生物化学：第五章 当的分解与合成代谢

第五章糖类的分解与合成代谢
（一）双糖和多糖的降解
1．淀粉和纤维素分解有两条途径：
水解→产生葡萄糖；磷酸解→产生磷酸葡萄糖
2.参与淀粉水解的酶主要有三种：淀粉酶、脱支酶、麦芽糖酶，淀粉酶是指参与淀粉a-1,4-糖苷键水解的酶，有a-淀粉酶和b-淀粉酶两种。

3.a-淀粉酶：（a-1,4-葡聚糖水解酶）可水解任何部位的a-1,4-糖苷键，所以又称为内切淀粉酶。

只有酶蛋白与Ca2+结合才表现出活性。

4.脱支酶：水解a-1,6-糖苷键,只能水解支链。

5.淀粉的磷酸解，其中，淀粉磷酸化酶又叫P-酶。

淀粉的磷酸解与水解相比，其优越性有：耗能少；产物不易扩散到胞外,而水解产物葡萄糖会因扩散而流失
6.由蔗糖合酶催化：蔗糖＋NDP→NDPG ＋果糖
UDPG和ADPG是葡萄糖的活化形式，在合成寡糖和多糖时作为葡萄糖基的供体。

这比将蔗糖水解要经济，因为从水解产物葡萄糖合成NDPG需要消耗能量。

（二）糖酵解（EMP）
1.糖酵解途径又称 EMP途径：指葡萄糖通过一系列步骤降解成三碳化合物（丙酮酸）并伴随着ATP生成的过程。

2.EMP的两个阶段
第一阶段——五步反应——磷酸丙糖生成阶段——耗能阶段；
第二阶段——五步反应——丙酮酸生成阶段——产能阶段。

第一步：葡萄糖——己糖激酶，镁离子——6-磷酸葡萄糖，己糖激酶是关键酶，磷酸化
第二步：6-磷酸葡萄糖——磷酸葡萄糖异构酶—6-磷酸果糖
第三步：6-磷酸果糖——磷酸果糖激酶——1，6-二磷酸果糖，磷酸化，关键酶（变构酶）第四步：1，6-二磷酸果糖—醛缩酶—磷酸二羟丙酮，3-磷酸甘油醛
第五步：磷酸二羟丙酮——磷酸丙糖异构酶—3-磷酸甘油醛
第六步：3-磷酸甘油醛—3-磷酸甘油醛脱氢酶—1，3-二磷酸甘油酸
第七步：1，3-二磷酸甘油酸—磷酸甘油酸激酶—3-磷酸甘油酸，底物磷酸化
第八步：3-磷酸甘油酸—磷酸甘油酸变位酶—2-磷酸甘油酸
第九步：2-磷酸甘油酸—烯醇化酶—磷酸烯醇式丙酮酸
第十步：磷酸烯醇式丙酮酸—丙酮酸激酶—丙酮酸，底物磷酸化
两次磷酸化，-2ATP;两次水平底物磷酸化：+4ATP；总计：+2ATP
（三）丙酮酸去路
1.丙酮酸的去路：在无氧或相对缺氧时——发酵，有两种发酵：酒精发酵、乳酸发酵；酒精发酵：由葡萄糖→乙醇的过程。

2.在无氧或相对缺氧时——酒精发酵
葡萄糖+2ADP+2Pi——2乙醇+2CO2+2ATP+2H2O
3.在无氧或相对缺氧时——乳酸发酵
葡萄糖+2ADP+2Pi——2乳酸+2ATP+2H2O
4.在有氧条件下——丙酮酸有氧氧化丙酮酸被彻底氧化成CO2。

丙酮酸+NAD+——丙酮酸脱氢酶系——乙酰辅酶A+NADH+H+
丙酮酸脱氢酶系：TPP（焦磷酸硫胺素）、CoASH、FAD、NAD+、Mg2+和硫辛酸
2NAD+→2NADH ，+5ATP
（四）三羧酸循环（TCA）
1．三羧酸循环：又叫做TCA循环，是由于该循环的第一个产物是柠檬酸，它含有三个羧基，
故此得名。

又称柠檬酸循环
2.TCA过程：
第一步：乙酰CoA与草酰乙酸¬——柠檬酸合酶——柠檬酸；关键酶
第二步：柠檬酸——顺乌头酸酶——异柠檬酸；
第三步：异柠檬酸——异柠檬酸脱氢酶——a-酮戊二酸；关键酶，限速酶，2NADH ，+5ATP 第四步：a-酮戊二酸——a-酮戊二酸脱氢酶复合体（TPP、CoA、FAD、NAD+、Mg2+和氧化型6,8-二硫辛酸）——琥珀酰CoA；调控点，2NADH ，+5ATP
第五步：琥珀酰CoA——琥珀酰硫激酶——琥珀酸；2GTP，+2ATP
第六步：琥珀酸——琥珀酸脱氢酶——延胡索酸；2FADH2，+3ATP
第七步：延胡索酸——延胡索酸酶——L-苹果酸；
第八步：L-苹果酸——苹果酸脱氢酶——草酰乙酸。

2NAD，+5ATP
总计：+20ATP
3. TCA循环的生物学意义：为生物体提供能量，是体内主要产生ATP的途径；循环中的中间物为生物合成提供原料；如草酰乙酸、a-酮戊二酸可转变为氨基酸，琥珀酰CoA可用于合成叶绿素及血红素分子中的卟啉；糖类、蛋白质、脂类、核酸等代谢的枢纽。

4．产物NADH和FADH2的去路:由TCA循环产生的NADH和FADH2必须经呼吸链将电子交给O2，才能回复成氧化态，再去接受TCA循环脱下的氢。

TCA循环需要在有氧的条件下进行。

否则NADH和FADH2携带的H无法交给氧，即呼吸链氧化磷酸化无法进行，NAD+及FAD不能被再生，使TCA循环中的脱氢反应因缺乏氢的受体而无法进行。

5.草酰乙酸的回补：丙酮酸生成草酰乙酸；磷酸烯醇式丙酮酸生成草酰乙酸；苹果酸酶催化丙酮酸羧化生成苹果酸；天冬氨酸与a-酮戊二酸生成草酰乙酸
（五）磷酸戊糖途径（PPP）
1.磷酸戊糖途径:又叫做PPP，该途径又叫做磷酸葡萄糖酸途径 (HMP)，该途径又称磷酸己糖支路(HMS) ，是由于从磷酸己糖开始该途径与EMP途径分支，HMP定位于细胞质，和EMP 等途径相通。

2.糖的脱氢、脱羧：6-磷酸葡萄糖→5-磷酸核酮糖
糖的相互转化：6个5-磷酸核酮糖→5个6-磷酸葡萄糖
3. HMP途径的生物学意义：产生大量的NADPH，为细胞的各种合成反应提供还原力，NADPH 作为主要供氢体，为脂肪酸、固醇、四氢叶酸等的合成、氨的同化等反应所必需；途径中的中间物为许多化合物的合成提供原料，可以产生各种磷酸单糖。

（六）糖异生作用
1糖的异生作用：由非糖有机物(如乳酸、丙酮酸、甘油、生糖氨基酸)转变成葡萄糖的过程2．糖异生途径
⑴丙酮酸——丙酮酸羧化酶——草酰乙酸——PEP羧激酶——磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)
⑵1，6-二磷酸果糖——果糖1，6-二磷酸酶——6-磷酸果糖
⑶6-磷酸葡萄糖——葡萄糖-6-磷酸酶——葡萄糖
3．糖异生的生理意义：糖异生作用是一个十分重要的生物合成葡萄糖途径，红细胞和脑以葡萄糖为主要燃料。

哺乳动物的糖异生作用在肝脏中进行，高等植物主要发生在油料种子萌发时脂肪酸氧化产物和甘油向糖的转变；饥饿和剧烈运动造成糖原下降，糖异生使酵解产生的乳酸，脂肪分解产生的甘油，以及生糖氨基酸等中间产物重新生成糖，从而维持血糖浓度，满足组织对糖的需要。

4糖酵解和糖异生的互补调节：高水平的ATP、NADH变构抑制磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶，而变构激活二磷酸果糖酯酶；Pi、AMP、ADP变构激活磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶，而变构抑制二磷酸果糖酯酶；ATP/ADP比值高时EMP途径关闭、糖异生打开； ATP/ADP比值低时，
EMP途径打开，糖异生活性降低；柠檬酸起类似作用；
（七）糖核苷酸的作用
1．磷酸蔗糖合酶：在蔗糖的合成中，葡萄糖基的供体是UDPG(尿苷二磷酸葡萄糖)，而果糖的供体是F-6-P(6-磷酸果糖)，两者首先结合形成磷酸蔗糖，后者再水解成蔗糖。

2．磷酸蔗糖合酶G1P + UTP + H2O → UDPG + 2Pi（UDPG焦磷酸化酶，焦磷酸酶）该反应的自由能变化很小，反应是可逆的。

但由于细胞内的焦磷酸酯酶能及时将焦磷酸水解成2分子磷酸，从而使反应向生成UDPG的方向进行。