1、内容第一节 生物体内的糖类（自学）第二节 双糖和多糖的酶促降解第三节 糖酵解第四节 三羧酸循环第五节 磷酸戊糖途径第六节 糖异生作用第七节 蔗糖和多糖的生物合成,第八章 糖类代谢,要求:1、掌握糖的酵解过程、丙酮酸的代谢去路，糖酵解过程的化学计量与生物学意义；三羧酸循环的两个阶段，丙酮酸脱羧与三羧酸循环的化学计量；磷酸戊糖途径的代谢过程、化学计量与生物学意义；糖的异生作用。2、了解生物体内糖的种类；双糖和多糖的酶促降解；糖酵解的调节，蔗糖和多糖的生物合成,引言,一、 糖类的存在与来源 碳水化合物是地球上最丰富的有机化合物，每年全球植物和藻类光合作用可转换1000亿吨CO2和H2O成为纤维素和其
2、他植物产物。植物体85 90%的干重是糖类。总的说来，糖类在生物体内所起的作用包括：能量物质、结构物质和活性物质。,二 、 糖类的生物学作用 绿色植物的皮、杆等的多糖（纤维素、半纤维素和果胶物质等）；昆虫、蟹、虾等外骨骼糖（几丁质）；结缔组织中的糖（肝素、透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素等）；细菌细胞壁糖称作结构多糖； 粮食及块根、块茎中的多糖（淀粉）；动物体内的贮藏多糖（糖元） 是重要的能源物质； 糖蛋白（蛋白聚糖）中的糖；细胞膜及其他细胞结构中的糖如血型糖；活性糖分子是重要的信息分子； 医疗用糖（葡萄糖及其衍生物，如葡萄糖酸的钠、钾、钙、锌盐等）；食用菌中的糖（香菇多糖、茯苓多糖、灵芝多糖
3、、昆布多糖等）可以作为药物使用； 糖类是重要的中间代谢物，可以转化为氨基酸、核苷酸和脂类。,糖类主要由C、H、O三种元素组成，有些还有N、S、P等。 单糖多符合结构通式：（CH2O）n，但仅从通式上并不能判断某分子是否就是糖，即：符合通式的不一定是糖，如CH3COOH（乙酸），CH2O（甲醛），C3H6O3（乳酸）；是糖的不一定都符合通式，如C5H10O4（脱氧核糖），C6H12O5（鼠李糖）。 糖类可以定义为：多羟基醛；多羟基酮；多羟基醛或多羟基酮的衍生物；可以水解为多羟基醛或多羟基酮或它们的衍生物的物质。,三、 糖类的元素组成和化学本质,糖的分布：植物（85%-90%）、细菌（10%-30
4、%） 动物（2%）糖类是地球上数量最多的一类有机化合物。,四、 糖的命名与分类,单糖（monosaccharides） 不能水解为其他糖的糖，按碳原子数分为：丙糖（甘油醛）；丁糖（赤藓糖）；戊糖（木酮糖、核酮糖、核糖、脱氧核糖等）； 己糖（葡萄糖、果糖、半乳糖等）等。 寡糖（oligosaccharides） 可以水解为几个至十几个单糖的糖，一般包括：二糖（disaccharides）： 蔗糖、麦芽糖、乳糖；三糖：（trisaccharides） 棉籽糖和其他寡糖。 多糖（polysaccharides）可水解为多个单糖或其衍生物的糖，包括：同多糖（homoglycans, homopolys
5、accharides）水解为同一单糖的高分子聚合物，包括淀粉、糖元、纤维素、几丁质、糖苷等。异多糖（heteroglycans, heteropolysaccharides）水解产物不止一种单糖或单糖衍生物，包括透明质酸、肝素、硫酸软骨素、硫酸皮肤素等。 糖的衍生物 指糖的氧化产物、还原产物、氨基取代物及糖苷化合物等，如，D-氨基葡萄糖、N-乙酰氨基葡萄糖、糖的硫酸酯等； 多糖复合物（polysaccharides complex） 糖与脂、蛋白等共价相连组成蛋白多糖（protein polysaccharides）、糖蛋白（glycanproteins）、糖脂（glycanlipids）等。
6、,五、糖类研究的简史,1843年，Dumas测定糖的实验式为（CH2O）n；1870年，Colley；1883年，Tollens设想葡萄糖的结构式；1881年，Emil Fischer分析了单糖的结构，人工合成了当时已知的所有的己糖和戊糖；1846年，Dubrunfont提出葡萄糖溶液有变旋现象；1893年，Fischer正式提出葡萄糖的环状结构；1895年，Tanret发现三种葡萄糖，其旋光性不同；1926年，WNHaworth提出葡萄糖的Haworth投影式；1928年，Malaprada发明过碘酸氧化法测定糖的结构；1932年，Fleury和Lange把这一方法完善化用于糖化学的研究 ；
7、1933年，NAS aeuson提出端基差向异构体，以表示还原糖及糖苷的、两种异构体；1950年，REReeves证明己糖的椅式构象；1950s后，把生物化学最新的理论和方法用于糖生物化学的研究，尤其在结构与功能关系的研究上取得了重要突破，发展或兴起了糖化学或糖生物化学的研究时代，特别是糖复合物的研究上发起了生命科学研究的又一个热点。,合成代谢：绿色植物和光合微生物利用太阳能、CO2和H2O合成葡萄糖并释放出O2，再由葡萄糖进一步合成淀粉、纤维素等多糖的过程。,六、糖类物质代谢：分解代谢与合成代谢,分解代谢：低聚糖、多糖经过酶促降解，转化为小分子单糖，进而氧化分解成CO2和H2O，并释放出能量
8、的过程,糖类化合物,单糖,低聚糖,多糖,：不能水解的最简单糖类，是多羟基的醛或酮的衍生物（醛糖或酮糖）,：有210个分子单糖缩合而成，水解后产生单糖,：糖与非糖物质结合形成的分子。有糖脂、糖蛋白和蛋白聚糖,一、生物体内的糖类,复合糖,：由多分子单糖或其衍生物所组成，水解后产生原来的单糖或其衍生物。,第 一 节生物体内的糖类,根据碳原子的数目不同可以分为：,（一）、单糖,单糖是指不能水解成更小单位的糖类，是糖类物质中最简单的一类,丙糖、丁糖、戊糖、己糖.或者三碳糖、四碳糖、五碳糖、六碳糖.,生物体内具有意义的单糖：戊糖和己糖,单糖一般溶于水，有甜味,植物体内的单糖,（二）低聚糖,常见的几种二糖有
9、,麦芽糖 (maltose) 葡萄糖 葡萄糖,蔗 糖 (sucrose) 葡萄糖 果糖,乳 糖 (lactose) 葡萄糖 半乳糖,能水解生成几分子（2-10个）单糖的糖，各单糖之间借脱水缩合的糖苷键相连。,1、蔗糖：由-D-葡萄糖和-D-果糖各一分子按 、（12）键型缩合、失水形成的 。它是植物体内糖的运输形式 。,非还原糖,1,2,是还原糖,半乳糖,葡萄糖,存在哺乳动物的乳汁中，及高等植物的花粉管及微生物中,2、乳糖乳糖是由两分子-D-葡萄糖和一分子-D-半乳糖通过（14）糖苷键连接成的糖苷,2、麦芽糖麦芽糖是由两分子-D-葡萄糖通过（14）糖苷键连接成的糖苷,(三)、 多糖 能水解生成多
10、个分子单糖的糖。,常见的多糖有,淀 粉 (starch) 植物体内糖的储存形式,糖 原 (glycogen) 动物体内以肝糖原和肌糖原的形式在肝脏和肌肉中储存,纤维素 (cellulose) 只存在于植物体内,葡萄糖是这三者基本组成单位,1、淀粉,几乎所有的绿色植物的多数组织中都存在淀粉，是人类饮食中最主要的多糖，植物细胞通过光合作用合成。天然淀粉由直链淀粉（以-(1,4)糖苷键连接）与支链淀粉（分支点为-(1,6)糖苷键）组成。,淀粉与碘的呈色反应与淀粉糖苷链的长度有关：链长小于6个葡萄糖基，不能呈色。链长为20个葡萄糖基，呈红色。链长大于60个葡萄糖基，呈蓝色。,淀粉 是植物中葡萄糖的储存
11、形式,淀粉颗粒,（1）直链淀粉 葡萄糖以-1，4糖苷键缩合而成同聚多糖。每个直链淀粉分子只有一个还原端基和一个非还原端基。遇碘显蓝紫色,碘与直链淀粉靠范德华力结合,分子量在10000-50000之间。,（2）支链淀粉葡萄糖主要以-1，4糖苷键相连，少数以-1，6糖苷键相连，所以支链淀粉具有很多分支。遇碘显紫色或紫红色。,分子量在50000-100000,2、糖原 是动物体内葡萄糖的储存形式，主链由-D-葡萄糖以（14）糖苷键相连，支链以（16）糖苷键引出分支，分支出现频率高。,遇碘显红色,3、纤维素,纤维素是自然界最丰富的有机化合物，是一种线性的由D-吡喃葡萄糖基借-(1,4)糖苷键连接的没有
12、分支的同多糖。微晶束相当牢固。,纤维素 作为植物的骨架,注意： 人体中（包括大部分食肉动物）的淀粉酶只能水解-1，4糖苷键；而不能水解-1，4糖苷键。水解产物主要为葡萄糖，部位主要在小肠。 由于人体内无-糖苷酶，食物中含有的纤维素(cellulose)无法被人体分解利用，但是其具有刺激肠蠕动等作用，对于身体健康也是必不可少的。,（四）复合糖,糖类与非糖物质共价结合形成的结合物。如糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂等。,1、糖蛋白（glycoprotein）是一类复合糖或一类缀合蛋白质。糖链作为缀合蛋白质的辅基。,（1）糖蛋白的存在和含糖量,许多膜蛋白和分泌蛋白都是糖蛋白。不同的糖蛋白中糖含量不同。糖蛋白中
13、糖可均匀地沿蛋白质的多肽链分布，或集中在多肽链的特定区域。,（2）糖链结构的多样性和复杂性,糖蛋白和糖脂中的糖链序列是多变的，结构信息丰富。一个寡糖链中单糖的种类，连接位置、糖苷键构型及糖环类型的可能排列组合数目是个天文数字。,（3）糖肽键,.糖肽键：糖蛋白中糖的还原端残基（异头碳半缩醛羟基）与多肽链的氨基酸残基以多种形式共价连接，形成的连键称为糖肽键。.糖肽键的类型N糖肽键： 单糖和天冬酰胺（Asn） 形成O糖肽键: 单糖和丝氨酸、苏氨酸、 羟脯氨酸、羟赖氨酸形成,N糖肽键,O糖肽键,2、蛋白聚糖,是一类特殊的糖蛋白，由一条或多条糖胺聚糖和一个核心蛋白共价连接而成。糖的比例高于蛋白。除含糖胺
14、聚糖链外尚有一些N或0连接的寡糖链。主要分布于细胞外基质，也存在于细胞表面以及细胞内的分泌颗粒中。,大分子聚集型胞外基质蛋白聚糖小分子富含亮氨酸胞外基质蛋白聚糖跨膜胞内蛋白聚糖,种类,多能蛋白聚糖,饰胶蛋白聚糖,多配体蛋白聚糖,蛋白聚糖聚集体（可聚蛋白聚糖）,软骨蛋白聚糖聚集体一般以压缩形式存在，被压缩的蛋白聚糖对网状结构的细胞外基质施以膨胀压，使软骨具有抗形变的能力。可聚蛋白聚糖对维持软骨的形态和功能具有重要意义。,硫酸角质链,硫酸软骨链,二 、糖类的消化与吸收,体内糖的来源 糖的消化 糖的吸收 糖吸收后的去向,内源性： 量少，不能满足机体对能量的需要外源性： 主要来自植物 从动物性食物中摄
15、入的糖量很少 婴儿，乳汁中的乳糖是主要来源,(一）、体内糖的来源,1、口腔消化 次要,(二)、糖的消化,2、小肠内消化 主要,小肠粘膜刷状缘各种水解酶,各种单糖,1.部位： 小肠上部,(三)、糖的吸收,实验证明：以葡萄糖的吸收速度为100计，各种单糖的吸收速度为：D-半乳糖(110) D-葡萄糖(100) D-果糖(43) D-甘露糖(19) L-木酮糖(15) L-阿拉伯糖(9),结论：各种单糖的吸收速度不同,2.方式：单纯扩散 主动吸收,（1）糖的吸收-单纯扩散,主动吸收:伴有Na+的转运。称为Na+依赖型葡萄糖转运体，主要存在于小肠粘膜和肾小管上皮细胞。葡萄糖的吸收是耗能的过程,（2）糖
16、的吸收-主动吸收,钠泵,ADP+Pi,ATP,G,Na+,K+,小肠粘膜细胞,肠腔,门静脉,3. 吸收机制,Na+依赖型葡萄糖转运体(Na+-dependent glucose transporter, SGLT),刷状缘,细胞内膜,（四）、糖吸收后的去向,淀粉 口腔，-amylase，少量作用 胃，几乎不作用 小肠，胰-amylase，主要的 消化场所 麦芽糖、糊精、蔗糖、乳糖等（食物中所混 入） 麦芽糖酶，糊精酶，蔗糖酶， 乳糖酶等 葡萄糖、半乳糖、果糖 肠黏膜细胞肠壁毛细血管门静脉血液组织、细胞,糖的消化吸收,一、双糖的酶促降解,蔗糖 + H2O 葡萄糖 + 果糖,第二节 双糖和多糖的酶
17、促降解,1.转化酶,2.蔗糖合成酶 催化蔗糖与UDP反应生成果糖和尿苷二磷酸葡萄糖,（一）蔗糖的水解,（二）麦芽糖的酶促降解,（三）乳糖的酶促降解,二、淀粉的酶促降解,1.淀粉的水解,2.淀粉的磷酸解,-淀粉酶-淀粉酶R-酶(脱支酶）麦芽糖酶,磷酸化酶转移酶脱支酶,是淀粉内切酶，作用于淀粉分子内部的任意的-1，4 糖苷键。 极限糊精是指淀粉酶不能再分解的支链淀粉残基。 -极限糊精是指含-1，6糖苷键由3个以上葡萄糖基构成的极限糊精。,（一）淀粉的水解,1、-淀粉酶,2、-淀粉酶,是淀粉外切酶，水解-1，4糖苷键，从淀粉分子外即非还原端开始，每间隔一个糖苷键进行水解，每次水解出一个麦芽糖分子。,
18、-极限糊精是指-淀粉酶作用到离分支点2-3个葡萄糖基为止的剩余部分。,两种淀粉酶降解的终产物主要是麦芽糖,两种淀粉酶性质的比较,-淀粉酶不耐酸，pH3时失活耐高温，70C时15分钟仍保持活性广泛分布于动植物和微生物中。,-淀粉酶耐酸，pH3时仍保持活性不耐高温，70C15分钟失活主要存在植物体中,-淀粉酶及-淀粉酶水解支链淀粉的示意图,3、R-酶(脱支酶）,水解-1，6糖苷键，将及-淀粉酶作用支链淀粉最后留下的极限糊精的分支点水解，产生短的只含-1，4-糖苷键的糊精，使之可进一步被淀粉酶降解。 不能直接水解支链淀粉内部的-1，6糖苷键。 4、麦芽糖酶 催化麦芽糖水解为葡萄糖，是淀粉水解的最后一
19、步。淀粉的彻底水解需要上述水解酶的共同作用，其最终产物是葡萄糖,（二）淀粉的磷酸解,1、磷酸化酶,催化淀粉非还原末端的葡萄糖残基转移给P，生成G-1-P,同时产生一个新的非还原末端，重复上述过程。,磷酸化酶不能将支链淀粉完全降解，只能降解到距分支点4个葡萄糖残基为止，留下一个大而有分支的多糖链，称为磷酸化酶极限糊精。,淀粉（或糖原）降解,1. 到分枝前4个G时，淀粉磷酸化酶停止降解2.由转移酶切下前3个G，转移到另一个链上3.脱支酶水解-1，6糖苷键形成直链淀粉。脱下的Z是一个游离葡萄糖4.最后由磷酸化酶降解形成G-1-P,G1P,脱支酶,磷酸化酶,糖原降解主要有糖原磷酸化酶和糖原脱支酶催化进
20、行。,G+Pi,（葡萄糖-6-磷酸酶）,进入糖酵解,糖原磷酸化酶：从非还原端催化1-4糖苷键的磷酸解。,三、糖原的酶促降解,例 肝糖元的分解,7,7,去单糖降解,纤维素酶主要有C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶,四、纤维素的酶促降解,第三节 糖酵解,一、概述糖酵解途径亦称EMP途径pathway，以纪念Embden，Mayerholf 和Parnas。糖酵解是发生在原核细胞和真核细胞的胞质溶胶中的一组反应。,糖酵解途径：指无氧条件下葡萄糖分解生成丙酮酸的阶段，是体内糖代谢的主要途径，在细胞质中进行。总反应式：糖酵解途径是真核细胞、细菌摄入体内的葡萄糖的最初分解过程.也是葡萄糖分解代解所经历的共同途径。
21、糖酵解是三羧酸循环和氧化磷酸化的前奏,G+2Pi+2ADP+2NAD+ 2丙酮酸2ATP+2NADH+H+2H2O,二、 糖酵解途径(EMP)发现历史,历史的纪元开始，人类就会用酵母液将葡萄糖发酵成乙醇。并由此开始进行酿酒、制作面包1875年法国科学家巴斯德发现葡萄糖在无氧条件下被酵母菌分解生成乙醇，将其转移至有氧环境生醇发酵即被抑制.1897年德国的巴克纳兄弟发现发酵作用可以在不含细胞的酵母抽提液中进行.1905年哈登(Arthur Harden)和扬(William Young)实验中证明了无机磷酸的作用.1940年前德国的生物化学家恩伯顿(Gustar Embden)和迈耶霍夫(Otto
22、 Meyerhof)等人的努力完全阐明了糖酵解的整个途径，揭示了生物化学的普遍性。因此糖酵解途径又称Embden-Meyerhof of Pathway (简称EMP),总论,丙酮酸,CO2 + H2O,重点,三、葡萄糖的主要分解代谢途径,四、糖酵解过程,糖酵解可分为两个阶段：准备阶段：产能阶段：,（一）准备阶段（生成磷酸丙糖）,1、G的磷酸化（-ATP）,(G),葡萄糖进入细胞后首先的反应的是磷酸化；磷酸化后葡萄糖即不能自由通过细胞膜而逸出细胞；需Mg2+；基本上是不可逆的；哺乳类动物体内已发现有四种己糖激酶同功酶，分别为至型；已糖激酶(hexokinase) 激酶：能够在ATP和任何一种底
23、物之间起催化作用，转移磷酸基团的一类酶。 已糖激酶：是催化从ATP转移磷酸基团至各种六碳糖（G、F）上去的酶。糖酵解过程的第一个限速酶 激酶都需离子要Mg2+作为辅助因子,2、G-6-P的异构化,(G-6-P）,(F-6-P）,3、F-6-P再磷酸化 （-ATP）,a.由磷酸果糖激酶 -催化；b.是非平衡反应，倾向于生成1,6-双磷酸果糖。,(F-6-P）,(F-1,6-2P）,磷酸果糖激酶,4、1,6-二磷酸果糖的裂解,(F-1,6-2P）,磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油醛,+,（1）此步反应是可逆的,（2）由醛缩酶（alkolase）催化，而且有利于已糖的合成，所以称为醛缩酶,（3）最终产生2
24、分子丙糖，即磷酸二羟丙酮和3-磷酸甘油醛。,5、磷酸丙糖的互变,（1）3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮是同分异构（2）在磷酸丙糖异构酶催化下可互相转变,上述的5步反应完成了糖酵解的准备阶段。酵解的准备阶段包括两个磷酸化步骤由六碳糖裂解为两分子三碳糖，最后都转变为3-磷酸甘油醛。 在准备阶段中，并没有从中获得任何能量，与此相反，却消耗了两个ATP分子。 以下的5步反应包括氧化还原反应、磷酸化反应。这些反应正是从3-磷酸甘油醛提取能量形成ATP分子。,6、3-P-甘油醛的氧化（唯一的氧化反应）,（二）放能阶段（丙酮酸的生成）,3-磷酸甘油醛(glyceraldehyde 3-phosphate),1,
25、3-二磷酸甘油酸(1,3-diphosphoglycerate),糖酵解中唯一的脱氢反应,（1）由3-磷酸甘油醛脱氢酶催化,（2）以NAD+为辅酶接受和电子，生成NADH+H+。,（3）参加反应的还有无机磷酸，当3-磷酸甘油醛的醛基氧化脱氢成羧基即与磷酸形成混合酸酐。该酸酐含一高能磷酸键，可将能量转移至ADP，生成ATP.,7、3-P-甘油酸的生成 （+ATP）,3-磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate),这是糖酵解中第一次底物水平磷酸化反应,底物磷酸化：这种直接利用代谢中间物氧化释放的能量产生ATP的磷酸化类型称为底物磷酸化。 其中ATP的形成直接与一个代谢中间物（1,3-二磷酸
26、甘油酸）上的磷酸基团的转移相偶联,这一步反应是糖酵解过程的第7步反应，也是糖酵解过程开始收获的阶段。在此过程中产生了第一个ATP。,磷酸甘油酸激酶催化混合酸酐上的磷酸从羧基转移到ADP，形成ATP和3-磷酸甘油酸，反应需要Mg2+.,8、 3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸,3-磷酸甘油(3-phosphoglycerate),2-磷酸甘油酸(2-phosphoglycerate),9、2-磷酸甘油酸脱水 形成磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）,2-磷酸甘油酸,氟化物能与Mg2+络合而抑制此酶活性,10、磷酸烯醇式丙酮酸 转变为烯醇式丙酮酸,烯醇式丙酮酸,糖酵解过程的第三个限速酶,也是第二次底物水平磷
27、酸化反应,11、 烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸,烯醇式丙酮酸(enolpyruvate),丙酮酸(pyruvate),（1）由丙酮酸激酶催化的。,（2）丙酮酸激酶的作用需要K+和Mg2+参与。,（3）在胞内这个反应是不可逆的。,（4）糖酵解途径中第二次底物水平磷酸化。,EMP 小 结： 1、底物：1分子葡萄糖或葡萄糖单位 产物：2分子丙酮酸 2、三步不可逆反应（关键酶）： 己糖激酶 果糖磷酸激酶 丙酮酸激酶 3、耗能：2分子或1分子ATP 产能：4分子ATP，净生成2或3分子ATP 4、细胞定位：细胞液 5、总反应：,别构酶,C6H12O6 + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi 2C3H4O3
28、 + 2NADH + 2H+ + 2ATP + 2H2O,EMP中间产物磷酸化的意义： 从葡萄糖到丙酮酸，所有中间产物都是磷酸化的，磷酸基团的功能有三个方面： 在细胞内接近中性环境时，各中间物质为带负电的极性物质，不会因扩散而漏出细胞膜，使全部反应在胞液中进行； 在形成ES复合物时，底物上的磷酸基团有利于结合或识别酶； 有利于保存和转移能量。,二、丙酮酸的去路,（有氧）,（无氧）,(一)、酵母在无氧条件下将丙酮酸转化为乙醇和CO2。1、丙酮酸脱羧酶、醇脱氢酶2、NADH+H+来自甘油醛3-磷酸脱氢(l)丙酮酸脱羧,(2)乙醛被还原为乙醇,（二）、丙酮酸还原为乳酸1、乳酸脱氢酶2、辅酶 NADH
29、+H+来自甘油醛3-磷酸脱氢,丙酮酸(pyruvate),3-磷酸甘油醛,乳酸(lactate),（四）、转化为脂肪酸或酮体。当细胞ATP水平较高时，柠檬酸循环的速率下降，乙酰CoA开始积累，可用作脂肪的合成或酮体的合成。,（一）糖酵解过程中ATP的消耗和产生,2 1,葡 萄 糖 6-磷酸葡萄糖,6 - 磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖,1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸,磷酸烯醇式丙酮酸 丙 酮 酸,-1,-1,2 1,葡萄糖+2Pi+2ADP+2NAD+ 2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H+ +2H2O,三、糖酵解过程的化学计量与生物学意义,有氧时，2NADH进入线粒体经呼吸链氧化,原核生
30、物又可产生6分子ATP,真核生物又可产生4分子的ATP再加上由底物水平的磷酸化形成的2个ATP，故共可产生原核2+6=8分子ATP；真核2+4=6分子ATP原核生物中,其电子传递链存在于质膜上,无需穿棱过程，而真核生物线粒体内膜是不能穿过NADH需要一个磷酸甘油穿棱系统。 无氧时，2NADH还原丙酮酸，生成2分子乳酸或乙醇，故净产生2分子ATP,（二）、糖酵解的生物学意义,1、主要在于它可在无氧条件下迅速提供少量的能量以应急.如:肌肉收缩、人到高原。2、是某些细胞在不缺氧条件下的能量来源。3、是糖的有氧氧化的前过程，亦是糖异生作用大部分逆过程.非糖物质可以逆着糖酵解的途径异生成糖,但必需绕过不
31、可逆反应。5、糖酵解也是糖、脂肪和氨基酸代谢相联系的途径.其中间产物是许多重要物质合成的原料。6、若糖酵解过度，可因乳酸生成过多而导致乳酸中毒。,四、糖酵解的调节,糖酵解途径的中三个不可逆反应分别为：己糖激酶磷酸果糖激酶 糖酵解途径的调节酶丙酮酸激酶,影响酵解的调控位点及相应调节物,糖原（或淀粉）,1-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,1，6-二磷酸果糖,3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮,21，3-二磷酸甘油酸,23-磷酸甘油酸,22-磷酸甘油酸,2磷酸烯醇丙酮酸,2丙酮酸,葡萄糖,a,b,c,调控位点 激活剂 抑制剂a 己糖激酶 ATP G-6-P ADPb 磷酸果糖 ADP ATP 激酶
32、 AMP 柠檬酸（限速酶） 果糖-2,6-二磷酸 NADHc 丙酮酸激酶 果糖-1,6-二磷酸 ATP Ala,规律：主要通过调节反应途径中几种酶的活性来控制整个途径的速度，被调节的酶多数为催化反应历程中不可逆反应的酶，通过酶的变构效应实现活性的调节，调节物多为本途的中间物中间物或与本途径有关的代谢产物。,（一）、己糖激酶对糖酵解的调节,(1)己糖激酶为变构酶，受其产物葡萄糖-6-磷酸的强烈抑制；葡萄糖激酶分子内不存在葡萄糖-6-磷酸的变构部位，故不受葡萄糖-6-磷酸的影响。(2)长链脂酰CoA对其有变构抑制作用，在饥饿时减少肝和其他组织摄取葡萄糖有一定意义(3)胰岛素可诱导葡萄糖激酶基因的转
33、录，促进酶的合成,（二）、磷酸果糖激酶- 是控制糖酵解的关键酶（限速酶）,(1)变构调节 6-磷酸果糖激酶-是一四聚体，受多种变构调节剂的影响 ATP和柠檬酸是6-磷酸果糖激酶-的变构抑制剂 6-磷酸果糖激酶-的变构激活剂有AMP，ADP，1,6-二磷酸果糖和2,6-二磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖是6-磷酸果糖激酶-的反应产物，这中产物正反馈作用是比较少见的，它有利于糖的分解 果糖-2，6-二磷酸是6-磷酸果糖激酶-最强的的变构激活剂 果糖-2，6-二磷酸由6-磷酸果糖激酶-催化6-磷酸果糖C2磷酸化而成 6-磷酸果糖激酶-实际上是一种双功能酶，在酶蛋白中具有两个分开的催化中心，故同时具有6-
34、磷酸果糖激酶-和果糖双磷酸酶-两种活性,高浓度ATP,低浓度ATP,0,果糖-6-磷酸浓度,反应速度,(2)共价修饰 6-磷酸果糖激酶-或果糖双磷酸酶-还可在激素作用下，以共价修饰方式进行调节 胰高血糖素通过cAMP及依赖cAMP的蛋白激酶磷酸化，磷酸化后其激酶活性减弱而磷酸酶活性升高 磷蛋白磷酸酶将其去磷酸后，酶活性的变化则相反,2，6-二磷酸果糖合成和降解的调控,磷酸化的前后酶,去磷酸化的前后酶,F-6-P,低血糖,F-2,6-BP,ATP,ADP,H2O,Pi,F-6-P,F-6-P,（三）、丙酮酸激酶对糖酵解的调节 1、果糖-1,6-二磷酸是丙酮酸激酶的变构激活剂，而长链脂肪酸、乙酰C
35、oA、ATP则有抑制作用2、在肝内丙氨酸也有变构抑制作用3、共价修饰方式调节（1）依赖cAMP的蛋白激酶和依赖Ca2+、钙调蛋白的蛋白激酶均可使其磷酸化而失活（2）胰高血糖素可通过cAMP抑制丙酮酸激酶的活性,丙酮酸激酶催化活性控制关系图,磷酸化的丙酮酸激酶（低活性）,去磷酸化的丙酮酸激酶（高活性）,H2O,Pi,ATP,ADP,果糖-1，6-二磷酸,ATP,丙氨酸,低血糖,Pi,1、当能量消耗多，细胞内ATP/AMP比值降低时， 6-磷酸果糖激酶-和丙酮酸激酶均被激活，加速葡糖的分解反之,细胞内ATP的储备丰富时，通过糖酵解分解的葡萄糖就少2、正常进食时，肝亦仅氧化少量葡萄糖，主要由氧化脂肪
36、获得能量3、进食后，胰高血糖素分泌减少，胰岛素分泌增加，果糖-2，6-二磷酸的合成增加，加速糖循糖酵解途径分解，主要是生成乙酰CoA以合成脂肪酸4、饥饿时，胰高血糖素分泌增加，抑制了果糖-2，6-二磷酸的合成和丙酮酸激酶的活性，即抑制糖酵解，这样才能有效地进行糖异生，维持血糖的水平,（四）、共同调节,五、其他己糖进入酵解的途径,第四节 糖有氧分解（三羧酸循环）,三羧酸循环的概念,概念：在有氧的情况下，葡萄糖酵解产生的丙酮酸氧化脱羧形成乙酰CoA。乙酰CoA经一系列氧化、脱羧，最终生成C2O和H2O并产生能量的过程. 因为在循环的一系列反应中,关键的化合物是柠檬酸,所以称为柠檬酸循环,又因为它有
37、三个羧基,所以亦称为三羧酸循环, 简称TCA循环。由于它是由H.A.Krebs（德国）正式提出的，所以又称Krebs循环。,三羧酸循环在线粒体基质中进行的。丙酮酸通过柠檬酸循环进行脱羧和脱氢反应;羧基形成CO2,氢原子则随着载体(NAD+、FAD）进入电子传递链经过氧化磷酸化作用，形成水分子并将释放出的能量合成ATP。,有氧氧化是糖氧化的主要方式，绝大多数组织细胞都通过有氧氧化获得能量。,二、丙酮酸的氧化脱羧,（一）、丙酮酸脱氢酶系的组成及氧化脱羧反应,1、丙酮酸脱氢酶系:,（1）丙酮酸脱氢酶（也称丙酮酸脱羧酶）: 辅基TPP，E1。,功能：,（2）二氢硫辛酸转乙酰基酶：辅基硫辛酰胺（或称硫辛
38、酸）， CoA ，E2。,功能：氧化2C单位，并将2C单位先转到硫辛酰胺上， 再转到CoA上。,（3）二氢硫辛酸脱氢酶：是一种黄酶，辅基FAD，NAD+,E3。,功能：Red型硫辛酰胺OX型硫辛酰胺,2、丙酮酸的氧化脱羧分五步进行：,（1）E1催化丙酮酸脱羧，并将剩下的二碳片段转移到E2的组成成分硫辛酰胺上。（2）辅酶A与乙酰-二氢硫辛酰胺中的乙酰基反应生成乙酰CoA，并释放出二氢硫辛酰胺。至此丙酮酸转换为乙酰CoA 的反应已经完成，为了能够进行下一轮的丙酮酸转换为乙酰CoA 的反应，必须要将二氢硫辛酰胺转换为硫辛酰胺。（3）E3催化E2的二氢硫辛酰胺氧化重新形成硫辛酰胺，带有硫辛酰胺的E2再
39、参与下一轮反应。E3的辅基黄素腺苷二核苷酸（E3-FAD）使二氢硫辛酰胺氧化，同时辅基本身被还原生成E3-FADH2，然后E3-FADH2再使NAD还原，生成NADH和起始的全酶E3-FAD。 丙酮酸转化为乙酰CoA的反应实际上不是柠檬酸循环中的反应，而是酵解和柠檬酸循环之间的桥梁，真正进入柠檬酸循环的是丙酮酸脱羧生成的乙酰CoA。,丙酮酸氧化脱羧反应过程,(二)、丙酮酸脱氢酶复合物的活性调节,1、产物抑制：,丙酮酸氧化脱羧的二个产物乙酰CoA和NADH都抑制丙酮酸脱氢酶复合物。,2、核苷酸的反馈调节：,丙酮酸脱氢酶复合物的活性受细胞的能量负荷（能荷）控制,能量负荷=,一般来说高的能荷抑制产生
40、ATP的途径,ATP水平高时，丙酮酸脱氢酶复合物活性，丙酮酸氧化脱羧减慢，特别是E1（丙酮酸脱氢酶）受GTP抑制，被AMP活化。,3、可逆磷酸化作用的共价调节,细胞内 、 、 的比值增高时，激活了激酶，丙酮酸脱氢酶活性，丙酮酸氧化脱羧。而丙酮酸抑制了激酶，使丙酮酸脱氢酶活性，丙酮酸氧化脱羧。,三 、三羧酸循环的过程,TCA循环：指从乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸，再经一系列氧化、脱羧，重新产生草酰乙酸的循环过程，乙酰基则在循环中氧化成CO2放出。（脱羧）同时与氧化磷酸化相偶联产生大量ATP,1、乙酰CoA与草酰乙酸 缩合形成柠檬酸,柠檬酸合成酶,草酰乙酸,柠檬酸(citrate),HSCoA
41、,关键酶,H2O,异柠檬酸,2、柠檬酸异构化生成异柠檬酸,柠檬酸,顺乌头酸,乌头酸酶,异柠檬酸,3、异柠檬酸氧化脱羧生成-酮戊二酸,-酮戊二酸,草酰琥珀酸,NADH+H+,异柠檬酸脱氢酶,关键酶,异柠檬酸脱氢酶,Mn+,4、-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰辅酶A,-酮戊二酸脱氢酶系,琥珀酰CoA,-酮戊二酸,关键酶,5、琥珀酰CoA转变为琥珀酸,琥珀酰CoA合成酶,琥珀酰CoA,琥珀酸,7、琥珀酸氧化脱氢生成延胡索酸,延胡索酸(fumarate),琥珀酸(succinate),7、延胡索酸水化生成苹果酸,TCA循环,延胡索酸(fumarate),苹果酸(malate),8、苹果酸脱氢生成草酰乙酸,
42、草酰乙酸(oxaloacetate),苹果酸(malate),P,三羧酸循环总图,NAD+,NAD+,FAD,NAD+,三、 乙醛酸循环途径,该循环存在于植物细胞的乙醛酸循环体，动物细胞不存在乙醛酸体，故不存在乙醛酸循环。 （一）、乙醛酸循环的化学过程 乙醛酸循环共有五个反应，其中包括二个关键性酶：异柠檬酸裂解酶和苹果酸合成酶。,异柠檬酸裂解酶,苹果酸合成酶,(二)、与TCA循环的比较,1、TCA循环的综合效果是1摩尔CH3COSCoA经过TCA环完全氧化成CO2+H2O。 2、乙醛酸循环的综合效果是2摩尔CH3COSCoA变成四碳二羧酸（琥珀酸），也就是说乙酰CoA经过乙醛酸循环，乙酰基不但
43、保存下来，而且有净合成。,乙醛酸循环的总反应如下： 2CH3CO-SCoA+2H2O+NAD+琥珀酸+2CoASH+NADH+H+ 联系：由乙醛酸循环合成的琥珀酸可进入TCA环作为TCA环中间产物的补充方式。,(三)、乙醛酸循环的生物学意义,1、可以以二碳物为起始物合成TCA环中的二羧酸和三羧酸，作为三羧酸循环上化合物的补充回补反应（不是主要的）。2、某些以乙酸、乙醇为营养物质的微生物可利用乙酸、乙醇作为唯一碳源通过乙醛酸循环合成机体所需的能源和碳源；植物体可利用脂肪降解的产物乙酰CoA通过乙醛酸循环转变成糖。,三羧酸循环小结, 三羧酸循环的概念：指乙酰CoA和草酰乙酸缩合生成含三个羧基的柠檬
44、酸，反复的进行脱氢脱羧，又生成草酰乙酸，再重复循环反应的过程。 TAC过程的反应部位是线粒体。,乙酰辅酶A+3NAD+ +FAD+Pi+2 H2O+GDP2 CO2+3(NADH+H+ )+FADH2+ HSCoA+GTP, 三羧酸循环的要点 经过一次三羧酸循环，消耗一分子乙酰CoA，经四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化。生成1分子FADH2，3分子NADH+H+，2分子CO2， 1分子GTP。关键酶有：柠檬酸合酶 -酮戊二酸脱氢酶复合体 异柠檬酸脱氢酶, 整个循环反应为不可逆反应, 三羧酸循环的中间产物三羧酸循环中间产物起催化剂的作用，本身无量的变化，不可能通过三羧酸循环直接从乙酰CoA
45、合成草酰乙酸或三羧酸循环中其他产物，同样中间产物也不能直接在三羧酸循环中被氧化为CO2及H2O。,四、葡萄糖有氧氧化生成的ATP,葡萄糖葡萄糖-磷酸 -1,第一阶段：葡萄糖丙酮酸,果糖-磷酸果糖-1,6-二磷酸 -1,2*甘油醛-3-磷酸2*甘油酸-1,3-二磷酸 NAD+ 2*3或2*2,2*甘油酸-1,3-二磷酸2*甘油酸-3-磷酸 2*1,2*烯醇式丙酮酸磷酸2*丙酮酸 2*1,辅酶 ATP,6或8ATP,第二阶段：,2*丙酮酸 2*乙酰CoA NAD+ 2*3,辅酶 ATP,6 ATP,葡萄糖有氧氧化生成的ATP,第三阶段：三羧酸循环,2*异柠檬酸2*-酮戊二酸 NAD+ 2*32*-酮戊二酸 2*琥珀酰CoA NAD+ 2*32*琥珀酰CoA 2*琥珀酸 2*12*琥珀酸2*延胡索酸 FAD 2*22*苹果酸2*草酰乙酸 NAD+ 2*3,
