臨床執(zhí)業(yè)醫(yī)師考點(diǎn)：糖類代謝
三、能量變化
C6H12O6+2Pi+2ADP+2NAD+=2C3H4O3+2ATP+2NADH+2H++2H2O
有氧時(shí)2個(gè)NADH經(jīng)呼吸鏈可產(chǎn)生6個(gè)ATP，共產(chǎn)生8個(gè)ATP;無氧時(shí)生成乳酸，只有2個(gè)ATP。在骨骼肌和腦組織中，NADH進(jìn)入線粒體要經(jīng)過甘油磷酸穿梭系統(tǒng)，在細(xì)胞質(zhì)中由3-磷酸甘油脫氫酶催化，將磷酸二羥丙酮還原生成3-磷酸甘油，進(jìn)入線粒體后再氧化生成磷酸二羥丙酮，返回細(xì)胞質(zhì)。因?yàn)槠漭o酶是FAD，所以生成FADH2，只產(chǎn)生2個(gè)ATP。這樣其還原當(dāng)量(2H++2e)被帶入線粒體，生成FADH2，進(jìn)入呼吸鏈，結(jié)果共生成6個(gè)ATP。
其他組織如肝臟和心肌等，通過蘋果酸穿梭系統(tǒng)，在蘋果酸脫氫酶作用下還原草酰乙酸，生成蘋果酸，進(jìn)入線粒體后再氧化生成草酰乙酸。不過草酰乙酸不能通過線粒體膜，必需經(jīng)谷草轉(zhuǎn)氨酶催化生成天冬氨酸和α-酮戊二酸才能返回細(xì)胞質(zhì)。線粒體中蘋果酸脫氫酶的輔酶是NAD，所以可生成3個(gè)ATP。
四、丙酮酸的去向
1.生成乙酰輔酶A：有氧時(shí)丙酮酸進(jìn)入線粒體，脫羧生成乙酰輔酶A，通過三羧酸循環(huán)徹底氧化成水和CO2。
2.生成乳酸：乳酸菌及肌肉供氧不足時(shí)，丙酮酸接受3磷酸甘油醛脫氫時(shí)產(chǎn)生的NADH上的H，在乳酸脫氫酶催化下還原生成乳酸。LDH有5種同工酶，A4在骨骼肌，B4在心肌。A4以高速催化丙酮酸的還原，使骨骼肌可在缺氧時(shí)運(yùn)動(dòng);H4速度慢并受丙酮酸抑制，所以心肌在正常情況下并不生成乳酸，而是將血液中的乳酸氧化生成丙酮酸，進(jìn)入三羧酸循環(huán)。骨骼肌產(chǎn)生的大量乳酸還可由肝臟氧化生成丙酮酸，再通過糖的異生轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟�，供骨骼肌利用，稱為乳酸循環(huán)或Coli氏循環(huán)。
3.生成乙醇：在酵母菌中，由丙酮酸脫羧酶催化生成乙醛，再由乙醇脫氫酶催化還原生成乙醇。
五、其他單糖
1.果糖：可由己糖激酶催化形成6-磷酸果糖而進(jìn)入酵解。己糖激酶對(duì)葡萄糖的親和力比果糖大12倍，只有在脂肪組織中，果糖含量比葡萄糖高，才由此途徑進(jìn)入酵解。肝臟中有果糖激酶，可生成1-磷酸果糖，再被1-磷酸果糖醛縮酶裂解生成甘油醛和磷酸二羥丙酮，甘油醛由三碳糖激酶磷酸化生成3-磷酸甘油醛，進(jìn)入酵解。
2.半乳糖：在半乳糖激酶催化下生成1-磷酸半乳糖(需鎂離子)，再在1-磷酸半乳糖尿苷酰轉(zhuǎn)移酶催化下與UDP-葡萄糖生成UDP-半乳糖和1-磷酸葡萄糖，UDP-半乳糖被UDP-半乳糖4-差向酶催化生成UDP-葡萄糖。反應(yīng)是可逆的，半乳糖攝入不足時(shí)可用于合成半乳糖。
3.甘露糖：由己糖激酶催化生成6-磷酸甘露糖，被磷酸甘露糖異構(gòu)酶催化生成6-磷酸果糖，進(jìn)入酵解。
第三節(jié) 三羧酸循環(huán)
一、丙酮酸脫氫酶復(fù)合體
(一)反應(yīng)過程：5步，第一步不可逆。
1.脫羧，生成羥乙基TPP，由E1催化。
2.羥乙基被氧化成乙�；�，轉(zhuǎn)移給硫辛酰胺。由E2催化。
3.形成乙酰輔酶A。由E2催化。
4.氧化硫辛酸，生成FADH2。由E3催化。
5.氧化FADH2，生成NADH。
復(fù)合體有60條肽鏈組成，直徑30nm，E1和E2各24個(gè)，E3有12個(gè)。其中硫辛酰胺構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)長臂，在電荷的推動(dòng)下攜帶中間產(chǎn)物移動(dòng)。
(二)活性調(diào)控
此反應(yīng)處于代謝途徑的分支點(diǎn)，收到嚴(yán)密調(diào)控：
1.產(chǎn)物抑制：乙酰輔酶A抑制E2，NADH抑制E3�？杀惠o酶A和NAD+逆轉(zhuǎn)。
2.核苷酸反饋調(diào)節(jié)：E1受GTP抑制，被AMP活化。
3.共價(jià)調(diào)節(jié)：E1上的特殊絲氨酸被磷酸化時(shí)無活性，水解后恢復(fù)活性。丙酮酸抑制磷酸化作用，鈣和胰島素增加去磷酸化作用，ATP、乙酰輔酶A、NADH增加磷酸化作用。
二、三羧酸循環(huán)的途徑：8步。曾經(jīng)懷疑第一個(gè)組分是其他三羧酸，故名三羧酸循環(huán)。也叫Krebs循環(huán)。
1.輔酶A與草酰乙酸縮合，生成檸檬酸
由檸檬酸縮合酶催化，高能硫酯鍵水解推動(dòng)反應(yīng)進(jìn)行。受ATP、NADH、琥珀酰輔酶A和長鏈脂肪酰輔酶A抑制。ATP可增加對(duì)乙酰輔酶A的Km。氟乙酰輔酶A可形成氟檸檬酸，抑制下一步反應(yīng)的酶，稱為致死合成，可用于殺蟲劑。
2.檸檬酸異構(gòu)化，生成異檸檬酸
由順烏頭酸酶催化，先脫水，再加水。是含鐵的非鐵卟啉蛋白。需鐵及巰基化合物(谷胱甘肽或Cys等)維持其活性。
3.氧化脫羧，生成α-酮戊二酸
第一次氧化，由異檸檬酸脫氫酶催化，生成NADH或NADPH。中間物是草酰琥珀酸。是第二個(gè)調(diào)節(jié)酶，能量高時(shí)抑制。生理?xiàng)l件下不可逆，是限速步驟。細(xì)胞質(zhì)中有另一種異檸檬酸脫氫酶，需NADPH，不是別構(gòu)酶。其反應(yīng)可逆，與NADPH還原當(dāng)量有關(guān)。
4.氧化脫羧，生成琥珀酰輔酶A
第二次氧化脫羧，由α-酮戊二酸脫氫酶體系催化，生成NADH。其中E1為α-酮戊二酸脫氫酶，E2為琥珀酰轉(zhuǎn)移酶，E3與丙酮酸脫氫酶體系相同。機(jī)制類似，但無共價(jià)調(diào)節(jié)。
5.分解，生成琥珀酸和GTP
是唯一一個(gè)底物水平磷酸化，由琥珀酰輔酶A合成酶(琥珀酰硫激酶)催化。GTP可用于蛋白質(zhì)合成，也可生成ATP。需鎂離子。
6.脫氫，生成延胡索酸
第三步氧化還原反應(yīng)，由琥珀酸脫氫酶催化，生成FADH2。琥珀酸脫氫酶位于線粒體內(nèi)膜，直接與呼吸鏈相連。FADH2不與酶解離，電子直接轉(zhuǎn)移到酶的鐵原子上。
7.水化，生成蘋果酸
由延胡索酸酶催化，是反式加成，只形成L-蘋果酸。
8.脫氫，生成草酰乙酸
第四次氧化還原，由L-蘋果酸脫氫酶催化，生成NADH。反應(yīng)在能量上不利，由于草酰乙酸的消耗而進(jìn)行。
三、總結(jié)
1.能量情況：每個(gè)循環(huán)產(chǎn)生3個(gè)NADH，1個(gè)FADH2，1個(gè)GTP，共12個(gè)ATP。加上酵解和丙酮酸脫氫，每個(gè)葡萄糖有氧氧化共產(chǎn)生36-38個(gè)ATP。
2.不對(duì)稱反應(yīng)
四、回補(bǔ)反應(yīng)
三羧酸循環(huán)的中間物是許多生物合成的前體，如草酰乙酸和α-酮戊二酸可用于合成天冬氨酸和谷氨酸，卟啉的碳原子來自琥珀酰輔酶A。這樣會(huì)降低草酰乙酸濃度，抑制三羧酸循環(huán)。所以必需補(bǔ)充草酰乙酸。
1.丙酮酸羧化：與ATP、水和CO2在丙酮酸羧化酶作用下生成草酰乙酸。需要鎂離子和生物素。是調(diào)節(jié)酶，平時(shí)活性低，乙酰輔酶A可促進(jìn)其活性。
2.PEP+ CO2+GDP=草酰乙酸+GTP 由磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶催化，需Mn2+，在腦和心臟中有這個(gè)反應(yīng)。
3.由天冬氨酸轉(zhuǎn)氨生成草酰乙酸，谷氨酸生成α-酮戊二酸，異亮氨酸、纈氨酸、蘇氨酸和甲硫氨酸生成琥珀酰輔酶A。
五、乙醛酸循環(huán)
六、許多植物和微生物可將脂肪轉(zhuǎn)化為糖，是通過一個(gè)類似三羧酸循環(huán)的乙醛酸循環(huán)，將2個(gè)乙酰輔酶A合成一個(gè)琥珀酸。此循環(huán)生成異檸檬酸后經(jīng)異檸檬酸裂解酶催化，生成琥珀酸和乙醛酸，乙醛酸與另一個(gè)乙酰輔酶A縮合產(chǎn)生蘋果酸，由蘋果酸合成酶催化。然后與三羧酸循環(huán)相同。
第四節(jié) 磷酸戊糖途徑
一、作用在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行