第三节 糖的有氧氧化与三羧酸循环

一 . 有氧氧化的三个阶段 G ---- 2 丙酮酸 （同酵解） 2 丙酮酸 2 乙酰辅酶 A

2 乙酰辅酶 A TCA 循环

在有氧时，丙酮酸可进入线粒体内氧化脱羧，生成乙酰辅酶 A再进入三羧酸循环 :

二、丙酮酸氧化脱羧成乙酰辅酶 A 丙酮酸脱氢酶系 CH3COCOOH + HSCOA + NAD+ CH3CO ～ SCOA +CO2+

NADH+H+ 三、 TCA 途径：

这一途径普遍存在动、植物及微生物细胞中，不仅是糖分解的主要途径，也是脂肪、蛋白质分解代谢的最终途径，有重要的生理意义。为此获 1953 年的诺贝尔奖

三 .        TCA 循环共有 8 步，（ P95 ，图 13-9 ）1. 1 、乙酰辅酶 A 与草酰乙酸缩合形成柠檬酸： TCA 循环起始步骤，由柠檬酸合成酶（柠檬酸缩合酶）催化，乙酰辅酶 A的甲基移去质子形成负碳离子，亲核攻击草酰乙酸的酮基碳，缩合生成柠檬酰辅酶 A ，再由高能硫酯键水解推动总反应进行，生成柠檬酸。

键。形成的柠檬酰 CoA 使酶结构进一步变化，活性中心增加了一个天冬氨酸残基捕获水分子以水解硫酯键。 CoA 和柠檬酸相继离开酶，酶恢复成开放型。此酶是一个调控酶，可受 ATP 、 NADH 、琥珀酰 CoA 和长链脂酰 CoA 抑制。故此反应是可调控的限速步骤。

柠檬酸合成酶 ：

草酰乙酸1. 构象变化： 开放型 关闭型 HSCOA 、柠檬酸

2. 活性中心： His 草酰乙酸； His 乙酰 COA ； Asp H2O

3. 可调节酶： ATP 、 NADH 、琥珀酰 CoA 和长链脂酰 CoA 可抑制此酶活性。

状态时被激活。异柠檬酸脱氢酶是 TCA 循环中第二个调节酶。

4 。 α- 酮戊二酸氧化脱羧成为琥珀酰 CoA ： 第二次氧化反应且伴有脱羧，由 α- 酮戊二酸脱氢酶系催化

5. 琥珀酰 COA 转化成琥珀酸并产生 GTP ； 这是 TCA 中唯一底物水平磷酸化直接产生高能磷酸键的步骤。

GTP + ADP GDP + ATP

6.   6.    6   、 琥珀酸脱氢生成延胡索酸：第三步氧化还原反应，由琥珀酸脱氢酶催化，氢受体：酶的辅基 FAD

7 、延胡索酸水化成苹果酸：延胡索酸酶具有立体异构特异性， OH 只加在延胡索酸一侧，形成 L-苹果酸。

8. 苹果酸脱氢生成草酰乙酸： TCA 中第 4 次氧化还原反应，由 L- 苹果酸脱氢酶催化， NAD+ 是辅酶。

在标准热力学条件下，平衡有利于逆反应。但在生理情况下，反应产物草酰 乙 酸 不 断 因 合 成 柠 檬 酸 而 移 去 ， 使其 在 细 胞内浓度极低（小于 10-6

mol/L ） , 而使反应向右进行。注：有氧氧化第 3 阶段即 TCA 循环的关键酶是：柠檬酸合成酶、异柠

檬 酸脱氢酶、 α- 酮戊二酸脱氢酶系

有氧氧化第 2 阶段的关键酶： 丙酮酸脱氢酶系有氧氧化第 1 阶段的关键酶：即糖酵解的三个关键酶

四、 TCA 中 ATP 生成与生物学意义：

（ 1 ）供能： 共产生 12 ATP 乙酰 COA 进入 TCA ，每一次循环有： 4 次脱氢反应 3 NADH 3*3 = 9 ATP 1 FADH2 2*1 = 2 ATP

底物水平磷酸化 1GTP 1 ATP

体外燃烧

有效利能率： 84.6 / 209.1 *100 % = 42 % （见 P 100 图 13-10 ）

1 乙酰辅酶 A 209.1 千卡， 7.3*12 = 84.6 千卡，

（ 2 ）提供碳骨架：例 草酰乙酸 + NH2 Asp （见 P101 图 13-11 ）

（ 3 ） 有氧氧化

（ 可 净 生 成 36 或 38 ATP ）

（琥珀酰 COA 合成酶催化的反应）

2 丙酮酸 2 乙酰辅酶 A ： 2 NADH 2* 3 ATP

G 酵解： 2 ATP + 2 NADH 肌细胞等： 2*2 ATP （穿梭） 肝细胞等： 2*3 ATP

2 乙酰辅酶 A TCA 循环： 12*2 = 24 ATP

三 .     五、 TCA 中碳骨架的不对称反应

乙酰 COA 经 TCA ，产生 2 CO2 ；草酰乙酸经循环可再次生成。但是用

同位素 14C 、 13C 分别标记乙酰 COA 的甲基和羰基碳，发现在第一轮循环中没

有标记的 CO2 释放，说明第一轮循环释放的二个碳原子并非乙酰 COA 的碳

原子。（ P101 图 13-11 、 12 ） 有人解释其原因是顺乌头酸酶与柠檬酸结合不对称，脱水时 H 仅来自草酰乙酸，故 TCA 第一轮没有标记的 CO2 出现。

六、 TCA 的回补反应

3. 天冬氨酸及谷氨酸的转氨作用可以形成草酰乙酸和酮戊二酸；异亮氨酸、 缬氨酸和苏氨酸、甲硫氨酸可形成琥珀酰 COA 而补充 TCA 。

4. 苹果酸酶 ： （胞液） （线粒体）

NADPH

NAD+

三 .  七、乙醛酸循环

特殊生理意义：（ 1 ）将脂肪酸分解产生的乙酰辅酶 A 转变为琥珀酸，可合成糖；

（ 2 ）净结果为： 2 乙酰辅酶 A 琥珀酸 回补 TCA

第四节 磷酸戊糖途径（磷酸己糖支路）

一．        磷酸戊糖途径的生理意义：1955 年 Gunsalas 发现并提出单磷酸己糖支路（ HMP ），又称戊糖途径。

二 . 磷酸戊糖途径： 氧化阶段； G-6-P 脱氢脱羧 5- 磷酸核糖

可分为 非氧化阶段：磷酸戊糖分子重排 磷酸单糖 酵解

1.     1 、  G-6-P 脱氢脱羧转化成 5- 磷酸核酮糖（ 1 ） 6- 磷酸葡萄糖脱氢酶催化 G-6-P 脱氢生成 6- 磷酸葡萄糖酸内酯，反应以

NADP 为氢受 体形成 NADPH ；（ 2 ） 6- 磷酸葡萄糖酸内酯在 6- 磷酸葡萄糖酸内酯酶催化下水解成 6- 磷酸葡萄糖酸

；

（ 3 ）   3 ） 6- 磷酸葡萄糖酸脱氢酶催化下， 6- 磷酸葡萄糖酸脱氢脱羧产生5- 磷酸核酮糖，反应以 NADP 为氢受体形成 NADPH ；

6- 磷酸葡萄糖脱氢酶是此阶段的调控酶，催化不可逆反应， NADPH 反馈抑制酶活性。

1.     2 、 磷酸戊糖同分异构化生成 5- 磷酸核糖和 5- 磷酸木酮糖（ （ 1 ）磷酸戊糖异构酶催化 5- 磷酸核酮糖同分异构化成 5- 磷酸核糖； （ 2 ）磷酸戊糖差向酶催化 5- 磷酸核酮糖转化成 5- 磷酸木酮糖

H

1.      3 、  磷酸戊糖通过转酮反应及转醛反应生成酵解途径的中间产物 6- 磷酸果糖和 3- 磷酸甘油醛

（（反应机制见 P 105 ） （ 2 ）转醛反应 由转醛酶催化使磷酸酮糖（ 7- 磷酸景天酮糖）上的三碳单位（二

羟丙酮基）转到另一个磷酸醛糖（ 3- 磷酸甘油醛）的 C1 上，生成6- 磷酸果糖和 4- 磷酸赤藓糖。

（ 3 ） 转酮反应： 4- 磷酸赤藓糖经转酮反应接受 5- 磷酸木酮糖上的二碳单位形成 6- 磷酸果糖与 3- 磷酸甘油醛

磷酸戊糖途径（简称 HMP ）可总结如下： 2 （ G-6-P ） （ 2*6C ）

2 NADP+ 2 NADPH+H+

2 （ G-6-P 酸） （ 2*6C ）

2 NADP+ 2 NADPH+H+ + 2CO2

2 （ 5-P 核酮糖）（ 2*5C ）

（ 5-P 核糖） （ 5-P 木酮糖 ） （ 7C ） 7-P景天酮糖 3-P 甘油醛 （ 3C ）

另 1 分子 G-6-P （ 4C ） 4-P赤藓糖 6-P 果糖 （ 6C ）

5-P 木酮糖 3 C 3-P甘油醛 （ 3C ）CO2 2 C 6-P 果糖 （ 6C ）

HMP 总反应式为： 3 （ G-6-P ） + 6 NADP+ + 3 H2O 2 （ 6-P 果糖） + 3 CO2 + 6 （ NADPH+H+ ） 3-P 甘油醛

⊙ 糖醛酸途径糖醛酸途径及生理意义 :

第五节 糖原合成与分解

一 . 糖原分解代谢

● 磷酸化酶

使（无活性）磷酸化酶 b 磷酸化酶 a ( 有活性 )

磷酸化酶催化的反应机制如下：

2. 去分支酶催化糖原分支点的 1 ， 6- 糖苷键断裂 :

3. G-1-P 转变成 G-6-P ；由磷酸葡萄糖变位酶（活性中心有磷酸化丝氨酸） 催化完成。 G-1-P G-6-P

6- 磷酸葡萄糖 + H2O 葡萄糖 + Pi

在肝的内质网上含有 葡萄糖 6- 磷酸酶 可催化此反应，而骨骼肌和脑组织细胞内缺乏此酶。故肝糖原可直接水解补充血糖，为其它组织细胞提供能量，而肌糖原则需通过乳酸循环才能转变成葡萄糖。

二 .      二、糖原的合成代谢

1. G-1-P 在 UDP葡萄糖焦磷酸化酶催化下生成 UDP葡萄糖

3. 合成具有 1 ， 6= 糖苷键的有分支的糖原，反应由分支酶催化：

糖原分解与糖原合成二条途径总结如下：

糖 原 去分支酶 分支酶

转移酶 糖原合成酶 ( 关键酶 )

糖原 （关键酶）磷酸化酶 UDPG 焦磷酸化酶 糖原 分解 合成

G – 1 － P

变位酶

G – 6 － P 　　　　　　　 H2O ADP

( 肝 )葡萄糖 -6- 磷酸酶 葡萄糖激酶（肝）

Pi ATP 葡 萄 糖

注：（骨骼肌 C 内缺乏此酶，故肌糖原只能分解为 G-6-P ，经糖酵解生成乳酸，由乳酸循环运输到肝脏，再经糖异生转变成葡萄糖或肝糖原。）

第六节 糖的异生

糖的异生即形成“新”糖的意思，是指从非糖物质合成葡萄糖的过程。

一、 糖异生的生理意义

（ 3 ）生糖氨基酸可经此途径转变成葡萄糖，是氨基酸代谢途径之一。

例：天冬氨酸 草酰乙酸 丙酮酸…… G

一 . 二、 糖异生的途径

4. 6- 磷酸果糖至葡萄糖 6- 磷酸果糖至葡萄糖经酵解途径逆向变成 6- 磷酸葡萄糖，再由葡萄糖 6- 磷酸

酶催 化水解成葡萄糖。 Mg2+

6- 磷酸葡萄糖 + H2O 葡萄糖 + Pi

在肝的内质网上含有葡萄糖 6- 磷酸酶可催化此反应，而骨骼肌和脑组织细胞内缺乏此酶。糖异生的总反应式为：

5. 乳酸循环（ Cori 循环）：

肌糖原

G-6-P 葡萄糖

肌乳酸

血 糖

血乳酸

糖

生

骨 骼 肌 血 液 肝 脏

糖酵解

G -6- P

丙酮酸

乳 酸

葡萄糖 肝糖原

糖异生

第七节 糖代谢的调节

一 . 糖酵解的调节：

节。

1. 磷酸果糖激酶（酵解中最关键的限速酶）调节：

作用。

毒 .

应 .

进行代谢。

二 . 二 . 二 . 二 . 二 .

二、糖异生作用和糖酵解的代谢协调控制

F—6—P

F—1,6—2P

(-) ATP(+)

磷酸果糖激酶 (+) AMP(-) 果糖二磷酸酶

(-) 柠檬酸 (+)

(+)F—2,6—2P(-)

丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸 (PEP)

草酰乙酸 丙酮酸羧化酶

PEP 羧化激酶

●丙酮酸羧化支路 :

进行水解。结果使 ATP 水解，消耗了能量，而反应物没有变化。这种循环称无效循环，它只能产生热量供机体所需。

● 神经和激素对血糖代谢的控制

血 糖

来源 去路食物消化吸收

肝糖原分解

非糖物质异生

氧化分解

合成糖原

转化为其他物质 尿 糖

（ P 118 ～ 120 略）