第十章糖代谢 (2)

第十章糖代谢 (2)

Glycometabolism

河北科技大学生工学院

生物化学教研组


生物化学—糖代谢生物化学—糖代谢

二、柠檬酸循环 (TCA ， 1953 年获得诺贝尔奖 )

EMP ： G--------2 丙酮酸 ( 在细胞浆中 ) 丙酮酸进线粒体－－乙酰 CoA TCA ：乙酰 CoA 进入 TCA( 在线粒体基质中 ) 电子传递水平磷酸化 ( 在线粒体内膜上 )

G 　＋　 6O2 　　 6CO2 ＋ 6H2O ＋能量



1.EMP

G--------2 丙酮酸净得 2ATP 得 2NADH+H+


生物化学—糖代谢生物化学—糖代谢2. TCA( 柠檬酸循环、三羧酸循环第 92页 )　　 tricarboxylic acid cycle) Krebs 循环

有氧条件下，将酵解作用产生的丙酮酸氧化脱羧成乙酰 CoA ，再经一系列氧化和脱羧，最终生成二氧化碳和水并产生能量。

2 丙酮酸 + 2 GDP + 2 Pi + 4 H2O + 2 FAD + 8 NAD

--------6 CO2 + 2 GTP + 2 FADH2 + 8 NADH ＋ H＋

化学历程能量计量调控生物学意义

葡萄糖→→……→→ 2 丙酮酸



(1) 化学历程

TCA 循环的准备阶段：丙酮酸 -- 乙酰 CoA

TCA 循环阶段：



① 准备阶段 ( 丙酮酸进入线粒体－－乙酰 CoA) 　

丙酮酸 + CoA-SH + NAD+ → Acetyl-CoA + CO2 + NADH + H+

3,4C

1,6C

2,5C

丙酮酸脱氢酶复合体系

C3 、 C4五种辅助因子

需几种维生素？



丙酮酸脱氢酶复合体系有三种酶组成：三种酶均以二聚体的形式存在。

• E1—— 丙酮酸脱氢酶 (24 条肽链 )• E2 —— 二氢硫辛酸转乙酰基酶 (24 条肽链 )• E3 E3 —— 二氢硫辛酸脱氢酶 (12 条肽链 )

砷化物：可与 E2 － SH 共价结合，使酶失去活性。



练习题糖酵解的终产物是丙酮酸糖酵解的脱氢步骤反应是 ( ) A ． 1 ， 6- 二磷酸果糖→ 3- 磷酸甘油醛十磷酸二羟丙酮 B ． 3- 磷酸甘油醛→磷酸二羟丙酮 C ． 3- 磷酸甘油醛→ 1 ， 3- 二磷酸甘油酸 D ． 1 ， 3-- 磷酸甘油酸→ 3- 磷酸甘油酸缺氧情况下，糖酵解途径生成的 NADH+H+ 的去路 ( ) A ．进入呼吸链氧化供应能量 B ．合成 1 ， 6- 双磷酸果糖 C ． 3- 磷酸甘油酸还原为 3- 磷酸甘油醛 D. 丙酮酸还原为乳酸糖酵解过程中最重要的关键酶是 ( ) A ．己糖激酶 B ． 6- 磷酸果糖激酶 I C ．丙酮酸激酶 D ．果糖双磷酸酶丙酮酸脱氢酶复合体中最终接受底物脱下的 2H 的辅助因子是 ( ) A ． FAD B ．硫辛酸 C ．辅酶 A D ． NAD+ E ． TPP糖酵解途径的反应全部在细胞进行。葡萄糖激酶和己糖激酶在各种细胞中对葡萄糖的亲和力都是一样的 .常食用糖类，应补充维生素　　　，否则可导致　　　　积累。



反应过程与调控：　 96 页

砷化物－

－

－

E2 分子上结合着两种特殊的酶 ----- 激酶和磷酸酶 E1 的磷酸化 ( 无活性 ) 和去磷酸化 ( 有活性 ) ATP/ADP 比值高、酶的磷酸化作用增加



②三羧酸循环

乙酰 CoA － --3NADH + FADH2 + 2CO2 + ATP

柠檬酸生成阶段： (1) (2) 氧化脱羧阶段：（３）（４）（５）草酰乙酸再生阶段：（６）（７）（８）



(2)TCA 生成的能量 107 页

NADH

2.5 ATP

FADH2

1.5 ATP

Pyr+4NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O----3CO2+CoASH+4NADH+4H+ +FADH2+GTP

12.5ATP

丙酮酸



葡萄糖的有氧代谢生成的能量

Glucose ATP2ATP 22NADH------ 5 (或 3)

2 Pyruvate2 NADH----- 5

2 Acetyl CoA6 NADH---- 152 FADH2--------- 32 GTP 2

6CO2+6H2O TOTAL: 30~32

G0’= - 2870KJ/mol

产能效率 40 ％



(3) 三羧酸循环的调节 108 页

受本身制约系统的和 ATP 、ADP 和 Ca2+ 的调节；

底物 ( 乙酰 CoA 、草酰乙酸 )浓度的推动，产物 (NADH)浓度的抑制；

调节位点•柠檬酸合成酶（限速酶）•异柠檬酸脱氢酶－酮戊二酸脱氢酶



三羧酸循环中的物质变化



TCA 循环的碳骨架的不对称



(4)TCA 的生理意义 110 页

糖的有氧代谢是生物机体获得能量的主要途径三羧酸循环是有机物质完全氧化的共同途径三羧酸循环是分解代谢和合成代谢途径的枢纽三羧酸循环产生的 CO2 ，其中一部分排出体外，其余部分供机体生物合成需要



三羧酸循环顺利进行，要有充足的草酰乙酸、苹果酸、琥珀酸等 C4 有机物丙二酸可阻断三羧酸循环？



(5) 三羧酸循环途径的添补反应

丙酮酸羧化支路



两种的补充方式

（ 1）由其它非糖类的物质来补充。如 Glu 、 Asp等。（ 2）由糖质分解代谢过程中的中间产物来补充 --------即丙酮酸羧化支路。



丙酮酸羧化支路的三种途径由苹果酸酶和苹果酸脱氢酶建立的途径：　　　（主要存在动、植物、微生物中）

丙酮酸苹果酸草酰乙酸苹果酸酶苹果酸脱氢酶

NADH ＋ H ＋　 NAD ＋　 NAD ＋ NADH ＋ H ＋



由丙酮酸羧化酶所催化的反应（主要存在动物、酵母）

丙酮酸草酰乙酸CO2 丙酮酸羧化酶

生物素， Mg2 ＋ ATP ADP

高浓度乙酰 CoA 是此酶的激动剂，其生理意义？



由磷酸丙酮酸羧化酶催化（主要存在植物、微生物）

磷酸烯醇式丙酮酸＋ CO2 ＋ H2 O 草酰乙酸

天冬氨酸－草酰乙酸　　

谷氨酸－ α－酮戊二酸

异亮氨酸 .缬氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸－琥珀酰 CoA

ADP ATP



补充说明 TCA 循环中有二次脱羧反应，脱去的 C 原子分别来自于草酰乙酸中的 C

1 和 C4 。将乙酰 CoA 的二个 C 原子用同位素标记后，经一轮 TCA 循环后，这两个同位素 C 原子的去向是 OAA ，二轮循环后这两个同位素 C 原子的去向是 OAA 和 CO2 。

TCA 第二轮释放： C2或 C5（乙酰 CoA 的羰基碳 100%）和草酰乙酸中的 1个羧基碳。

TCA 第三轮后释放： C1或 C6（乙酰 CoA 的甲基碳： CH3C=O-CoA ，每循环一轮释放 50%）

所有中间产物均可循环再生，每一轮循环彻底降解一分子乙酰辅酶 A 。 TCA 第一轮循环释放的 CO2 全来自草酰乙酸部分，乙酰 CoA羰基碳在

第二轮循环中释放，甲基碳在第三轮循环中释放 50% 。以后每循环



真核生物发生在线粒体，原核生物发生在胞质。柠檬酸转化为草酰乙酸，释放两分子 CO2 。途径是循环的，

中间物不消耗。每消耗一个草酰乙酸分子，就会再产生一个。三羧酸循环中每氧化一个乙酰 CoA ，获得的能量物质是 3 分

子 NADH 、 1 分子 FADH2 和 1 分子 ATP/GTP 。除了乙酰 CoA ，所有能产生三羧酸循环的四碳或五碳中间物

的化合物 (如氨基酸代谢产物 ) 都能在这个循环中被氧化。三羧酸循环的中间产物被调出，可以通过回补途径所补充。



　丙酮酸、乙酰 CoA 、草酰乙酸的结构

注：丙酮酸和乙酰 CoA数字表示在葡萄糖分子中碳的序号

3,4

2,5

1,6

1

41,6

2,5



糖酵解与三羧酸循环



思考题：丙酮酸乙酰 CoA ，催化的酶是？参与的辅酶有？ TCA 中两次脱羧部位？限速酶是？ TCA 的抑制剂是（丙二酸，氟乙酸等作用机理）？ NADH ＋

H ＋？ FADH2 ？ TCA 生理意义？底物水平磷酸化（GTPATP）？ TCA回补途径？ TCA 调控？乙酰 CoA 是否进入 TCA, 草酰乙酸的浓度起重要作用。 1 葡萄糖彻底氧化成 CO2 和 H2O，产能 ATP多少？分步分析，

并写出各阶段总反应式。第 90 页 3,8 ， 9,10,11 　第 112 页 2,3 ， 4 ， 8,9

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