四．酶的调节

要点：（一）酶活性的调节

１．酶原与酶原激活：

有些酶刚合成或初分泌时是酶的无活性前体，称为酶原。酶原转变为活性酶的过程称为酶原激活。酶原激活通过水解一个或若干个特定的肽键，酶的构象发生改变，其多肽链发生进一步折叠、盘曲、形成活性中心必需的构象。酶原及酶原激活的生物学意义：消化管内蛋白酶以酶原形式分泌，不仅保护消化器管本身不受酶的水解破坏，而且保证酶在其特定的部位与环境发挥其催化作用，酶原还可以视为酶的贮存性式，如凝血和纤维蛋白溶解酶类以酶原性式在血液循环中运行，一旦需要便转化为有活性的酶，发挥其对机体的保护作用。

２．变构调节：

体内一些代谢物与某些酶活性中心外的调节部位非共价可逆地结合，使酶发生构象改变，引起催化活性改变。这一调节酶活性的方式称为变构调节（allosteric regulation）。受变构调节的酶称变构酶（allosteric enzyme）。引起变构效应的代谢物称变构效应剂。有时底物本身就是变构效应剂。变构效应剂引起酶活性的增强或减弱，分别称变构激活作用或变构抑制作用。变构酶常为寡聚酶，包括含有活性中心的催化亚基及含调节部位的调节亚基。以变构酶反应速度对底物浓度作图，其动力学曲线为S形曲线。变构酶通常是代谢过程中的关键酶。代谢终产物对代谢途径起始反应酶的变构抑制是最常见的变构调节。酶的变构调节属酶活性的快速调节。

３．酶的共价修饰调节：

某些酶蛋白肽链上的侧链基团在另一酶的催化下可与某种化学基团发生共价结合或解离，从而改变酶的活性，这一调节酶活性的方式称为酶的共价修饰（covalent modification）。酶的共价修饰形式包括磷酸化与去磷酸化、乙酰化与去乙酰化、甲基化与去甲基化、酰苷化与去酰苷化等，其中以磷酸化修饰最为常见。酶的磷酸化和脱磷酸反应分别由两类酶催化。酶的共价修饰属于体内酶活性快速调节的另一种重要方式。

（二）酶含量的调节

１．酶蛋白合成的诱导与阻遏：

酶蛋白的合成量主要在转录水平调节。能促进酶蛋白的基因转录，增加酶蛋白生物合成的物质为诱导剂，引起酶蛋白生物合成量增加的作用称为诱导作用；相反，抑制酶蛋白的基因转录，减少酶蛋白生物合成的物质称为辅阻遏剂。辅阻遏剂可促进阻遏蛋白的活化，使基因转录抑制，减少酶蛋白的产生量，这一作用称阻遏作用。这种调节属于缓慢而长效的调节。

２．酶的降解调控

（三）同工酶：指催化相同的化学反应，但酶蛋白的分子结构、理化性质、免疫学性质不同的一组酶。同工酶的多肽链应由不同基因或等位基因编码，或由同一基因的不同mRNA转录产物翻译生成。不包括那些仅翻译后经不同修饰加工生成的酶。乳酸脱氢酶（LDH）同工酶是四聚体，由H型（心肌型）及M型（骨骼肌型）两种亚基组成四聚体蛋白，因而有五种不同的同工酶：LDH1（H4）、LDH2（H3M）、LDH3（H2M2）、LDH4（HM3）、LDH5（M4）。该组同工酶电泳中向正极泳动速度依次递减，对同一底物乳酸的脱氢表现出不同的Km值。LDH同工酶在不同组织中的含量与分布比例不同。
基本概念：酶原与酶原激活，酶的变构调节，酶的共价修饰调节，同工酶
基本要求：掌握酶活性调节的三种方式及各其调节特点；同工酶的概念；了解酶含量的调节

五．酶的命名与分类

要点：（一）酶的命名

（二）酶的分类

国际系统分类法将酶按其催化反应的性质分为六大类：1．氧化还原酶类：催化底物进行各种氧化还原反应。如：乳酸脱氢酶、过氧化物酶等。2．转移酶类：催化底物之间进行某些基团的转移或交换的反应。如：己糖激酶、磷酸化酶等。3．水解酶类：催化底物发生各种水解反应。如淀粉酶、蛋白酶等。4．裂解酶类：催化共价连接基团的转移并形成双键的反应或其逆反应。如：醛缩酶、柠檬酸合酶等。5．异构酶类：可催化各种同分异构体之间相互转化反应。如：磷酸己糖异构酶、消旋酶等。6．合成酶类：催化两分子底物合成为一分子化合物，并伴随ATP磷酸键断裂释能的反应。如：谷氨酰胺合成酶、DNA连接酶等。

基本要求：了解本节内容

六．酶与医学的关系

基本要求：了解本节内容

第五章 糖代谢（8学时）

本章重点：

糖的主要生理作用是为机体代谢提供所需的能量和碳源。葡萄糖有三个氧化途径，经糖酵解、有氧氧化途径分解并释放能量。经磷酸戊糖途径分解主要提供磷酸核糖及NADPH。糖原是体内糖的储存形式，有肝糖原和肌糖原，经糖原分解、糖原合成途径代谢。在肝、肾中某些非糖物质可经糖异生过程转变成葡萄糖。血液中葡萄糖称血糖，是葡萄糖各种来源、去路代谢的动态平衡。血糖主要受多种激素调节。

本章难点：
葡萄糖的酵解和有氧氧化反应过程、关键反应及能量产生的比较。磷酸戊糖途径的生理意义。肝糖原和肌糖原代谢、功能的特点。乳酸、丙酮酸、甘油、成糖氨基酸等糖异生的反应过程。糖代谢各途径的调节。胰岛素、胰高血糖素调节血糖水平的机制。

一、概述
要点：

1．糖的生理功能 糖的主要生理作用是为机体提供生命活动所需的能量，1mol葡萄糖完全氧化成CO2和H2O可释能2 840kJ（679kcal），人类所需能量的50%～70%来自糖的氧化分解；糖类是机体重要碳源，可转变氨基酸、脂肪酸、核苷等含碳化合物。糖还是组织细胞的结构重要成分，如蛋白聚糖和糖蛋白参与结缔组织、软骨、骨基质的构成，糖蛋白、糖脂是细胞膜的重要组分，还有多种糖蛋白，如激素、酶、抗体、受体、血浆蛋白等，具有特殊生理功能。葡萄糖是体内糖利用、代谢最重要的功能形式，而葡萄糖多聚体糖原是体内糖的储存形式。

2．糖的消化吸收 食物糖主要是植物淀粉，其分子含α-1,4-糖苷键和α-1,6-糖苷键，主要在小肠消化。经口腔，胰液α-淀粉酶作用后，多数α-1,4-糖苷键水解，生成麦芽糖、麦芽三糖和含分支的异麦芽糖和α-临界糊精（有4～9糖基）。最终，小肠粘膜刷状缘的α-葡萄糖苷酶水解无分支的麦芽寡糖，肠粘膜细胞的异麦芽糖酶和α-临界糊精酶可水解含分支寡糖的α-1,4-糖苷键和α-1,6-糖苷键使变成葡萄糖。 糖代谢概况 葡萄糖吸收入血，经GLUT转运进细胞。葡萄糖可进入氧化、贮存、异生等代谢途径。

基本概念：
基本要求：掌握糖的生理功能，糖的消化吸收部位，肠消化糖酶类。了解糖代谢概况。

二、糖的分解代谢 要点：

1.糖酵解的反应过程 糖酵解途径发生在细胞液中，可分为两个阶段：

(1)葡萄糖生成2分子磷酸丙糖 ①葡萄糖在已糖激酶作用下，由ATP提供磷酸基，转化成6-磷酸葡萄糖（G-6-P），此反应释出较多自由能故为不可逆反应。肝中有已糖激酶的同工酶葡萄糖激酶，后者对葡萄糖底物专一性强，而亲和力低，Km值高，且活性受激素调控，在调节糖代谢中有重要作用。②G-6-P转变为6-磷酸果糖，后者在6-磷酸果糖激酶-l催化下，再消耗一分子ATP，磷酸化为1， 6-双磷酸果糖（F-1，6-BP），这也是一个不可逆反应。③1，6-双磷酸果糖在醛缩酶催化下分解为2分子磷酸丙糖，而磷酸二羟丙酮经异构酶作用可变成3-磷酸甘油醛。相当于一分子葡萄糖生成2分子3-磷酸甘油醛。
（2）磷酸丙糖转变为丙酮酸 ①在3-磷酸甘油醛脱氢酶作用下，3-磷酸甘油醛氧化成1，3-二磷酸甘油酸，并使NAD+变成NADH+H+。1，3-二磷酸甘油酸含高能磷酸键，可经底物水平磷酸化使ADP转变为ATP，并产生3-磷酸甘油酸。3-磷酸甘油酸转变成2-磷酸甘油酸，后者由烯醇化酶催化脱水生成磷酸烯醇型丙酮酸，含有一高能磷酸键。③磷酸烯醇型丙酮酸（PEP）在丙酮酸激酶催化下，转变为丙酮酸，并经底物水平磷酸化使ADP磷酸化为ATP。 氧供应不足时，糖酵解途径生成的丙酮酸在乳酸脱氢酶催化下，由NADH+H+提供氢，还原成乳酸。反应产生的氧化型NAD+为上游的3-磷酸甘油醛脱氢酶催化的反应提供辅酶，使整个途径能在无氧条件下不断运转。1mol葡萄糖经糖酵解途径氧化成2mol乳酸，净生成2molATP。

2. 糖酵解的调节

糖酵解途径有3个反应基本上是单向不可逆的，三个反应分别由己糖激酶（或葡萄糖激酶）、6-磷酸果糖激酶-l和丙酮酸激酶催化，这三种酶是糖酵解过程中的关键酶，受到代谢物和激素的周密调控。如6-磷酸果糖激酶-1可被AMP、ADP、1，6-双磷酸果糖、2，6-双磷酸果糖激活，而被ATP和柠檬酸别构抑制；2，6-双磷酸果糖是6-磷酸果糖激酶-1最强的激活剂， 6-磷酸果糖激酶-2和果糖双磷酸酶-2为双功能酶，分别催化其合成和分解。丙酮酸激酶受1，6-双磷酸果糖的别构激活，而被ATP别构抑制；己糖激酶可被6-磷酸葡萄糖别构抑制，而葡萄糖激酶被长链脂酰辅酶A别构抑制。

3．糖酵解的生理意义

糖酵解可在无氧、缺氧条件下为机体迅速提供能量：① 在剧烈运动，肌肉局部血流不足，肌肉收缩时相对缺氧，葡萄糖有氧氧化过程较长，供能较慢，可由糖酵解迅速提供能量。在缺氧、缺血性疾病时，机体供氧不足，也需由糖酵解迅速供能；②成熟红细胞没有线粒体，不能进行有氧氧化，完全依赖糖酵解供应能量；③ 神经、白细胞、骨髓等代谢活跃组织，即使不缺氧也由糖酵解提供部分能量。

基本概念：

1．糖酵解途径 葡萄糖分解途径中，将葡萄糖转变到丙酮酸的阶段，为糖有氧氧化和糖酵解共有的过程，这一代谢过程称糖酵解途径。

2．糖酵解 葡萄糖在无氧条件下转化成乳酸的这一过程称糖酵解。

基本要求： 掌握糖酵解途径的主要过程，关键酶。糖酵解生理意义。熟悉糖酵解途径的过程，辅酶，能量产生。关键酶的调节方式。

三、糖有氧氧化

要点：

1．糖有氧氧化反应过程 有氧氧化需要氧将糖分解时脱下的氢氧化成水，主要过程发生在线粒体中，该途径可划分为三个阶段：

（1）糖酵解途径：葡萄糖转变成2分子丙酮酸，在胞液中进行。但3-磷酸甘油醛脱氢产生的NADH+H+不再用于将丙酮酸还原成乳酸，而是进入线粒体经呼吸链氧化成H2O并产生ATP。

（2）丙酮酸的氧化脱羧—乙酰辅酶A的生成： 丙酮酸进入线粒体，由丙酮酸脱氢酶复合体催化，经氧化脱羧基转化成乙酰CoA。丙酮酸脱氧酶复合体由3个酶和5个辅酶组成，三个酶是丙酮酸脱氢酶、转乙酰化酶、二氢硫辛酸脱氢酶。5种辅酶是TPP、CoASH、硫辛酸、FAD及NAD+。反应结果丙酮酸脱氢并脱羧，生成CO2、NADH+H+和乙酰CoA。

（3）三羧酸循环和氧化磷酸化： 三羧酸循环的生理作用是氧化分解乙酰辅酶A。每次三羧酸循环氧化 1分子乙酰 CoA，同时发生2次脱羧产生2分子CO2；有4次脱氢，其中3次产生 NADH+H+，一次产生FADH2；有一次底物水平磷酸化生成GTP；1mol乙酰CoA经三羧酸循环彻底氧化再经呼吸链氧化磷酸化共产生12molATP。

三羧酸循环的基本过程是：① 乙酰CoA与草酰乙酸经柠檬酸合酶催化生成柠檬酸，柠檬酸变成异柠檬酸。在异柠檬酸脱氧酶作用下，NAD+为辅酶，异柠檬酸脱氢、脱羧生成α-酮戊二酸、NADH+H+和CO2；② 在α-酮戊二酸脱氢酶复合体作用下，α-酮戊二酸与NAD+、HS-CoA反应，脱氢、脱羧生成琥珀酰CoA，NADH+H+和CO2；③ 琥珀酰CoA的高能硫酯键水解，使GDP磷酸化为GTP，并生成琥珀酸，发生底物水平磷酸化。由琥珀酸脱氢酶催化，FAD为辅基，琥珀酸脱氢生成延胡索酸及FADH2；延胡索酸加水生成苹果酸，苹果酸由苹果酸脱氢酶催化，NAD+为辅酶，重新生成草酰乙酸及NADH+H+。

（4）三羧酸循环的生理意义 包括

① 氧化供能 1mol乙酰CoA通过三羧酸循环彻底氧化可推动12molATP的生成。

② 是三大营养物质彻底氧化分解的共同途径，糖、脂肪及蛋白质经氧化分解都能最转变为乙酰CoA，而各种来源的乙酰CoA最终都需通过三羧酸循环完成彻底氧化。三羧酸循环又是三大物质代谢的互相联系通路。如糖代谢中间物α-酮戊二酸和草酸乙酸可分别与谷氨酸和天冬氨酸互相转换。脂肪酸氧化生成的乙酰CoA可经三羧酸循环分解，糖代谢产生的乙酰CoA又是合成脂肪酸的原料。

③ 三羧酸循环为其它合成代谢提供小分子前体 如琥珀酰CoA为血红素合成前体，柠檬酸透出线粒体裂解出乙酰CoA作为脂肪酸、胆固醇合成的前体。

2. 有氧氧化生成ATP 1mol葡萄糖有氧氧化三阶段中产生的 NADH+H+和FADH2携带的氢原子将通过电子传递链氧化成H2O，并与ADP生成ATP的磷酸化过程偶联，产生2或3 molATP。因此1mol葡萄糖经有氧氧化全过程，通过上述三个阶段，彻底氧化成CO2和H2O，总共生成36或38molATP。 3.有氧氧化的调节 包括丙酮酸脱氢酶复合体的调节；三羧酸循环关键酶调节，柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氧酶、α-酮戊二酸脱氢酶复合体是三羧酸循环的关键酶；氧化磷酸化速率对三羧酸循环调节。有氧氧化全过程多种酶活性受细胞内ATP/ADP、AMP和NADH/NAD+比值影响，适应机体对能量的需要。

1）糖酵解途径,调节见前。

2）丙酮酸氧化为乙酰CoA,由丙酮酸脱氢酶复合体催化,TPP,硫辛酸,CoASH,FAD和NAD+为辅酶。进行氧化脱羧反应。两酮酸脱氢酶复合体受别构调节,乙酰CoA/CoASH,及NADH/NAD+的比例升高,可抑制该酶,ATP使酶别构抑,AMP使酶别构激活。该酶受共价修饰调节,丙酮酸脱氢酶激酶使酶磷酸化失活,乙酰CoA和NADH可增加该激酶活性,ADP和NAD+则抑制该激酶活性。磷蛋白磷酸酶使丙酮酸脱氢酶脱磷酸具有活性,胰岛素可增加磷酸酶作用使该酶活性上升。

3）三羧酸循环和氧化磷酸化:NADH/NAD+和ATP/ADP比率高时，关键酶异柠檬酸脱氢酶，α-酮戊二酸脱氢酶复合体被反馈抑制，ADP可使异柠檬酸脱氢酶变构激活。线粒体内Ca2+浓度增高，可使关键酶异柠檬酸脱氢酶，α-酮戊二酸脱氢酶复合体激活。三羧酸循环和氧化磷酸化速率相互影响，如氧化磷酸化不能有效进行，则NADH和FADH2保持还原状态，三羧酸循环速率减慢。

4．巴斯德效应 供氧充足机体组织主要进行有氧氧化而糖酵解被抑制。

5. 比较糖酵解和糖的有氧氧化主要特点

糖酵解 糖的有氧氧化
反应部位 胞液 线粒体
需氧条件 无氧或缺氧 有氧
底物、产物 糖原、葡萄糖→乳酸 糖原、葡萄糖→H2O+CO2
产能 1mol葡萄糖净生成2molATP 1mol葡萄糖净生成36～38molATP
关键酶 6-磷酸果糖激-1,己糖激酶,丙酮酸激酶 糖酵解关键酶加上丙酮酸丙酮酸脱氢酶复合体，柠檬酸合酶，异柠檬酸脱氢酶，α-酮戊二酸脱氢酶复合体
生理意义 迅速供能 机体产能的主要方式

基本概念：

1．糖有氧氧化 葡萄糖在有氧条件下氧化成水和二氧化碳的过程称为有氧氧化。有氧氧化是糖氧化产能的主要方式。

2．三羧酸循环（Krebs循环，柠檬酸循环） 亦称柠檬酸循环，由一系列反应组成。为乙酰辅酶A氧化的途径，先由乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合成第一个中间产物三羧基酸柠檬酸，再经2次脱羧4次脱氢等一系列反应，再次生成草酰乙酸，这一循环过程称为三羧酸循环。

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