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1、第四章 糖类代谢,讲授内容,第一节 糖在动物体内的一般概况第二节 糖的分解供能第三节 磷酸戊糖途径第四节 葡萄糖的异生作用第五节 糖原第六节 糖代谢个途径之间的联系,教学目标,熟悉酵解途径中的各步酶促反应以及与发酵途径的区别 熟悉柠檬酸循环途径中的各步酶促反应，以及各步反应酶的作用特点会分析和计算酵解和柠檬酸循环中产生的能量，以及底物分子中标记碳的去向。了解戊糖磷酸途径的生物学意义：提供核糖-5-磷酸和NADPH 了解糖代谢各个途径之间的联系,第一节 糖在动物体内的一般概况,一、糖的生理功能,糖参与构成细胞的组成糖脂构成神经组织和生物膜的成分氨基多糖及其与蛋白质的结合物是结缔组织的基本成分核糖
2、及脱氧核糖是RNA及DNA的结构成分糖蛋白是细胞膜成分还参与血浆球蛋白、某些激素、酶和凝血因子等的构成氧化供能是糖的主要生理，每克葡萄糖约产生4千卡能量糖是机体重要的碳源，其中间产物可转变成氨基酸、脂肪酸和核苷等,二、糖代谢的概况,动物体内糖的来源消化道吸收由非糖物质转化而来动物体内糖的主要代谢途径血糖供全身利用糖原贮存转变成脂肪、氨基酸血糖几乎全部是葡萄糖在神经、激素和肝脏组织器官调解下，浓度相对恒定,第二节 糖的分解供能,葡萄糖在体外完全燃烧 糖在体内要经过多步化学反应来完成氧化供能。其在体内分解有三种途径在无氧条件下进行糖酵解在有氧条件下进行有氧分解，通过三羧酸循环，完全氧化；通过磷酸戊
3、糖途径进行代谢,一、糖酵解途径,糖酵解途径是指细胞在胞浆中分解葡萄糖生成丙酮酸(pyruvate)的过程，此过程中伴有少量ATP的生成。在缺氧条件下丙酮酸被还原为乳酸(lactate)称为糖酵解 有氧条件下丙酮酸可进一步氧化分解生成乙酰CoA进入三羧酸循环，生成CO2和H2O。,糖酵解过程,糖酵解分为两个阶段共10个反应每个分子葡萄糖经第一阶段共5个反应，消耗2个分子ATP为耗能过程第二阶段5个反应生成4个分子ATP为释能过程。,1.葡萄糖的磷酸化,进入细胞内的葡萄糖首先在第6位碳上被磷酸化生成6-磷酸葡萄糖(glucose 6-phophate,G6P)，磷酸根由ATP供给 催化此反应的酶是
4、己糖激酶，它能催化葡萄糖、甘露糖、氨基葡萄糖、果糖进行不可逆的磷酸化反应此酶是糖氧化反应过程的限速酶，或称关键酶磷酸化的葡萄糖被限制在细胞内，这是细胞的一种保糖机制。,2.6-磷酸葡萄糖的异构反应,由磷酸己糖异构酶催化6-磷酸葡萄糖(醛糖)转变为6-磷酸果糖(酮糖)的过程此反应是可逆的,3.6-磷酸果糖的磷酸化,不可逆反应,4.1,6二磷酸果糖裂解反应,醛缩酶催化1,6-二磷酸果糖生成磷酸二羟丙酮和3-磷酸甘油醛此反应是可逆的。,5.磷酸二羟丙酮的异构反应,磷酸丙糖异构酶催化磷酸二羟丙酮转变为3磷酸甘油醛，此反应也是可逆的。,到此，1分子葡萄糖生成2分子3-磷酸甘油醛，通过两次磷酸化作用消耗2
5、分子ATP,6.3-磷酸甘油醛氧化反应,由3-磷酸甘油醛脱氢酶催化3-磷酸甘油醛氧化脱氢并磷酸化生成含有1个高能磷酸键的1,3二磷酸甘油酸。反应脱下的氢和电子转给脱氢酶的辅酶NAD+生成NADH+H+，磷酸根来自无机磷酸。,7.1,3二磷酸甘油酸的高能磷酸键转移反应,在磷酸甘油酸激酶催化下，1,3二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油酸，其C1上的高能磷酸根转移给ADP生成ATP，此激酶催化的反应是可逆的 这种底物氧化过程中产生的能量直接将ADP磷酸化生成ATP的过程，称为底物水平磷酸化,8.3-磷酸甘油酸的变位反应,在磷酸甘油酸变位酶催化下3-磷酸甘油酸C3位上的磷酸基转变到C2位上生成2磷酸甘油酸。
6、此反应是可逆的。,9.2-磷酸甘油酸的脱水反应,由烯醇化酶催化，2-磷酸甘油酸脱水的同时，能量重新分配，生成含高能磷酸键的磷酸烯醇式丙酮酸。烯醇化酶需要Mg2+或Mn2+参与。本反应也是可逆的。,10.磷酸烯醇式丙酮酸的磷酸转移,在丙酮酸激酶催化下，磷酸烯醇式丙酮酸上的高能磷酸根转移至ADP生成ATP这是又一次底物水平上的磷酸化过程。但此反应是不可逆的,小 结,一个分子葡萄糖可氧化分解产生2个分子丙酮酸经底物水平磷酸化可产生4个分子ATP第一阶段葡萄糖磷酸化和磷酸果糖的磷酸化消耗二分子ATP净产生2分子ATP生成的NADH+H+,糖酵解的生理意义,糖酵解最主要的生理意义在于迅速提供能量，这对肌
7、收缩尤为重要。少数组织，如视网膜、睾丸、肾髓质和红细胞等组织细胞，即使在有氧条件下，仍需从糖酵解获得能量。,二、丙酮酸形成乙酰辅酶A,丙酮酸脱氢酶系,催化氧化脱羧的酶是丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶（E1）二氢硫辛酰胺转乙酰酶（E2）二氢硫辛酰胺脱氢酶（E3）参与反应的辅酶硫胺素焦磷酸酯（TPP）硫辛酸FAD+NAD+CoA,丙酮酸脱羧形成羟乙基-TPP 形成乙酰硫辛酰胺-E2。二氢硫辛酰胺转乙酰酶（E2）催化乙酰硫辛酰胺上生成乙酰CoA二氢硫辛酰胺脱氢酶（E3）使还原的二氢硫辛酰胺脱氢重新生成硫辛酰胺在二氢硫辛酸胺脱氢酶（E3）催化下，将FADH2上的 H转移给 NAD+，形成NADH+H+,三
8、、三羧酸循环,三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle 简写TCA循环）又称为柠檬酸循环，因为循环中存在三羧酸中间产物。又因为该循环是由首先提出的，所以又叫做Krebs循环（1953年获诺贝尔奖）。,1.柠檬酸的合成,2.异柠檬酸形成,柠檬酸的叔醇基不易氧化，转变成异柠檬酸而使叔醇变成仲醇，就易于氧化，此反应由乌头酸酶催化，为一可逆反应。,3.异柠檬酸被氧化、脱羧生成-酮戊二酸（第一个氧化脱羧反应）,在异柠檬酸脱氢酶作用下，异柠檬酸的仲醇氧化成羰基，生成不稳定的草酰琥珀酸，后者快速脱羧生成-酮戊二酸、NADH和CO2此反应是不可逆的，是三羧酸循环中的限速步骤,4.-酮戊二酸
9、氧化脱羧生成琥珀酰-CoA（第二个氧化脱羧反应）,在-酮戊二酸脱氢酶系作用下，-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA、NADH+H+和CO2，此反应也是不可逆的。反应过程完全类似于丙酮酸脱氢酶系催化的氧化脱羧，属于氧化脱羧，氧化产生的能量中一部分储存于琥珀酰CoA的高能硫酯键中。-酮戊二酸脱氢酶系也由三个酶(-酮戊二酸脱氢酶-E1、二氧硫辛酰转琥珀酰酶-E2、二氢硫辛酸脱氢酶-E3)和6个辅因子(TPP、硫辛酸、CoA、NAD+、FAD、Mg2+)组成。,5.琥珀酸的生成,琥珀酰-CoA合成酶的作用下，琥珀酰CoA生成琥珀酸和CoA，琥珀酰CoA的硫酯键水解，释放的自由能用于合成GTP，在细菌和高
10、等生物可直接生成ATP，在哺乳动物中，先生成GTP，再生成ATP。这是底物水平磷酸化的又一例子，也是三羧酸循环中唯一直接生成高能磷酸键的反应,6.琥珀酸脱氢生成延胡索酸,琥珀酸脱氢酶催化琥珀酸氧化成为延胡索酸该酶结合在线粒体内膜上，是三羧酸循环中唯一与内膜结合的酶。而其他三羧酸循环的酶则都是存在线粒体基质中的这酶含有铁硫中心和共价结合的FAD（电子受体），来自琥珀酸的电子通过FAD和铁硫中心，然后进入电子传递链到O2，只能生成2分子ATP。,7.延胡索酸的水合生成L-苹果酸,延胡索酸酶仅对延胡索酸的反式双键起作用，是高度立体特异性的。催化的是可逆反应。,8.苹果酸脱氢生成草酰乙酸（草酰乙酸再生
11、）（TCA的最后一个反应）,在苹果酸脱氢酶作用下，苹果酸仲醇基脱氢氧化成羰基，生成草酰乙酸NAD+是脱氢酶的辅酶，接受氢成为NADH+H+。在细胞内草酰乙酸不断地被用于柠檬酸合成，故这一可逆反应向生成草酰乙酸的方向进行。,乙酰CoA+3NADH+FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+3NADH+FADH2+GTP+3H+CoA,三羧酸循环的特点,两次脱羧基反应反应位于线粒体间质中，乙酰CoA进入循环，以CO2方式失去的碳来自草酰乙酸。消耗了两分子水形成12个ATP分子4对氢经线粒体内递氢体系传递NADH+H+氧化成3分子ATP（33=9）FADH2则生成2分子ATP三羧酸循环本身只产生一个A
12、TP（GTP）分子循环是糖、脂肪、氨基酸最终氧化分解产生能量的共同途径循环中许多成分可以转变成其他物质,三羧酸循环的调控,丙酮酸脱氢酶复合体受别位调控，也受化学修饰调控该酶复合体受它的催化产物ATP、乙酰CoA和NADH有力的抑制，这种别位抑制可被长链脂肪酸所增强当进入三羧酸循环的乙酰CoA减少，而AMP、辅酶A和NAD+堆积，酶复合体就被别位激活对三羧酸循环中柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶和-酮戊二酸脱氢酶的调节，主要通过产物的反馈抑制来实现的ATP/ADP比值升高，抑制柠檬酸合成酶和异柠檬酶脱氢酶活性；ATP/ADP比值下降可激活上述两个酶NADH/NAD+比值升高抑制柠檬酸合成酶和酮戊二酸
13、脱氢酶活性,生成丙酮酸产能6（或8）ATP,一个分子葡萄糖可氧化分解产生2个分子丙酮酸经底物水平磷酸化可产生4个分子ATP第一阶段葡萄糖磷酸化和磷酸果糖的磷酸化消耗二分子ATP净产生2分子ATP生成2分子NADH+H+磷酸甘油穿梭 产4个ATP苹果酸穿梭产6个ATP,丙酮酸形成乙酰辅酶A 产能 6ATP,丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA进入三羧酸循环，进而氧化生成CO2和H2O，NADH+H+可经呼吸链传递，伴随氧化磷酸化过程生成H2O和3ATP（23=6）。,三羧酸循环产能 24ATP,乙酰CoA形成12个ATP分子（212=24）4对氢经线粒体内递氢体系传递NADH+H+氧化成3分子ATP（3
14、3=9）FADH2则生成2分子ATP三羧酸循环本身只产生一个ATP（GTP）分子,四、乙醛酸循环,在后面将讲到，由非糖前体生成糖时需要丙酮酸或者草酰乙酸作为合成的前体。但在动物体内，乙酰CoA不能净合成丙酮酸或者草酰乙酸，所以乙酰CoA不能作为净合成葡萄糖的碳源。可是在植物、微生物和酵母中却存在着一个可以由2碳化合物生成糖的生物合成途径乙醛酸循环（glyoxylate cycle）（下图）。,第三节 磷酸戊糖途径,概 念,磷酸戊糖途径(pentose phosphate pathway)，又叫做PPP，是由于该途径中有许多中间物是磷酸戊糖又称戊糖支路、磷酸葡萄糖酸氧化途径、已糖单磷酸途径磷酸戊
15、糖途径在细胞液中进行,磷酸戊糖途径的两个阶段,2、非氧化性分枝 6 核酮糖-5-P 5 果糖-6-P 5 葡萄糖-6-P,1、氧化性分枝 6 G-6-P 6 葡萄糖酸-6-P 6 核酮糖-P 6 NADP+6 NADPH+6H+6 NADP+6 NADPH+6H+,6CO2,6H2O,发生部位：细胞溶胶中,磷酸戊糖途径的氧化脱羧阶段,NADPH+H+,5-磷酸核酮糖,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖酸内酯,6-磷酸葡萄糖酸,CO2,6-磷酸葡萄糖脱氢酶,内酯酶,6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶,NADPH用于还原性的生物合成，5-磷酸核酮糖用于合成核苷酸和核酸但细胞对前者的需要远大于后者,阶段之一,阶段之
16、二,阶段之三,非氧化分枝,磷酸戊糖途径的非氧化阶段之一（5-磷酸核酮糖异构化）,差向异构酶,异构酶,5-磷酸木酮糖,5-磷酸核糖,5-磷酸核酮糖,磷酸戊糖途径的 非氧化阶段之二（基团转移）,+,2,4-磷酸赤藓糖,+,2,5-磷酸核糖,2,3-磷酸甘油醛,转酮酶,转醛酶,2,6-磷酸果糖,+,7-磷酸景天庚酮糖,2,5-磷酸木酮糖,基团转移（续前）,+,转酮酶,1,6-二 磷酸果糖,6-磷酸果糖,醛缩酶,二磷酸果糖酯酶,磷酸戊糖途径的非氧化阶段之三（3-磷酸甘油醛异构、缩合与水解）,异构酶,反应产物为6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛。这样，有氧化性分枝生成的多余5-磷酸核酮糖可通过前边的两个产物分
17、解功能,磷酸戊糖途径的总反应式,产生大量NADPH,主要用于还原（加氢）反应，为细胞提供还原力作为供氢体，参与体内多种生物合成反应，例如脂肪酸、胆固醇和类固醇激素的生物合成是谷胱甘肽还原酶的辅酶核糖-5-磷酸的生成核糖-5-磷酸是合成核苷酸辅酶及核酸的主要原料,磷酸戊糖途径的生理意义,生酮+生糖兼生酮=“一两色素本来老”（异亮氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、酪氨酸），其中生酮氨基酸为“亮赖”；除了这7个氨基酸外，其余均为生糖氨基酸。,第四十象 癸卯（国家分裂为两岸三地的预言）图：三个小孩玩飞盘 谶曰：一二叁四 无土有主 小小天罡 垂拱而治 颂曰：一口东来气太骄 脚下无履首无毛
18、若逢木子冰霜涣 生我者猴死我雕 金圣叹：此象有一李姓，能服东夷，而不能图长治久安之策，卒至旋治旋乱，有兽活禽死之意也。,第四节 糖异生,糖异生,糖异生作用指的是以非糖物质作为前体合成葡萄糖的过程。非糖物质包括乳酸、丙酮酸、丙酸、甘油以及氨基酸等主要场所是肝脏，肾脏也产生（为肝的1/10）,1.糖异生主要途径和关键反应,绕过糖酵解途径的三个不可逆反应,糖原（或淀粉）,1-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,1，6-二磷酸果糖,3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮,2磷酸烯醇丙酮酸,2丙酮酸,葡萄糖,己糖激酶,果糖激酶,二磷酸果糖磷酸酶,丙酮酸激酶,丙酮酸羧化酶,6-磷酸葡萄糖磷酸酶,6-磷酸葡萄糖,2草酰乙酸,PE
19、P羧激酶,糖异生途径关键反应之一,糖异生途径关键反应之二,糖异生途径关键反应之三,丙酮酸羧化酶（线粒体酶）,以生物素(biotin)作为辅基。生物素起CO2载体的作用。生物素的末端羧基与酶分子的一个赖氨酸残基的-氨基以酰胺键相连。,底物循环,概念一对有不同酶催化的正逆反应正常情况下，正逆反应不会同时活跃，如果正逆反应以同样速度进行，将会造成ATP的无效循环，使体温升高底物循环可能是放大代谢信号的一种调控手段,糖酵解和葡萄糖异生的关系,A G-6-P磷酸酶B F-1.6-P磷酸酶C1 丙酮酸羧化酶C2 PEP羧激酶,（胞液）,（线粒体）,葡萄糖,丙酮酸,草酰乙酸,天冬氨酸,磷酸二羟丙酮,3-P-
20、甘油醛,-酮戊二酸,乳酸,谷氨酸,丙氨酸,TCA循环,乙酰CoA,PEP,G-6-P,F-6-P,F-1.6-P,丙酮酸,草酰乙酸,谷氨酸,-酮戊二酸,天冬氨酸,3-P-甘油,甘油,糖异生的生理意义,保证血糖浓度的相对恒定 糖异生作用与乳酸的作用密切关系 在激烈运动时，肌肉糖酵解生成大量乳酸，后者经血液运到肝脏可再合成肝糖原和葡萄糖，防止乳酸酸中毒的发生,3.糖异生的调控,糖原（或淀粉）,1-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,1，6-二磷酸果糖,3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮,2磷酸烯醇丙酮酸,2丙酮酸,葡萄糖,己糖激酶,果糖激酶,二磷酸果糖磷酸酶,丙酮酸激酶,丙酮酸羧化酶,6-磷酸葡萄糖磷酸酶,6-磷酸
21、葡萄糖,2草酰乙酸,PEP羧激酶,ATP,柠檬酸,ATP，丙氨酸,乙酰CoA；,ADP,2,6-2P-Fru AMP,第五节 糖原,糖 原,糖原是由葡萄糖残基构成的含许多分支的大分子高聚物。分子量一般在106-107道尔顿分子中葡萄糖主要以-1,4-糖苷键相连形成直链，其中部分以-1，6-糖苷键相连构成枝链糖原是体内糖的贮存形式，主要贮存在肌肉和肝脏中，肌肉中糖原约占肌肉总重量的1-2%，肝脏中糖原占总量6-8%肌糖原分解为肌肉自身收缩供给能量，肝糖原分解主要维持血糖浓度。,一、糖原的合成,高浓度葡萄糖抑制己糖激酶活性，激活葡萄糖激酶,己糖激酶葡萄糖激酶,糖原合酶,尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶,
22、机体内存在一种特殊蛋白质称为glycogenin，可做为葡萄糖基的受体，从头开始如合成第一个糖原分子的葡萄糖，催化此反应的酶是糖原起始合成酶(glycogen initiaor synthase)，进而合成一寡糖链作为引物，再继续由糖原合成酶催化合成糖。,分支及其意义,分枝酶将5-8个葡萄糖残基寡糖直链转到另一糖原子上以-1,6-糖苷键相连，生成分枝糖链多分枝增加糖原水溶性有利于其贮存，同时在糖原分解时可从多个非还原性末端同时开始，提高分解速度。,磷酸化酶,二、糖原的分解,糖原磷酸化酶作用产生1-磷酸葡萄糖由于磷酸化酶只能分解-1,4-糖苷键，当糖链分解至分枝点约4个葡萄糖残基时，由于位阻作用
23、，磷酸化酶不能再发挥作用。,三、糖原合成与分解的调节,磷酸化酶 糖原合酶 6-磷酸葡萄糖可激活糖原合成酶，刺激糖原合成，同时，抑制糖原磷酸化酶阻止糖原分解，ATP和葡萄糖也是糖原磷酸化酶抑制剂，高浓度AMP可激活无活性的糖原磷酸化酶b使之产生活性，加速糖原分解。Ca2+可激活磷酸化酶激酶进而激活磷酸化酶，促进糖原分解,第六节 糖代谢个途径间的联系,三个关键点6-磷酸葡萄糖3-磷酸甘油醛丙酮酸磷酸戊糖途径使戊糖与己糖代谢相联系柠檬酸循环还和蛋白质、脂肪代谢相联,名词术语,酵解(glycolysis)：一个由10步酶促反应组成的糖分解代谢途径，通过该途径，一分子葡萄糖转换为两分子丙酮酸，同时净生成
24、两分子ATP和两分子NADH。底物水平磷酸化(substrate phosphorylation)：ADP或某些其它的核苷-5-二磷酸的磷酸化是通过来自一个非核苷酸底物的磷酰基的转移实现的。这种磷酸化与电子传递链无关。柠檬酸循环（citric acid cycle）:也称之三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle)，Krebs 循环（Krebs cycle）。是用于乙酰CoA中的乙酰基氧化生成CO2的酶促反应的循环系统，该循环的第一步反应是由乙酰CoA和草酰乙酸缩合形成柠檬酸。,戊糖磷酸途径（pentose phosphate pathway）：也称之磷酸己糖支路（hexo
25、se monophosphate shunt）。是一个葡萄糖-6-磷酸经代谢产生NADPH和核糖-5-磷酸的途径。该途径包括氧化和非氧化两个阶段，在氧化阶段，葡萄糖-6-磷酸转化为核酮糖-5-磷酸和CO2,并生成两分子的NADPH；在非氧化阶段，核酮糖-5-磷酸异构化生成核糖-5-磷酸或转化为酵解中的两个中间代谢物果糖-6-磷酸和甘油醛-3-磷酸。糖异生作用(gluconeogenesis)：由简单的非糖前体转变为糖的过程。糖异生不是糖酵解的简单逆转。虽然由丙酮酸开始的糖异生利用了糖酵解中的7步近似平衡反应的逆反应，但还必须利用另外4步酵解中不曾出现的酶促反应绕过酵解中的三个不可逆反应。,糖酵
26、解是单糖分解代谢的共同途径。催化糖酵解的10个酶都位于细胞质中。每一个己糖可以转化为两分子的丙酮酸，同时净生成两分子ATP和两分子NADH。糖酵解分为两个阶段：己糖阶段（消耗ATP）和丙糖阶段（生成ATP）。,在酵解的己糖阶段，首先是葡萄糖在己糖激酶的催化下磷酸化生成葡萄糖-6-磷酸，消耗一分子ATP，然后经异构酶催化转换为果糖-6-磷酸，再经果糖激酶催化再次磷酸化生成果糖-1,6-二磷酸，又消耗一分子ATP；在丙糖阶段，果糖-1,6-二磷酸在醛缩酶催化下裂解生成磷酸二羟丙酮和甘油醛-3-磷酸（两个磷酸丙糖在异构酶催化下可以相互转换），后者在甘油醛-3-磷酸脱氢酶催化下生成1,3-二磷酸甘油酸
27、，同时使NAD还原为NADH，然后1,3-二磷酸甘油酸在甘油酸激酶催化的底物水平磷酸化反应中生成ATP和3-磷酸甘油酸，3-磷酸甘油酸经变位酶催化转换为2-磷酸甘油酸，再经烯醇化酶催化形成磷酸烯醇式丙酮酸，最后在丙酮酸激酶催化的又一次底物水平磷酸化反应中生成丙酮酸和ATP。,在厌氧条件下，通过丙酮酸的还原代谢使得NADH重新氧化为NAD。在酵母的酒精发酵过程中，在丙酮酸脱羧酶催化下丙酮酸氧化脱羧生成乙醛，然后乙醛在乙醇脱氢酶的催化下被还原为乙醇，同时使NADH氧化生成NAD。而在肌肉缺氧下的酵解过程中，乳酸脱氢酶催化丙酮酸转化为乳酸，同时也伴随着NADH重新氧化为NAD。（了解）,在酵解途径中
28、存在3个不可逆反应，是分别由己糖激酶、磷酸果糖激酶-1和丙酮酸激酶催化的。这3个酶正是酵解途径的调节部位，调节涉及别构调节和共价修饰。,糖酵解和柠檬酸循环之间的桥梁是丙酮酸脱氢酶复合物。在细胞质中酵解产生的丙酮酸被转运到线粒体基质中，在线粒体中丙酮酸在丙酮酸脱氢酶复合物催化下氧化生成乙酰CoA和CO2。丙酮酸脱氢酶复合物是由丙酮酸脱氢酶、二氢硫辛酰胺乙酰基转移酶和二氢硫辛酰胺脱氢酶组成的，同时还需要硫胺素焦磷酸、硫辛酰胺、CoASH、FAD和NAD等辅助因子。,柠檬酸循环是发生在线粒体中的一系列反应，柠檬酸循环由8步酶促反应组成。柠檬酸合成酶催化乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成三羧酸柠檬酸；顺乌头
29、酸酶催化柠檬酸中的三级醇转化为二级醇，导致异柠檬酸的生成；然后在异柠檬酸脱氢酶和-酮戊二酸脱氢酶复合物催化下连续进行氧化脱羧反应形成琥珀酰CoA，同时生成两分子NADH和两分子CO2；当琥珀酰CoA的硫酯键被切断形成琥珀酸和CoASH时，琥珀酰CoA合成酶同时催化GDP底物水平磷酸化生成GTP；琥珀酸脱氢酶催化琥珀酸氧化形成延胡索酸，同时生成一分子FADH2；然后延胡索酸水化生成苹果酸，最后苹果酸在苹果酸脱氢酶催化下生成草酰乙酸，又生成一分子NADH，完成了一轮柠檬酸循环。,一分子乙酰CoA经柠檬酸循环氧化，使得3分子NAD还原为NADH，一分子FAD还原为FADH2，同时由GDP和Pi生成了
30、一分子的GTP。所以每一分子乙酰CoA经一轮柠檬酸循环产生的还原型辅酶NADH和FADH2经电子传递和氧化磷酸化可以生成11分子ATP。一分子的葡萄糖经酵解、丙酮酸脱氢酶复合物，柠檬酸循环以及电子传递和氧化磷酸化可以产生36分子或38分子ATP。,柠檬酸循环中存在几个调节部位。丙酮酸脱氢酶复合物受到产物乙酰CoA和NADH 的抑制和受到CoASH和NAD的激活，同时该酶复合物还受到共价修饰调节。异柠檬酸脱氢酶和-酮戊二酸脱氢酶复合物受到别构调节。,戊糖磷酸途径提供了葡萄糖-6-磷酸的另外一条代谢途径。戊糖磷酸途径分为两个阶段：氧化阶段和非氧化阶段。在氧化阶段，每一分子的葡萄糖-6-磷酸在转化为
31、核酮糖-5-磷酸和CO2的同时生成两分子的NADPH。非氧化阶段包括核酮糖-5-磷酸转化为核苷酸和核酸生物合成所需要的核糖-5-磷酸以及转化为糖酵解和糖异生的中间产物丙糖磷酸和己糖磷酸。,糖异生是一个由非糖物质，例如乳酸和氨基酸，合成葡萄糖的途径。糖异生中的许多反应都是糖酵解反应的逆反应，而糖异生中一些特异的酶是用来催化丙酮酸向磷酸烯醇式丙酮酸的不可逆转化（丙酮酸羧化酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶），果糖-1,6-二磷酸向果糖-6-磷酸转化（果糖-1,6-二磷酸酶）和葡萄糖-6-磷酸向葡萄糖的转化（葡萄糖-6-磷酸酶）。,糖原是动物的贮存多糖，糖原磷酸化酶催化细胞内糖原降解生成葡萄糖-1-磷酸，
32、经葡萄糖变位酶作用转换为葡萄糖-6-磷酸。在哺乳动物的肝脏中，葡萄糖-6-磷酸水解生成葡萄糖和Pi。糖原可以由葡萄糖磷酸经UDPG合成。糖原合成酶催化UDPG中的葡萄糖基转移至作为引物的糖原上。糖原合成酶有两种形式：无活性的磷酸化型和有活性的去磷酸化型。,课程论文,1944年著名物理学家薛定谔在英国出版生命是什么？一书，启发了人们用物理学的思想和方法探讨生命物质运动的兴趣。该书被誉为“唤起生物学革命的小册子”。生命是什么？是机器吗？二者有何区别？请以“生命是什么”为题，查阅文献，撰写课程论文。从哲学、物理学、化学的角度阐述自己的观点和见解。要求字数约三千字，撰写符合科技论文写作规范，并列出参考文献。期中将评选十佳论文公开进行宣读。,思考题,人血浆中的葡萄糖大约维持在5mM。而在肌肉细胞中的游离葡萄糖浓度要低得多。细胞内的葡萄糖浓度为什么如此之低？临床上常用静脉注射葡萄糖来补充病人食物来源，由于葡萄糖转换为葡萄糖-6-磷酸要消耗ATP的，那么临床上却不能直接静脉注射葡萄糖-6-磷酸呢？把C-1位用14C标记的葡萄糖与能进行糖酵解的无细胞提取物共同温育，标记物出现在丙酮酸的什么位置？,
