08第八章糖代谢

（线粒体）
细胞质 线粒体
原核细胞
线粒体膜
三羧酸？ 循环？
丙酮酸
每个分子具有4 个碳的草酰乙 酸库（基质中）
每个分子具有3个 碳的丙酮酸库（基 质中） 第一个碳以 CO2形式失去
六碳三羧酸
第二个碳以 CO2形式失去
第三个 碳以CO2 形式失 去
重新加入到 草酰乙酸库
五碳二羧酸 四碳二羧酸
三种羧酸！
草酰乙酸的循环！
乙酰CoA 柠檬酸
草酰乙酸 CoASH 乙酰CoA 乙 醛 ② 酸
醛缩酶
二.丙酮酸在无氧条件下的代谢去向
• ⑴乙醇发酵
无氧发酵 ( 葡萄糖在无氧的条件下 变成酒精或乳酸的过程)（Fermentation)
CO2
+ NADH + H
COOH C CH3
+ NAD
O丙酮酸脱羧酶 HC
+ TPP
O 乙醇脱氢酶
CH2OH CH3
乙醇
CH3
• 提问：发酵不产生能量，其生物意义何在呢？ • ⑵乳酸发酵 • 答案：消耗糖酵解脱下的 H，保持细胞内的pH稳定。 + + COOH NADH + H NAD COOH • 使NADH转变为NAD+
C CH3
O
CHOH CH3
乳酸循环
• 肝脏为肌肉输出葡萄糖，肌肉收缩产生
乳酸，乳酸又可由肝脏氧化生成丙酮酸， 再通过糖的异生转变为葡萄糖，供肌肉 利用，称为乳酸循环或Cori循环。
三.好氧呼吸( Aerobic Respiration )
• ⑴三羧酸循环又称为柠檬酸循环
真 核 生 • 物
基质
（Citric Acid Cycle)(TCA) 在好氧真核生物线粒体基质中或好氧原 核生物细胞质中，酵解产物丙酮酸脱羧、 脱氢，彻底氧化为CO2、H2O并产生ATP 的过程。
1
葡萄糖 ATP ①己糖激酶 ADP 6-磷酸葡萄糖 ②磷酸葡萄糖 异构酶 6-磷酸果糖 ATP ③磷酸果糖激酶 ADP 1．6—二磷酸果糖 ④醛缩酶 3-磷酸甘油醛
糖原（淀粉） ①活化 Δ G= -16.7kJ/mol 磷酸化酶 (不可逆) 磷酸 磷酸葡萄糖变位酶 ②异构 Δ G= 1.7kJ/mol (可逆) ③二次活化 Δ G= -14.2kJ/mol (不可逆) 1-磷酸葡萄糖
Δ G= -18.5kJ/mol (可逆) ⑧异构 ⑨脱水
Δ G= 4.4kJ/mol Δ G=1.8kJ/mol 2 ⑧磷酸甘油酸变位酶 (可逆) H20 2-磷酸甘油酸 2 ⑨烯醇化酶 磷酸 烯醇式丙酮酸 （可逆） ADP ATP 2 丙酮酸 ⑩丙酮酸激酶 ⑩产能 2 Δ G= -31.4kJ/mol (不可逆)
ATP
UDP-葡萄糖 UDP-半乳糖
己糖
磷酸半乳糖
1-磷酸半乳糖
尿苷酰转移酶
1-磷酸葡萄糖
激酶
D-甘露糖 ATP
己糖激酶
ADP ADP 1-磷酸 果糖 ATP
果糖激酶
ADP 6-磷酸甘露糖
ATP
6-磷酸葡萄糖 ADP
己糖激酶
D-果糖
6-磷酸果糖
ATP ADP 甘油醛 丙糖激酶 3-磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮
细胞质细胞质2丙酮酸2nadh2atp丙酮酸葡萄糖糖原淀粉atp己糖激酶6磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶1磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖异构酶6磷酸果糖atp磷酸果糖激酶16二磷酸果糖3磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮活化167kjmol不可逆异构17kjmol可逆二次活化142kjmol不可逆裂解g238kjmol可逆磷酸化酶磷酸adpadp3磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮nad3磷酸甘油醛脱氢酶nadh13二磷酸甘油酸adp磷酸adpatp2磷酸甘油酸烯醇式丙酮酸烯醇化酶丙酮酸激酶异构75kjmol可逆磷酸甘油酸激酶atp氧化磷酸化63kjmol可逆产能1185kjmol可逆产能2314kjmol不可逆异构脱水g18kjmol可逆可逆丙酮酸pi异构6磷酸果糖13二磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸6磷酸葡萄糖葡萄糖活化裂解脱氢异构16二磷酸果糖活化产能脱水异构产能oh磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸激酶adpatp共三步不可逆反应
麦芽糖、糊精、蔗糖、乳糖等（食物中所混入）
麦芽糖酶，糊精酶，蔗糖酶，乳糖酶等 葡萄糖、半乳糖、果糖 肠黏膜细胞肠壁毛细血管门静脉血液组织、细胞
二.胞内降解
磷酸化酶
活化、水解
细胞内储备的
转移酶 去分枝酶 磷酸化酶
断支链 活化、水解
糖原或淀粉
例 肝糖元的分解
α葡萄糖1，4糖苷键 α葡萄糖1，6糖苷键 糖原核心
定整个循环反应的速度，而且是许 多其它反应体系的分支点，因而丙 酮酸脱氢酶复合物受到严密的调节 控制；
• 提问：有哪些物质可以调节该酶复合物的活性？ • 答案：产物（NAD(P)H、FADH2、GTP、ATP、乙酰
CoA ）抑制 • 反应物（NAD+、FAD、GDP、ADP、丙酮酸） 激活 • Ca2+、胰岛素激活
CH(OH)COOH + NAD(P)
Ⅰ.丙酮酸脱氢酶复合体
CO2 CH3 HC OH TPP CH3
E1
E3 E2
三种酶
丙酮酸脱氢酶
S S (CH2)4COO FADH2
二氢硫辛酸脱氢酶
+ NAD
E1
E3
FAD + NADH+H
丙酮酸
硫辛酸
C
O
TPP O CH3C S HS (CH2)4COO HS
“磷酸戊糖途径” 需氧
CO2 + H2O
重点
一.糖酵解（Glycolysis)
• 定义：1葡萄糖分解产生2丙酮酸，并伴随ATP生
成的过程。也称Glycolytic pathway，或Embden-Meyerhof-Parnas(EMP) pathway。 • 位置：细胞质
细胞质
丙酮酸
G → 2丙酮酸 + 2NADH + 2ATP
Ⅱ.总反应方程式
COOH
•
•
+ 4NAD(P)+ +FAD+GDP+Pi+3H2O C O 3CO2 +4NAD(P)H +4H+ +FADH2+GTP CH3 +4H+
氧化磷酸化作用
• 4NAD(P)H • FADH2 • • • •
12ATP
4H2O
2ATP 1H2O O2 ADP ATP - 3H2O GTP GDP 1ATP ————————————————————————— 15ATP 2H2O
产能步骤：
3-磷 酸甘 3-磷酸甘油醛 油醛 NAD+ ⑥3-磷酸甘油醛脱氢酶 脱氢 酶 NADH ＋ H 1.3-二磷酸甘油酸 ADP 磷酸 ⑦磷酸甘油酸激酶 甘油 ATP 酸激 3-磷酸甘油酸 酶 磷酸烯醇 ⑩丙酮酸激酶 式丙酮酸 丙酮酸 ADP ATP
共三步不可逆反应！ 反应总体不能全部逆转。
40%
• 比世界上任何一部热机的效率都高！ • 答案：以热量形式。一部分维持体温，一部分散失。
丙氨酸 苏氨酸 甘氨酸
三羧酸循环—焚烧炉
CoASH
精氨酸 组氨酸 谷氨酰胺
Ⅳ.生物意义
脂肪酸 丝氨酸 脯氨酸 • ㈠三羧酸循环是各种好氧生物体内最主要的产能 半胱氨酸 柠檬酸
途径！ 也是脂类、蛋白质彻底分解的共同途径！
•
•
CH 2COOH C(OH)COOH CH 2COOH
产能步骤 4NAD(P)H 1FADH2 1GTP (1)(6) (5)- -脱碳 + 3CO2
C COOH H2 + (2) NADH+H H2O NAD+ CoASH
•
柠檬酸
异柠檬酸
延胡索酸
→ 3步不可逆反应
C COOH H FADH 2
• 生物学意义： • ★是葡萄糖在生物体内进行有氧或无氧
分解的共同途径,通过糖酵解，生物体获 得生命活动所需要的能量； • ★形成多种重要的中间产物，为氨基酸、 脂类合成提供碳骨架； • ★为糖异生提供基本途径。
常见的己糖进入EMP的途径
半乳糖 ATP 半乳糖 激酶 ADP 半乳糖差向异构酶 糖原 葡萄糖
④裂解 Δ G=23.8kJ/mol 磷酸二羟丙酮 (可逆)
2
3-磷酸甘油醛
磷酸二羟丙酮 ⑤异构 Δ G= 7.5kJ/mol (可逆) ⑥氧化磷酸化 、 Δ G= 6.3kJ/mol ⑦产能 1 (可逆)
Pi
2
NAD+ ⑤磷酸丙糖异构酶 ⑥3-磷酸甘油醛脱氢酶 NADH ＋ H
1.3-二磷酸甘油酸 ADP 2 ⑦磷酸甘油酸激酶 ATP 3-磷酸甘油酸
柠檬酸循环
丙酮酸
H 3C CO COOH
+ NAD CoASH
• • • •
(1)(6)(4)(7)(8)(
10)
+ NADH + H
(1)
CO 2
草酰乙酸
(10)
H HOC COOH L-苹果酸 H 2 (9) O HC COOH C COOH H2 OC COOH
CH 3CO~SCoA
乙酰 CoA
COO H
E2
(CH2)4COO
乙酰二氢硫辛酸
HSCoA
E2
HS
二氢硫辛酸
硫辛酸乙酰转移酶
O CH3C ～ SCoA
乙酰CoA
三种酶,五种辅助因子
形成酶复合体有什么好处呢？
CO 2
CH 3
丙酮酸脱羧酶
(CH 2) 4CO S S
二氢硫辛酸脱氢酶
FADH 2
+ NAD
HC OH
TPP
CH 3
E1
NH
G
①活化
CH2 O P O
P OCH2 O
②异构
CH2OH
③活化 6-磷酸果糖
P OCH2 O CH2O P
HO OH
1，6-二磷 酸果糖
HO OH
葡萄糖
HO
6-磷酸葡萄糖
P OCH2O CH2O P 5 HO 2 4 3
OH
O C
⑥脱氢
6
1
H2C O
④裂解
1
P
⑤异构
2
磷酸二羟丙酮
H2COH
O H C O
G为起始物
2(⑦) + 2(⑩) - 1(①) - 1(③ ) = 2ATP
2(⑦) + 2(⑩) - 1(③ ) = 3ATP 胞内多糖为起始物 其他单糖通过转化为糖酵解中间产物形式进入糖酵解。
“三羧酸循环” 有氧情况 CO2 + H2O
丙酮酸
“乙醛酸循环”
“乳酸发酵”、“乙醇发酵” 缺氧情况 乳酸或乙醇
E3
FAD
+ NADH+H
丙酮酸
硫辛酸
C
O O CH 3C
TPP
COO H
E2
(CH 2) 4CO S HS
NH NH
(CH 2) 4CO HS
多肽链
二氢硫辛酸
HS
乙酰二氢硫辛酸
HSCoA
E2
O CH 3C
硫辛酸乙酰转移酶
SCoA
中间产物在氨基酸臂作用下进入酶活性 乙酰CoA 中心快速准确！
•由于第一步为不可逆反应，直接决
3
C
O
+
HC H 5
4
O
HCOH
P
H2 C
O H
6
O
P
磷酸甘油醛
P
O
⑦产能
O C
H O ⑧异构
OH C C CH3
丙酮酸
⑨脱水
C C
O ⑩产能 O
O O
HCOH H2 C O
HCOH
H O HC P
H2 COH OH
2-磷酸甘油酸
P
P
P H 2C O
3-磷酸甘油酸
CH2
磷酸烯醇 式丙酮酸
1，3-二磷酸 甘油酸
Ⅲ.糖酵解+三羧酸循环的效率
1G → 2ATP+2NADH+2H++2丙酮酸 • =2+2×3（2）=8（6）ATP • 三羧酸循环 2丙酮酸 → 30ATP+6CO2+4H2O • ———————————————————————
• 糖酵解
•
38ATP 或36ATP
• 储能效率=38 ×7.3/686= • 提问：其余能量何处去？
第八章 糖代谢
第一节 多糖和低聚糖的酶促降解 第二节 单糖的降解
第三节 糖异生
第一节 多糖和低聚糖的酶促降解 p114
一.胞外降解 细胞外 多糖和低聚糖 胞外水解酶（淀粉酶、寡糖酶）
单糖
主要是葡萄糖
淀粉(starch) 口腔，-amylase，少量作用
胃，几乎不作用
小肠，胰-amylase，主要的消化场所
(3)
(8)
CH 2COOH CHCOOH
FAD
琥珀酸
H 2C COOH C COOH GTP H2
CoASH
(7)
H
2
GDP+Pi
CO~SCoA
O CH 2 CH 2
琥珀酰 CoA COOH
(1) 丙酮酸脱氢酶复合体 (2) 柠檬酸合成酶 (4) (3) 顺乌头酸酶 + NAD(P)H+H (4)(5)异柠檬酸脱氢酶 CH 2COOH (6) α-酮戊二酸脱氢酶复合体 CHCOOH CH 2COOH (7) 琥珀酰CoA合成酶 + + COCOOH NADH + H NAD CH 2 (5) 草酰琥珀酸 (8) 琥珀酸脱氢酶 COCOOH CO 2 (9) 延胡索酸酶 (6) (10)L-苹果酸脱氢酶 CO 2 CoASH α-酮戊二酸
乙酰CoA 异柠檬酸
谷氨酸 异亮氨酸 甲硫氨酸 天冬酰胺
丙酮酸
草酰乙酸
乙酰乙酰CoA 苯丙氨酸 酪氨酸 亮氨酸 赖氨酸 色氨酸 谷氨酰胺
α-酮戊二酸
缬氨酸
琥珀酰C oA 苹果酸 三羧酸循环 延胡索酸
苯丙氨酸 酪氨酸
（2）乙醛酸循环——柠檬酸循环支路
CoASH
Glyoxylate Cycle
• 柠檬酸循
糖酵解总反应方程式
• 葡萄糖+2Pi+2NAD++2ADP→2丙酮酸
+2ATP+2NADH+2H++2H2O
• △GO｀=-85KJ/mol
糖酵解的调解
己糖激酶---EMP途径的第一个限速酶。1 磷酸果糖激酶---EMP途径的第二个限速酶。3 丙酮酸激酶---EMP途径的第三个限速酶。10
糖酵解的生物学意义
核电站为什么如此复杂呢？ 有效地控制能量的产生，加以转化！
原子能→电能 缓慢受控
糖化学键能→ATP化学能 缓慢受控
产生生物合成所需的中间产物！
总论
有氧情况 好氧 生物 “糖酵解”
“三羧酸循环” “乙醛酸循环” CO2 + H2O
葡 萄 糖
不需氧
丙酮酸
缺氧情况
“乳酸发酵”
百度文库
乳酸
厌氧 “乳酸发酵”、“乙醇发酵” 乳酸或乙醇 生物
+ 7H3PO4
磷酸化酶(别构酶)
ATP抑制-AMP激活
7 G-1-P +
糖原核心
转移酶 糖原核心
去分枝酶 + H3PO4
1 G-1-P 糖原核心 磷酸化酶+ H3PO4 G-1-P
去单糖降解
第二节 单糖的降解
C6H12O6 → 6CO2 + 6H2O + 686kcal/mol
提问：如此复杂步骤的生物意义？