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第九章 糖代谢(2013)

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生物化学第九章 糖代谢35.9.3 第三节 糖异生

生物化学第九章 糖代谢35.9.3 第三节 糖异生

5-磷酸木酮糖的形成
第一次碳单位的转移和重排反应
转酮酶催化的反应机理
转醛酶催化的反应机理
第二次碳单位的转移和重排反应
第三次碳单位的转移和重排反应
磷酸戊糖途径小结
一个葡萄糖分子不能完成上述反应，至少有3个葡 萄糖分子；
只有6个葡萄糖分子同时进入磷酸戊糖途径，最后 才相当于有一个葡萄糖分子完全被氧化成CO2和 H2O；
磷酸戊糖途径的三个阶段
第一阶段：氧化阶段，产生 NADPH
6-磷酸葡萄糖 + 2NADP+ + H2O 5-磷酸核酮糖 + 2NADPH + 2H+ + CO2
第二阶段：非氧化阶段，转换途径
3 分子 5-磷酸核酮糖
2 分子 6-磷酸果糖 + 1 分子 3-磷酸甘油醛
第三阶段：
6-磷酸果糖
6-磷酸葡萄糖
葡萄糖在胞内分解的两条途径
产生 :
NADPH：生物合成中重要的还原剂（合成ATP） 5-磷酸核糖：合成生物分子(DNA、RNA、ATP、 NAD+、FAD、CoA)
特点： 1. 环式代谢途径 ---- 起始物和终止物 ---- 6 - 磷酸葡萄糖；
2. 三碳糖、四碳糖、五碳糖、六碳糖、七碳糖之间能够发生相互转化。
乳糖不耐症
半乳糖血症
半乳糖-1-磷酸 尿苷酰转移酶
1-磷酸葡萄糖
1分子半乳糖
2分子丙酮酸
2分子ATP + 2分子NADH
6-磷酸葡萄糖 糖酵解
糖异生（Gluconeogenesis）
泛指细胞内由乳酸或其他非糖物质净合成葡萄糖的过程。
它主要发生在动物的肝脏（80％）和肾脏（20％），是动物 细胞自身合成葡萄糖的唯一手段。

生物化学 第九章 糖代谢ppt课件

生物化学 第九章 糖代谢ppt课件
3. 某些组织在有氧时也通过糖酵解供能
4. 糖酵解的中间产物ppt精是选版其它物质的合成原料33
二、糖的有氧氧化
（一）有氧氧化的反应过程 （二）糖有氧氧化的生理意义 （三）糖有氧氧化调节
O2
葡萄糖
O2 6-磷酸葡萄糖 丙酮酸
丙酮酸
O2
乙酰CoA
H2 O
H++e
Krebs循环
胞液
ppt精选版 线粒体
葡萄糖耐量:人体处理所给予葡萄糖的能力,又 称为耐糖现象.
耐糖曲线:先测定受试者清晨空腹血糖浓度,然 后一次性进食大量葡萄糖,在其后一段时间 取血,测定血糖浓度,以时间为横坐标,血糖浓 度为纵坐标绘制的曲线称为耐糖曲线
ppt精选版
16
第四节 糖的氧化代谢
一、糖的无氧分解 二、糖的有氧氧化 三、磷酸戊糖途径 四、糖醛酸途径
第九章 糖代谢
ppt精选版
1
• 糖的生理功能 • 糖的吸收 • 血糖 • 糖的氧化分解 • 糖原代谢和糖异生 • 其他单糖代谢
ppt精选版
2
第一节 糖的生理功能
糖的主要生物学作用
❖ 糖是人和动物的主要能源物质
通过氧化而放出大量的能量，以满足生命活动的 需要，如淀粉、糖原
❖ 糖类还具有结构功能
植物秸杆中的纤维素；细胞间质中的粘多糖
❖ 反应6：琥珀酸脱氢生成延胡索酸
❖ 反应7：延胡索酸加水生成苹果酸
❖ 反应8：苹果酸氧化生成草酰乙酸
ppt精选版
41
反应1：柠檬酸(Citric acid)形成
草酰乙酸
ppt精选版
42
反应2：顺乌头酸水合酶作用于柠 檬酸生成异柠檬酸
ppt精选版
43

糖代谢

糖代谢
（TCA、有氧分解）、磷酸戊糖途径 、乙醛酸循环（植物中）
（磷酸戊糖途径）
G
糖原
G-6-P - - -
丙酮酸
G-1-P
乳酸
（胞液） （糖酵解）
乙酰辅酶A （TCA）
（线粒体）
（有氧氧化）
CO2+H2O NADH+ATP
（呼吸链）
第二节
糖酵解
1940年，酵解的全过程才被了解。G. Embden和O. Meyerhof等人发现肌肉中
酸生成2分子乳酸:
COOH NADH+H+
NAD+
COOH
C=O
HCOH
CH3
LDH
CH3
2. 有氧时：胞液中这2分子NADH可通过2种穿梭系统进入线立体，经呼吸链氧化成H2O 产生6分子或4分子ATP。
（1）苹果酸穿梭系统：主要存在于肝、心肌等组织细胞内。
注：（1）胞液和线体的苹果酸脱氢酶辅酶均为NAD+，故2分子NADH 经呼吸链氧化可产生2*3=6分子 ATP。 （2）为谷草转氨酶
5. 磷酸三碳糖的同分异构化：
磷酸三碳糖中只有3-磷酸甘油醛能进入酵解途径，磷酸二羟丙酮则不能，但它可在酶催化
下迅速转化为3-磷酸甘油醛：
磷酸丙糖异构酶
己糖转化成三碳糖后，碳原子顺序颠倒，己糖原来的碳原子数的 C3和C4 是3-磷酸甘油醛 的C1，C5和C2 变成 C2，C1和C6 变成 C3。
二．能量变化：
1分子葡萄糖降解成2分子丙酮酸的过程中，消耗2分子ATP，经二次底物水平磷酸化， 可产生4分子ATP，故净生成2分子ATP。总结如图13-5（P87）。
葡萄糖酵解的总反应式为：
三．三、酵解脱氢反应在胞液中产生的2 NADH的可能去路：

糖代谢

糖代谢

第三节 Blood sugar
Blood sugar：指血液中的单糖，主要是 glucose。 BS level：指血糖浓度，与测定方法有关。 （1）葡萄糖氧化酶法：特异性强、价廉、方 法简单。正常空腹全血3.6～5.3mM； （2）邻甲苯胺法：结果可靠，正常空腹全血 为3.3～5.6mM； （3）福林—吴氏法：数值比实际高，本法已 趋淘汰。空腹血糖正常为4.4～6.7mM。
有氧 酵解 途径 丙酮酸 无氧
CO2 + H2O 供能
乳酸
肝糖原
糖异生
血 糖
糖原合成
肝（肌）糖原
其它糖
磷酸戊糖途径等
脂类、氨基酸合成代谢
非糖物质
脂肪、氨基酸
Regulation of BS level:
1. 肝脏调节： 2. 肾脏调节： 肾糖阈renal threshold for glu:
8.89-9.99mmol/L
COOH
3-磷酸 甘油醛
P
OH
烯醇化酶
C O CH2
P
+
H 2O
1,3-二磷酸甘油酸
ADP
ATP
2-磷酸甘油酸
磷酸烯醇式丙酮酸
3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
Phosphoenolpyruvate, PEP
丙酮酸
ATP
Glu
ATP ADP
G-6-P F-6-P
⑽ 磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸
COOH
ATP ADP
F-1,6-2P 磷酸二 羟丙酮
NAD+ NADH+H+
COOH C O CH2
ADP
P

第9章糖代谢-1引言无氧酵解

第9章糖代谢-1引言无氧酵解
many ATP molecules: energy. Hydrolysis breaks the bonds in ATP, thus
releasing energy. Used for muscular contractions, enzyme
activity, etc.
How is energy produced?
第九章
糖代谢
Metabolism of Carbohydrates
•糖的化学
（一）糖的概念
糖(carbohydrates)即碳水化合物，其化 学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多 聚物。
（二）糖的分类及其结构
根据其水解产物的情况，糖主要可分为 以下四大类。
单糖 (monosacchride) 寡糖 (oligosacchride) 多糖 (polysacchride) 结合糖 (glycoconjugate)
Three stages: 1. Carbohydrates , fats and proteins are
broken down during digestion and absorption into smaller units: AA’s monosaccharides and fatty acids. 2. These smaller compounds are further broken down into 2-carbon compounds. 3. Compounds are degraded into CO2 and H20.
ubiquitous
liver, pancreas, glucose (low
intestine, kidney affinity); fructose;

生物化学糖代谢(第九章)

生物化学糖代谢(第九章)

酵解中唯一的脱氢反应，同时与磷酸化反应相耦联（底 物水平磷酸化）。
②.第２个ATP的生成:
限速反应，底物水平磷酸化
糖酵解总过程（P67图22－1）
糖酵解的总反应式：
C6H12O6+2ADP+2H3PO4+2NAD+2C3H4O3+2ATP+2NADH+2H++2H2O
葡萄糖 丙酮酸
2C3H4O3 + 2NADH + 2H+→2C3H6O3 + 2NAD+
P142
1 1
2.5×2* 1×2 1×2
2.5×2 2.5×2 2.5×2 1×2
2
6
1.5×2 2.5×2 28(26)
草酰乙酸的补充反应(回补反应)
* 丙酮酸羧化（动物、酵母）
* 磷酸烯醇式丙酮酸→草酰乙酸（植物、微生物）
羧化酶
+CO2 +H2O
+ H3PO4
* 苹果酸酶的作用（动物、植物、微生物）
G-6-P 己糖激酶 hexokinase
长链脂酰CoA
乙酰CoA
葡萄糖激酶
glucokinase
2. 6-磷酸果糖激酶-1（PFK1）： 是调节糖酵解代谢途径流量的主要因素。
ATP 柠檬酸 H+
ADP、AMP、Pi 2,6-二磷酸果糖
-
+
6-磷酸果糖激酶-1
6-phosphofructokinase-1
Ⅳ.底物水平磷酸化
* *
琥珀酰CoA合成酶
*
*
概
念：在代谢过程中由于底物分子内部能量重新分布产
生高能键而使ADP(GDP)磷酸化为ATP(GTP)的反应。

第九章 糖代谢PPT课件

▪ 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。乳酸、丙酮酸、甘油、 生糖氨基酸等糖异生的反应过程。糖代谢各途径的调节。
一、糖代谢总论
▪ 糖代谢包括分解代谢和合成代谢。 ▪ 动物和大多数微生物所需的能量，主要是由糖的分解代
谢提供的。另一方面，糖分解的中间产物，又为生物体 合成其它类型的生物分子，如氨基酸、核苷酸和脂肪酸 等，提供碳源或碳链骨架。 ▪ 植物和某些藻类能够利用太阳能，将二氧化碳和水合成 糖类化合物，即光合作用。光合作用将太阳能转变成化 学能（主要是糖类化合物），是自然界规模最大的一种 能量转换过程。
淀粉或糖原在细胞内的降解：
先经磷酸化酶磷酸解α-1，4糖苷键，若是支链淀粉 还必须在寡聚1,4 1,4葡聚糖转移酶和脱支酶等的 协同作用下生成葡糖－1－磷酸。
纤维素的酶促水解：
经微生物产生的纤维素酶及纤维二糖酶催化纤维素 完全水解成葡萄糖。
双糖的酶水解：
在双糖酶作用下进行，重要的双糖酶有：麦芽糖酶、 纤维二糖酶、蔗糖酶、乳糖酶。
化为水和二氧化碳。 （3）葡萄糖（糖原）经戊糖磷酸循环被氧化为水和二氧化碳。 （动物体主要是以上3条途径，植物体还有以下两条途径） （4）生醇发酵 （5）乙醛酸循环
三、糖的无氧酵解
1.糖酵解途径(glycolysis) 2.（Embden Meyerhof Parnas EMP）
(1) EMP途径的生化历程
3. 2. 淀粉
（分为直链淀粉和支链淀粉）
直链淀粉分子量约1万-200万，250-260个葡萄糖分子，以
（14）糖苷键聚合而成。呈螺旋结构，遇碘显紫蓝色。
支链淀粉中除了（14）糖苷键构成糖链以外，在支点处存在

第九章 糖代谢(4)(1)


第九章 糖代谢 第四节 磷酸己糖支路
二、磷酸解酮酶途径与异型乳酸发酵
(二)异型乳酸发酵
是糖经PK途径进行的发酵过程，产物除乳酸 外，还有比例较高的乙醇和二氧化碳 进行异型乳酸发酵的微生物有肠膜状明串珠菌、 番茄乳杆菌、短乳杆菌、甘露醇乳杆菌、双歧 杆菌以及真菌中的根霉等 在微生物的分类研究中，通常把1分子葡萄糖 发酵生成的乳酸少于1.8分子，同时产生较多的 乙醇、二氧化碳、甘油、乙酸、甘露醇等产物 的乳酸菌称为异型乳酸菌
二、糖酵解与糖异生的相互调节
在糖酵解过程中，每分子葡萄糖净生成2个 ATP，而糖异生作用中每个葡萄糖分子的合成 需要4个ATP和2个GTP 如果使糖酵解和糖异生作用同时进行，将葡萄 糖降解为丙酮酸和再合成葡萄糖，其净结果是 利用2个ATP和2个GTP，这是无效循环，同时 也与细胞代谢调节的经济性相矛盾 在实际代谢过程中，这种同时进行的可能性被 糖酵解和糖异生作用的紧密相互作用所防止 由于两个途径的许多步骤是共同的，在每个途 径中的特殊步骤都是其相互调节的位点
(6)转醛酶反应 7-磷酸景天庚酮糖在转醛酶催化下， 将三碳单位(二羟丙酮基)转到3-磷酸甘油醛的 C1，生成6-磷酸果糖，本身变成4-磷酸赤藓糖
第九章 糖代谢 第四节 磷酸己糖支路
一、磷酸己糖途径
1.HMS途径
(7)转酮反应 4-磷酸赤藓糖经转酮反应接受5-磷酸木酮糖 上的一个二碳单位(CH2OH-CO-)形成6-磷酸果糖， 5磷酸木酮糖则变成3-磷酸甘油醛

第九章 糖代谢 第四节 磷酸己糖支路
三、脱氧酮糖酸途径与细菌酒精发酵

脱氧酮糖酸途径又称ED途径。是某些微生物降解 葡萄糖的另一种方式。特点是形成脱氢酮糖酸， 并由此裂解为两个三碳化合物，使葡萄糖分解

第九章__糖代谢


果糖磷酸激酶
第二个关键酶：果糖磷酸激酶是EMP中的限速酶； 第二个关键反应：不可逆反应，消耗1分子ATP。
从糖原开始酵解：
糖原（或淀粉）
磷酸化酶
H3PO4
葡糖-1-磷酸
葡萄糖磷酸 变位酶 葡糖-6-磷酸
酶- P
果糖-6-磷酸
酶 + 葡萄糖-1,6-二磷酸
+
葡糖-6-磷酸
过剩（反馈抑制）；
ATP、乙酰CoA等也可抑制该酶活性，减弱酵解作
用（反馈抑制）
糖酵解的生物学意义
提供能量：在不需要氧供应的条件下，产生ATP 的一种供能方式，其最主要的生理意义在于迅速 提供能量（为厌氧微生物和缺氧下某些组织细胞 正常活动提供能量，如机体缺氧、剧烈运动肌肉 局部缺血等，能迅速获得能量）； 形成多种重要的中间产物，为其他生物合成（如 氨基酸、脂类等）提供原料； 为葡萄糖的彻底氧化分解作准备。 某些组织在有氧时也通过糖酵解供能：成熟红细 胞、视网膜、睾丸、肾髓质、皮肤、肿瘤细胞。
第六步： 琥珀酸氧化脱氢生成延胡索酸
第七步：延胡索酸水合生成苹果酸
第八步：苹果酸脱氢生成草酰乙酸
三羧酸循环小结
乙酰辅酶A + 3NAD+ + FAD + Pi + 2 H2O + GDP 2 CO2 + 3(NADH + H+ ) + FADH2 + HSCoA + GTP
氧化1分子乙酰CoA，草酰乙酸仅起载体作用；
葡萄糖磷酸变位酶催化的变位机制
丙糖磷酸的生成：果糖-1,6-二磷酸裂解为两分子 丙糖磷酸。
二羟丙酮磷酸
醛缩酶醛缩酶
丙糖磷酸 异构酶
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糖原（或淀粉）
第
葡萄糖的磷酸化 （1）EMP的化学历程
一
阶
段
第
磷酸己糖的裂解
二 阶
段
1-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖
葡萄糖
6-磷酸果糖
1，6-二磷酸果糖
3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮
21，3-二磷酸甘油酸
第
丙酮酸和 三 ATP的生成 阶
段
23-磷酸甘油酸 22-磷酸甘油酸
2磷酸烯醇丙酮酸
2丙酮酸
第一阶段：葡萄糖的磷酸化
2 丙酮酸的有氧氧化
氧化脱羧
Py
CH3COSCoA
TCA cycle
CO2＋H2O
（1） 丙酮酸的氧化脱羧
丙酮酸脱氢酶复合物包括了三种酶: A 丙酮酸脱氢酶（也称丙酮酸脱羧酶）: 辅基TPP，E1。
葡糖-6-磷酸
葡糖-6-磷酸酯酶
D-葡萄糖 + Pi
反应见P329
3 二糖的酶水解
蔗糖+H2O 蔗糖酶 葡萄糖+果糖
麦芽糖酶
麦芽糖+H2O
2 葡萄糖
乳糖 +H--2O β-半乳糖苷酶 葡萄糖+半乳糖
（二）糖的吸收和转运
细胞膜
转运蛋白 （Transport protein）
+
Na G
+
Na
－葡萄糖转运系统
第九章 糖代谢
第一节 新陈代谢概述
一 新陈代谢的概念
新陈代谢（metabolism）是生命最基本的特征之一，泛指生 物与周围环境进行物质交换、能量交换和信息交换的过程。生 物一方面不断地从周围环境中摄取能量和物质，通过一系列生 物反应转变成自身组织成分，即所谓同化作用（合成代谢）； 另一方面，将原有的组成成份经过一系列的生化反应，分解为 简单成分重新利用或排出体外，即所谓异化作用（分解代谢） ，生物通过上述过程不断地进行自我更新。
还原端
极限糊精
β-淀粉酶 （主要在植物体中）
水解从非还原端开始 产物：
麦芽糖、极限糊精
2 糖原的分解
分解部位； 肝脏和肌肉
酶；磷酸化酶﹑转移酶﹑脱支酶﹑葡糖磷酸变位酶和 葡糖-6-磷酸酯酶
1a
糖原 + Pi
1b
葡糖-1-磷酸
1a反应由磷酸化酶a ﹑转移酶和脱支酶催化。
葡糖-1-磷酸
葡糖磷酸变位酶
脱氢酶
ATP ADP丙酮酸 Nhomakorabea丙酮酸激酶
PEP
ADP ATP
激酶 变 位 酶
H2O
Mg或Mn 烯醇化酶
第三阶段总结：氧化磷酸化，转磷酸基，变位；烯 醇化并产生NADH和ATP
第
葡萄糖的磷酸化 （1）EMP的化学历程
一
阶
段
第
磷酸己糖的裂解
二 阶
段
糖原（或淀粉 ）
1-磷酸葡萄糖
6-磷酸葡萄糖
葡萄糖
6-磷酸果糖
ATP ADP
己糖激酶
异构酶
磷酸果 糖激酶
ATP ADP
第一阶段总结：
从G开始，磷酸化，异构，磷酸化；消耗2分子ATP 调控点：已糖激酶，磷酸果糖激酶
第二阶段： 磷酸己糖的裂解
醛缩酶
异构酶
第二阶段总结：分子断裂，异构
第三阶段：磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸和ATP的生成
NAD+ NADH+H+ Pi
第二节 糖的代谢
一 糖的消化，吸收和转运
（一）糖的消化（糖的酶水解） 1 淀粉的酶水解
α,β-淀粉酶：都能水解α-1、4苷键，但不能水解α-1、6苷键。 α-1、6葡萄糖苷酶：水解α-1、6苷键
非还原端
α-淀粉酶 （主要在动物体中）
水解任何部位的α-1、4 糖苷键 产物： 糊精、寡糖、少量麦芽糖
新陈代谢的概念及内涵
小分子 大分子
合成代谢（同化作用）
需要能量
新
能
物信
陈
量
质息
代
代
代交
谢
谢
谢换
释放能量
分解代谢（异化作用）
大分子 小分子
物质在细胞中的合成和分解过程称为中间代谢
二 代谢中常见的有机化学反应机制
• 基团转移反应 • 氧化-还原反应 • 消除、异构化和重排反应 • 碳-碳键的形成与断裂反应
二 糖的分解代谢
（一） 葡萄糖的分解代谢
葡萄糖
6-磷酸葡萄糖 （有氧或无氧）
（无氧） 丙酮酸
糖酵解
（有氧）
乳酸 乙醇
乙酰 CoA
磷酸戊糖 途径
三羧酸 循环
1 糖酵解
糖酵解是将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随着ATP生 成的一系列反应，是生物体内普遍存在的葡萄糖降 解的途径。该途径也称作Embden-MeyethofParnas途径，简称ＥＭＰ途径。
C 糖酵解不仅是葡萄糖的降解途径，也是其它一 些单糖的分解代谢途径
D 为糖的彻底降解作了准备
（4）糖酵解的调节
糖酵解的调控位点及相应调节 物
糖原（或淀粉）
机理：主要通过 调节反应途径中几 种酶的活性来控制 整个途径的速度，
F-2,6-BP 1-磷酸葡萄糖
AMP
6-磷酸葡萄糖
+
6-磷酸果糖
磷酸果糖激酶
2PEP→2Py 除2分子ATP外，还生成2分子NADH
+2ATP
净增2ATP
•总反应式:
C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi 2C3H4O3 +2NADH +2H++2ATP+2H2O
•能量计算：氧化一分子葡萄糖净生成
2ATP 2NADH
6ATP 或 4ATP
（3）糖酵解的生理学意义
A 供能 B 提供生物合成所需的物质
F-1,6-BP
ATP Ala
22-磷酸甘油酸
+
- 2磷酸烯醇丙酮酸
丙酮酸激酶
2丙酮酸
（5）丙酮酸的去路
丙酮酸
无氧或 相对缺氧
肌肉中： 丙酮酸 还原
乳酸
糖酵解
酵母菌中：丙酮酸 丙酮酸脱羧酶
乙醇脱氢酶
乙醛
乙醇
（酒精发酵）
有氧： 丙酮酸 氧化脱羧 CH3COSCoA TCA cycle CO2+H2O
1，6-二磷酸果糖
3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮
21，3-二磷酸甘油酸
第
丙酮酸和 三 ATP的生成 阶
段
23-磷酸甘油酸 22-磷酸甘油酸
2磷酸烯醇丙酮酸
2丙酮酸
（2）酵解过程中能量的产生
以葡萄糖为起点 无氧情况下:
G→G-6-P
-1ATP
F-6-P→F-1，6-dip
-1ATP
2 × 1,3-二磷酸甘油酸→2×甘油酸-3-磷酸 +2ATP
三 新陈代谢研究方法 1 同位素示踪法
3H， 14C，
32P， 35S， 125I
（12.1年）（5568年）（14天）（87天）（60天）
质子数（核电荷数）相同，而中子数（质量数）不同的同一元素的 多种原子，它们在周期表上站有同一位置，称为同位素。
2 酶抑制剂的应用 3 气体测量法 4 核磁共振波谱法 5 利用遗传缺陷症研究代谢途径
G-6-P AMP ATP
+-
己糖激酶 葡萄糖
被调节的酶为催化 反应历程中不可逆 反应的三种酶，通 过酶的别构效应或
-
1，6-二磷酸果糖
柠檬酸 NADH ATP
3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮 21，3-二磷酸甘油酸
共价修饰实现活性 的调节，调节物多 为本途的中间物中 间物或与本途径有 关的代谢产物。
23-磷酸甘油酸