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第十九章 糖代谢 自养生物 分解代谢 糖代谢包括 异养生物 自养生物 合成代谢 异养生物 能量转换（能源） 糖代谢的生物学功能 物质转换（碳源） 可转化成多种中间产物，这些中间产物可进一步转化成氨基酸、脂肪酸、核苷酸。 糖的磷酸衍生物可以构成多种重要的生物活性物质：NAD、FAD、DNA、RNA、ATP。 分解代谢：酵解（共同途径）、三羧酸循环（最后氧化途径）、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等。 合成代谢：糖异生、糖原合成、结构多糖合成以及光合作用。 分解代谢和合成代谢，受神经、激素、别构物调节控制。 糖酵解 glycolysis 酵解与发酵 酵解 glycolysis （在细胞质中进行） 酵解酶系统将Glc降解成丙酮酸，并生成ATP的过程。它是动物、植物、微生物细胞中Glc分解产生能量的共同代谢途径。 在好氧有机体中，丙酮酸进入线粒体，经三羧酸循环被彻底氧化成CO2和H2O，产生的NADH经呼吸链氧化而产生ATP和水，所以酵解是三羧酸循环和氧化磷酸化的前奏。 若供氧不足，NADH把丙酮酸还原成乳酸（乳酸发酵）。 发酵fermentation 厌氧有机体（酵母和其它微生物）把酵解产生的NADH上的氢，传递给丙酮酸，生成乳酸，则称乳酸发酵。 若NAPH中的氢传递给丙酮酸脱羧生成的乙醛，生成乙醇，此过程是酒精发酵。 有些动物细胞即使在有O2时，也会产生乳酸，如成熟的红细胞（不含线粒体）、视网膜。 糖酵解过程（EMP） Embden-Meyerhof Pathway ，1940 在细胞质中进行 反应步骤 酵解途径，三个不可逆步骤是调节位点。 葡萄糖磷酸化形成G-6-P 反应式 此反应基本不可逆，调节位点。△G0= - 4.0Kcal/mol使Glc活化，并以G-6-P形式将Glc限制在细胞内。 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。 己糖激酶与底物结合时的构象变化 已糖激酶：专一性不强，可催化Glc、Fru、Man（甘露糖）磷酸化。己糖激酶是酵解途径中第一个调节酶，被产物G-6-P强烈地别构抑制。 葡萄糖激酶：对Glc有专一活性，存在于肝脏中，不被G-6-P抑制。Glc激酶是一个诱导酶，由胰岛素促使合成， 肌肉细胞中已糖激酶对Glc的Km为0.1mmol/L，而肝中Glc激酶对Glc的Km为10mmol/L，因此，平时细胞内Glc浓度为5mmol/L时，已糖激酶催化的酶促反应已经达最大速度，而肝中Glc激酶并不活跃。进食后，肝中Glc浓度增高，此时Glc激酶将Glc转化成G-6-P，进一步转化成糖元，贮存于肝细胞中。 G-6-P异构化为F-6-P 反应式： 由于此反应的标准自由能变化很小，反应可逆，反应方向由底物与产物的含量水平控制。 此反应由磷酸Glc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。 F-6-P磷酸化，生成F-1.6-P 反应式： 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 F-1.6-P裂解成3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮（DHAP） 反应式： 该反应在热力学上不利，但是，由于具有非常大的△G0负值的F-1.6-2P的形成及后续甘油醛-3-磷酸氧化的放能性质，促使反应正向进行。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。 该反应由醛缩酶催化，反应机理 磷酸二羟丙酮（DHAP）异构化成3-磷酸甘油醛 反应式：（注意碳原子编号的变化） 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 3-磷酸甘油醛氧化成1.3—二磷酸甘油酸 反应式： 由磷酸甘油醛脱氢酶催化。 此反应既是氧化反应，又是磷酸化反应，氧化反应的能量驱动磷酸化反应的进行。 反应机理： 3-磷酸甘油醛脱氢酶的催化机理 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（