径①①丙酮酸的羧化丙酮酸的羧化在动植物和微生物中，还存在由苹果酸酶和苹果酸在动植物和微生物中，还存在由苹果酸酶和苹果酸 脱氢酶联合催化，由丙酮酸合成草酰乙酸脱氢酶联合催化，由丙酮酸合成草酰乙酸PEP在磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶作用下形成草酰乙酸。

在磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶作用下形成草酰乙酸 反应在胞液中进行，生成的草酰乙酸需转变成苹果酸反应在胞液中进行，生成的草酰乙酸需转变成苹果酸 后穿梭进入线粒体，再脱氢生成草酰乙酸后穿梭进入线粒体，再脱氢生成草酰乙酸②② PEP的羧化的羧化③③天冬氨酸和谷氨酸转氨作用天冬氨酸和谷氨酸转氨作用Asp和和Glu经经转转氨氨作作用用可可形形成成草草酰酰乙乙酸酸和和 -酮酮戊戊二二酸酸Ile、Val、Thr、Met 也可形成琥珀酰也可形成琥珀酰CoATCA中有中有 3次脱羧次脱羧基反应，通过脱羧作用生成基反应，通过脱羧作用生成CO2，， 是机体内产生是机体内产生CO2的普遍规律的普遍规律5.5.2.3 TCA中的化学中的化学计量和特点计量和特点①① CO2的生成的生成Pyr经经Pyr脱氢酶系催化脱氢酶系催化, 释放释放1×CO2转变为乙酰转变为乙酰CoA，， 乙酰乙酰CoA进进入入TCA与草酰乙酸缩合成柠檬酸与草酰乙酸缩合成柠檬酸, 在在TCA 中有中有2次脱羧次脱羧, 生成生成 2×CO2与进入与进入TCA的二碳乙酰基的二碳乙酰基 的碳原子数相等的碳原子数相等。

以以CO2方式失去的碳并非来自乙酰基方式失去的碳并非来自乙酰基, ,而是来自草酰乙酸而是来自草酰乙酸1分子分子Pyr经经TCA脱氢形成脱氢形成4×NADH和和1×FADH2，经，经 氧化磷酸化分别能产生氧化磷酸化分别能产生10个和个共个个和个共个ATP，， 加上加上TCA本身生成的本身生成的1个个GTP，共个，共个ATP②②脱氢反应脱氢反应TCA有有5次脱氢次脱氢, 4对对H还原还原NAD生成生成 4×NADH, 1对对H 还原还原FAD生成生成1×FADH2 , 它们经线粒体内递氢体系它们经线粒体内递氢体系 传递传递H ，最终与，最终与O2结合生成结合生成H2O，在此过程中释放，在此过程中释放 能量使能量使ADP和Pi 结合生成结合生成ATP (氧化磷酸化氧化磷酸化) 1×G 产生产生2×Pyr，经，经 TCA 产生产生×2＝＝25×ATP，， 这远多于这远多于EMP所产生的所产生的7×ATP5.5.3 三羧酸循环三羧酸循环的调控的调控4步不可逆反应步不可逆反应琥珀酰琥珀酰CoA合成合成  -酮戊二酸合成酮戊二酸合成TCA只能向单方向进行，产物反馈抑制只能向单方向进行，产物反馈抑制限速酶限速酶：：4个限速酶个限速酶柠檬酸合酶柠檬酸合酶( 关键关键限速酶限速酶 )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 乙酰乙酰CoA合成合成柠檬酸合成柠檬酸合成 丙丙酮酸脱氢酶复合体酮酸脱氢酶复合体TCA是机体产能的主要方式，是机体产能的主要方式，ATP/ADP与NADH/NAD 两者的比值是主要调节物。

两者的比值是主要调节物ATP/ADP比值升高，抑制柠檬酸合成酶和异柠檬酶比值升高，抑制柠檬酸合成酶和异柠檬酶 脱氢酶活性，反之脱氢酶活性，反之ATP/ADP比值下降则可激活比值下降则可激活NADH/NAD比值升高抑制柠檬酸合成酶和比值升高抑制柠檬酸合成酶和 -酮戊二酸酮戊二酸脱氢酶活性脱氢酶活性此外，柠檬酸抑制柠檬酸合成酶活性，而琥珀酰此外，柠檬酸抑制柠檬酸合成酶活性，而琥珀酰CoA 抑制抑制 -酮戊二酸脱氢酶活性酮戊二酸脱氢酶活性组织中代谢产物决定循环反应的速度，以便调节机体组织中代谢产物决定循环反应的速度，以便调节机体ATP和和NADH浓度，保证机体能量供给浓度，保证机体能量供给TCA是生物体产能最有效的方式是生物体产能最有效的方式1分子分子G经无氧酵解经无氧酵解 净生成净生成2个个ATP,经经TCA彻底氧化分解共彻底氧化分解共生成生成32个个ATP不但释能效率高，且逐步释能并逐步储存于不但释能效率高，且逐步释能并逐步储存于ATP中5.5.4 TCA的生理的生理意义意义① ① TCA是机体获取能量的主要方式是机体获取能量的主要方式② ② TCA是物质代谢的枢纽。

是物质代谢的枢纽TCA是糖、脂肪、蛋白质、核酸等物质彻底氧化分解的是糖、脂肪、蛋白质、核酸等物质彻底氧化分解的 共同途径共同途径,同时也是几大类物质相互转变的中心环节同时也是几大类物质相互转变的中心环节, 因此具有代谢的枢纽作用因此具有代谢的枢纽作用③③TCA的一些中间产物也是某些植物的贮藏物质的一些中间产物也是某些植物的贮藏物质柠檬酸、苹果酸等既是生物氧化基质，又是积累物质柠檬酸、苹果酸等既是生物氧化基质，又是积累物质在组织匀浆中加入碘乙酸或氟化物等在组织匀浆中加入碘乙酸或氟化物等EMP的抑制剂，的抑制剂，仍有一定量的仍有一定量的G被氧化成被氧化成H2O和和CO2，同位素标记，同位素标记表明，表明，G的氧化首先发生在的氧化首先发生在C1位，不同于位，不同于EMP5.6 磷酸磷酸戊糖途戊糖途径径 PPP /HMS1955年年Racker和和Gunsalus等发现了磷酸戊糖途径等发现了磷酸戊糖途径 (pentose phosphate pathway，，PPP), 又称已糖又称已糖 单磷酸支路单磷酸支路(hexose monophosphate shut, HMS)磷酸戊糖途径是磷酸戊糖途径是有有O2条件条件下，在下，在细胞质细胞质中将葡萄糖中将葡萄糖 直接氧化直接氧化分解为分解为CO2的过程。

的过程G6P在在G6P脱氢酶催化下生成脱氢酶催化下生成6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯葡萄糖的直接氧化阶段葡萄糖的直接氧化阶段非氧化的分子重组合阶段非氧化的分子重组合阶段5.6.1 生化历程生化历程PPP 葡萄糖的氧化脱羧阶段的氧化脱羧阶段①①脱氢反应脱氢反应在在6-磷酸葡萄糖酸内酯酶催化下磷酸葡萄糖酸内酯酶催化下,6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯 水解为水解为6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸②②水解反应水解反应在在6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶催化下磷酸葡萄糖酸脱氢酶催化下, 6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸 经氧化脱羧生成经氧化脱羧生成5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖、、NADPH和和CO2③③脱氢脱羧反应脱氢脱羧反应5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖(Ru5P)异构化为异构化为5-磷酸核糖磷酸核糖(R5P)；；5-磷酸核酮糖差向异构化为磷酸核酮糖差向异构化为5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖(Xu5P)5.6.1.2 非氧化的分子重组合阶段非氧化的分子重组合阶段④④异构化反应异构化反应转酮醇酶转酮醇酶催化磷酸酮糖上催化磷酸酮糖上2C单位羟乙酰基转移到单位羟乙酰基转移到 磷酸醛糖的磷酸醛糖的C1上，形成上，形成3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛(GAP) 和和7-磷酸景天庚酮糖磷酸景天庚酮糖(S7P)。

转酮醇酶转酮醇酶转移转移1个个2C单位单位⑤⑤转酮醇反应转酮醇反应转醛醇酶催化转醛醇酶催化7-磷酸景天庚酮糖上的二羟基丙酮基团磷酸景天庚酮糖上的二羟基丙酮基团 转移给转移给3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛, 生成生成4-磷酸赤藓糖(E4P)和和F6P 转醛醇酶转醛醇酶转移转移1个个3C单位单位⑥⑥转醛醇反应转醛醇反应五五碳碳糖糖和和四四碳碳糖糖经经转转酮酮醇醇酶酶作作用用转转移移二二碳碳单单位位，，形形成成三三碳糖和碳糖和六六碳糖 5 + 4 = 3 + 6⑦⑦转酮醇反应转酮醇反应F6P经异构化形成经异构化形成 G6P⑧⑧异构化反应异构化反应 从从 6×G6P开始，经两次脱氢氧化及脱羧后，放出开始，经两次脱氢氧化及脱羧后，放出 6×CO2，生成，生成6×5-Ru5P和和12×NADPH 磷酸戊糖途径的化学计量与生物学意义磷酸戊糖途径的化学计量与生物学意义 磷酸戊糖途径的化学计量磷酸戊糖途径的化学计量在非氧化阶段在非氧化阶段 ,6×Ru5P(30个个C)经经C3,C4,C5,C7 等糖中间代谢物等糖中间代谢物,最后转化成最后转化成5×G6P (30个个C)。

表明经表明经6 6次循环，次循环，1 1分子分子G6P被分解而产生被分解而产生6 6分子分子CO2PPP是通过是通过6-6-磷酸葡萄糖直接脱氢脱羧将糖氧化分解磷酸葡萄糖直接脱氢脱羧将糖氧化分解 脱氢酶的辅酶为脱氢酶的辅酶为NADP，无，无ATP的产生与消耗的产生与消耗①①产生大量产生大量NADPH，为细胞各种合成反应提供还原力为细胞各种合成反应提供还原力5.6.2.2 磷酸戊糖途径的生物学意义磷酸戊糖途径的生物学意义NADPH作为作为主要供氢体主要供氢体，为脂肪酸、固醇、四氢叶酸，为脂肪酸、固醇、四氢叶酸 等合成，非光合细胞中硝酸盐、亚硝酸盐还原，以及等合成，非光合细胞中硝酸盐、亚硝酸盐还原，以及 氨同化、丙酮酸羧化还原成苹果酸等反应所必需氨同化、丙酮酸羧化还原成苹果酸等反应所必需R5P是合成核苷酸原料，是是合成核苷酸原料，是NAD、NADP和和FAD等组分E4P与与PEP可合成莽草酸，经莽草酸途径可合成芳香族可合成莽草酸，经莽草酸途径可合成芳香族 氨基酸，以及与植物生长氨基酸，以及与植物生长(如生长素、木质素合成如生长素、木质素合成) 和抗病性和抗病性 (如酚类抗毒素等如酚类抗毒素等)有关的物质。

有关的物质② ② PPP的中间产物为许多化合物的合成提供原料的中间产物为许多化合物的合成提供原料非非氧氧化化重重排排阶阶段段的的一一系系列列中中间间产产物物及及酶酶类类与与光光合合作作用用中中卡卡尔尔文文循循环环大大多多数数中中间间产产物物和和酶酶相相同同，，因因而而磷磷酸酸戊戊糖糖途途径径可与光合作用联系起来可与光合作用联系起来, 并实现某些单糖间互变并实现某些单糖间互变③③PPP与光合作用联系，实现某些单糖间的互变与光合作用联系，实现某些单糖间的互变在在氧氧化化脱脱羧羧阶阶段段，，G6P脱脱氢氢酶酶是是磷磷酸酸戊戊糖糖途途径径限限速速酶酶，，活性受活性受[NADP]/[NADPH]比率的调节比率的调节,NADPH竞争性竞争性 抑制抑制G6P脱氢酶和脱氢酶和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶的活性磷酸葡萄糖酸脱氢酶的活性 磷酸戊糖途径主要受体内磷酸戊糖途径主要受体内NADPH的需求量调节的需求量调节5.6.3 磷酸磷酸戊糖途径的调控戊糖途径的调控机体中机体中 [NAD]/[NADH] 比比 [NADP]/[NADPH] 高几个高几个 数量级，使数量级，使NADPH可以进行有效的反馈抑制调控。

可以进行有效的反馈抑制调控 只有只有NADPH在脂肪生物合成中被消耗时才能解除在脂肪生物合成中被消耗时才能解除 抑制，再通过抑制，再通过6-磷酸葡萄糖脱氢酶产生磷酸葡萄糖脱氢酶产生NADPH非氧化阶段戊糖的转变主要受控于非氧化阶段戊糖的转变主要受控于底物浓度底物浓度R5P 过多时，可转化成过多时，可转化成F6P和和GAP，进行酵解进行酵解转酮醇酶转酮醇酶是是PPP途径非氧化阶段的重要酶途径非氧化阶段的重要酶,其辅因子其辅因子 是是TPP，某些遗传缺陷的人体内的转酮醇酶结合，某些遗传缺陷的人体内的转酮醇酶结合 TPP活力仅为正常人的十分之一，当食物中缺乏活力仅为正常人的十分之一，当食物中缺乏 硫胺素时，其神经功能显著紊乱，不能辨认方向，硫胺素时，其神经功能显著紊乱，不能辨认方向， 记忆力减退，运动器官麻痹，在充分补充记忆力减退，运动器官麻痹，在充分补充TPP后后 神经症状可得到缓解神经症状可得到缓解糖醛酸代谢糖醛酸代谢(uronic acid metabolism)主要在肝脏和红细胞主要在肝脏和红细胞 中进行，它由中进行，它由UDPG上联糖原合成途径上联糖原合成途径, 经过一系列经过一系列 反应后生成磷酸戊糖而进入磷酸戊糖通路反应后生成磷酸戊糖而进入磷酸戊糖通路, 从而构成从而构成 糖分解代谢的另一条通路。

糖分解代谢的另一条通路5.7 糖醛酸代糖醛酸代谢谢 G1P和和UTP在在UDPG焦磷酸化酶催化下生成焦磷酸化酶催化下生成UDPG，UDPG经经UDPG脱氢酶的作用进一步氧化脱氢生成脱氢酶的作用进一步氧化脱氢生成 尿苷二磷葡萄糖醛酸尿苷二磷葡萄糖醛酸(UDPGA) ，脱氢酶辅酶是，脱氢酶辅酶是NAD 尿苷二磷葡萄糖醛酸脱去尿苷二磷葡萄糖醛酸脱去UDP生成葡萄糖醛酸生成葡萄糖醛酸(glucuronic acid)葡萄糖醛酸在一系列酶作用下，经葡萄糖醛酸在一系列酶作用下，经NADPH供氢和供氢和NAD 受氢的二次还原和氧化的过程，生成受氢的二次还原和氧化的过程，生成Ru5P进入进入PPP糖醛酸代谢的主要生理功能在于代谢过程中生成了糖醛酸代谢的主要生理功能在于代谢过程中生成了 尿苷二磷葡萄糖醛酸，是体内重要的解毒物质之一，尿苷二磷葡萄糖醛酸，是体内重要的解毒物质之一， 同时又是合成粘多糖的原料同时又是合成粘多糖的原料此代谢过程要消耗此代谢过程要消耗NADPH (同时生成同时生成NADH),而而PPP 又生成又生成NADPH，因此两者关系密切，因此两者关系密切, 当当PPP发生障碍发生障碍 时必然会影响糖醛酸代谢的顺利进行。

时必然会影响糖醛酸代谢的顺利进行。