第十二章糖代謝

1、第十二章 糖代謝第一節(jié) 概述 一、特點(diǎn)糖代謝可分為分解與合成兩方面，前者包括酵解與三羧酸循環(huán)，后者包括糖的異生、糖原與結(jié)構(gòu)多糖的合成等，中間代謝還有磷酸戊糖途徑、糖醛酸途徑等。糖代謝受神經(jīng)、激素和酶的調(diào)節(jié)。同一生物體內(nèi)的不同組織，其代謝情況有很大差異。腦組織始終以同一速度分解糖，心肌和骨骼肌在正常情況下降解速度較低，但當(dāng)心肌缺氧和骨骼肌痙攣時(shí)可達(dá)到很高的速度。葡萄糖的合成主要在肝臟進(jìn)行。不同組織的糖代謝情況反映了它們的不同功能。二、糖的消化和吸收（一）消化 淀粉是動(dòng)物的主要糖類(lèi)來(lái)源，直鏈淀粉由300-400個(gè)葡萄糖構(gòu)成，支鏈淀粉由上千個(gè)葡萄糖構(gòu)成，每24-30個(gè)殘基中有一個(gè)分支。糖類(lèi)只有消化成

2、單糖以后才能被吸收。主要的酶有以下幾種：1. -淀粉酶 哺乳動(dòng)物的消化道中較多，是內(nèi)切酶，隨機(jī)水解鏈內(nèi)1，4糖苷鍵，產(chǎn)生-構(gòu)型的還原末端。產(chǎn)物主要是糊精及少量麥芽糖、葡萄糖。最適底物是含5個(gè)葡萄糖的寡糖。2. -淀粉酶 在豆、麥種子中含量較多。是外切酶，作用于非還原端，水解-1，4糖苷鍵，放出-麥芽糖。水解到分支點(diǎn)則停止，支鏈淀粉只能水解50%。3. 葡萄糖淀粉酶存在于微生物及哺乳動(dòng)物消化道內(nèi)，作用于非還原端，水解-1，4糖苷鍵，放出-葡萄糖。可水解-1，6鍵，但速度慢。鏈長(zhǎng)大于5時(shí)速度快。4. 其他 -葡萄糖苷酶水解蔗糖，-半乳糖苷酶水解乳糖。二、吸收D-葡萄糖、半乳糖和果糖可被小腸粘膜上皮

3、細(xì)胞吸收，不能消化的二糖、寡糖及多糖不能吸收，由腸細(xì)菌分解，以CO2、甲烷、酸及H2形式放出或參加代謝。三、轉(zhuǎn)運(yùn)1. 主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)小腸上皮細(xì)胞有協(xié)助擴(kuò)散系統(tǒng)，通過(guò)一種載體將葡萄糖（或半乳糖）與鈉離子轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入細(xì)胞。此過(guò)程由離子梯度提供能量，離子梯度則由Na-K-ATP酶維持。細(xì)菌中有些糖與氫離子協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)，如乳糖。另一種是基團(tuán)運(yùn)送，如大腸桿菌先將葡萄糖磷酸化再轉(zhuǎn)運(yùn)，由磷酸烯醇式丙酮酸供能。果糖通過(guò)一種不需要鈉的易化擴(kuò)散轉(zhuǎn)運(yùn)。需要鈉的轉(zhuǎn)運(yùn)可被根皮苷抑制，不需要鈉的易化擴(kuò)散被細(xì)胞松馳素抑制。2. 葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞、肌肉和脂肪組織是通過(guò)被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)。其膜上有專(zhuān)一受體。紅細(xì)胞受體可轉(zhuǎn)運(yùn)多種D-糖，葡萄糖的Km最小

4、，L型不轉(zhuǎn)運(yùn)。此受體是蛋白質(zhì)，其轉(zhuǎn)運(yùn)速度決定肌肉和脂肪組織利用葡萄糖的速度。心肌缺氧和肌肉做工時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)加速，胰島素也可促進(jìn)轉(zhuǎn)運(yùn)，可能是通過(guò)改變膜結(jié)構(gòu)。第二節(jié) 糖酵解 一、定義1. 酵解是酶將葡萄糖降解成丙酮酸并生成ATP的過(guò)程。它是動(dòng)植物及微生物細(xì)胞中葡萄糖分解產(chǎn)生能量的共同代謝途徑。有氧時(shí)丙酮酸進(jìn)入線(xiàn)粒體，經(jīng)三羧酸循環(huán)徹底氧化生成CO2和水，酵解生成的NADH則經(jīng)呼吸鏈氧化產(chǎn)生ATP和水。缺氧時(shí)NADH把丙酮酸還原生成乳酸。2. 發(fā)酵也是葡萄糖或有機(jī)物降解產(chǎn)生ATP的過(guò)程，其中有機(jī)物既是電子供體，又是電子受體。根據(jù)產(chǎn)物不同，可分為乙醇發(fā)酵、乳酸發(fā)酵、乙酸、丙酸、丙酮、丁醇、丁酸、琥珀酸、丁二醇

5、等。二、途徑共10步，前5步是準(zhǔn)備階段，葡萄糖分解為三碳糖，消耗2分子ATP；后5步是放能階段，三碳糖生成丙酮酸，共產(chǎn)生4分子ATP。總過(guò)程需10種酶，都在細(xì)胞質(zhì)中，多數(shù)需要Mg2+。酵解過(guò)程中所有的中間物都是磷酸化的，可防止從細(xì)胞膜漏出、保存能量，并有利于與酶結(jié)合。1.磷酸化葡萄糖被ATP磷酸化，產(chǎn)生6-磷酸葡萄糖。反應(yīng)放能，在生理?xiàng)l件下不可逆（K大于300）。由己糖激酶或葡萄糖激酶催化，需要Mg2+或Mn2+。己糖激酶可作用于D-葡萄糖、果糖和甘露糖，是糖酵解過(guò)程中的第一個(gè)調(diào)節(jié)酶，受6-磷酸葡萄糖的別構(gòu)抑制。有三種同工酶。葡萄糖激酶存在于肝臟中，只作用于葡萄糖，不受6-磷酸葡萄糖的別構(gòu)抑制

6、肌肉的己糖激酶Km=0.1mM，肝臟的葡萄糖激酶Km=10mM，平時(shí)細(xì)胞中的葡萄糖濃度時(shí)5mM，只有進(jìn)后葡萄糖激酶才活躍，合成糖原，降低血糖濃度，葡萄糖激酶是誘導(dǎo)酶，胰島素可誘導(dǎo)它的合成。6-磷酸葡萄糖也可由糖原合成，由糖原磷酸化酶催化，生成1-磷酸葡萄糖，在磷酸葡萄糖變位酶的催化下生成6-磷酸葡萄糖。此途徑少消耗1個(gè)ATP。6-磷酸葡萄糖由葡萄糖6-磷酸酶催化水解，此酶存在于肝臟和腎臟中，肌肉中沒(méi)有。2.異構(gòu)由6-磷酸葡萄糖生成6-磷酸果糖反應(yīng)中間物是酶結(jié)合的烯醇化合物，反應(yīng)是可逆的，由濃度控制。由磷酸葡萄糖異構(gòu)酶催化，受磷酸戊糖支路的中間物競(jìng)爭(zhēng)抑制，如6-磷酸葡萄糖酸。戊糖支路通過(guò)這種方式

7、抑制酵解和有氧氧化，pH降低使抑制加強(qiáng)，減少酵解，以免組織過(guò)酸。3.磷酸化 6-磷酸果糖被ATP磷酸化，生成1，6-二磷酸果糖由磷酸果糖激酶催化，是酵解的限速步驟。是別構(gòu)酶，四聚體，調(diào)節(jié)物很多，ATP、檸檬酸、磷酸肌酸、脂肪酸、DPG是負(fù)調(diào)節(jié)物；果糖1，6-二磷酸、AMP、ADP、磷酸、環(huán)AMP等是正調(diào)節(jié)物。PFK有三種同工酶，A在心肌和骨骼肌中，對(duì)磷酸肌酸、檸檬酸和磷酸敏感；B在肝和紅細(xì)胞中，對(duì)DPG敏感；C在腦中，對(duì)ATP和磷酸敏感。各種效應(yīng)物在不同組織中濃度不同，更重要的是其濃度變化幅度不同，如大鼠在運(yùn)動(dòng)和休息時(shí)ATP含量?jī)H差0.8ug/g肌肉，不能改變PFK活力，而磷酸肌酸濃度變化大，

8、效應(yīng)也大。4.裂解生成3-磷酸甘油醛和磷酸二羥丙酮由醛縮酶催化，有三種同工酶，A在肌肉中，B在肝中，C在腦中。平衡有利于逆反應(yīng)，由濃度推動(dòng)反應(yīng)進(jìn)行。生成西弗堿中間物。5.異構(gòu) DHAP生成磷酸甘油醛DHAP要轉(zhuǎn)變成磷酸甘油醛才能繼續(xù)氧化，此反應(yīng)由磷酸丙糖異構(gòu)酶催化，平衡時(shí)磷酸甘油醛占10%，由于磷酸甘油醛不斷消耗而進(jìn)行。受磷酸和磷酸縮水甘油競(jìng)爭(zhēng)抑制。以上反應(yīng)共消耗2分子ATP，產(chǎn)生2分子3-磷酸甘油醛，原來(lái)葡萄糖的3，2，1位和4，5，6位變成1，2，3位。6.氧化 G-3-P+NAD+H3PO4=1，3-DPG+NADH+H+由磷酸甘油醛脫氫酶催化，產(chǎn)物是混合酸酐，含高能鍵（11.8千卡）。

9、反應(yīng)可分為兩部分，放能的氧化反應(yīng)偶聯(lián)推動(dòng)吸能的磷酸化反應(yīng)。酶是四聚體，含巰基，被碘乙酸強(qiáng)烈抑制。砷酸鹽與磷酸競(jìng)爭(zhēng)，可產(chǎn)生3-磷酸甘油酸，但沒(méi)有磷酸化，是解偶聯(lián)劑。NAD之間有負(fù)協(xié)同效應(yīng)，ATP和磷酸肌酸是非競(jìng)爭(zhēng)抑制劑，磷酸可促進(jìn)酶活。肌肉收縮開(kāi)始的幾秒，磷酸肌酸從20mM下降到10-5mM，使酶活升高；隨著乳酸的積累，ATP抑制增強(qiáng)，酶活下降。7.放能 1，3-DPG+ADP=3-磷酸甘油酸+ATP由磷酸甘油酸激酶催化，需Mg。是底物水平磷酸化，抵消了消耗的ATP。8.變位 3-磷酸甘油酸變成2-磷酸甘油酸由磷酸甘油酸變位酶催化，需鎂離子。DPG是輔因子，可由1，3-二磷酸甘油酸變位而來(lái)。機(jī)理

10、是DPG的3位磷酸轉(zhuǎn)移到底物的2位。DPG無(wú)高能鍵，可被磷酸酶水解成3-磷酸甘油酸。紅細(xì)胞中有15-50%的1，3-DPG轉(zhuǎn)化為DPG，以調(diào)節(jié)運(yùn)氧能力。在氧分壓較高的肺泡，親和力不變，而在組織中親和力降低，可增加氧的釋放。9.脫水生成磷酸烯醇式丙酮酸PEP由烯醇酶催化，需鎂或錳離子。反應(yīng)可逆，分子內(nèi)能量重新分布，產(chǎn)生一個(gè)高能鍵。F可絡(luò)合鎂離子，抑制酶活，有磷酸鹽時(shí)更強(qiáng)，可用來(lái)抑制酵解。10.放能生成丙酮酸和ATP由丙酮酸激酶催化，需鎂離子，不可逆。是別構(gòu)酶，F(xiàn)-1，6-2P活化，脂肪酸、乙酰輔酶A、ATP和丙氨酸抑制酶活。有三種同工酶，L型存在于肝臟中，被二磷酸果糖激活，脂肪酸、乙酰輔酶A、A

11、TP和丙氨酸抑制；A型存在于脂肪、腎和紅細(xì)胞，被二磷酸果糖激活，ATP和丙氨酸抑制；M型存在于肌肉中，被磷酸肌酸抑制。丙酮酸激酶受激素影響，胰島素可增加其合成。三、能量變化C6H12O6+2Pi+2ADP+2NAD+=2C3H4O3+2ATP+2NADH+2H+2H2O有氧時(shí)2個(gè)NADH經(jīng)呼吸鏈可產(chǎn)生6個(gè)ATP，共產(chǎn)生8個(gè)ATP；無(wú)氧時(shí)生成乳酸，只有2個(gè)ATP。在骨骼肌和腦組織中，NADH進(jìn)入線(xiàn)粒體要經(jīng)過(guò)甘油磷酸穿梭系統(tǒng)，在細(xì)胞質(zhì)中由3-磷酸甘油脫氫酶催化，將磷酸二羥丙酮還原生成3-磷酸甘油，進(jìn)入線(xiàn)粒體后再氧化生成磷酸二羥丙酮，返回細(xì)胞質(zhì)。因?yàn)槠漭o酶是FAD，所以生成FADH2，只產(chǎn)生2個(gè)AT

12、P。這樣其還原當(dāng)量（2H+2e）被帶入線(xiàn)粒體，生成FADH2，進(jìn)入呼吸鏈，結(jié)果共生成6個(gè)ATP。其他組織如肝臟和心肌等，通過(guò)蘋(píng)果酸穿梭系統(tǒng)，在蘋(píng)果酸脫氫酶作用下還原草酰乙酸，生成蘋(píng)果酸，進(jìn)入線(xiàn)粒體后再氧化生成草酰乙酸。不過(guò)草酰乙酸不能通過(guò)線(xiàn)粒體膜，必需經(jīng)谷草轉(zhuǎn)氨酶催化生成天冬氨酸和-酮戊二酸才能返回細(xì)胞質(zhì)。線(xiàn)粒體中蘋(píng)果酸脫氫酶的輔酶是NAD，所以可生成3個(gè)ATP。四、丙酮酸的去向1. 生成乙酰輔酶A：有氧時(shí)丙酮酸進(jìn)入線(xiàn)粒體，脫羧生成乙酰輔酶A，通過(guò)三羧酸循環(huán)徹底氧化成水和CO2。2. 生成乳酸：乳酸菌及肌肉供氧不足時(shí)，丙酮酸接受3磷酸甘油醛脫氫時(shí)產(chǎn)生的NADH上的H，在乳酸脫氫酶催化下還原生成

13、乳酸。LDH有5種同工酶，A4在骨骼肌，B4在心肌。A4以高速催化丙酮酸的還原，使骨骼肌可在缺氧時(shí)運(yùn)動(dòng)；H4速度慢并受丙酮酸抑制，所以心肌在正常情況下并不生成乳酸，而是將血液中的乳酸氧化生成丙酮酸，進(jìn)入三羧酸循環(huán)。骨骼肌產(chǎn)生的大量乳酸還可由肝臟氧化生成丙酮酸，再通過(guò)糖的異生轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?，供骨骼肌利用，稱(chēng)為乳酸循環(huán)或Coli氏循環(huán)。3. 生成乙醇：在酵母菌中，由丙酮酸脫羧酶催化生成乙醛，再由乙醇脫氫酶催化還原生成乙醇。五、其他單糖1. 果糖： 可由己糖激酶催化形成6-磷酸果糖而進(jìn)入酵解。己糖激酶對(duì)葡萄糖的親和力比果糖大12倍，只有在脂肪組織中，果糖含量比葡萄糖高，才由此途徑進(jìn)入酵解。肝臟中有果糖

14、激酶，可生成1-磷酸果糖，再被1-磷酸果糖醛縮酶裂解生成甘油醛和磷酸二羥丙酮，甘油醛由三碳糖激酶磷酸化生成3-磷酸甘油醛，進(jìn)入酵解。2. 半乳糖： 在半乳糖激酶催化下生成1-磷酸半乳糖（需鎂離子），再在1-磷酸半乳糖尿苷酰轉(zhuǎn)移酶催化下與UDP-葡萄糖生成UDP-半乳糖和1-磷酸葡萄糖，UDP-半乳糖被UDP-半乳糖4-差向酶催化生成UDP-葡萄糖。反應(yīng)是可逆的，半乳糖攝入不足時(shí)可用于合成半乳糖。3. 甘露糖： 由己糖激酶催化生成6-磷酸甘露糖，被磷酸甘露糖異構(gòu)酶催化生成6-磷酸果糖，進(jìn)入酵解。第三節(jié) 三羧酸循環(huán) 一、 丙酮酸脫氫酶復(fù)合體（一)反應(yīng)過(guò)程：5步，第一步不可逆。 1. 脫羧，生成羥乙

15、基TPP，由E1催化。 2. 羥乙基被氧化成乙?；?，轉(zhuǎn)移給硫辛酰胺。由E2催化。 3. 形成乙酰輔酶A。由E2催化。 4. 氧化硫辛酸，生成FADH2。由E3催化。 5. 氧化FADH2，生成NADH。復(fù)合體有60條肽鏈組成，直徑30nm，E1和E2各24個(gè)，E3有12個(gè)。其中硫辛酰胺構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)長(zhǎng)臂，在電荷的推動(dòng)下攜帶中間產(chǎn)物移動(dòng)。（二)活性調(diào)控此反應(yīng)處于代謝途徑的分支點(diǎn)，收到嚴(yán)密調(diào)控： 1. 產(chǎn)物抑制：乙酰輔酶A抑制E2，NADH抑制E3。可被輔酶A和NAD+逆轉(zhuǎn)。 2. 核苷酸反饋調(diào)節(jié)：E1受GTP抑制，被AMP活化。 3. 共價(jià)調(diào)節(jié)：E1上的特殊絲氨酸被磷酸化時(shí)無(wú)活性，水解后恢復(fù)活性。丙酮

16、酸抑制磷酸化作用，鈣和胰島素增加去磷酸化作用，ATP、乙酰輔酶A、NADH增加磷酸化作用。二、 三羧酸循環(huán)的途徑：8步。曾經(jīng)懷疑第一個(gè)組分是其他三羧酸，故名三羧酸循環(huán)。也叫Krebs循環(huán)。1. 輔酶A與草酰乙酸縮合，生成檸檬酸由檸檬酸縮合酶催化，高能硫酯鍵水解推動(dòng)反應(yīng)進(jìn)行。受ATP、NADH、琥珀酰輔酶A和長(zhǎng)鏈脂肪酰輔酶A抑制。ATP可增加對(duì)乙酰輔酶A的Km。氟乙酰輔酶A可形成氟檸檬酸，抑制下一步反應(yīng)的酶，稱(chēng)為致死合成，可用于殺蟲(chóng)劑。 2. 檸檬酸異構(gòu)化，生成異檸檬酸由順烏頭酸酶催化，先脫水，再加水。是含鐵的非鐵卟啉蛋白。需鐵及巰基化合物（谷胱甘肽或Cys等）維持其活性。 3. 氧化脫羧，生成

17、-酮戊二酸第一次氧化，由異檸檬酸脫氫酶催化，生成NADH或NADPH。中間物是草酰琥珀酸。是第二個(gè)調(diào)節(jié)酶，能量高時(shí)抑制。生理?xiàng)l件下不可逆，是限速步驟。細(xì)胞質(zhì)中有另一種異檸檬酸脫氫酶，需NADPH，不是別構(gòu)酶。其反應(yīng)可逆，與NADPH還原當(dāng)量有關(guān)。 4. 氧化脫羧，生成琥珀酰輔酶A第二次氧化脫羧，由-酮戊二酸脫氫酶體系催化，生成NADH。其中E1為-酮戊二酸脫氫酶，E2為琥珀酰轉(zhuǎn)移酶，E3與丙酮酸脫氫酶體系相同。機(jī)制類(lèi)似，但無(wú)共價(jià)調(diào)節(jié)。 5. 分解，生成琥珀酸和GTP是唯一一個(gè)底物水平磷酸化，由琥珀酰輔酶A合成酶（琥珀酰硫激酶）催化。GTP可用于蛋白質(zhì)合成，也可生成ATP。需鎂離子。 6. 脫氫

18、，生成延胡索酸第三步氧化還原反應(yīng)，由琥珀酸脫氫酶催化，生成FADH2。琥珀酸脫氫酶位于線(xiàn)粒體內(nèi)膜，直接與呼吸鏈相連。FADH2不與酶解離，電子直接轉(zhuǎn)移到酶的鐵原子上。 7. 水化，生成蘋(píng)果酸由延胡索酸酶催化，是反式加成，只形成L-蘋(píng)果酸。 8. 脫氫，生成草酰乙酸第四次氧化還原，由L-蘋(píng)果酸脫氫酶催化，生成NADH。反應(yīng)在能量上不利，由于草酰乙酸的消耗而進(jìn)行。三、 總結(jié) 1. 能量情況：每個(gè)循環(huán)產(chǎn)生3個(gè)NADH，1個(gè)FADH2，1個(gè)GTP，共12個(gè)ATP。加上酵解和丙酮酸脫氫，每個(gè)葡萄糖有氧氧化共產(chǎn)生36-38個(gè)ATP。 2. 不對(duì)稱(chēng)反應(yīng)：四、 回補(bǔ)反應(yīng)三羧酸循環(huán)的中間物是許多生物合成的前體，

19、如草酰乙酸和-酮戊二酸可用于合成天冬氨酸和谷氨酸，卟啉的碳原子來(lái)自琥珀酰輔酶A。這樣會(huì)降低草酰乙酸濃度，抑制三羧酸循環(huán)。所以必需補(bǔ)充草酰乙酸。 1. 丙酮酸羧化：與ATP、水和CO2在丙酮酸羧化酶作用下生成草酰乙酸。需要鎂離子和生物素。是調(diào)節(jié)酶，平時(shí)活性低，乙酰輔酶A可促進(jìn)其活性。 2. PEP+ CO2+GDP=草酰乙酸+GTP 由磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶催化，需Mn2+，在腦和心臟中有這個(gè)反應(yīng)。 3. 由天冬氨酸轉(zhuǎn)氨生成草酰乙酸，谷氨酸生成-酮戊二酸，異亮氨酸、纈氨酸、蘇氨酸和甲硫氨酸生成琥珀酰輔酶A。五、 乙醛酸循環(huán)六、 許多植物和微生物可將脂肪轉(zhuǎn)化為糖，是通過(guò)一個(gè)類(lèi)似三羧酸循環(huán)的乙醛酸

20、循環(huán)，將2個(gè)乙酰輔酶A合成一個(gè)琥珀酸。此循環(huán)生成異檸檬酸后經(jīng)異檸檬酸裂解酶催化，生成琥珀酸和乙醛酸，乙醛酸與另一個(gè)乙酰輔酶A縮合產(chǎn)生蘋(píng)果酸，由蘋(píng)果酸合成酶催化。然后與三羧酸循環(huán)相同。第四節(jié) 磷酸戊糖途徑 一、作用在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行（一)產(chǎn)生NADP，為生物合成提供還原力，如脂肪酸、固醇等。NADPH還可使谷胱甘肽維持還原態(tài)，維持紅細(xì)胞還原性。（二)產(chǎn)生磷酸戊糖，參加核酸代謝（三)是植物光合作用中從CO2合成葡萄糖的部分途徑二、途徑（一)氧化階段：生成5-磷酸核酮糖，并產(chǎn)生NADPH 1. 葡萄糖-6-磷酸在葡萄糖-6-磷酸脫氫酶作用下生成6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯，并產(chǎn)生NADPH。是此途徑的調(diào)控酶，催

21、化不可逆反應(yīng)，受NADPH反饋抑制。 2. 被6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯酶水解，生成6-磷酸葡萄糖酸。 3. 在6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶作用下脫氫、脫羧，生成5-磷酸核酮糖，并產(chǎn)生NADPH。（二)分子重排，產(chǎn)生6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛 1. 異構(gòu)化，由磷酸戊糖異構(gòu)酶催化為5-磷酸核糖，由磷酸戊糖差向酶催化為5-磷酸木酮糖。 2. 轉(zhuǎn)酮反應(yīng)。5-磷酸木酮糖和5-磷酸核糖在轉(zhuǎn)酮酶催化下生成3-磷酸甘油醛和7-磷酸景天庚酮糖。此酶也叫轉(zhuǎn)酮醇酶，需TPP和鎂離子，生成羥乙醛基TPP負(fù)離子中間物。 3. 轉(zhuǎn)醛反應(yīng)。7-景天庚酮糖與3-磷酸甘油醛在轉(zhuǎn)醛酶催化下生成4-磷酸赤蘚糖和6-磷酸果糖，反應(yīng)中酶分子的

22、賴(lài)氨酸氨基與酮糖底物生成西弗堿中間物。 4. 轉(zhuǎn)酮反應(yīng)。4-磷酸赤蘚糖與5-磷酸木酮糖在轉(zhuǎn)酮酶催化下生成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛。 5. 總反應(yīng)為：3核糖-5-磷酸=2果糖-6-磷酸+甘油醛-3-磷酸如細(xì)胞中磷酸核糖過(guò)多，可以逆轉(zhuǎn)反應(yīng)，進(jìn)入酵解。第五節(jié) 糖醛酸途徑 一、意義（一)解毒：肝臟中的糖醛酸有解毒作用，可與含羥基、巰基、羧基、氨基等基團(tuán)的異物或藥物結(jié)合，生成水溶性加成物，使其溶于水而排出。（二)生物合成：UDP-糖醛酸可用于合成粘多糖，如肝素、透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素等。（三)合成維生素C，但靈長(zhǎng)類(lèi)不能。（四)形成木酮糖，可與磷酸戊糖途徑相連。二、過(guò)程（一)6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)化為UDP-

23、葡萄糖，再由NAD連接的脫氫酶催化，形成UDP-葡萄糖醛酸。（二)合成維生素C：UDP-葡萄糖醛酸經(jīng)水解、還原、脫水，形成L-古洛糖酸內(nèi)酯，再經(jīng)L-古洛糖酸內(nèi)酯氧化酶氧化成抗壞血酸。靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物、豚鼠、印度果蝙蝠不能合成。（三)通過(guò)C5差向酶，形成UDP-艾杜糖醛酸。（四)L-古洛糖酸脫氫，再脫羧，生成L-木酮糖，然后與NADPH加氫生成木糖醇，還原NAD+生成木酮糖，與磷酸戊糖途徑相連。第六節(jié) 糖的異生 一、意義（一)將非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)樘?，以維持血糖恒定，滿(mǎn)足組織對(duì)葡萄糖的需要。人體可供利用的糖僅150克，而且儲(chǔ)量最大的肌糖原只供本身消耗，肝糖原不到12小時(shí)即全部耗盡，這時(shí)必需通過(guò)異生補(bǔ)充血糖，

24、以滿(mǎn)足腦和紅細(xì)胞等對(duì)葡萄糖的需要。（二)將肌肉酵解產(chǎn)生的乳酸合成葡萄糖，供肌肉重新利用，即乳酸循環(huán)。二、途徑 基本是酵解的逆轉(zhuǎn)，但有三步不同：（一)由丙酮酸生成磷酸烯醇式丙酮酸1. 丙酮酸在丙酮酸羧化酶作用下生成草酰乙酸此酶存在于肝和腎臟的線(xiàn)粒體中，需生物素和鎂離子。鎂離子與ATP結(jié)合，提供能量，生成羧基生物素，再轉(zhuǎn)給丙酮酸，形成草酰乙酸。此酶是別構(gòu)酶，受乙酰輔酶A調(diào)控，缺乏乙酰輔酶A時(shí)無(wú)活性。ATP含量高可促進(jìn)羧化。此反應(yīng)聯(lián)系三羧酸循環(huán)和糖異生，乙酰輔酶A可促進(jìn)草酰乙酸合成，如ATP含量高則三羧酸循環(huán)被抑制，異生加快。2. 草酰乙酸過(guò)膜：異生在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行，草酰乙酸要轉(zhuǎn)化為蘋(píng)果酸才能出線(xiàn)粒體

25、膜，在細(xì)胞質(zhì)中再氧化成草酰乙酸。這是由蘋(píng)果酸脫氫酶催化的，同時(shí)帶出一個(gè)NADH。因?yàn)榫€(xiàn)粒體中還原輔酶多，NAD+/NADH在細(xì)胞質(zhì)中是500-700，線(xiàn)粒體中是5-8。3. 磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶催化草酰乙酸生成PEP。反應(yīng)需GTP提供磷?；?，速度受草酰乙酸濃度和激素調(diào)節(jié)。胰高血糖素、腎上腺素、糖皮質(zhì)激素可增加肝臟中的酶量，胰島素相反。總反應(yīng)為：丙酮酸+ATP+GTP+H2O=PEP+ADP+GDP+Pi+H+反應(yīng)消耗2個(gè)高能鍵，比酵解更易進(jìn)行。（二)果糖二磷酸酶催化果糖-1，6-二磷酸水解為果糖-6-磷酸。需鎂離子。是別構(gòu)酶，AMP強(qiáng)烈抑制酶活，平時(shí)抑制酶活50%。果糖2，6-二磷酸也抑制

26、，ATP、檸檬酸和3-磷酸甘油酸可激活。（三)6-磷酸葡萄糖水解，生成葡萄糖。由葡萄糖-6-磷酸酶催化，需鎂離子。此酶存在于肝臟，腦和肌肉沒(méi)有?？偡磻?yīng)為：2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H+4H2O=葡萄糖+NAD+ +4ADP+2GDP+6Pi三、糖異生的前體（一)三羧酸循環(huán)的中間物，如檸檬酸、琥珀酸、蘋(píng)果酸等。（二)大多數(shù)氨基酸是生糖氨基酸，如丙氨酸、絲氨酸、半胱氨酸等，可轉(zhuǎn)變?yōu)槿人嵫h(huán)的中間物，參加異生。（三)肌肉產(chǎn)生的乳酸，可通過(guò)乳酸循環(huán)（Cori循環(huán)）生成葡萄糖 。l 反芻動(dòng)物胃中的細(xì)菌將纖維素分解為乙酸、丙酸、丁酸等，奇數(shù)碳脂肪酸可轉(zhuǎn)變?yōu)殓牾］o酶A，參加異生。第七節(jié)

27、 糖原的合成與分解 一、分解代謝（一)糖原磷酸化酶從非還原端水解-1，4糖苷鍵，生成1-磷酸葡萄糖。到分支點(diǎn)前4個(gè)殘基停止，生成極限糊精。可分解40%。有a,b兩種形式，b為二聚體，磷酸化后生成有活性的a型四聚體。b也有一定活性，受AMP顯著激活。（二)去分支酶：有兩個(gè)活性中心，一個(gè)是轉(zhuǎn)移酶，將3個(gè)殘基轉(zhuǎn)移到另一條鏈，留下以-1，6鍵相連的分支點(diǎn)。另一個(gè)活性中心起脫支酶作用，水解分支點(diǎn)殘基，生成游離葡萄糖。（三)磷酸葡萄糖變位酶：催化1-磷酸葡萄糖生成6-磷酸葡萄糖，經(jīng)1，6-二磷酸葡萄糖中間物。（四)肝臟、腎臟、小腸有葡萄糖6-磷酸酶，可水解生成葡萄糖，補(bǔ)充血糖。肌肉和腦沒(méi)有，只能氧化供能。

28、二、合成：與分解不同（一)在UDP-葡萄糖焦磷酸化酶作用下，1-磷酸葡萄糖生成UDP-葡萄糖，消耗一個(gè)UTP，生成焦磷酸。（二)糖原合成酶將UDP-葡萄糖的糖基加在糖原引物的非還原端葡萄糖的C4羥基上。引物至少要有4個(gè)糖基，由引發(fā)蛋白和糖原起始合成酶合成，將UDP-葡萄糖加在引發(fā)蛋白的酪氨酸羥基上。糖原合成酶a磷酸化后活性降低，稱(chēng)為b，其活性依賴(lài)別構(gòu)效應(yīng)物6-磷酸葡萄糖激活。（三)分支酶合成支鏈。從至少11個(gè)殘基的鏈上將非還原端7個(gè)殘基轉(zhuǎn)移到較內(nèi)部的位置，形成1，6鍵分支。新的分支必需與原有糖鏈有4個(gè)殘基的距離。分支可加快代謝速度，增加溶解度。三、衍生糖的合成（一)GDP-巖藻糖GlcGlc-

29、6-PFru-6-PMan-6-PMan-1-PGDP-ManGDP-巖藻糖（二)UDP-葡萄糖胺Fru-6-P葡萄糖胺-6-PNacG-6-PNAcG-1-PUDP-NacG（三)CMP-唾液酸UDP-NAcGN-乙酰神經(jīng)氨酸-9-磷酸N-乙酰神經(jīng)氨酸（唾液酸）CMP-唾液酸第八節(jié) 糖代謝的調(diào)節(jié) 一、酵解的調(diào)節(jié)：三個(gè)酶。通過(guò)能量與生物合成的原料調(diào)節(jié)。（一)磷酸果糖激酶是限速酶。其調(diào)節(jié)物有：1. ATP是底物，也是負(fù)調(diào)節(jié)物，可被AMP逆轉(zhuǎn)。當(dāng)細(xì)胞中能荷（ATP/AMP）高時(shí)，酶對(duì)6-磷酸果糖的親和力降低。2. 檸檬酸是三羧酸循環(huán)的第一個(gè)產(chǎn)物，其濃度增加表示生物合成的前體過(guò)剩，可加強(qiáng)ATP的抑制

30、作用。3. 氫離子也有抑制作用，可防止乳酸過(guò)多引起血液酸中毒。4. 2，6-二磷酸果糖是別構(gòu)活化劑，可增加對(duì)底物的親和力。由磷酸果糖激酶2合成，在果糖二磷酸酶催化下水解成6-磷酸果糖。這兩個(gè)酶稱(chēng)為前后酶或雙功能酶，組成相同，其絲氨酸磷酸化后起磷酸酶作用，去磷酸則起激酶作用。（二)己糖激酶控制酵解的入口，因?yàn)?-磷酸葡萄糖的用處較多，參加磷酸戊糖途徑、糖醛酸途徑和糖原合成等，所以不是關(guān)鍵酶，由產(chǎn)物反饋抑制，磷酸果糖激酶活性降低則6-磷酸葡萄糖積累，抑制己糖激酶活性。（三)丙酮酸激酶控制出口。 1. 1，6-二磷酸果糖起活化作用，與磷酸果糖激酶協(xié)調(diào)，加速酵解。 2. 丙酮酸轉(zhuǎn)氨生成丙氨酸，別構(gòu)抑制

31、，表示生物合成過(guò)剩。 3. 其三種同工酶調(diào)節(jié)不同，肝臟的L型同工酶受ATP別構(gòu)抑制，且有可逆磷酸化。血糖低時(shí)被級(jí)聯(lián)放大系統(tǒng)磷酸化，降低活性，而肌肉中的M型不受磷酸化調(diào)節(jié)，血糖低時(shí)也可酵解供能。A型介于兩者之間。二、三羧酸循環(huán)的調(diào)控由三個(gè)酶調(diào)控：檸檬酸合成酶、異檸檬酸脫氫酶和-酮戊二酸脫氫酶。第一步是限速步驟，受底物濃度影響和ATP的抑制。ATP還抑制異檸檬酸脫氫酶，ADP起激活作用。NADH對(duì)三種酶都抑制。琥珀酰輔酶A與乙酰輔酶A競(jìng)爭(zhēng)，抑制檸檬酸合成酶和-酮戊二酸脫氫酶。草酰乙酸濃度低，是影響三羧酸循環(huán)速度的重要因素。三、酵解、三羧酸循環(huán)與氧化磷酸化給高速酵解的細(xì)胞氧氣，則葡萄糖消耗減少，乳酸

32、堆積終止，稱(chēng)為巴斯德效應(yīng)。原因是有氧時(shí)丙酮酸氧化，產(chǎn)生大量ATP，抑制酵解和三羧酸循環(huán)。三者都由能荷控制。四、糖異生和酵解的協(xié)調(diào)（一)高濃度的6-磷酸葡萄糖抑制己糖激酶，促進(jìn)異生。（二)酵解和異生的控制點(diǎn)是6-磷酸果糖與1，6-二磷酸果糖的轉(zhuǎn)化。ATP和檸檬酸促進(jìn)異生，抑制酵解。2，6-二磷酸果糖相反，是重要調(diào)節(jié)物。（三)丙酮酸與磷酸烯醇式丙酮酸的轉(zhuǎn)化，丙酮酸羧化酶受乙酰輔酶A激活，ADP抑制；丙酮酸激酶被ATP、NADH和丙氨酸抑制。（四)無(wú)效循環(huán)：由不同酶催化的兩個(gè)相反代謝反應(yīng)條件不同，一個(gè)需要ATP參加，另一個(gè)進(jìn)行水解，結(jié)果只是消耗能量，反應(yīng)物不變，稱(chēng)為無(wú)效循環(huán)?？捎糜诋a(chǎn)熱。五、糖原代謝

33、的調(diào)節(jié)其分解與合成主要由糖原磷酸化酶和糖原合成酶控制。二者都受可逆磷酸化調(diào)節(jié)，效果相反。激素通過(guò)cAMP促進(jìn)磷酸化作用，使磷酸化酶成為a型（有活性），合成酶變成b型（無(wú)活性）。合成酶由蛋白激酶磷酸化。六、神經(jīng)和激素對(duì)血糖的調(diào)節(jié)血糖濃度一般在80-120mg/100ml，稱(chēng)為葡萄糖耐量。腎糖閾為160-180，血糖過(guò)多則從尿排出。血糖低于70或過(guò)度興奮可刺激延腦第四腦室“糖中樞”，引起肝糖原分解。下丘腦可分泌皮質(zhì)釋放因子，作用于腎上腺皮質(zhì)，升高血糖。影響糖代謝的激素有：1.胰島素：由胰島細(xì)胞分泌，促進(jìn)糖原合成酶活性，誘導(dǎo)葡萄糖激酶合成，加強(qiáng)磷酸果糖激酶作用。低血糖效應(yīng)。2.腎上腺素和胰高血糖素：

34、通過(guò)cAMP激活糖原磷酸化酶，誘導(dǎo)肝中磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶和果糖二磷酸酶的合成，促進(jìn)異生，升高血糖。3.生長(zhǎng)激素：抗胰島素，抑制糖原分解和葡萄糖氧化。促腎上腺皮質(zhì)激素可阻礙肌糖原氧化，促進(jìn)肝糖原合成。4.甲狀腺素：促進(jìn)糖的異生和糖原分解，增加小腸對(duì)葡萄糖的吸收，升高血糖。以上激素都是水溶性激素，通過(guò)cAMP起作用。第九節(jié) 光合作用 1771年J. Priestly發(fā)現(xiàn)植物能“凈化被燃燒的蠟燭所惡化的空氣”。后來(lái)普里斯特利因同情法國(guó)革命而被迫離開(kāi)英國(guó)。拉瓦錫發(fā)現(xiàn)了氧化現(xiàn)象和物質(zhì)不滅定律，打破了燃素假說(shuō)；荷蘭人發(fā)現(xiàn)植物在陽(yáng)光下可以?xún)艋諝?，在黑暗中?huì)惡化空氣。瑞士人根據(jù)物質(zhì)不滅定律證明光合作用

35、中有水參加；德國(guó)人羅伯特f邁耶發(fā)現(xiàn)能量守恒定律，指出光合作用是光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過(guò)程。每年光合作用可轉(zhuǎn)化1017千卡自由能，相當(dāng)于同化1010噸碳。一、概述（一)光合細(xì)胞捕獲光能并轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過(guò)程，即利用光能將CO2轉(zhuǎn)化為有機(jī)物的過(guò)程稱(chēng)為光合作用。綠色植物以水為電子供體，放出氧氣，光合細(xì)菌以H2S等為供體，不放出氧氣。（二)光合作用分為兩個(gè)階段，第一階段是光反應(yīng)，由光合色素將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，并形成ATP和NADPH。第二階段是暗反應(yīng)，用ATP和NADPH將CO2還原為糖或其他有機(jī)物，不需要光。（三)葉綠體是光合作用的器官，有外膜和內(nèi)膜，膜上有光合色素。膜包著基質(zhì)，其中有暗反應(yīng)需要的酶。細(xì)菌無(wú)葉綠體。二、光反應(yīng)（一)光系統(tǒng)1. 光系統(tǒng)I：700nm激活，產(chǎn)生NADPH2. 光系統(tǒng)II：680nm激活，產(chǎn)生O2