三羧酸循环中生成的苹果酸和草酰乙酸也可以脱羧生成丙酮酸，再参与合成许多其他物质或进一步氧化(图4-6)。?

　　(二)糖有氧氧化的生理意义

　　1.三羧酸循环是机体获取能量的主要方式。1个分子葡萄糖经无氧酵解仅净生成2个分子ATP，而有氧氧化可净生成38个ATP(如表4?)，其中三羧酸循环生成24个ATP，在一般生理条件下，许多组织细胞皆从糖的有氧氧化获得能量。糖的有氧氧化不但释能效率高，而且逐步释能，并逐步储存于ATP分子中，因此能的利用率也很高。

　　2.三羧酸循环是糖，脂肪和蛋白质三种主要有机物在体内彻底氧化的共同代谢途径，三羧酸循环的起始物乙酰辅酶A，不但是糖氧化分解产物，它也可来自脂肪的甘油、脂肪酸和来自蛋白质的某些氨基酸代谢，因此三羧酸循环实际上是三种主要有机物在体内氧化供能的共同通路，估计人体内2/3的有机物是通过三羧酸循环而被分解的。

　　3.三羧酸循环是体内三种主要有机物互变的联结机构，因糖和甘油在体内代谢可生成α-酮戊二酸及草酰乙酸等三羧酸循环的中间产物，这些中间产物可以转变成为某些氨基酸；而有些氨基酸又可通过不同途径变成α-酮戊二酸和草酰乙酸，再经糖异生的途径生成糖或转变成甘油，因此三羧酸循环不仅是三种主要的有机物分解代谢的最终共同途径，而且也是它们互变的联络机构。

　　(三)糖有氧氧化的调节

　　如上所述糖有氧氧化分为两个阶段，第一阶段糖酵解途径的调节在糖酵解部分已探讨过，下面主要讨论第二阶段丙酸酸氧化脱羧生成乙酰CoA并进入三羧酸循环的一系列反应的调节。丙酮酸脱氢酶复合体、柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶复合体是这一过程的限速酶。

　　丙酮酸脱氢酶复合体受别位调控也受化学修饰调控，该酶复合体受它的催化产物ATP、乙酰CoA和NADH有力的抑制，这种别位抑制可被长链脂肪酸所增强，当进入三羧酸循环的乙酰CoA减少，而AMP、辅酶A和NAD+堆积，酶复合体就被别位激活，除上述别位调节，在脊椎动物还有第二层次的调节，即酶蛋白的化学修饰，PDH含有两个亚基，其中一个亚基上特定的一个丝氨酸残基经磷酸化后，酶活性就受抑制，脱磷酸化活性就恢复，磷酸化-脱磷酸化作用是由特异的磷酸激酶和磷酸蛋白磷酸酶分别催化的，它们实际上也是丙酮酸酶复合体的组成，即前已述及的调节蛋白，激酶受ATP别位激活，当ATP高时，PDH就磷酸化而被激活，当ATP浓度下降，激酶活性也降低，而磷酸酶除去PDH上磷酸，PDH又被激活了。

　　对三羧酸循环中柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶的调节，主要通过产物的反馈抑制来实现的，而三羧酸循环是机体产能的主要方式。因此ATP/ADP与NADH/NAD+两者的比值是其主要调节物。ATP/ADP比值升高，抑制柠檬酸合成酶和异柠檬酶脱氢酶活性，反之ATP/ADP比值下降可激活上述两个酶。NADH/NAD+比值升高抑制柠檬酸合成酶和α－酮戊二酸脱氢酶活性，除上述ATP/ADP与NADH/NAD+之外其它一些代谢产物对酶的活性也有影响，如柠檬酸抑制柠檬酸合成酶活性，而琥珀酰CoA抑制α-酮戊二酸脱氢酶活性。总之，组织中代谢产物决定循环反应的速度，以便调节机体ATP和NADH浓度，保证机体能量供给。(图4-7)。

图4-6　三羧酸循环中还原型辅酶和CO2的生成

图4-7　三羧酸循环的抑制剂和激活剂

　　(四)有氧氧化和糖酵解的相互调节

　　Pasteur在研究酵母发酵时，发现在供氧充足的条件下，细胞内糖酵解作用受到抑制。葡萄糖消耗和乳酸生成减少，这种有氧氧化对糖酵解的抑制作用称为巴士德效应(Pasteureffect)。

　　产生巴士德效应主要是由于在供氧充足的条件下，细胞内ATP/ADP比值升高，抑制了PK和PFK，使6－磷酸果糖和6－磷酸葡萄糖含量增加，后者反馈抑制已糖激权衡利弊（HK），使葡萄糖利用减少，呈现有氧氧化对糖酵解的抑制作用。

　　Crabtree效应与巴士德效应相反，在癌细胞发现给予葡萄糖时不论供氧充足与否都呈现很强的酵解反应，而糖的有氧氧化受抑制，称为Crabtree效应或反巴士德效应。这种现象较普遍地存在于癌细胞中，此外也存在于一些正常组织细胞如视网膜、睾丸、颗粒白细胞等。

　　一般认为，具Crabtree效应的细胞，其酵解酶系(如PK、PFK、HK+)活性强，而线粒体内氧化酶系如细胞色素氧化酶活性则较低，它们在争夺ADF、Pi及ADH+H+方面线粒体必然处于劣势，因而缺乏进行氧化磷酸化的底物，即使在供氧充足的情况下，其有氧氧化生成ATP的能力仍低于正常细胞，呈现Crabtree效应。

　　三、磷酸戊糖途径

　　磷酸戊糖途径(pentose phosphate pathway)又称已糖单磷酸旁路(hexose monophosphate shut HMS)或磷酸葡萄糖旁路(phosphogluconate shut)。此途径由6-磷酸葡萄糖开始生成具有重要生理功能的NADPH和5-磷酸核糖。全过程中无ATP生成，因此此过程不是机体产能的方式。其主要发生在肝脏、脂肪组织、哺乳期的乳腺、肾上腺皮质、性腺、骨髓和红细胞等。

　　(一)反应过程

　　磷酸戊糖途径在细胞液中进行，全过程分为不可逆的氧化阶段和可逆的非氧化阶段。在氧化阶段，3个分子6-磷酸葡萄糖在6-磷酸葡萄糖脱氢酶和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶等催化下经氧化脱羧生成6个分子NADPH+H+，3个分子CO2和3个分子5-磷酸核酮糖；在非氧化阶段，5-磷酸核酮糖在转酮基酶(TPP为辅酶)和转硫基酶催化下使部分碳链进行相互转换，经三碳、四碳、七碳和磷酸酯等，最终生成2分子6-磷酸果糖和1分子3-磷酸甘油，它们可转变为6-磷酸葡萄糖继续进行磷酸戊糖途径，也可以进入糖有氧氧化或糖酵解途径(图4-8)。此反应途径中的限速酶是6-磷酸葡萄糖脱氢酶，此酶活性受NADPH浓度影响，NADPH浓度升高抑制酶的活性，因此磷酸戊糖途径主要受体内NADPH的需求量调节。

图4-8　已糖磷酸支路反应

　　(二)生理意义

　　1.5-磷酸核糖的生成，此途径是葡萄糖在体内生成5-磷酸核糖的唯一途径，故命名为磷酸戊糖通路，体内需要的5-磷酸核糖可通过磷酸戊糖通路的氧化阶段不可逆反应过程生成，也可经非氧化阶段的可逆反应过程生成，而在人体内主要由氧化阶段生成，5-磷酸核糖是合成核苷酸辅酶及核酸的主要原料，故损伤后修复、再生的组织(如梗塞的心肌、部分切除后的肝脏)，此代谢途径都比较活跃。

　　2.NADPH+H+与NADH不同，它携带的氢不是通过呼吸链氧化磷酸化生成ATP，而是作为供氢体参与许多代谢反应，具有多种不同的生理意义。

　　(1)作为供氢体，参与体内多种生物合成反应，例如脂肪酸、胆固醇和类固醇激素的生物合成，都需要大量的NADPH+H+，因此磷酸戊糖通路在合成脂肪及固醇类化合物的肝、肾上腺、性腺等组织中特别旺盛。

　　(2)NADPH+H+是谷胱甘肽还原酶的辅酶，对维持还原型谷胱甘肽(GSH)的正常含量，有很重要的作用，GSH能保护某些蛋白质中的巯基，如红细胞膜和血红蛋白上的SH基，因此缺乏6-磷酸葡萄糖脱氢酶的人，因NADPH+H+缺乏，GSH含量过低，红细胞易于破坏而发生溶血性贫血。

　　(3)NADPH+H+参与肝脏生物转化反应，肝细胞内质网含有以NADPH+H+为供氢体的加单氧酶体系，参与激素、药物、毒物的生物转化过程。

　　(4)NADPH+H+参与体内嗜中性粒细胞和巨噬细胞产生离子态氧的反应，因而有杀菌作用。

　　四、糖醛酸代谢

　　糖醛酸代谢(uronic acid metabolism)主要在肝脏和红细胞中进行，它由尿嘧啶核苷二磷酸葡萄糖(UDPG)上联糖原合成途径，经过一系列反应后生成磷酸戊糖而进入磷酸戊糖通路，从而构成糖分解代谢的另一条通路。

　　1－磷酸葡萄糖和尿嘧啶核苷三磷酸(UTP)在尿二磷葡萄糖焦磷酸化酶(UDPG焦磷酸化酶)催化下生成尿二磷葡萄糖(UDPG)，UDPG经尿二磷葡萄糖脱氢酶的作用进一步氧化脱氢生成尿二磷葡萄糖醛酸，脱氢酶的辅酶是NAD+，尿二磷葡萄糖醛酸(UDPGA)脱去尿二磷生成葡萄糖醛酸(glucuronic acid)。葡萄糖醛酸在一系列酶作用下，经NADPH+H+供氢和NAD+受氢的二次还原和氧化的过程，生成5-磷酸木酮糖进入磷酸戊糖通路(图4-9)。

　　?

图4-9　糖醛酸代谢

　　糖醛酸代谢的主要生理功能在于代谢过程中生成了尿二磷葡萄糖醛酸，它是体内重要的解毒物质之一(详见肝脏生化章)，同时又是合成粘多糖的原料(见结缔组织章)。此代谢过程要消耗NADPH+H+(同时生成NADH+H+)，而磷酸戊糖通路又生成NADPH+H+，因此两者关系密切，当磷酸戊糖通路发生障碍时，必然会影响糖醛酸代谢的顺利进行。

　　五、其它单糖的酵解

　　人体可吸收利用的单糖除了葡萄糖以外，还有果糖和半乳糖等单糖，它们均可以通过转变过程，最终进入糖酵解途径。

　　果糖主要由蔗糖分解生成，存在于水果、蔬菜、蜂蜜中。它可被己糖激酶磷酸化，生成6－酸果糖而进入糖酵解途径。

???

　　这是体内各种组织均可进行的果糖磷酸化，但是由于己糖激酶对果糖的亲和力远远低于对葡萄糖的亲和力，因此在正常，以葡萄糖为主的食物代谢时，组织对果糖的磷酸化效率是很低的。只有在高果糖食物时，此代谢才进行。除上述反应外，果糖还有另一个磷酸化反应由果糖激酶(fructokinase)催化，此酶主要存在于肝、肾、小肠细胞中，本反应催化果糖在C1位上磷酸化生成1磷酸果糖。

???

　　1－磷酸果糖可进一步由醛缩酶B催化裂解形成磷酸二羟丙酮和甘油醛，磷酸二羟丙酮可进入糖酵解途径。甘油醛可进一步被丙糖激酶催化生成3-磷酸甘油醛。?

　　通过上述反应果糖可转变为糖酵解过程中的中间产物而进入糖酵解代谢途径。在上述反应中，限制果糖代谢的主要酶是磷酸酶B，此酶催化效率低，过量果糖可引起1?磷酸果糖堆积而导致肝脏损害，出现低血糖、呕吐、黄疸、出血等以及高尿酸症和痛风。半乳糖来自牛乳中乳糖的水解，可由半乳糖激酶催化生成1?磷酸半乳糖。

　　1－磷酸半乳糖可在1－磷酸半乳糖尿苷酰转移酶催化下与尿嘧啶核苷二磷酸葡萄糖(UDPG)作用，生成1?磷酸葡萄糖和尿嘧啶核苷二磷酸半乳糖(UDp Gal)。

　　UDPG+1?磷酸半乳糖←→1－磷酸葡萄糖+UDPGal

　　1－磷酸葡萄糖可在葡萄糖变位酶催化下转变为6-磷酸葡萄糖

　　1－磷酸葡萄糖←→6-磷酸葡萄糖

　　而UDPGal可在UDPG差向异构酶催化下转变为UDPG

　　UDPGal←→UDPG

　　这样1分子半乳糖可转变为1分子6-磷酸葡萄糖而进入酵解反应，而DPG无净消耗。1－磷酸