丙酮酸羧化酶
糖异生的第一步反应 存在于线粒体基质，需要生物素辅基 由ATP驱动羧化反应
果糖-1,6-二磷酸酶
将 F-1,6-P水解成F-6-P
葡糖-6-磷酸酶
催化葡糖-6-磷酸水解成葡萄糖
☺存在于肝、肾细胞内质网膜上。 ☺肌肉和脑细胞没有这种酶，故不能进行糖 异生 ☺G-6-P需要进入内质网腔才能水解
自养生物和异养生物
分类 光能自 养生物 化能自 养生物 光能异 养生物 化能异 养生物 C源 CO2 CO2 能源 光 氧化还原反应 电子供体 HO2, H2S, S 或其它无机物 无机化合物如 H2, H2S, NH4+ Fe2+ 有机物 （葡萄糖） 有机物 （葡萄糖） 实例 绿色植物、藻类、 蓝细菌、光合细菌 固氮菌、氢细菌、 硫细菌和铁细菌 非硫紫细菌 动物、大多数 微生物
有机化合物
光
有机化合物 氧化还原反应
代谢中的能量考虑
细胞需要持续不断的能量供应 NADH, NADPH和 ATP ATP – 通用的能量货币 NADPH – 生物还原剂
糖酵解



发生在所有的活细胞 位于细胞液 共有十步反应组成——在所有的细 胞都相同，但速率不同。 两个阶段： i) 第一个阶段——投资阶段或引发阶 段: 葡萄糖 →F-1,6-2P →2G-3-P ii) 第二个阶段——获利阶段：产生2 丙酮酸+2ATP 丙酮酸的三种命运
代谢
代谢是生命最基本的 特征之一，它是指生 物体内发生的所有化 学反应的总称，包括 物质代谢和能量代谢 两个方面的内容。
细胞内的代谢途径和代谢网络
分解代谢和合成代谢
代谢的三种途径
酶的三种组织方式
代谢的基本特征
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 反应条件温和 高度调控 每一个代谢途径都是不可逆的 一个代谢途径至少存在1个限速步骤 各种生物在基本的代谢途径上是高度保守的 代谢途径在细胞内特别在真核细胞是高度分 室化的 ⑦ 不同的生物使用不同的途径获取能量和碳源
+FAD+GDP+Pi+2H2O→2CO2+3NADH+FADH2+ GTP+2H＋+CoA 1个乙酰-CoA通过三羧酸循环产生2CO2, 1 ATP, 3NADH,1FADH2 2H2O被使用作为底物 绝对需要O2
吵， 您顺意吵，（吵得）铜壶呼盐瓶！
TCA循环的功能
产生更多的ATP
提供生物合成的原料
反应4： α-酮戊二酸脱氢酶系
第二次氧化脱羧反应
☻酶几乎等同于丙酮酸脱氢酶系——结构 上或者机制上 ☻5种辅酶——TPP、CoASH、硫辛酸 NAD+、FAD ☻也是亚砷酸的作用对象
反应5：琥珀酰-CoA合成酶
TCA循环唯一的一步底物水平磷酸化反应
☻ATP或GTP被合成
反应6：琥珀酸脱氢酶
氧化磷氧化磷酸化酸化 氧化磷酸化 氧化磷酸化 底物水平磷酸化 氧化磷酸化 氧化磷酸化
总ATP量
30或31或32
三羧酸循环中间物的去向
乙醛酸循环
植物和微生物的三羧酸循环的变化形式
☺ 在每一轮循环中，前者有两分子乙酰-CoA进入 ☺ 只产生NADH，但不产生FADH2 ☺ 无底物水平磷酸化反应，因此 不产生ATP ☺ 不生成CO2，无碳单位的损失，净合成了糖异生 的前体——苹果酸
线粒体内膜上的甘油-3-磷酸和苹果酸-天冬氨酸穿梭系统
丙酮酸的代谢去向
糖酵解的生理意义
产生ATP 提供生物合成的原料 糖酵解与肿瘤 缺氧与缺氧诱导的转录因子
甘油和其它单糖进入糖酵解的途径
糖异生
泛指细胞内由乳酸或其它非糖物质 净合成葡萄糖的过程。它主要发生 在动物的肝脏（80％）和肾脏（20 ％），是动物细胞自身合成葡萄糖 的唯一手段。植物和某些微生物也 可以进行糖异生。
反应10: 丙酮酸激酶
PEP转化成丙酮酸，同时产生 ATP 产生两个ATP，可被视为糖酵解途径最后的 能量回报。 ΔG为大的负值——受到调控!
NADH和丙酮酸的去向
有氧还是无氧？？
在有氧状态下NADH和丙酮酸的命运 （1）NADH的命运 NADH在呼吸链被彻底氧化成H2O并产生更多的ATP。 （2）丙酮酸的命运 丙酮酸经过线粒体内膜上丙酮酸运输体与质子一起进入 线粒体基质，被基质内的丙酮酸脱氢酶系氧化成乙酰CoA 在缺氧状态或无氧状态下NADH和丙酮酸的命运 （1）乳酸发酵 （2）酒精发酵
乙酰CoA的形成
脂肪酸的β氧化 氨基酸的氧化分解 丙酮酸的氧化脱羧——由丙酮酸脱氢酶 系催化
丙酮酸的氧化脱羧
丙酮酸如何进入线粒体？ 丙酮酸脱氢酶系的结构与组成——丙酮酸脱氢 酶系由丙酮酸脱氢酶、二氢硫辛酸转乙酰酶和 二氢硫辛酸脱氢酶通过非共价键结合在一起的 稳定复合物 亚砷酸和有机砷的作用对象——氧化型硫辛酰 胺的再生对于丙酮酸脱氢酶系的持续运转十分 重要，砒霜的主要成分亚砷酸能够与还原型的 硫辛酰胺形成共价的复合物而阻止它的再生 。
丙酮酸跨线粒体内膜的转运
砒霜的毒性机理
反应1：柠檬酸合酶
柠檬酸合酶催化的反应
氟代乙酸在细胞内的代谢转变及其对TCA循环的影响
反应2：顺乌头酸酶
柠檬酸异构化成异柠檬酸
☻柠檬酸不是氧化的好底物
反应3：异柠檬酸脱氢酶
异柠檬酸氧化脱羧产生α-酮戊二酸
☻先是脱氢，然后是β-脱羧 ☻有两种形式的异柠檬酸脱氢酶，分别使 用辅酶I和辅酶II作为氢的受体
糖异生与糖酵解途径的比较
糖异生的底物(动物)
丙酮酸, 乳酸, 甘油, 生糖氨基酸，所 有TCA循环的中间物
偶数脂肪酸不行! 因为偶数脂肪酸氧化只能产生乙酰 CoA，而乙酰CoA不能提供葡萄糖的 净合成
糖异生涉及的反应
☺并不是糖酵解的简单逆转，其原 因是：
– 一是因为糖酵解有三步不可逆反应 – 二是机体在对这两种代谢实行交互
代谢途径的分室化
代谢途径 三羧酸循环、氧化磷酸化，脂肪酸氧化，氨基酸分解 糖酵解、脂肪酸合成、磷酸戊糖途径、 DNA复制、转录、转录后加工 膜蛋白和分泌蛋白的合成 脂和胆固醇的合成 翻译后加工（糖基化） 尿素循环 发生区域 线粒体 细胞液 细胞核、线粒体、叶绿体 粗面内质网 光面内质网 高尔基体 肝细胞线粒体和细胞液
糖酵解
氧化相
葡糖-6-磷酸脱氢酶
不可逆反应——受到调控（受到NADPH抑制）
葡糖酸内酯酶
没有酶催化，也能发生
葡糖酸-6-磷酸脱氢酶
氧化脱羧反应
此酶对NADP+高度特异性的; 对NAD+的Km比对NADP+高1 000倍
非氧化相
非氧化相全部由非氧化的可逆反应组 成，共有5步，反应的性质是异构或 分子重排，通过此阶段的反应，6分 子戊糖转化成5分子己糖。 将戊糖转 变成糖酵解的中间物。
糖酵解的两阶段反应
糖酵解
A. 能量投资阶段:
葡萄糖 (6C) 2ATP
2 ATP - 消化 0 ATP - 产生 0 NADH - 产生
C-C-C-C-C-C
2ADP + P
甘油醛-3磷酸 (2 - 3C) (G3P 或GAP) C-C-C C-C-C
糖酵解
B. 能量收获阶段：
GAP GAP
甘油醛-3-磷酸 (2 - 3C) (G3P 或 GAP) 4ADP + P
调控的时候不允许它们同时被激活 或被抑制，否则就会陷入无效循环 之中。
糖异生 II
某些反应“借用于糖酵解”，某些反应是新的 ☺ 糖异生保留了糖酵解途径中的所有可逆反应（第 二步，第四步～第九步） ☺ 属于自己的新反应只有四步反应。在这四步反应 中，有两步反应被用来克服糖酵解的最后一步不 可逆反应，其余两步反应用来克服糖酵解的第三 步和第一步不可逆反应。 ☺ 新的反应也提供了新的调控机制
产生FADH2
☻此酶实际上是呼吸链复合体II的主要 成分
☻琥珀酸的类似物丙二酸是该酶的竞争性 抑制剂
反应7：富马酸酶
双键的水合
☻水分子加成反式的双键
反应8：苹果酸脱氢酶
产生NADH
☻这是三羧酸循环的最后一步反应，也是三羧酸循 环中的第四次氧化还原反应
TCA 循环总结
总反应：
乙酰-CoA+3NAD＋
是糖、氨基酸和脂肪酸最后的共同分 解途径 某些代谢中间我作为其他代谢途径的别 构效应物 产生CO2
一分子葡萄糖彻底氧化过程中的ATP 收支情况
与ATP合成相关的反应 糖酵解（包括氧化磷酸化） 己糖激酶 PFK-1 磷酸甘油酸激酶 丙酮酸激酶 甘油醛-3-磷酸脱氢酶 （NADH） 丙酮酸脱氢酶系 三羧酸循环 异柠檬酸脱氢酶（NADH） α-酮戊二酸脱氢酶系（NADH） 琥珀酰-CoA合成酶 琥珀酸脱氢酶（FADH2） 苹果酸脱氢酶（NADH） 合成ATP的方式 消耗ATP 消耗ATP 底物水平磷酸化 底物水平磷酸化 氧化磷酸化 合成ATP的量 5或6或7 －1 －1 ＋2 ＋2 ＋3或＋4或＋5（取决于 NADH通过何种途径进入 呼吸链） 2×2.5＝5 19 2.5×2＝5 2.5×2＝5 1×2＝2 1.5×2＝3 2.5×2＝5
0 ATP - 消耗 4 ATP - 产生 2 NADH - 产生
C-C-C C-C-C
4ATP
丙酮酸 (2 - 3C) (PYR)
C-C-C C-C-C (PYR) (PYR)
Hale Waihona Puke 糖酵解的全部反应糖酵解第一阶段的反应
第一步反应——葡萄糖的磷酸化
己糖激酶或葡萄糖激酶 引发反应——ATP被消耗，以便后面得到更多
反应7: 磷酸甘油酸激酶
从高能磷酸化合物合成ATP
☺这是一步底物水平的磷酸化反应 ☺红细胞内存在生成2,3-BPG的支路
反应8: 磷酸甘油酸变位酶