糖類代謝專題知識講座

新陳代謝是全部生物維持其生命活動最基本特征，是生物體內(nèi)有機(jī)物合成和分解作用，包含物質(zhì)轉(zhuǎn)變和能量轉(zhuǎn)化。

合成代謝物質(zhì)上---小分子---大分子（同化作用）能量上---積能過程生物體新陳代謝

分解代謝物質(zhì)上---大分子---小分子（異化作用）能量上---放能過程

糖類代謝專題知識講座第1頁

新陳代謝就是與糖類分解有親密聯(lián)絡(luò)，因?yàn)樘穷惙纸鈱ι矬w來講，具主要意義。糖類作為能源物質(zhì)、結(jié)構(gòu)物質(zhì)和機(jī)能物質(zhì)糖類代謝為生命活動提供能量，是合成生物體內(nèi)主要代謝物質(zhì)碳架和前體參加分子和細(xì)胞特異性識別

糖類代謝專題知識講座第2頁概念糖類代謝是指糖類化合物在生物體內(nèi)分解代謝與合成代謝。糖分解代謝是指低聚糖、多糖經(jīng)過酶促降解，轉(zhuǎn)化成小分子單糖，進(jìn)而氧化成CO2和H2O，并釋放出能量過程。糖合成代謝是指綠色植物和光合微生物利用太陽能、CO2和H2O合成葡萄糖并釋放O2，再由葡萄糖深入合成淀粉、纖維素等多糖過程。糖類代謝專題知識講座第3頁第一節(jié)生物體中糖類

生物體內(nèi)糖類按其組成份為單糖、寡糖、多糖。單糖（monosaccharide）是指最簡單糖，即在溫和條件下不能再分解成更小單體糖，如葡萄糖、果糖等。按碳原子數(shù)目單糖又可分為三碳（丙）糖、四碳（丁）糖、五碳（戊）糖、六碳（已）糖、七碳（庚）糖等。

糖類代謝專題知識講座第4頁三碳糖甘油醛

二羥丙酮糖類代謝專題知識講座第5頁四碳糖赤蘚糖

糖類代謝專題知識講座第6頁五碳糖核糖核酮糖木糖糖類代謝專題知識講座第7頁六碳糖葡萄糖果糖一、一些主要單糖結(jié)構(gòu)糖類代謝專題知識講座第8頁最含有意義單糖是戊糖和己糖。核糖、脫氧核糖是戊糖，是組成核酸基本構(gòu)件分子葡萄糖、果糖、半乳糖是己糖，葡萄糖是人和動物主要能源物質(zhì)。果糖是水果中主要糖份。單糖普通能溶于水，含有甜味。糖類代謝專題知識講座第9頁（二）低聚糖低聚糖是指能水解成若干（2～10個）單糖分子糖類。自然界中最主要低聚糖，以游離狀態(tài)存在：

蔗糖、麥芽糖、乳糖糖類代謝專題知識講座第10頁a.蔗糖：是糖儲存和積累一個主要形式,是白色晶體，易溶于水，難溶于乙醇。不含有還原性。α-D-葡萄糖（1→2）β-D-果糖苷

糖類代謝專題知識講座第11頁b.麥芽糖：是淀粉組成成份。白色晶體，易溶于水。是一個還原糖α-D-葡萄糖（1→4）葡萄糖苷糖類代謝專題知識講座第12頁c.乳糖：存在哺乳動物乳汁中,牛奶中含4-6%，還原糖由α-D-葡萄糖和-D-半乳糖經(jīng)過(1→4)糖苷鍵糖類代謝專題知識講座第13頁（三）多糖是指能水解多個單糖分子糖類。(1)淀粉（分為直鏈淀粉和支鏈淀粉）直鏈淀粉分子量約1萬-200萬，250-260個葡萄糖分子，以（14）糖苷鍵聚合而成。呈螺旋結(jié)構(gòu)，遇碘顯紫藍(lán)色。支鏈淀粉中除了（14）糖苷鍵組成糖鏈以外，在支點(diǎn)處存在（16）糖苷鍵，分子量較高。遇碘顯紫紅色。糖類代謝專題知識講座第14頁

支鏈淀粉直鏈淀粉遇碘展現(xiàn)藍(lán)色或藍(lán)紫色支鏈淀粉

遇碘展現(xiàn)紫紅色糖類代謝專題知識講座第15頁

（2）纖維素b-1,4-糖苷鍵

纖維素分子是由β

-D－葡萄糖聚合而成，但與淀粉不一樣是，纖維素分子中葡萄糖殘基是以β（1→4）糖苷鍵鏈接，沒有分支糖類代謝專題知識講座第16頁(3)糖原糖原是動物和細(xì)菌中貯存性多糖，是動物淀粉。它類似于支鏈淀粉。糖類代謝專題知識講座第17頁（四）復(fù)合糖

糖與非糖物質(zhì)結(jié)合形成分子復(fù)合糖有糖脂、糖蛋白、蛋白聚糖糖消化與吸收是指人和動物食物中糖經(jīng)過消化道一系列胞外酶作用轉(zhuǎn)變成小分子單糖，最終進(jìn)入血液過程。消化與吸收部位是小腸糖類代謝專題知識講座第18頁第二節(jié)、雙糖和多糖酶促降解雙糖和多糖只有分解成小分子后才能被吸收利用過程稱為雙糖和多糖酶促降解。生產(chǎn)中常稱為糖化。糖類代謝專題知識講座第19頁1.

蔗糖酶促降解由蔗糖酶催化：

因?yàn)榈孜锖彤a(chǎn)物旋光方向發(fā)生了改變，所以蔗糖酶又稱為轉(zhuǎn)化酶。產(chǎn)物也所以就做轉(zhuǎn)化糖。糖類代謝專題知識講座第20頁麥芽糖水解

麥芽糖+H2O————2G(葡萄糖）

麥芽糖酶乳糖水解

乳糖+H2O—————半乳糖+G

β-半乳糖苷酶糖類代謝專題知識講座第21頁2.淀粉酶促降解

淀粉糊精寡糖麥芽糖G

淀粉酶促水解：

水解淀粉淀粉酶有α與β淀粉酶、脫支酶（R-酶）和麥芽糖酶。α與β淀粉酶、只能水解淀粉中α-1,4糖苷鍵，水解產(chǎn)物都有麥芽糖。

α與β淀粉酶α-淀粉酶：為淀粉內(nèi)切酶，能夠水解淀粉(或糖原)中任何部位α-1,4糖鍵。α-淀粉酶耐高溫，在70℃時15min不變性失活，但不耐酸，當(dāng)pH3.3時即失去活性。

β淀粉酶：為淀粉外切酶，只能從非還原端開始水解α-1,4糖鍵。β-淀粉酶70℃下酶蛋白很易變性失活，但在pH3.3時仍保持活性。

糖類代謝專題知識講座第22頁糖類代謝專題知識講座第23頁比較α-淀粉酶和β-淀粉酶異同點(diǎn)

相同點(diǎn)：都作用于α-1,4糖苷鍵，產(chǎn)物中都有麥芽糖不一樣點(diǎn)

α-淀粉酶β-淀粉酶

1可跨越分支點(diǎn)不能跨越分支點(diǎn)

2內(nèi)切酶（隨機(jī)切）端解酶（非還原端切2個）

3產(chǎn)物糊精分子量小糊精分子量大（極限糊精）

4耐高溫、不耐酸耐酸、不耐高溫

70℃15minPH3.35存在于萌發(fā)種子中廣泛存在糖類代謝專題知識講座第24頁淀粉磷酸解

淀粉磷酸化酶催化α-1,4葡聚糖非還原末端葡萄糖殘基轉(zhuǎn)移給正磷酸，產(chǎn)生G-1-P，同時產(chǎn)生一個新非還原末端又重復(fù)上述磷酸解過程。該酶廣泛存在于高等植物葉片及絕大多數(shù)貯藏器官中。

淀粉磷酸化酶

淀粉+nH3PO4nG-1-P+少許G糖類代謝專題知識講座第25頁還原末端非還原末端α-1，4糖苷鍵α-1，6糖苷鍵糖類代謝專題知識講座第26頁糖原磷酸解

糖原磷酸化酶是糖原降解限速酶，有活性和非活性兩種形態(tài)，二者在一定條件下可相互轉(zhuǎn)變。

淀粉或糖原在細(xì)胞內(nèi)降解是經(jīng)磷酸化酶磷酸解作用生成葡糖-1-磷酸，因?yàn)榱姿峄敢仓涣姿峤猞?1,4糖苷鍵而不作用于α-l,6糖苷鍵，故全部分解必須在寡聚1,4→l,4葡聚糖轉(zhuǎn)移酶和脫支酶等協(xié)同作用下才能完成。糖類代謝專題知識講座第27頁3.纖維素降解

纖維素是植物細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)物質(zhì)中主要成份，纖維素是由1000－10000個β-l,4糖苷鍵連接起來沒有分支長鏈。纖維素酶促水解：人消化道中沒有水解纖維素酶，但不少微生物如細(xì)菌、真菌、放線菌、原生動物等能產(chǎn)生纖維素酶及纖維二糖酶，它們能催化纖維素完全水解成葡萄糖。纖維素降解反應(yīng)以下：纖維素n纖維二糖2nβ-葡萄糖

纖維素酶纖維二糖酶糖類代謝專題知識講座第28頁第三節(jié)糖酵解glycolysisLouisPasteurinhislaboratory糖類代謝專題知識講座第29頁1.糖酵解概念

糖酵解指葡萄糖經(jīng)過一系列步驟，降解成三碳化合物（丙酮酸），并釋放能量過程。糖酵解路徑又稱

EMP路徑(Embden-MeyerhofParnaspathway)EMP是一切生物分解葡萄糖共同路徑。EMP在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行。

糖類代謝專題知識講座第30頁2.糖酵解反應(yīng)歷程2個階段：準(zhǔn)備階段（生成磷酸丙糖）放能階段（丙酮酸生成）

10個步驟：前5步為準(zhǔn)備階段，這期間G經(jīng)過磷酸化分解成C3糖，每分解一個G分子消耗2分子ATP；后5步為產(chǎn)生ATP貯能階段,每個磷酸三碳糖產(chǎn)生2分子ATP。需要各種酶催化糖類代謝專題知識講座第31頁

二.糖酵解過程第一步：葡萄糖磷酸化

第一階段激酶：催化將ATP上磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到受體上酶。激酶都需要Mg2+作為輔助因子。糖類代謝專題知識講座第32頁

二.糖酵解過程糖類代謝專題知識講座第33頁

二.糖酵解過程第二步：6-磷酸果糖生成

第一階段

反應(yīng)偏向左邊,因?yàn)橄乱徊椒磻?yīng)是不可逆,反應(yīng)仍向生成F-6-P方向進(jìn)行。磷酸已糖異構(gòu)酶糖類代謝專題知識講座第34頁

二.糖酵解過程第三步：1,6-二磷酸果糖生成

第一階段

磷酸果糖激酶(PFK)是EMP路徑關(guān)鍵酶，其活性大小控制著整個路徑進(jìn)程。糖酵解速度決定于此酶活性,所以它是一個限速酶，也是一個變構(gòu)酶。ATP、檸檬酸、脂肪酸等對其活性有抑制效應(yīng)。AMP、NADH增加酶活。糖類代謝專題知識講座第35頁

二.糖酵解過程PhosphofructokinasewithADPshowninwhiteand

fructose-6-Pinred糖類代謝專題知識講座第36頁

二.糖酵解過程

第一階段

碳鏈不變，但兩頭接上了磷酸基團(tuán)，為斷裂作好準(zhǔn)備。

消耗兩個ATP。糖類代謝專題知識講座第37頁

二.糖酵解過程

第一階段第四步：1,6-二磷酸果糖裂解F-1,6-2P在1,6-二磷酸果糖醛縮酶催化下,使C3和C4之間鍵裂解,形成2個丙糖——丙酮糖和丙醛糖，它們?yōu)橥之悩?gòu)體。該反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)自由能△G0’=+23.85KJ/mol,平衡有利于向左邊進(jìn)行。但在正常生理?xiàng)l件下,3-磷酸甘油醛不停轉(zhuǎn)化成丙酮酸,大大降低了3-磷酸甘油醛濃度,從而驅(qū)動反應(yīng)向裂解方向進(jìn)行。糖類代謝專題知識講座第38頁

二.糖酵解過程

第一階段第五步：磷酸丙糖同分異構(gòu)化DHAP96%G-3-P4%因?yàn)镚-3-P不停消耗，反應(yīng)向左進(jìn)行。

1分子二磷酸已糖裂解成2分子3-磷酸甘油醛。糖類代謝專題知識講座第39頁

二.糖酵解過程

第二階段第六步：3-磷酸甘油醛氧化（氧化反應(yīng)）

糖酵解過程中第一次產(chǎn)生高能磷酸鍵，而且產(chǎn)生了還原劑

NADH。催化此反應(yīng)酶是巰基酶，所以它可被碘乙酸(ICH2COOH)不可逆地抑制。故碘乙酸能抑制糖酵解。糖類代謝專題知識講座第40頁

二.糖酵解過程

第二階段第七步：3-磷酸甘油酸和ATP生成

糖酵解過程中第一次產(chǎn)生ATP。

經(jīng)過底物反應(yīng)釋放能量直接與ADP磷酸化偶聯(lián)生成ATP過程,稱為底物磷酸化。

因?yàn)?分子G產(chǎn)生2分子G-3-P,所以共產(chǎn)生2分子ATP,與前面消耗2ATP抵消。糖類代謝專題知識講座第41頁

二.糖酵解過程

第二階段第八步：3-磷酸甘油酸異構(gòu)磷酸甘油酸變位酶將C3磷酰基移至C2（凡能催化分子內(nèi)化學(xué)功效團(tuán)位置移動酶稱為變位酶）。G0’=+4.6KJ/mol這是個吸能反應(yīng),因?yàn)橄乱徊椒磻?yīng)進(jìn)行,所以反應(yīng)向右進(jìn)行。糖類代謝專題知識講座第42頁

二.糖酵解過程

第二階段Thephosphoglyceratemutaseofwheatgermcatalyzesanintramolecularphosphoryltransfer糖類代謝專題知識講座第43頁

二.糖酵解過程

第二階段第九步：磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）形成

2-磷酸甘油酸分子內(nèi)脫水形成雙鍵,第二個C2被氧化,C3被還原,

C2上低能(P)變成高能(P)。這一步使分子中能量重新分布，使能量集中，第二次產(chǎn)生了高能磷酸鍵。Mg2+糖類代謝專題知識講座第44頁

二.糖酵解過程

第二階段第十步：丙酮酸生成糖酵解過程中第二次產(chǎn)生

ATP。第二次底物磷酸化！EMP完成，凈生成2molATP.

Mg2+或K+PEP經(jīng)丙酮酸激酶催化將∽(P)轉(zhuǎn)移給ADP,形成ATP。糖類代謝專題知識講座第45頁己糖磷酸化磷酸己糖裂解丙酮酸生成糖類代謝專題知識講座第46頁

二.糖酵解過程

經(jīng)過分子內(nèi)結(jié)構(gòu)調(diào)整,生成了樞紐物質(zhì)丙酮酸Summary糖類代謝專題知識講座第47頁三.糖酵解能量計算糖類代謝專題知識講座第48頁四.糖酵解產(chǎn)物去路2.丙酮酸去路在無氧或相對缺氧時——

發(fā)酵

有兩種發(fā)酵：酒精發(fā)酵、乳酸發(fā)酵酒精發(fā)酵：由葡萄糖→乙醇過程丙酮酸脫羧酶需要TPP作為輔酶。糖類代謝專題知識講座第49頁四.糖酵解產(chǎn)物去路(1)在無氧或相對缺氧時——酒精發(fā)酵2.丙酮酸去路糖類代謝專題知識講座第50頁四.糖酵解產(chǎn)物去路(2)在無氧或相對缺氧時——乳酸發(fā)酵

乳酸發(fā)酵：由葡萄糖→乳酸過程乳酸脫氫酶在動物體內(nèi)有5種同工酶：H4、H3M、H2M2、HM3、M4

2.丙酮酸去路糖類代謝專題知識講座第51頁四.糖酵解產(chǎn)物去路(2)在無氧或相對缺氧時——乳酸發(fā)酵

許多微生物常進(jìn)行這種過程。另外，高等動物在氧不充分時，也可進(jìn)行這條路徑，如肌肉強(qiáng)烈運(yùn)動時即產(chǎn)生大量乳酸。2.丙酮酸去路糖類代謝專題知識講座第52頁四.糖酵解產(chǎn)物去路(3)在有氧條件下——

丙酮酸有氧氧化

丙酮酸被徹底氧化成CO2。

這一過程在線粒體中進(jìn)行。經(jīng)過此過程能夠使葡萄糖徹底降解、氧化成CO2。2.丙酮酸去路糖類代謝專題知識講座第53頁四.糖酵解產(chǎn)物去路2.NADH去路(1)在無氧或相對缺氧時酒精發(fā)酵中：作為乙醛→乙醇供氫體乳酸發(fā)酵中：作為丙酮酸→乳酸供氫體∴1分子葡萄糖經(jīng)過無氧酵解，只能生成2個ATP糖類代謝專題知識講座第54頁四.糖酵解產(chǎn)物去路2.NADH去路(2)在有氧條件下在線粒體中：1分子NADH經(jīng)過呼吸鏈可產(chǎn)生2.5個ATP在線粒體外,要經(jīng)過甘油酸穿梭系統(tǒng)，1分子NADH經(jīng)過呼吸鏈可產(chǎn)生1.5個ATP?！?分子葡萄糖經(jīng)過有氧酵解，可生成2+2×1.5=5個ATP∴1分子葡萄糖經(jīng)過有氧酵解，可生成2+2.5×2=7

個ATP糖類代謝專題知識講座第55頁五.糖酵解生物學(xué)意義1.

為生物體提供一定能量

；2.

糖酵解中間物為生物合成提供原料；

如丙酮酸可轉(zhuǎn)變?yōu)榘被?，磷酸二羥丙酮可合成甘油。3.為糖異生作用提供了基本路徑。糖類代謝專題知識講座第56頁六.糖酵解調(diào)控

在代謝路徑中，發(fā)生不可逆反應(yīng)地方經(jīng)常是整個路徑調(diào)控部位，而催化這些反應(yīng)酶經(jīng)常要受到調(diào)控，從而影響這些地方反應(yīng)速度，進(jìn)而影響整個路徑進(jìn)程。這些酶稱該路徑關(guān)鍵酶。

在糖酵解中，有三種酶催化不可逆反應(yīng)——

己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶。所以它們是關(guān)鍵酶。糖類代謝專題知識講座第57頁糖類代謝專題知識講座第58頁己糖磷酸化磷酸己糖裂解丙酮酸生成糖類代謝專題知識講座第59頁關(guān)鍵點(diǎn)：1.全過程：二個階段，10步反應(yīng)，需10種酶2.三個關(guān)鍵酶，不可逆反應(yīng)！3.調(diào)整位點(diǎn)：已糖激酶

G-6-P；

磷酸果糖激酶

ATP、檸檬酸、脂肪酸；ADP、AMP；

丙酮酸激酶

乙酰CoA、ATP；ADP、AMP糖類代謝專題知識講座第60頁關(guān)鍵點(diǎn)：4.定位：細(xì)胞質(zhì)5.意義：產(chǎn)生少許能量，產(chǎn)生一些中間產(chǎn)物，如丙酮酸和甘油等6.底物水平磷酸化

糖類代謝專題知識講座第61頁糖類代謝專題知識講座第62頁第四節(jié)三羧酸循環(huán)(Krebs循環(huán)/TCA)Chapter4

Tricarboxylicacidcycle(TCA)糖類代謝專題知識講座第63頁糖類代謝專題知識講座第64頁糖類代謝專題知識講座第65頁

在有氧條件下，丙酮酸氧化脫羧形成乙酰CoA，后者可進(jìn)入三羧酸循環(huán)徹底氧化。一、丙酮酸氧化脫羧丙酮酸氧化脫羧部位：線粒體Theoxidativedecarboxylationofpyruvateinmitochondria:theoverallchemicaltransformation,involvingfivecofactorsandthreeenzymes.糖類代謝專題知識講座第66頁一、丙酮酸氧化脫羧糖類代謝專題知識講座第67頁E1

——

丙酮酸脫氫酶(pyruvatedehydrogenasePDH)。催化丙酮酸脫羧及脫氫，形成二碳單位乙?；：休o基TPP。E2

——硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶(dihydrolipoyltransacetylaseTA)。催化二碳單位乙?；D(zhuǎn)移。含有輔基硫辛酸和CoA。E3

——

二氫硫辛酸脫氫酶(dihydrolipoyldehydrogenaseDLD)。催化還原型硫辛酸→氧化型。含有輔基FAD和NAD＋。催化此過程是丙酮酸脫氫酶復(fù)合體，它由3種酶有機(jī)地組合在一起：一、丙酮酸氧化脫羧糖類代謝專題知識講座第68頁整個過程包括到6個輔因子：TPP(焦磷酸硫胺素)、SSL(硫辛酸)、FAD、NAD+、CoA、Mg2+等。丙酮酸脫氫酶復(fù)合體呈圓球形，每個復(fù)合體含有：6個丙酮酸脫氫酶E1、24個二氫硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶E2、6個二氫硫辛酸脫氫酶E3。其中E1為復(fù)合物關(guān)鍵一、丙酮酸氧化脫羧糖類代謝專題知識講座第69頁一、丙酮酸氧化脫羧糖類代謝專題知識講座第70頁糖類代謝專題知識講座第71頁

三羧酸循環(huán)(tricarboxylicacidcycle)，又叫做TCA循環(huán)，是因?yàn)樵撗h(huán)第一個產(chǎn)物是檸檬酸，它含有三個羧基，故此得名。

該循環(huán)提出主要貢獻(xiàn)者是英國生化學(xué)家Krebs(克雷布斯)，所以又稱Krebs循環(huán)。該循環(huán)還叫做檸檬酸循環(huán)。

1.化學(xué)反應(yīng)過程二、TCA循環(huán)糖類代謝專題知識講座第72頁糖類代謝專題知識講座第73頁Step1.乙酰CoA與草酰乙酸縮合成檸檬酸1.化學(xué)反應(yīng)過程二、TCA循環(huán)糖類代謝專題知識講座第74頁Step1.

乙酰CoA與草酰乙酸縮合成檸檬酸

反應(yīng)能量由乙酰CoA高能硫酯鍵提供，所以使反應(yīng)不可逆。此為醇醛縮合反應(yīng)，先縮合成檸檬酰CoA，然后水解。這步反應(yīng)由C4→C6

。1.化學(xué)反應(yīng)過程二、TCA循環(huán)糖類代謝專題知識講座第75頁Step2.

檸檬酸異構(gòu)化成異檸檬酸1.化學(xué)反應(yīng)過程Iron-sulfur(red),cysteines(yellow)andisocitrate(white)二、TCA循環(huán)糖類代謝專題知識講座第76頁Step3.

異檸檬酸氧化脫羧生成α－酮戊二酸（第一次氧化脫羧）1.化學(xué)反應(yīng)過程二、TCA循環(huán)糖類代謝專題知識講座第77頁

這階段放出了1分子CO2，由C6→C5

；產(chǎn)生1分子NADHStep3.

異檸檬酸氧化脫羧生成α－酮戊二酸1.化學(xué)反應(yīng)過程二、TCA循環(huán)糖類代謝專題知識講座第78頁異檸檬酸脫氫酶有兩種酶一個需NAD＋及Mn

＋為輔酶，僅存在于線粒體中，主要參加TCA循環(huán)一個需NADP＋及Mn

＋為輔酶,既存在于線粒體中，也存在于胞漿中，主要作為還原劑NADPH一個起源。糖類代謝專題知識講座第79頁

a-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體與丙酮酸脫氫酶復(fù)合體非常相同，也包含三種酶、六種輔因子。Step4.

a-酮戊二酸氧化脫羧（第二次氧化脫羧）1.化學(xué)反應(yīng)過程二、TCA循環(huán)糖類代謝專題知識講座第80頁Step4.

a-酮戊二酸氧化脫羧1.化學(xué)反應(yīng)過程這階段又放出了1分子CO2，由C5→C4；又產(chǎn)生1分子NADH；形成1個高能硫酯鍵。

二、TCA循環(huán)糖類代謝專題知識講座第81頁這階段合成了1分子高能磷酸化合物GTP（鳥苷三磷酸）Step5.

琥珀酸生成（底物水平磷酸化）1.化學(xué)反應(yīng)過程二、TCA循環(huán)糖類代謝專題知識講座第82頁Step6.

琥珀酸氧化成延胡索酸（第三次氧化還原反應(yīng)）這一反應(yīng)為C4改變，產(chǎn)生1分子FADH2。1.化學(xué)反應(yīng)過程二、TCA循環(huán)糖類代謝專題知識講座第83頁Step7.延胡索酸至蘋果酸這一反應(yīng)為C4改變1.化學(xué)反應(yīng)過程二、TCA循環(huán)糖類代謝專題知識講座第84頁Step8.

蘋果酸至草酰乙酸（再生）（第四次氧化還原反應(yīng)）1.化學(xué)反應(yīng)過程二、TCA循環(huán)糖類代謝專題知識講座第85頁2.TCA循環(huán)總反應(yīng)二、TCA循環(huán)糖類代謝專題知識講座第86頁（NADH）糖類代謝專題知識講座第87頁糖類代謝專題知識講座第88頁糖類代謝專題知識講座第89頁

由TCA循環(huán)產(chǎn)生NADH和FADH2必須經(jīng)呼吸鏈將電子交給O2，才能回復(fù)成氧化態(tài)(NAD＋和FAD＋)，再去接收TCA循環(huán)脫下氫。產(chǎn)物NADH和FADH2去路:

所以，TCA循環(huán)需要在有氧條件下進(jìn)行。不然NADH和FADH2攜帶H無法交給氧，即呼吸鏈氧化磷酸化無法進(jìn)行，NAD+及FAD不能被再生，使TCA循環(huán)中脫氫反應(yīng)因缺乏氫受體而無法進(jìn)行。2.TCA循環(huán)總反應(yīng)二、TCA循環(huán)糖類代謝專題知識講座第90頁

乙酰CoA經(jīng)過TCA循環(huán)脫下氫由NADH及FADH2經(jīng)呼吸鏈傳遞給O2，由此而形成大量ATP碳源乙酰CoA→

2CO2能量1GTP→1ATP共10ATP3NADH→2.5ATP×3=7.5ATP1FADH2→1.5ATP×1=1.5ATP

由乙酰CoA氧化產(chǎn)生ATP中，只有1/10來自底物水平磷酸化，其余都是由氧化磷酸化間接產(chǎn)生3.能量化學(xué)計量二、TCA循環(huán)糖類代謝專題知識講座第91頁碳源丙酮酸→乙酰CoA+CO2→

3CO2能量丙酮酸氧化脫羧：1NADH→2.5ATP共12.5ATPTCA循環(huán)：10ATP3.能量化學(xué)計量二、TCA循環(huán)糖類代謝專題知識講座第92頁碳源葡萄糖→2丙酮酸→

6CO2能量葡萄糖有氧酵解：2ATP+2NADH→7ATP共32ATP丙酮酸有氧氧化：12.5×2=25ATP葡萄糖徹底氧化經(jīng)由路徑：EMP路徑、丙酮酸氧化脫羧、TCA循環(huán)、呼吸鏈氧化磷酸化。對于原核生物：3.能量化學(xué)計量二、TCA循環(huán)糖類代謝專題知識講座第93頁

因?yàn)樵贓MP路徑中生成NADH在線粒體外，其磷氧比為1.5，所以1分子葡萄糖徹底氧化只能合成30ATP。對于真核生物（高等植物、真菌、動物肌細(xì)胞）:3.能量化學(xué)計量二、TCA循環(huán)碳源葡萄糖→2丙酮酸→

6CO2能量葡萄糖有氧酵解：2ATP+2NADH→5ATP共30ATP丙酮酸有氧氧化：12.5×2=25ATP糖類代謝專題知識講座第94頁1.定位：線粒體

A檸檬酸合酶:該酶有負(fù)變構(gòu)劑ATP，它使酶與底物親和力下降，從而Km值增大。B異檸檬脫氫酶:該酶有正變構(gòu)劑ADP，它使酶與底物親和力增加。另外，NAD+、底物異檸檬酸使酶活升高；NADH、ATP使酶活下降。C-酮二酸脫氫酶:ATP、NADH及產(chǎn)物琥珀酰CoA抑制酶活性。2.不可逆反應(yīng)與調(diào)整：4.注意點(diǎn)二、TCA循環(huán)糖類代謝專題知識講座第95頁1.

為生物體提供能量，是體內(nèi)主要產(chǎn)生ATP路徑

；2.

循環(huán)中中間物為生物合成提供原料；如草酰乙酸、a-酮戊二酸可轉(zhuǎn)變?yōu)榘被?，琥珀酰CoA可用于合成葉綠素及血紅素分子中卟啉。3.

糖類、蛋白質(zhì)、脂類、核酸等代謝樞紐。5.TCA循環(huán)生物學(xué)意義二、TCA循環(huán)糖類代謝專題知識講座第96頁三、TCA回補(bǔ)反應(yīng)

三羧酸循環(huán)一個主要作用是它中間物能夠?yàn)樯锖铣商峁┰希@些中間物必須得到補(bǔ)充，以確保TCA循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)。尤其是起始物草酰乙酸，缺乏它乙酰CoA就不能進(jìn)入循環(huán)。

生物體中存在著及時補(bǔ)充中間物(草酰乙酸)反應(yīng)，稱為回補(bǔ)反應(yīng)。1.回補(bǔ)反應(yīng)含義：糖類代謝專題知識講座第97頁1.

丙酮酸羧化2.回補(bǔ)反應(yīng)路徑：丙酮酸羧化酶需要生物素作為其輔酶。這是動物中最主要回補(bǔ)反應(yīng)，在線粒體中進(jìn)行。三、TCA回補(bǔ)反應(yīng)糖類代謝專題知識講座第98頁2.回補(bǔ)反應(yīng)路徑：三、TCA回補(bǔ)反應(yīng)PEP羧激酶糖類代謝專題知識講座第99頁P(yáng)EP羧化酶存在植物和細(xì)菌中,該酶在發(fā)生催化時既不需要生物素，也不需要消耗ATP。2.回補(bǔ)反應(yīng)路徑：三、TCA回補(bǔ)反應(yīng)Thephosphoenolpyruvatecarboxylasereaction糖類代謝專題知識講座第100頁3.蘋果酸酶催化草酰乙酸（細(xì)胞質(zhì)）（線粒體）糖類代謝專題知識講座第101頁2.回補(bǔ)反應(yīng)路徑：三、TCA回補(bǔ)反應(yīng)4.

天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶其它中間體回補(bǔ)反應(yīng)糖類代謝專題知識講座第102頁糖類代謝專題知識講座第103頁糖類代謝專題知識講座第104頁糖類代謝專題知識講座第105頁第五節(jié)磷酸戊糖路徑糖類代謝專題知識講座第106頁糖類代謝專題知識講座第107頁磷酸戊糖路徑phosphopentosepathwayPPP

糖酵解和三羧酸循環(huán)是機(jī)體內(nèi)糖分解代謝主要路徑，但不是唯一路徑。試驗(yàn)研究也表明：在組織中添加酵解抑制劑碘乙酸（抑制3-P-甘油醛脫氫酶）或氟化物（抑制烯醇化酶）等，葡萄糖仍可被消耗；而且C1更輕易氧化成CO2；發(fā)覺了6-P-葡萄糖脫氫酶和6-P-葡萄糖酸脫氫酶及NADP+；發(fā)覺了五碳糖、六碳糖和七碳糖；說明葡萄糖還有其它代謝路徑（1931-1951）。許多組織細(xì)胞中都存在有另一個葡萄糖降解路徑，即磷酸戊糖路徑（pentosephosphatepathway,PPP）。糖類代謝專題知識講座第108頁糖類代謝專題知識講座第109頁糖類代謝專題知識講座第110頁糖類代謝專題知識講座第111頁2階段之二糖類代謝專題知識講座第112頁糖類代謝專題知識講座第113頁糖類代謝專題知識講座第114頁糖類代謝專題知識講座第115頁糖類代謝專題知識講座第116頁3）必要時提供能量

HMP路徑產(chǎn)生NADPH能夠在細(xì)胞非常缺乏NADH時轉(zhuǎn)化為NADH,以合成ATP。NADH功效是參加氧化磷酸化產(chǎn)生ATP,NADPH功效是給物質(zhì)合成提供還原動力。4）磷酸戊糖路徑將組織內(nèi)糖有氧分解和無氧分解緊密聯(lián)絡(luò)起來糖類代謝專題知識講座第117頁5、代謝調(diào)控PPP路徑

肝臟中各種戊糖路徑酶中以6-磷酸葡萄糖脫氫酶

活性最低，所以它是戊糖路徑限速酶，催化不可逆反應(yīng)步驟。其活性受NADPH/NADP+比值調(diào)整，NADPH

競爭性抑制6-磷酸葡萄糖脫氫酶和6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶活性。其百分比升高，磷酸戊糖路徑被抑制；百分比降低時則被激活。NADPH對該酶有強(qiáng)烈抑制作用。所以，磷酸戊糖路徑流量取決于對NADPH需求。

非氧化階段戊糖轉(zhuǎn)變主要受控于底物濃度。5-磷酸核糖過多時，可轉(zhuǎn)化成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛進(jìn)行酵解。本身代謝路徑中限速酶調(diào)整PPP與EMP路徑中間產(chǎn)物調(diào)整糖類代謝專題知識講座第118頁第六節(jié)糖異生作用

糖異生作用（gluconeogenesis）是指以非糖有機(jī)物作為前體合成為葡萄糖過程。這是植物、動物體內(nèi)一個主要單糖合成路徑。非糖物質(zhì)包含乳酸、丙酮酸、甘油、草酰乙酸、乙酰CoA以及生糖氨基酸（如丙氨酸）等。

植物果實(shí)成熟期間，有機(jī)酸含量下降，糖份含量增加，就是葡萄糖異生作用結(jié)果。動物機(jī)體內(nèi)葡萄糖異生作用是必不可少。它對維持血糖濃度恒定，為大腦、肌肉、眼晶狀體、中樞神經(jīng)系統(tǒng)等組織利用葡糖分解供能提供了保障。糖類代謝專題知識講座第119頁糖異生路徑

不論哪種物質(zhì)轉(zhuǎn)變成糖過程首先都要轉(zhuǎn)變成丙酮酸，由丙糖酸轉(zhuǎn)變成磷酸丙糖，再生成糖。由丙酮酸轉(zhuǎn)化為葡萄糖過程是糖異生作用，基本上是按照糖酵解路徑逆行方向進(jìn)行，但不是簡單糖酵解路徑逆轉(zhuǎn)，因?yàn)樘墙徒膺^程有3步反應(yīng)是不可逆：己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶催化反應(yīng)，需要另外酶來催化才能完成，而且為了克服不可逆反應(yīng)中能量障礙，需要ATP供給能量。糖類代謝專題知識講座第120頁糖類代謝專題知識講座第121頁

(1)丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸

葡萄糖異生路徑

糖類代謝專題知識講座第122頁(2)果糖–1,6-二磷酸果糖-6-磷酸

葡萄糖異生路徑

果糖-1,6-二磷酸在果糖-1,6-二磷酸酶催化下，水解脫去果糖C1原子上磷酸基團(tuán)，生結(jié)果糖-6-磷酸糖類代謝專題知識講座第123頁(3)葡萄糖-6-磷酸葡萄糖葡萄糖異生路徑

葡萄糖-6-磷酸在葡萄糖-6-磷酸水解酶作用下生成葡萄糖糖類代謝專題知識講座第124頁糖異生與酵解路徑比較糖類代謝專題知識講座第125頁糖異生路徑

反應(yīng)方程式：

2+4ATP+2GTP+2NADH+2H++6H2O+2NAD++4ADP+2GDP+6Pi丙酮酸葡萄糖糖酵解反應(yīng)方程式糖類代謝專題知識講座第126頁糖異生前體甘油乳酸氨基酸丙酸代謝三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物進(jìn)入糖異生作用路徑

氧化成丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿岫u丙酮轉(zhuǎn)化成草酰乙酸

生糖氨基酸生酮氨基酸無法進(jìn)入糖異生路徑葡萄糖-丙氨酸循環(huán)

三羧酸循環(huán)生成草酰乙酸進(jìn)入糖異生路徑返回進(jìn)入糖異生路徑糖類代謝專題知識講座第127頁糖異生生理意義在體內(nèi)糖起源不足時，利用非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變成糖，以維持血糖濃度相對恒定。糖異生作用有利于乳酸利用。糖異生有利于體內(nèi)氨基酸分解和脂肪氧化分解供能。糖類代謝專題知識講座第128頁乳酸循環(huán)（Cori循環(huán)）糖類代謝專題知識講座第129頁糖酵解和糖異生互補(bǔ)調(diào)整

在細(xì)胞中糖異生作用和糖酵解作用相互協(xié)調(diào)、受到很多代謝物調(diào)控：

1．丙酮酸羧化酶調(diào)整當(dāng)乙酰CoA大量時可激活丙酮酸羧化酶，進(jìn)入糖異生路徑，當(dāng)乙酰CoA降低時，激活丙酮酸激酶和脫氫酶，進(jìn)入TCA。

2．果糖-1,6-二磷酸酶調(diào)整Pi、AMP、ADP變構(gòu)激活磷酸果糖激酶,抑制果糖-1,6-二磷酸酶。ATP／ADP比值高時EMP路徑關(guān)閉、糖異生打開；ATP／ADP比值低時EMP路徑打開，糖異生活性降低。檸檬酸起類似作用。

3.激素調(diào)整胰高血糖素和腎上腺素可促進(jìn)糖異生作用，胰島素恰好相反糖類代謝專題知識講座第130頁第七節(jié)蔗糖和多糖生物合成

蔗糖是光合作用產(chǎn)物,是糖積累貯存形式,在植物體內(nèi)也以蔗糖形式進(jìn)行運(yùn)輸。

雙糖和多糖合成中單糖分子供體是核苷酸糖。

一、核苷酸糖已發(fā)覺核苷二磷酸葡萄糖主要有UDPG、ADPG、GDPG。其它核苷二磷酸糖結(jié)構(gòu)與之相比只是堿基不一樣。糖類代謝專題知識講座第131頁核苷酸糖合成G-1-P＋UTPUDPG＋PPiUDPG焦磷酸化酶G-1-P＋ATPADPG＋PPiADPG焦磷酸化酶G-1-P＋GTPGDPG＋PPiGDPG焦磷酸化酶

核苷酸糖是葡萄糖或葡萄糖-1-磷酸在對應(yīng)焦磷酸酶作用下，與5’-核苷三磷酸生成核苷二磷酸葡萄糖。糖類代謝專題知識講座第132頁核苷酸糖作用

核苷二磷酸葡萄糖在生物體內(nèi)合成時,由不一樣核苷二磷酸提供糖基和能量。主要是保留能量。在植物細(xì)胞中用于蔗糖合成主要是由UDPG。用于淀粉合成為UDPG、ADPG。而合成纖維素為GDPG和UDPG等。

UDPG蔗糖

UDPG、ADPG淀粉

GDPG、UDPG纖維素糖類代謝專題知識講座第133頁二、蔗糖合成

在高等植物中,蔗糖生物合成問題經(jīng)過長久爭論,自Leloir等人發(fā)覺UDPG以來,（這一發(fā)覺獲諾貝爾獎〕已基本清楚,主要有兩條路徑。1、

蔗糖合成酶路徑UDPG/ADPG+果糖蔗糖+UDPorADP

這是由蔗糖合成酶催化可逆反應(yīng)，且有利于逆反應(yīng)。UDPGorADPG,也為淀粉合成提供糖基。糖類代謝專題知識講座第134頁2、

磷酸蔗糖合成酶路徑(主要路徑)

該路徑也是以UDPG為葡萄糖基供體,但受體是F-6-P,這個酶對這兩種底物含有絕對專一性,產(chǎn)物是磷酸蔗糖。

UDPG＋F-6-P＝＝＝＝磷酸蔗糖+UDP

平衡常數(shù)K=3250,反應(yīng)有利于合成方向,在磷酸蔗糖酯酶作用下,磷酸蔗糖水解生成蔗糖:

磷酸蔗糖+H2O＝＝＝＝蔗糖+H3PO4第二步水解反應(yīng)參加,更使反應(yīng)向合成方向進(jìn)行。3、蔗糖磷酸化酶路徑:(這是微生物中蔗糖合成路徑)G-1-P+果糖＝＝＝＝蔗糖+Pi糖類代謝專題知識講座第135頁三、淀粉（糖原）合成

淀粉是植物貯藏多糖,最終形成固體淀粉粒。結(jié)構(gòu):天然顆粒狀,外層支鏈75-85%,內(nèi)層直鏈15-25%。1、淀粉生物合成在植物中,淀粉可作長久和短期貯藏多糖,種子塊莖、塊根中淀粉普通是長久貯存,只有在種子萌發(fā)和芽抽條時才動用,葉綠體在光合速率快時形成短期貯存淀粉。淀粉分直鏈淀粉和支鏈淀粉。直鏈淀粉是由α-1，4糖苷鍵連接一百到數(shù)千個葡萄糖組成長鏈。糖類代謝專題知識講座第136頁1)直鏈淀粉合成(經(jīng)過三種酶合成)

a.

D酶(糖苷轉(zhuǎn)移酶)

作用于α-1,4糖苷鍵

供體受體麥芽五糖(引物)

麥芽三糖

b.淀粉磷酸化酶

G-1-P+引物(nG)(n+1)G+Pi

糖類代謝專題知識講座第137頁C.淀粉合成酶（主要路徑）

ADPG是淀粉合成主要G載體。UDPG也能夠，但ADPG比UDPG快10倍。

G-1-P+ATP===ADPG+PPi

ADPG+nG(引物)（n+1）G+ADP

糖類代謝專題知識講