生物化學(xué)第九章糖代謝第一頁，共59頁。1、α-淀粉酶：又叫淀粉α-1,4-糊精酶，液化酶，系統(tǒng)名稱α-1,4-葡聚糖葡聚糖水解酶。是一種內(nèi)淀粉酶,從淀粉分子內(nèi)部以隨機(jī)方式水解α-1,4-糖苷鍵，能將淀粉切斷成分子量較小的糊精。作用于淀粉時，粘度下降，碘反應(yīng)：藍(lán)紫紅無色，還原力逐漸增強(qiáng)；消色點(diǎn)水解率：達(dá)到消色點(diǎn)時的水解率；極限水解率：反應(yīng)液還原力不再增加時的水解率。第二頁，共59頁。2、β-淀粉酶：又叫淀粉-1,4-麥芽糖苷酶，系統(tǒng)名：α-1,4-葡聚糖麥芽糖苷酶。一種外淀粉酶，從鏈的非還原性末端開始，依次切割α-1,4-麥芽糖苷鍵，每次切下兩個葡萄糖單位－麥芽糖。不能水解，也不能越過α-1,6-糖苷鍵，遇到分支點(diǎn)就停止作用。第三頁，共59頁。3、糖化酶：又叫淀粉-1,4(1,6)-葡萄糖苷酶、γ-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶，系統(tǒng)名稱：α-1,4-葡聚糖葡萄糖水解酶。一種外淀粉酶，從淀粉分子非還原性末端，依次切割α-1,4-葡萄糖苷鍵，釋放β-葡萄糖，也能水解α-1,6-和α-1,3-葡萄糖苷鍵，最終可以將淀粉完全水解成葡萄糖。4、異淀粉酶：又叫淀粉-1,6-葡萄糖苷酶,系統(tǒng)名稱：葡聚糖-6-葡聚糖水解酶。一種內(nèi)淀粉酶，水解支鏈淀粉或糖原的α-1,6-糖苷鍵，生成長短不一的直鏈淀粉。第四頁，共59頁。淀粉酶的專一性α-淀粉酶β-淀粉酶γ-淀粉酶異淀粉酶支鏈淀粉分子示意圖第五頁，共59頁。第二節(jié)葡萄糖的酵解（EMP途徑）第六頁，共59頁。葡萄糖的主要代謝途徑葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇乙酰CoA6-磷酸葡萄糖磷酸戊糖途徑糖酵解（有氧）（無氧）三羧酸循環(huán)（有氧或無氧）糖異生

磷酸解酮糖(PK)途徑

脫氧酮糖酸(ED)途徑第七頁，共59頁。酵解（glycolysis）：又稱二磷酸己糖途徑（HDP）、EMP或EM途徑；葡萄糖經(jīng)1,6－二磷酸果糖和3－磷酸甘油酸降解成丙酮酸，并生成ATP的過程；在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行；是動物、植物、微生物細(xì)胞中葡萄糖分解產(chǎn)生能量的共同代謝途徑，有氧無氧均能進(jìn)行。一、酵解與發(fā)酵的涵義第八頁，共59頁。發(fā)酵（fermentation）無氧條件下，微生物將葡萄糖或其他有機(jī)物發(fā)酵分解生成ATP及NADH，又以不完全分解產(chǎn)物作為電子受體，還原生成發(fā)酵產(chǎn)物的無氧代謝過程稱為發(fā)酵。若將酵解產(chǎn)生的NADH上的氫，傳遞給丙酮酸，生成乳酸，則稱乳酸發(fā)酵。若NADH中的氫傳遞給丙酮酸脫羧生成的乙醛，生成乙醇，此過程是酒精發(fā)酵。一、酵解與發(fā)酵的涵義第九頁，共59頁。二、酵解途徑的反應(yīng)歷程反應(yīng)部位：細(xì)胞質(zhì)（胞漿）；從葡萄糖到丙酮酸共十步，劃分為三個階段：第一個階段：葡萄糖分子活化，葡萄糖轉(zhuǎn)化成1,6－二磷酸果糖（F-1,6-P2），需能過程，共消耗2個ATP。第二階段：己糖裂解階段，一分子己糖生成二分子3－磷酸甘油醛。第三階段：氧化產(chǎn)能階段，3－磷酸甘油醛生成丙酮酸，同時發(fā)生二次底物水平磷酸化反應(yīng)，各生成一分子ATP。第十頁，共59頁。1、葡萄糖的磷酸化第一階段（己糖激酶）己糖激酶是糖酵解途徑的第一個限速酶。ATP

ADP第十一頁，共59頁。葡萄糖磷酸化反應(yīng)的意義將葡萄糖磷酸化易參加代謝反應(yīng)的活化形式；磷酸化的葡萄糖有防止胞內(nèi)葡萄糖外滲的作用；為后續(xù)進(jìn)行的底物水平磷酸化貯備了磷酸基團(tuán)。第十二頁，共59頁。2、磷酸己糖異構(gòu)化（磷酸己糖異構(gòu)酶）第一階段第十三頁，共59頁。3、1,6-二磷酸果糖的生成磷酸果糖激酶是糖酵解途徑的最重要的限速酶。（磷酸果糖激酶）第一階段ADPATP

第十四頁，共59頁。第一階段：葡萄糖分子活化ATPADPATPADP己糖激酶磷酸果糖激酶異構(gòu)酶第一階段是消能過程，1G消耗2個ATP。第十五頁，共59頁。4、1,6-二磷酸果糖的裂解第二階段（醛縮酶）123456第十六頁，共59頁。5、磷酸丙糖異構(gòu)相當(dāng)于1,6-二磷酸果糖裂解為兩分子的3-磷酸甘油醛。第二階段丙糖磷酸異構(gòu)酶△G0′=7.65kJ/mol第十七頁，共59頁。第二階段：磷酸己糖的裂解醛縮酶磷酸丙糖異構(gòu)酶第十八頁，共59頁。6、3-磷酸甘油醛氧化為1,3-二磷酸甘油酸這是糖酵解過程中唯一一步脫氫反應(yīng)。（3-磷酸甘油醛脫氫酶）第三階段第十九頁，共59頁。7、高能磷酸基團(tuán)的轉(zhuǎn)移糖酵解中第一次底物水平磷酸化，1分子葡萄糖產(chǎn)生2分子ATP。（磷酸甘油酸激酶）第三階段第二十頁，共59頁。8、3-磷酸甘油酸變?yōu)?-磷酸甘油酸（磷酸甘油酸變位酶）第三階段第二十一頁，共59頁。9、磷酸烯醇式丙酮酸的生成（烯醇化酶）

第三階段第二十二頁，共59頁。糖酵解中第二次底物水平磷酸化；丙酮酸激酶是第三個限速酶；1分子葡萄糖又產(chǎn)生2分子ATP。10、丙酮酸生成（丙酮酸激酶）

第三階段第二十三頁，共59頁。第三階段：氧化產(chǎn)能NAD+NADH+H+PiADPATPH2OMg或MnATPADP丙酮酸PEP丙酮酸激酶3-磷酸甘油醛脫氫酶磷酸甘油酸激酶變位酶烯醇化酶第二十四頁，共59頁。E1:己糖激酶E2:6-磷酸果糖激酶E3:丙酮酸激酶磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸NAD+NADH+H+ADPATPADPATP丙酮酸E3GluATPADPG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPE2E1第二十五頁，共59頁。1、整個過程無氧參加；2、三個關(guān)鍵酶；3、從葡萄糖開始凈生成2分子ATP，4、一次脫氫，輔酶為NAD＋，生成NADH＋H＋。有氧條件下：NADH可通過呼吸鏈體被氧化，以氧為最終受氫體；無氧條件下，以丙酮酸或丙酮酸降解產(chǎn)物為受氫體?？偡磻?yīng)式:G+2NAD+

+2ADP+2Pi

2丙酮酸+2NADH+2H++2ATP+2H2O糖酵解反應(yīng)特點(diǎn)第二十六頁，共59頁。影響酵解的調(diào)控位點(diǎn)及相應(yīng)調(diào)節(jié)物

3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮21，3-二磷酸甘油酸6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖23-磷酸甘油酸22-磷酸甘油酸2

磷酸烯醇丙酮酸2

丙酮酸葡萄糖abc

調(diào)控位點(diǎn)激活劑抑制劑a己糖激酶ATPG-6-PADPb磷酸果糖ADPATP

激酶AMP檸檬酸（限速酶）果糖-2,6-二磷酸H+ATPc丙酮酸激酶果糖-1,6-二磷酸Ala

乙酰CoA

規(guī)律：主要通過調(diào)節(jié)反應(yīng)途徑中幾種酶的活性來控制整個途徑的速度，被調(diào)節(jié)的酶多數(shù)為催化反應(yīng)歷程中不可逆反應(yīng)的酶，通過酶的變構(gòu)效應(yīng)實(shí)現(xiàn)活性的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)物多為本途的中間物或與本途徑有關(guān)的代謝產(chǎn)物。第二十七頁，共59頁。小結(jié)酵解途徑：葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)楸岬倪^程；基本過程：十步反應(yīng)，三個階段（活化、裂解、放能）；反應(yīng)部位：細(xì)胞質(zhì)；特點(diǎn)：兩步耗能、兩步產(chǎn)能（底物水平磷酸化），一步脫氫，產(chǎn)生1分子NADH；三種關(guān)鍵酶：己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶。第二十八頁，共59頁。三、酵解生理意義是單糖分解代謝的一條最重要的基本途徑；組織和細(xì)胞在無氧條件下獲得有限的能量維持生命活動（酵解1分子葡萄糖得2個ATP）；有氧條件下，酵解是單糖完全氧化分解成CO2和水的必要準(zhǔn)備階段（酵解1分子葡萄糖得7個ATP)

；第二十九頁，共59頁。其它糖進(jìn)入單糖分解的途徑ATPADP3-磷酸甘油甘油NADH+H+NAD+PiADP磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛進(jìn)入糖酵解G-6-P葡萄糖F-6-PF-1,6-PATPATPADPUTPPPi半乳糖半乳糖-1-PUDP-半乳糖UDP-葡萄糖G-1-PATPADPUTPPPi半乳糖激酶變位酶ATPADP果糖己糖激酶糖原或淀粉磷酸化酶甘露糖ATPADP己糖激酶甘露糖-6-P

醛縮酶果糖激酶果糖-1-P

甘油醛第三十頁，共59頁。四、丙酮酸的去路（有氧）（無氧）葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇乙酰CoA三羧酸循環(huán)（有氧或無氧）糖酵解途徑第三十一頁，共59頁。1、乳酸發(fā)酵（同型乳酸發(fā)酵）COOHC=OCH3丙酮酸乳酸脫氫酶

乳酸COOHCH(OH)CH3

NADH+H+

NAD+利用酵解反應(yīng)生成的還原型輔酶NADH，將丙酮酸還原成乳酸?？偡磻?yīng)式:G+2ADP++2Pi

2乳酸+2ATP+2H2O第三十二頁，共59頁。2、酒精發(fā)酵COOHC=OCH3丙酮酸乙醛CHOCH3CO2丙酮酸脫羧酶CH2OHCH3乙醇

NADH+H+

NAD+乙醇脫氫酶利用酵解途徑生成的NADH將乙醛還原成乙醇。總反應(yīng)式:G+2ADP++2Pi

2乙醇+2CO2+2ATP+2H2O第三十三頁，共59頁。3、甘油發(fā)酵磷酸二羥基丙酮CH2OHC=OCH2OPα-磷酸甘油脫氫酶

NADH+H+

NAD+CH2OHHCOHCH2OPα-磷酸甘油

H2O

H3PO4α-磷酸甘油磷酸酯酶CH2OHHCOHCH2OH甘油正常酒精發(fā)酵，會產(chǎn)生少量甘油，因?yàn)榫凭l(fā)酵之初，細(xì)胞內(nèi)沒有足夠的乙醛作為NADH的受氫體。第三十四頁，共59頁。第三節(jié)

葡萄糖的有氧氧化

（EMP－TCA）第三十五頁，共59頁。葡萄糖的有氧分解（EMP）葡萄糖COOHC=OCH3丙酮酸CH3-C-SCoAO乙酰CoA三羧酸循環(huán)

NAD+NADH+H+CO2CoASH

葡萄糖的有氧分解

丙酮酸脫氫酶系CO2NADH+H+FADH2ATPH2O第三十六頁，共59頁。機(jī)體在氧供應(yīng)充足時，葡萄糖徹底氧化成H2O和CO2，并釋放出能量的過程。發(fā)生部位：

原核生物：細(xì)胞質(zhì)真核生物：細(xì)胞質(zhì)及線粒體一、有氧氧化途徑（EMP－TCA）第三十七頁，共59頁。反應(yīng)過程酵解途徑丙酮酸的氧化脫羧三羧酸循環(huán)G（Gn）丙酮酸乙酰CoACO2NADH+H+FADH2H2O[O]ATPADPTCA循環(huán)胞液線粒體氧化磷酸化第三十八頁，共59頁。二、丙酮酸氧化脫羧COOHC=OCH3丙酮酸丙酮酸脫氫酶復(fù)合體CH3-C-SCoAO乙酰CoA＋CoASH輔酶A＋CO2NAD＋NADHH+總反應(yīng)式：在真核細(xì)胞的線粒體基質(zhì)中進(jìn)行，是連接糖酵解

TCA的中心環(huán)節(jié)。E1：丙酮酸脫羧酶E2：二氫硫辛酰轉(zhuǎn)乙?；窫3：二氫硫辛酰胺脫氫酶第三十九頁，共59頁。丙酮酸脫氫酶復(fù)合體

酶E1：丙酮酸脫羧酶E2：二氫硫辛酰轉(zhuǎn)乙?；窫3：二氫硫辛酰胺脫氫酶

輔酶（輔基）

TPP

硫辛酸（

）

HSCoAFAD、NAD+SSL第四十頁，共59頁。反應(yīng)歷程第四十一頁，共59頁。丙酮酸脫氫酶系的活性調(diào)節(jié)可逆磷酸化的共價調(diào)節(jié)激酶/磷酸酶磷酸化的丙酮酸脫羧酶（無活性）去磷酸化的丙酮酸脫羧酶（有活性）別構(gòu)調(diào)節(jié)抑制劑：ATP、乙酰CoA、NADH乙酰CoA抑制E2，ATP抑制E1，NADH抑制E3激活劑：AMP、ADP、CoASH、NAD＋第四十二頁，共59頁。小結(jié)1、部位：線粒體；2、脫羧、脫氫，凈生成1分NADH；3、中間物不脫離酶復(fù)合體，反應(yīng)單向進(jìn)行；4、丙酮酸脫氫酸復(fù)合體組成：3種酶、5種輔酶（輔基）；丙酮酸脫羧酶：TPP；二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶：硫辛酸、CoASH；二氫硫辛酰胺脫氫酶：FAD、NAD＋第四十三頁，共59頁。檸檬酸草酰乙酸乙酰CoACoAH2O檸檬酸合酶順烏頭酸琥珀酰CoA異檸檬酸H2OH2O異檸檬酸脫氫酶NAD+NADH+H+CO2α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體檸檬酸合酶異檸檬酸脫氫酶α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體延胡索酸蘋果酸FADFADH2H2O草酰琥珀酸CO2NAD+NADH+H+三羧酸循環(huán)琥珀酸GDPGTPATPNADH+H+NAD+α-酮戊二酸CO2CO2HHHHH2HHATP第四十四頁，共59頁。1、提供能量葡萄糖分解代謝總反應(yīng)式：C6H12O6+6H2O+10NAD++2FAD+4ADP+4Pi→6CO2+10NADH+10H++2FADH2+4ATP三、有氧分解生理意義第四十五頁，共59頁。合計第二階段32ATP產(chǎn)生輔酶反應(yīng)

-1葡萄糖6-磷酸葡萄糖2.5×2NAD+蘋果酸草酰乙酸1.5×2FAD琥珀酸延胡索酸1×2琥珀酰輔酶A琥珀酸2.5×2NAD+a-酮戊二酸琥珀酰輔酶A2.5×2NAD+異檸檬酸a-酮戊二酸2.5×2NAD+丙酮酸乙酰輔酶A1×2磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸1×21,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2.5×2NAD+3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸

-1

6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖三羧酸循環(huán)酵解階段丙酮酸氧化葡萄糖有氧氧化生成的ATP表9-6第四十六頁，共59頁。2、為生物合成提供碳鏈草酰乙酸蘋果酸延胡索酸琥珀酰CoAα-酮戊二酸檸檬酸卟啉谷氨酸谷酰胺脯氨酸精氨酸乙酰CoATCA循環(huán)草酰乙酸乙酰CoA脂肪酸葡萄糖天冬氨酸第四十七頁，共59頁。四、回補(bǔ)途徑能為TCA循環(huán)補(bǔ)充中間產(chǎn)物的代謝途徑稱為回補(bǔ)途徑。主要有：丙酮酸羧化支路乙醛酸循環(huán)第四十八頁，共59頁。1、丙酮酸羧化支路（1）丙酮酸在丙酮酸羧化酶催化下形成草酰乙酸，需要生物素為輔酶。丙酮酸羧化酶＋CO2＋ATP＋H2OCOOHC=OCH3丙酮酸O=C–COOHCH2–COOH草酰乙酸＋ADP＋Pi生物素、Mg2+動、植物和微生物中普遍存在這個反應(yīng)。第四十九頁，共59頁。（2）蘋果酸酶催化丙酮酸還原羧化成蘋果酸。真核細(xì)胞生物中存在這個反應(yīng)。蘋果酸酶＋CO2＋NADPH＋H＋COOHC=OCH3丙酮酸HO–CH–COOHCH2–COOH蘋果酸＋NADP＋第五十頁，共59頁。（3）磷酸烯醇式丙酮酸在磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶的催化下形成草酰乙酸。植物和細(xì)菌存在這個反應(yīng)。磷酸烯醇式丙酮酸COOHC–O～PCH2＋CO2＋GDPMg2+＋GTPO=C–COOHCH2–COOH草酰乙酸第五十一頁，共59頁。HO–CH–COOHCH2–COOH蘋果酸COOHC=OCH3丙酮酸COOHC–O～P磷酸烯醇式丙酮酸CH2葡萄糖

糖異生糖酵解丙酮酸激酶ADPATPNADPH蘋果酸酶NADP＋CO2O=C–COOHCH2–COOH草酰乙酸丙酮酸羧化酶ATPCO2ADPCO2GDPGTP磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶丙酮酸羧化支路第五十二頁，共59頁。2、乙醛酸循環(huán)支路通過一分子乙酰