第4章 糖类代谢2

焦磷酸硫胺素（TPP）在丙酮酸脱羧中的作用
H+ C 丙酮酸
CCH3-C-COOH
OH
CO2
硫辛酸的氢载体作用和酰基载体作用
S S C C
(CH2)4COO(CH2)4COO-
C
氧化型硫辛酸
S
C
-2H
+2H
HS
(CH2)4 COO-
C
C
乙酰二氢硫辛酸
HS HS
C
C
C
二氢硫辛酸
泛酸和 辅酶 A （CoASH）
醛缩酶
异构酶
3.放能(releasing energy)——丙酮酸的生成
3-磷酸甘油醛经脱氢、磷酸化、脱水及放能等 反应生成丙酮酸，包括六步反应。
3-磷酸甘油醛脱氢并磷酸化生成1,3-二磷酸甘油酸
„„（6）
1,3-二磷酸甘油酸脱磷酸,将其交给ADP生成ATP
„„（7）
3-磷酸甘油酸异构为2-磷酸甘油酸
琥珀酸脱氢酶
延胡索酸酶
苹果酸 脱氢酶
NAD +
NADH+H+ 草酰乙酸
三羧循环的化学计量和能量计量
a、总反应式:
CH3COSCoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O
2CO2+CoASH+3NADH+3H+ +FADH2+GTP b、三羧酸循环的能量计量
能量“现金” : 1 GTP 能量“支票”: 1ATP
磷酸戊糖 途径
三羧酸 循环
一、糖酵解
1.概念 糖酵解（glycolysis)： 是指葡萄糖在无氧条件下，细胞胞液中，分 解生成乳酸并释放出能量的过程和体外生醇 发酵相似。 糖酵解:在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸的过程。
酵解途径：由葡萄糖分解转变成丙酮酸的过程。该
途 径 也 称 作 Embden-Meyethof-Parnas 途 径 ， 简 称 ＥＭＰ途径。
O
CH3-C-SCoA
CoASH
柠檬酸合成酶 草酰乙酸
顺乌头 酸酶 H2O
顺乌头酸酶
H2 O
TCA第二阶段：氧化脱羧
NAD+ NADH+H+ NAD+ NADH+H+ CO2 －酮戊二酸 脱氢酶系
CO2
异柠檬酸脱氢酶
琥珀酰CoA 合成酶
GDP＋Pi
GTP
CoASH
TCA第三阶段：草酰乙酸再生
FAD FADH2 H2 O
丙酮酸和 ATP的生成
ＥＭＰ途径化学计量和生物学意义
总反应式:
C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi 2C3H4O3 +2NADH +2H++2ATP+2H2O
能量计算：氧化一分子葡萄糖净生成
2ATP
2NADH
6ATP 或 4ATP

(二)、糖酵解的生理意义
糖酵解虽然是古老的供能途径，但仍有其存 在的意义 1.某些发生学上较早的组织，即使在供氧充分 时也发生着较活跃的酵解作用 2.在无氧和缺氧条件下，作为糖分解供能的补 充途径。
氧化分解供能
有 氧 氧 化 无 氧 氧 化 磷 酸 戊 糖 途 径
糖 类 物 质
合成糖原
肝 糖 原 肌 糖 原
合成肌体重要物质
转化成非糖物质
第二节 单糖的分解代谢
一、生物体内单糖的主要分解代谢途径及细胞定位
二、糖酵解（EMP）
三、丙酮酸的去路：无氧降解和有氧降解途径 四、三羧酸循环（TCA）
五、磷酸戊糖途径（PPP）
六、其它糖进入单糖分解的途径
糖的分解供能
葡萄糖在体内主要是分解供能。 这个过程需要经过几十步化学反应 才完成，最终生成6分子CO2 和6分子 H2O，同时释放出大量的能量来供给
机体利用。
葡萄糖的主要分解代谢途径
糖酵解 葡萄糖
（有氧或无氧）
丙酮酸
（无氧）
乳酸 乙醇
（有氧） 6-磷酸葡萄糖 乙酰 CoA
CH3
乙酰CoA
三羧酸 循环
葡萄糖的有氧分解
丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA：
丙酮酸进入线粒体(mitochondrion)，在丙酮酸脱氢酶系 (pyruvate dehydrogenase complex)的催化下氧化脱羧生成 乙酰CoA(acetyl CoA)。
丙酮酸脱氢酶系
NAD+ +HSCoA
„„（8）
2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP) ……（9） 磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）将高能磷酸基交给ADP生成 ATP……（10）
烯醇式丙酮酸自发转变为丙酮酸(pyruvate) ……（11）
第三阶段：磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸和ATP的生成
NAD+ Pi
脱氢酶 激酶
NADH+H+
ADP
ATP
变 位 酶
ATP ADP
H2O
丙酮酸激酶
丙酮酸
Mg或Mn
烯醇化酶
PEP
第三阶段：磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸和ATP的生成
CHO
COO～ P
CHOH +NAD++Pi
CH2OP
H H+ CHOH +NADH+ H
CH2OP
3- 磷酸甘油醛
1 ， 3- 二磷酸甘油酸 （高能化合物）
这是糖酵解过程中唯一一步脱氢反应
2.裂解（lysis)——磷酸丙糖的生成：
一分子F-1,6-BP裂解为两分子可以互变的磷酸 丙糖（triose phosphate)，包括两步反应：
F-1,6-BP 裂解为3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮
„„（4）
磷酸二羟丙酮异构为3-磷酸甘油醛
„„（5）
第二阶段： 磷酸己糖的裂解
裂解（lysis)
*
NADH+H+ +CO2
由一分子葡萄糖氧化分解产生两分子丙酮酸，故可生成两分子乙酰 CoA ，两分子CO2和两分子（NADH+H+），可生成2×3分子ATP 。
反应为不可逆；丙酮酸脱氢酶系是糖有氧氧化途径的关键酶之一。
丙酮酸脱氢酶系
CO2
丙酮酸 脱羧酶 硫辛酸 二氢硫辛 酸脱氢酶
NAD+
TPP
FAD
dissimilation ），通过上述过程不断地进行自我更新。
特点：特异、有序、高度适应和灵敏调节、代谢途径逐步进行
新陈代谢的研究方法
示踪法（化合物示踪、同位素示踪）
抗代谢物和酶抑制剂的利用 体内试验（in vivo）和体外试验（no vivo）
新陈代谢的概念及内涵
小分子 大分子
合成代谢（同化作用）
需要能量 新 陈 代 谢 能 量 代 谢 物 质 代 谢
释放能量
分解代谢（异化作用）
大分子 小分子
糖的生理功能
糖类是指多羟基醛或酮及其衍生物。糖类在 生物体的生理功能主要有：
① 氧化供能：糖类占人体全部供能量的70%。 ② 作为结构成分：作为生物膜、神经组织等的组分。 ③ 作为核酸类化合物的成分：构成核苷酸等。 ④ 转变为其他物质：转变为脂肪或氨基酸等化合物。
F-6-P再磷酸化为1,6-二磷酸果糖( F-1,6-BP ）
„„（3）
第一阶段：葡萄糖的磷酸化
活化(activation)
ATP ADP
异构酶
葡萄糖激酶
ATP
磷酸果 糖激酶
ADP
激酶：从ATP转移磷酸基团 到受体上的酶。需要Mg2+
• 己糖激酶是糖酵解途径的第一个限速酶
磷酸果糖激酶是糖酵解途径的最重要的限 速酶
3
兑换率 1：3 兑换率 1：2
9ATP 2ATP
12ATP
NADH
1 FADH2
葡萄糖完全氧化产生的ATP
酵解阶段： 2 ATP 2 1 NADH 丙酮酸氧化：2 1NADH 三羧酸循环：2 1 GTP 2 3 NADH 2 1 FADH2
兑换率 1：3 兑换率 1：3 (或2)
2 ATP
2 (3ATP或2 ATP ) 2 3 ATP 2 1 ATP 2 9 ATP 2 2ATP

兑换率 1：3
兑换率 1：3
总计：38 ATP或36 ATP
（二）、有氧氧化生成的ATP
反 应 第一阶段 两次耗能反应 两次生成ATP的反应 一次脱氢(NADH+H+) 第二阶段 一次脱氢(NADH+H+) 第三阶段 三次脱氢(NADH+H+) 一次脱氢(FADH2) 一次生成ATP的反应 净生成 ATP -2 2×2 2×2 或2×3 2×3 2×3×3 2×2 2×1 36或38
acid cycle, TCA 循环）
2、三羧循环及葡萄糖有氧氧化的化学计量和能量计量
3、 三羧循环的生物学意义
4、 三羧酸循环的调控 5、草酰乙酸的回补反应（自学）
3、三羧酸循环
三羧酸循环（柠檬酸循环或Krebs循环）是 指在线粒体中，乙酰CoA首先与草酰乙酸缩合生 成柠檬酸，然后经过一系列的代谢反应，乙酰 基被氧化分解，而草酰乙酸再生的循环反应过 程。 三羧酸循环在线粒体中进行。一分子乙酰 CoA氧化分解后共可生成12分子ATP，故此阶段 可生成2×12=24分子ATP。
3. 在有氧条件下，成熟红细胞只能酵解供能。
酵解反应的特点:
•糖酵解的全部反应过程在胞液(cytoplasm)中进行
•糖酵解代谢途径可将一分子葡萄糖分解为两分子 丙酮酸，净生成两分子ATP和2NADH 。
•葡萄糖降解为丙酮酸有三步不可逆反应, 糖酵解代谢途
径有三个关键酶，即己糖激酶（葡萄糖激酶）、 磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶。
乳酸脱氢酶
糖 酵 解 反 应 的 全 过 程
糖原（或淀粉 ）
葡萄糖的磷酸化
第 一 阶 段
EБайду номын сангаасP的化学历程
1-磷酸葡萄糖 葡萄糖
6-磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖
磷酸己糖的裂解
第 二 阶 段
1，6-二磷酸果糖 3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮
21，3-二磷酸甘油酸 第 三 阶 段 23-磷酸甘油酸 22-磷酸甘油酸 2磷酸烯醇丙酮酸 2丙酮酸
NAD+ +H+ + NAD+ +H
乙酰硫辛酸 硫辛酸乙 酰转移酶
二氢硫辛酸
O CoASH CH3-C-SCoA
丙酮酸脱氢酶系
（多酶复合体、位于线粒体内膜）
三种酶单体： 丙酮酸脱羧酶（ E1 ）； 硫辛酸乙酰基转移酶（ E2 ）， 二氢硫辛酸脱氢酶（ E3 ）。 六种辅助因子：
TPP ，硫辛酸， NAD+，FAD， HSCoA 和 Mg2+ 。
二、丙酮酸的去路
糖酵解途径 葡萄糖
（有氧或无氧）
丙酮酸
（无氧）
乳酸 乙醇
（有氧） 乙酰 CoA
三羧酸 循环
糖 类 物 质 的 无 氧 氧 化 分 解
丙酮酸的有氧氧化及葡萄糖的有氧分解
O
CH3-C-SCoA
CoASH CO2
葡萄糖
（EPM）
COOH
C==O
丙酮酸脱氢酶系
丙酮酸
NAD+ NADH+H+
酰基结合 位点 SH
维生素pp和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（ NAD+ ）
递氢体作用：
NAD++2H
NADH+H+
R
NAD+:
R=H
NADP+: R=PO3H2
维生素B2和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）
递氢体作用：FAD+2H
FADH2
三、三羧酸循环（tricarboxylic
1、三羧酸循环的化学历程
糖的代谢概况
• • • • • • • • 一.动物体内糖的来源 1.小肠吸收 2.由非糖物质转化而来 糖异生，FFA（反刍动物） 二.动物体内糖的代谢 1.葡萄糖通过代谢，供全身利用； 2. 合成糖原 3.转变成 脂肪或AA
二、糖代谢概况
消化吸收 非糖物 质转化 肝糖原 的分解
血液循环(血糖)
+ADP
+ATP
•底物磷酸化：当底物脱氢或脱水或发生重排，可 以生成高能磷酸键，转移给ADP，是之生成ATP。
~
ADP
ATP
底物磷酸化
4．还原(reduction)—乳酸的生成
利用丙酮酸接受酵解代谢过程中产生的NADH， 使NADH重新氧化为NAD+，以确保反应的继续进行。
NADH+H+ ⑿
NAD+
O
CoASH
CH3-C-SCoA
柠檬酸 草酰乙酸酸
三羧酸循环 （TCA）
NADH
NAD+
柠檬酸的 生成阶段
顺乌头酸
苹果酸
异柠檬酸
NAD+
NADH +CO2
H2O
草酰乙酸 再生阶段
延胡索酸
氧化脱 羧阶段
－酮戊二酸
FADH2
NAD+
NADH +CO2
琥珀酸
FAD
GTP
琥珀酰CoA
TCA第一阶段：柠檬酸生成
三羧酸循环的调控位点及相应调节物
调控位点 a 柠檬酸合成酶 （限速酶） 激活剂 NAD+ 抑制剂 ATP NADH 琥珀酰CoA 脂酰CoA ATP NADH
生醇发酵： G 丙酮酸
乙醛
乙醇
（一）糖酵解反应过程 1. 活化(activation)
活化阶段是指葡萄糖经磷酸化和异构反应生 成1,6-二磷酸果糖(FDP)的反应过程。该过程共 由三步化学反应组成。
葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖(G-6-P)
G-6-P异构为6-磷酸果糖（F-6-P）
„„（1）
„„（2）
第四章 糖类代谢 Metabolism of carbohydrate
主要内容和要求：
建立起物质代谢和能量代谢的整体
概念，进而讨论糖的分解与合成，重点 掌握以葡萄糖为代表的单糖的分解与合 成的主要途径。
思考

第一节 新陈代谢的概念和特点
新陈代谢（metabolism）是生命最基本的特征之一，泛指生物与周 围环境进行物质交换和能量交换的过程。生物一方面不断地从周围环境中 摄取能量和物质，通过一系列生物反应转变成自身组织成分，即所谓同化 作用（assimilation）；另一方面，将原有的组成成份经过一系列的生化反 应，分解为简单成分重新利用或排出体外，即所谓异化作用（