第七章 糖代谢—有氧氧化和三羧酸循环

1、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+
2丙酮酸
2乙酰辅酶A
丙酮酸氧化脱羧形成乙酰辅酶A的反应在真核细胞的线粒体基质中
进行的，它是连接酵解和三羧酸循环的中心环节，丙酮酸脱氢酶
系是一个十分大的多酶体系，包括： 3 种酶：丙酮酸脱羧酶 E1；二氢硫辛酸乙酰转移酶 E2 ；二氢硫辛 酸脱氢酶 E3
H H
6-磷酸葡萄糖酸内酯
CH2OH C=O C O C C OH OH
P 6-磷酸葡萄糖酸
CH2O
NADPH+H+ ⑵
P 5-磷酸核酮糖
CH2O
5-磷酸核糖
NADP+
NADPH+H+
NADP+
NADPH+H+
G-6-P

5-磷酸核糖
CO2 催化第一步脱氢反应的6-磷酸葡萄糖脱氢 酶是此代谢途径的关键酶。
5-磷酸核酮糖(C5) ×3 5-磷酸木酮糖 5-磷酸核糖 C5 C5 7-磷酸景天糖 C7 5-磷酸木酮糖 C5 3-磷酸甘油醛 C3 6-磷酸果糖 C6
3-磷酸 甘油醛 C3
4-磷酸赤藓糖 C4 6-磷酸果糖 C6
转酮酶与转醛酶：
转酮酶就是催化含有一个酮基、 一个醇基的二碳基团转移的酶。其 接受体是醛，辅酶是TPP。
二、TCA的回补反应
3. 苹果酸酶 ：
（胞液）
（线粒体）
NADPH
NAD+
第四节
磷酸戊糖途径（磷酸己糖支路）
* 细胞定位：胞 液 * 反应过程可分为二个阶段 第一阶段：氧化反应 生成磷酸戊糖，NADPH+H+及CO2 第二阶段：非氧化反应 包括一系列基团转移。
第一阶段：氧化反应(生成磷酸戊糖)
6 CO 2
5-磷酸-核酮糖
非 氧 化 2 7-磷酸-景天庚酮糖 + 2 3-磷酸-甘油醛 阶 段 2 6-磷酸-果糖 2 4-磷酸-赤藓糖 +
4 6-磷酸-葡萄糖 2 6-磷酸-果糖
2 5-磷酸-核糖
+
2 5-磷酸-木酮糖
+
2 5-磷酸-木酮糖
1
6-磷酸 葡萄糖
1 Pi + 2 3-磷酸-甘油醛
总反应式
O CH3-C ~ S SH
O CH3-C-COO
-
HS~CoA
L
O CH3-C~ SCoA
TPP 丙酮酸 脱氢酶
(E1)
二氢硫辛酰 胺转乙酰化酶 (E2) HS
CO2
OH CH3-C-TPP H
S S
L
HS
L
FAD FAD-2H 二氢硫辛酰
胺脱氢酶 (E3)
NADH +H+
NAD+
三
.
在有氧的条件下，葡萄糖彻底氧化成H2O和CO2， 并产生较多能量的代谢方式，称为有氧氧化。
一、有氧氧化的反应过程
有氧氧化的三个阶段
葡萄糖 2丙酮酸 2 乙酰CoA
2丙酮酸 （同酵解） 2乙酰CoA 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。
6×6-磷酸葡萄糖 + 12 NADP+ 5×6-磷酸果糖 + 12NADPH+H+ + 6CO2
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。
磷酸戊糖途径具有以下功能： （1）产生的NAPH为生物合成提供还原力，例 如脂肪酸、固醇类物质的合成。 （2）在无氧和有氧分解受阻的情况下，也能将 糖分解成CO2，并释放出大量的能量。 （3）5-磷酸核糖是核酸合成的原料。
6 种辅助因子：焦磷酸硫胺素（TPP）、硫辛酸、CoA、FAD、NAD、
Mg2+
丙酮酸的氧化脱羧
丙酮酸 + NAD+ + HSCoA
丙酮酸脱氢酶复合体（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）
乙酰CoA + NADH + H+ + CO2
丙酮酸脱氢酶复合体的组成及其作用机制
H C OH H C OH HO C H O
6-磷酸葡萄糖脱氢酶 NADP+ H
HO
C=O C C C C CH2O OH H OH O
CO COO—
H 2O
H
H HO
C C C C
OH H OH OH
H C OH
H C CH2 O
NADPH+H+ ⑴
P
H H
H H
P
6-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶 NADP+ CO2
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。
（4）、α -酮戊二酸氧化脱羧成为琥珀酰CoA：
2丙酮酸
2乙酰辅酶A
2乙酰辅酶A ：2 NADH
2* 3 ATP
TCA循环：12*2 = 24 ATP
（可净生成36或38 ATP）
4、三羧酸循环的生理意义
（1）供能：为机体提供大量能量。 （2）糖、脂肪和氨基酸代谢联系的中心枢 纽。
5、乙酰基的碳原子在TCA循环中的去向： 从量来说，生成的2 CO2并非来自新加入的 乙酰CoA，而来自草酰乙酸。
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中唯直接生成高能磷酸酯键的步骤。
（6）、 琥珀酸脱氢生成延胡索酸：
第三个氧化还原反应，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。
CH2OH C O
转醛酶是催化含有一个酮基、二 个醇基的三碳基团转移的酶。其 接受体是亦是醛，但不需要TPP。
CH2OH C HO C O H
6
H+
+ 6 NADPH 6
6 6-磷酸-葡萄糖
6-磷酸葡萄糖酸-δ -内酯
6 HO2 6 H + + 6 NADPH 6 6
6-磷酸葡萄糖酸
氧 化 阶 段
（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。
TCA循环小节： 1、总体概况
乙酰CoA
H2 O NADH + H+
草酰乙酸 苹果酸
HSCoA
柠檬酸
H2O
H2O
延胡索酸
FAD.2H
琥珀酸
HSCoA
GTP
三 羧 酸 循 环
GDP + Pi
(顺乌头酸)
H2 O
异柠檬酸
NADH + H+ CO2
-酮戊二酸
HSCoA
2
琥珀酰CoA
NADH + H+ CO
C2 C4
FAD.2H GTP
三羧酸循环 (Krebs Cycle)
C6
CO2
C5 C4
CO2
2、总反应式：
乙酰CoA + 3NAD+ + FAD + GDP + Pi + H2O 2CO2 + 3（NADH + H+） + FAD· + GTP + SHCoA 2H
3、能量结算：
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 1 FADH2 1GTP 3*3 = 9 ATP 2*1 = 2 ATP 1 ATP
1次底物水平磷酸化
有氧氧化
G酵解：2 ATP + 2 NADH （穿梭）
肌细胞等：2*2 ATP 肝细胞等：2*3 ATP
两次脱氢脱下的氢均由NADP+接受生成 NADPH + H+。


反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中 间产物。
第二阶段：非氧化反应（ 基团转移反应 ）

每3分子6-磷酸葡萄糖同时参与反应，在一系列
反应中，通过3C、4C、6C、7C等演变阶段，最
终生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖。 3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖，可进入酵解途 径。因此，磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路 (pentose phosphate shunt)。