生物化学教案——第五章 糖代谢.doc

第五章 糖代谢 新陈代谢（物质代谢）是指生物与周围环境进行物质和能量交换的过程。包括同化作用和异化作用。特点：1、温和条件下由酶催化完成；2、反应协调而有顺序性；3、反应分步进行并伴有能量变化，有中间产物。 糖代谢是生物体广泛存在的最基本代谢 。糖代谢为生物提供重要的碳源和能源。生物所需的能量，主要由糖代谢提供。糖代谢包括糖的分解代谢和合成代谢，分解代谢包括糖的有氧氧化分解（糖酵解、丙酮酸氧化脱羧、三羧酸循环）和磷酸戊糖途径；合成代谢包括糖异生和光合作用。 注：代谢章节的特点是易懂难记，但对于任何一种代谢过程无非学习以下几个方面知识：1、每步中间反应的反应物和产物是什么；2、催化的酶是什么；3、物质和能量变化情况；4、代谢如何进行调节；（5、生物学意义）。 一、糖酵解 糖酵解（EMP途径）：葡萄糖经过一系列中间反应后生成丙酮酸的过程。糖酵解在细胞质中进行。 １、过程： 1）、 葡萄糖磷酸化形成G-6-P；此反应不可逆，催化此反应的激酶有，已糖激酶和葡萄糖激酶。 激酶：催化ATP分子的磷酸基（r-磷酰基）转移到底物上的酶称激酶，一般需要Mg2+或Mn2+作为辅因子，底物诱导的裂缝关闭现象似乎是激酶的共同特征。 2）、 G-6-P异构化为F-6-P；此反应可逆，反应方向由底物与产物的含量水平控制。由磷酸葡萄糖异构酶催化，将葡萄糖的羰基C由C1移至C2 ，为C1位磷酸化作准备，同时保证C2上有羰基存在，这对分子的β断裂，形成三碳物是必需的。 3）、 F-6-P磷酸化，生成F-1.6-P；此反应在体内不可逆，调节位点，由磷酸果糖激酶催化。磷酸果糖激酶既是酵解途径的限速酶，又是酵解途径的第二个调节酶 4）、 F-1.6-P裂解成3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮（DHAP）；该反应可逆，由醛缩酶催化。同时在生理环境中，3-磷酸甘油醛不断转化成丙酮酸，驱动反应向右进行。 5）、 磷酸二羟丙酮（DHAP）异构化成3-磷酸甘油醛；由磷酸丙糖异构酶催化。已糖转化成3-磷酸甘油醛后，C原子编号变化：F-1.6-P的C1-P、C6-P都变成了3-磷酸甘油醛的C3-P 6）、 3-磷酸甘油醛氧化成1.3—二磷酸甘油酸；由磷酸甘油醛脱氢酶催化。此反应可逆，既是氧化反应，又是磷酸化反应，氧化反应的能量驱动磷酸化反应的进行。碘乙酸可与酶的-SH结合，抑制此酶活性，砷酸能与磷酸底物竞争，使氧化作用与磷酸化作用解偶连（生成3-磷酸甘油酸）。 7）、 1．3—二磷酸甘油酸转化成3—磷酸甘油酸和ATP；此反应可逆，由磷酸甘油酸激酶催化。这是酵解过程中的第一次底物水平磷酸化反应，也是酵解过程中第一次产生ATP的反应。一分子Glc产生二分子三碳糖，共产生2ATP。这样可抵消Glc在两次磷酸化时消耗的2ATP。 8）、 3—磷酸甘油酸转化成2—磷酸甘油酸；此反应可逆，磷酸甘油酸变位酶催化，磷酰基从C3移至C2。 9）、 2—磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸；此反应可逆，烯醇化酶催化。2—磷酸甘油酸中磷脂键是一个低能键（△G= -17.6Kj /mol）而磷酸烯醇式丙酮酸中的磷酰烯醇键是高能键（△G= -62.1Kj /mol），因此，这一步反应显著提高了磷酰基的转移势能。 10）、 磷酸烯醇式丙酮酸生成ATP和丙酮酸；此反应不可逆，调节位点。由丙酮酸激酶催化，丙酮酸激酶是酵解途径的第三个调节酶，这是酵解途径中的第二次底物水平磷酸化反应，磷酸烯醇式丙酮酸将磷酰基转移给ADP，生成ATP和丙酮酸 EMP总反应式： 1葡萄糖+2Pi+2ADP+2NAD+ → 2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H++2H2O 2、 糖酵解的能量变化 无氧情况下：净产生2ATP（2分子NADH将2分子丙酮酸还原成乳酸）。 有氧条件下：NADH可通过呼吸链间接地被氧化，生成更多的ATP。 1分子NADH→3ATP（或2.5ATP） 1分子FADH2 →2ATP（或1.5 ATP） 因此，净产生8ATP（酵解2ATP，2分子NADH进入呼吸氧化，共生成6ATP）。 但在肌肉系统组织和神经系统组织：一个Glc酵解，净产生6ATP（２+２*２）。 ★甘油磷酸穿梭： 2分子NADH进入线粒体，经甘油磷酸穿梭系统，胞质中磷酸二羟丙酮被还原成3—磷酸甘油，进入线粒体重新氧化成磷酸二羟丙酮，但在线粒体中的3—磷酸甘油脱氢酶的辅基是FAD，因此只产生4分子ATP。 ①：胞液中磷酸甘油脱氢酶。 ②：线粒体磷酸甘油脱氢酶。 ★苹果酸穿梭机制： 胞液中的NADH可经苹果酸脱氢酶催化，使草酰乙酸还原成苹果酸，再通过苹果酸—2—酮戊二酸载休转运，进入线粒体内，由线粒体内的苹果酸脱氢酶催化，生成NADH和草酰乙酸。 而草酰乙酸经天冬氨酸转氨酶作用，消耗Glu而形成Asp。Asp经线