第八章糖代谢 教学目的:了解新陈代谢的概念,熟悉生物氧化的生化知识,掌握糖的分解代谢与合成代 谢 教学重点:糖酵解与三羧酸循环 第一节新陈代谢概述 新陈代谢简称代谢,是生物体表现其生命活动的重要特征之一,是生物体广泛与外界 环境进行的物质交换及能量的转变过程 生物体内的新陈代谢并不是自发进行的,而是靠生物催化剂—一酶来催化的。生物体 内酶催化的化学反应是连续的,前一种酶的作用产物往往成为后一种酶的作用底物。这种 在代谢过程中连续转变的酶促产物统称为代谢中间产物,或简称代谢物 新陈代谢途径中的个别环节,个别步骤称为中间代谢 虽然新陈代谢包括数以千计的不同酶的催化反应,但通过仔细地分析研究,仍然可以 从错综复杂的代谢网络中总结归纳成一些具有共同规律的途径,并将这些途径称之为主要 代谢途径。人们还发现,这些主要代谢途径,在千差万别的生物界都具有相当的普遍性。 新陈代谢包括合成代谢和分解代谢两个方面 1、合成代谢 生物体从外界环境中取得营养物质,转化为机体自身物质,同时吸收能量的代谢过程, 称为合成代谢,又称为同化作用。此代谢过程是将小分子合成生物大分子,是一个吸能过 程 2、分解代谢 生物体将体内物质,转化为环境中的物质,同时释放能量的过程称为分解代谢,又称 异化作用。此代谢过程是将生物大分子分解为小分子物质,是一个放能过程 合成代谢与分解代谢途径所包括的物质转化,都属于物质代谢。以物质代谢为基础, 与物质代谢过程相伴随发生的,是蕴藏在化学物质中的能量转化,统称为能量代谢 新陈代谢中的物质代谢和能量代谢的相互关系可以表示为:
第八章 糖代谢 教学目的：了解新陈代谢的概念，熟悉生物氧化的生化知识，掌握糖的分解代谢与合成代 谢 教学重点：糖酵解与三羧酸循环 第一节 新陈代谢概述 新陈代谢简称代谢，是生物体表现其生命活动的重要特征之一，是生物体广泛与外界 环境进行的物质交换及能量的转变过程。 生物体内的新陈代谢并不是自发进行的，而是靠生物催化剂──酶来催化的。生物体 内酶催化的化学反应是连续的，前一种酶的作用产物往往成为后一种酶的作用底物。这种 在代谢过程中连续转变的酶促产物统称为代谢中间产物，或简称代谢物。 新陈代谢途径中的个别环节，个别步骤称为中间代谢。 虽然新陈代谢包括数以千计的不同酶的催化反应，但通过仔细地分析研究，仍然可以 从错综复杂的代谢网络中总结归纳成一些具有共同规律的途径，并将这些途径称之为主要 代谢途径。人们还发现，这些主要代谢途径，在千差万别的生物界都具有相当的普遍性。 新陈代谢包括合成代谢和分解代谢两个方面。 1、合成代谢 生物体从外界环境中取得营养物质，转化为机体自身物质，同时吸收能量的代谢过程， 称为合成代谢，又称为同化作用。此代谢过程是将小分子合成生物大分子，是一个吸能过 程。 2、分解代谢 生物体将体内物质，转化为环境中的物质，同时释放能量的过程称为分解代谢，又称 异化作用。此代谢过程是将生物大分子分解为小分子物质，是一个放能过程。 合成代谢与分解代谢途径所包括的物质转化，都属于物质代谢。以物质代谢为基础， 与物质代谢过程相伴随发生的，是蕴藏在化学物质中的能量转化，统称为能量代谢。 新陈代谢中的物质代谢和能量代谢的相互关系可以表示为：
中例合成代谢/小分子合成为生物大分子 吸收能量 分解代/释放能量能量代谢 物质代谢 生物大分子分解为小分子 第二节生物氧化 、生物氧化的含义 生物体生命活动需要能量,而能量的来源主要依靠生物体内糖、脂肪、蛋白质等有机 物质的氧化作用。有机物在生物体细胞内进行的氧化放能反应过程,称为生物氧化。 二、生物氧化的特点 生物氧化与非生物氧化的化学本质相同,两者释放的能量相同。但生物氧化与非生物 氧化所进行的方式是大不相同的,生物氧化有如下特点: 1、生物氧化是在活细胞内进行的 2、反应在酶的催化下进行,在体温和近中性pH及有水环境中进行 生物氧化是经过一系列连续的化学反应逐步进行氧化,并逐步释放能量 4、生物氧化过程产生的能量,通常先贮存在一些特殊的高能化合物(主要是ATP)中, 再通过能量转换作用,以满足机体对能量的需要 、生物氧化的方式 生物氧化的方式有加氧、脱氢、脱电子等。其中最主要的是脱氢反应。生物氧化根据 最终受氢体是否是分子氧,可分为两种方式 1、有氧氧化:以分子氧为最终受氢体,是生物氧化的最主要的方式,结果是将底物 氧化成CO2和H2O。 2、无氧氧化:以有机物为最终受氢体。 四、生物氧化体系——呼吸链 在有氧氧化过程中,代谢底物脱下的2H和电子经一系列递氢体和电子传递体的传递, 最后与O2结合,所经过的途径形象地称为电子传递链,或称呼吸链。 呼吸链的基本成份可分成5大类: 1、酰胺脱氢酶类。此类酶的辅酶有两种:一种是NAD’,即辅酶I(Co);另一种是NADP 即辅酶I(ColI)
第二节 生物氧化 一、生物氧化的含义 生物体生命活动需要能量，而能量的来源主要依靠生物体内糖、脂肪、蛋白质等有机 物质的氧化作用。有机物在生物体细胞内进行的氧化放能反应过程，称为生物氧化。 二、生物氧化的特点 生物氧化与非生物氧化的化学本质相同，两者释放的能量相同。但生物氧化与非生物 氧化所进行的方式是大不相同的，生物氧化有如下特点： 1、生物氧化是在活细胞内进行的。 2、反应在酶的催化下进行，在体温和近中性 pH 及有水环境中进行。 3、生物氧化是经过一系列连续的化学反应逐步进行氧化，并逐步释放能量。 4、生物氧化过程产生的能量，通常先贮存在一些特殊的高能化合物(主要是 ATP)中， 再通过能量转换作用，以满足机体对能量的需要。 三、生物氧化的方式 生物氧化的方式有加氧、脱氢、脱电子等。其中最主要的是脱氢反应。生物氧化根据 最终受氢体是否是分子氧，可分为两种方式： 1、有氧氧化：以分子氧为最终受氢体，是生物氧化的最主要的方式，结果是将底物 氧化成 CO2 和 H2O。 2、无氧氧化：以有机物为最终受氢体。 四、生物氧化体系──呼吸链 在有氧氧化过程中，代谢底物脱下的 2H 和电子经一系列递氢体和电子传递体的传递， 最后与 O2 结合，所经过的途径形象地称为电子传递链，或称呼吸链。 呼吸链的基本成份可分成 5 大类： 1、酰胺脱氢酶类。此类酶的辅酶有两种：一种是 NAD+，即辅酶 I(CoI)；另一种是 NADP+， 即辅酶 II(CoII)
2、黄素脱氢酶类。此类酶的辅基有两种:即FMN和FAD。 3、铁硫蛋白(铁硫中心)。铁硫蛋白含有非血红素铁和对酸不稳定的硫,在线粒体内膜 上,铁硫蛋白常与黄酶或细胞色素结合成复合物存在。 4、辅酶Q(CoQ)。 5、细胞色素类。细胞色素类是一种结合蛋白,用符号Cyt表示,其辅基是铁卟啉的衍 生物。在生物体呼吸链中主要含有5种细胞色素,即Cytb、 CytcI、Cytc、Cyta、 Cyts。a 和a3不能分开,统称细胞色素aa3。它是呼吸链中最后一个传递体,可直接将电子传递给 氧,所以称其为细胞色素氧化酶,又称末端氧化酶。 生物体内有两条重要的呼吸链,如图所示:一条是由NADH+H+开始的NAD呼吸链 另一条是由FADH2开始的FAD呼吸链。两者均存在于线粒体中 底物(NAD呼吸链 2H NADH+H ADP+Pi 2H FMNH? ↓H 琥酸一FADH:→CoQH ATP FAD呼吸链 2H Cytb ADP+Pi ATP HO Cytc 2e Cyan ADP+Pi 2e 0+亏02ATP 呼吸链是一个完整的连续反应体系,它的任何一个部位的电子流受到抑制,都能抑制 ATP在其部位的形成,从而造成细胞呼吸的中断。我们把能够抑制呼吸链中某一部位电子
2、黄素脱氢酶类。此类酶的辅基有两种：即 FMN 和 FAD。 3、铁硫蛋白(铁硫中心)。铁硫蛋白含有非血红素铁和对酸不稳定的硫，在线粒体内膜 上，铁硫蛋白常与黄酶或细胞色素结合成复合物存在。 4、辅酶 Q(CoQ)。 5、细胞色素类。细胞色素类是一种结合蛋白，用符号 Cyt 表示，其辅基是铁卟啉的衍 生物。在生物体呼吸链中主要含有 5 种细胞色素，即 Cytb、Cytc1、Cytc、Cyta、Cyta3。a 和 a3 不能分开，统称细胞色素 a a3。它是呼吸链中最后一个传递体，可直接将电子传递给 氧，所以称其为细胞色素氧化酶，又称末端氧化酶。 生物体内有两条重要的呼吸链，如图所示：一条是由 NADH+H+开始的 NAD 呼吸链； 另一条是由 FADH2 开始的 FAD 呼吸链。两者均存在于线粒体中。 呼吸链是一个完整的连续反应体系，它的任何一个部位的电子流受到抑制，都能抑制 ATP 在其部位的形成，从而造成细胞呼吸的中断。我们把能够抑制呼吸链中某一部位电子
流的物质,称电子传递抑制剂。例如:鱼藤酮、安密妥、杀粉蝶菌素能阻断电子由NADH 向辅酶Q的传递;氰化物、硫化氢和一氧化碳等有阻断电子由Cyta传递到氧的作用。 五、ATP的生成和利用 (一)、AP的生成 生物体通过生物氧化所产生的能量,除一部分以热能的形式散失外,大部分可以通过 ADP的磷酸化作用转移到高能磷酸化合物ATP中,生成方式有两种: 1、底物水平磷酸化。 代谢底物在分解过程中,因脱氢、脱水等到作用,使分子中能量重新分布,形成高能 磷酸键。此髙能键可转移给ADP生成ATP。这一过程称为底物水平磷酸化 2、氧化磷酸化。 代谢底物脱氢经呼吸链氧化放能的同时,伴有与ADP磷酸化生成ATP吸能相偶联的 过程,称为氧化磷酸化。其偶联部位如图所示: NADH+H ->FMN→Co→b→+a3+O2氧化 联 ADP ADP一 ATPADP一ATP磷酸化 (二)、ATP的作用 切生物体内,能量的释放、贮存和利用,都以ATP为中心,ATP在生物体能量代谢 中起着非常重要的作用。但AP在机体内的含量并不多,确切地说,ATP不是能量的贮存 物质,而是能量的携带者或传递者 第三节糖的分解代谢 机体的生存需要能量,机体内主要提供能量的物质是ATP。ATP的形成主要通过两条 途径,一条是由葡萄糖彻底氧化为CO2和水,从中释放出大量自由能形成大量的ATP,另 条是在没有氧分子参加的条件下,即无氧条件下,由葡萄糖降解为丙酮酸,并在此过程 中产生2分子ATP。另外,糖的分解代谢还包括磷酸戊糖途径等。生物体不但通过糖的分
流的物质，称电子传递抑制剂。例如：鱼藤酮、安密妥、杀粉蝶菌素能阻断电子由 NADH 向辅酶 Q 的传递；氰化物、硫化氢和一氧化碳等有阻断电子由 Cytaa3 传递到氧的作用。 五、ATP 的生成和利用 （一）、ATP 的生成 生物体通过生物氧化所产生的能量，除一部分以热能的形式散失外，大部分可以通过 ADP 的磷酸化作用转移到高能磷酸化合物 ATP 中，生成方式有两种： 1、底物水平磷酸化。 代谢底物在分解过程中，因脱氢、脱水等到作用，使分子中能量重新分布，形成高能 磷酸键。此高能键可转移给 ADP 生成 ATP。这一过程称为底物水平磷酸化。 2、氧化磷酸化。 代谢底物脱氢经呼吸链氧化放能的同时，伴有与 ADP 磷酸化生成 ATP 吸能相偶联的 过程，称为氧化磷酸化。其偶联部位如图所示： （二）、ATP 的作用 一切生物体内，能量的释放、贮存和利用，都以 ATP 为中心，ATP 在生物体能量代谢 中起着非常重要的作用。但 ATP 在机体内的含量并不多，确切地说，ATP 不是能量的贮存 物质，而是能量的携带者或传递者。 第三节 糖的分解代谢 机体的生存需要能量，机体内主要提供能量的物质是 ATP。ATP 的形成主要通过两条 途径，一条是由葡萄糖彻底氧化为 CO2 和水，从中释放出大量自由能形成大量的 ATP，另 一条是在没有氧分子参加的条件下，即无氧条件下，由葡萄糖降解为丙酮酸，并在此过程 中产生 2 分子 ATP。另外，糖的分解代谢还包括磷酸戊糖途径等。生物体不但通过糖的分
解代谢获取能量外,而且糖类代谢的中间产物可为氨基酸、核苷酸、脂肪酸等的合成提供 碳原子和碳链骨架,以构成组织细胞。 、糖的无氧分解 糖的无氧分解是指糖在无氧情况下的不彻底分解。从生物氧化的角度,代谢底物的氢 原子的最终受体是有机物,故又称无氧氧化。 糖酵解(EMP) 在生物体内葡萄糖在无氧条件下转变成丙酮酸,并同时生成ATP的一系列反应称为糖 酵解。用EMP表示(EMP为人名的缩写)。 l、糖酵解的反应过程 糖酵解过程从葡萄糖到形成丙酮酸共包括10步反应,可划分为两个主要阶段。前5步 为准备阶段,葡萄糖通过磷酸化、异构化裂解为三碳酸。每裂解一个已糖分子,共消耗2 分子ATP。使已糖分子的1,6位磷酸化。磷酸化的已糖裂解和异构化,最后形成一个共同 中间物即甘油醛一3一磷酸。 后5步为产生ATP的贮能阶段。磷酸三碳糖转变成丙酮酸。每分子三碳糖产生2分子 ATP。整个过程需要10种酶。这些都存在于胞质溶胶中,大部分过程都有Mg2+离子作为辅 助因子。 糖酵解的第一阶段—准备阶段 (1)、葡萄糖的磷酸化 葡萄糖在已糖激酶的催化下,消耗ATP,生成6一磷酸葡萄糖。 (2)、6一磷酸葡萄糖异构化形成6一磷酸果糖。 在磷酸葡萄糖异枃酶的催化下,6一磷酸葡萄糖形成6一磷酸果糖 (3)、6一磷酸果糖形成16一二磷酸果糖。 在磷酸果糖激酶的催化下,6—磷酸果糖形成1,6—二磷酸果糖 4)、1,6一二磷酸果糖转变为3一磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮。 在醛缩酶的催化下,16—二磷酸果糖转变为3一磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮。 (5)、磷酸二羟丙酮转变为3一磷酸甘油醛。 1,6一二磷酸果糖裂解后形成的两分子三碳糖磷酸中,只有甘油醛一3-磷酸能继续进 入糖酵解途径,二羟丙酮磷酸必须转变为甘油醛一3一磷酸才能进λ糖酵解途径。丙糖磷酸 异构酶正是担负这一转变的酶
解代谢获取能量外，而且糖类代谢的中间产物可为氨基酸、核苷酸、脂肪酸等的合成提供 碳原子和碳链骨架，以构成组织细胞。 一、糖的无氧分解 糖的无氧分解是指糖在无氧情况下的不彻底分解。从生物氧化的角度，代谢底物的氢 原子的最终受体是有机物，故又称无氧氧化。 一、糖酵解（EMP） 在生物体内葡萄糖在无氧条件下转变成丙酮酸，并同时生成 ATP 的一系列反应称为糖 酵解。用 EMP 表示（EMP 为人名的缩写）。 1、糖酵解的反应过程 糖酵解过程从葡萄糖到形成丙酮酸共包括 10 步反应，可划分为两个主要阶段。前 5 步 为准备阶段，葡萄糖通过磷酸化、异构化裂解为三碳酸。每裂解一个已糖分子，共消耗 2 分子 ATP。使已糖分子的 1,6 位磷酸化。磷酸化的已糖裂解和异构化，最后形成一个共同 中间物即甘油醛－3－磷酸。 后 5 步为产生 ATP 的贮能阶段。磷酸三碳糖转变成丙酮酸。每分子三碳糖产生 2 分子 ATP。整个过程需要 10 种酶。这些都存在于胞质溶胶中，大部分过程都有 Mg2+离子作为辅 助因子。 糖酵解的第一阶段——准备阶段： （1）、葡萄糖的磷酸化 葡萄糖在已糖激酶的催化下，消耗 ATP，生成 6－磷酸葡萄糖。 （2）、6－磷酸葡萄糖异构化形成 6－磷酸果糖。 在磷酸葡萄糖异构酶的催化下，6－磷酸葡萄糖形成 6－磷酸果糖。 （3）、6－磷酸果糖形成 1,6－二磷酸果糖。 在磷酸果糖激酶的催化下，6－磷酸果糖形成 1,6－二磷酸果糖。 （4）、1,6－二磷酸果糖转变为 3－磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮。 在醛缩酶的催化下，1,6－二磷酸果糖转变为 3－磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮。 （5）、磷酸二羟丙酮转变为 3－磷酸甘油醛。 1，6－二磷酸果糖裂解后形成的两分子三碳糖磷酸中，只有甘油醛－3－磷酸能继续进 入糖酵解途径，二羟丙酮磷酸必须转变为甘油醛－3－磷酸才能进入糖酵解途径。丙糖磷酸 异构酶正是担负这一转变的酶