【文章內(nèi)容簡介】 代謝活動。 1．酶結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)：通過對現(xiàn)有酶分子結(jié)構(gòu)的影響來改變酶的催化活性。這是一種快速調(diào)節(jié)方式。 ⑴ 變構(gòu)調(diào)節(jié)：又稱別構(gòu)調(diào)節(jié)。某些代謝物能與變構(gòu)酶分子上的變構(gòu)部位特異性結(jié)合，使酶的分子構(gòu)發(fā)生改變，從而改變酶的催化活性以及代謝反應(yīng)的速度，這種調(diào)節(jié)作用就稱為變構(gòu)調(diào) 節(jié)。具有變構(gòu)調(diào)節(jié)作用的酶就稱為變構(gòu)酶。凡能使酶分子變構(gòu)并使酶的催化活性發(fā)生改變的代謝物就稱為變構(gòu)劑。當(dāng)變構(gòu)酶的一個亞基與其配體（底物或變構(gòu)劑）結(jié)合后，能夠通過改變相鄰亞基的構(gòu)象而使其對配體的親和力發(fā)生改變，這種效應(yīng)就稱為變構(gòu)酶的協(xié)同效應(yīng)。變構(gòu)劑一般以反饋方式對代謝途徑的起始關(guān)鍵酶進行調(diào)節(jié)，常見的為負(fù)反饋調(diào)節(jié)。變構(gòu)調(diào)節(jié)的特點： ① 酶活性的改變通過酶分子構(gòu)象的改變而實現(xiàn)； ② 酶的變構(gòu)僅涉及非共價鍵的變化； ③ 調(diào)節(jié)酶活性的因素為代謝物；④ 為一非耗能過程； ⑤ 無放大效應(yīng)。 ⑵ 共價修飾調(diào)節(jié)：酶蛋白分子中的某些基團可以在 其他酶的催化下發(fā)生共價修飾，從而導(dǎo)致酶活性的改變，稱為共價修飾調(diào)節(jié)。共價修飾方式有：磷酸化 脫磷酸化等。共價修飾調(diào)節(jié)一般與激素的調(diào)節(jié)相聯(lián)系，其調(diào)節(jié)方式為級聯(lián)反應(yīng)。共價修飾調(diào)節(jié)的特點為： ① 酶以兩種不同修飾和不同活性的形式存在； ② 有共價鍵的變化； ③ 受其他調(diào)節(jié)因素（如激素）的影響； ④ 一般為耗能過程；⑤ 存在放大效應(yīng)。 ⑶ 酶原的激活：處于無活性狀態(tài)的酶的前身物質(zhì)就稱為酶原。酶原在一定條件下轉(zhuǎn)化為有活性的酶的過程稱為酶原的激活。酶原的激活過程通常伴有酶蛋白一級結(jié)構(gòu)的改變。酶原分子一級結(jié)構(gòu)的改變導(dǎo)致了酶原分子空間結(jié)構(gòu) 的改變，使催化活性中心得以形成，故使其從無活性的酶原形式轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘拿?。酶原激活的生理意義在于：保護自身組織細(xì)胞不被酶水解消化。 2．酶含量的調(diào)節(jié)：是指通過改變細(xì)胞中酶蛋白合成或降解的速度來調(diào)節(jié)酶分子的絕對含量，影響其催化活性，從而調(diào)節(jié)代謝反應(yīng)的速度。這是機體內(nèi)遲緩調(diào)節(jié)的重要方式。 ⑴ 酶蛋白合成的調(diào)節(jié)：酶蛋白的合成速度通常通過一些誘導(dǎo)劑或阻遏劑來進行調(diào)節(jié)。凡能促使基因轉(zhuǎn)錄增強，從而使酶蛋白合成增加的物質(zhì)就稱為誘導(dǎo)劑；反之，則稱為阻遏劑。常見的誘導(dǎo)劑或阻遏劑包括代謝物、藥物和激素等。 ⑵ 酶蛋白降 解的調(diào)節(jié)：如饑餓時，精氨酸酶降解減慢，故酶活性增高，有利于氨基酸的分解供能。 3．同工酶的調(diào)節(jié)：在同一種屬中，催化活性相同而酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)，理化性質(zhì)及免疫學(xué)性質(zhì)不同的一組酶稱為同工酶。同工酶在體內(nèi)的生理意義主要在于適應(yīng)不同組織或不同細(xì)胞器在代謝上的不同需要。因此，同工酶在體內(nèi)的生理功能是不同的。 乳酸脫氫酶同工酶（ LDHs）為四聚體，在體內(nèi)共有五種分子形式，即 LDH1（ H4）， LDH2（ H3M1），LDH3（ H2M2）， LDH4（ H1M3）和 LDH5（ M4）。心肌中以 LDH1含量最多， LDH1 對乳 酸的親和力較高，因此它的主要作用是催化乳酸轉(zhuǎn)變?yōu)楸嵩龠M一步氧化分解，以供應(yīng)心肌的能量。在骨骼肌中含量最多的是 LDH5， LDH5對丙酮酸的親和力較高，因此它的主要作用是催化丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗?，以促進糖酵解的進行。 十、酶的命名與分類： 1．酶的命名：主要有習(xí)慣命名法與系統(tǒng)命名法兩種，但常用者為習(xí)慣命名法。 2．酶的分類：根據(jù) 1961年國際酶學(xué)委員會（ IEC）的分類法，將酶分為六大類： ① 氧化還原酶類：催化氧化還原反應(yīng)； ② 轉(zhuǎn)移酶類：催化一個基團從某種化合物至另一種化合物； ③ 水解酶類：催化化合物的水 解反應(yīng)； ④ 裂合酶類：催化從雙鍵上去掉一個基團或加上一個基團至雙鍵上； ⑤異構(gòu)酶類：催化分子內(nèi)基團重排； ⑥ 合成酶類：催化兩分子化合物的締合反應(yīng)。 生物化學(xué)與分子生物學(xué)重點（ 2） 20221113 23:44:34 來源：生命經(jīng)緯 第五章 糖代謝 一、糖類的生理功用： ① 氧化供能：糖類是人體最主要的供能物質(zhì)，占全部供能物質(zhì)供能量的 70%；與供能有關(guān)的糖類主要是葡萄糖和糖原，前者為運輸和供能形式，后者為貯存形式。 ② 作為結(jié)構(gòu)成分：糖類可與脂類 形成糖脂，或與蛋白質(zhì)形成糖蛋白，糖脂和糖蛋白均可參與構(gòu)成生物膜、神經(jīng)組織等。 ③ 作為核酸類化合物的成分：核糖和脫氧核糖參與構(gòu)成核苷酸， DNA， RNA等。 ④ 轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)：糖類可經(jīng)代謝而轉(zhuǎn)變?yōu)橹净虬被岬然衔铩? 二、糖的無氧酵解： 糖的無氧酵解是指葡萄糖在無氧條件下分解生成乳酸并釋放出能量的過程。其全部反應(yīng)過程在胞液中進行，代謝的終產(chǎn)物為乳酸，一分子葡萄糖經(jīng)無氧酵解可凈生成兩分子 ATP。 糖的無氧酵解代謝過程可分為四個階段： 1. 活化（己糖磷酸酯的生成）：葡萄糖經(jīng)磷酸化和異構(gòu)反應(yīng)生成 1,6雙磷酸果糖 (FBP)，即葡萄糖 →6 磷酸葡萄糖 →6 磷酸果糖 →1,6 雙磷酸果糖（ F1,6BP)。這一階段需消耗兩分子 ATP，己糖激酶（肝中為葡萄糖激酶）和 6磷酸果糖激酶 1是關(guān)鍵酶。 2. 裂解（磷酸丙糖的生成）：一分子 F1,6BP 裂解為兩分子 3磷酸甘油醛，包括兩步反應(yīng)：F1,6BP→ 磷酸二羥丙酮 + 3磷酸甘油醛 和磷酸二羥丙酮 →3 磷酸甘油醛。 3. 放能（丙酮酸的生成）： 3磷酸甘油醛經(jīng)脫氫、磷酸化、脫水及放能等反應(yīng)生成丙酮酸，包括五步反應(yīng)： 3磷酸甘油醛 →1,3 二磷酸 甘油酸 →3 磷酸甘油酸 →2 磷酸甘油酸 → 磷酸烯醇式丙酮酸 → 丙酮酸。此階段有兩次底物水平磷酸化的放能反應(yīng)，共可生成 22=4 分子 ATP。丙酮酸激酶為關(guān)鍵酶。 4．還原（乳酸的生成）：利用丙酮酸接受酵解代謝過程中產(chǎn)生的 NADH，使 NADH 重新氧化為 NAD+。即丙酮酸 → 乳酸。 三、糖無氧酵解的調(diào)節(jié)： 主要是對三個關(guān)鍵酶，即己糖激酶（葡萄糖激酶）、 6磷酸果糖激酶 丙酮酸激酶進行調(diào)節(jié)。己糖激酶的變構(gòu)抑制劑是 G6P；肝中的葡萄糖激酶是調(diào)節(jié)肝細(xì)胞對葡萄糖吸收的主要因素，受長鏈脂酰 CoA的反饋抑制； 6磷酸果糖激酶 1是調(diào)節(jié)糖酵解代謝途徑流量的主要因素，受 ATP和檸檬酸的變構(gòu)抑制， AMP、 ADP、 1,6雙磷酸果糖和 2,6雙磷酸果糖的變構(gòu)激活；丙酮酸激酶受 1,6雙磷酸果糖的變構(gòu)激活，受 ATP的變構(gòu)抑制，肝中還受到丙氨酸的變構(gòu)抑制。 四、糖無氧酵解的生理意義： 1. 在無氧和缺氧條件下，作為糖分解供能的補充途徑： ⑴ 骨骼肌在劇烈運動時的相對缺氧； ⑵ 從平原進入高原初期； ⑶ 嚴(yán)重貧血、大量失血、呼吸障礙、肺及心血管疾患所致缺氧。 2. 在有氧條件下，作為某些組織細(xì)胞主要的供能途徑：如表皮細(xì)胞 ，紅細(xì)胞及視網(wǎng)膜等，由于無線粒體，故只能通過無氧酵解供能。 五、糖的有氧氧化： 葡萄糖在有氧條件下徹底氧化分解生成 C2O和 H2O，并釋放出大量能量的過程稱為糖的有氧氧化。絕大多數(shù)組織細(xì)胞通過糖的有氧氧化途徑獲得能量。此代謝過程在細(xì)胞胞液和線粒體內(nèi)進行，一分子葡萄糖徹底氧化分解可產(chǎn)生 36/38分子 ATP。糖的有氧氧化代謝途徑可分為三個階段： 1．葡萄糖經(jīng)酵解途徑生成丙酮酸： 此階段在細(xì)胞胞液中進行，與糖的無氧酵解途徑相同，涉及的關(guān)鍵酶也相同。一分子葡萄糖分解后生成兩分子丙酮酸，兩分子（ NADH+H+）并凈生成 2分子 ATP。 NADH在有氧條件下可進入線粒體產(chǎn)能，共可得到 22 或 23 分子 ATP。故第一階段可凈生成 6/8分子 ATP。 2．丙酮酸氧化脫羧生成乙酰 CoA： 丙酮酸進入線粒體，在丙酮酸脫氫酶系的催化下氧化脫羧生成（ NADH+H+）和乙酰 CoA。此階段可由兩分子（ NADH+H+） 產(chǎn)生 23 分子 ATP 。丙酮酸脫氫酶系為關(guān)鍵酶，該酶由三種酶單體構(gòu)成，涉及六種輔助因子，即 NAD+、 FAD、 CoA、 TPP、硫辛酸和 Mg2+。 3．經(jīng)三羧酸循環(huán)徹底氧化分解： 生成的乙酰 CoA可 進入三羧酸循環(huán)徹底氧化分解為 CO2和 H2O，并釋放能量合成 ATP。一分子乙酰CoA氧化分解后共可生成 12 分子 ATP，故此階段可生成 212=24 分子 ATP。 三羧酸循環(huán)是指在線粒體中，乙酰 CoA首先與草酰乙酸縮合生成檸檬酸，然后經(jīng)過一系列的代謝反應(yīng)，乙?；谎趸纸?，而草酰乙酸再生的循環(huán)反應(yīng)過程。這一循環(huán)反應(yīng)過程又稱為檸檬酸循環(huán)或 Krebs循環(huán)。 三羧酸循環(huán)由八步反應(yīng)構(gòu)成：草酰乙酸 + 乙酰 CoA→ 檸檬酸 → 異檸檬酸 →α 酮戊二酸 → 琥珀酰CoA→ 琥珀酸 → 延胡索酸 → 蘋果酸 → 草酰乙酸。 三羧酸循環(huán)的特 點： ① 循環(huán)反應(yīng)在線粒體中進行，為不可逆反應(yīng)。 ② 每完成一次循環(huán)，氧化分解掉一分子乙?；?，可生成 12分子 ATP。 ③ 循環(huán)的中間產(chǎn)物既不能通過此循環(huán)反應(yīng)生成，也不被此循環(huán)反應(yīng)所消耗。 ④ 循環(huán)中有兩次脫羧反應(yīng)，生成兩分子 CO2。 ⑤ 循環(huán)中有四次脫氫反應(yīng)，生成三分子 NADH和一分子 FADH2。 ⑥ 循環(huán)中有一次直接產(chǎn)能反應(yīng)，生成一分子 GTP。 ⑦ 三羧酸循環(huán)的關(guān)鍵酶是檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶和 α 酮戊二酸脫氫酶系，且 α 酮戊二酸脫氫酶系的結(jié)構(gòu)與丙酮酸脫氫酶系相似，輔助因子完全相同。 六、糖有氧氧化的生理意義： 1．是糖在體內(nèi)分解供能的主要途徑： ⑴ 生成的 ATP數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于糖的無氧酵解生成的 ATP數(shù)目；⑵ 機體內(nèi)大多數(shù)組織細(xì)胞均通過此途徑氧化供能。 2．是糖、脂、蛋白質(zhì)氧化供能的共同途徑：糖、脂、蛋白質(zhì)的分解產(chǎn)物主要經(jīng)此途徑徹底氧化分解供能。 3．是糖、脂、蛋白質(zhì)相互轉(zhuǎn)變的樞紐：有氧氧化途徑中的中間代謝物可以由糖、脂、蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生，某些中間代謝物也可以由此途徑逆行而相互轉(zhuǎn)變。 七、有氧氧化的調(diào)節(jié)和巴斯德效應(yīng)： 丙酮酸脫氫酶系受乙酰 CoA、 ATP和 NADH的變構(gòu)抑制，受 AMP、 ADP和 NAD+的變 構(gòu)激活。異檸檬酸脫氫酶是調(diào)節(jié)三羧酸循環(huán)流量的主要因素， ATP是其變構(gòu)抑制劑， AMP和 ADP 是其變構(gòu)激活劑。 巴斯德效應(yīng)：糖的有氧氧化可以抑制糖的無氧酵解的現(xiàn)象。有氧時，由于酵解產(chǎn)生的 NADH和丙酮酸進入線粒體而產(chǎn)能，故糖的無氧酵解受抑制。 八、磷酸戊糖途徑： 磷酸戊糖途徑是指從 G6P脫氫反應(yīng)開始，經(jīng)一系列代謝反應(yīng)生成磷酸戊糖等中間代謝物，然后再重新進入糖氧化分解代謝途徑的一條旁路代謝途徑。該旁路途徑的起始物是 G6P，返回的代謝產(chǎn)物是 3磷酸甘油醛和 6磷酸果糖，其重要的中間代謝產(chǎn)物是 5磷酸核糖和 NADPH。整個代謝途徑在胞液中進行。關(guān)鍵酶是 6磷酸葡萄糖脫氫酶。 九、磷酸戊糖途徑的生理意義： 1. 是體內(nèi)生成 NADPH 的主要代謝途徑： NADPH在體內(nèi)可用于： ⑴ 作為供氫體，參與體內(nèi)的合成代謝：如參與合成脂肪酸、膽固醇等。 ⑵ 參與羥化反應(yīng)：作為加單氧酶的輔酶，參與對代謝物的羥化。 ⑶ 維持巰基酶的活性。 ⑷ 使氧化型谷胱甘肽還原。 ⑸ 維持紅細(xì)胞膜的完整性：由于 6磷酸葡萄糖脫氫酶遺傳性缺陷可導(dǎo)致蠶豆病，表現(xiàn)為溶血性貧血。 2. 是體內(nèi)生成 5磷酸核糖的唯一代謝途徑：體內(nèi)合成核苷酸和 核酸所需的核糖或脫氧核糖均以5磷酸核糖的形式提供，其生成方式可以由 G6P 脫氫脫羧生成，也可以由 3磷酸甘油醛和 F6P經(jīng)基團轉(zhuǎn)移的逆反應(yīng)生成。 十、糖原的合成與分解： 糖原是由許多葡萄糖分子聚合而成的帶有分支的高分子多糖類化合物。糖原分子的直鏈部分借α 1,4糖苷鍵而將葡萄糖殘基連接起來，其支鏈部分則是借 α 1,6糖苷鍵而形成分支。糖原是一種無還原性的多糖。糖原的合成與分解代謝主要發(fā)生在肝、腎和肌肉組織細(xì)胞的胞液中。 1．糖原的合成代謝：糖原合成的反應(yīng)過程可分為三個階段。 ⑴ 活化 ：由葡萄糖生成尿苷二磷酸葡萄糖：葡萄糖 →6 磷酸葡萄糖 →1 磷酸葡萄糖 →UDPG 。此階段需使用 UTP，并消耗相當(dāng)于兩分子的 ATP。 ⑵ 縮合：在糖原合酶催化下， UDPG所帶的葡萄糖殘基通過 α 1,4糖苷鍵與原有糖原分子的非還原端相連，使糖鏈延長。糖原合酶是糖原合成的關(guān)鍵酶。 ⑶ 分支：當(dāng)直鏈長度達(dá) 12個葡萄糖殘基以上時，在分支酶的催化下，將距末端 6～ 7個葡萄糖殘基組成的寡糖鏈由 α 1,4糖苷鍵轉(zhuǎn)變?yōu)?α 1,6糖苷鍵，使糖原出現(xiàn)分支，同時非還原端增加。 2．糖原的分解代謝：糖原的分解代謝可分為三 個階段，是一非耗能過程。 ⑴ 水解：糖原 →1 磷酸葡萄糖。此階段的關(guān)鍵酶是糖原磷酸化酶，并需脫支酶協(xié)助。 ⑵ 異構(gòu)： 1磷酸葡萄糖 →6 磷酸葡萄糖。 ⑶ 脫磷酸： 6磷酸葡萄糖 → 葡萄糖。此過程只能在肝和腎進行。 十一、糖原合成與分解的生理意義： 1．貯存能量：葡萄糖可以糖原的形式貯存。 2．調(diào)節(jié)血糖濃度：血糖濃度高時可合成糖原，濃度低時可分解糖原來補充血糖。 3．利用乳酸：肝中可經(jīng)糖異生途徑利用糖無氧酵解產(chǎn)生的乳酸來合成糖原。這就是肝糖原合成的三碳途徑或間接途徑。