第四章

細(xì)胞代謝機(jī)體的生存需要能量，機(jī)體內(nèi)主要提供能量的物質(zhì)是ATP。ATP的形成主要通過兩條途徑：

一條是由葡萄糖徹底氧化為CO2和水，從中釋放出大量的自由能形成36分子ATP。

另外一條是在沒有氧分子參加的條件下，即無氧條件下，由葡萄糖降解為丙酮酸，并在此過程中產(chǎn)生2分子ATP。

第一節(jié)能與細(xì)胞腺苷（Ａ）三磷酸腺苷ＡＴＰATP的水解過程A–P～P～PPiA–P～P能量ATP

ADP+Pi+能量酶ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化A-P~P~P

A-P~P+Pi

+能量

酶酶請問：這是不是可逆反應(yīng)？不是ATPADP酶酶能量PiPi能量ATP與ADP的轉(zhuǎn)化關(guān)系物質(zhì)可逆能量不可逆ATP形成的途徑

H

|HOOC—C—NH2|H

H|HOOC—C—NH2|H一、酶及其特點酶：活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的一類有機(jī)物?；瘜W(xué)特點：絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)為RNA。作用特點：高效性，專一性，條件溫和性

第二節(jié)酶1.中間產(chǎn)物理論

酶與底物形成中間產(chǎn)物，通過降低反應(yīng)的活化能來加快反應(yīng)速度，酶促反應(yīng)要比非催化反應(yīng)多經(jīng)歷幾個步驟。

E+S--→ES--→P+S

E：酶

S：底物

P：產(chǎn)物二、酶的作用機(jī)理3.酶的催化機(jī)理

酶是通過與底物形成中間產(chǎn)物，降低反應(yīng)的活化能來加速化學(xué)反應(yīng)速度的。酶分子中存在有活性中心，活性中心由催化基團(tuán)和結(jié)合基團(tuán)組成。在酶與底物分子相互接近的過程中，底物分子誘導(dǎo)酶的活性中心結(jié)構(gòu)發(fā)生利于與底物結(jié)合的變化。酶與底物接觸，酶分子通過結(jié)合基團(tuán)與底物分子互補(bǔ)契合，催化基團(tuán)催化底物分子中鍵斷裂或形成新的化學(xué)鍵，底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，產(chǎn)物由酶分子上脫落下來，酶又恢復(fù)到原來構(gòu)象。

1.底物濃度對酶促反應(yīng)速度影響三、酶促反應(yīng)的影響因素2.酶的濃度3.

溫度t＜T時，V隨t的升高而增加。（T為最適溫度）

t＝T時，V＝Vmax。

t＞T時，V隨t的升高而減小。高溫條件下，酶蛋白空間結(jié)構(gòu)被破壞易變性，導(dǎo)致失活。Q10（溫度系數(shù)）：溫度每提高10℃所增加的反應(yīng)速率的倍數(shù)。5.

激活劑激活劑：能提高酶活性的物質(zhì)。無機(jī)離子：Na＋

K＋

Mg2＋

Ca2＋

Zn2＋

Fe2＋

Cl-

有機(jī)分子：抗壞血酸（Vc），半胱氨酸，亞硫酸鈉，谷胱甘肽。6.

抑制劑抑制劑：能使酶活性下降或喪失的物質(zhì)。無機(jī)離子：Ag＋，Hg2＋，Pb2＋?；瘜W(xué)物質(zhì)：CO，H2S，氰化物，砷化物（砒霜），氟化物，有機(jī)磷。類型1------非競爭性抑制劑：它與酶分子結(jié)合的部位不是活性部位，但它的結(jié)合卻使酶分子的形狀發(fā)生了變化，使得活性部位不適于接納底物分子。類型2------競爭性抑制劑：與酶的底物相似的化學(xué)物，與底物分子競爭酶的活性部位，使得底物分子不能發(fā)生反應(yīng)。（可逆的）有氧呼吸場所──先在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)，后在線粒體內(nèi)概念——指生物細(xì)胞在氧氣的作用下，通過酶的催化作用把糖類等有機(jī)物徹底氧化分解，產(chǎn)生出CO2和水，同時釋放出大量能量的過程?？偡磻?yīng)式：

C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量（2870kJ）酶有氧呼吸的全過程１分子葡萄糖2分子丙酮酸6分子CO22ATP（少量）2ATP（少量）[H][H]12分子H2O6分子O26H2O34ATP（大量）酶酶酶第一階段第二階段第三階段1161kJ=38ATP有氧呼吸的全過程

場所反應(yīng)物產(chǎn)物能量第一階段細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)葡萄糖丙酮酸【H】少第二階段線粒體丙酮酸H2O

CO2【H】少第三階段線粒體【H】H2OH2O多無氧呼吸C6H12O62丙酮酸酶2C2H5OH+2CO2+能量酶2C3H6O3＋能量第一階段第二階段（均在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中完成）無氧呼吸的過程

兩種無氧呼吸方式的具體實例說明：微生物的無氧呼吸又稱為發(fā)酵產(chǎn)生酒精的無氧呼吸常見的例子有：①某些水果（如蘋果）及某些植物的根在缺氧時②酵母菌在缺氧時

產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸常見的例子有：①馬鈴薯塊莖、甜菜塊根和玉米胚在無氧時②動物的肌肉細(xì)胞在缺氧時③乳酸菌在無氧時總論丙酮酸葡萄糖“糖酵解”不需氧有氧情況無氧情況“三羧酸循環(huán)”

CO2+H2O“乳酸發(fā)酵”、“酒精發(fā)酵”乳酸或酒精一、糖酵解的概述1、糖酵解的概念

糖酵解作用：在無氧條件下，葡萄糖進(jìn)行分解形成2分子的丙酮酸并提供能量。這一過程稱為糖酵解作用。是一切有機(jī)體中普遍存在的葡萄糖降解途徑，也是葡萄糖分解代謝所經(jīng)歷的共同途徑。也稱為EMP途徑。糖酵解是在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行。不論有氧還是無氧條件均能發(fā)生。

10個酶催化的11步反應(yīng)第一階段：

磷酸已糖的生成(活化)四個階段第二階段：磷酸丙糖的生成(裂解)第三階段：

3-磷酸甘油醛轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸第四階段：由2-磷酸甘油酸生成丙酮酸二、糖酵解過程

(G)已糖激酶ATPADPMg2+(G-6-P）⑴葡萄糖磷酸化生成

6-磷酸葡萄糖糖酵解過程1已糖激酶(hexokinase)激酶：能夠在ATP和任何一種底物之間起催化作用，轉(zhuǎn)移磷酸基團(tuán)的一類酶。已糖激酶：是催化從ATP轉(zhuǎn)移磷酸基團(tuán)至各種六碳糖（G、F）上去的酶。

激酶都需離子要Mg2+作為輔助因子⑵6-磷酸葡萄糖異構(gòu)化

轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸果糖(F-6-P）糖酵解過程1

磷酸葡萄糖異構(gòu)酶(G-6-P）⑶6-磷酸果糖再磷酸化

生成1,6-二磷酸果糖糖酵解過程1(F-1,6-2P）磷酸果糖激酶

（PFK）ATPADPMg2+(F-6-P）⑷磷酸丙糖的生成磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛

(F-1,6-2P）

醛縮酶+糖酵解過程2⑸磷酸丙糖的互換糖酵解過程2磷酸二羥丙酮(dihydroxyacetonephosphate)3-磷酸甘油醛(glyceraldehyde3-phosphate)磷酸丙糖異構(gòu)酶1,6-二磷酸果糖2×3-磷酸甘油醛

上述的5步反應(yīng)完成了糖酵解的準(zhǔn)備階段。酵解的準(zhǔn)備階段包括兩個磷酸化步驟由六碳糖裂解為兩分子三碳糖，最后都轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油醛。在準(zhǔn)備階段中，并沒有從中獲得任何能量，與此相反，卻消耗了兩個ATP分子。以下的5步反應(yīng)包括氧化—還原反應(yīng)、磷酸化反應(yīng)。這些反應(yīng)正是從3-磷酸甘油醛提取能量形成ATP分子。⑹3-磷酸甘油醛氧化為

1,3-二磷酸甘油酸1,3-二磷酸甘油酸(1,3-diphosphoglycerate)糖酵解過程33-磷酸甘油醛(glyceraldehyde3-phosphate)3-磷酸甘油醛脫氫酶糖酵解中唯一的脫氫反應(yīng)+

NADH+H+NAD+HPO4

2-OPO3

2-⑺1,3-二磷酸甘油酸

轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸糖酵解過程33-磷酸甘油酸激酶

3-磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate)這是糖酵解中第一次底物水平磷酸化反應(yīng)1,3-二磷酸甘油酸(1,3-diphosphoglycerate)OPO3

2-ADPATPMg2+底物磷酸化：這由已經(jīng)形成的高能磷酸鍵與ADP合成ATP的磷酸化類型稱為底物磷酸化。其中ATP的形成直接與一個代謝中間物（1,3-二磷酸甘油酸）上的磷酸基團(tuán)的轉(zhuǎn)移相偶聯(lián)

這一步反應(yīng)是糖酵解過程的第7步反應(yīng)，也是糖酵解過程開始收獲的階段。在此過程中產(chǎn)生了第一個ATP。⑻3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變

為2-磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸(3phosphoglycerate)糖酵解過程3磷酸甘油酸變位酶

2-磷酸甘油酸(2-phosphoglycerate)⑼2-磷酸甘油酸脫水

形成磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）

磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）2-磷酸甘油酸糖酵解過程4烯醇化酶(Mg2+/Mn2+)H2O氟化物能與Mg2+絡(luò)合而抑制此酶活性ADPATPMg2+,K+⑽磷酸烯醇式丙酮酸

轉(zhuǎn)變?yōu)橄┐际奖崃姿嵯┐际奖岜峒っ?PK

)

烯醇式丙酮酸也是第二次底物水平磷酸化反應(yīng)糖酵解過程4⑾烯醇式丙酮酸

轉(zhuǎn)變?yōu)楸崽墙徒膺^程4ATP磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸ADP丙酮酸激酶烯醇式丙酮酸(enolpyruvate)自發(fā)進(jìn)行丙酮酸(pyruvate)E1:己糖激酶E2:6-磷酸果糖激酶-1E3:丙酮酸激酶NAD+乳酸糖酵解的代謝途徑GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+

NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸E2E1E3NADH+H+糖酵解過程中ATP的消耗和產(chǎn)生2×1葡萄糖→6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖→1,6-二磷酸果糖1,3-二磷酸甘油酸→3-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸→丙酮酸-1反應(yīng)ATP

-12×1葡萄糖+2Pi+2ADP+2NAD+

2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H++2H2O三、糖酵解中產(chǎn)生的能量四、糖酵解意義1、主要在于它可在無氧條件下迅速提供少量的能量以應(yīng)急.如:肌肉收縮、人到高原。2、是某些細(xì)胞在不缺氧條件下的能量來源。3、是糖的有氧氧化的前過程，亦是糖異生作用大部分逆過程.非糖物質(zhì)可以逆著糖酵解的途徑異生成糖,但必需繞過不可逆反應(yīng)。5、糖酵解也是糖、脂肪和氨基酸代謝相聯(lián)系的途徑.其中間產(chǎn)物是許多重要物質(zhì)合成的原料。6、若糖酵解過度，可因乳酸生成過多而導(dǎo)致乳酸中毒。1、酵母在無氧條件下將丙酮酸轉(zhuǎn)化為乙醇和CO2。(l)丙酮酸脫羧五、丙酮酸的去路葡萄糖進(jìn)行乙醇發(fā)酵的總反應(yīng)式為：葡萄糖+2Pi+2ADP2乙醇+2CO2+2ATPCH3COCOOHCH3CHO+CO2丙酮酸乙醛丙酮酸脫羧酶TPPCH3CHO+NADH+H+乙醛

CH3CH2OH+NAD+乙醇

乙醇脫氫酶Zn+(2)乙醛被還原為乙醇2、丙酮酸還原為乳酸丙酮酸(pyruvate)3-磷酸甘油醛3-磷酸甘油醛脫氫酶Pi

乳酸(lactate)乳酸脫氫酶NADH+H+NAD+1,3-二磷酸甘油酸OPO3

23、在有氧條件下，丙酮酸進(jìn)入線粒體生成乙酰CoA，參加TCA循環(huán)（檸檬酸循環(huán)），被徹底氧化成C2O和H2O。丙酮酸+NAD++CoA乙酰CoA+CO2+NADH+H+4、轉(zhuǎn)化為脂肪酸或酮體。當(dāng)細(xì)胞ATP水平較高時，檸檬酸循環(huán)的速率下降，乙酰CoA開始積累，可用作脂肪的合成或酮體的合成。三羧酸循環(huán)的概念

概念：在有氧的情況下，葡萄糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸氧化脫羧形成乙酰CoA。乙酰CoA經(jīng)一系列氧化、脫羧，最終生成C2O和H2O并產(chǎn)生能量的過程.因為在循環(huán)的一系列反應(yīng)中,關(guān)鍵的化合物是檸檬酸,所以稱為檸檬酸循環(huán),又因為它有三個羧基,所以亦稱為三羧酸循環(huán),簡稱TCA循環(huán)。由于它是由H.A.Krebs（德國）正式提出的，所以又稱Krebs循環(huán)。六、糖有氧分解（三羧酸循環(huán)）

三羧酸循環(huán)在線粒體基質(zhì)中進(jìn)行的。丙酮酸通過檸檬酸循環(huán)進(jìn)行脫羧和脫氫反應(yīng);羧基形成CO2,氫原子則隨著載體(NAD+、FAD）進(jìn)入電子傳遞鏈經(jīng)過氧化磷酸化作用，形成水分子并將釋放出的能量合成ATP。

有氧氧化是糖氧化的主要方式，絕大多數(shù)組織細(xì)胞都通過有氧氧化獲得能量。黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）有氧氧化的反應(yīng)過程糖的有氧氧化代謝途徑可分為：葡萄糖酵解、丙酮酸氧化脫羧和三羧酸循環(huán)三個階段。TAC循環(huán)

G（Gn）丙酮酸

乙酰CoA

CO2NADH+H+FADH2H2O

[O]ATPADP細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)

線粒體

一、丙酮酸氧化脫羧生成乙酰輔酶ANAD+NADH+H+

丙酮酸乙酰CoA+CoA-SH輔酶A+CO2丙酮酸脫氫酶系丙酮酸+CoA-SH+NAD+乙酰CoA+CO2+NADH+H+

多酶復(fù)合體：是催化功能上有聯(lián)系的幾種酶通過非共價鍵連接彼此嵌合形成的復(fù)合體。其中每一個酶都有其特定的催化功能，都有其催化活性必需的輔酶。二、乙酰CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán)徹底氧化（線粒體）

反應(yīng)過程反應(yīng)特點意義⑴乙酰CoA與草酰乙酸

縮合形成檸檬酸TCA循環(huán)檸檬酸合成酶草酰乙酸CH3CO～SCoA乙酰輔酶A檸檬酸(citrate)HSCoA乙酰CoA+草酰乙酸

檸檬酸+CoA-SH關(guān)鍵酶H2O異檸檬酸H2O⑵檸檬酸異構(gòu)化生成異檸檬酸檸檬酸順烏頭酸檸檬酸異檸檬酸TCA循環(huán)順烏頭酸酶CO2NAD+異檸檬酸⑶異檸檬酸氧化脫羧

生成α-酮戊二酸α-酮戊二酸草酰琥珀酸NADH+H+異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸+NAD+α-酮戊二酸+CO2+NADH+H+關(guān)鍵酶TCA循環(huán)CO2⑷α-酮戊二酸氧化脫羧

生成琥珀酰輔酶A

α-酮戊二酸脫氫酶系HSCoANAD+NADH+H+琥珀酰CoAα-酮戊二酸α-酮戊二酸+CoA-SH+NAD+

琥珀酰CoA

+CO2+NADH+H+

關(guān)鍵酶TCA循環(huán)⑸琥珀酰CoA轉(zhuǎn)變?yōu)殓晁徵牾oA合成酶琥珀酰CoAATPADP琥珀酸GDP+PiGTPHSCoA琥珀酰CoA

+GDP+Pi

琥珀酸+GTP+CoA-SHTCA循環(huán)⑹琥珀酸氧化脫氫生成延胡索酸TCA循環(huán)延胡索酸(fumarate)琥珀酸脫氫酶FADFADH2琥珀酸

+FAD

延胡索酸+FADH2琥珀酸(succinate)⑺延胡索酸水化生成蘋果酸TCA循環(huán)延胡索酸(fumarate)蘋果酸(malate)延胡索酸酶H2O延胡索酸+H2O蘋果酸⑻蘋果酸脫氫生成草酰乙酸

蘋果酸脫氫酶

草酰乙酸(oxaloacetate)NAD+NADH+H+蘋果酸+

NAD+草酰乙酸+NADH+H+

TCA循環(huán)蘋果酸(malate)P三羧酸循環(huán)總圖草酰乙酸CH2CO～SoA(乙酰輔酶A)蘋果酸琥珀酸琥珀酰CoAα-酮戊二酸異檸檬酸檸檬酸CO22HCO22HGTP延胡索酸2H2HNAD+NAD+FADNAD+三羧酸循環(huán)特點①循環(huán)反應(yīng)在線粒體(mitochondrion)中進(jìn)行，為不可逆反應(yīng)。②三羧酸循環(huán)的關(guān)鍵酶是檸檬酸合成酶、異檸檬酸脫氫酶和-酮戊二酸脫氫酶系。③循環(huán)的中間產(chǎn)物既不能通過此循環(huán)反應(yīng)生成，也不被此循環(huán)反應(yīng)所消耗。④三羧酸循環(huán)中有兩次脫羧反應(yīng)，生成兩分子CO2。⑤循環(huán)中有四次脫氫反應(yīng)，生成三分子NADH和一分子FADH2。⑥循環(huán)中有一次底物水平磷酸化，生成一分子GTP。⑦每完成一次循環(huán)，氧化分解掉一分子乙酰基，可生成12分子ATP。反應(yīng)ATP第一階段兩次耗能反應(yīng)-2兩次生成ATP的反應(yīng)2×2第二階段一次脫氫(NADH+H