生物化學(xué)第十一章 糖代謝

第十章糖代謝第一節(jié)概論第二節(jié)糖的無(wú)氧分解第三節(jié)糖的有氧分解第四節(jié)單糖的其它代謝支路第五節(jié)糖原的代謝第一節(jié)概述生物所需的能量，主要由糖的分解代謝所供給，成人每天所需的熱能60%~70%來(lái)自糖類，植物能將二氧化碳及水合成糖類，人類和動(dòng)物那么利用植物所造的糖類以供給熱能。人類和動(dòng)物利用糖類作能源，糖類主要是淀粉和糖原，經(jīng)酶解作用變成單糖才能被吸收，進(jìn)行代謝。一、多糖及寡糖的降解1、α–淀粉酶〔α–amylase)：主要存在于動(dòng)物體內(nèi)，水解淀粉及糖原任何部位的α–1，4G糖苷鍵。產(chǎn)物是G、麥芽糖、糊精。2、β–淀粉酶(β–amylase)：主要存在于植物的種子和塊根內(nèi)，只能催化從淀粉及糖原非復(fù)原端，α–1、4-葡萄糖苷鍵依次切下兩個(gè)G單位，產(chǎn)物為麥芽糖和糊精混合物。α、β淀粉酶對(duì)α–1、6葡萄糖苷鍵皆無(wú)作用。α-淀粉酶β-淀粉酶只表示兩種淀粉酶，不表示任何構(gòu)型關(guān)系。3、α–1、6葡萄糖苷酶:水解淀粉的α–1、6糖苷鍵，把支鏈淀粉的分支切下。又稱γ—淀粉酶〔γ—amylase)4、纖維素酶〔cellulase)：水解β(1→4)糖苷鍵.只存在于微生物中，某些微生物所含的水解纖維素的酶實(shí)際是多種酶組合成的酶體系。反芻動(dòng)物可消化纖維素是因?yàn)槠淠c道細(xì)菌具有纖維素酶。5、磷酸化酶〔phosphorylase)及脫支酶(debranchingenzyme)：降解糖原的酶。前者降解α(1→4)糖苷鍵，后者降解α(1→6)糖苷鍵。糖原磷酸化酶降解糖原的產(chǎn)物是1—磷酸葡萄糖。磷酸解作用沿一個(gè)糖原分支進(jìn)行到靠近距分支點(diǎn)4到5個(gè)殘基，剩下一個(gè)“有限支〞后糖原脫支酶將有限支連接到另一個(gè)分支的非復(fù)原端。二、糖的吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)1.糖的吸收：食物中的糖被消化后以D-葡萄糖，D-果糖，D-半乳糖等單糖形式被小腸黏膜細(xì)胞吸收進(jìn)入血液，葡萄糖等單糖被小腸黏膜細(xì)胞吸收是單糖同鈉離子的同向協(xié)同運(yùn)輸過(guò)程，即葡萄糖和鈉離子都是由細(xì)胞外向細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)，葡萄糖跨膜運(yùn)輸所需要的能量來(lái)自細(xì)胞膜兩側(cè)的鈉離子濃度梯度。各種單糖的吸收速率不同：D-半乳糖(110)>D-葡萄糖(100)>D-果糖(43)>D-甘露糖(19)>L-木酮糖(15)>L-阿拉伯糖(9)2.單糖的吸收：?jiǎn)翁俏蘸筮M(jìn)入血液，主要是葡萄糖，稱血糖,正常指標(biāo)范圍為:4.4~6.7mmol/L。三、糖的中間代謝概況由于葡萄糖是大多數(shù)有機(jī)體生命活動(dòng)的主要能源，了解葡萄糖所含的化學(xué)能如何轉(zhuǎn)化成可以被細(xì)胞利用的能量形式是十分重要的。糖分解代謝分需氧分解和無(wú)氧分解，主要途徑包括：糖酵解〔EMP〕,三羧酸循環(huán)〔TCA〕,磷酸戊糖途徑。第二節(jié)糖的無(wú)氧分解無(wú)氧的條件下，葡萄糖進(jìn)行分解，形成兩分子丙酮酸并提供能量，這一過(guò)程稱為糖酵解途徑。是葡萄糖分解代謝所經(jīng)歷的共同途徑。糖酵解過(guò)程被認(rèn)為是生物最古老、最原始獲取能量的一種形式。這一途徑是最早說(shuō)明的酶促反響系統(tǒng)，研究得非常透徹的一個(gè)過(guò)程，因?yàn)檫@一過(guò)程的反響原那么及調(diào)節(jié)機(jī)制，在所有細(xì)胞代謝中具有普遍意義。一、糖酵解研究簡(jiǎn)史發(fā)酵研究始于19世紀(jì)后半葉。PasterL.1875年酵母菌將葡萄糖無(wú)氧氧化生成酒精。Buchner1897年酵母提取液中葡萄糖也可發(fā)酵。HardenA.YoungW.1905年無(wú)機(jī)磷酸參與酵解并別離出1，6－二磷酸果糖；酵母發(fā)酵需要“酒化酶〞和“輔化酶〞，獲得NAD+。Robison別離出G-6-P和F-6-P平衡混合物。Embodan肌肉中存在類似途徑乳酸發(fā)酵，F(xiàn)-1,6-2P裂解及隨后步驟，Meyehof進(jìn)行了合理修正并研究了能力學(xué)，葡萄糖酵解為丙酮酸亦稱為Embodan—Meyerhofpathway(EMP)。二.糖酵解的全過(guò)程1、碳骨架6C→3C。2、產(chǎn)生ATP和NADH。3、中間代謝物以磷酸化合物的形式存在具有重要意義。A、帶負(fù)電磷酸基團(tuán)具有極性，不易透過(guò)質(zhì)膜而散失。B、磷酸基團(tuán)起到酶識(shí)別基團(tuán)的作用。C、形成高能磷酸鍵保存能量的作用。三、糖酵解的反響機(jī)制反響發(fā)生在細(xì)胞溶膠〔胞質(zhì)溶膠、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、胞漿、胞液〕1．葡萄糖的磷酸化：〔己糖激酶、葡萄糖激酶〕

△Go’=-30.54kJ/mol己糖激酶：底物非專一，對(duì)D—甘露糖、D—果糖、氨基葡萄糖均有催化作用。兩亞基，動(dòng)物組織有四種同工酶：I腦和腎臟中，II骨骼肌和心臟；III肝臟和肺臟中；IV肝臟。I、II、III型酶大都存在于根本不能合成糖原的組織中。無(wú)機(jī)磷酸有解除G-6-P和ADP對(duì)I、II、III抑制的作用。I型對(duì)無(wú)機(jī)磷酸最敏感。葡萄糖激酶：Km值高，與糖原合成有關(guān)，胰島素可誘導(dǎo)該酶的生成,與血糖調(diào)節(jié)有關(guān)。機(jī)體酶的區(qū)域化分布，滿足機(jī)體不同需要，利于機(jī)體調(diào)節(jié)。第一個(gè)調(diào)控酶。激酶：能在ATP和任意底物之間起催化作用，轉(zhuǎn)移磷酸基團(tuán)的一類酶。反響機(jī)理：激酶催化的磷酸化機(jī)理，消耗一分子ATP，形成G—Mg—ATP三元復(fù)合物。己糖激酶與葡萄糖結(jié)合時(shí)的構(gòu)象變化2.G-6-P異構(gòu)化形成F-6-P：〔磷酸葡糖異構(gòu)酶〕△Go’=1.67kJ/mol磷酸葡萄糖異構(gòu)酶；酶活性部位可能有Lys和His殘基,酸堿催化機(jī)制，具有底物專一性和立體專一性。反響機(jī)理：異構(gòu)化反響。3.

F-6-P形成F-1,6-2P:

〔磷酸果糖激酶〕△Go’=-14.23kJ/mol磷酸果糖激酶:變構(gòu)酶,四亞基，四聚體,肝臟中340000,兔組織3種同工酶,A型：心肌和骨骼肌,對(duì)磷酸肌酸、檸檬酸和Pi抑制作用最敏感;B型：肝和紅細(xì)胞，對(duì)2,3-〔BPG〕二磷酸甘油酸抑制作用最敏感;C型：腦,對(duì)ATP抑制作用敏感。受變構(gòu)調(diào)節(jié);限速酶。反響機(jī)理：激酶催化的磷酸化機(jī)理，消耗一分子ATP。4、F-1,6-2P〔FBP〕轉(zhuǎn)變?yōu)楦视腿?3-P(GAP)和二羥丙酮磷酸(DHAP).作用機(jī)理注意6碳變?yōu)?碳的編號(hào)醛縮酶的名稱來(lái)自于該酶所催化的逆反響?！鱃o’=23.97kJ/mol標(biāo)準(zhǔn)狀況下，反響向縮合方向進(jìn)行，但在細(xì)胞條件下，向裂解方向進(jìn)行，假設(shè)細(xì)胞F-1，6-2P濃度為0.1mmol/L，計(jì)算有53.9%FBP即被醛縮酶裂解。醛縮酶：四亞基,活性中心有數(shù)個(gè)游離的-SH及組氨酸和賴氨酸殘基。I高等動(dòng)植物：3種同工酶。A：存在肌肉，分子量為160000。B：存在肝臟。;C：存在腦組織。II細(xì)菌,酵母,真菌和藻類：含二價(jià)金屬離子,鋅、鈣、鐵，也需鉀離子，分子量65000。反響機(jī)理：醛縮機(jī)理。5、二羥丙酮磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楦视腿?—磷酸

△Go’=7.7kJ/molK=4.73×10-2甘油醛—3—磷酸〔GAP〕的濃度＜＜二羥丙酮磷酸〔DHAP〕的濃度但GAP在糖酵解途徑中被消耗，所以DHAP不斷轉(zhuǎn)變成GAP。丙糖磷酸異構(gòu)酶：活性部位谷氨酸殘基游離羧基,反響速度快，只要酶與底物一旦相互碰撞，反響即刻完成。相對(duì)分子質(zhì)量56000,8股平行的β折疊環(huán)抱成中心核;外面圍繞著相對(duì)應(yīng)的α鏈,二者之間以無(wú)規(guī)卷曲肽鏈相連接。反響機(jī)理：異構(gòu)化反響。8股β折疊鏈構(gòu)成中間的中心核，8股α螺旋鏈與β折疊鏈相對(duì)應(yīng)環(huán)繞在外β折疊鏈周圍，兩種不同形式的鏈條以無(wú)規(guī)肽鏈相連。丙糖磷酸異構(gòu)酶的結(jié)構(gòu)圖6.甘油醛—3—磷酸〔GAP)氧化為1，3—二磷酸—甘油酸(1,3—BPG)△Go’=6.276kJ/mol標(biāo)準(zhǔn)狀況吸能，但下一步反響是放能反響，使該反響可以順利進(jìn)行。反響機(jī)理甘油醛-3-磷酸脫氫酶：兔肌肉中14000,4個(gè)相同亞基(330AA);重金屬離子和烷化劑(碘乙酸)抑制酶活性,活性部位有巰基，酵解中唯一的一次脫氫反響，并形成一分子高能磷酸鍵。砷酸鹽破壞1，3—BPG的形成以NAD+為輔酶的脫氫酶的共同性與NAD+結(jié)合的結(jié)構(gòu)域相似7.1,3二磷酸甘油酸〔1，3—BPG〕轉(zhuǎn)移高能磷酸基團(tuán)形成ATP底物水平磷酸化ΔＧo′＝－18.9kJ/mol(－4.5kcal/mol)△Go’=-18.83kJ/mol〔測(cè)的數(shù)值有所不同〕高效放能反響，起到推動(dòng)前一步反響順利進(jìn)行的作用。磷酸甘油酸激酶：磷酸甘油酸激酶分子外觀和己糖激酶相似，但它們的蛋白質(zhì)組成是完全不同的。酵解過(guò)程中第一次生成ATP的反響。8.3—磷酸甘油酸〔3PG〕轉(zhuǎn)變?yōu)?—磷酸甘油酸〔2PG〕：磷酸甘油酸變位酶(phosphoglyceratemutase)催化機(jī)制:活性部位的His殘基上結(jié)合一個(gè)磷酸基團(tuán)，3PG結(jié)合到酶活性部位后,His殘基上的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到3PG的2位生成2,3-BPG，2,3-BPG的3位磷酸基團(tuán)使His殘基再次磷酸化,生成2PG，2,3-BPG,His殘基上的磷酸基團(tuán)和3PG間磷酸基團(tuán)相互轉(zhuǎn)移的動(dòng)態(tài)平衡。反響機(jī)制2,3-BPG的合成與降解是糖酵解途徑中的一個(gè)短支路2,3-BPG支路：起催化作用的酶為二磷酸甘油酸變位酶(biphosphoglyceratemutase)和2,3-二磷酸甘油酸磷酸酶；2,3-BPG在紅細(xì)胞內(nèi)對(duì)氧的轉(zhuǎn)運(yùn)起重要的作用，使脫氧血紅蛋白穩(wěn)定,降低對(duì)氧的親和力,血紅蛋白在通過(guò)毛細(xì)血管時(shí)易脫下氧，只是可以利用酵解過(guò)程中間物進(jìn)行物質(zhì)形成，不是一定發(fā)生的過(guò)程。反響式9.2—磷酸甘油酸〔2PG〕脫水生成磷酸烯醇式丙酮酸〔PEG)：ΔＧo′＝+1.84kJ/mol(+0.44kcal/mol)2PG脫水生成PEG，形成一個(gè)高能鍵.烯醇化酶：先與二價(jià)陽(yáng)離子Mg2+或Mn2+結(jié)合才有活性，相對(duì)分子量85000，氟化物是酶強(qiáng)烈抑制劑。原因：氟與鎂和無(wú)機(jī)磷酸形成復(fù)合物，取代酶分子上鎂離子的位置，使酶失活.

10.磷酸烯醇式丙酮酸〔PEP〕轉(zhuǎn)變?yōu)楸酨EP水解：ΔGo’=-61.92kJ/molATP生成：ΔGo’=30.54kJ/mol該反響：ΔGo’=-31.38kJ/molPEP生成丙酮酸：生成一分子ATP。丙酮酸激酶：需二價(jià)陽(yáng)離子如：Mg2+、Mn2+。四聚體250000，每個(gè)亞基55000；動(dòng)物組織三種同工酶，L肝臟；M肌肉和腦中；A其他組織。調(diào)控酶。同工酶結(jié)構(gòu)相似，調(diào)控機(jī)制不同。四、糖酵解全過(guò)程總結(jié)十步反響；十種酶催化；前五步反響為準(zhǔn)備階段，消耗2分子ATP;后五步為放能階段，產(chǎn)生4分子ATP和兩分子NADH。五、糖酵解的生理作用1、降解產(chǎn)生ATP和NADH，提供能量。2、產(chǎn)生含碳的中間物為合成反響提供原料。六、糖酵解作用的調(diào)節(jié)不可逆反響步驟：，己糖激酶；磷酸果糖激酶；丙酮酸激酶。1、己糖激酶對(duì)酵解的調(diào)節(jié)作用G-6-P積累抑制該酶活性，磷酸果糖激酶〔PFK〕活性低，導(dǎo)致F-6-P和G-6-P的積累。調(diào)控酶，非關(guān)鍵的限速酶。2、磷酸果糖激酶是關(guān)鍵的限速酶

〔1〕該酶受高濃度ATP抑制，ATP結(jié)合到酶的調(diào)控部位，降低與F-6-P的親和，抑制反響。圖示:〔2〕檸檬酸加強(qiáng)ATP的抑制作用.?！?〕H+可抑制該酶活性,防止肌肉中過(guò)量乳酸而酸中毒?！?〕F-2,6-2P與酶調(diào)控部位結(jié)合，提高與F-6-P的親合，降低ATP的抑制作用。F-2,6-2P對(duì)酵解作用的調(diào)節(jié)機(jī)理：1980年發(fā)現(xiàn)的酵解過(guò)程調(diào)節(jié)物。F—6—P磷酸果糖激酶2F—2,6—2PF—2,6—2P果糖二磷酸酶2F—6—P兩種酶為一種蛋白處于不同修飾化狀態(tài)，雙功能酶。

血糖濃度可通過(guò)激素級(jí)聯(lián)反響，引起該雙功能酶的磷酸化或去磷酸化〔調(diào)節(jié)果糖激酶2或果糖二磷酸酶2的活性〕，通過(guò)F-2,6-2P量變化，調(diào)節(jié)果糖激酶1活性。當(dāng)葡萄糖缺乏時(shí)，雙功能酶磷酸化，果糖磷酸酶2激活，果糖激酶2受到抑制，F(xiàn)—2,6—2p量減少，當(dāng)葡萄糖過(guò)剩時(shí)，磷酸基團(tuán)從酶分子上脫落，F(xiàn)—2,6—2p量上升，糖酵解加速。3、丙酮酸激酶〔1〕F-1,6-2P使丙酮酸激酶活化，與磷酸果糖激酶〔FPK〕的催化加速相協(xié)調(diào)?！?〕高能荷時(shí)，ATP別構(gòu)抑制肝中L型同功酶的活性?！?〕丙酮酸轉(zhuǎn)氨合成的丙氨酸別構(gòu)抑制該酶的活性。〔4〕血糖濃度影響酶活性酶修飾化調(diào)節(jié)，使血糖濃度維持正常水平。血糖濃度低，酶磷酸化，活性低。血糖濃度高，酶去磷酸化，活性高。圖示:七、其它六碳糖進(jìn)入糖酵解途徑淀粉和糖原經(jīng)消化后都轉(zhuǎn)化為葡萄糖進(jìn)入糖酵解途徑，水果和由蔗糖水解成果糖，由乳糖水解產(chǎn)生半乳糖，由糖蛋白等多糖經(jīng)消化產(chǎn)生的甘露糖都是通過(guò)轉(zhuǎn)變成糖酵解途徑的中間產(chǎn)物而進(jìn)入酵解途徑。果糖：肌肉，果糖—6—磷酸。肝臟中，經(jīng)系列酶促反響，形成二羥丙酮磷酸。半乳糖：形成G-6-P。甘露糖：形成F-6-P。八、丙酮酸的去路1、形成乳酸：乳酸脫氫酶:兩種亞基M、H組成：M4、M3H、M2H2、MH3、H4五種四聚體同工酶；M4、M3H對(duì)丙酮酸親和力高，存在骨骼肌等依賴酵解獲能的組織；MH3、H4對(duì)丙酮酸的親和力低，在需氧組織占優(yōu)勢(shì)，心肌H4，盡量防止無(wú)氧呼吸。活性部位有組氨酸殘基和精氨酸殘基，底物具有絕對(duì)的立體專一性，催化機(jī)理與甘油醛-3-磷酸脫氫酶類似。2、生成乙醇：〔1〕丙酮酸脫羧酶：需TPP和鎂離子。〔2〕乙醇脫氫酶：四聚體，亞基結(jié)合NADH和Zn2+。3、生成乙酰-CoA丙酮酸進(jìn)入線粒體(需氧分解)〔1〕丙酮酸脫氫酶復(fù)合體

(2)丙酮酸脫氫酶復(fù)合體催化反響簡(jiǎn)單圖解Ｅ１Ｅ２Ｅ３A、產(chǎn)物控制：乙酰CoA抑制E2；NADH抑制E3。B、E1的磷酸化和去磷酸化使該復(fù)合體失活和激活的重要方式。C、E2組分上有兩種特殊的酶:激酶和磷酸化酶;激酶使E1磷酸化,失活;磷酸化酶使E1去磷酸化,活化.Ca2+可激活磷酸酶的活性。.D、活化或抑制根據(jù)細(xì)胞能荷上下和生物合成對(duì)相應(yīng)中間物的需要，受到多種因素靈活的調(diào)控?！?〕丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的調(diào)控第三節(jié)糖的有氧分解一.乙酰CoA的形成

二.檸檬酸循環(huán)

〔一〕.檸檬酸循環(huán)的大致輪廓：三羧酸循環(huán)過(guò)程各代謝產(chǎn)物間的結(jié)構(gòu)變化注意：檸檬酸循環(huán)過(guò)程中碳骨架變化，化學(xué)結(jié)構(gòu)式的變化。名稱：關(guān)鍵的反響物檸檬酸的存在,稱檸檬酸循環(huán)。檸檬酸為三羧酸化合物(Tricarboxylicacidcycle),稱三羧酸循環(huán)或TCA循環(huán)。Krebs循環(huán),為紀(jì)念HansKrebs。發(fā)生部位：真核生物線粒體內(nèi)?！捕?檸檬酸循環(huán)的反響機(jī)制1.草酰乙酸與乙酰CoA縮合形成檸檬酸ΔGo’=-31.5kJ/mol檸檬酸合酶：兩個(gè)亞基構(gòu)成的二聚體,每個(gè)亞基的兩個(gè)結(jié)構(gòu)域形成一個(gè)裂縫，活性部位有組氨酸殘基.屬于變構(gòu)酶，活性受ATP,NADH,琥珀酸CoA,酯酰CoA抑制.反響機(jī)理：醇醛—克萊森〔Claisen)酯縮合。檸檬酸合酶催化的縮合反響機(jī)理該步反響特點(diǎn)：參與反響的酶為檸檬酸合酶；放能的不可逆反響,檸檬酸循環(huán)中第一個(gè)調(diào)控限速步驟；氟乙酸產(chǎn)生致死性合成反響：由氟乙酸形成的氟乙?！狢oA可被檸檬酸合酶催化與草酰乙酸縮合生成氟檸檬酸，它取代檸檬酸結(jié)合到順—烏頭酸酶的活性部位上，從而抑制Krebs循環(huán)的下一步反響。氟乙?！狢oA，丙酮酰—CoA都是乙?！狢oA的類似物，可對(duì)乙酰—CoA反響產(chǎn)生抑制效應(yīng)。2.檸檬酸異構(gòu)化形成異檸檬酸順烏頭酸酶，催化可逆反響，活性中心有Fe-S聚簇。pH7，25℃，檸檬酸：順烏頭酸：異檸檬酸=90：4：6。由于下一步異檸檬酸迅速被氧化。反響向右移動(dòng)。只是順烏頭酸酶催化反響，且反響過(guò)程中該酶沒(méi)有離開底物，所以2步反響可以看作一次反響3.異檸檬酸氧化形成α-酮戊二酸只是異檸檬酸脫氫酶催化反響，且反響過(guò)程中該酶沒(méi)有離開底物，所以2步反響可以看作一次反響。草酰琥珀酸自發(fā)脫羧，屬于不穩(wěn)定的中間體。反響機(jī)理該步反響特點(diǎn)：異檸檬酸脫氫酶催化該反響，檸檬酸循環(huán)中第一次氧化作用,第一次脫羧。第二個(gè)調(diào)控步驟。異檸檬酸脫氫酶：NAD+為輔酶：線粒體Mg2+或Mn2+。NADP+為輔酶：線粒體和細(xì)胞溶膠。屬于變構(gòu)調(diào)節(jié)酶，活性受能荷和〔NAD+/NADH〕、(NADP+/NADPH)調(diào)節(jié)；Mg2+、NAD+、ADP相互協(xié)調(diào)作用激活酶活性，NADH、ATP抑制酶活性。細(xì)菌中異檸檬酸脫氫酶受磷酸化和去磷酸化的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)：磷酸化抑制，去磷酸化活化。4.α-酮戊二酸生成琥珀酰-CoAα-酮戊二酸脫氫酶系：α-酮戊二酸脫氫酶(E1)；二氫硫辛酰轉(zhuǎn)琥珀酰酶(E2)；二氫硫辛酰脫氫酶(E3)；需要六種輔助因子:硫辛酸、TPP,CoA,FAD,NAD+和Mg2+；受反響產(chǎn)物和能荷抑制調(diào)節(jié),但E1無(wú)修飾調(diào)節(jié)。該反響特點(diǎn)：α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體催化此反響；第二次氧化脫羧反響；檸檬酸循環(huán)中第三個(gè)調(diào)節(jié)步驟。產(chǎn)物琥珀?！狢oA是高能硫酯化合物。催化反響機(jī)理與丙酮酸脫氫酶系相一致。5.琥珀酰-CoA轉(zhuǎn)化成琥珀酸琥珀?！狢oA水解:ΔGo’=-33.6kJ/molGTP水解:ΔGo’=-29.3kJ/molATP水解:ΔGo’=-30.5kJ/molGTP+ADP←→ATP+GDP該反響特點(diǎn)：琥珀酸CoA合成酶(或琥珀酸硫激酶)催化，四聚體，催化反響可逆；唯一底物水平磷酸化。哺乳動(dòng)物：產(chǎn)生1分子GTP.植物、微生物：產(chǎn)生1分子ATP。合成酶與合酶的區(qū)別：合酶；無(wú)ATP參加。合成酶：有ATP參加，ATP提供能量。6.琥珀酸脫氫形成延胡索酸琥珀酸脫氫酶：輔基是FAD,輔基與酶以共價(jià)鍵結(jié)合；酶含有鐵硫聚簇組分；催化反響具有立體專一性；嵌入到線粒體內(nèi)膜,線粒體內(nèi)膜組成成分；丙二酸是該酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑。該反響特點(diǎn)：琥珀酸脫氫酶催化,是檸檬酸循環(huán)中唯一滲入線粒體內(nèi)膜的酶,氫受體為FAD。，第三次氧化復(fù)原反響。7.延胡索酸水合形成L-蘋果酸

延胡索酸酶：四個(gè)亞基，活性中心-SH，具有立體專一性,產(chǎn)生L-蘋果酸8.L-蘋果酸脫氫形成草酰乙酸蘋果酸脫氫酶，第四次氧化復(fù)原反響，產(chǎn)生NADH。(三).檸檬酸循環(huán)總結(jié)1.環(huán)形的途徑，經(jīng)歷八步反響，涉及八種酶。2.每一循環(huán)過(guò)程中兩個(gè)碳原子以乙酰CoA形式進(jìn)入,兩次脫羧反響脫掉兩分子CO2。該途徑不僅氧化從丙酮酸來(lái)的乙酰CoA，也氧化許多其它來(lái)源的乙酰CoA。所以也常被認(rèn)為是細(xì)胞代謝的“中心〞。(三).檸檬酸循環(huán)總結(jié)3.共有四次氧化復(fù)原反響。產(chǎn)生1分子ATP、3分子NADH、1分子FADH2。其產(chǎn)生的NADH,FADH2進(jìn)入呼吸鏈。凈反響為：3NAD+＋FAD＋GDP＋Pi＋乙酰CoA→3NADH＋FADH2＋GTP＋CoA＋2CO2＋3H+消耗的是乙?；哉f(shuō)：該循環(huán)能氧化無(wú)限量的乙酰CoA。(三).檸檬酸循環(huán)總結(jié)4.氧化1個(gè)乙?；鶠?CO2過(guò)程中復(fù)原產(chǎn)生的3NADH、1FADH2進(jìn)入呼吸鏈生成11ATP，另外，還產(chǎn)生1GTP→1ATP。5.所產(chǎn)生的2CO2的碳原子并不是開始一輪乙?；膬蓚€(gè)C，這些乙酰碳原子在隨后的循環(huán)中失去成為CO2。6.在真核細(xì)胞中，檸檬酸循環(huán)的所有酶都定位在線粒體內(nèi)，因此，所有的底物必須在線粒體內(nèi)產(chǎn)生，或從細(xì)胞質(zhì)中轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體內(nèi)，同樣，循環(huán)中產(chǎn)生的所有產(chǎn)物也一定在線粒體內(nèi)積累，或轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)中。7.檸檬酸循環(huán)的中間物是其它物質(zhì)生物合成的前體。(四).檸檬酸循環(huán)的生理意義

1.為生命過(guò)程提供能量：循環(huán)過(guò)程中產(chǎn)生ATP和復(fù)原型NADH和FADH2,NADH和FADH2進(jìn)一步氧化產(chǎn)生ATP。2.為生命過(guò)程提供原料：循環(huán)過(guò)程中的中間產(chǎn)物在許多生物合成中充當(dāng)前體原料。3.需氧代謝的物質(zhì)代謝的總樞紐：其它物質(zhì)代謝只要產(chǎn)生該循環(huán)途徑的物質(zhì)，都可以進(jìn)入該代謝途徑。(五).檸檬酸循環(huán)的調(diào)控1.檸檬酸循環(huán)本身制約系統(tǒng)的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)循環(huán)速度中起關(guān)鍵作用的三種酶：檸檬酸合酶，異檸檬酸脫氫酶，α-酮戊二酸脫氫酶。酶活性：底物濃度高，提高酶活力，產(chǎn)物濃度高，抑制酶活力。最關(guān)鍵底物：乙酰CoA,草酰乙酸。最關(guān)鍵產(chǎn)物：NADH.2、能荷調(diào)節(jié)ADP是異檸檬酸脫氫酶的變構(gòu)促進(jìn)劑，ATP是該酶的抑制劑。3、Ca2+調(diào)節(jié)對(duì)Krebs循環(huán)間接起重要作用，刺激糖原降解，對(duì)丙酮酸脫氫酶磷酸酶，異檸檬酸脫氫酶，α-酮戊二酸脫氫酶都有激活作用?！擦?檸檬酸循環(huán)的回補(bǔ)反響1、檸檬酸循環(huán)中間產(chǎn)物是許多生物大分子的前體:

乙酰CoA可用來(lái)合成脂類物質(zhì)；琥珀酰CoA可用來(lái)合成卟啉環(huán),進(jìn)而合成血紅素；草酰乙酸可用來(lái)合成丙酮酸,通過(guò)糖異生途徑生成葡萄糖；草酰乙酸,α-酮戊二酸等可用來(lái)合成氨基酸?；匮a(bǔ)反響的概念：對(duì)檸檬酸循環(huán)中間產(chǎn)物有補(bǔ)充作用的反響。2.回補(bǔ)反響途徑〔1〕丙酮酸羧化形成草酰乙酸〔2〕磷酸烯醇式丙酮酸羧化形成草酰乙酸〔3〕氨基酸脫氨基過(guò)程中產(chǎn)生草酰乙酸,α-酮戊二酸。天冬氨酸→草酰乙酸；谷氨酸→α-酮戊二酸〔4〕奇數(shù)脂肪酸的氧化,纈氨酸,甲硫氨酸分解可產(chǎn)生琥珀酰-CoA。檸檬酸循環(huán)雙重用途示意圖思考題：1、為什么說(shuō)Krebes循環(huán)是糖，脂，蛋白質(zhì)共同代謝的途徑？2、1葡萄糖分子完全氧化產(chǎn)生多少ATP？第四節(jié)單糖的其它代謝途徑一、磷酸戊糖途徑(磷酸己糖旁路，HMS)〔一〕戊糖磷酸途徑研究史同位素標(biāo)記證明葡萄糖C1和C6經(jīng)糖酵解和三羧酸循環(huán)，產(chǎn)生CO2幾率不同。參加碘乙酸、氟化物等糖酵解的抑制劑。G-6-P還被消化。1931年，Warburg等發(fā)現(xiàn)了G-6-P脫氫酶和6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶，NADP+是上述兩種酶的輔酶。四碳糖、五碳糖、七碳糖的別離。1953年，Dicken提出代謝途徑。Warburg----Dicken途徑，戊糖支路，己糖單磷酸途徑。磷酸葡萄糖酸氧化途徑和戊糖磷酸循環(huán)?！捕澄焯橇姿嵬緩降闹饕错?/p>

戊糖磷酸途徑是糖代謝的第二條重要途徑。它是葡萄糖分解的另外一種機(jī)制，這條途徑在細(xì)胞溶膠內(nèi)進(jìn)行，廣泛存在于動(dòng)植物細(xì)胞內(nèi)。它是由一個(gè)循環(huán)的反響體系構(gòu)成，起始物為G-6-P，分為氧化和非氧化二階段。磷酸己糖旁路1.氧化階段6-P-G脫氫酶6-P-G酸脫氫酶O6-P-G酸內(nèi)酯水解酶12︸2.非氧化階段：〔1〕核酮糖-5-P異構(gòu)化磷酸核糖異構(gòu)酶3磷酸戊糖差向異構(gòu)酶4轉(zhuǎn)酮酶〔2〕轉(zhuǎn)醛，轉(zhuǎn)酮反響5-p-木酮糖5-P-核糖3-p-甘油醛7-p-庚酮糖5轉(zhuǎn)醛酶3-p-甘油醛7-p-庚酮糖4-p-赤蘚糖6-p-果糖6轉(zhuǎn)酮酶5-p-木酮糖4-p-赤蘚糖3-p-甘油醛6-p-果糖F-6-PG-6-p磷酸己糖異構(gòu)酶783.戊糖磷酸途徑總結(jié)〔1〕磷酸戊糖途徑反響式:6G-6-P+7H2O+12NADP+→6CO2+5G-6-P+12NADPH+12H++Pi6分子G-6-P經(jīng)循環(huán)產(chǎn)生5分子G-6-P，6分子CO2，12NADPH.〔2〕不需ATP作反響物?！?〕出現(xiàn)了戊糖、三碳糖、四碳糖、七碳糖?！踩?.戊糖磷酸途徑調(diào)控1、限速酶：葡萄糖-6-磷酸脫氫酶。2、NADP+/NADPH影響上述酶的活性，營(yíng)養(yǎng)充足的大白鼠肝臟細(xì)胞溶膠為0.014，高→促進(jìn)；低→抑制。3、戊糖磷酸途徑和糖酵解途徑之間的關(guān)系轉(zhuǎn)酮酶、轉(zhuǎn)醛酶催化的反響是可逆反響，因此根據(jù)細(xì)胞代謝需要戊糖磷酸途徑和糖酵解途徑可靈活相互聯(lián)系。當(dāng)機(jī)體需要核糖-5-磷酸和NADPH,大量的G-6-p由糖酵解轉(zhuǎn)入戊糖磷酸途徑。如：細(xì)胞分裂期。〔四〕.磷酸戊糖途徑的生理意義二.乙醛酸途徑乙醛酸循環(huán)，最終產(chǎn)生乙醛酸。植物和微生物中。通過(guò)乙醛酸循環(huán)使兩分子乙酰CoA轉(zhuǎn)變?yōu)樘O果酸進(jìn)入線粒體,起到底物回補(bǔ);或者進(jìn)入細(xì)胞溶膠轉(zhuǎn)變?yōu)椴蒗Ｒ宜?進(jìn)行糖異生.乙醛酸途徑乙醛酸循環(huán)體中兩種特別的酶：異檸檬酸裂解酶、蘋果酸合酶。乙醛酸循環(huán)三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)第五節(jié).糖的合成反響一、光合作用1、根本概念：自然界中的糖類是由綠色植物和光合細(xì)菌借助于太陽(yáng)能、CO2和水合成的。根據(jù)能量來(lái)源不同，生物可以分為光養(yǎng)生物和化養(yǎng)生物。綠色植物及其它光養(yǎng)生物吸收光能并利用CO2和水，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的轉(zhuǎn)變而合成糖類并釋放氧氣的過(guò)程，叫做光合作用。2.光合作用的根本反響式：根本反響式說(shuō)明：原料——CO2和水產(chǎn)物——糖類和氧氣能源——光能作用部位——植物的綠色局部〔含有葉綠素〕3、其它糖類的合成以上反響反響說(shuō)明：S-P〔磷酸蔗糖〕是中心環(huán)節(jié)二.葡萄糖異生作用非糖物質(zhì)作為前體合成葡萄糖的作用.乳酸、丙酮酸、丙酸、甘油、氨基酸等。糖異生作用在機(jī)體經(jīng)常發(fā)生的。糖異生與糖酵解在許多步驟互為可逆反響,但糖異生非簡(jiǎn)單的糖酵解逆過(guò)程。糖異生作用對(duì)糖酵解的不可逆過(guò)程采取迂回措施。㈠.糖異生的前體1、丙酮酸:轉(zhuǎn)化為丙酮酸的物質(zhì)可以轉(zhuǎn)化為糖。2、生糖氨基酸:轉(zhuǎn)氨或脫氨后生成的酮酸直接或間接轉(zhuǎn)化為G,如:Ala、Glu、Asp等。3、肌肉乳酸：經(jīng)血液運(yùn)送至肝臟進(jìn)行異生。4、反芻動(dòng)物能將纖維素消化為乙酸、丁酸、丙酸異生為G。5、奇數(shù)脂肪酸氧化產(chǎn)生琥珀酰-CoA異生為G。㈡.糖異生途徑部位：線粒體、細(xì)胞溶膠主要步驟：丙酮酸→磷酸烯醇式丙酮酸〔PEP〕F-1,6-2P→F-6-PG-6-P→G葡糖異生途徑總覽圖1.丙酮酸到磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸進(jìn)入線粒體,丙酮酸羧化酶的催化下,羧化生成草酰乙酸。丙酮酸羧化酶：存在于肝、腎線粒體中,四聚體,每個(gè)亞基與Mg2+結(jié)合;輔酶為生物素，別構(gòu)酶，乙酰CoA為別構(gòu)激活劑;調(diào)控酶。在線粒體蘋果酸脫氫酶作用下，草酰乙酸復(fù)原為蘋果酸;蘋果酸出線粒體到細(xì)胞溶膠,細(xì)胞溶膠中蘋果酸脫氫酶作用下，蘋果酸氧化為草酰乙酸,草酰乙酸脫羧生成磷酸烯醇式丙酮酸，磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化，該反響消耗一個(gè)GTP.丙酮酸丙酮酸草酰乙酸蘋果酸蘋果酸草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸羧化酶蘋果酸脫氫酶蘋果酸脫氫酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶GDPGTP胞液線粒體2.F-1，6-2P→F-6-P，果糖-1，6-二磷酸酶催化。3.G-6-P→G，葡萄糖-6-磷酸酶。光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合酶,其活性需要一種與鈣離子結(jié)合的穩(wěn)定蛋白協(xié)同作用,G-6-P進(jìn)入光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)催化.㈢.糖異生的生理意義1.維持血糖濃度恒定的重要措施之一：通過(guò)異生途徑合成G，對(duì)維持血糖濃度起重要作用;腦組織、紅細(xì)胞以血液中葡萄糖為主要燃料,成人每天需要160克葡萄糖，其中腦代謝需要120克，自身無(wú)糖原貯存或極少，血中葡萄糖濃度降低時(shí)，首先是腦受到損傷。2.饑餓、劇烈運(yùn)動(dòng)后,對(duì)機(jī)體恢復(fù)起重要作用:糖異生使酵解除濕的乳酸、脂肪分解產(chǎn)生的甘油、生糖氨基酸等中間產(chǎn)物重新生成糖，對(duì)維持血糖濃度，滿足組織對(duì)糖的需要十分重要，稱之為科立循環(huán)(Coricycle)㈣.糖異生的調(diào)節(jié)葡萄糖異生和糖酵解作用有密切的相互協(xié)調(diào)關(guān)系1、磷酸果糖激酶、果糖-1，6二磷酸酶的調(diào)節(jié)AMPATP檸檬酸磷酸果糖激酶果糖-1，6二磷酸酶F-2,6-2P激活激活抑制抑制抑制強(qiáng)激活抑制2、丙酮酸激酶、丙酮酸羧化酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶ATP、丙氨酸抑制丙酮酸激酶。乙酰CoA強(qiáng)激活丙酮酸羧化酶。ADP抑制丙酮酸羧化酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶。3、己糖激酶和葡萄糖-6-磷酸酶G6P抑制己糖激酶，激活葡萄糖-6-磷酸酶。

三.糖原的代謝

〔一〕.糖原分解代謝糖原磷酸化酶糖原脫支酶磷酸葡萄糖變位酶1.糖原磷酸化酶〔1〕、糖原磷酸化酶的分子結(jié)構(gòu)1938,CarlCori和GertyCori別離得到磷酸化酶a和磷酸化酶b;Robertletterick和LouiseJohnson對(duì)結(jié)構(gòu)和作用進(jìn)行研究。磷酸化酶a,b，二聚體，842AA，相對(duì)分子量92000，一種酶兩種不同存在形式。a、每個(gè)亞基Ser14—p,有催化活性.b、每個(gè)亞基Ser14無(wú)P,無(wú)催化活性?！?〕、糖原磷酸化酶的作用特點(diǎn):