沈陽藥科大學(xué)生物化學(xué)糖的化學(xué)

1、二 糖類代謝第一節(jié) 糖的概念、分布及主要生化功能糖類廣泛分布于動植物體內(nèi)，從細(xì)菌到高等動物都含有糖類物質(zhì)。動物血液含有葡萄糖，肝臟、肌肉組織含有糖原。植物體內(nèi)含糖最多，如根莖中的纖維素，種子及塊莖中的淀粉，水果中的葡萄糖和果糖等。糖類含量約占植物體干重的80%。經(jīng)過化學(xué)分析，所有糖分子中都含有C、H、O元素，早先的研究發(fā)現(xiàn)糖類中H與O的比例是2:1，與水（H2O）中兩元素的比例相同，所以糖類又稱為碳水化合物。但是后來的研究發(fā)現(xiàn)并非都是這樣，如鼠李糖（C6H12O5）、脫氧核糖（C5H10O4）等的H與O的比例不是2:1；而有些化合物如乳酸（C3H6O3）卻并不是糖。目前認(rèn)為糖是一類多羥基醛或多

2、羥基酮及其縮合物和衍生物的總稱。能量供給是糖類的主要生理功能，人及動物所需要的能量主要靠食物中的糖類（尤其是淀粉）供給。食草動物和某些微生物還能消化吸收纖維素作為能源。糖類還是機體結(jié)構(gòu)的重要組成成分，纖維素是植物的莖桿中主要起支持作用的結(jié)構(gòu)物質(zhì)成分，在人及動物細(xì)胞間質(zhì)當(dāng)中的粘多糖也是結(jié)構(gòu)物質(zhì)；此外，糖類與蛋白質(zhì)或脂類結(jié)合形成的糖蛋白和糖脂在機體內(nèi)有著重要的生物學(xué)功能，如決定人血型的物質(zhì)就具有糖結(jié)構(gòu)的決定簇，腫瘤細(xì)胞所特有的抗原決定簇成分主要也是糖，高等動物血液循環(huán)中糖蛋白的存活時間受其糖鏈結(jié)構(gòu)的控制，淋巴細(xì)胞和血細(xì)胞在循環(huán)系統(tǒng)中的壽命與其細(xì)胞表面的糖基有著密切的關(guān)系，核糖及脫氧核糖是核苷酸的組

3、成部分，參與核酸的組成。從這些例子可以看出糖類及其復(fù)合物的生物學(xué)功能的重要性。第二節(jié) 自然界存在的重要多糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)及生理功能一 糖的分類根據(jù)糖分子中糖單位的組成數(shù)目的多少特點,將糖類分為單糖、寡糖、多糖和結(jié)合糖四類。（一） 單糖單糖（monosaccharide）是不能用水解的方法再進行降解的糖，是最簡單的糖，是糖類生物大分子結(jié)構(gòu)組成的基本單位。葡萄糖、果糖、核糖等都是單糖；葡萄糖胺、葡萄糖醛酸等是單糖的衍生物。根據(jù)單糖所含碳原子數(shù)目的多少，可分別命名為丙糖（三碳糖）、丁糖（四碳糖）、戊糖（五碳糖）、己糖（六碳糖）、庚糖（七碳糖）。生物界存在的單糖及其衍生物近200種，而在人體內(nèi)具有生理作用

4、的單糖只有十余種，其中重要的有葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖及脫氧核糖等。人體內(nèi)葡萄糖以游離型和結(jié)合型兩種方式存在，在體液中葡萄糖以游離形式存在，是糖在體內(nèi)的運輸形式，而以糖原結(jié)合形式貯存。而核糖和脫氧核糖都是核酸的組成成分，以結(jié)合形式參與體內(nèi)遺傳物質(zhì)的形成。（二）寡糖寡糖（oligosaccharides）是由2個至10個少許單糖分子縮合而成的低聚糖。根據(jù)組成其分子的單糖數(shù)目多少，分為二糖、三糖、四糖等。二糖是自然界中分布最廣的一類寡糖，如蔗糖、麥芽糖、乳糖等。-、-、-環(huán)狀糊精分別是由6個、7個、8個葡萄糖以糖苷鍵連起來的環(huán)形寡糖。此外還有許多種類的寡糖，它們與蛋白質(zhì)結(jié)合以糖蛋白的形式存在，這

5、些寡糖對糖蛋白的功能具有十分重要的作用。（三）多糖多糖（polysaccharides）是由至少20個以上的單糖分子縮合而成的多聚糖。它們廣泛地存在于動植物體內(nèi)，根據(jù)來源不同可分為植物多糖、動物多糖、微生物多糖；根據(jù)其組成成分的不同可分為同聚多糖和雜聚多糖。1同聚多糖或均一多糖由同一種類的單糖分子縮合形成的多糖稱為同聚多糖（homopolysaccharides）或均一多糖。最常見的同聚多糖是由葡萄糖縮合而成的葡聚糖，如植物淀粉、纖維素、動物糖原、幾丁質(zhì)等。糖原（又稱動物淀粉）是由許多葡萄糖分子通過-1，4和-1，6糖苷鍵連接而成的多糖，分子量約在100萬1000萬之間。糖原是動物體內(nèi)糖類理想

6、的貯存形式，可逆地調(diào)節(jié)葡萄糖的動態(tài)平衡，對保持血糖濃度的穩(wěn)定具有重要意義。2雜聚多糖或不均一多糖由二種以上單糖或單糖衍生物縮合而成的聚多糖，稱為雜聚多糖（heteropolysaccharides）或不均一多糖。糖胺聚糖（又稱粘多糖）是最常見的雜聚多糖，通常是由氨基己糖和糖醛酸結(jié)合的二糖單位（或四糖單位）重復(fù)出現(xiàn)形成的長鏈多聚陰離子多糖。體內(nèi)重要的糖胺聚糖有透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、硫酸角質(zhì)素、肝素等。如透明質(zhì)酸是由葡萄糖醛酸和乙酰氨基葡萄糖的二糖單位重復(fù)出現(xiàn)聚合而成的。糖胺聚糖是一類含氮的雜聚多糖，分子中二糖單位可多達(dá)2500個，分子量很大。糖胺聚糖是結(jié)締組織和細(xì)胞間質(zhì)的基本組成成分。（四）結(jié)合

7、糖結(jié)合糖是指糖與非糖物質(zhì)如蛋白質(zhì)或脂類共價結(jié)合形成的復(fù)合糖類。常見的結(jié)合糖有糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂等。1糖蛋白糖蛋白（glycoproteins）是以蛋白質(zhì)為主體，在多肽鏈的特定氨基酸殘基上與一條或多條寡糖鏈以共價鍵相結(jié)合形成的復(fù)合分子。寡糖鏈多有分枝。每條寡糖鏈所含單糖或單糖衍生物的數(shù)量一般不超過15個。不同種類的糖蛋白中其糖的含量相差較大。一般來說，糖蛋白中糖含量少于蛋白質(zhì)含量，其特性表現(xiàn)為蛋白質(zhì)的性質(zhì)，但糖成分對糖蛋白分子的生理功能也有重要影響。常見的糖蛋白有人紅細(xì)胞膜糖蛋白、血漿糖蛋白、粘液糖蛋白等。另外，許多功能酶也是糖蛋白，具有運輸功能的蛋白質(zhì)也有不少是糖蛋白本質(zhì)，很多激素、動物血

8、型物質(zhì)、作為結(jié)構(gòu)物質(zhì)或起著保護作用的蛋白質(zhì)等，也是糖蛋白。2蛋白聚糖蛋白聚糖（proteoglycans）主要是由糖胺聚糖與蛋白質(zhì)通過共價鍵連接形成的復(fù)合糖類。其中糖胺聚糖具有粘稠性，所以蛋白聚糖又稱為粘蛋白。蛋白聚糖的分子結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，它由許多單體聚合而成。蛋白聚糖分子的單體其形狀象瓶刷一樣，蛋白質(zhì)分子分布在中間，稱為核心蛋白，幾十條甚至上百條糖胺聚糖密集地排列在核心蛋白周圍（圖2-1a）。大量的單體通過連接蛋白的連接作用形成蛋白聚糖集合體（圖2-1b）。蛋白聚糖分子中糖的含量較多，蛋白質(zhì)含量相對少，其特性主要表現(xiàn)為多糖的性質(zhì)。根據(jù)組織來源的不同可分別稱為軟骨蛋白聚糖、動脈蛋白聚糖、角膜蛋白

9、聚糖等；或者按其所含糖胺聚糖種類的不同分別稱為硫酸軟骨素蛋白聚糖、硫酸皮膚素蛋白聚糖以及肝素蛋白聚糖等。蛋白聚糖是構(gòu)成動物結(jié)締組織大分子的基本成分，也存在于細(xì)胞表面，參與細(xì)胞之間，或者細(xì)胞與基質(zhì)之間的相互作用，對機體具有重要的生理功能。 核心蛋白糖胺聚糖b蛋白聚糖集合體連接蛋白a蛋白聚糖單體圖2-1 蛋白聚糖結(jié)構(gòu)示意圖3糖脂糖脂（glycolipids）是單糖或寡糖鏈與脂類以共價鍵結(jié)合形成的復(fù)合糖類，組成和整體性質(zhì)以脂類為主。體內(nèi)重要的糖脂有鞘糖脂和糖基甘油酯兩類。糖脂廣泛存在于生物體內(nèi)，具有重要的生理功能，參與細(xì)胞與細(xì)胞之間的相互識別與作用，參與細(xì)胞生長的調(diào)節(jié)、癌變和信息傳遞以及與生物活性因

10、子的相互作用，還有細(xì)胞表面標(biāo)記和抗原及免疫學(xué)功能。4脂多糖脂多糖（Lipopolysaccharide）也是糖與脂類結(jié)合形成的復(fù)合糖類，與糖脂不同之處在于以糖為主要成分，表現(xiàn)為多糖的性質(zhì)。常見的有胎盤脂多糖、細(xì)菌脂多糖等。二、重要多糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)及生理功能（一）淀粉淀粉（starch）是高等植物的貯存多糖，在植物種子、塊莖與果實中含量最多。大米中淀粉的含量可高達(dá)70%80%，它是供給人體能量的主要營養(yǎng)物質(zhì)。天然淀粉含有直鏈淀粉（amylose）和支鏈淀粉（amylopectin）兩種成分組成。它們都是由-D-葡萄糖縮合而成的同聚多糖。直鏈淀粉是由-1，4糖苷鍵相連而成的直鏈結(jié)構(gòu)，分子量約為3.2

11、×104 1×105。其空間結(jié)構(gòu)為中空的螺旋狀，每6個葡萄糖單位螺旋一周。支鏈淀粉的分子比直鏈淀粉大，分子量約為1×105 1×106之間，它通常是由約2430個葡萄糖單位以-1，4糖苷鍵相連而成的多個較短的直鏈，每兩個短直鏈之間再由-1，6糖苷鍵連接，其化學(xué)結(jié)構(gòu)的部分示意如圖2-2。 OCH2OHOOOOOHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOOOOOOOCH2OHCH2OHCH2OHCH2444441111161,6糖苷鍵1,4糖苷鍵圖2-2 支鏈淀粉主鏈、分枝鏈之間的結(jié)合鍵在冷水中淀粉不溶解，但在加熱的情況下淀粉可以吸收水分而膨脹成糊狀。直鏈淀粉

12、遇碘產(chǎn)生藍(lán)色，可能是由于葡萄糖單位形成6圈以上螺旋所致。支鏈淀粉遇碘產(chǎn)生紫紅色。淀粉水解會產(chǎn)生一系列分子大小不等的多糖稱為糊精（dextrins）。隨著淀粉水解程度的逐步加深，一般先生成淀粉糊精（遇碘成藍(lán)色），繼而生成紅糊精（遇碘成紅色），再生成無色糊精（遇碘不顯色）以及麥芽糖，最終生成結(jié)構(gòu)單位葡萄糖。（二）糖原糖原（glycogen）又稱動物淀粉，主要存在于動物肝臟及肌肉組織中，是動物體內(nèi)的貯存多糖。與淀粉相同也是由-D-葡萄糖構(gòu)成的同聚多糖，分子量約在2.7×105 3.5×106之間。其結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉相似，也是-1，4糖苷鍵連接的葡萄糖多聚物，帶有由-1，6糖苷鍵連接

13、的分支，與支鏈淀粉相比，糖原的每條主鏈相對較短，約含810個葡萄糖單位，其基本結(jié)構(gòu)如圖2-3。 圖2-3 糖原分子的部分結(jié)構(gòu)示意圖糖原遇碘產(chǎn)生紅色，徹底水解后生成D-葡萄糖。糖原的生理功能是：肌肉中的糖原為肌肉收縮提供能量，肝臟中糖原可分解為葡萄糖進入血液循環(huán)，再運輸?shù)綑C體各組織利用，當(dāng)血糖濃度升高時，葡萄糖單糖再轉(zhuǎn)化成糖原在肝臟中貯存起來。（三）葡聚糖葡聚糖（dextran）又稱右旋糖酐。是酵母菌及某些細(xì)菌中的貯存多糖。它也是由多個葡萄糖縮合而成的同聚多糖。但與糖原、淀粉的結(jié)構(gòu)不同，在于葡萄糖之間幾乎都是-1，6糖苷鍵連接，少數(shù)也通過-1，2、-1，3、或-1，4等糖苷鍵連接而形成分支狀。右

14、旋糖苷作為血漿的代用品已在臨床上使用。（四）纖維素纖維素（cellulose）是自然界最豐富的有機物質(zhì)，其含量約占生物界全部有機碳化合物的一半以上，是植物細(xì)胞壁的重要構(gòu)成成分，對植物組織起到支持的作用。纖維素是由-D-葡萄糖借-1，4糖苷鍵連接而成的直鏈同聚多糖，其分子中的-D-葡萄糖連接方式見圖2-4。 OCH2OHOOOHOHOHOHOHOHOOOOCH2OHCH2OH444111圖2-4 纖維素分子的-D-葡萄糖連接方式纖維素不溶于水、稀酸及稀堿。其結(jié)構(gòu)中的-1，4糖苷鍵對酸水解有強烈的抵抗力，用無機強酸水解可以產(chǎn)生D-葡萄糖及部分水解產(chǎn)物纖維二糖。大多數(shù)哺乳動物的消化道不分泌能水解-1

15、，4-糖苷鍵的酶，因此它們不能消化纖維素，不能以纖維素作為能源物質(zhì)。但反芻動物（牛、羊）消化道中存在的細(xì)菌能產(chǎn)生水解纖維素的酶，所以這些動物能利用纖維素作飼料。纖維素結(jié)構(gòu)中的每一個葡萄糖殘基含有三個自由羥基，因此能與酸形成酯。濃硝酸與纖維素作用生成硝化纖維素（纖維素三硝酸酯），是炸藥的原料之一。纖維素一硝酸酯和二硝酸酯混合的醇醚溶液稱為火棉膠，廣泛應(yīng)用在醫(yī)藥、化學(xué)工業(yè)上。纖維素與醋酸結(jié)合生成的醋酸纖維素是多種塑料的原料。羧甲基纖維素（CM纖維素）、二乙氨乙基纖維素（DEAE纖維素）等都是常用的生化分析試劑，都是由纖維素作為支持介質(zhì)而制成的離子交換劑。人體本身雖然不能消化吸收纖維素，但是纖維素可

16、以作為有機物和無機物的吸附劑，為胃腸道中生存的正常菌群利用，維持正常菌群的生長平衡；另外，適當(dāng)增加食物中的纖維素成分，還可以增強胃腸道的蠕動，促進排便，改善消化功能。（五）瓊膠瓊膠（agar）又稱瓊脂，是一些海藻所含的多糖。其單糖組成為L-及D-半乳糖。它的化學(xué)結(jié)構(gòu)是9個D-半乳糖單位以-1，3-糖苷鍵連接成短鏈，再以-1，4-糖苷鍵與L-半乳糖相連，L-半乳糖C6上的羥基被硫酸基酯化（圖2-5）。 OOOHOOHOHOHHOOOOCH2OHCH2OH44111HOCH2OH423RR=-COH2SO3H8(D-半乳糖)(L-半乳糖)圖2-5 瓊膠結(jié)構(gòu)示意圖瓊膠不能溶于冷水，可以吸水膨脹，但可

17、溶于熱水成溶膠，冷卻后成凝膠。瓊膠不能被微生物分解利用，所以用作微生物固體培養(yǎng)基的凝固劑。（六）幾丁質(zhì)幾丁質(zhì)（chitin）又稱殼多糖或甲殼素，是蝦、蟹以及昆蟲甲殼的主要組成成分，在低等植物、菌類和藻類的細(xì)胞膜，高等植物的細(xì)胞壁中也含有幾丁質(zhì)，含量僅次于纖維素。幾丁質(zhì)是由N-乙酰氨基葡萄糖通過-1，4糖苷鍵連接起來的同聚多糖（圖2-6）。幾丁質(zhì)具有抗化學(xué)藥物和對射線輻射的防護作用，廣泛地應(yīng)用在食品、化工、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域。 OOHHOHNHCH2OHHHHCH3COn圖2-6 幾丁質(zhì)結(jié)構(gòu)示意（七）粘多糖類粘多糖（mucopolysaccharides）是一類含氮的雜聚多糖，存在于動物的結(jié)締組織和

18、細(xì)胞間質(zhì)中。化學(xué)結(jié)構(gòu)通常由糖醛酸及氨基己糖組成，有的含磺酸基團。下面介紹幾類具有代表性的粘多糖：（1） 透明質(zhì)酸 透明質(zhì)酸（hyaluronic acid）存在于動物的結(jié)締組織、眼球的玻璃體、角膜、關(guān)節(jié)液中。因為其大分子吸水性很強，在水中能形成粘度很大的膠狀溶液，故對細(xì)胞具有粘合和保護的作用。在某種細(xì)菌和蜂毒中存在著透明質(zhì)酸酶可以水解透明質(zhì)酸，使其特有的粘性喪失而利于異物的入侵。透明質(zhì)酸酶也可以是一種藥物，利用它對透明質(zhì)酸的水解作用，作為藥物的滲透劑，解除細(xì)胞外圍透明質(zhì)酸的防護作用，使藥物更容易擴散到病變部位，從而提高對疾病的治療效果。透明質(zhì)酸由D-葡萄糖醛酸和N-乙酰氨基葡萄糖交替排列組成。

19、分子結(jié)構(gòu)中葡萄糖醛酸與N-乙酰氨基葡萄糖以-1，3糖苷鍵連接組成二糖單位（圖2-7），后者再以-1，4糖苷鍵同另一個二糖單位連接成線性結(jié)構(gòu)。 OCOOHOOHOHNHCOCH3OOCH2OHHHHHHHHHOHnHH-D-葡糖醛酸 N-乙酰氨基葡萄糖圖2-7 透明質(zhì)酸的二糖單位（2） 硫酸軟骨素 硫酸軟骨素（chondroitin sulfate）是體內(nèi)含量最高的粘多糖，為軟骨的主要成分。其結(jié)構(gòu)也是一類二糖的聚合物，分為A、B、C三種（圖2-8），其組成單位如下：硫酸軟骨素A：葡萄糖醛酸-1，3-N-乙酰氨基半乳糖-4-硫酸酯硫酸軟骨素B：艾杜糖醛酸-1，3-N-乙酰氨基半乳糖-4-硫酸酯硫酸

20、軟骨素C：葡萄糖醛酸-1，3-N-乙酰氨基半乳糖-6-硫酸酯其中硫酸軟骨素B是存在于皮膚的粘多糖，也稱為硫酸皮膚素。硫酸軟骨素AOCOOHOOHNHCOCH3OOCH2OHHHHHHHHnHHHHO3SOOH-葡糖醛酸 N-乙酰氨基半乳糖(4)硫酸酯OCOOHOOHNHCOCH3OOCH2OHHHHHHHHnHHHHO3SOHO硫酸軟骨素B艾杜糖醛酸 N-乙酰氨基半乳糖(4)硫酸酯OCOOHOOHOHNHCOCH3OOCH2OSO3HHHHHHHHOHnHHH硫酸軟骨素C-葡糖醛酸 N-乙酰氨基半乳糖(6)硫酸酯圖2-8 硫酸軟骨素A、硫酸軟骨素B、硫酸軟骨素C硫酸軟骨素具有降血脂和溫和的抗凝

21、血作用，臨床用于冠心病和動脈粥樣硬化的治療。（3） 肝素肝素（heparin）最早是在肝臟中發(fā)現(xiàn)的故稱為肝素。但它也存在于肺、血管壁、腸粘膜等組織中，是動物體內(nèi)一種天然的抗凝血物質(zhì)。肝素是由硫酸氨基葡萄糖、葡萄糖醛酸和艾杜糖醛酸的硫酸酯組成。其結(jié)構(gòu)中氨基葡萄糖苷為型，糖醛酸糖苷為型，肝素分子中四糖重復(fù)單位結(jié)構(gòu)見圖2-9。 OCOOHOOOHOROHOOOOCH2OROHNHRCOOHOHOCH2OHNHROHR=SO3Hn圖2-9 肝素中四糖重復(fù)單位結(jié)構(gòu)示意圖在臨床上肝素用于體外血液循環(huán)時的抗凝劑，也用于防止脈管中血栓的形成。肝素能使細(xì)胞膜上的脂蛋白脂酶釋放進入血液，該酶能水解極低密度脂蛋白所

22、攜帶的脂肪，因而肝素具有降血脂的作用。經(jīng)水解去除硫酸基制成的改構(gòu)肝素，其抗凝血作用降低，但降血脂作用不改變，可以使降血脂過程中的溶血反應(yīng)降低。體內(nèi)重要的粘多糖除了上述三種以外，還有硫酸角質(zhì)素（keratan sulfate）、硫酸類肝素（heparan sulfate）等（表2-1）。表2-1 粘多糖的組成成分及分布名 稱主 要 組 成 成 分分 布透明質(zhì)酸硫酸軟骨素A硫酸軟骨素B硫酸軟骨素C軟骨素硫酸角質(zhì)素肝素硫酸肝素乙酰葡萄糖胺，D-葡萄糖醛酸乙酰半乳糖胺，D-葡萄糖醛酸，硫酸乙酰半乳糖胺，L艾杜糖醛酸，硫酸乙酰半乳糖胺，D-葡萄糖醛酸，硫酸乙酰半乳糖胺，D-葡萄糖醛酸乙酰葡萄糖胺，D半乳

23、糖，硫酸磺酰葡萄糖胺，D-葡萄糖醛酸，硫酸乙酰葡萄糖胺，D半乳糖醛酸，硫酸眼球玻璃體、臍帶、關(guān)節(jié)軟骨、骨皮膚、腱、心瓣膜軟骨、臍帶、腱皮膚角膜、肋骨肝、肺、腎、腸粘膜等肝、肺等粘多糖類又被稱為糖胺聚糖（glycosaminoglycan），它們的基本結(jié)構(gòu)單元都是以氨基己糖和糖醛酸組成的二糖單位，經(jīng)過這種單位的多次重復(fù)而構(gòu)成糖胺聚糖大分子。由于這類多糖都含有糖醛酸及磺酸基，顯酸性，所以這類多糖也被稱為酸性多糖。由糖胺聚糖鏈（一條或數(shù)條）以共價方式與蛋白質(zhì)大分子連接組成的蛋白聚糖，在體內(nèi)分布廣泛，具有重要的生理功能。（八）細(xì)菌多糖（1）肽聚糖 肽聚糖（peptidoglycan）又稱胞壁質(zhì)（mur

24、ein）是構(gòu)成細(xì)菌細(xì)胞壁基本骨架的主要成分。肽聚糖是一種多糖與氨基酸鏈相連接的多糖復(fù)合物，由于此類復(fù)合物中氨基酸鏈不如蛋白質(zhì)組成中氨基酸殘基長，因此，該聚合物稱為肽聚糖。肽聚糖的多糖鏈?zhǔn)怯蒒-乙酰氨基葡萄糖或稱N-乙酰葡萄糖胺（N-acetyl-glucosamine簡稱NAG）和N-乙酰胞壁酸（N-acetyl-muramic acid 簡稱NAM）以-1，4鍵連接而成的二糖，此二糖為肽聚糖的重復(fù)單位。每一個二糖單位中的N-乙酰胞壁酸再與一個由L-丙氨酸、D-谷氨酸、L-賴氨酸和D-丙氨酸組成的四肽相連接。相鄰多糖鏈上的四肽再通過由5個甘氨酸組成的五肽進一步交聯(lián)形成肽聚糖（圖2-10）。OC

25、H2OHOOOHH3CONHCOCH3NHCOCH3CHOCH2OHCL-丙氨酸D-谷氨酸L-賴氨酸D-丙氨酸肽聚糖重復(fù)單位N-乙酰葡萄糖胺N-乙酰胞壁酸：N-乙酰胞壁酸殘基：N-乙酰-D-葡萄糖胺殘基：五肽交聯(lián)鏈：四肽側(cè)鏈肽聚糖鏈革蘭氏陽性菌細(xì)胞壁肽聚糖交聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖圖2-10 肽聚糖結(jié)構(gòu)示意圖肽聚糖結(jié)構(gòu)中的D-氨基酸肽有抵抗肽水解酶的作用，對細(xì)菌細(xì)胞起到保護作用。溶菌酶能水解肽聚糖結(jié)構(gòu)中的-1，4糖苷鍵，從而破壞了肽聚糖的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致細(xì)菌細(xì)胞膨脹破裂，革蘭氏陽性細(xì)菌細(xì)胞壁中肽聚糖成分含量較大，所以該酶能溶解革蘭氏陽性菌。青霉素抗菌作用的機制就在于抑制肽聚糖的生物合成，使得肽聚糖合成不完全，細(xì)

26、胞壁結(jié)構(gòu)不完整，不能維持細(xì)菌細(xì)胞的正常生長，從而導(dǎo)致細(xì)菌死亡。（2）脂多糖 革蘭氏陰性菌的細(xì)胞壁成分較復(fù)雜，除了含有低于10%的肽聚糖外，還含有十分復(fù)雜的脂多糖（lipopolysaccharide）。脂多糖一般由外層低聚糖鏈，核心多糖及脂質(zhì)三部分所組成。外層低聚糖鏈由甘露糖-鼠李糖-半乳糖三糖為重復(fù)單位，此三糖還可以再接上其它單糖如阿比可糖（abequose，即3，6-二脫氧半乳糖）。核心多糖由葡萄糖、半乳糖、乙酰葡萄糖胺等所組成，脂質(zhì)是葡萄糖胺的1，6-二聚物，它的氨基被-羥十四脂酸所取代，三個羥基上連接著長鏈脂肪酸，還有一個羥基與核心多糖相連。脂多糖的脂質(zhì)結(jié)構(gòu)及與核心多糖的連接方式如下所

27、示（圖2-11）： CHHCCHNHHCHCCH2CHCHHCHCHCOOOOOOOOPPCH2NHHMHMO脂酸脂酸脂酸核心多糖外 層低聚糖HM ：-羥十四酸脂酸：脂肪酸長鏈圖2-11 脂多糖結(jié)構(gòu)示意圖細(xì)菌脂多糖的外層低聚糖是能使人致病的部分，它的單糖組分隨著菌株的不同而各異，但是各種細(xì)菌的核心多糖鏈都相似。第三節(jié) 糖的分解代謝 糖類是生物體主要的能量來源，淀粉為人類的主要食物，而糖原又是動物體內(nèi)糖的貯存形式，它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，都是由葡萄糖所組成的，所以討論糖代謝一般以葡萄糖的代謝做為開始。自然界生物大多數(shù)都是需氧的，在供氧充分的條件下，葡萄糖被徹底氧化分解成二氧化碳和水，釋放能量以供生物

28、體所需。在供氧不充足的條件下，有些生物（例如酵母菌）能慢慢地生長，有些生物的某些組織（例如高等動物的肌肉組織）能在無氧或暫時缺氧的條件下活動，此時，生物體所需的能量由糖的無氧酵解產(chǎn)生。糖的分解代謝包括：無氧分解、有氧分解及與能量代謝無關(guān)的磷酸戊糖途徑。一、 糖的無氧分解（一） 糖無氧分解的含義糖無氧分解是指在不需氧的情況下，葡萄糖或糖原的葡萄糖單位氧化分解為乳糖的過程，在此過程中葡萄糖沒有徹底分解成小分子化合物，所以釋放的能量較少，生成少量的ATP。糖無氧分解的過程與酵母菌乙醇發(fā)酵的過程大致相同，因此也稱為糖酵解（glycolysis）。參與糖無氧分解的酶類都存在細(xì)胞漿部分，大多數(shù)已被結(jié)晶出來

29、（見表2-2），而且經(jīng)過了詳細(xì)研究，因此無氧分解的全過程比較清楚，均在胞漿中進行。表2-2 糖無氧分解各步驟的酶及輔助因子反應(yīng)序號 酶 輔助因子1 磷酸化酶、脫支酶、轉(zhuǎn)移酶 H3PO41 己糖激酶（或葡萄糖激酶） Mg2+、ATP2 磷酸葡萄糖變位酶 Mg2+、1，6-二磷酸葡萄糖3 磷酸葡萄糖異構(gòu)酶 Mg2+4 磷酸果糖激酶 Mg2+、ATP5 醛縮酶 6 磷酸丙糖異構(gòu)酶 7 3-磷酸甘油醛脫氫酶 NAD+、H3PO48 磷酸甘油酸激酶 Mg2+、ADP9 磷酸甘油酸變位酶 Mg2+、2，3二磷酸甘油酸10 烯醇化酶 Mg2+11 丙酮酸激酶 Mg2+、ADP、K+12 自發(fā)進行 13 乳酸

30、脫氫酶 NADPH + H+ 糖原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-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸丙酮酸乳酸葡萄糖2NAD+2NADH+2H+2（2H）2（2H）281134567910111213ATPATP2ATP2ATPADPADP2ADP2ADPPiPi圖2-12 糖無氧分解過程示意圖（二）糖無氧分解的過程糖無氧分解是一系列連續(xù)的酶促反應(yīng)過程，化學(xué)反應(yīng)過程十分復(fù)雜，糖無氧分解的全過程見圖2-12。從圖可以看出，糖無氧分解的所有中間產(chǎn)物都是磷酸化的化合物。磷酸基團在這一過程中主要起以下作用：在

31、生理pH的情況下，完全解離的磷酸基團使糖無氧分解的所有中間產(chǎn)物都帶有負(fù)電荷，而細(xì)胞膜通常不允許高極性分子通過，因此這些中間產(chǎn)物都不能透過細(xì)胞膜，阻止這些中間產(chǎn)物通過簡單擴散逸出細(xì)胞，便于代謝物的濃縮；磷酸基團通過底物水平磷酸化，可以形成高能磷酸化合物，最終生成ATP：在形成酶底物復(fù)合物的過程中，磷酸基團起到聯(lián)結(jié)鍵的作用。為講解方便，現(xiàn)將糖無氧分解的全過程分為四個階段：1己糖磷酸化反應(yīng)進入細(xì)胞內(nèi)的單糖，首先被磷酸化，為其分解代謝作原料的準(zhǔn)備。本階段是消耗ATP的反應(yīng)，包括如下反應(yīng)步驟：（1）6-磷酸葡萄糖的生成 葡萄糖在ATP和Mg2+存在下，由酶催化生成6-磷酸葡萄糖（glucose-6-ph

32、osphate，G-6-P）。 OCH2OHOHOHOHHOHHHHH+ATPHOCH2OPHOOHOHOHHHHADP+Mg2+催化此反應(yīng)的酶有兩種。一種是己糖激酶。此酶分布廣泛，特異性不高，不僅催化葡萄糖磷酸化，還可以催化其它己糖及己糖衍生物的磷酸化，但對葡萄糖親和力高，葡萄糖的磷酸化主要靠它起作用。動物體內(nèi)的己糖激酶是一種別構(gòu)調(diào)節(jié)酶，該酶催化的反應(yīng)產(chǎn)物G-6-P能反饋抑制己糖激酶活性。另一種酶是葡萄糖激酶。它存在于肝臟而不存在其它組織中，特異性高，只催化葡萄糖磷酸化，不作用于其它己糖。該酶對葡萄糖的親和力較低，只有葡萄糖的濃度高時，才發(fā)揮催化作用，所以葡萄糖濃度升高時，此酶發(fā)揮作用，使大

33、量的葡萄糖生成G-6-P，進而合成肝糖原而貯存；當(dāng)血糖濃度正常時，肝葡萄糖磷酸化速度減慢，保證其它組織對葡萄糖的利用。糖無氧分解由糖原開始時，糖原分子中葡萄糖單位，在糖原磷酸化酶的催化下，磷酸化生成1-磷酸葡萄糖（glucose-1-phosphate，G-1-P），再經(jīng)磷酸葡萄糖變位酶的催化生成G-6-P。這兩種酶催化葡萄糖磷酸化的過程是不可逆反應(yīng)，是糖無氧分解的第一個限速步驟。糖無氧分解由糖原開始時，糖原分子非還原末端的葡萄糖單位，在糖原磷酸化酶的催化下，先磷酸化生成1-磷酸葡萄糖（glucose-1-phosphate，G-1-P），再經(jīng)磷酸葡萄糖變位酶的催化生成G-6-P，這一過程不消

34、耗ATP。 OCH2OHOHOHOPHOHHHHHHOCH2OPHOOHOHOHHHH至此，無論是從游離的葡萄糖單位還是從糖原開始，糖無氧分解所有原料都已生成G-6-P。（2）6-磷酸果糖的生成 6-磷酸葡萄糖在磷酸葡萄糖異構(gòu)酶的催化下，生成6-磷酸果糖（fructose-6-phosphate，F(xiàn)-6-P）。此反應(yīng)是可逆反應(yīng)，作用時需要Mg2+作為輔助因子。 OCH2OPOHOHOHHOHHHHHHCH2OHHOOHOHPOH2CHMg2+OH（3）1，6-二磷酸果糖的生成 6-磷酸果糖在ATP和Mg2+存在下，由磷酸果糖激酶-1催化生成1，6-二磷酸果糖（fructose-1,6 bisp

35、hosphate）（F-1，6 -2P）。此反應(yīng)消耗1分子ATP。反應(yīng)過程不可逆，是糖無氧分解的第二個限速步驟，是糖無氧分解速度調(diào)節(jié)中最主要的控制點。 O+OHHOHHHCH2OPHOOHOHPOH2CHMg2+OHCH2OHOHPOH2CATPH磷酸果糖激酶-1是一個別構(gòu)調(diào)節(jié)酶，能被高濃度的ATP、檸檬酸及長鏈脂肪酸所抑制，而被ADP或AMP所激活。2磷酸丙糖的生成 1分子1，6-二磷酸果糖，在醛縮酶的作用下，裂解為2分子磷酸丙糖，即3-磷酸甘油醛和磷酸二羥丙酮。 OOHHOHHHCOHH2COPOH2COHH2COPHCCO+CH2OPOHPOH2CH OH2COHH2COPCHCOHH2

36、COPHCO磷酸二羥丙酮和3-磷酸甘油醛互為異構(gòu)體，由磷酸丙糖異構(gòu)酶催化，可以互相轉(zhuǎn)化。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時，磷酸二羥丙酮占90%以上。但由于3-磷酸甘油醛繼續(xù)進行以下變化，不斷減少，磷酸二羥丙酮便迅速轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油醛，所以反應(yīng)向3-磷酸甘油醛方向進行。實際上是1分子葡萄糖經(jīng)一系列化學(xué)變化轉(zhuǎn)變?yōu)?分子的3-磷酸甘油醛。需要注意的是原來葡萄糖分子中的第3、4位碳成為3-磷酸甘油醛的醛基碳，而原來葡萄糖分子中的第1、6位碳成為3-磷酸甘油醛的第3位碳。醛縮酶既可以催化醇醛縮合反應(yīng)，也能催化其逆反應(yīng)的進行。該酶是由4個亞基組成的四聚體，分子量為160000，巰基是催化活性所必需的。動物體內(nèi)有3種同工

37、酶，分別稱為肌肉型、肝型和腦型。3丙酮酸的生成此階段是3-磷酸甘油醛經(jīng)一系列反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)楸岬倪^程。這個階段有兩個特殊反應(yīng)：一是醛經(jīng)過脫氫氧化變成酸的反應(yīng)，二是經(jīng)過底物水平磷酸化生成ATP。（1）1，3-二磷酸甘油酸的生成 3-磷酸甘油醛在3-磷酸甘油醛脫氫酶的催化下脫氫，脫下的2H由氧化型輔酶I（NAD+）接受，使其轉(zhuǎn)變?yōu)檫€原型輔酶I（NADH+H+）；氧化反應(yīng)過程釋放能量，在無機磷酸鹽的參與下，形成含有高能磷酸基團的1，3-二磷酸甘油酸。COOP HCOHH2COPHCO+NAD+H3PO4 OC+NADH+H+H2COP 3-磷酸甘油醛脫氫酶的活性中心有巰基，碘乙酸對該酶活性具有強烈的抑

38、制作用。（2）3-磷酸甘油酸生成 1，3-二磷酸甘油酸在磷酸甘油酸激酶催化下，將C1上的高能磷酸基團（P）轉(zhuǎn)移給ADP生成ATP，而其本身即轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸。這是糖無氧分解過程中第一次底物水平磷酸化生成ATP的反應(yīng)。COOH OC+ADPH2COPCOOPHCOHH2COP+ATP（3）2-磷酸甘油酸的生成 在3-磷酸甘油酸變位酶的作用下，3-磷酸甘油酸的磷酸基轉(zhuǎn)移到C2生成2-磷酸甘油酸。 HCOHH2COPCOOHMg2+H2COHCOOHHCOP（4）磷酸烯醇式丙酮酸的生成 2-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖崾翘菬o氧分解過程中第二個產(chǎn)生高能磷酸化合物的反應(yīng)。 HCOPH2COHCO

39、OHMg2+CH2COOHCOP+H2O該反應(yīng)由烯醇化酶催化。該酶是由兩個相同亞基組成的二聚體，需要Mg2+或Mn2+，在與底物結(jié)合前這些二價陽離子先和酶構(gòu)成絡(luò)合物。此酶可被氟化物強烈抑制，特別是磷酸根存在的情況下，形成的氟磷酸離子與Mg2+先形成絡(luò)合物，從而抑制了烯醇化酶。烯醇化酶催化的反應(yīng)是從2-磷酸甘油酸的2、3位碳原子上脫去一分子水，生成磷酸烯醇式丙酮酸，在這個反應(yīng)過程中分子內(nèi)部的能量重新排布，形成高能磷酸化合物。（5）烯醇式丙酮酸的生成 通過丙酮酸激酶的催化，磷酸烯醇式丙酮酸將高能磷酸基團轉(zhuǎn)移到ADP分子上，形成ATP而貯存，本身轉(zhuǎn)化為烯醇式丙酮酸。這是糖無氧分解過程中第二次底物水平

40、磷酸化生成ATP。丙酮酸激酶催化的反應(yīng)是不可逆反應(yīng)，是糖無氧分解的第三個限速步驟。 COPH2COHMg2+ADPCOOHCH2COOHCOH+ATP（6）丙酮酸的生成 烯醇式丙酮酸不穩(wěn)定，可以自動轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的酮式丙酮酸， CH2COOHCOHCOOHCCH3O4乳酸的生成在缺氧條件下，丙酮酸由乳酸脫氫酶催化還原為乳酸，完成糖不需氧分解的全過程。丙酮酸還原為乳酸需要2H，由 NADH+H + 提供，而NADH+H+是在3-磷酸甘油醛的脫氫氧化過程中產(chǎn)生的。所以在糖無氧分解的過程中3-磷酸甘油醛脫氫酶產(chǎn)生的NADH+H不進入線拉體的呼吸鏈，不生成ATP。這是與糖有氧氧化的區(qū)別。 COOHCCH3

41、O+NADH+H+CH3COOH+HOCHNAD+乳酸脫氫酶有五種同功酶，它們對底物的親和力不同，因此，不同組織中，其反應(yīng)方向也各不相同。如心肌反應(yīng)方向傾向于生成丙酮酸，而骨骼肌細(xì)胞則傾向于乳酸的生成。（三）糖無氧分解的生理意義糖無氧分解過程是生物界普遍存在的供能途徑，它可以釋放少量的能量。1分子葡萄糖經(jīng)無氧分解可生成4分子ATP，反應(yīng)過程消耗2分子ATP，可凈生成2分子ATP。如果從糖原的葡萄糖單位開始進行無氧分解，也可產(chǎn)生4分子ATP，但僅消耗1分子ATP，所以可凈生成3分子ATP?？梢?，該代謝途徑釋放能量不多，但在某些情況下仍有重要的生理意義：對于人與動物，即使在氧供應(yīng)充分的條件下，有少

42、數(shù)組織細(xì)胞所需的能量仍然主要由無氧分解過程中底物水平磷酸化產(chǎn)生的ATP提供。如睪丸、視網(wǎng)膜、皮膚、腎髓質(zhì)、白細(xì)胞、紅細(xì)胞等，這些組織細(xì)胞缺少線粒體，不能進行有氧分解，維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能所需的能量，全部依賴糖無氧分解獲得。某些情況下，糖無氧分解供能有特殊意義。例如劇烈運動時，能量的需要量增多，糖氧化分解的速度加快，這時呼吸及血液循環(huán)運動加快，以增加氧的供應(yīng)，如果供氧量仍不能充分滿足糖有氧分解所需時，則肌肉處于相對缺氧狀態(tài)，糖無氧分解便加強，以提供機體急需的能量。某些病理情況下，例如嚴(yán)重貧血、失血、休克、呼吸障礙、心功能不全等，因氧的供應(yīng)不足，組織細(xì)胞也可以增強糖無氧分解，以獲取少量能量。糖無氧分

43、解的終產(chǎn)物是乳酸。正常情況下，機體可以繼續(xù)利用乳酸。當(dāng)氧供應(yīng)充分時乳酸則轉(zhuǎn)變?yōu)楸?，還可以通過血液運到肝臟和腎臟，通過糖異生途徑轉(zhuǎn)變?yōu)樘?。但乳酸是酸性化合物，若?xì)胞內(nèi)或血液中濃度過高，形成堆積也可能導(dǎo)致乳酸酸性中毒，對機體產(chǎn)生有害影響。二、 糖有氧分解（一）糖有氧分解的概念糖有氧分解是指在需氧的條件下，葡萄糖或糖原的葡萄糖單位徹底氧化分解為CO2和H2O的過程，在此過程中釋放能量，生成大量的ATP。有氧分解是糖分解的主要方式。（二）糖有氧分解的反應(yīng)過程糖有氧分解的過程可分為三個階段。第一階段是由葡萄糖或糖原的葡萄糖單位分解生成丙酮酸，反應(yīng)是在胞漿中進行。第二階段是丙酮酸氧化脫羧生成乙酰輔酶A

44、（乙酰CoA），反應(yīng)是在線粒體內(nèi)進行。第三階段是乙酰CoA經(jīng)三羧酸循環(huán)（tricarboxylic acid cycle，TCAC）氧化分解生成CO2和H2O。反應(yīng)在線粒體中進行。 葡萄糖 有氧情況 無氧情況 2丙酮酸 2乙酰CoA + 2CO2 2乳酸 O2三羧酸循環(huán) （糖無氧分解） 4CO2 + 4H2O （糖有氧氧化）1、糖氧化分解生成丙酮酸在第一階段，葡萄糖或糖原的葡萄糖單位在胞漿中，經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)生成丙酮酸。這一過程與糖無氧分解過程相同。兩條途徑的區(qū)別是3-磷酸甘油醛脫氫生成的2H的去向不同。在無氧條件下，3-磷酸甘油醛脫氫反應(yīng)生成的2H，由NADH轉(zhuǎn)遞給丙酮酸，使丙酮酸還原為

45、乳糖。而在有氧條件下，NADH的2H，經(jīng)過穿梭作用進入線粒體內(nèi)，在呼吸鏈傳遞的過程中釋放能量，生成ATP。丙酮酸不轉(zhuǎn)變成乳酸，而是進入線粒體直接進行徹底氧化分解。2丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA丙酮酸轉(zhuǎn)入線粒體內(nèi)，在丙酮酸脫氫酶系的催化下，氧化脫羧生成乙酰CoA。這是不可逆反應(yīng)步驟。丙酮酸脫氫酶系（也稱丙酮酸脫氫酶復(fù)合體）由丙酮酸脫氫酶，二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙酰酶和二氫硫辛酸脫氫酶組成。丙酮酸脫氫酶系中包含6種輔助因子：即焦磷酸硫胺素（TPP）、NAD+、FAD、硫辛酸、CoA和Mg2+。丙酮酸在線粒體內(nèi)，與丙酮酸脫氫酶系結(jié)合，氧化脫羧生成乙酰CoA的過程大致為：在丙酮酸脫氫酶催化下，丙酮酸脫羧生成CO

46、2和羥乙基-TPP；羥乙基-TPP上的H及乙?；D(zhuǎn)移到二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙酰酶的輔基硫辛酸的兩個硫原子上，生成乙酰硫辛酸；乙酰基再從乙酰硫辛酸上轉(zhuǎn)移到CoA巰基上生成乙酰CoA，乙酰CoA脫離丙酮酸脫氫酶系而游離存在；還原型硫辛酸上的兩個H轉(zhuǎn)移到二氫硫辛酸脫氫酶的輔基FAD上，生成FADH2；最后FADH2將NAD+還原成NADH，經(jīng)過線拉體的呼吸鏈傳遞形成水，同時產(chǎn)生3分子ATP?？偡磻?yīng)式為： 丙酮酸脫氫酶復(fù)合體 CH3COCOOH + CoASH + NAD+ CH3COCoA +CO2 + NADH + H+丙酮酸脫氫酶系的輔助因子中含有5種維生素，TPP含維生素B1，CoA含泛酸，F(xiàn)AD含維

47、生素B2，NAD+含尼克酰胺和硫辛酸。當(dāng)這些維生素缺乏時，這一代謝過程將會受到影響。如維生素B1缺乏時，體內(nèi)TPP不足，丙酮酸氧化脫羧受阻，神經(jīng)組織能量供應(yīng)不足，加之丙酮酸、乳酸堆積，容易發(fā)生多發(fā)性神經(jīng)炎。3乙酰CoA氧化分解生成CO2和H2O乙酰CoA徹底氧化分解是通過三羧酸循環(huán)完成。所謂三羧酸循環(huán)是指乙酰CoA和草酰乙酸縮合生成檸檬酸，檸檬酸經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)又生成草酰乙酸的循環(huán)過程，在此過程中乙酰CoA徹底氧化分解為CO2和H2O。由于循環(huán)反應(yīng)是由檸檬酸開始的，檸檬酸是含三個羧基的酸，因此該循環(huán)被稱為三羧酸循環(huán)（tricarboxylic acid cycle TCA）或檸檬酸循環(huán)（c

48、itric acid cycle）。1937年H.A.Krebe發(fā)現(xiàn)了該循環(huán)，因此又成為Krebe循環(huán)。三羧酸循環(huán)的化學(xué)反應(yīng)步驟如下：（1）檸檬酸的生成 在檸檬酸合成酶催化下，乙酰CoA與草酰乙酸縮合生成檸檬酸。此過程不可逆，是TCA循環(huán)過程的一限速步驟。檸檬酸合成酶是一個調(diào)節(jié)酶。 COOHCCH2O+CH3CSCoA+H2OCOOHCH2COOHCH2COOHCOOHHOCCoSAH+（2）檸檬酸轉(zhuǎn)變?yōu)楫悪幟仕?檸檬酸在烏頭酸酶的作用下，先經(jīng)脫水生成順烏頭酸，再水化反應(yīng)生成異檸檬酸，為氧化脫羧反應(yīng)作準(zhǔn)備。 CH2COOHCH2COOHCOOHHOC-H2OCH2COOHC COOHCOOHC

49、+H2OHCOOHHCCHOHCH2COOHHOOC（3）異檸檬酸氧化脫羧生成-酮戊二酸 在異檸檬酸脫氫酶催化下，異檸檬酸脫氫后迅速脫羧生成-酮戊二酸。這是三羧酸循環(huán)第一次脫羧生成CO2的反應(yīng)，使6碳化合物轉(zhuǎn)變?yōu)?碳化合物。脫下2H由NAD+傳遞。Mg2+COOHHCCHOHCH2COOHHOOC+NAD+（NADP+）CH2COOHCH2+CO2C COOHO+NADH（NADPH）+H+（4）-酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰CoA -酮戊二酸受-酮戊二酸脫氫酶系催化生成琥珀酰CoA。 CH2COOHCH2+C COOHOCoASHNAD+CCH2CH2COOH+NADHOSCoAH+CO2-酮戊二酸脫氫酶系是由-酮戊二酸脫氫酶、二氫硫辛酸轉(zhuǎn)琥珀酰酶和二氫硫辛酸脫氫酶組合的多酶復(fù)合體。也需要TPP、NAD+、FAD、硫辛酸、輔酶A和Mg2+等6種輔助因子。反應(yīng)類似丙酮酸氧化脫羧的過程，也是一種不可逆反應(yīng)。這是三羧酸循環(huán)第二次脫羧反應(yīng)。結(jié)果使5碳化合物轉(zhuǎn)變?yōu)?碳化合物。（5）琥珀酰CoA轉(zhuǎn)變?yōu)殓晁?此反應(yīng)由琥珀酰CoA合成酶催化，在H3PO4和GDP存在下，琥珀酰CoA生成琥珀酸。琥珀酰CoA高能硫酯基團的能量轉(zhuǎn)移，使GDP生成GTP。這是三羧酸循環(huán)中唯一進行底物水平磷酸化的反應(yīng)。生成的GTP可直接利用，也可以在核苷二磷酸激酶的催化下，將其高能磷酸基團轉(zhuǎn)給ADP生成ATP。