生物化学糖酵解作用共49页文档

磷酸果糖激酶
果糖果糖-6-磷酸
果糖果糖-1,6-二磷酸
二磷酸转变为甘油醛（四）果糖-1,6-二磷酸转变为甘油醛 果糖 二磷酸转变为甘油醛 3-磷酸和二羟丙酮磷酸 磷酸和二羟丙酮磷酸
醛缩酶
果糖-1,6果糖-1,6-二磷酸
二羟丙酮磷酸
甘油醛甘油醛-3-磷酸
（五）二羟丙酮磷酸转变为甘油醛-3-磷酸 二羟丙酮磷酸转变为甘油醛 磷酸
葡萄糖 → 2乳酸 乳酸 2ADP + 2Pi → 2ATP + 2H2O 总能量变化为 ∆G10’=－196.7kJ/mol － ∆G20’= ＋61.1kJ/mol ∆G0’=∆G10’+ ∆G20’=－135.6kJ/mol －
其中由ATP捕获的能量的比例为 捕获的能量的比例为 其中由 61.1/196.7 ×100% = 31%
丙糖磷酸异构酶
二羟丙酮磷酸
甘油醛甘油醛-3-磷酸
五、酵解第二阶段的反应
磷酸氧化成1,3-二磷酸甘油酸 （一）甘油醛-3-磷酸氧化成 甘油醛 磷酸氧化成 二磷酸甘油酸
甘油醛甘油醛-3-磷酸 脱氢酶
甘油醛甘油醛-3-磷酸
1,3-二磷酸甘油酸
砷酸盐是磷酸的类似物， 砷酸盐是磷酸的类似物，可以代替磷酸结合 到甘油酸的1位 并很快水解， 到甘油酸的 位 ， 并很快水解 ， 使得不能形成 1,3-二磷酸甘油酸， 不能产生 二磷酸甘油酸， 二磷酸甘油酸 不能产生ATP， 导致解偶联 。 ， 导致解偶联。
第22章 糖酵解作用
(Glycolysis)
一、糖酵解作用的研究历史 二、糖酵解过程概述 三、糖酵解和酒精发酵的全过程图解 四、糖酵解第一阶段的反应机制 五、糖酵解第二阶段——放能阶段的反应机制 糖酵解第二阶段 放能阶段的反应机制 六、由葡萄糖转变为两分子丙酮酸能量转变的估算 七、丙酮酸的去路 八、糖酵解作用的调节 九、其他六碳糖进入糖酵解途径

1,3-二磷酸甘油酸
3-磷酸甘油酸
（8）3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸
COOCH OH CH2-O-P
3-磷酸甘油酸
磷酸甘油酸 变位酶
COOCH O- P CH2-OH
2-磷酸甘油酸
（9）2-磷酸甘油酸脱水成为磷酸烯醇式丙酮酸
COOCH O- P CH2-OH
2-磷酸甘油酸
COO-
C
O～ P
CHO CH OH CH2-O-P
3-磷酸甘油醛
NAD+
O=C-O～P
NADH+H +
CH OH
CH2-O-P
Pi
3-磷酸甘油 1，3-二磷酸甘油酸 醛脱氢酶
（7） 1，3-磷酸甘油酸的磷酸转移
O=C-O～P
ADP ATP
COO-
CH OH CH2-O-P
磷酸甘油酸 激酶
CH OH CH2-O-P
CH OH
H OH
1 P- O-CH2
HH OH OH H
CH2-O-P
5
6
O=C-O～P
CH OH
OH
OH
H OH 2
CH2-O-P 7
P-O-CH2 O CH2OH
O=C-O-
H OH
CH OH
H
OH
OH H
CH2-O-P
P-O-CH2 O 3 CH2O-P 8
H OH
H
OH
O=C-O- OP CH P
H2O
CH2
烯醇化酶
磷酸烯醇式丙酮酸
（10）磷酸烯醇式丙酮酸的磷酸转移
COO-
ADP ATP
C
O～ P
CH2

▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
49
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
生物化学--糖酵解作用
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。

第22章 糖酵解作用(Glycolysis)
糖酵解？
Ø 长期不跑步的人，快速跑步之后肌肉感到疼痛， 为什么？
Ø 酒、醋、酱油、酸奶都是如何生产的？
第22章 糖酵解作用(Glycolysis)
一、糖酵解作用的研究历史
Ø 1875年，法国科学家巴斯德(L. Pasteur)发现葡萄糖在无氧条件 下被酵母菌(微生物)分解生成乙醇的现象。
Ø 血糖主要在神经、激素的调节下维持恒定： 降低血糖的激素—— 胰岛素 升高血糖的激素—— 胰高血糖素、肾上腺素、糖皮质激素、生长激素
第22章 糖酵解作用(Glycolysis)
一、糖酵解作用的研究历史 二、糖酵解过程概述 三、糖酵解和酒精发酵的全过程图解 四、糖酵解第一阶段的反应机制 五、糖酵解第二阶段——放能阶段 六、由葡萄糖转变为两分子丙酮酸能量转变的估算 七、丙酮酸的去路 八、糖酵解作用的调节 九、其他六碳糖进入糖酵解途径
几丁质代谢酶：
p 几丁质合酶 p 几丁质内切酶 p 几丁质外切酶 p 几丁质去乙酰化酶
糖代谢—— 多糖（Polysaccharide）
多糖—— (4)几丁质 (chitin)
壳聚糖(chitosan)：别名： 壳多糖、脱乙酰甲壳素、几丁聚糖等 化学名称：聚葡萄糖胺、β(1→4)-2-氨基-β-D-葡萄糖 是由几丁质脱乙酰基的产物。
肝糖原
分解
脂肪等非糖物质 转化
合成
血糖
转化
肝糖原,肌糖原 其他单糖,糖衍生物
其他单糖
转化
转化
转化
空腹血糖：3.9 ~ 6.2 mmol/L (0.8~1.2 g/L) 8.96 ~ 10.08 mmol/L（1.6 ~ 1.8 g/L）时可由尿排出

通过磷酸甘油酸激酶催化 底物水平磷酸化
=底物分子的高能键转移至ADP或GDP生成ATP或GTP的过程 =ATP生成的2种方式之一,另一种为线粒体内的氧化磷酸化
磷酸甘油酸激酶
1,3-二磷酸甘油酸
3-磷酸甘油酸
步骤6和7是一个能量偶联过程
➢ 3-磷酸甘油醛氧化为3-磷酸甘油酸 ➢ NAD+还原为NADH ➢ ADP磷酸化为ATP
0.1 mmol，专一性不强，可活化六碳糖
• 葡萄糖激酶主要存在于肝细胞，Km葡萄糖 = 5~10 mmol，专一性很强 • 一般情况下细胞内葡萄糖浓度=4 mmol，因此己糖激酶是一般情况下激活葡
萄糖的酶
• 当血糖浓度很高时，葡萄糖激酶在肝脏中活化葡萄糖，随后通过生成UDPG
而合成糖原
• 己糖激酶是变构酶，6-磷酸葡萄糖和ADP是它的变构抑制剂
糖酵解第二阶段
脱氢氧化 底物磷酸化
异构 脱水 底物磷酸化
3-磷酸 甘油醛
1,3-二磷酸 甘油酸 3-磷酸 甘油酸
2-磷酸 甘油酸
磷酸烯醇 式丙酮酸
丙酮酸
糖酵解第二阶段
丙酮酸的去路
底物促进，产物抑制
① 3种产物：ATP、NADH、丙酮酸 ② ATP的去路？ ③ NADPH的去路？ ④ 丙酮酸的去路？
糖酵解第一阶段
细胞外液 葡萄糖
葡萄糖通过磷酸化为G6P 而保持在细胞内，因为 G6P不能穿越细胞膜
细胞质 葡萄糖
葡萄糖6-磷酸
糖酵解第一阶段
2. 葡萄糖6-磷酸异构为果糖6-磷酸
通过磷酸己糖异构酶催化 酮糖与醛糖的转化 可逆反应
葡萄糖6-磷酸
磷酸己糖异构酶
果糖6-磷酸
很小的自由能变化，因此 该反应是可逆的

HO P O H O
H2C
3-磷酸甘油醛
磷酸丙糖的互换 ⑸ 磷酸丙糖的互换
H2C C CH2 HO O P O HO O O H
H
糖酵解过程2 糖酵解过程
C HC O
O H O
HO P O H O
磷酸丙糖异构酶
H2C
磷酸二羟丙酮
(dihydroxyacetone phosphate)
3-磷酸甘油醛
(G-6-P） ）
(F-6-P） ）
磷酸果糖再磷酸化 ⑶ 6-磷酸果糖再磷酸化 生成1 生成1,6-二磷酸果糖
H2C C HO H H C C C O H O H O H O H HO
糖酵解过程1 糖酵解过程
O H
H2C C HO C C
O- P O
O H O H
-
O H
ATP
Mg2+
ADP
H
H
C
磷酸葡萄糖异构化 ⑵ 6-磷酸葡萄糖异构化 转变为6 转变为6-磷酸果糖
O C H HO H H C C C C H O H H O H O H O H O H
糖酵解过程1 糖酵解过程
H2C C HO C C O H O H O H
磷酸葡萄糖异构酶
H
H
C
O H HO
H2C O P O
H2C O P O O H
已糖激酶
H
O P HO O
-
H HC O 2
H H H2C O O
(G)
糖酵解过程的第一个限速酶 糖酵解过程的第一个限速酶
(G-6-P） ）
已糖激酶(hexokinase)
1. 激酶：能够在ATP和任何一种底物 之间起催化作用，转移磷酸基团的 一类酶。 2. 已糖激酶：是催化从ATP转移磷酸 基团至各种六碳糖（G、F）上去的 酶。 3. 激酶都需要Mg2+作为辅助因子

缺少这种酶会造成细胞内半乳糖-1-磷酸的堆积，有可能损害肝的功能，这可通过使皮肤发 黄的黄疸的出现来确认。
另外还可能损伤中枢神经系统。在婴儿出生时，通过检测脐带红细胞中的半乳糖-1-磷酸 尿苷酰转移酶可以确定是否患有半乳糖血症。如果在饮食中去掉乳糖可以避免这种遗传病带 来的严重后果。 ⑶甘露糖→果糖-6-磷酸
快速代谢时，葡萄糖-6-磷酸抑制己糖激酶。 ⑵磷酸果糖激酶-1（PFK-1）
是个别构调节酶，哺乳动物酶的相对分子量很大。 抑制剂：ATP 和柠檬酸
ATP 既是 PFK-1 的底物，又是该酶的别构抑制剂，可使酶对底物果糖-6-磷 酸的亲和性降低。
柠檬酸水平的升高，表明有充足底物进入了柠檬酸循环。它对 PFK-1 的调 节是一种反馈抑制，调节丙酮酸向柠檬酸循环的供给。 激活剂：AMP、果糖-2,6-二磷酸
二、丙酮酸代谢命运
作用：NADH 必须重新氧化为 NAD＋，以保证糖酵解的产能反应继续进行。
乙醇发酵 条件：无氧 场所：酵母细胞 反应过程：1. 丙酮酸乙醛+CO2 （丙酮酸脱羧酶）
2．乙醛+NADH+H+乙醇+NAD+ （醇脱氢酶） 总反应：葡萄糖＋2Pi＋2ADP＋2H＋→2 乙醇＋2CO2＋2ATP＋2H2O 说明：在酿酒，制造面包时的应用——产生 CO2
四、巴斯德效应
定义：氧存在下糖酵解速度降低的现象。因为在有氧条件下只需消耗少量的葡萄糖就可 产生所需要的 ATP 量。
五、三种单糖代谢
⑴果糖→甘油醛-3-磷酸 在肌肉中，果糖在有 ATP 存在下经己糖激酶催化生成果糖-6-磷酸，进入糖酵解途径。 在肝脏中，果糖激酶催化果糖磷酸化生成果糖-1-磷酸，反应需要 ATP。果糖-1-磷酸醛缩

HO CH2 H HO O H OH H
葡萄糖
P O CH2
H OH
ATP Mg2+ ADP
H HO
O H OH H H
H OH
H
己糖激酶
OH
OH
6-磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖
G
G6P
特点：
• 1、反应必须有Mg2+的存在 • 2、消耗1ATP • 3、反应不可逆：
保证进入细胞内的G可立即转化为磷酸化 形式，活化G 保证G一进入细胞内被有效地捕获，不会 透出细胞外
Glu
E1
G-6-P
F-6-P
ATP ADP E1:己糖激酶 己糖激酶
E2 F-1, 6-2P ATP ADP
磷酸二羟丙酮
甘油醛 3-磷酸 磷酸
糖 酵 解 的 代 谢 途 径
E2: 磷酸果糖激酶 E3: 丙酮酸激酶
NAD+ NADH+H+
1,3-BPG
ADP ATP
乳酸
NAD+ NADH+H+ ATP ADP E3
磷酸己糖裂解成2分子 分子磷酸丙糖 ⑷ 磷酸己糖裂解成 分子磷酸丙糖
CH2 O
P
CH2O C HO H H C C C O H OH OH
P
C O CH2OH
磷酸二羟丙酮 DAHP
醛缩酶 (aldolase)
+
CHO CH OH
CH2O
P
FBP
CH2 O
P
甘油醛 3-磷酸 磷酸 GAP
磷酸丙糖的同分异构化 ⑸ 磷酸丙糖的同分异构化
COOH C O
P
OH
CH2 O
3-PG
P

H OH 6－磷酸葡萄糖 ADP Mg 己糖磷酸激酶
6-磷酸果糖 ATP Mg
CH2 O H
磷酸果糖激酶 ADP
ATP CH2OH H O H OH OH H OH
H2O3PO
CH2 O H OH
CH2OPO3H2 OH OH H
果糖
H OH 葡萄糖
1,6-二磷酸果糖
1, 6-二磷酸果糖 3-磷酸甘油 醛
还原末端 非还原末端 α-1，4糖苷键 α-1，6糖苷键
三、糖酵解作用
1.糖酵解途径(glycolysis) （Embden Meyerhof Parnas
EMP）
在无氧条件下，葡萄糖进行分解，形成2分子丙 酮酸并提供能量，这一过程为糖酵解作用。 1940年被阐明。(研究历史) Embden,Meyerhof,Parnas等人贡献最多，故糖 酵解过程一也叫Embdem-Meyerhof-Parnas途径， 简称EMP途径。 在细胞质中进行
2+
O 丙酮酸激酶 ADP Mg
2+
COH CHOH
A TP
CH2 烯醇式丙酮酸
烯醇化酶
O COH CHOPO3H2 CH2OH 2-磷酸甘油酸 COOH C O CH3 丙酮酸
(2)糖酵解过程中能量结算
葡萄糖在分解代谢过程中产生的能量有两种
形式：直接产生ATP；生成高能分子NADH或 FADH2，后者在线粒体呼吸链氧化并产生ATP。 糖酵解：1分子葡萄糖 2分子丙酮酸， 共消耗了2个ATP，产生了4 个ATP，实际上 净生成了2个ATP，同时产生2个NADH。（2） 有氧分解（丙酮酸生成乙酰CoA及三羧酸循 环）产生的ATP、NADH和FADH2 丙酮酸氧化脱羧：丙酮酸 乙酰CoA，生 成1个NADH。三羧酸循环：乙酰CoA CO2和H2O，产生一个GTP（即ATP）、3个 NADH和1个FADH2。

（2）第二阶段：3-磷酸甘油醛 2-磷酸甘油酸：3步反应
O COPO3H2 CHOH CH2OPO3H2 1,3- 二磷酸甘油酸 NADH + H+ NAD
+
O 磷酸甘油酸激酶 ADP Mg A TP COH CHOH CH2OPO3H2 3- 磷酸甘油酸 O COH CHOPO3H2
甘油醛-3-P-脱氢酶 磷酸甘油酸变位酶
生 油成 醛 2 （分 第子 一 3 阶 段磷 ）酸 甘
-
丙 酮 （酸 第是 二酵 阶解 段的 ）终 产 物
（1）第一阶段：葡萄糖 1, 6-二 磷酸果糖：3步反应
CH OPO H • H H
2 3 2
H2O3PO 磷酸己糖异构酶
CH2 O H OH
CH2OH OH OH H ADP Mg 己糖激酶 HO ATP CH2OH OH OH OH H
抑制
柠檬酸
激活
F-2，6-BP对 磷酸果糖激酶的调节作用
磷 酸 果 糖 激 酶 1 的 活 力
ADP
果糖1,6-二磷 酸
-
大肠杆菌 PFK四亚基 中的两个
（3）丙酮酸激酶的调节作用
磷酸化
果糖-1，6-二磷酸对丙 酮酸激酶有激活作用
Байду номын сангаас
去磷酸化
六、其它六碳糖进入EMP
（一）果糖 A. 在肌肉中，通过己糖激酶 hexokinase 转变为F-6-P进入EMP。 B. 肝脏中只有葡萄糖激酶，其只催化葡萄 糖磷酸化。在肝脏中由果糖激酶 Fructokinase 催化Fru生成F-1-P，再由F-1-P 醛缩酶aldolase 催化裂解为磷酸二羟丙酮 DHAP和甘油醛，甘 油 醛 激 酶 催 化 甘 油 醛 生 成 3-P- 甘 油 醛 ( 消 耗 1ATP)进入EMP。

磷酸果糖激酶催化的反应不可 逆，ATP是别构抑制剂, F-2,6-BP 是别构激活剂。两次磷酸化使葡萄 糖转化为反应活性很高的F-1,6-BP， 有利于随后的分解反应。
(四) 果糖-1，6-二磷 酸转变为甘油醛-3磷酸和二羟丙酮磷酸
*
醛缩酶有多种同工酶， 型醛缩酶存在于高等动植物， 为四聚体,有3种同工酶，A主要 存在于肌肉中，B主要存在于肝 脏，C主要存在于脑组织， 3种 同工酶均由4中不同的亚基组成。 型醛缩酶存在于微生物，相 对分子质量只有型醛缩酶的 一半，含有二价金属离子。 23970 = -8.314310lnK K=10-4 FBPDHAP+G3P 1-X X X 若FBP为: 1mol/L 10-4= X2 / (1 X) X=10-2 若FBP为: 10-5mol/L 10-4= X2 / (10-5 X) X=0.92 10-5
六、由葡萄糖转变为两分子丙酮酸能量转变的估算
ATP的生成数
七、丙酮酸的去路和NAD+ 的再生
九、其他 六碳糖进 入糖酵解 途径
半乳糖的 代谢途径
缺乏半乳糖-1-磷酸尿苷酰转移酶使晶状体半 乳糖增高，引起白内障，严重时引起生长停 滞，智力迟钝，甚至引起肝损伤导致死亡。
反应的乒乓 动力学机制
(六) 琥珀酸脱氢 形成延胡索酸
琥珀酸脱氢酶为αβ二聚体， 活性部位有铁硫串。 琥珀酸脱氢 的抑制剂
(七) 延胡索酸水 合形成L-苹果酸
延胡索酸酶为四聚体， 有两种可能的反应机 制。反应的G大约为 0，反应可逆。
(八) L-苹果 酸脱氢形成 草酰乙酸
苹果酸脱氢酶为二聚体，反应 的G大约为0，反应可逆。
5.铁硫蛋白
（三）呼吸链的结构
1.氧化还原电位 2.阻断剂实验 3.亚组分重组实验