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+（或其他二價離子）己糖激酶(hexokinase)HexokinaseGlucoseInducedfitMg2+-ATP結(jié)合時的構(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，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∷?、檸檬酸、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)命名這個反應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是吸能反應(yīng)

在生理條件下是放能反應(yīng)，兩個三碳糖不斷被消耗高等植物組織脊椎動物組織的醛縮酶不需要二價離子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：[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)代謝整個反應(yīng)鏈中，某一步反應(yīng)速度決定整個反應(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