環(huán)境生物化學(xué)基礎(chǔ)糖代謝

環(huán)境生物化學(xué)基礎(chǔ)糖代謝第1頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第一節(jié)生物體內(nèi)的糖類第2頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

糖是自然界中含量最豐富，分布最廣的生物分子。糖主要是由C、H和O三種元素組成，可以用通式(CH2O)n表示。糖類是多羥基的醛或多羥基的酮及其縮聚物和某些衍生物的總稱。糖類可以分為單糖、寡糖、多糖和復(fù)合糖四類。第3頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日一、生物體內(nèi)的糖類（一）單糖單糖是糖類中最簡(jiǎn)單的一種，是構(gòu)成寡糖和多糖的基本單位，不能再水解成更小分子的糖。

分為丙糖、丁糖、戊糖、已糖和庚糖。

第4頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

葡萄糖是醛糖的典型代表，而果糖是酮糖的重要代表。在水溶液中糖具有變旋現(xiàn)象，因?yàn)殒湢罱Y(jié)構(gòu)形成了環(huán)狀結(jié)構(gòu)。以下是這些糖環(huán)狀結(jié)構(gòu)的對(duì)比，為了簡(jiǎn)化表示，“—”代表羥基。第5頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（二）寡糖寡糖由2-10個(gè)單糖通過(guò)糖苷鍵連接而成。1、蔗糖蔗糖由1分子α-D-葡萄糖中的C1半縮醛羥基和β-D-果糖的C2半縮酮羥基脫水，以α，β-1，2-糖苷鍵結(jié)合而成的，所以蔗糖為非還原糖。第6頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2、麥芽糖麥芽糖易溶于水，是食用飴糖的主要成分。由兩分子的α-D-葡萄糖通過(guò)α（1→4）糖苷鍵連接而成。麥芽糖因其中還存在游離的半縮醛羥基，所以是一種還原糖。

第7頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日3、乳糖乳糖主要存在于哺乳動(dòng)物的乳汁中，人乳中乳糖含量為6％-8％，牛乳中含量為4％-6％。乳糖由1分子β-D-半乳糖與1分子D-葡萄糖以β（1→4）糖苷鍵結(jié)合而成。乳糖分子中仍存在自由的半縮醛羥基，也是還原性二糖，亦具有變旋現(xiàn)象。第8頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（三）多糖多糖是一類分子結(jié)構(gòu)很復(fù)雜的碳水化合物，一般由10個(gè)以上的單糖分子縮合而成。按照組成的單糖單位的不同，可以分為同多糖和雜多糖。同多糖是由同一種單糖所組成，而雜多糖則由一種以上的單糖或衍生物組成。第9頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日1、淀粉淀粉是由直鏈淀粉與支鏈淀粉所組成的混合物。淀粉幾乎存在于所有綠色植物的組織中，是植物中最重要的貯藏多糖，是人類糧食及動(dòng)物飼料的重要來(lái)源。直鏈淀粉能溶于熱水，它是一條長(zhǎng)而不分枝的鏈，大約由100~1000個(gè)α-D-葡萄糖以α（1→4）糖苷鍵結(jié)合而成。第10頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日支鏈淀粉是帶有分支的淀粉。相對(duì)分子質(zhì)量比直鏈淀粉大，在100000～1000000之間。支鏈淀粉的分支長(zhǎng)度平均為24～32個(gè)葡萄糖殘基，支鏈數(shù)目可達(dá)50～70個(gè)。每條支鏈和主鏈都是以α（1→4）糖苷鍵連結(jié)的，僅僅是支鏈和主鏈之間連接點(diǎn)由α（1→6）糖苷鍵連結(jié)。支鏈淀粉遇碘顯紫色或紫紅色。第11頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2、糖原糖原是動(dòng)物細(xì)胞中的主要貯藏多糖，常又稱動(dòng)物淀粉。糖原和支鏈淀粉的結(jié)構(gòu)類似，大約每8-12個(gè)葡萄糖殘基就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)分枝，比支鏈淀粉的分支更多，更短。糖原無(wú)還原性，與碘作用呈棕紅色。糖原能溶于水，但不溶于乙醇及其他有機(jī)溶劑。第12頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日3、纖維素纖維素是構(gòu)成植物細(xì)胞壁的重要成分，是植物中最廣泛的骨架多糖。纖維素和直鏈淀粉的結(jié)構(gòu)類似，無(wú)分支，是一條螺旋狀的長(zhǎng)鏈。纖維素中是β（1→4）糖苷鍵。第13頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（四）復(fù)合糖復(fù)合糖又稱結(jié)合糖，是由糖和非糖物質(zhì)結(jié)合而成。如：糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等。1、糖蛋白糖蛋白是糖和蛋白質(zhì)的共價(jià)結(jié)合的復(fù)合糖。一般以蛋白質(zhì)成分為主，其總體性質(zhì)更接近蛋白質(zhì)。糖蛋白可分為O–

型糖蛋白和N–

型糖蛋白。第14頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第15頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2、蛋白聚糖蛋白聚糖是一類特殊的復(fù)合糖。它是細(xì)胞外基質(zhì)的主要成分，由蛋白質(zhì)和糖胺聚糖通過(guò)共價(jià)鍵相連。糖的比例高于蛋白質(zhì)。糖胺聚糖是一類含氮的雜多糖，以氨基已糖和糖醛酸組成的二糖單位為結(jié)構(gòu)單元。構(gòu)成蛋白聚糖的糖胺聚糖有硫酸軟骨素、硫酸角質(zhì)素、透明質(zhì)酸和肝素等。第16頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

軟骨蛋白聚糖聚集體，形狀象一個(gè)刷子。其中以一條透明質(zhì)酸鏈為主鏈，“刷毛”由核心蛋白和硫酸軟骨素、硫酸角質(zhì)素等共價(jià)相連，而“刷毛”則通過(guò)非共價(jià)鍵由核心蛋白結(jié)合于透明質(zhì)酸鏈的主鏈上。第17頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（五）多糖的綜合利用多糖是構(gòu)成生命有機(jī)體的重要組分，并在控制細(xì)胞分裂、調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)以及維持生命有機(jī)體正常代謝等方面具有重要作用。目前多糖的研究與開(kāi)發(fā)已日益受到關(guān)注。除了在傳統(tǒng)的醫(yī)藥和食品工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用外，目前還大量應(yīng)用于工業(yè)廢水處理、清潔用品、紡織上漿、造紙、選礦、炸藥工業(yè)等領(lǐng)域。

第18頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日二、糖類的消化與吸收（一）糖類的消化大分子的淀汾不能直接被動(dòng)物和人體吸收，需要經(jīng)過(guò)消化變成小分子的單糖，才能被吸收及轉(zhuǎn)運(yùn)。唾液中的α－淀粉酶將淀粉分解為糊精和少量的麥芽糖。在小腸中，胰液中的α－淀粉酶水解，產(chǎn)生麥芽糖和極限糊精。再由麥芽糖酶和極限糊精酶的作用，生成葡萄糖。第19頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（二）單糖的吸收單糖的吸收是一種消耗能量主動(dòng)運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程，包括需Na+和不需Na+的兩種轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制，這兩種轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制可分別被根皮苷和細(xì)胞松馳素所抑制。最終沒(méi)有被消化的二糖、寡糖及多糖不能被吸收，它們經(jīng)腸道細(xì)菌的分解后，以酸、CH4、CO2或H2的形式放出或再進(jìn)入代謝。第20頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第二節(jié)雙糖和多糖的酶促降解

（一）蔗糖的酶促降解蔗糖由葡萄糖和果糖以α，β-1，2-糖苷鍵結(jié)合而成的，它是一種非還原糖。在蔗糖酶的作用下，水解成葡萄糖和果糖。蔗糖為右旋糖，水解生成葡萄糖和果糖的混合液，旋光度發(fā)生改變，比旋由正值變?yōu)樨?fù)值，所以蔗糖酶又稱轉(zhuǎn)化酶。第21頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（二）麥芽糖的酶促降解麥芽糖是由兩個(gè)葡萄糖通過(guò)α（1→4）糖苷鍵連接而成的雙糖，其具有還原性。在麥芽糖酶催用下分解成兩個(gè)分子的葡萄糖。麥芽糖酶有多種同工酶。（三）乳糖的酶促降解乳糖由半乳糖與葡萄糖以β（1→4）糖苷鍵結(jié)合而成，具有還原性。乳糖由β－半乳糖苷酶分解為葡萄糖和半乳糖。第22頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日二、淀粉的酶促降解（一）淀粉的水解

淀粉經(jīng)唾液中的α－淀粉酶作用，其中一部分水解形成α－糊精和少量的麥芽糖，進(jìn)入小腸后，再由胰液中的α－淀粉酶、小腸中的糊精酶和麥芽糖酶共同水解，生成葡萄糖。在麥芽、大豆、甘薯及某些微生物中還有一種β－淀粉酶，β－淀粉酶也能水解α（1→4）葡萄糖苷鍵，從淀粉的非還原端依次切下兩個(gè)葡萄糖單位，產(chǎn)物是麥芽糖。不能水解α（1→6）葡萄糖苷鍵。第23頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（二）淀粉的磷酸解作用淀粉還可以通過(guò)磷酸解的作用方式降解，淀粉的磷酸化酶可以催化淀粉的非還原端與磷酸作用，分解生成1－磷酸葡萄糖。磷酸化酶有兩種同工酶，以二聚體或四聚體形式存在。該酶可以徹底降解直鏈淀粉，但是降解支鏈淀粉時(shí)需要轉(zhuǎn)移酶和脫支酶的參與。淀粉（n）+Pi→1－磷酸葡萄糖+淀粉（n-1）

第24頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日三、糖原的酶促降解糖原是動(dòng)物體中葡萄糖的貯存形式。當(dāng)體內(nèi)能量供應(yīng)不足時(shí)，糖原降解生成葡萄糖而進(jìn)入分解代謝產(chǎn)生ATP。細(xì)胞內(nèi)糖原的降解是從糖原的非還原性末端開(kāi)始，由糖原磷酸化酶催化磷酸解的過(guò)程。第25頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

轉(zhuǎn)移酶將連接于分支點(diǎn)上4個(gè)葡萄糖基的其中三糖單位，轉(zhuǎn)移至另一個(gè)葡聚四糖鏈的末端，使分支點(diǎn)僅留下一個(gè)α（1→6）糖苷鍵連接的葡萄糖殘基。再由糖原脫支酶水解α（1→6）糖苷鍵切下糖原分枝，使支鏈淀粉的分支結(jié)構(gòu)變成直鏈結(jié)構(gòu)。第26頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日四、纖維素的酶促降解纖維素可以由纖維素酶來(lái)分解。動(dòng)物細(xì)胞不能生成纖維素酶，纖維素酶只能由微生物產(chǎn)生，纖維素酶水解纖維素的β（1→4）糖苷鍵，產(chǎn)物為纖維二糖和葡萄糖。某些食草動(dòng)物（如牛、羊等）可以利用纖維素，就是因?yàn)樗鼈兊哪c道細(xì)菌可以生成纖維素酶。因?yàn)槔w維素有促進(jìn)人體腸道蠕動(dòng)，利于糞便排出等重要的功能，所以現(xiàn)在我們把纖維素稱為第七營(yíng)養(yǎng)素。第27頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第三節(jié)糖酵解在無(wú)氧的條件下，通過(guò)酶將葡萄糖降解成丙酮酸并生成少量ATP的過(guò)程，稱為糖酵解，是在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行的，它是動(dòng)物、植物、微生物細(xì)胞中葡萄糖分解產(chǎn)生能量的共同代謝途徑。糖酵解的研究是從酒精發(fā)酵的研究開(kāi)始的。1940年，酵解的全過(guò)程才被全面了解。其中G.Embden、O.Meyerhof和J.Parnas等人貢獻(xiàn)最大，為了紀(jì)念他們，也將酵解稱為EMP途徑。第28頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日一、糖酵解的過(guò)程（一）準(zhǔn)備階段（葡萄糖生成磷酸丙糖）1、葡萄糖被ATP磷酸化為葡萄糖-6-磷酸已糖激酶催化，消耗1分子ATP，需要有Mg2+參與。第29頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2、葡萄糖-6-磷酸異構(gòu)生成果糖-6-磷酸由磷酸葡萄糖異構(gòu)酶所催化。這是一個(gè)可逆反應(yīng)，此反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)自由能變化很小。反應(yīng)中間物是酶結(jié)合的烯醇化合物，反應(yīng)方向是由底物與產(chǎn)物含量水平來(lái)控制。第30頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日3、果糖-6-磷酸被ATP磷酸化為果糖-1,6-二磷酸果糖-6-磷酸經(jīng)磷酸果糖激酶所催化，將ATP上的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到果糖-6-磷酸的碳l位上形成果糖-1,6-二磷酸。第31頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日4、果糖-1,6-二磷酸的裂解果糖-1,6-二磷酸在醛縮酶的催化下，C3和C4之間鍵斷裂生成磷酸二羥丙酮和甘油醛-3-磷酸。但在正常細(xì)胞內(nèi)，由于甘油醛-3-磷酸不斷進(jìn)入分解代謝過(guò)程，導(dǎo)致其濃度大大降低，所以反應(yīng)主要向裂解方向進(jìn)行。第32頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日5、磷酸丙糖互變?cè)诹姿岜钱悩?gòu)酶的催化下磷酸二羥丙酮迅速轉(zhuǎn)化成甘油醛-3-磷酸。因?yàn)楣?1,6-二磷酸裂解形成的兩個(gè)磷酸三碳糖中，只有甘油醛-3-磷酸能繼續(xù)進(jìn)入糖酵解途徑。第33頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（二）放能階段（磷酸丙糖生成丙酮酸）1、甘油醛-3-磷酸氧化并磷酸化為甘油酸-1,3-二磷酸甘油醛-3-磷酸被磷酸甘油醛脫氫酶所催化，形成甘油酸-1,3-二磷酸。需要有NAD＋和無(wú)機(jī)磷酸的參與。第34頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2、甘油酸-1,3-二磷酸釋放能量轉(zhuǎn)變成甘油酸-3-磷酸磷酸甘油酸激酶催化甘油酸-1,3-二磷酸轉(zhuǎn)變成甘油酸-3-磷酸，并生成ATP，反應(yīng)時(shí)需要Mg2+參與。第35頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日3、甘油酸-3-磷酸變位成甘油酸-2-磷酸磷酸甘油酸變位酶催化磷酸基團(tuán)從甘油酸-3-磷酸的碳3位移至碳2位。一般催化分子內(nèi)化學(xué)基團(tuán)位置移動(dòng)的酶都稱為變位酶。為糖酵解過(guò)程下一步產(chǎn)生高能磷酸化合物作準(zhǔn)備。第36頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日4、甘油酸-2-磷酸脫水轉(zhuǎn)變成磷酸烯醇式丙酮酸甘油酸-2-磷酸由烯醇化酶催化脫水生成磷酸烯醇式丙酮酸。這是一個(gè)可逆反應(yīng)，反應(yīng)需有Mg2+或Mn2+等離子的存在下，烯醇化酶才有活性。烯醇化酶分子量為88000，由二個(gè)亞基組成的二聚體。氟離子是該酶的強(qiáng)抑制劑。第37頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日5、磷酸烯醇式丙酮酸釋放能量轉(zhuǎn)變成丙酮酸丙酮酸激酶催化磷酸烯醇式丙酮酸生成烯醇式丙酮酸，同時(shí)生成1分子的ATP，又是一個(gè)底物水平的磷酸化反應(yīng)。反應(yīng)不可逆，需要K＋，Mg2＋或Mn2＋參與。烯醇式丙酮酸不穩(wěn)定，不需要酶的催化就可以迅速自動(dòng)分子重排形成丙酮酸。第38頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日葡萄糖酵解的總反應(yīng)式為：第39頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日二、丙酮酸的酵解轉(zhuǎn)化（一）丙酮酸在無(wú)氧條件下分解為乳酸糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸，接受酵解過(guò)程中第6步磷酸甘油醛脫氫酶形成的NADH上的氫，在乳酸脫氫酶催化下，形成乳酸。第40頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（二）丙酮酸在無(wú)氧條件下生成乙醇酒精發(fā)酵或乙醇發(fā)酵，是在無(wú)氧條件下，酵母菌將糖酵解生成的丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)橐掖嫉倪^(guò)程。第41頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日三、糖酵解過(guò)程的能量衡算與生物學(xué)意義（一）糖酵解過(guò)程的能量衡算糖酵解的第一階段，經(jīng)過(guò)5步，將一分子的葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)閮煞肿拥牧姿崛继?，消?分子ATP。所以糖酵解的第一階段為耗能階段，而第二階段的后5步則為產(chǎn)能階段。葡萄糖酵解第二階段一共生成了4分子ATP，由于第一階段消耗2分子ATP，因此凈生成2分子ATP。第42頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（二）糖酵解的生物學(xué)意義1.在缺氧的情況下快速釋放能量，使生物有機(jī)體仍能進(jìn)行生命活動(dòng)，這對(duì)于某些組織器官顯得尤為重要，如肌肉收縮等。2.成熟的紅細(xì)胞沒(méi)有線粒體，完全依賴糖酵解提供能量。3.對(duì)于某些代謝極為活躍的組織器官而言，即使不缺氧也常由糖酵解提供部分能量，如神經(jīng)、白細(xì)胞、骨髓等。4.糖酵解過(guò)程的中間代謝產(chǎn)物可為生物有機(jī)體中其它物質(zhì)合成提供碳骨架。第43頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日四、糖酵解的調(diào)節(jié)糖酵解途徑中，有三步是不可逆反應(yīng)，分別由己糖激酶，磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶所催化。這三種酶都是調(diào)節(jié)酶，這三步反應(yīng)都是調(diào)控步驟。（一）己糖激酶的調(diào)控葡萄糖-6-磷酸是己糖激酶的別構(gòu)抑制劑。當(dāng)磷酸果糖激酶被抑制時(shí)，常常使葡萄糖-6-磷酸積累，因此進(jìn)一步別構(gòu)抑制己糖激酶的活性，從而減緩酵解速度。己糖激酶還受脂代謝的調(diào)控，乙酰CoA和脂肪酸均具有抑制其活性的作用。第44頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（二）磷酸果糖激酶的調(diào)控己糖激酶可以控制糖酵解的入口，丙酮酸激酶調(diào)節(jié)糖酵解的出口，但磷酸果糖激酶卻是糖酵解途徑中最重要的調(diào)節(jié)酶。ATP是磷酸果糖激酶的底物，也是該酶的別構(gòu)抑制劑。果糖-2，6-二磷酸(F—2,6—BP)（三）丙酮酸激酶的調(diào)控果糖-1，6-二磷酸是丙酮酸激酶的別構(gòu)激活劑，ATP、乙酰CoA和脂肪酸則能抑制該酶的活性。第45頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日五、其他單糖進(jìn)入糖酵解途徑(一)果糖進(jìn)入糖酵解途徑第46頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（二）半乳糖進(jìn)入糖酵解途徑第47頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（三）甘露糖進(jìn)入糖酵解途徑

第48頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第四節(jié)三羧酸循環(huán)一、丙酮酸的氧化脫羧（一）丙酮酸脫氫酶系組成及丙酮酸氧化脫羧反應(yīng)丙酮酸氧化脫羧形成乙酰CoA的反應(yīng)是由丙酮酸脫氫酶系催化的。這是一個(gè)多酶體系，其中包括三種酶：丙酮酸脫羧酶（E1），二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙?；福‥2）和二氫硫辛酸脫氫酶（E3）。另外還包括6種輔助因子：焦磷酸硫胺素(TPP)、硫辛酸、FAD、NAD+、CoA和Mg2+。第49頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第50頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（二）丙酮酸脫氫酶系的調(diào)節(jié)1、產(chǎn)物對(duì)酶的反饋調(diào)節(jié)2、共價(jià)修飾調(diào)節(jié)第51頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日二、三羧酸循環(huán)的過(guò)程（一）乙酰CoA與草酰乙酸縮合形成檸檬酸乙酰輔酶A和草酰乙酸在檸檬酸合酶催化下生成檸檬酸。這是一步放能的反應(yīng)，乙酰CoA的高能硫酯鍵斷裂提供反應(yīng)所需能量，放出的大量自由能有利于循環(huán)途徑的開(kāi)始。第52頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（二）檸檬酸異構(gòu)化生成異檸檬酸這是一步可逆的同分異構(gòu)化反應(yīng)，反應(yīng)的過(guò)程可分為兩步，先脫水，然后又加水，從而改變檸檬酸分子內(nèi)羥基的位置，生成異檸檬酸。由于反應(yīng)中間產(chǎn)物為順烏頭酸，因此該酶命名為順烏頭酸酶。第53頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（三）異檸檬酸氧化脫羧生成α-酮戊二酸異檸檬酸在異檸檬酸脫氫酶催化下生成α-酮戊二酸。這是三羧酸循環(huán)中第一次氧化反應(yīng)，也是第一次脫羧作用。反應(yīng)分兩步，中間物是草酰琥珀酸。它是一個(gè)不穩(wěn)定的β-酮酸，不離開(kāi)酶分子，與酶結(jié)合自發(fā)脫羧形成α-酮戊二酸。第54頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（四）α-酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰-CoAα-酮戊二酸在α-酮戊二酸脫氫酶系的催化下生成琥珀酰輔酶A。這是三羧酸循環(huán)中第二次的氧化脫羧。第55頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（五）琥珀酰-CoA硫酯解生成琥珀酸琥珀酰-CoA在琥珀酸硫激酶或稱為琥珀酰CoA合成酶的催化下生成琥珀酸。第56頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（六）琥珀酸脫氫生成延胡索酸這是三羧酸循環(huán)中的第三次氧化脫氫。這次氧化脫氫和前兩次不一樣，因?yàn)樵摲磻?yīng)自由能變化不足以還原NAD＋。脫下的氫傳給酶的輔基FAD，生成FADH2。反應(yīng)生成的延胡索酸是反丁烯二酸，順丁烯二酸又叫馬來(lái)酸，對(duì)生物體有毒，不能參加代謝。第57頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（七）延胡索酸水化生成蘋(píng)果酸延胡索酸酶具有高度的立體異構(gòu)特性，只催化反式雙鍵的水化作用，羥基只加在延胡索酸雙鍵的一側(cè)。用同位素標(biāo)記的實(shí)驗(yàn)可以證明，H＋和OH－以反式加成，因此形成的蘋(píng)果酸為L(zhǎng)－型。第58頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（八）蘋(píng)果酸脫氫生成草酰乙酸

L－蘋(píng)果酸由蘋(píng)果酸脫氫酶催化生成草酰乙酸。這是三羧酸循環(huán)最后一步，也是整個(gè)過(guò)程第4次氧化脫氫。

第59頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第60頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日三、丙酮酸氧化脫羧與三羧酸循環(huán)的能量衡算

乙酰CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán)，脫氫生成3分子NADH和1分子FADH2。因此每一次循環(huán)共產(chǎn)生7.5十1.5十1＝10分子ATP。丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA生成1分子NADH，2.5十10＝12.5分子ATP。每分子葡萄糖經(jīng)酵解可以產(chǎn)生2分子丙酮酸，2分子ATP和2分子NADH。生成3分子ATP或5分子ATP。每分子葡萄糖經(jīng)糖酵解，丙酮酸氧化脫羧，三羧酸循環(huán)及電子傳遞氧化磷酸化4個(gè)階段共產(chǎn)生2+3或5+2×12.5＝30或32個(gè)ATP分子。第61頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日四、三羧酸循環(huán)的生物學(xué)意義三羧酸循環(huán)是生物氧化產(chǎn)生能量的主要機(jī)制。2.三羧酸循環(huán)是糖，脂和蛋白質(zhì)三種主要有機(jī)物在體內(nèi)徹底氧化的共同代謝途徑。3.三羧酸循環(huán)是體內(nèi)三種主要有機(jī)物代謝聯(lián)系和互變的樞紐。第62頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日五、三羧酸循環(huán)的回補(bǔ)反應(yīng)草酰乙酸的濃度對(duì)于三羧酸循環(huán)啟動(dòng)非常重要，一旦草酰乙酸的濃度下降，勢(shì)必影晌三羧酸循環(huán)的進(jìn)行。因此三羧酸循環(huán)的這些中間產(chǎn)物必須不斷補(bǔ)充，特別是對(duì)草酰乙酸的補(bǔ)充，才能維持三羧酸循環(huán)的正常進(jìn)行。（一）丙酮酸羧化成草酰乙酸第63頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（二）磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)化成草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸在磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的催化下，羧化生成草酰乙酸。這個(gè)反應(yīng)主要存在于心臟、骨骼肌等器官組織中。第64頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（三）蘋(píng)果酸酶催化的草酰乙酸丙酮酸在蘋(píng)果酸酶的催化，羧化生成蘋(píng)果酸，可再由蘋(píng)果酸脫氫酶催化生成草酰乙酸。該反應(yīng)廣泛存在于動(dòng)植物和微生物。（四）天冬氨酸轉(zhuǎn)化為草酰乙酸天冬氨酸通過(guò)轉(zhuǎn)氨酶的轉(zhuǎn)氨作用可以形成草酰乙酸。其反應(yīng)將在蛋白質(zhì)代謝中進(jìn)行詳述。第65頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日六、三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié)三羧酸循環(huán)是生物體中的核心代謝，其過(guò)程必然會(huì)受到嚴(yán)格而精細(xì)的調(diào)節(jié)控制。1.本身系統(tǒng)的調(diào)節(jié)三羧酸循環(huán)有三個(gè)調(diào)控酶：檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶和α－酮戊二酸脫氫酶。2.其他調(diào)節(jié)機(jī)制第66頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日七、糖的有氧氧化與無(wú)氧氧化比較糖的無(wú)氧氧化是將一分子6碳的葡萄糖分解為3碳的乳酸或生成乙醇和CO2，凈生成2分子ATP。其主要的調(diào)控部位是糖酵解的三個(gè)關(guān)鍵酶：己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶。糖的有氧氧化將葡萄糖徹底氧化分解為CO2。包括無(wú)氧氧化中糖酵解的過(guò)程，再加上線粒體中所發(fā)生的丙酮酸氧化脫羧、三羧酸循環(huán)及電子傳遞氧化磷酸化。糖的有氧氧化釋放的能量比無(wú)氧氧化多很多，共生成30或32個(gè)ATP。第67頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日八、乙醛酸循環(huán)乙醛酸循環(huán)只存在于植物和微生物中，動(dòng)物體內(nèi)并沒(méi)有這種途徑。乙醛酸循環(huán)是一條四碳單位的合成途徑，相當(dāng)于把2個(gè)分子的乙酰CoA合成為四碳的琥珀酸的過(guò)程。由于乙醛酸循環(huán)過(guò)程中出現(xiàn)了一個(gè)中間代謝物——乙醛酸，因此而得名。第68頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第69頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第五節(jié)磷酸戊糖途徑葡萄糖在體內(nèi)分解的主要途徑有糖酵解、三羧酸循環(huán)等。實(shí)驗(yàn)證明葡萄糖還有其他氧化分解的代謝途徑。廣泛存在于動(dòng)植物體內(nèi)的磷酸戊糖途徑是糖代謝的第二條重要途徑，又稱磷酸已糖旁路。一、磷酸戊糖途徑的代謝過(guò)程磷酸戊糖途徑一般可分為兩個(gè)階段。第70頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（一）氧化階段1.6—磷酸葡萄糖在6—磷酸葡萄糖脫氫酶催化下脫氫生成6—磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯，反應(yīng)以NADP為氫受體形成NADPH。

第71頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2.6—磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯在專一的內(nèi)酯酶催化下水解成6—磷酸葡萄糖酸。第72頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日3.6—磷酸葡萄糖酸在6—磷酸葡萄糖酸脫氫酶催化下，脫氫脫羧生成5—磷酸核酮糖，再一次生成NADPH。第73頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（二）非氧化階段1.5—磷酸核酮糖由磷酸核糖異構(gòu)酶催化，同分異構(gòu)化生成5—磷酸核糖。第74頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2.5—磷酸核酮糖由磷酸戊糖差向異構(gòu)酶催化，轉(zhuǎn)化生成5—磷酸木酮糖。第75頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日3.5—磷酸木酮糖由轉(zhuǎn)酮酶催化，將二碳單位轉(zhuǎn)給5—磷酸核糖形成3—磷酸甘油醛和7—磷酸景天庚酮糖。第76頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日4.7—磷酸景天庚酮糖由轉(zhuǎn)醛酶催化，將三碳單位轉(zhuǎn)給3—磷酸甘油醛生成6—磷酸果糖和4—磷酸赤蘚糖。這是一個(gè)轉(zhuǎn)醛反應(yīng)，轉(zhuǎn)醛酶將酮糖上的三碳單位轉(zhuǎn)到另一個(gè)醛糖的1號(hào)位碳上。第77頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日5.5—磷酸木酮糖和4—磷酸赤蘚糖由轉(zhuǎn)酮酶催化，經(jīng)轉(zhuǎn)酮反應(yīng)生成成6—磷酸果糖和3—磷酸甘油醛。第78頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

磷酸戊糖通過(guò)一系列的轉(zhuǎn)酮反應(yīng)及轉(zhuǎn)醛反應(yīng)，生成糖酵解途徑的中間產(chǎn)物6—磷酸果糖和3—磷酸甘油醛。其中的6—磷酸果糖由磷酸葡萄糖異構(gòu)酶催化，再同分異構(gòu)化轉(zhuǎn)變?yōu)?—磷酸葡萄糖。而3—磷酸甘油醛可以異構(gòu)化變?yōu)榱姿岫u丙酮，兩者再通過(guò)醛縮酶的催化，合成1，6—磷酸果糖，經(jīng)6—磷酸果糖而生成6—磷酸葡萄糖。第79頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日二、磷酸戊糖途徑的能量衡算與生物學(xué)意義（一）磷酸戊糖途徑的能量衡算生物體主要通過(guò)糖酵解、三羧酸循環(huán)等過(guò)程來(lái)提供能量。而磷酸戊糖途徑主要是產(chǎn)生NADPH，為生物合成提供還原力。但在某些情況下，上述過(guò)程受阻，則磷酸戊糖途徑也可成為體內(nèi)的主要供能形式。如果是6分子6—磷酸葡萄糖，通過(guò)磷酸戊糖途徑可產(chǎn)生6分子CO2和2分子3—磷酸甘油醛，另有4分子6—磷酸葡萄糖重新形成。其總結(jié)果是，1分子六碳的6—磷酸葡萄糖通過(guò)兩次磷酸戊糖途徑，完全降解生成6分子CO2，過(guò)程中生成了12分子的NADPH，可產(chǎn)生30個(gè)ATP。第80頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第81頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（二）磷酸戊糖途徑的生物學(xué)意義1.磷酸戊糖途徑產(chǎn)生NADPH，為生物合成提供重要的還原力。2.磷酸戊糖途徑為各種單糖的相互轉(zhuǎn)變提供條件。3.必要時(shí)供應(yīng)能量。4.磷酸戊糖途徑將組織內(nèi)糖的有氧分解和無(wú)氧分解緊密的聯(lián)系起來(lái)。第82頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日三、磷酸戊糖途徑的調(diào)節(jié)

6—磷酸葡萄糖脫氫酶是磷酸戊糖途徑的限速酶。NADP＋是該酶的別構(gòu)激活劑，NADP＋／NADPH的比值決定了6—磷酸葡萄糖能否進(jìn)入磷酸戊糖途徑。磷酸戊糖途徑和糖酵解途徑可以通過(guò)重要的中間代謝物，緊密地聯(lián)系在一起。6—磷酸葡萄糖的去路，可以受到機(jī)體對(duì)NADPH、5—磷酸核糖和ATP不同需要的調(diào)節(jié)。第83頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第六節(jié)糖異生作用一、糖異生作用的概念葡萄糖是生物體中重要的能量物質(zhì)，在新陳代謝中占有中心位置。人體中有些器官和組織是以葡萄糖作為唯一的或主要的燃料，對(duì)葡萄糖有高度的依賴性。在正常情況下，葡萄糖的量是足夠的，但是如果機(jī)體處在饑餓狀態(tài)下，則必須從非糖物質(zhì)合成葡萄糖，以補(bǔ)充體內(nèi)糖供應(yīng)的不足。這種從非糖物質(zhì)合成葡萄糖的過(guò)程即為葡萄糖的異生作用。第84頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日二、糖異生作用的生化過(guò)程從丙酮酸到葡萄糖的代謝中有7步是和糖酵解共同的可逆反應(yīng)，只有3步是不可逆步驟。葡萄糖的異生作用必須克服從丙酮酸到葡萄糖的3個(gè)不可逆反應(yīng)中的能量障礙，由區(qū)別于糖酵解的另外一些酶來(lái)催化這3步不同的步驟。（一）由丙酮酸轉(zhuǎn)變成磷酸烯醇式丙酮酸1、丙酮酸生成草酰乙酸丙酮酸由丙酮酸羧化酶催化生成草酰乙酸。第85頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2、草酰乙酸轉(zhuǎn)變成蘋(píng)果酸3、細(xì)胞質(zhì)中的蘋(píng)果酸再氧化生成草酰乙酸從線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)出來(lái)的蘋(píng)果酸，又被細(xì)胞質(zhì)中的蘋(píng)果酸脫氫酶再氧化形成草酰乙酸。第86頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日4、草酰乙酸生成磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化草酰乙酸形成磷酸烯醇式丙酮酸，反應(yīng)需GTP提供能量。從丙酮酸生成磷酸烯醇式丙酮酸的反應(yīng)式為：第87頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（二）果糖-1,6-二磷酸轉(zhuǎn)變成果糖-6-磷酸（三）葡萄糖-6-磷酸轉(zhuǎn)變成葡萄糖葡萄糖異生作用的總反應(yīng)式為：第88頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第89頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日四、糖異生作用的生物學(xué)意義1.保證血糖濃度的相對(duì)恒定

2.與乳酸作用密切

Cori循環(huán)3.協(xié)助氨基酸代謝

4.促進(jìn)腎小管泌氨的作用第90頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日五、糖異生作用的調(diào)節(jié)（一）丙酮酸羧化酶的調(diào)節(jié)（二）果糖-1,6-二磷酸酶的調(diào)節(jié)（三）激素對(duì)糖異生作用的調(diào)節(jié)第91頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第七節(jié)蔗糖和多糖的生物合成一、光合作用光合作用是糖合成代謝的主要途徑。綠色植物、光合細(xì)菌或藻類等將光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的過(guò)程，即利用光能，由CO2和H2O合成糖類化合物并釋放出氧氣的過(guò)程，稱為光合作用。光合作用的總反應(yīng)式表示如下：第92頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（一）葉綠體及光合色素

1、葉綠體植物的綠色部分含有葉綠體，葉綠體內(nèi)含有葉綠素等光合色素，是綠色植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。第93頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2、葉綠素包括葉綠素a和葉綠素b，光合細(xì)菌和藻類中還含有葉綠素c和藻膽色素等。葉綠素是一類含鎂的卟啉衍生物，帶羧基的側(cè)鏈與一個(gè)含有20個(gè)碳的植醇形成酯。第94頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日3、類胡蘿卜素類胡蘿卜素包括胡蘿卜素和葉黃素等。胡蘿卜素是一個(gè)含有11個(gè)共扼雙鍵的化合物，有多個(gè)異構(gòu)體，常見(jiàn)的是β-胡蘿卜素。葉黃素是β-胡蘿卜素衍生的二元醇。第95頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（二）光合作用機(jī)制綠色植物光合作用由光反應(yīng)和暗反應(yīng)組成。1、光反應(yīng)(1)光反應(yīng)系統(tǒng)。①光系統(tǒng)I：PSI是一個(gè)跨膜復(fù)合物，由13條多肽鏈及200個(gè)葉綠素、50個(gè)類胡蘿卜素以及細(xì)胞色素f、質(zhì)體藍(lán)素(簡(jiǎn)寫(xiě)為PC)和鐵氧還蛋白(簡(jiǎn)寫(xiě)為FD)等組成。PSI的反應(yīng)中心含有130個(gè)葉綠素a，它的最大吸收波長(zhǎng)為700nm，所以又稱為P700。第96頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日②光系統(tǒng)Ⅱ：PSⅡ包括一個(gè)能夠捕獲光能的復(fù)合體，一個(gè)反應(yīng)中心及一個(gè)產(chǎn)生氧的復(fù)合體。反應(yīng)中心含有50個(gè)葉綠素a，以及質(zhì)體醌等電子供體和受體。由于反應(yīng)中心在波長(zhǎng)680nm處有最大吸收，又稱為P680。第97頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日(2)光反應(yīng)的電子傳遞鏈（光合鏈）第98頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（3）光合磷酸化通過(guò)光激發(fā)導(dǎo)致電子傳遞與磷酸化作用相偶聯(lián)合成ATP的過(guò)程，稱為光合磷酸化。按照光合鏈電子傳遞的方式，光合磷酸化可以分為兩種形式。非環(huán)式光合磷酸化環(huán)式光合磷酸化第99頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2、暗反應(yīng)暗反應(yīng)是指由光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH在ATP供給能量情況下，將CO2還原成糖的反應(yīng)過(guò)程。這是一個(gè)酶催化的反應(yīng)過(guò)程，不需要光參加，所以稱為暗反應(yīng)。大多數(shù)植物的暗反應(yīng)中．還原CO2的第一個(gè)產(chǎn)物是三碳化合物（甘油酸-3-磷酸），所以這種途徑稱為C3途徑。有些植物，如甘蔗和玉米等高產(chǎn)作物，其暗反應(yīng)還原CO2的產(chǎn)物是四碳化合物（草酰乙酸等），所以稱為C4途徑。第100頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日(1)C3途徑

C3途徑的反應(yīng)以循環(huán)形式進(jìn)行，又稱為三碳循環(huán)。①甘油酸-3-磷酸的形成②甘油酸-3-磷酸生成甘油醛-3-磷酸③甘油醛-3-磷酸生成果糖-6-磷酸④果糖-6-磷酸生成磷酸戊糖和磷酸丁糖⑤景天庚酮糖-7-磷酸的生成⑥景天庚酮糖-7-磷酸生成核酮糖-5-磷酸⑦核酮糖-5-磷酸生成核酮糖-1,5-二磷酸第101頁(yè)，共114頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第102頁(yè)，共114