生物化學(xué)第二十二章糖酵解

生物化學(xué)第二十二章糖酵解第1頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一

糖代謝有關(guān)糖的概念和分類1糖:多羥基醛或是酮及其縮聚物.2分類:單糖、寡糖、多糖第2頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一一單糖:最簡單的糖，不能被水解為更小的糖單位。自然界的單糖以兩種結(jié)構(gòu)：開鏈形式、半縮醛重要的己糖包括：葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖等。-D-吡喃葡萄糖-D-吡喃半乳糖第3頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一-D-吡喃甘露糖-D-呋喃果糖第4頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一二、寡糖:20個一下單糖縮合成的聚合物蔗糖葡萄糖-，（12）果糖苷第5頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一乳糖葡萄糖-（14）半乳糖苷第6頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一三.多糖：多個單糖以糖苷鍵相連而形成的高聚物。常見多糖有：淀粉、糖原、纖維素等糖原示意圖第7頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一糖原結(jié)構(gòu)圖第8頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一

糖代謝途徑√√√√第9頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一一、糖酵解概述二、糖酵解的全部反應(yīng)三、NADH和丙酮酸的命運在有氧狀態(tài)下NADH和丙酮酸的命運在缺氧或無氧狀態(tài)下NADH和丙酮酸的命運四、其他物質(zhì)進入糖酵解五、糖酵解的生理功能六、糖酵解的調(diào)節(jié)葡萄糖的可得性己糖激酶和葡糖激酶的調(diào)節(jié)PFK-1的調(diào)節(jié)丙酮酸激酶的調(diào)節(jié)提綱第二十二章糖酵解第10頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一糖酵解概述發(fā)生在所有的活細胞位于細胞質(zhì)基質(zhì)共有十步反應(yīng)組成——在所有的細胞都相同，但速率不同。兩個階段：第一個階段——投資階段或引發(fā)階段:葡萄糖→F-1,6-2P→2G-3-P第二個階段——獲利階段：產(chǎn)生2丙酮酸+2ATP丙酮酸的三種命運第11頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一糖酵解的兩階段反應(yīng)第12頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一能量投資階段葡萄糖(6C)

3-磷酸甘油醛(2-3C)(G3P或GAP)2ATP-消化0ATP-產(chǎn)生0NADH-產(chǎn)生2ATP2ADP+PC-C-C-C-C-CC-C-CC-C-C第13頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一能量收獲階段

甘油醛-3-磷酸

(2-3C)(G3P或GAP)

丙酮酸

(2-3C)

(PYR)0ATP-消耗4ATP-產(chǎn)生2NADH-產(chǎn)生4ATP4ADP+PC-C-CC-C-CC-C-CC-C-CGAPGAP

(PYR)(PYR)第14頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一糖酵解的全部反應(yīng)第15頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一休要驚慌!你所要記憶的是總反應(yīng)、三步限速步驟、兩步底物磷酸化反應(yīng)和一步脫氫氧化。第16頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一葡萄糖的磷酸化激酶：能夠催化磷酸基從ATP轉(zhuǎn)移到某受體分子的酶，需要兩價的金屬離子（Mg2+）。不可逆反應(yīng)，消耗ATP反應(yīng)1：葡萄糖的磷酸化第17頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一第一步不可逆反應(yīng)由己糖激酶或葡萄糖激酶催化引發(fā)反應(yīng)——ATP被消耗，以便后面得到更多的ATPATP的消耗使葡萄糖的磷酸化能夠自發(fā)地進行己糖激酶和葡萄糖激酶的比較第18頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一④葡萄糖被磷酸化的意義第19頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一磷酸葡糖的異構(gòu)化反應(yīng)2:磷酸葡糖的異構(gòu)化6-磷酸葡糖-轉(zhuǎn)變成6-磷酸果糖由磷酸己糖異構(gòu)酶催化2-脫氧6-磷酸葡糖也能夠與此酶的活性中心結(jié)合，所以無法完成反應(yīng)，反而因為它占據(jù)活性中心而抑制酶的活性。第20頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一磷酸果糖的磷酸化酶，PFK-1不可逆，限速步驟消耗ATP反應(yīng)3:磷酸果糖的磷酸化第21頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一是糖酵解的限速步驟!

是第二步不可逆反應(yīng)由磷酸果糖激酶-1（PFK-1）催化糖酵解第二次引發(fā)反應(yīng)有大的自由能降低，受到高度的調(diào)控第22頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一1,6-二磷酸果糖的裂解反應(yīng)4:1,6-二磷酸果糖的裂解第23頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一C6

被切成2C3

由醛縮酶催化有兩類醛縮酶，第一類來源于動物，為共價催化，在反應(yīng)中，底物與活性中心的賴氨酸殘基形成共價的Schiff堿中間物；第二類主要來源于其它生物，其活性中心含有二價的Zn2＋，為金屬催化。第24頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一第一類醛縮酶第二類醛縮酶醛縮酶的催化機制第25頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一磷酸丙糖異構(gòu)酶催化的反應(yīng)及其作用機理反應(yīng)5:磷酸丙糖的異構(gòu)化磷酸二羥丙酮轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油醛磷酸丙糖異構(gòu)酶（TIM）活性中心的Glu充當(dāng)廣義堿催化劑第26頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一糖酵解第二個階段的反應(yīng)產(chǎn)生4ATP

導(dǎo)致糖酵解凈產(chǎn)生2ATP涉及兩個高能磷酸化合物1,3BPGPEP第27頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一3-磷酸甘油醛被氧化成1,3-二磷酸甘油酸這是整個糖酵解途徑唯一的一步氧化還原反應(yīng)由3-磷酸甘油醛脫氫酶催化產(chǎn)生1,3-BPG和NADH為巰基酶，使用共價催化，碘代乙酸和有機汞能夠抑制此酶活性。砷酸在化學(xué)結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)與Pi極為相似，因此可以代替無機磷酸參加反應(yīng)，形成1-砷酸-3-磷酸甘油酸，但這樣的產(chǎn)物很容易自發(fā)地水解成為3-磷酸甘油酸并產(chǎn)生熱，無法進入下一步底物水平磷酸化反應(yīng)。第28頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一3-磷酸甘油醛脫氫酶催化的反應(yīng)及其作用機理半縮硫醛反應(yīng)6:3-磷酸甘油醛的脫氫第29頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一碘代乙酸和甲基汞抑制3-磷酸甘油醛脫氫酶的機理第30頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一第一步底物水平的磷酸化反應(yīng)7:第一步底物水平的磷酸化第31頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一從高能磷酸化合物合成ATP由磷酸甘油酸激酶催化紅細胞內(nèi)存在生成2,3-BPG的支路第32頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一磷酸甘油酸變位酶催化的反應(yīng)及其作用機理反應(yīng)8:磷酸甘油酸的變位第33頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一磷酸基團從C-3轉(zhuǎn)移到C-2

由磷酸甘油酸變位酶催化不同來源的變位酶具有不同的催化機制，一類需要2,3-BPG作為輔助因子，并需要活性中心的一個His殘基；另一類則不需要2,3-BPG，其變位實際上是3-磷酸甘油酸分子內(nèi)的磷酸基團的轉(zhuǎn)移。第34頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一PEP的合成氟合物能夠與Mg2＋和磷酸基團形成絡(luò)化物，而干擾2-磷酸甘油酸與烯醇化的結(jié)合從而抑制該酶的活性。反應(yīng)9:PEP的形成第35頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一第二次底物水平的磷酸化反應(yīng)10:第二步底物水平的磷酸化第36頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一PEP轉(zhuǎn)化成丙酮酸，同時產(chǎn)生ATP

是第三步不可逆反應(yīng)由丙酮酸激酶催化產(chǎn)生兩個ATP，可被視為糖酵解途徑最后的能量回報。ΔG為大的負(fù)值——受到調(diào)控!第37頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一化學(xué)反應(yīng)總結(jié)一步脫氫反應(yīng)產(chǎn)生2×NADH二次底物磷酸化共產(chǎn)生4ATP，另消耗2ATP，凈得2ATP三步不可逆過程和限速步驟：G→G6P，F(xiàn)6P→F1,6P,磷酸烯醇式丙酮酸→丙酮酸。糖酵解反應(yīng)化學(xué)計算葡萄糖+2ATP+2NAD++4ADP+2Pi→2丙酮酸+2ADP+2NADH+2H++4ATP+2H2O第38頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一NADH和丙酮酸的去向取決于細胞有氧還是無氧？？

在有氧狀態(tài)下NADH和丙酮酸的命運NADH的命運：NADH在呼吸鏈被徹底氧化成H2O并產(chǎn)生更多的ATP。丙酮酸的命運：丙酮酸經(jīng)過線粒體內(nèi)膜上丙酮酸運輸體與質(zhì)子一起進入線粒體基質(zhì)，被基質(zhì)內(nèi)的丙酮酸脫氫酶系氧化成乙酰-CoA

在缺氧狀態(tài)或無氧狀態(tài)下NADH和丙酮酸的命運乳酸發(fā)酵酒精發(fā)酵第39頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一丙酮酸的代謝去向第40頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一丙酮酸的代謝去向丙酮酸脫羧酶乙醇脫氫酶第41頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一線粒體內(nèi)膜上的3-甘油磷酸穿梭系統(tǒng)

第42頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一蘋果酸-天冬氨酸穿梭系統(tǒng)第43頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一丙酮酸轉(zhuǎn)變成乙酰-CoA的四步反應(yīng)丙酮酸脫氫酶系第44頁，共48頁，2023