第20章糖酵解師姐找?guī)椭骖}資源

結(jié)構(gòu)物質(zhì)1、糖脂、糖蛋白構(gòu)成生物膜2、核糖構(gòu)成核酸3、抗體、酶、激素、受體均有糖功能物質(zhì)保持水分防止信息傳遞細(xì)胞識別防止血液凝固只從糖代謝中獲能的組織腦視網(wǎng)膜血紅細(xì)胞胚胎機(jī)體中所需的能量70%來自糖分解供能糖供能沒副作用在無氧情況下糖也可供能來源1、從食物中獲取2、體內(nèi)糖異生淀粉（糖原）纖維素（反芻動(dòng)物）（由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化）糖類物質(zhì)進(jìn)入體內(nèi)（細(xì)胞內(nèi)）的途徑：腸腔（多糖、寡糖及二糖分解為單糖）--------腸粘膜細(xì)胞------腸壁毛細(xì)血管

肝靜脈

肝血液（血糖）---組織糖的轉(zhuǎn)運(yùn)血糖濃度80-120mg/100ml血糖濃度>160mg/100ml血糖濃度<70mg/100ml血液中的糖主要是葡萄糖，稱為血糖。血糖含量是體內(nèi)糖代謝的一項(xiàng)重要指標(biāo)正常高血糖低血糖受很多激素調(diào)節(jié)，范圍恒定氧化分解CO2,

H2O,

ATP血糖糖原轉(zhuǎn)化脂肪酸、氨基酸等糖代謝概況多糖和低聚糖的酶促降解1.胞外降解(水解過程)細(xì)胞外胞外水解酶細(xì)胞內(nèi)儲備的糖原或淀粉磷酸化酶活化、水解轉(zhuǎn)移酶去分枝酶斷支鏈磷酸酶活化、水解單糖多糖和低聚糖（淀粉酶、寡糖酶）主要是葡萄糖2.胞內(nèi)降解（磷酸分解）如此復(fù)雜步驟的生物意義？有效地控制能量的產(chǎn)生，加以轉(zhuǎn)化！原子能→電能

緩慢受控糖化學(xué)鍵能→ATP化學(xué)能

緩慢受控產(chǎn)生生物

所需的中間產(chǎn)物！總論酸葡萄糖“糖酵解”不需氧“磷酸戊糖途徑”需氧“三

”有氧情況“乙醛酸循環(huán)”好氧生物CO2

+

H2O乳酸缺氧情況

“乳酸發(fā)酵”厭氧“乳酸發(fā)酵”、“乙醇發(fā)酵”生物乳酸或乙醇CO2

+

H2O重點(diǎn)有氧呼吸糖在有氧存在下分解為CO2

、水和放出能量無氧呼吸糖的無氧分解過程酵解、發(fā)酵糖酵解（Glycolysis)——EMP途徑酸，無氧條件下，1葡萄糖分解產(chǎn)生2并伴隨ATP生成的過程。位置：細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)G

→

2

酸

+

2NADH

+

2ATP酸—、糖酵解的研究歷史解釋發(fā)酵現(xiàn)象的人1854-1864Louis

Paster發(fā)酵是由微生物引起的發(fā)現(xiàn)酵解本質(zhì)的人1897

榨酵母汁蔗糖Hans

Buchner

和Eduard

Buchner發(fā)酵并不需要整個(gè)完整細(xì)胞參與1897,

Eduard

Buchner

(Germany),accidental

observation

:

sucrose

(as

apreservative)

was

rapidly

fermented

intoalcohol

by

cell-free

yeast

extract.The

accepted

view

that

fermentation

isinextricably

tied

to

living

cells

(i.e.,

thevitalistic

dogma)

was

shaken

andBiochemistry

was

born:

Metabolismbecame

chemistry!The

Nobel

Prize

in

Chemistry

1907Hfor

his

biochemicalermentat1on

禺＇researchesand

his

discovery

of

cell

-

rreeEduard

BuchnerGermanyLandwirtschaftliche

Hochschule

(Agricultural

College)Berlin,

Germany1860

-

19171900s,

Arthur

Harden

and

WilliamYoung

：Pi

is

needed

for

yeast

juice

toferment

glucose,

a

hexose

diphosphate(fructose

1,6-bisphosphate)

was

isolated.1900s,

Arthur

Harden

and

WilliamYoung

(Great

Britain)

separated

the

yeastjuice

into

two

fractions:

one

heat-labile,nondialyzable

zymase

(enzymes)

and

theother

heat-stable,

dialyzable

cozymase(metal

ions,

ATP, ,

NAD+).Prize i_n

ChemistryThe

Nobel1929"

fo

rt

h

e

i

rsugar

andin

v

e

s

t

ig

a

t

io

n

s

on

t

he

fer

ment

at

io

n

offer

ment

at

ive enzymes

',Presentation

SoeechSir Arthur

HardenGreat

BritainLondon

UniversityLondon,

Great

Britain1865

-

1940Hans

von

Euler-ChelpinStockholm

UniversityStockholm,

Sweden1873

-

19641910s-1930s,

Gustav

Embden

and

OttoMeyerhof(Germany),

studied

muscle

andits

extracts:–Reconstructed

all

the

transformationsteps

from

glycogen

to

lactic

acid

in

vitro;revealed

that

many

reactions

of

lactic

acid(muscle) and

alcohol

(yeast)fermentations

were

the

same!–Discovered

that

lactic

acid

is

reconvertedto

carbohydrate

in

the

presenceofO2(gluconeogenesis);

observed

that

somephosphorylated

compounds

are

energy-rich.The

Nobel

Prize

in

Physiology

orMedicine

1922Presentation沁eech"

f

or

hi

s

discovery r

e

l

a

t

i

n

g

to

t

h

e

productionof

heatin

themuscle

＇，Sir

ArchibaldVivian

HillGreat

BritainLondon

UniversityLondon,

Great

Britain1886

-

1977"for

his

discovery

of

the

fixed

relationship

betweentheconsumptionof

oxygenand

the

metabolismof

lactic

acid

in

themuscle擴(kuò)Otto

Fritz

M.eyerhofGermanyKiel

University·Kiel,

Germany1884

-

1951Bio釭酶Glycolysis

was

also

known

asEmbden-Meyerhof

pathway.The

whole

pathway

of

glycolysis(Glucose

to

pyruvate)

waselucidated

by

the

1940s.與酵解有關(guān)的物質(zhì)：（1）磷酸（磷酸酯）OHHOCH2O

PP

OCH2O1，6-二磷酸果糖6-磷酸葡萄糖OHOCH2OPOHHOCH2OHP

OCH2O6-磷酸果糖234輔酶（NAD+）、ATP及金屬離子抑制劑（碘乙酸、氟化物）二、糖酵解過程概述1、碳骨架的變化：6C糖葡萄糖或

葡萄糖2個(gè)3C糖2

乳酸2

乙醇+2

CO22、能量的變化酵解（產(chǎn)生乳酸））發(fā)酵（產(chǎn)生物質(zhì)代謝放能過程2ATP2ATP+Pi

ATP吸能過程P3OHHOCH2O

PP

OCH2O12546H2C

OCH2COHP磷酸二羥2

3OH1HOCH2OHP

OCH2O②異構(gòu)6-磷酸果糖OHCOHH2C

OP56HHC磷酸甘油醛PPOC

OHCOHH2C

O1，3-二磷酸甘油酸POCHHCOHH2C

O3-磷酸甘油酸O2-磷酸甘油酸OOP

CHPCH2磷酸烯醇式

酸OHC

OC

OCH3酸6-磷酸葡萄糖OHOCH2OPG葡萄糖①活化④裂解⑥脫氫O

⑤異構(gòu)+OHHOCH2O

PP

OCH2O1，6-二磷酸果糖③活化⑦產(chǎn)能O

⑧異構(gòu)C

O

⑩產(chǎn)能H

O

⑨脫水4OCHHCH2COH3、糖酵解中間產(chǎn)物都是磷酸化合物意義：123帶有極性，不易隨便出入細(xì)胞被酶識別，與酶結(jié)合傳遞能量三、糖酵解過程全圖Glucose

+

2 +

2Pi

+

2NAD+2

pyruvate

+

2ATP

+

2H2O+

2NADH

+2H+葡萄糖葡萄糖-6-磷酸果糖-6-磷酸果糖-1，6-二磷酸酸烯醇式酸磷酸二

甘油醛羥

+

3-磷酸甘油酸-1，3-二磷酸磷酸烯醇式

酸2-磷酸-甘油酸3-磷酸-甘油酸乳酸乙醇乙醛P3OHHOCH2O

PP

OCH2O12546H2C

OCH2COHP磷酸二羥2

3OH1HOCH2OHP

OCH2O②異構(gòu)6-磷酸果糖OHCOHH2C

OP56HHC磷酸甘油醛PPOC

OHCOHH2C

O1，3-二磷酸甘油酸POCHHCOHH2C

O3-磷酸甘油酸O2-磷酸甘油酸OOP

CHPCH2磷酸烯醇式

酸OHC

OC

OCH3酸6-磷酸葡萄糖OHOCH2OPG葡萄糖①活化④裂解⑥脫氫O

⑤異構(gòu)+OHHOCH2O

PP

OCH2O1，6-二磷酸果糖③活化⑦產(chǎn)能O

⑧異構(gòu)C

O

⑩產(chǎn)能H

O

⑨脫水4OCHHCH2COH粉匣亙且已尋二乙醇竺尸AD+NADH?6－磷酸葡萄糖（鄧－磷酸果糖`

A

T

P -

l心P1, 6－二磷酸果糖僅

?

飛二酸NAD+NADHI,.

r遠(yuǎn)－－－匠匡回歸＋1@磷酸

烯

醇

式 酸

七3－磷酸甘油睦壬匡1, 3－二磷酸甘油酸常輕＋13－磷酸甘油酸［＠2-磷酸甘油酸l于磷酸二輕兩個(gè)階段：1、準(zhǔn)備階段：消耗ATP2、放能階段：產(chǎn)生ATP和NADH四、糖酵解第一階段的反應(yīng)葡萄糖糖原（淀粉）ATP①己糖激酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖變位酶1-磷酸葡萄糖②磷酸葡萄糖異構(gòu)酶6-磷酸果糖ATP③磷酸果糖激酶1．6—二磷酸果糖④醛縮酶3-磷酸甘油醛

磷酸二羥①活化Δ

G=

-7.5kcal/mol(不可逆)②異構(gòu)Δ

G=

-0.6kcal/mol(可逆)③二次活化Δ

G=

-5.0kcal/mol(不可逆)④裂解Δ

G=

-0.3kcal/mol(可逆)磷酸化酶磷酸1（一）葡萄糖的磷酸化Phosphorylation

of

Glucoseirreversible

under

intracellular

conditions的作用需Mg2+（或其他二價(jià)離子）己糖激酶(hexokinase)HexokinaseGlucoseInducedfitMg2+-ATP結(jié)合時(shí)的構(gòu)象變化使ATP與葡萄糖上的6位羥基靠近己糖激酶：12專一性不強(qiáng)(mannose/fructose)受產(chǎn)物葡萄糖-6-磷酸和

抑制（變構(gòu)抑制劑）葡萄糖激酶（肝臟）：12只作用于葡萄糖對葡萄糖的Km較大（與己糖激酶相比）[葡萄糖]較高時(shí)作用，G6P促進(jìn)糖原不受產(chǎn)物葡萄糖-6-磷酸的抑制3G

G6P意義：活化葡萄糖；磷酸化后葡萄糖無法出細(xì)胞，——是細(xì)胞的保糖機(jī)制。①OHOHHOHHOHHHOHHO

CH2葡萄糖GATPOHOHHOHHHOHP

O

CH2H

OH6-磷酸葡萄糖G-6-PMg+己糖激酶（二）G6P異構(gòu)化成果糖-6-磷酸Conversion

of

Glucose-6-Phosphate

to

Fructose-6-Phosphateketose

（F6P）Reversiblealdose

（G6P）可逆磷酸葡萄糖異構(gòu)酶磷酸果糖異構(gòu)酶

異構(gòu)時(shí)，開環(huán)意義：使羰基從1位C上轉(zhuǎn)移到2位C上，1位C上-OH游離——為第二次磷酸化打基礎(chǔ)②CH2OHC

OHO

C

HH

C

OHH

C

OHCH2O

POHOHHOHHHOHP

O

CH2H

OH6-磷酸葡萄糖G-6-P6-磷酸果糖

F-6-P磷酸己糖異構(gòu)酶（三）F6P形成果糖-1，6-二磷酸Phosphorylation

of

F6P

to

Fructose-1,6-BisphosphateOne

subunitof

the

tetramericphosphofructokinase-1(PFK-1)Regulatory

ATPCH2OHC

OHO

C

HH

C

OHH

C

OHCH2O

P6-磷酸果糖F-6-PATPMg2+C

OHO

C

HH

C

OHH

C

OHCH2O

PCH2O

P1,6-二磷酸果糖

F-1,6-BP6-磷酸果糖激酶-1PFK-2催化fructose-2,6-bisphosphate

形成在一些細(xì)菌絕大多數(shù)植物中there

is

a

phosphofructokinase

that

usespyrophosphate

(PPi),

not

ATP,

as

thephosphate

group

donor

in

the

synthesis

offructose-1,6-bisphosphate:F-6-P

+PPi

F-1,6-BP

+

PiΔG°'

=

-14

kJ/molMg2+磷酸果糖激酶—11ATP抑制ATP既是底物又是變構(gòu)抑制劑怎么實(shí)現(xiàn)？結(jié)合部位不同2AMP去除ATP抑制作用實(shí)際上，AMP/ATP

比值調(diào)節(jié)酶活性3[H+]過高抑制酶活性避免酸（兔）不同型PFK的抑制劑PFK-A（心肌、骨骼?。毫姿峒∷帷幟仕?、PiPFK-B（肝、紅細(xì)胞）PFK-C（腦）：2，3-二磷酸甘油酸：腺嘌呤核苷酸同工酶葡萄糖

1,

6-二磷酸果糖CH2OHOHOH

HOHH

O

HMgCH2OPO3H2O

HOH

HH己糖磷酸激酶H

OH葡萄糖OH

OHH

OH6－磷酸葡萄糖HOH磷酸己糖異構(gòu)酶6-磷酸果糖HOHOHCH2OHH2O3PO

CH2OHOHOHH2O3PO

CH2OOHHHOHOH2CH

OH2OOHH磷酸果糖激酶己糖激酶HO

CHATPATPCH2OPO3H2ATPMg果糖1,6-二磷酸果糖2+2+Mg2+（四）F-1,6-BP裂解Cleavage

of

Fructose-1,6-Bisphosphate123456aldehydeketone醛縮酶（

aldolase）以逆反應(yīng)命名這個(gè)反應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是吸能反應(yīng)

在生理?xiàng)l件下是放能反應(yīng)，兩個(gè)三碳糖不斷被消耗高等植物組織脊椎動(dòng)物組織的醛縮酶不需要二價(jià)離子Aldolase-Ⅰ

type（A，B，C）許多微生物的（細(xì)菌、酵母、真菌及藻類）醛縮酶含Zn2+Aldolase-Ⅱ

type④C

OHO

C

HH

C

OHH

C

OHCH2OPCH2O

P1,6-二磷酸果糖F-1,6-BPCHOH

C

OHCH2O

PCH2O

PC

OCH2OH磷酸二羥3-磷酸甘油醛醛縮酶（5）

兩個(gè)磷酸丙糖的互變Interconversion

of

the

Triose

Phosphates丙糖磷酸異構(gòu)酶8股β折疊鏈環(huán)抱成每條β折疊

有α螺旋由無規(guī)卷曲相連該反應(yīng)平衡點(diǎn)時(shí)：[甘油醛-3-磷酸]K==

4.74x10-2[磷酸二羥

]生理狀況下：磷酸甘油醛不斷被消耗磷酸二羥

不斷地被異構(gòu)化1,

6-二磷酸果糖

3-磷酸甘油醛1,6-二磷酸果糖HOHHOHOHCH2OPO3H2H2O3PO

CH2OCH2OPO3H2

C

OCH2OH磷酸二羥CHOCHOHCH2OPO3H23－磷酸甘油醛96％4％醛縮酶磷酸丙糖異構(gòu)酶酶五、糖酵解第二階段的反應(yīng)——放能階段23-磷酸甘油醛2NAD+

⑤磷酸丙糖異構(gòu)酶⑥3-磷酸甘油醛脫氫酶NADH

＋

H1.3-二磷酸甘油酸23-磷酸甘油酸2酸2-磷酸甘油酸

2

烯醇式⑨烯醇化酶磷酸二羥⑤異構(gòu)Δ

G=

-0.6kcal/mol(可逆)⑦磷酸甘油酸激酶ATP⑥氧化磷酸化Δ

G=

-0.4kcal/mol(可逆)⑦產(chǎn)能1⑩產(chǎn)能2Δ

G=

-4.0kcal/mol(不可逆)Δ

G=

+0.3kcal/mol(可逆)⑧異構(gòu)Δ

G=

+0.2kcal/mol⑨脫水Δ

G=-

0.8kcal/mol⑧磷酸甘油酸變位酶(可逆)H20

磷酸（可逆）ATP2⑩

酸激酶酸Pi（一）甘油醛-3-磷酸的氧化Oxidation

of

Glyceraldehyde-3-Phosphateto

1,3-Bisphosphoglycerate甘油醛-3-磷酸脫氫酶產(chǎn)生1，3-BPG，還原性輔酶Ⅰ甘油醛-3-磷酸脫氫酶活性中心含游離-SH碘乙酸會抑制該酶的活性——不可逆砷酸鹽與磷酸結(jié)構(gòu)相似——替代磷酸形成1-砷酸-3-磷酸甘油酸水解為3-磷酸甘油酸無法形成形成高能磷酸鍵解偶聯(lián)劑⑥CHOCHOHCH2O

PCCHOHO～P3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+PiCH2O

P1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油醛脫氫酶（二）高能磷酸基團(tuán)的轉(zhuǎn)移Transfer

of

Phosphate

from

1,3-

BPG

to底物磷酸化Enzyme

is

named

for

the

reverse

reactionSubstra evel

phosphorylationFor

ATP

generation⑦CCHOHO～PCOOHCHOHCH2O

P3-磷酸甘油酸ATP磷酸甘油酸激酶CH2O

P1,3-二磷酸甘油酸糖酵解中第一個(gè)產(chǎn)生ATP的反應(yīng)底物水平磷酸化（三）

3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸Converston

of

3-Phosphoglycerate

to

2-PG磷酸甘油酸變位酶⑧COOHCHOHCH2O

P3-磷酸甘油酸COOHCH

O

PCH2OH2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸變位酶2，3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油醛2-磷酸甘油酸CHOHCH2OPO3H23

－磷酸甘油醛CH

OPO

H2

3

2COPO3H2CHOHONADH+

H+NAD+

CHO1,3-二磷酸甘油酸ATPg磷酸甘油酸激酶OCOHCHOHCH2OPO3H23-磷酸甘油酸COHCHOPO3H2CH2OH2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸變位酶O（四）磷酸烯醇式

酸生成Dehydration

of

2-Phosphoglycerate

toPhosphoenolpyruvate烯醇化酶與2價(jià)離子結(jié)合后才有活性氟化物——抑制劑⑨COOHCH

O

PCH2OH2-磷酸甘油酸H2OCOOHC

O～PCH2酸磷酸烯醇式(PEP)Mg2+烯醇化酶（五）

酸及ATP的產(chǎn)生Transfer

of

the

Phosphate

Group

fromPhosphoenolpyruvate

to2-磷酸甘油酸酸OC

O

HC

H

O

P

O

3

H

2C

H

2

O

H2-磷酸甘油酸烯醇化酶M

g2

+OC

O

HC O

P

O

3

H

2CH

2磷酸烯醇式酸OC

O

HC

H

O

HCH

2酸激酶M

gA

T

P烯醇式酸C

O

O

HC

OCH

3酸六、由葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)楸岬哪芰孔兓酇TP產(chǎn)能步驟：3-磷酸甘油醛NAD+⑥3-磷酸甘油醛脫氫酶NADH

＋

H1.3-二磷酸甘油酸⑦磷酸甘油酸激酶ATP3-磷酸甘油酸磷酸烯醇

⑩

酸激酶式

酸3-磷酸甘油醛脫氫酶磷酸甘油酸激酶葡萄糖ATP①己糖激酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖變位酶1-磷酸葡萄糖②磷酸葡萄糖異構(gòu)酶6-磷酸果糖ATP③磷酸果糖激酶1．6—二磷酸果糖④醛縮酶3-磷酸甘油醛

磷酸二羥①活化Δ

G=

-7.5kcal/mol(不可逆)②異構(gòu)Δ

G=

-0.6kcal/mol(可逆)③二次活化Δ

G=

-5.0kcal/mol(不可逆)④裂解Δ

G=

-0.3kcal/mol(可逆)糖原（淀粉）磷酸化酶磷酸12(⑦)

+

2(⑩)

-

1(①)

-

1(②)

=

2ATPG為起始物胞內(nèi)多糖為起始物2(⑦)

+

2(⑩)

-

1(②)

=

3ATP其他單糖通過轉(zhuǎn)化為糖酵解中間產(chǎn)物形式進(jìn)入糖酵解。很高糖原（葡萄糖）

2乳酸

+3ATP△Go`=

—

44Kcal/mol每生成1ATP固定了7.3Kcal/mol能量葡萄糖

獲能效率＝

2×7.3/47 =

31%糖原

獲能效率＝

3×7.3/44 =

49.7%但葡萄糖

CO2

＋

H2O△Go`=

—

686Kcal/mol葡萄糖

獲能效率＝

2×7.3/686 =

2.1%

很低糖

原獲能效率＝

3×7.3/686 =

3.1%糖酵解產(chǎn)能效率葡萄糖

2乳酸

+

2ATP△Go`=

—

47Kcal/mol七、無氧條件酸的去路有氧情況“三

”“乙醛酸循環(huán)”CO2

+H2O“乳酸發(fā)酵”、“乙醇發(fā)酵”缺氧情況

乳酸或乙醇酸（一）乳酸發(fā)酵COCH3COOH

NADH

+

HNAD++C其生物意義？消耗糖酵解脫下的

H，保持細(xì)胞內(nèi)的pH穩(wěn)定。乳酸脫氫酶（LDH）LDH1（α

α

α

α，α4），分布于心肌，HLDH2（

αα

αβ

，α3β）LDH3（

α

α

β

β

，

α2β2

）LDH4（

α

β

β

β，

αβ3

）LDH5（

β

β

β

β，β4

），分布于骨骼肌，MLDH催化酸還原成乳酸乳酸脫氫氧化成

酸心臟、腦、腎LDH1含量高—Km—高生成

酸骨骼肌中LDH5含量高K—m—低生成乳酸（二）乙醇發(fā)酵COOHCCH3CO2CH3NADNADH

++H+O+

TPPHC

O酸脫羧酶

乙醇脫氫酶CH2OH

乙醇CH3八、糖酵解作用的調(diào)節(jié)限速反應(yīng)/關(guān)鍵反應(yīng)在物質(zhì)代謝整個(gè)反應(yīng)鏈中，某一步反應(yīng)速度決定整個(gè)反應(yīng)鏈的速度，這一步反應(yīng)稱~催化該反應(yīng)的酶稱限速酶/關(guān)鍵酶糖酵解途徑限速酶：己糖激酶、磷酸果糖