第七章糖代谢
•新陈代谢
•高能化合物
•糖的分解
•糖的合成
第一节新陈代谢
•提问：什么是新陈代谢？
•新的来，久的去
•花开花落、四季轮回、“长江后浪推前浪，一代新人换旧人”
•生化定义——泛指生物与周围环境进行物质与能量交换的过程。
•是生物体物质代谢与能量代谢的有机统一。
1.1物质代谢与能量代谢的统一
1.2 新陈代谢的共性
•生物虽然形貌各异，习性万千，但体内的新陈代谢却有着许多相同之处。
•提问：为什么具有许多相同之处呢？
•共同的祖先！
途径相似
•A. 代谢
•大同各类生物的物质的代谢途径十分相似
•小异也有偏向
•低等的厌氧生物尚没有发展出好氧代谢途径，而高等生物包括好氧细菌都发展出了更为高效的好氧代谢，但同时保存了厌氧代谢途径。
步骤繁多，具有严格的顺序性；
•B. 反应
按进程新陈代谢
•营养物质的摄取与吸收
•细胞内的物质代谢
•代谢产物的去向与废物排泄
•这门课主要涉及目前已经清楚的细胞内四大物质的合成与分解。
1.3 代谢的研究方法
•A.同位素示踪法
•将含有放射性同位素的物质参与代谢反应，测试该基团在不同物质间的转移情况，来认识代谢过程。
•例
整体方法
•B.
•C.组织提取法
D.自由能判断（逻辑判断）
•宏观世界的热力学规律在微观生物体细胞内仍然适用。
• A.热力学定律与自由能
当体系恒温、恒压下发生变化时
•△G= △H - △TS= -W（W-体系都外所作的功）
•①△G＜0时，W＞0，体系对外作功，该反应可自发进行
•②△G = 0时，W =0，该反应过程为可逆过程
•③△G＞0时，W＜0，该反应不可自发进行，必须吸收外来能量才能进行，同时，该反应的逆过程可以自发进行。
•提问：在代谢过程分析时，中间产物有A、B、C、D、E，如果G分别为3、5、
7、4、2，请判断自发反应的顺序？
•答案：△G＜0
•7→5 →4 →3 →2
•C→B→D→A →E
如何判断△G？
•任何状态下
•△G= △G O + RTln K
•△G O—这一反应在标准状态（pH=0,25℃，1atm）的自由能变化（可查表或计算，参见《物理化学》）
•K=[B]/[A] 或[B1][B2]…[Bn]/ [A1][A2]…[An]
•生物代谢略有不同，△G O改为△G O`（pH=7)
•△G= △G O｀+ RTln K
第二节高能化合物
•定义——水解反应的△G O`＜-5kcal/mol的化合物
•有着十分重要的生物意义
•D-6-磷酸葡萄糖比D-葡萄糖G高，更易于分解，这步活化是细胞内葡萄糖分解的第一步，也是后续葡萄糖分解的根基。
• 2.2高能化合物的种类
• A.磷酸型
B.非磷酸型
2.3 ATP“能量中间体”
•稳定程度不同，各种高能化合物的△G o`有高低之分
第三节糖代谢
•糖的分解、合成
• 3.1多糖和低聚糖的酶促降解
• A.胞外降解
例肝糖元的分解
3 . 2单糖的降解
C6H12O6→6CO2 + 6H2O + 686kcal/mol
提问：如此复杂步骤的生物意义？
A.总论
1.糖酵解（Glycolysis)
•定义：1葡萄糖分解产生2丙酮酸，并伴随ATP生成的过程。
•位置：细胞质
提问：为什么中间分子都带磷酸基团？
•答案：1. 传递能量；
•2. 不能由生物膜渗漏出细胞。
2.无氧发酵（Fermentation)
•⑴乙醇发酵
•⑵乳酸发酵
3.好氧呼吸( Aerobic Respiration )
•⑴三羧酸循环（Citric Acid Cycle)
•在好氧真核生物线粒体基质中或好氧原核生物细胞质中，酵解产物丙酮酸脱羧、脱氢，彻底氧化为CO2、H2O并产生ATP 的过程。
三羧酸？
循环？
•(4)(7)(8)(10)
Ⅰ.丙酮酸脱氢酶复合体
形成酶复合体有什么好处呢？
•提问：有哪些物质可以调节该酶复合物的活性？
•答案：产物（NAD(P)H、FADH2、GTP、ATP、乙酰CoA ）抑制
•反应物（NAD+、FAD、GDP、ADP、丙酮酸）激活
•Ca2+、胰岛素激活
Ⅱ.总反应方程式
•+ 4NAD(P)++FAD+GDP+Pi+3H2O
•3CO2 +4NAD(P)H +4H++FADH2+GTP
Ⅲ.糖酵解+三羧酸循环的效率
•糖酵解1G→2ATP+2NADH+2H++2丙酮酸
•=2+2×3=8ATP
•三羧酸循环2丙酮酸→30ATP+6CO2+4H2O •———————————————————————
•38A T P
42%
•储能效率=38 ×7.3/686=
•比世界上任何一部热机的效率都高！
•提问：其余能量何处去？
•答案：以热量形式。
一部分维持体温，一部分散失。
Ⅳ.生物意义
•㈠三羧酸循环是各种好氧生物体内最主要的产能途径！也是脂类、蛋白质彻底分解的共同途径！
（2）乙醛酸循环——三羧酸循环支路
•三羧酸循环在异柠檬酸与苹果酸间搭了一条捷径。
（省了6步）
•只有一些植物和微生物兼具有这样的途径；
这种途径对于植物和微生物意义重大！
•只保留三羧酸循环中的（10）脱氢（1NADH）产能，只相当于3个ATP，意义不在于产能，在于生存。
Ⅰ.种子发芽
乙酰C o A
Ⅱ原始细菌生存
•磷酸戊糖——磷酸戊糖为代表性中间产物。
•支路——糖酵解在磷酸己糖处分生出的新途径。
B.生物意义
•提问：？
•Ⅰ.产能—不通过糖酵解；
•Ⅱ.产物—磷酸核糖用于DNA、RNA的合成；
•—木酮糖参与光合作用固定CO2；
•—各种单糖用于合成各类多糖；
3.3糖的合成
• A.植物的光合作用
•在植物叶绿体中，在光能驱动下CO2与H2O合成葡萄糖，放出氧气的过程。
•请参见生化网上光合作用教学辅助动画。
• B.动物的糖异生
•异生——非糖物质合成糖原。
•部位：肝脏
• a.过程
•磷酸烯醇式丙酮酸逆行至1，6-二磷酸果糖
•第2步
糖原的形成
•提问：丙酮酸通过糖异生形成一个G，消耗多少个ATP能量？•答案：6（4（⑩2×2）+2（⑦1 ×2））
提问：哪些物质可以通过糖异生途径形成糖元？
•答案：凡能转变成糖代谢中间产物的物质。
提问：其他多糖是如何产生的？
答案：由磷酸戊糖途径提供各种单糖，由类似糖元合成途径合成。
糖代谢总图。