生物化學糖酵解第1頁/共98頁1．掌握糖酵解步驟、部位、特點；2．掌握糖酵解過程中關(guān)鍵酶、生理意義及其調(diào)節(jié)第2頁/共98頁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)細胞外多糖和低聚糖胞外水解酶2.胞內(nèi)降解（磷酸分解）細胞內(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、水解單糖主要是葡萄糖（淀粉酶、寡糖酶）第3頁/共98頁

氧化分解CO2,H2O,ATP

血糖合成糖原轉(zhuǎn)化脂肪酸、氨基酸等第4頁/共98頁總論丙酮酸葡萄糖“糖酵解”不需氧“磷酸戊糖途徑”需氧有氧情況缺氧情況好氧生物厭氧生物“三羧酸循環(huán)”“乙醛酸循環(huán)”

CO2+H2O“乳酸發(fā)酵”乳酸“乳酸發(fā)酵”、“乙醇發(fā)酵”乳酸或乙醇

CO2+H2O重點第5頁/共98頁有氧呼吸

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)酵第6頁/共98頁糖酵解（Glycolysis)——EMP途徑無氧條件下，1葡萄糖分解產(chǎn)生2丙酮酸，并伴隨ATP生成的過程。位置：細胞質(zhì)細胞質(zhì)

G

→

2丙酮酸+2NADH+2ATP丙酮酸第7頁/共98頁糖酵解的研究歷史解釋發(fā)酵現(xiàn)象的人1854-1864

LouisPaster

發(fā)酵是由微生物引起的第8頁/共98頁發(fā)現(xiàn)酵解本質(zhì)的人1897榨酵母汁蔗糖

HansBuchner和EduardBuchner

發(fā)酵并不需要整個完整細胞參與第9頁/共98頁第10頁/共98頁1900s,ArthurHardenandWilliamYoung：Pi

isneededforyeastjuicetofermentglucose,ahexosediphosphate(fructose1,6-bisphosphate)wasisolated.第11頁/共98頁1900s,ArthurHardenandWilliamYoung(GreatBritain)separatedtheyeastjuiceintotwofractions:oneheat-labile,nondialyzablezymase

(enzymes)

andtheotherheat-stable,dialyzable

cozymase(metalions,ATP,ADP,NAD+).第12頁/共98頁第13頁/共98頁1910s-1930s,GustavEmbdenandOttoMeyerhof(Germany),studiedmuscleanditsextracts:Reconstructedallthetransformationstepsfromglycogentolacticacidinvitro;revealedthatmanyreactionsoflacticacid(muscle)andalcohol(yeast)fermentationswerethesame!DiscoveredthatlacticacidisreconvertedtocarbohydrateinthepresenceofO2(gluconeogenesis);observedthatsomephosphorylatedcompoundsareenergy-rich.

第14頁/共98頁第15頁/共98頁第16頁/共98頁Glycolysiswasalsoknownas

Embden-Meyerhofpathway.Thewholepathwayofglycolysis(Glucosetopyruvate)waselucidatedbythe1940s.第17頁/共98頁一、糖酵解過程概述第18頁/共98頁1、碳骨架的變化：

6C糖2個3C糖葡萄糖2乳酸或葡萄糖2乙醇+2CO2第19頁/共98頁2、能量的變化

酵解（產(chǎn)生乳酸）2ATP

發(fā)酵（產(chǎn)生酒精）2ATP物質(zhì)代謝放能過程ADP+PiATP吸能過程第20頁/共98頁P3PPOOHOHCH2CH2OO12546P磷酸二羥丙酮123+P②異構(gòu)6-磷酸果糖P564磷酸甘油醛PP1，3-二磷酸甘油酸PCOHCOHH2COOH3-磷酸甘油酸P2-磷酸甘油酸P磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸6-磷酸葡萄糖PG葡萄糖①活化④裂解⑥脫氫⑤異構(gòu)PP1，6-二磷酸果糖③活化⑦產(chǎn)能⑨脫水⑧異構(gòu)⑩產(chǎn)能HHOH第21頁/共98頁3、糖酵解中間產(chǎn)物都是磷酸化合物意義：（1）帶有極性，不易隨便出入細胞（2）被酶識別，與酶結(jié)合（3）傳遞能量第22頁/共98頁

二、糖酵解過程全圖Glucose+2ADP+2Pi+2NAD+ 2pyruvate+2ATP+2H2O+2NADH+2H+第23頁/共98頁葡萄糖葡萄糖-6-磷酸果糖-6-磷酸果糖-1，6-二磷酸丙酮酸磷酸二甘油醛烯醇式丙酮酸羥丙酮+3-磷酸甘油酸-1，3-二磷酸磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸-甘油酸2-磷酸-甘油酸

乳酸乙醇乙醛第24頁/共98頁第25頁/共98頁兩個階段：1、準備階段：消耗ATP2、放能階段：產(chǎn)生ATP

和NADH第26頁/共98頁三、糖酵解第一階段的反應(yīng)活化及裂解第27頁/共98頁1第28頁/共98頁（一）葡萄糖的磷酸化

PhosphorylationofGlucose

irreversibleunderintracellularconditions第29頁/共98頁

己糖激酶

的作用需Mg2+（或其他二價離子）

(hexokinase)第30頁/共98頁HexokinaseGlucoseInducedfitMg2+-ATP結(jié)合時的構(gòu)象變化使ATP與葡萄糖上的6位羥基靠近第31頁/共98頁己糖激酶：（1）專一性不強(mannose/fructose)（2）受產(chǎn)物葡萄糖-6-磷酸和ADP抑制（變構(gòu)抑制劑）葡萄糖激酶（肝臟）：（1）只作用于葡萄糖（2）對葡萄糖的Km較大（與己糖激酶相比）

[葡萄糖]較高時作用，G6P促進糖原合成（3）不受產(chǎn)物葡萄糖-6-磷酸的抑制第32頁/共98頁G

G6P意義：活化葡萄糖；

磷酸化后葡萄糖無法出細胞，

——是細胞的保糖機制。第33頁/共98頁①葡萄糖G6-磷酸葡萄糖G-6-P己糖激酶第34頁/共98頁aldose（G6P）（二）G6P異構(gòu)化成果糖-6-磷酸

ConversionofGlucose-6-PhosphatetoFructose-6-Phosphate

ketose（F6P）Reversible第35頁/共98頁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)第36頁/共98頁②6-磷酸葡萄糖G-6-P6-磷酸果糖F-6-P磷酸己糖異構(gòu)酶第37頁/共98頁（三）F6P形成果糖-1，6-二磷酸

PhosphorylationofF6PtoFructose-1,6-Bisphosphate

Onesubunitofthetetramericphosphofructokinase-1(PFK-1)RegulatoryATP第38頁/共98頁6-磷酸果糖F-6-P1,6-二磷酸果糖F-1,6-BP6-磷酸果糖激酶-1第39頁/共98頁PFK-2催化fructose-2,6-bisphosphate形成在一些細菌絕大多數(shù)植物中

thereisaphosphofructokinasethatusespyrophosphate(PPi),notATP,asthephosphategroupdonorinthesynthesisoffructose-1,6-bisphosphate:F-6-P+PPiF-1,6-BP+Pi

ΔG°'=-14kJ/molMg2+第40頁/共98頁磷酸果糖激酶—1（1）ATP抑制

ATP既是底物又是變構(gòu)抑制劑怎么實現(xiàn)？結(jié)合部位不同（2）

AMP去除ATP抑制作用實際上，AMP/ATP比值調(diào)節(jié)酶活性（3）

[H+]過高抑制酶活性避免酸中毒第41頁/共98頁（兔）不同型PFK的抑制劑PFK-A（心肌、骨骼肌）：磷酸肌酸、檸檬酸、PiPFK-B（肝、紅細胞）

：2，3-二磷酸甘油酸PFK-C（腦）

：腺嘌呤核苷酸同工酶第42頁/共98頁葡萄糖

1,6-二磷酸果糖2+2+2+第43頁/共98頁（四）F-1,6-BP裂解

CleavageofFructose-1,6-Bisphosphate

123456

ketonealdehyde醛縮酶（aldolase）以逆反應(yīng)命名第44頁/共98頁這個反應(yīng)在標準狀況下是吸能反應(yīng)在生理條件下是放能反應(yīng)，

兩個三碳糖不斷被消耗第45頁/共98頁

高等植物組織脊椎動物組織的醛縮酶不需要二價離子Aldolase-Ⅰtype（A，B，C）許多微生物的（細菌、酵母、真菌及藻類）醛縮酶含Zn2+Aldolase-Ⅱtype第46頁/共98頁④1,6-二磷酸果糖F-1,6-BP磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛醛縮酶第47頁/共98頁（5）

兩個磷酸丙糖的互變

InterconversionoftheTriosePhosphates

第48頁/共98頁Analdose546丙糖磷酸異構(gòu)酶8股β折疊鏈環(huán)抱成核心每條β折疊外圍有α螺旋

由無規(guī)卷曲相連第49頁/共98頁該反應(yīng)平衡點時：

[甘油醛-3-磷酸]K==4.74x10-2

[磷酸二羥丙酮]生理狀況下：磷酸甘油醛不斷被消耗磷酸二羥丙酮不斷地被異構(gòu)化第50頁/共98頁1,6-二磷酸果糖

3-磷酸甘油醛酶第51頁/共98頁四、糖酵解第二階段的反應(yīng)

——放能階段第52頁/共98頁2Pi第53頁/共98頁（一）甘油醛-3-磷酸的氧化

OxidationofGlyceraldehyde-3-Phosphate

to1,3-Bisphosphoglycerate

甘油醛-3-磷酸脫氫酶產(chǎn)生1，3-BPG，還原性輔酶Ⅰ

第54頁/共98頁甘油醛-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)劑第55頁/共98頁⑥3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油醛脫氫酶第56頁/共98頁（二）高能磷酸基團的轉(zhuǎn)移

TransferofPhosphatefrom1,3-BPGtoADP

底物磷酸化EnzymeisnamedforthereversereactionSubstrate-levelphosphorylationForATPgeneration第57頁/共98頁⑦1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶糖酵解中第一個產(chǎn)生ATP的反應(yīng)底物水平磷酸化第58頁/共98頁（三）3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸

Converstonof3-Phosphoglycerateto2-PG磷酸甘油酸變位酶第59頁/共98頁⑧3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸變位酶第60頁/共98頁2，3-二磷酸甘油酸第61頁/共98頁3-磷酸甘油醛

2-磷酸甘油酸2+第62頁/共98頁（四）磷酸烯醇式丙酮酸生成

Dehydrationof2-Phosphoglycerateto

Phosphoenolpyruvate

烯醇化酶與2價離子結(jié)合后才有活性氟化物——抑制劑第63頁/共98頁⑨2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)烯醇化酶第64頁/共98頁（五）丙酮酸及ATP的產(chǎn)生

TransferofthePhosphateGroupfrom

PhosphoenolpyruvatetoADP

第65頁/共98頁第66頁/共98頁2-磷酸甘油酸丙酮酸第67頁/共98頁五、由葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)楸岬哪芰孔兓?8頁/共98頁磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸⑩丙酮酸激酶ADP

ATP產(chǎn)能步驟：3-磷酸甘油醛脫氫酶磷酸甘油酸激酶第69頁/共98頁1第70頁/共98頁2(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)物形式進入糖酵解。第71頁/共98頁

很低

很高

葡萄糖2乳酸+2ATP糖原（葡萄糖）

2乳酸+3ATP

△Go`=

—47Kcal/mol

△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%

糖原獲能效率＝3×7.3/686=3.1%

糖酵解產(chǎn)能效率第72頁/共98頁

六、無氧條件丙酮酸的去路有氧情況缺氧情況“三羧酸循環(huán)”“乙醛酸循環(huán)”

CO2+H2O“乳酸發(fā)酵”、“乙醇發(fā)酵”乳酸或乙醇丙酮酸第73頁/共98頁（一）乳酸發(fā)酵其生物意義？消耗糖酵解脫下的H，保持細胞內(nèi)的pH穩(wěn)定。第74頁/共98頁乳酸脫氫酶（LDH）LDH1（αααα，α4），分布于心肌，HLDH2（αααβ，α3β）LDH3（ααββ，α2β2）LDH4（αβββ，αβ3）LDH5（ββββ，β4），分布于骨骼肌，MLDH催化丙酮酸還原成乳酸乳酸脫氫氧化成丙酮酸心臟、腦、腎LDH1含量高——生成丙酮酸骨骼肌中LDH5含量高——生成乳酸Km高Km低第75頁/共98頁（二）乙醇發(fā)酵丙酮酸脫羧酶+TPP乙醇脫氫酶

乙醇第76頁/共98頁七、糖酵解作用的調(diào)節(jié)第77頁/共98頁限速反應(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、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶

第78頁/共98頁1.磷酸果糖激酶最重要的調(diào)節(jié)酶（變構(gòu)酶）抑制劑：ATP、檸檬酸（碳骨架）激活劑：AMP、ADP6-磷酸果糖、2，6-二磷酸果糖

6-磷酸果糖2，6-二磷酸果糖激活磷酸果糖激酶

前饋刺激作用；抵消ATP的抑制。

PFK2第79頁/共98頁果糖-6-磷酸激酶ATP

Onesubunitofthetetramericphosphofructokinase-1(PFK-1)RegulatoryATP第80頁/共98頁

6PF2，6-二磷酸果糖

果糖二磷酸酶2PFK2位于一條多肽鏈上Ser-OH磷酸化：水解活性激活，激酶活性抑制胰高血糖素G過剩，則去磷酸化，協(xié)同控制第81頁/共98頁2.己糖激酶乙酰CoA和脂肪酸對酶有抑制作用產(chǎn)物6-磷酸葡萄糖是變構(gòu)抑制劑

第82頁/共98頁果糖-6-磷酸果糖-1，6-二磷酸——只出現(xiàn)在糖酵解中葡萄糖-6-磷酸參與很多代謝途糖酵解最關(guān)鍵酶：磷酸果糖激酶

不是己糖激酶

第83頁/共98頁3.丙酮酸激酶

變構(gòu)抑制劑：ATP、丙氨酸、