生化-糖代谢.ppt

第六章第六章 糖糖 代代 谢谢 Chapter6Metabolismofcarbohydrate糖的无氧分解糖的无氧分解-糖酵解糖酵解糖的有氧氧化糖的有氧氧化-三羧酸循环三羧酸循环磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径糖原的合成与分解糖原的合成与分解糖异生糖异生l教学目的教学目的:1.掌握糖酵解、三羧酸循环、磷酸戊糖途径掌握糖酵解、三羧酸循环、磷酸戊糖途径的反应过程及生理意义的反应过程及生理意义2.了解糖原的合成与分解代谢了解糖原的合成与分解代谢3.掌握糖异生的概念及途径掌握糖异生的概念及途径l教学重点难点教学重点难点：糖酵解、三羧酸循环、磷酸戊糖途径的反应糖酵解、三羧酸循环、磷酸戊糖途径的反应过程及生理意义过程及生理意义;糖异生糖异生教学课时教学课时:10l糖类是指多羟基醛或酮及其衍生物糖类是指多羟基醛或酮及其衍生物 一一.糖类在生物体的生理功能主要有：糖类在生物体的生理功能主要有：氧化供能：氧化供能：糖类占人体全部供能量的糖类占人体全部供能量的70%70%。构成组织细胞的基本成分构成组织细胞的基本成分：l*核糖核糖:构成核酸构成核酸l*糖蛋白糖蛋白:凝血因子、免疫球蛋白等凝血因子、免疫球蛋白等l*糖脂糖脂:生物膜成分生物膜成分l转变为体内的其它成分转变为体内的其它成分l*转变为脂肪转变为脂肪l*转变为非必需氨基酸转变为非必需氨基酸二二.糖代谢的概况糖代谢的概况血血中中葡葡萄萄糖糖食物食物主主糖异生糖异生 糖酵解糖酵解有氧氧化有氧氧化（CO2、H2O、ATP)磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径（5-磷酸核糖、磷酸核糖、NADPH）糖原糖原 缺氧缺氧 供氧充足供氧充足合成合成 分解分解 葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸乙醇乙醇乙酰乙酰CoA6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸戊糖磷酸戊糖途径途径糖糖酵解酵解（有氧）（有氧）（无氧）（无氧）三羧酸循环三羧酸循环(TCA)（有氧或无氧）（有氧或无氧）三三.葡萄糖的分解代谢途径及定位葡萄糖的分解代谢途径及定位1、分解代谢途径、分解代谢途径呼吸链氧化呼吸链氧化磷酸化磷酸化NADHFADH2细胞膜细胞膜细胞质细胞质线粒体线粒体高尔基体高尔基体细胞核细胞核内质网内质网溶酶体溶酶体细胞壁细胞壁叶绿体叶绿体有色体有色体白色体白色体液体液体晶体晶体分泌物分泌物吞噬吞噬中心体中心体胞饮胞饮细胞膜细胞膜 丙酮酸氧化丙酮酸氧化 三羧酸循环三羧酸循环 氧化磷酸化氧化磷酸化 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 糖酵解糖酵解2 2、分解代谢途径及定位、分解代谢途径及定位动物细胞动物细胞植物细胞植物细胞Section1 糖酵解糖酵解（glycolysis)l糖糖酵酵解解:是是葡葡萄萄糖糖在在无无氧氧条条件件下下在在组组织织细细胞胞中中降降解解成成丙丙酮酮酸酸,并并释释放放出出能能量量生生成成ATPATP的的过程。过程。l它它是是葡葡萄萄糖糖最最初初经经历历的的酶酶促促分分解解过过程程,也也是是葡萄糖分解代谢所经历的共同途径。葡萄糖分解代谢所经历的共同途径。l无无氧氧酵酵解解的的全全部部反反应应过过程程在在细细胞胞溶溶胶胶(cytoplasm)中进行。中进行。l从从葡葡萄萄糖糖到到丙丙酮酮酸酸的的反反应应过过程程包包括括两两个个部部分分，可可分分为为活活化化、裂裂解解、放放能能三三个个阶阶段段，十步十步反应反应。一、一、糖酵解的反应过程糖酵解的反应过程(一一)准备准备 1.1.葡萄糖的葡萄糖的活化活化(activation)(activation)己糖磷酸酯己糖磷酸酯的生成：的生成：活化阶段是指葡萄糖经磷酸化和异构反应生活化阶段是指葡萄糖经磷酸化和异构反应生成成1,6-1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖(FBP(FBP，FDP)FDP)的反应过程。该的反应过程。该过程共由三步化学反应组成。过程共由三步化学反应组成。己糖激酶己糖激酶/葡萄糖激酶葡萄糖激酶磷酸己糖异构酶磷酸己糖异构酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1ATPADPATPADP*(1)(2)(3)Mg2+Mg2+激激酶酶：催催化化ATPATP分分子子与与底底物物之之间间的的磷磷酸酸基基转转移移的的酶酶称称激激酶酶，激激酶酶一一般般需需要要MgMg2+2+或或MnMn2+2+作作为为辅辅因因子子。MgMg2+2+可可以以掩掩盖盖ATP/ADPATP/ADP分分子子中中磷磷酸酸基基氧氧原原子子的的负负电电荷荷，使使葡葡萄萄糖糖C-6/C-1C-6/C-1位位的的羟羟基基易于对易于对ATPATP的的位磷位磷原子原子进行进行亲核攻击亲核攻击.机机理理：葡葡萄萄糖糖C-6/C-1位位的的羟羟基基对对ATP的的位位磷磷原原子子的的亲亲核核进攻击进攻击 葡萄糖磷酸化生成葡萄糖磷酸化生成6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖ATPADPglucoseglucose-6-phosphate (G-6-P）已糖激酶已糖激酶Mg2+特点特点：此反应不可逆，消耗此反应不可逆，消耗1 1个个ATP.ATP.催化此反应的激酶有已糖激酶和葡萄糖激酶。催化此反应的激酶有已糖激酶和葡萄糖激酶。糖酵解过程的第一糖酵解过程的第一个限速酶个限速酶 6-6-磷酸葡萄糖异构化转变为磷酸葡萄糖异构化转变为6-6-磷酸果糖磷酸果糖 磷酸磷酸GlcGlc异异构酶构酶特点：特点：反应的反应的Go变化很小，反应可逆。变化很小，反应可逆。磷酸葡萄糖异构酶将葡萄糖的磷酸葡萄糖异构酶将葡萄糖的羰基羰基C C由由C C1 1移至移至C C2 2 ，为，为C C1 1位磷位磷酸化作准备，同时保证酸化作准备，同时保证C C2 2上有羰基存在，这对分子的上有羰基存在，这对分子的断裂，断裂，形成三碳物是必需的形成三碳物是必需的 fructose-6-phosphate,F-6-P 6-6-磷酸果糖再磷酸化生成磷酸果糖再磷酸化生成1 1,6-6-二磷酸果糖二磷酸果糖ATPADP 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1 Mg2+特点：特点：此反应在体内不可逆，消耗此反应在体内不可逆，消耗1 1个个ATPATP。反应由磷酸果糖激酶反应由磷酸果糖激酶1 1催化，是主要的调节位点催化，是主要的调节位点糖酵解过程的第二个限糖酵解过程的第二个限速酶速酶fructose-1,6-biphosphate,F-1,6-BP2.2.裂解（裂解（lysislysis)磷酸丙糖的生成磷酸丙糖的生成：l 一一分分子子F-1,6-BPF-1,6-BP裂裂解解为为两两分分子子可可以以互互变的磷酸丙糖（变的磷酸丙糖（triosetriose phosphate)phosphate)，磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶醛缩酶醛缩酶(4)(5)3-3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮的生成的生成3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮fructose-1,6-diphosphate(F-1,6-2P）醛缩酶醛缩酶126543123456+机理：机理：由于由于C-2C-2的羰基及的羰基及C-4C-4的羟基存在，的羟基存在，1,6-1,6-二磷酸果糖分子发生二磷酸果糖分子发生 断裂，形成等长的三碳化合物断裂，形成等长的三碳化合物特征：特征：该反应该反应Go=23.97kJ/mol23.97kJ/mol,在热力学上不利，但是，由于在热力学上不利，但是，由于F-1.6-F-1.6-2P2P的形成是放能的及甘油醛的形成是放能的及甘油醛-3-3-磷酸后续氧化的放能性质，促使反应正磷酸后续氧化的放能性质，促使反应正向进行。向进行。在生理环境中，在生理环境中，3-3-磷酸甘油醛不断转化成丙酮酸，驱动反应向右进行磷酸甘油醛不断转化成丙酮酸，驱动反应向右进行 磷酸丙糖的磷酸丙糖的互换互换dihydroxyacetone phosphate)glyceraldehyde 3-phosphate磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛(二二)贮能贮能 3.3.放能放能(releasing energy)(releasing energy)丙酮酸的生成：丙酮酸的生成：3-3-磷酸甘油醛经磷酸甘油醛经脱氢脱氢、磷酸化磷酸化、脱水脱水及及放能放能等反应生成等反应生成丙酮酸丙酮酸和和ATPATP.包括五步反应包括五步反应:(6)(7)(8)ATPADP磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛脱氢酶脱氢酶磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶激酶NAD+PiNADH+H+烯醇化酶烯醇化酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶*ATPADP自发自发H2O(10)3-3-磷磷酸甘油醛氧化为酸甘油醛氧化为1,3-1,3-二磷二磷酸甘油酸酸甘油酸1,3-diphosphoglycerate3-3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶glyceraldehyde 3-phosphateHPO4 2-+NADH+H+NAD+OPO32-糖酵解中唯一的糖酵解中唯一的脱氢脱氢反应反应特征：特征：由由3-3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶催化，在催化，在无机磷酸无机磷酸的参与下以的参与下以NADNAD+作为作为电子受体，电子受体，3-3-磷酸甘油醛氧化脱氢生成磷酸甘油醛氧化脱氢生成1,3-1,3-二磷酸甘油酸和二磷酸甘油酸和NADH+H+。醛基醛基转变成转变成超高能量的酰基磷酸超高能量的酰基磷酸 1,3-1,3-二磷二磷酸甘油酸酸甘油酸转变转变为为3-3-磷磷酸甘油酸酸甘油酸3-磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶3-phosphoglycerate)1,3diphosphoglycerateOPO32-ADPATP这是糖酵解中第一这是糖酵解中第一次次底物水平磷酸化底物水平磷酸化反应反应特征：特征：在磷酸甘油酸激酶的作用下，将在磷酸甘油酸激酶的作用下，将高能磷酰基高能磷酰基转给转给ADPADP形成形成ATP ATP。这是酵解中第一次产生这是酵解中第一次产生ATPATP的反应，反应是可逆的的反应，反应是可逆的 3-3-磷磷酸甘油酸酸甘油酸转变转变为为2-2-磷磷酸甘油酸酸甘油酸3-phosphoglycerate磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶2-phosphoglycerate特征：特征：变位酶是一种催化分子内化学基团移位的酶变位酶是一种催化分子内化学基团移位的酶.磷酸甘油酸变位酶催化磷酸甘油酸变位酶催化3-磷酸甘油酸和磷酸甘油酸和2-磷酸甘油酸之间的磷磷酸甘油酸之间的磷酸基团位置的移动酸基团位置的移动,分子内重排分子内重排.2-2-磷磷酸甘油酸酸甘油酸转变转变为为磷磷酸烯醇式丙酮酸酸烯醇式丙酮酸phosphoenolpyruvate2-phosphoglycerate 烯醇化酶烯醇化酶 (MgMg2+2+/Mn/Mn2+2+)氟化物能与氟化物能与Mg2+络络合而抑制此酶活性合而抑制此酶活性特征：特征：烯醇化酶（需要烯醇化酶（需要Mg2+的活化的活化）催化）催化2-2-磷酸甘油酸中磷酸甘油酸中的的a a、位脱去水形成磷酸烯醇式丙酮酸。位脱去水形成磷酸烯醇式丙酮酸。烯醇磷酯键烯醇磷酯键具有很高的具有很高的磷酸基转移潜能磷酸基转移潜能。aH2O(10)(10)磷磷酸酸烯醇式丙酮酸转变为烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸丙酮酸ADPATP丙酮酸激酶丙酮酸激酶(PKPK )phosphoenolpyruvateenolpyruvate糖酵解过程的糖酵解过程的第三个限速酶第三个限速酶MgMg2+2+,K,K+特征：特征：丙酮酸激酶丙酮酸激酶催化催化磷酸基磷酸基从磷酸烯醇式丙酮酸转移给从磷酸烯醇式丙酮酸转移给ADPADP，生成生成烯醇式烯醇式丙酮酸丙酮酸和和ATPATP ，反应是不可逆的反应是不可逆的这是酵解中这是酵解中第二个底物水平磷酸化反应第二个底物水平磷酸化反应.ATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸ADP丙酮酸激酶丙酮酸激酶enolpyruvatepyruvate自发进行自发进行(10)6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮2 1，3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸2 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸2 丙酮酸丙酮酸第第一一阶阶段段第第二二阶阶段段第第三三阶阶段段葡萄糖葡萄糖葡萄糖的活化葡萄糖的活化磷酸己糖的裂解磷酸己糖的裂解2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸和和ATP生成生成丙酮酸和丙酮酸和ATP的生的生成成一、糖酵解过程一、糖酵解过程第第一一部部分分(六碳六碳糖糖三碳糖三碳糖)第第二二部部分分-1ATP-1ATP2 1NADH2 1ATP2 1ATP二二、途途径径化化学学计计量量和和生生物物学学意意义义l糖糖酵酵解解代代谢谢途途径径可可将将一一分分子子葡葡萄萄糖糖分分解解为为两两分分子丙酮酸，净生成两分子子丙酮酸，净生成两分子ATPATP。l总反应式总反应式:C6H12O6+2NAD+2ADP+2Pi2C3H4O3+2NADH+2H+2ATP+2H2Ol糖糖酵酵解解代代谢谢途途径径有有三三个个关关键键酶酶，即即己己糖糖激激酶酶（葡葡萄萄糖糖激激酶酶）、磷磷酸酸果果糖糖激激酶酶-1-1、丙丙酮酮酸酸激酶激酶。二、糖酵解的调节二、糖酵解的调节 糖糖酵酵解解代代谢谢途途径径的的调调节节主主要要是是通通过过各各种种变变构构剂剂对对三三个个关键酶进行关键酶进行变构调节变构调节。1.1.己糖激酶或葡萄糖激酶：己糖激酶或葡萄糖激酶：l已糖激酶：已糖激酶：专一性不强，在组织细胞中广泛存在，可专一性不强，在组织细胞中广泛存在，可催化催化Glc、Man（甘露糖）磷酸化。被产物甘露糖）磷酸化。被产物G-6-P强烈强烈地别构抑制地别构抑制l葡萄糖激酶：葡萄糖激酶：只能催化只能催化Glc磷酸化，仅在肝脏和胰腺磷酸化，仅在肝脏和胰腺细胞存在，维持血糖平衡，不被细胞存在，维持血糖平衡，不被G-6-P抑制。是诱导抑制。是诱导酶，胰岛素可诱导其基因转录，促进酶的合成。当肝酶，胰岛素可诱导其基因转录，促进酶的合成。当肝细胞中细胞中Glc浓度浓度 5mmol/L，肝中的，肝中的Glc激酶被激活激酶被激活，Glc激酶将激酶将Glc转化成转化成G-6-P，进一步转化成糖元，贮进一步转化成糖元，贮存于肝细胞存于肝细胞,是是肝脏调节葡萄糖吸收肝脏调节葡萄糖吸收的主要的关键酶。的主要的关键酶。无产物反馈抑制无产物反馈抑制己糖激酶及葡萄糖激酶的变构剂己糖激酶及葡萄糖激酶的变构剂己糖激酶己糖激酶hexokinase葡萄糖激酶葡萄糖激酶glucokinaseG-6-P长链脂酰长链脂酰CoA-2.6-2.6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1：6-6-磷磷酸酸果果糖糖激激酶酶-1-1是是调调节节糖糖酵酵解解代代谢谢途径途径流量流量的主要因素。的主要因素。6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-16-phosphofructokinase-1ATP柠檬酸柠檬酸ADP、AMP1,6-1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖2,6-2,6-双磷酸果糖双磷酸果糖-+3.3.丙酮酸激酶：丙酮酸激酶：丙酮酸激酶丙酮酸激酶pyruvatekinaseATP丙氨酸丙氨酸(肝肝)1,6-1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖-+三、糖酵解的生理意义三、糖酵解的生理意义1.1.是葡萄糖在生物体内进行有氧或无氧分解的共同途径是葡萄糖在生物体内进行有氧或无氧分解的共同途径在无氧和缺氧条件下，作为糖分解供能的补充途在无氧和缺氧条件下，作为糖分解供能的补充途径径，生物体获得生命活动所需要的能量，生物体获得生命活动所需要的能量。在在有有氧氧条条件件下下，作作为为某某些些组组织织细细胞胞主主要要的的供供能能途途径。径。2.2.形形成成多多种种重重要要的的中中间间产产物物，为为氨氨基基酸酸、脂脂类类合合成成提提供碳骨架；供碳骨架；3.3.为肌肉收缩迅速提供能量为肌肉收缩迅速提供能量剧烈运动时：剧烈运动时：肌肉内肌肉内ATP含量很低含量很低,即使氧不缺乏，葡萄即使氧不缺乏，葡萄糖进行有氧氧化的过程比糖酵解长得多糖进行有氧氧化的过程比糖酵解长得多,来不及满足需要来不及满足需要,糖酵解为肌肉糖酵解为肌肉收缩迅速提供能量收缩迅速提供能量四四、丙酮酸的去路、丙酮酸的去路（有氧有氧）（无氧无氧）葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸乙醇乙醇乙酰乙酰CoA三羧酸三羧酸循环循环（有氧或无氧）（有氧或无氧）丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸乙醇乙醇乙酰乙酰CoA糖糖酵解途径酵解途径三羧酸三羧酸循环循环（有氧或无氧）（有氧或无氧）丙酮酸有丙酮酸有3 3种主要的去路：种主要的去路：1 1、在大多数情况下，丙、在大多数情况下，丙酮酸可以通过氧化脱羧酮酸可以通过氧化脱羧形成形成乙酰乙酰CoACoA，然后乙酰然后乙酰CoACoA进入进入柠檬酸循环柠檬酸循环；2 2、在某些微生物、在某些微生物中，丙酮酸可以转中，丙酮酸可以转化为化为乙醇乙醇，这一过，这一过程称之程称之酒精发酵酒精发酵；3 3、在某些环境条、在某些环境条件下（如缺氧），件下（如缺氧），它可以还原为它可以还原为乳酸乳酸。1、丙酮酸、丙酮酸 乳酸（乳酸发酵）乳酸（乳酸发酵）l在在无无氧氧条条件件下下，利利用用丙丙酮酮酸酸接接受受酵酵解解代代谢谢过过程程中中产产生生的的NADHNADH，使使NADHNADH重重新新氧氧化化为为NADNAD+，以确保反应的继续进行。以确保反应的继续进行。乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶NAD+NADH+H+乳酸可以通过血液进入肝、肾等组织内，重新转乳酸可以通过血液进入肝、肾等组织内，重新转变成丙酮酸，再合成葡萄糖和肝糖元，或进入三变成丙酮酸，再合成葡萄糖和肝糖元，或进入三羧酸循环氧化。羧酸循环氧化。葡萄糖葡萄糖EMPCH2OHCH3乙醇乙醇NADH+H+NAD+CO2乙醛乙醛CHOCH3COOHC=OCH3丙酮酸丙酮酸2 2、丙酮酸、丙酮酸 乙醇（酒精发酵乙醇（酒精发酵）w酵母在无氧的条件下，将葡萄糖转变成乙醇，这是酿酒酵母在无氧的条件下，将葡萄糖转变成乙醇，这是酿酒和发酵法生产乙醇的基本过程，称为生醇发酵。和发酵法生产乙醇的基本过程，称为生醇发酵。w酵母中含有多种酶系，其中丙酮酸脱羧酶酵母中含有多种酶系，其中丙酮酸脱羧酶(不存在于动不存在于动物细胞中物细胞中)催化丙酮酸脱羧产生乙醛，乙醛在醇脱氢酶催化丙酮酸脱羧产生乙醛，乙醛在醇脱氢酶催化下被催化下被NADHNADH还原成乙醇。还原成乙醇。丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶醇脱氢酶醇脱氢酶3 3、丙酮酸的有氧氧化及葡萄糖的有氧分解、丙酮酸的有氧氧化及葡萄糖的有氧分解（EPM）葡萄糖葡萄糖COOHC=OCH3丙酮酸丙酮酸CH3-C-SCoAO乙酰乙酰CoACoA三羧酸三羧酸循环循环NAD+NADH+H+CO2CoASH 葡萄糖的有氧分解葡萄糖的有氧分解丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系Section2 糖的有氧氧化糖的有氧氧化（aerobicoxidation)l葡葡萄萄糖糖在在有有氧氧条条件件下下彻彻底底氧氧化化分分解解生生成成COCO2 2和和H H2 2O O，并并释释放放出出大大量量能能量量的的过过程程称称为为葡萄葡萄糖的有氧氧化糖的有氧氧化。l绝绝大大多多数数组组织织细细胞胞通通过过葡葡萄萄糖糖的的有有氧氧氧氧化化途途径径获获得得能能量量。此此代代谢谢过过程程在在细细胞胞胞胞液液 和和 线线 粒粒 体体(cytoplasm(cytoplasm and and mitochondrion)mitochondrion)内进行。内进行。l一一分分子子葡葡萄萄糖糖(glucose)(glucose)彻彻底底氧氧化化分分解解可产生可产生30/3230/32分子分子ATPATP。一、有氧氧化的反应过程一、有氧氧化的反应过程l葡萄糖葡萄糖的有氧氧化代谢途径可分为的有氧氧化代谢途径可分为四个阶段四个阶段:糖酵解产生丙酮酸糖酵解产生丙酮酸（2丙酮酸、丙酮酸、2ATP、2NADH）丙酮酸氧化脱羧生成乙酰丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA三羧酸循环三羧酸循环（CO2、H2O、ATP、NADH）呼吸链氧化磷酸化呼吸链氧化磷酸化（NADH-ATP）l原核生物：原核生物：阶段在胞质中阶段在胞质中l真核生物：真核生物：在胞质中，在胞质中，在线粒体中在线粒体中（一）葡萄糖经酵解途径生成丙酮酸：（一）葡萄糖经酵解途径生成丙酮酸：l此此阶阶段段在在细细胞胞胞胞液液(cytoplasm)(cytoplasm)中中进进行行，一一分分子子葡葡萄萄糖糖(glucose)(glucose)分分解解后后净净生生成成2 2分分子子丙丙酮酮酸酸(pyruvatepyruvate)，2 2分分子子ATPATP，和和2 2分分子子（NADH NADH+H+H+）。）。l两两分分子子（NADH+HNADH+H+）在在有有氧氧条条件件下下可可进进入入线线粒粒体体(mitochondrion)(mitochondrion)进进行行氧氧化化磷磷酸酸化化，共共可可得得到到2 21.51.5或或者者2 22.52.5分分子子ATPATP。故故第第一一阶阶段段可可净生成净生成5 5或或7 7分子分子ATPATP。（二）丙酮酸氧化脱羧生成乙酰（二）丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoACoA：l丙丙酮酮酸酸进进入入线线粒粒体体(mitochondrion)(mitochondrion)，在在丙丙酮酮酸酸脱脱氢氢酶酶系系(pyruvatepyruvate dehydrogenasedehydrogenase complex)complex)的的 催催 化化 下下 氧氧 化化 脱脱 羧羧 生生 成成 乙乙 酰酰CoACoA(acetyl(acetyl CoACoA)。丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系NADNAD+HSCoAHSCoANADH+HNADH+H+CO+CO2 2*l一一分分子子葡葡萄萄糖糖经经糖糖酵酵解解产产生生两两分分子子丙丙酮酮酸酸(pyruvatepyruvate)，故故可可生生成成两两分分子子乙乙酰酰CoACoA(acetyl(acetyl CoACoA)，两两分分子子COCO2 2和和两两分分子子（NADH+HNADH+H+），可可生生成成2 22.52.5分分子子ATPATP 。l反反应应为为不不可可逆逆；丙丙酮酮酸酸脱脱氢氢酶酶系系(pyruvatepyruvate dehydrogenasedehydrogenase complex)complex)是葡萄糖有氧氧化途径的关键酶之一。是葡萄糖有氧氧化途径的关键酶之一。l l1.1.丙丙酮酮酸酸脱脱氢氢酶酶系系组组成成：由由丙丙酮酮酸酸脱脱羧羧酶酶（E E1 1），二二氢氢硫硫辛辛酸酸乙乙酰酰基基转转移移酶酶（E E2 2），二二氢氢硫硫辛辛酸酸脱脱氢氢酶酶（E E3 3）三三种种酶酶单单体体构构成成。有有六六种种辅辅助助因因子子：TPPTPP，硫辛酸，硫辛酸，NAD+NAD+，FADFAD，HSCoAHSCoA和和MgMg2+2+。l 这这些些酶酶以以非非共共价价键键结结合合在在一一起起，碱碱性性条条件件下下，复复合合体体解解离离成成相相应应的的亚亚单单位位，中中性性时时重重组组为为复复合合体体。所所有有丙丙酮酮酸酸氧氧化化脱脱羧羧的的中中间间物物均均紧紧密密结结合合在在复复合合体体上上，活活性性中中间间物物可可以以从从一一个个酶酶活活性性位位置置转转到到另另一一个个酶酶活活性性位位置置，多多酶酶复复合合体体有有利利于高效催化反应及调节酶在反应中的活性。于高效催化反应及调节酶在反应中的活性。l2 2、反应步骤、反应步骤l（1）丙酮酸脱羧形成羟乙基）丙酮酸脱羧形成羟乙基-TPPl（2）二氢硫辛酸乙酰转移酶（二氢硫辛酸乙酰转移酶（E2）使羟乙基氧化成乙酰基使羟乙基氧化成乙酰基l（3）E2将乙酰基转给将乙酰基转给CoA，生成乙酰生成乙酰-CoAl（4）E3氧化氧化E2上的还原型二氢硫辛酸上的还原型二氢硫辛酸l（5）E3还原还原NAD+生成生成NADHNADNAD+H+H+丙酮酸丙酮酸脱羧酶脱羧酶E1FADFAD硫辛酸乙酰硫辛酸乙酰转移酶转移酶E2二氢硫辛二氢硫辛酸脱氢酶酸脱氢酶E3COCO2 2乙酰硫辛酸乙酰硫辛酸二氢硫辛酸二氢硫辛酸NADHNADH+H+H+TPPTPP硫辛酸硫辛酸CoASHCoASHNADNAD+CHCH3 3-C-C-SCoASCoAO O（1）丙酮酸脱羧形成羟乙基）丙酮酸脱羧形成羟乙基-TPP（2）二氢硫辛二氢硫辛酸乙酰转移酶酸乙酰转移酶（E2）使羟乙基使羟乙基氧化成乙酰基氧化成乙酰基（3）E2将乙酰基将乙酰基转给转给CoA，生成生成乙酰乙酰-CoA（4）E3氧化氧化E2上的还原型二氢上的还原型二氢硫辛酸硫辛酸（5）E3还原还原NAD+生成生成NADH（三）三羧酸循环（三）三羧酸循环（tricarboxylictricarboxylic acid acid cyclecycle）彻底氧化分解：彻底氧化分解：l三三羧羧酸酸循循环环（柠柠檬檬酸酸循循环环或或KrebsKrebs循循环环）是是指指在在线线粒粒体体中中，乙乙酰酰CoACoA首首先先与与草草酰酰乙乙酸酸缩缩合合生生成成柠柠檬檬酸酸，然然后后经经过过一一系系列列的的代代谢谢反反应应，乙乙酰酰基基被被氧氧化化分分解解，草草酰酰乙乙酸酸再再生生,并并释释放放出出大大量量能量的循环反应过程。能量的循环反应过程。1 1、反应历程、反应历程l三羧酸循环分为三个阶段三羧酸循环分为三个阶段柠檬酸合酶柠檬酸合酶+*H H2 2O OHSCoAHSCoA顺乌头酸酶顺乌头酸酶*第一阶段：柠檬酸生成第一阶段：柠檬酸生成 乙酰乙酰CoA与草酰乙酸与草酰乙酸 缩合形成柠檬酸缩合形成柠檬酸柠檬酸合酶柠檬酸合酶草酰乙酸草酰乙酸CH3COSCoA乙酰辅酶乙酰辅酶A(acetyl CoA)柠檬酸柠檬酸(citrate)HSCoA关键酶关键酶TCA第一阶段第一阶段异柠檬酸异柠檬酸(isocitrate)H2O 柠檬酸柠檬酸异构化生成异构化生成异柠檬酸异柠檬酸柠檬酸柠檬酸(citrate)顺乌头酸顺乌头酸乌头酸酶乌头酸酶TCA第一阶段第一阶段-酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系NADH+HNADH+H+CO+CO2 2*NADNAD+HSCoAHSCoA琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶GTPGTPGDP+PiGDP+PiCoACoA-SH,SH,第二阶段：氧化脱羧第二阶段：氧化脱羧NADH+HNADH+H+CO+CO2 2NADNAD+CO2*异异柠柠檬檬酸酸脱脱氢氢酶酶CO2NAD+异柠檬酸异柠檬酸 异柠檬酸异柠檬酸氧化脱羧氧化脱羧 生成生成-酮戊二酸酮戊二酸-酮戊二酸酮戊二酸草酰琥珀酸草酰琥珀酸NADH+H+异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶关键酶关键酶TCA第二阶段第二阶段2-酮戊二酸酮戊二酸氧化脱羧氧化脱羧 生成生成琥珀酰辅酶琥珀酰辅酶A-酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系HSCoA NAD+NADH+H+琥珀酰琥珀酰CoA(succinyl CoA)-酮戊二酸酮戊二酸(-ketoglutarate)关键酶关键酶TCA第二阶段第二阶段CO2 琥珀酰琥珀酰CoA转变为转变为琥珀酸琥珀酸琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶琥珀酰琥珀酰CoA(succinyl CoA)GDP+PiGTPATPADP琥珀酸琥珀酸(succinate)HSCoATCA第二阶段第二阶段H H2 2O ONADNAD+NADH+HNADH+H+延胡索酸酶延胡索酸酶苹果酸苹果酸脱氢酶脱氢酶琥琥珀珀酸酸脱脱氢氢酶酶FADHFADH2 2FADFAD第三阶段：草酰第三阶段：草酰乙酸再生乙酸再生FAD 琥珀酸琥珀酸氧化脱氢生成氧化脱氢生成延胡索酸延胡索酸琥珀酸琥珀酸(succinate)琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶延胡索酸延胡索酸(fumarate)FADH2TCA第三阶段第三阶段 延胡索延胡索酸酸水化水化生成生成苹果苹果酸酸延胡索酸延胡索酸(fumarate)延胡索酸酶延胡索酸酶苹果酸苹果酸(malate)H2OTCA第三阶段第三阶段 苹果酸苹果酸脱氢生成脱氢生成草酰乙草酰乙酸酸苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶草酰乙酸草酰乙酸(oxaloacetate)苹果酸苹果酸(malate)NAD+NADH+H+TCA第三阶段第三阶段 OCH3-C-SCoACoASHNADH+CO2FADH2H2ONADH+CO2NADHGTP 草酰乙酸草酰乙酸 再生阶段再生阶段 柠檬酸的柠檬酸的生成阶段生成阶段 氧化脱氧化脱 羧阶段羧阶段柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸顺乌头酸顺乌头酸 酮戊二酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酸琥珀酰琥珀酰CoA延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸NAD+NAD+FADNAD+三羧循环总观三羧循环总观l2.2.三羧酸循环的特点：三羧酸循环的特点：循循环环反反应应在在线线粒粒体体(mitochondrion)(mitochondrion)中中进进行行，为为不不可逆反应可逆反应。每每完完成成一一次次循循环环，氧氧化化分分解解掉掉一一分分子子乙乙酰酰基基，可可生生成成1010分分子子ATP,ATP,故故此此阶阶段段可可生生成成210=20210=20分分子子ATPATP 。三羧酸循环中有三羧酸循环中有两次脱羧反应两次脱羧反应，生成两分子，生成两分子COCO2 2。循循环环中中有有四四次次脱脱氢氢反反应应，生生成成三三分分子子NADHNADH和和一一分分子子FADHFADH2 2。循环中有循环中有一次底物水平磷酸化一次底物水平磷酸化，生成一分子，生成一分子GTPGTP。三羧酸循环的关键酶是三羧酸循环的关键酶是柠檬酸合酶、异柠檬柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶酸脱氢酶和和-酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系。总反应式总反应式:CHCH3 3COSCoA COSCoA+3NAD+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H+FAD+GDP+Pi+2H2 2O O 2CO 2CO2 2+CoASHCoASH+3NADH 3NADH+3H+3H+FADHFADH2 2+GTPGTPl3.3.三羧酸循环的生理意义：三羧酸循环的生理意义：提提供供能能量量：是是糖糖、脂脂、蛋蛋白白质质三三大大物物质质分分解解供供能能的的共共同同通通路路。线线粒粒体体外外的的NADHNADH，可可通通过过3-3-磷磷酸酸甘甘油油穿穿梭梭和和苹苹果果酸酸穿穿梭梭机机制制，运运到到线线粒粒体体内内，经经呼呼吸吸链链再再氧氧化化，这这两两种种机机制制在在不不同同组组织织的的细细胞胞中中起作用。起作用。是糖、脂、蛋白质三大是糖、脂、蛋白质三大物质代谢的枢纽物质代谢的枢纽一方面，一方面，TCATCA是糖、脂肪、氨基酸等彻底氧化分是糖、脂肪、氨基酸等彻底氧化分解的共同途径解的共同途径 另一方面，循环中生成的草酰乙酸、另一方面，循环中生成的草酰乙酸、-酮戊二酮戊二酸、柠檬酸、琥珀酰酸、柠檬酸、琥珀酰CoACoA和延胡索酸等又是合成和延胡索酸等又是合成糖、氨基酸、脂肪酸、卟啉等的原料。糖、氨基酸、脂肪酸、卟啉等的原料。TCATCA是联系体内三大物质代谢的中心环节，为合是联系体内三大物质代谢的中心环节，为合成其它物质提供成其它物质提供C C骨架。骨架。二、葡萄糖有氧氧化生成的二、葡萄糖有氧氧化生成的ATPATP反反应应ATP段段酵解阶段酵解阶段两次耗能反应两次耗能反应-2两次生成两次生成ATP的反应的反应22一次脱氢一次脱氢(NADH+H+)21.5或或22.5丙酮酸氧化丙酮酸氧化一次脱氢一次脱氢(NADH+H+)22.5三羧酸循环三羧酸循环三次脱氢三次脱氢(NADH+H+)232.5一次脱氢一次脱氢(FADH2)21.5一次生成一次生成GTP(ATP)的反应的反应21净生成净生成30或或32三、有氧氧化的调节三、有氧氧化的调节 l第一阶段：前述。第一阶段：前述。l第二阶段：第二阶段：丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系Pyruvatedehydrogenasecomplex乙酰乙酰CoA、ATPNADH+H+-+AMP、ADPNAD+l第三阶段：第三阶段：调调节节有有氧氧氧氧化化第第三三阶阶段段代代谢谢流流量量的的关关键键酶酶主主要要是是异异柠柠檬檬酸酸脱脱氢氢酶酶。AMPAMP、ADPADP是是其其变变构构激激活活剂剂，ATPATP是是其其变构抑制剂。变构抑制剂。Section 3Section 3 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径(pentose(pentose phosphate pathway)phosphate pathway)l磷磷酸酸戊戊糖糖途途径径是是指指从从G-6-PG-6-P脱脱氢氢反反应应开开始始，经经一一系系列列代代谢谢反反应应生生成成磷磷酸酸戊戊糖糖等等中中间间代代谢谢物物，然然后后再再重重新新进进入入糖糖氧氧化化分分解解代代谢途径的一条旁路代谢途径。谢途径的一条旁路代谢途径。l该该旁旁路路途途径径的的起起始始物物是是G-6-PG-6-P，返返回回的的代代 谢谢 产产 物物 是是 3-3-磷磷 酸酸 甘甘 油油 醛醛(glyceraldehyde-3-phosphate)(glyceraldehyde-3-phosphate)和和 6-6-磷磷酸酸果果糖糖(fructose-6-phosphate)(fructose-6-phosphate)，其其重重要要的的中中间间代代谢谢产产物物是是5-5-磷磷酸酸核核糖糖和和NADPHNADPH。l整整个个代代谢谢途途径径在在胞胞液液(cytoplasm)(cytoplasm)中中进进行行。关关键键酶酶是是6-6-磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖脱脱氢氢酶酶(glucose-6-phosphate(glucose-6-phosphate dehydro-dehydro-genasegenase)。l全部代谢过程可分为两个阶段：全部代谢过程可分为两个阶段：1、氧氧化化脱脱羧羧过过程程G-6-PG-6-P氧氧化化分分解解生生成成5-5-磷磷酸核酮糖：酸核酮糖：2、非非氧氧化化分分子子重重排排过过程程戊戊糖糖磷磷酸酸酯酯的的相相互转变及互转变及C-CC-C键的裂解与形成键的裂解与形成 一、磷酸戊糖途径的反应过程一、磷酸戊糖途径的反应过程1、氧化脱羧阶段、氧化脱羧阶段（6-6-磷酸葡萄糖的氧化）磷酸葡萄糖的氧化）磷酸葡萄糖的氧化）磷酸葡萄糖的氧化）NADP+NADPH+H+H2ONADPH+H+NADP+5-磷酸核酮磷酸核酮糖糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸内酯内酯6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖酸酸CO26-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖脱酶脱酶内酯酶内酯酶6-磷酸葡萄磷酸葡萄糖酸糖酸脱氢酶脱氢酶*2.5-2.5-磷酸核酮糖的基团转移反应过程：磷酸核酮糖的基团转移反应过程：l5-5-磷酸核酮糖经一系列基团转移反应生磷酸核酮糖经一系列基团转移反应生成成3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛和和6-6-磷酸果糖磷酸果糖。在此阶。在此阶段中，经由段中，经由5-5-磷酸核酮糖异构可生成磷酸核酮糖异构可生成5-5-磷酸核糖磷酸核糖。2、非氧化分子重排阶段（戊糖磷酸酯的相互、非氧化分子重排阶段（戊糖磷酸酯的相互转变及转变及C-C键的裂解与形成）键的裂解与形成）H2OPi65-磷酸核酮糖磷酸核酮糖25-磷酸核糖磷酸核糖25-磷酸木酮糖磷酸木酮糖23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛27-磷酸景天庚酮糖磷酸景天庚酮糖24-磷酸赤藓丁糖磷酸赤藓丁糖26-磷酸果糖磷酸果糖25-磷酸木酮糖磷酸木酮糖23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛26-磷酸果糖磷酸果糖1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖16-磷酸果糖磷酸果糖转醛酶转醛酶异构酶异构酶转酮酶转酮酶转酮酶转酮酶醛缩酶醛缩酶戊糖磷戊糖磷酸酯的酸酯的相互转相互转变变C-C键的键的裂解裂解与形与形成成l磷磷 酸酸 戊戊 糖糖 途途 径径(pentose(pentose phosphate phosphate pathway)pathway)的总反应式：的总反应式：l6G-6-P+12NADP+7H2O 5G-6-P+6CO2+12NADPH+12H+H H3 3POPO4 4l即即六六分分子子G-6-PG-6-P可可生生成成6 6分分子子COCO2 2，4 4分分子子F-6-F-6-P P，2 2分子分子3-3-磷酸甘油醛和磷酸甘油醛和1212分子分子NADPHNADPH。二、磷酸戊糖途径的生理意义二、磷酸戊糖途径的生理意义1.1.是体内生成是体内生成NADPHNADPH的主要代谢途径的主要代谢途径：NADPHNADPH在体内可用于：在体内可用于