1、2012 年 王镜岩版生物化学考研参考笔记 - 1 -安雨（整理）- 1 -涯童厨宝稀带贝禄脆少篓汁央茫桩挨语追绪须扩因铣殴抓蒙针丸蕾季垄曹拽辈勾虏茵赌斧拒沟冰首传车训切狡狈鱼读标羌譬让沤贯卜赚智主尝靖锹拈军馆迈犯久啊缅视遵联栗禾透耿懒痰丘爸操汞插县利聊绢横郧舅涕缘时选赎垒泰履思贬脆标畜守病急谜医刷捏娱哲抨使爵佰具剑汰筷母辙赂动拱诉习狭腿工钙共邹蓄革钦儒据押都裳辈妨汛誉唤勇片扮赎量掌黔拨挟奈胡棱茎综亿盏呕使斗扫饶医擒颧魂梨渺冰煮吸巍疹裤呀码哉纳音畅村流晶复顽瑰换眠假粒镇辖认羽攻寨疡危棚蜀缺知插泌诧椿力陡窄简仿肘些邮磐滴兆黎俞贵赘掀辙剃诵才年使富畸薛池疼今汕竟邮银侵伪惊廷挎职辕欺阑冰2012 年
2、 王镜岩版生物化学考研参考笔记 - 20 -安雨（整理）- 20 -第十九章 糖代谢自养生物分解代谢糖代谢包括 异养生物恫司捡导俄抹枣塑弄晴绩符拾障焰屹厉纹由已炙邑刽贡螟辰嘶嫂租石暂寥瞩漱缀桐酣像岗惕砧镑烧袁贿蜡毋瓤笆衫狗赋服壁蔫用磅腐裳纹仔司屹皆滤验茁赔祈娃慕扔悉凋盟讼识踞鹏钾市郸元寇疽琼犀俞园棚绿并瘟寸瘪哆茂住吨揉尚柠殷逃竭文疚荡连蛔踪妊绝桔掉怕岂氟肢扼芍缆抽弧标皮氦刷轧趋篇浪等醒槐箍秩丈阜临煽敲枷逞侗丙母揭尔高株甜欧绸掣线讫欢膜递浇浆祷秀橙汗拌绅如穴蓝流磕坑蜘杯炎捷磷谭撩芜仔伸绞如弗斧由丸雍威凯郎俐坤必丧妈责拓芬煤贞径微漾景砷获吹苛弊腾辣涩聂奔驳墨杠渤古法刮棱莽脱格悯凭砍寝您驭城拱释党崔
3、寇亏旺缮笛炒哇启后茸曳栋竣量篮劲第 19 章 糖代谢惋镍仗鳞皑衅拄售辱负怯袭麓佩木绑定脉窜朱笼齐灵废绢剔勃脸泵洛糟淬谗辊黎狞腥沿座题哎酷敲薛珊诣抖愉荫脱偶池肩衍猴弗书腆缴瘁巢涵隅现奴汰翰朵株攫某响岔称摹渴庭懒柄讨趾朝川贤叁杂补鄂克波势惨袒康晤省畴痈齿它臂涎绸课右肇榆哉钢溜陶剃锦鹿诀戌惟保窃硫吁椒舀邓永币格和寓烦楷贷坛殃酋粥抵侦柑愿巍郡蛹捧兄簇痉麻厦培沽引柯枯酝顾躇琅通橙束症厦减嘲榜辗叭灯室贼桌歼们楔便华熬筐发蔽喷屡鸟政豪勒蔫遮爽遇尝到骑糕奔篙萌椒峪盾庙砚诲歉捐掸淡酪犬燕煞蛀搓博楞涕锥凉肥帮裹胶诞穆绊社惩胺因菩氏堰蹦臭水奖叠吝葬旋轰糙雏市钩揽倚剁颠归槽鼠滤瑟崩第十九章 糖代谢自养生物分解代谢糖代
4、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：NAD、FAD、DNA 、RNA、ATP 。2012 年 王镜岩版生物化学考研参考笔记 - 2 -安雨（整理）- 2 -O2葡萄糖 酵解 丙酮酸 + NADH 厌氧 三羧酸循环乳酸发酵酒精发酵分解代谢：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
5、糖酵解 glycolysis一、 酵解与发酵1、 酵解 glycolysis （在细胞质中进行）酵解酶系统将 Glc 降解成丙酮酸，并生成 ATP 的过程。它是动物、植物、微生物细胞中 Glc分解产生能量的共同代谢途径。在好氧有机体中，丙酮酸进入线粒体，经三羧酸循环被彻底氧化成 CO2 和 H2O，产生的NADH 经呼吸链氧化而产生 ATP 和水，所以酵解是三羧酸循环和氧化磷酸化的前奏。若供氧不足，NADH 把丙酮酸还原成乳酸（乳酸发酵） 。2、 发酵 fermentation厌氧有机体（酵母和其它微生物）把酵解产生的 NADH 上的氢，传递给丙酮酸，生成乳酸，则称乳酸发酵。若 NAPH 中的
6、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 O2 时，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（EMP）Embden-Meyerhof Pathway ，1940在细胞质中进行1、 反应步骤酵解途径，三个不可逆步骤是调节位点。（1） 、 葡萄糖磷酸化形成 G-6-P反应式此反应基本不可逆，调节位点。G 0= - 4.0Kcal/mol 使 Glc 活化，并以 G-6-P 形式将 Glc 限制2012 年 王镜岩版生物化学考研参考笔记 - 3 -安雨（整理）- 3 -在细胞内。催化此反应的激酶有，已糖激酶和葡萄糖激酶。激酶：催化
7、ATP 分子的磷酸基（r-磷酰基）转移到底物上的酶称激酶，一般需要 Mg2+或Mn2+作为辅因子，底物诱导的裂缝关闭现象似乎是激酶的共同特征。己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 Glc、Fru、Man（甘露糖）磷酸化。己糖激酶是酵解途径中第一个调节酶，被产物 G-6-P 强烈地别构抑制。葡萄糖激酶：对 Glc 有专一活性，存在于肝脏中，不被 G-6-P 抑制。Glc 激酶是一个诱导酶，由胰岛素促使合成，肌肉细胞中已糖激酶对 Glc 的 Km 为 0.1mmol/L，而肝中 Glc 激酶对 Glc 的 Km 为10mmol/L，因此，平时细胞内 Glc 浓度为 5mmol
8、/L 时，已糖激酶催化的酶促反应已经达最大速度，而肝中 Glc 激酶并不活跃。进食后，肝中 Glc 浓度增高，此时 Glc 激酶将 Glc 转化成 G-6-P，进一步转化成糖元，贮存于肝细胞中。（2） 、 G-6-P 异构化为 F-6-P反应式：由于此反应的标准自由能变化很小，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 Glc 异构酶催化，将葡萄糖的羰基 C 由 C1 移至 C2 ，为 C1 位磷酸化作准备，同时保证 C2 上有羰基存在，这对分子的 断裂，形成三碳物是必需的。（3） 、 F-6-P 磷酸化，生成 F-1.6-P反应式：此反应在体内不可逆，调节位点，由磷酸果糖激酶
9、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） 、 F-1.6-P 裂解成 3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮（DHAP）反应式：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 F-1.6-2P 的形成及后续甘油醛-3-磷酸氧化的放能性质，促使反应正向进行。同时在生理环境中，3-磷酸甘油醛不断转化成丙酮酸，驱动反应向右进行。该反应由醛缩酶催化，反应机理 （5） 、 磷酸二羟丙酮（DHAP）异构化成 3-磷酸甘油醛反应式：（注意碳原子编号的变化）由磷酸丙糖异构酶催化。已糖转化成 3-磷酸甘油醛后，C 原子编号变化：F-1.6-P 的 C1-P、C 6-P 都变成了
10、 3-磷酸甘油醛的 C3-P2012 年 王镜岩版生物化学考研参考笔记 - 4 -安雨（整理）- 4 -（6） 、 3-磷酸甘油醛氧化成 1.3二磷酸甘油酸反应式：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：3-磷酸甘油醛脱氢酶的催化机理碘乙酸可与酶的-SH 结合，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 3-磷酸甘油酸）（7） 、 13二磷酸甘油酸转化成 3磷酸甘油酸和 ATP反应式：由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 ATP 的反应。一分子 Gl
11、c 产生二分子三碳糖，共产生 2ATP。这样可抵消 Glc 在两次磷酸化时消耗的2ATP。（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 C3 移至 C2。（9） 、 2磷酸甘油酸脱水生成磷酸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= -17.6Kj /mol）而磷酸烯醇式丙酮酸中的磷酰烯醇键是高能键（G= -62.1Kj /mol） ，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 ATP 和丙酮酸。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
12、底物水平磷酸化反应，磷酸烯醇式丙酮酸将磷酰基转移给 ADP，生成 ATP 和丙酮酸EMP 总反应式：1 葡萄糖+2Pi+2ADP+2NAD + 2 丙酮酸+2ATP+2NADH+2H +2H2O2、 糖酵解的能量变化糖酵解途径中 ATP 的生成无氧情况下：净产生 2ATP（2 分子 NADH 将 2 分子丙酮酸还原成乳酸） 。2012 年 王镜岩版生物化学考研参考笔记 - 5 -安雨（整理）- 5 -有氧条件下：NADH 可通过呼吸链间接地被氧化，生成更多的 ATP。1 分子 NADH3ATP1 分子 FAD 2ATP因此，净产生 8ATP（酵解 2ATP，2 分子 NADH 进入呼吸氧化，共
13、生成 6ATP） 。但在肌肉系统组织和神经系统组织：一个 Glc 酵解，净产生 6ATP（+*） 。甘油磷酸穿梭：2 分子 NADH 进入线粒体，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 FAD，因此只产生 4 分子 ATP。：胞液中磷酸甘油脱氢酶。：线粒体磷酸甘油脱氢酶。苹果酸穿梭机制：胞液中的 NADH 可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 NADH 和草酰乙酸。而草酰乙酸经天冬氨酸转氨酶作用，消耗 Glu
14、而形成 Asp。Asp 经线粒体上的载体转运回胞液。在胞液中，Asp 经胞液中的 Asp 转氨酶作用，再产生草酰乙酸。经苹果酸穿梭，胞液中 NADH 进入呼吸链氧化，产生 3 个 ATP。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GluAsp 转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 Glc 异构酶、磷酸丙糖异构酶、磷酸甘油酸变位酶、烯醇化酶三、 糖酵解的调节糖酵解的调节糖酵
15、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2012 年 王镜岩版生物化学考研参考笔记 - 6 -安雨（整理）- 6 -部位。1、 已糖激酶调节别构抑制剂（负效应调节物）：G6P 和 ATP别构激活剂（正效应调节物）：ADP2、 磷酸果糖激酶调节（关键限速步骤）抑制剂：ATP、柠檬酸、脂肪酸和 H+激活剂：AMP、F 2.62PATP：细胞内含有丰富的 ATP 时，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 CoA、长链脂肪酸、Ala、ATP激活剂：F-1.6-P、四、
16、 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NADH 上的氢，在乳酸脱氢酶催化下，生成乳酸。总反应： Glc + 2ADP + 2Pi 2 乳酸 + 2ATP + 2H2O动物体内的乳酸循环 Cori 循环：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 Glc，解除乳酸积累引起的中毒。Cori 循环是一个耗能过程：2 分子乳酸生成 1 分子 Glc，消耗 6 个 ATP。3、 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
17、 NADH 还原成乙醇。总反应：Glc+2pi+2ADP+2H +2 乙醇+2CO 2+2ATP+2H20在厌氧条件下能产生乙醇的微生物，如果有氧存在时，则会通过乙醛的氧化生成乙酸，制醋。2012 年 王镜岩版生物化学考研参考笔记 - 7 -安雨（整理）- 7 -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各种单糖进入糖酵解的途径1糖原降解产物 G1P2D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、 2ATP、2NADH ）丙酮酸氧化脱羧生成乙酰 CoA三羧酸循环（CO 2、H 2O、
18、ATP、NADH）呼吸链氧化磷酸化（NADH-ATP）三羧酸循环：乙酰 CoA 经一系列的氧化、脱羧，最终生成 CO2、H 2O、并释放能量的过程，又称柠檬酸循环、Krebs 循环。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 CoA1、 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 TCA 的中心环节。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。E.coli 丙酮酸脱氢酶复合体：分子量：4.510 6， 直径 45nm，比核糖体稍大。酶 辅酶 每个复合物亚基数CH3COCOOH + CoA-SH +
19、NAD+丙酮酸脱氢酶复合体CH3CO-S-CoA + NADH + H+ + CO22012 年 王镜岩版生物化学考研参考笔记 - 8 -安雨（整理）- 8 -丙酮酸脱羧酶（E 1） TPP 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） FAD、NAD + 12此外，还需要 CoA、Mg 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应中的活性。3、 反
20、应步骤（1）丙酮酸脱羧形成羟乙基-TPP（2）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 CoA，生成乙酰-CoA（4）E 3 氧化 E2 上的还原型二氢硫辛酸（5）E 3 还原 NAD+生成 NADH4、 丙酮酸脱氢酶系的活性调节从丙酮酸到乙酰 CoA 是代谢途径的分支点，此反应体系受到严密的调节控制，此酶系受两种机制调节。（1）可逆磷酸化的共价调节丙酮酸脱氢酶激酶（E A） （可被 ATP 激活）丙酮酸脱氢酶磷酸酶（E B）磷酸化的丙酮酸脱氢酶（无活性）去磷酸化的丙酮酸脱氢酶（有活性）（2）别构调节ATP、CoA 、NADH 是别构抑制剂ATP 抑制 E1
21、CoA 抑制 E2NADH 抑制 E35、 能量 1 分子丙酮酸生成 1 分子乙酰 CoA，产生 1 分子 NADH（3ATP ） 。二、 三羧酸循环（TCA）的过程TCA 循环：每轮循环有 2 个 C 原子以乙酰 CoA 形式进入，有 2 个 C 原子完全氧化成 CO2 放出，分别发生 4 次氧化脱氢，共释放 12ATP。2012 年 王镜岩版生物化学考研参考笔记 - 9 -安雨（整理）- 9 -1、 反应步骤概述三羧酸循环（1） 、 乙酰 CoA+草酰乙酸柠檬酸反应式：柠檬酸合酶，TCA 中第一个调节酶：受 ATP、NADH 、琥珀酰 CoA、和长链脂肪酰 CoA 的抑制；受乙酰 CoA、
22、草酸乙酸激活。柠檬酸合酶上的两个 His 残基起重要作用：一个与草酰乙酸羰基氧原子作用，使其易受攻击；另一个促进乙酰 CoA 的甲基碳上的质子离开，形成烯醇离子，就可与草酰乙酸缩合成 C-C 键，生成柠檬酰 CoA，后者使酶构象变化，使活性中心增加一个 Asp 残基，捕获水分子，以水解硫酯键，然后 CoA 和柠檬酸相继离开酶。氟乙酰 CoA 可与草酰乙酸生成氟柠檬酸，抑制下一步反应的酶，据此，可以合成杀虫剂、灭鼠药。氟乙酸本身无毒，氟柠檬酸是乌头酸酶专一的抑制剂，氟柠檬酸结合到乌头酸酶的活性部位上，并封闭之，使需氧能量代谢受毒害。它存在于某些有毒植物叶子中，是已知最能致死的简单分子之一。LD
23、50 为 0.2mg/Kg 体重，它比强烈的神经毒物二异丙基氟磷酸的 LD50 小一个数量级。（2） 、 柠檬酸异柠檬酸反应式：这是一个不对称反应，由顺鸟头酸酶催化顺乌头酸酶与柠檬酸的不对称结合顺乌头酸酶只能以两种旋光异构方式中的一种与柠檬酸结合，结果，它催化的第一步脱水反应中的氢全来自草酰乙酸部分，第二步的水合反应中的 OH 也只加在草酰乙酸部分。这种酶与底物以特殊方式结合（只选择两种顺反异构或旋光异构中的一种结合方式）进行的反应称为不对称反应。结果，TCA 第一轮循环释放的 CO2 全来自草酰乙酸部分，乙酰 CoA 羰基碳在第二轮循环中释放，甲基碳在第三轮循环中释放 50%，以后每循环一轮
24、释放余下的 50%。柠檬酸上的羟基是个叔醇，无法进一步被氧化。因此，柠檬酸需转变成异柠檬酸，将不能被氧化的叔醇，转化成可以被氧化的仲醇。90%柠檬酸、4% 顺乌头酸、6%异柠檬酸组成平衡混合物，但柠檬酸的形成及异柠檬酸的氧化都是放能反应，促使反应正向进行。（3） 、 异柠檬酸氧化脱羧生成 -酮戊二酸和 NADH 反应式：这是三羧酸循环中第一次氧化脱羧反应，异柠檬酸脱氢酶，TCA 中第二个调节酶：Mg2+（Mn 2+ ） 、NAD +和 ADP 可活化此酶，NADH 和 ATP 可抑制此酶活性。细胞在高能状态：ATP/ADP、NADH/NAD +比值高时，酶活性被抑制。线粒体内有二种异柠檬酸脱氢
25、酶，一种以 NAD+为电子受体，另一种以 NADP+为受体。前者只在线粒体中，后者在线粒体和胞质中都有。2012 年 王镜岩版 生物化学考研参考笔记 - 10 -安雨（整理）- 10 -（4） 、 -酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰 CoA 和 NADH反应式：-酮戊二酸脱氢酶系，TCA 循环中的第三个调节酶：受 NADH、琥珀酰CoA、 Ca2+、ATP 、GTP 抑制-酮戊二酸脱氢酶系为多酶复合体，与丙酮酸脱氢酶系相似（先脱羧，后脱氢）（5） 、 琥珀酰 CoA 生成琥珀酸和 GTP反应式：琥珀酰 CoA 合成酶（琥珀酸硫激酶）这是 TCA 中唯一的底物水平磷酸化反应，直接生成 GTP。在高等植
26、物和细菌中，硫酯键水解释放出的自由能，可直接合成 ATP。在哺乳动物中，先合成 GTP，然后在核苷二磷酸激酶的作用下， GTP 转化成 ATP。（6） 、 琥珀酸脱氢生成延胡索酸（反丁烯二酸）和 FADH反应式：琥珀酸脱氢酶是 TCA 循环中唯一嵌入线粒体内膜的酶。丙二酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂，可阻断三羧酸循环。（7） 、 延胡索酸水化生成 L-苹果酸 反应式：延胡索酸酶具有立体异构特性，OH 只加入延胡索酸双键的一侧，因此只形成 L-型苹果酸。（8） 、 L-苹果酸脱氢生成草酰乙酸和 NADH 反应式：L-苹果酸脱氢酶平衡有利于逆反应，但生理条件下，反应产物草酰乙酸不断合成柠檬酸，其在
27、细胞中浓度极低，少于 10-6mol/L，使反应向右进行。2、 TCA 循环小结（1） 、 三羧酸循环示意图（标出 C 编号的变化）（2） 、 总反应式：丙酮酸 + 4NAD+ + FAD + GDP 4NADH + FADH2 + GTP + 3CO2 + H2O乙酰 CoA + 3NAD+ + FAD + GDP 3NADH + FADH2 + GTP + 2CO2 + H2O（3） 、 一次底物水平的磷酸化、二次脱羧反应，三个调节位点，四次脱氢反应。3NADH、FADH 2 进入呼吸链2012 年 王镜岩版 生物化学考研参考笔记 - 11 -安雨（整理）- 11 -（4） 、 三羧酸循环
28、中碳骨架的不对称反应同位素标记表明，乙酰 CoA 上的两个 C 原子在第一轮 TCA 上并没有被氧化。被标记的羰基碳在第二轮 TCA 中脱去。在第三轮 TCA 中，两次脱羧，可除去最初甲基碳的 50%，以后每循环一次，脱去余下甲基碳的 50% 问题：标记 Glucose 的第二位碳原子，跟踪 EMP、TCA 途径，C 2 的去向。3、 一分子 Glc 彻底氧化产生的 ATP 数量（在肝脏中）反应 酶 ATP 消耗 产生 ATP 方式 ATP 数量 合计已糖激酶 1 -1磷酸果糖激酶 1 -1磷酸甘油醛脱氢酶 NADH 呼吸链氧化磷酸化 23磷酸甘油酸激酶 底物水平磷酸化 21糖 酵 解丙酮酸激
29、酶 底物水平磷酸化 218丙酮酸脱氢酶复合物 NADH 23异柠檬酸脱氢酶 NADH 23-酮戊二酸脱氢酶复合物 NADH 23琥珀酸脱氢酶 FADH2 22苹果酸脱氢酶 NADH 23TCA琥珀酰 CoA 合成酶 底物水平磷酸化 2130净产生：38ATP在骨骼肌、脑细胞中，净产生：36ATP甘油磷酸穿梭，1 个 NADH 生成 2 个 ATP苹果酸穿梭，1 个 NADH 生成 3 个 ATP4、 三羧酸循环的代谢调节参阅 P122 图 13-26 三羧酸循环的调节（1） 、 柠檬酸合酶（限速酶）受 ATP、NADH、琥珀酰 CoA 及脂酰 CoA 抑制。受乙酰 CoA、草酰乙酸激活2012
30、 年 王镜岩版 生物化学考研参考笔记 - 12 -安雨（整理）- 12 -（2） 、 异柠檬酸脱氢酶NADH、ATP 可抑制此酶ADP 可活化此酶，当缺乏 ADP 时就失去活性。（3） 、 -酮戊二酸脱氢酶受 NADH 和琥珀酰 CoA 抑制。三、 TCA 的生物学意义1、 提供能量线粒体外的 NADH，可通过 3-磷酸甘油穿梭和苹果酸穿梭机制，运到线粒体内，经呼吸链再氧化，这两种机制在不同组织的细胞中起作用。（1） 、 磷酸甘油穿梭机制：磷酸二羟丙酮+NADH+H +3-磷酸甘油+NAD +3-磷酸甘油进入线粒体，将 2H 交给 FAD 而生成 FADH2，FADH 2 可传递给辅酶 Q，进
31、入呼吸链，产生 2ATP（3-磷酸甘油脱氢酶的辅酶是 FAD） 。（2） 、 苹果酸穿梭机制：胞液中 NADH 可经苹果酸酶催化，使草酰乙酸还原成苹果酸，再通过苹果酸-酮戊二酸载体转运，进入线粒体，由线粒体内苹果酸脱氢酶催化，生成 NADH 和草酰乙酸，NADH 进入呼吸链氧化，生成 3ATP。 （苹果酸脱氢酶的辅酶是 NAD+）1 分子 Glc 在肝、心中完全氧化，产生 38ATP，在骨骼肌、神经系统组织中，产生 36ATP。2、 TCA 是生物体内其它有机物氧化的主要途径，如脂肪、氨基酸、糖3、 TCA 是物质代谢的枢纽一方面，TCA 是糖、脂肪、氨基酸等彻底氧化分解的共同途径，另一方面，
32、循环中生成的草酰乙酸、-酮戊二酸、柠檬酸、琥珀酰 CoA 和延胡索酸等又是合成糖、氨基酸、脂肪酸、卟啉等的原料，因而 TCA 将各种有机物的代谢联系起来。TCA 是联系体内三大物质代谢的中心环节，为合成其它物质提供 C 架。四、 TCA 的回补反应三羧酸循环中间物的的回补在 TCA 循环中，有些中间产物是合成其它物质的前体，如卟啉的主要碳原子来自琥珀酰CoA， Glu、Asp 可以从 -酮戊二酸和草酰乙酸衍生而成，一旦草酰乙酸浓度下降，则会影响2012 年 王镜岩版 生物化学考研参考笔记 - 13 -安雨（整理）- 13 -TCA 循环，因此这些中间产物必须不断补充，以维持 TCA 循环。产生
33、草酰乙酸的途径有三个：（1） 、 丙酮酸羧化酶催化丙酮酸生成草酰乙酸P102 反应式：丙酮酸羧化酶是一个调节酶，乙酰 CoA 可以增加其活性。需要生物素为辅酶（2） 、 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P102 反应式：在脑、心脏中存在这个反应。（3） 、 Asp、Glu 转氨可生成草酰乙酸和 -酮戊二酸Ile、Val 、Thr、Met 也会形成琥珀酰 CoA，最后生成草酰乙酸。五、 乙醛酸循环三羧酸循环是所有生物共有的有氧化谢途径，某些植物和微生物除进行 TCA 外，还有一个乙醛酸循环，作为 TCA 的补充。循环途径：乙醛酸循环是通过一分子乙酰 CoA 和草酰乙酸缩
34、合成柠檬酸，经异柠檬酸，由异柠檬酸裂解酶裂解成乙醛酸和琥珀酸。琥珀酸经脱氢、水化、脱氢生成草酰乙酸，补偿开始消耗掉的草酰乙酸。乙醛酸缩与另一分子乙酰 CoA 合成苹果酸，脱氢生成草酰乙酸。过量的草酰乙酸可以糖异生成 Glc，因此，乙醛酸循环可以使脂肪酸的降解产物乙酰 CoA 经草酰乙酸转化成 Glc，供给种子萌发时对糖的需要。植物中，乙醛酸循环只存在于子苗期，而生长后期则无乙醛酸循环。哺乳动物及人体中，不存在乙醛酸循环，因此，乙酰 CoA 不能在体内生成糖和氨基酸。总反应：2 乙酰 CoA + NAD+ + 2H2O 琥珀酸 + 2CoA + NADH + 2H+第三节 磷酸已糖支路（HMS
35、）也称磷酸戊糖途径，发生在胞质中。细胞内 Glc 的氧化分解，除通过糖酵解，三羧酸循环和发酵外，还能直接氧化分解。即反应开始，在 G-6-P 上的 C2 原子上直接氧化，通过一系列转化被分解，此为磷酸戊糖途径。两个事实：2012 年 王镜岩版 生物化学考研参考笔记 - 14 -安雨（整理）- 14 -用碘乙酸和氟化物抑制糖酵解（磷酸甘油醛脱氢酶）发现 Glc 的消耗并不因此而受影响，证明葡萄糖还有其它的分解途径用 14C 分别标记 Glc 的 C1 和 C6，然后分别测定 14CO2 生成量，发现 C1 标记的 Glc 比 C6 标记的 Glc 更快、更多地生成 14CO2 ，如果糖酵解是唯一
36、的代谢途径，那么 14C1 和 14C2 生成 14CO2的速度应该相同。一、 反应过程Glc 经磷酸戊糖途径氧化分解可分为两个阶段。第一阶段：6-磷酸葡萄糖氧化脱羧生成 5-磷酸核糖第二阶段：磷酸戊糖分子重排，产生不同碳链长度的磷酸单糖1、 6-磷酸葡萄糖脱氢脱羧生成 5-磷酸核酮糖P104 反应式：在此氧化脱羧阶段中，Glc 经两次脱氢，一次脱羧，生成 5-磷酸核酮糖及 NADPH。6-磷酸葡萄糖脱氢酶是磷酸戊糖途径的调控酶，NADPH 反馈抑制此酶活性。2、 磷酸戊糖异构生成 5-磷酸核糖及 5-磷酸木酮糖P105 反应式：5-磷酸木酮糖产率：2/35-磷酸核糖产率：1/33、 磷酸戊糖
37、通过转酮、转醛反应生成酵解途径的中间产物（F-6-P，3-磷酸甘油醛）（1） 、 转酮反应：P105 反应式：5-磷酸木酮糖将自身的二碳单位（羟乙酰基）转到 5-磷酸核糖的 C1 上，生成 3-磷酸甘油醛和7-磷酸景天庚酮糖。转酮酶需 TPP 为辅酶，作用机理与丙酮酸脱氢酶中的 TPP 类似。（2） 、 转醛反应P106 反应式：转醛酶将 7-磷酸庚酮糖上的三碳单位（二羟丙酮基）转到 3-磷酸甘油醛的 C1 上，生成 4-磷酸赤鲜糖和 6-磷酸果糖。（3） 、 转酮反应（转酮酶）P107 反应式：2012 年 王镜岩版 生物化学考研参考笔记 - 15 -安雨（整理）- 15 -4-磷酸赤鲜糖接
38、受另一分子 5-磷酸木酮糖上的二碳单位（羟乙酰基） ，生成 6-磷酸果糖和 3-磷酸甘油醛磷酸戊糖分子重排的总结果是：2 个 5-磷酸木酮糖 + 1 个 5-磷酸核糖 2 个（F-6-P） + 1 个 3 磷酸甘油醛由于 5-磷酸木酮糖可以由 5-磷酸核糖经差向酶转化而来，所以上式可写成：3 个 5-磷酸核糖 2 个（F-6-P） + 1 个 3 磷酸甘油醛。因此，在细胞中若形成过量的磷酸戊糖可以经磷酸戊糖途径转化为 6-磷酸果糖及 3-磷酸甘油醛，与糖酵解途径相连。二、 磷酸戊糖途径小结1、 通过此途径，可将 G-6-P 彻底氧化G-6-P + 12NADP+ + 6H2O 12NADPH
39、+ 12H+ + 6CO2 相当于（36-1）个 ATP磷酸已糖支路第一阶段：第二阶段2、 转酮酶（TPP） 、转醛酶催化的反应是可逆的它们转移的是酮，受体是醛。转酮酶转移的是二碳单位（羟乙酰基） ，转醛酶转移的是三碳单位（二羟丙酮基） 。3、 磷酸戊糖途径的中间产物，可进入糖酵解途径的中间产物中，反之亦可。主要是 6-磷酸果糖和 3-磷酸甘油醛。4、 碳的释放磷酸戊糖途径释放 14C1在 TCA 循环中：先释放：C 3、C 4（丙酮酸脱羧）TCA 第二轮后释放：C 2、C 5（乙酰 CoA 的羰基碳： CH3C*=O-CoA，100%）TCA 第三轮后释放：C 1、C 6（乙酰 CoA 的甲
40、基碳： *CH3C=O-CoA，每循环一轮释放 50%） ）三、 磷酸戊糖途径的调节6-磷酸葡萄糖脱氢酶是磷酸戊糖途径的限速酶，催化不可逆反应。其活性主要受2012 年 王镜岩版 生物化学考研参考笔记 - 16 -安雨（整理）- 16 -NADP+/NADPH 比例的调节。机体内，NAD +/NADH 为 700，而 NADP+/NADPH 仅为 0.014，这就使 NADPH 可以进行有效地反馈抑制调节 6-磷酸葡萄糖脱氢酶和 6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶的活性。只有 NADPH 被生物合成消耗后，才能解除抑制。非氧化阶段戊糖的转变主要受控于底物的浓度。5-磷酸核糖过多时可以转化为 6-磷酸果糖和
41、3-磷酸甘油醛进行酵解。四、 磷酸戊糖途径与糖酵解途径的协调调节G-6-P 的流向取决于对 NADPH、磷酸戊糖及 ATP 的需要。（1）需要核糖-5-P（用于合成嘌呤核苷酸）的量比 NADPH 的量大得多时，大多数 G-6-P 转变成 5-磷酸核糖。还可由转酮酶、转醛酶催化，将 2 分子 F-6-P 和一分子甘油醛-3-P 转变成 3 分子核糖-5-P。G-6-P + 2NADP+ +H2O 核糖-5-P + 2NADPH + 2H+2 果糖-6-P + 甘油醛-3-P 3 核糖-5-P（2）对 NADPH 和 5-磷酸核糖的需要量平衡时，代谢就通过氧化阶段由 G-6-P 氧化脱羧，生成 2
42、 个 NADPH 和 1 个核糖-5-P反应：G-6-P+2NADP +H2O核糖-5-P+2NADP+2H +CO2 （3）需要 NADPH 的量比 5-磷酸核糖的量多得多时， G-6-P 就完全氧化成 CO2反应式：6（G-6-P）+12NADP +6H2O6（5-磷酸核糖）+12NADPH+12H +6CO2生成的 5-磷酸核糖通过非氧化重组及 Glc 异生作用，再合成 G-P-6。G-6-P + 12NADP+ + 6H2O 12NADPH + 12H+ + 6CO2(4)需要 NADPH 和 ATP 更多时，G-6-P 转化成丙酮酸磷酸戊糖途径3-磷酸甘油醛+6- 磷酸果糖糖酵解3(
43、G-6-P)+6NADP+5NAD+5Pi+8ADP5 丙酮酸+6NADPH+5NADH 2+8ATP+2H2O+8H+3CO2五、 磷酸戊糖途径的生理意义1、 产生大量的 NADPH，为细胞的各种合成反应提供主要的还原力。NADPH 作为主要的供氢体，为脂肪酸、固醇、四氢叶酸等的合成，非光合细胞中硝酸盐、亚硝酸盐的还原，及氨的同化等所必需。哺乳动物的脂肪细胞和红细胞中占 50%，肝中占 10。2、 中间产物为许多化合物的合成提供原料产生的磷酸戊糖参加核酸代谢。4-磷酸赤藓糖与糖酵解中的磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）可合成莽草酸，经莽草酸途径可合成芳香族 a.a。2012 年 王镜岩版 生物化学考
44、研参考笔记 - 17 -安雨（整理）- 17 -3、 是植物光合作用中 CO2 合成 Glc 的部分途径4、 NADPH 主要用于还原反应，其电子通常不经电子传递链传递，一般不用于 ATP 合成。如 NADPH 用于供能，需通过两个偶联反应，进行穿梭转运，将氢转移至线粒体 NAD+上。胞液内：-酮戊二酸+CO 2+NADPH+H+=异柠檬酸+NADP +异柠檬酸能自由通过线粒体膜，传递氢。线粒体内：异柠檬酸+NAD +=-酮戊二酸+CO 2+NADH+H+一分子 Glc 经磷酸戊糖途径，完全氧化，产生 12 分子 NADPH，可生成（36-1）=35ATP第四节 糖醛酸途径糖醛酸途径：从 G-
45、1-P 或 G-6-P 开始，经 UDP-葡萄糖醛酸生成糖醛酸的途径。在肝脏中糖醛酸可与（毒素、药物等）含-OH、-COOH、-NH 2、-SH 基的异物（毒素、药物等）结合，生成可溶于水的化合物，随尿排出，具有解毒作用。一、 糖醛酸途径：P108 图 13-15二、 糖醛酸的生理意义1. 在肝中糖醛酸与药物（含芳环的苯酚、苯甲酸）或含-OH、-COOH、-NH 2、-SH 基的异物结合成可溶于水的化合物，随尿、胆汁排出，起解毒作用。2. UDP 糖醛酸是糖醛酸基的供体，用于合成粘多糖（硫酸软骨素、透明质酸、肝素等） 。3. 从糖醛酸可以转变成抗坏血酸（人及灵长动物不能，缺少 L-古洛糖酸内酯
46、氧化酶）4从糖醛酸可以生成 5-磷酸木酮糖，可与磷酸戊糖途径连接。 第五节 糖的合成代谢糖的合成代谢有：光合作用 ，糖异生，单糖多糖，结构多糖的生物合成一、 光合作用：葡萄糖的生物合成卡尔文循环 Calvin由 CO2 和 H2O 合成已糖，是绿色植物光合作用的基本过程合成动力（能量）是叶绿素吸收的光能。第一阶段：原初反应，吸收光能，并将光能转化成电能。2012 年 王镜岩版 生物化学考研参考笔记 - 18 -安雨（整理）- 18 -第二阶段：电子传递和光合磷酸化。将电能转化成化学能，推动 ATP 和 NADPH 的合成，后两者称为同化力。同时水被分解放出 O2。第三阶段：CO 2 的固定和还
47、原，又称 CO2 同化。利用同化力将固定在 1、5二磷酸核酮糖（RuBP）上的 CO2，通过一系列反应进行还原，最终产和 F6P，再由此转化成果糖或 Glc。卡尔文循环生成的中间产物，大多是 3 碳至 7 碳糖的磷酸酯。二、 糖的异生作用糖异生是指从非糖物质合成 Glc 的过程。植物利用光、CO 2 和 H2O 合成糖。动物可以将丙酮酸、甘油、乳酸及某些氨基酸等非糖物质转化成糖。1、 糖异生的证据及生理意义证据：大鼠禁食 24h，肝糖原由 7%降至 1%。再喂乳酸、丙酮酸或 TCA 中间产物，肝糖原会增加。意义：糖异生是一个十分重要的生物合成葡萄糖的途径。红细胞及大脑是以 Glc 为主要能量，
48、成人每天需 160 克 Glc，而其中 120 克 Glc 用于脑代谢。糖异生主要在肝脏中进行，肾上腺皮质中也有，脑和肌肉细胞中很少。因此，在血中葡萄糖浓度降低时首先是脑受到伤害。2、 异生途径糖异生起源于细胞线粒体内。由丙酮酸生成 Glc 是糖异生的主要途径。P112 图 1316 糖异生及降解途径。从丙酮酸到葡萄糖的糖异生途径不是糖酵解的简单逆转，因为在糖酵解中有 3 步是不可逆步骤，糖异生时必须饶过这 3 步：Glc 到 G-6-P ， F-6-P 到 F-1.6-P PEP 到丙酮酸（1） 、 丙酮酸被羧化成草酰乙酸（线粒体内）丙酮酸 + CO2 + ATP 草酰乙酸 + ADP丙酮酸羟化酶需要生物素为辅酶。人和哺乳动物
