南大生化公共課-糖酵解

1、南大生化公共課-糖酵解分解代謝 多糖降解 糖酵解 檸檬酸循環(huán)合成代謝 光合作用 多糖合成 糖異生 糖 代 謝糖的消化、吸收和轉(zhuǎn)運(yùn) 糖的消化 淀粉的酶水解 ,-淀粉酶：都能水解-1、4苷鍵，但不能水解-1、6苷鍵。-1、6葡萄糖苷酶：水解-1、6苷鍵水解任何部位的-1、4 糖苷鍵產(chǎn)物： 糊精、寡糖、少量麥芽糖麥芽糖、極限糊精 水解從非還原端開始產(chǎn)物：-淀粉酶（主要在動物體中） 非還原端還原端極限糊精-淀粉酶 （主要在植物體中）分支酶 糖原磷酸化酶非還原斷逐一切斷1，4糖原脫支酶（糖基轉(zhuǎn)移酶）非還原斷逐一轉(zhuǎn)移至1，4；切斷1，6二糖的酶水解 蔗糖+H2O 葡萄糖+果糖蔗糖酶麥芽糖+H2O 2 葡萄

2、糖麥芽糖酶乳糖 +H2O 葡萄糖+半乳糖-半乳糖苷酶 糖的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn) 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（Transport protein）Na+G細(xì)胞膜葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)Na+糖的主要分解代謝途徑 葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇乙酰 CoA6-磷酸葡萄糖磷酸戊糖途徑糖酵解（有氧）（無氧）三羧酸循環(huán)（有氧或無氧）糖酵解EMP途徑一、糖酵解的全部反應(yīng) 糖酵解是將葡萄糖降解為丙酮酸并伴隨著ATP生成的一系列反應(yīng)，是生物體內(nèi)普遍存在的葡萄糖降解的途徑。該途徑也稱作Embden-Meyethof-Parnas途徑，簡稱途徑。概 述發(fā)生在所有的活細(xì)胞位于細(xì)胞液 共有十步反應(yīng)組成在所有的細(xì)胞都相同，但速率不同。兩個階段： 第一個階段引發(fā)階段:

3、 葡萄糖 F-1,6-2P 2G-3-P -2ATP第二個階段產(chǎn)能階段： 產(chǎn)生2丙酮酸 + 4ATP + 2NADH糖酵解的兩階段反應(yīng)糖酵解的全部反應(yīng)糖酵解的化學(xué)反應(yīng)途徑：共10步第一步反應(yīng)葡萄糖的磷酸化G6P己糖激酶或葡萄糖激酶G 是一個大的負(fù)值，不可逆反應(yīng)引發(fā)反應(yīng)ATP被消耗，以便后面得到更多的ATP葡萄糖的磷酸化至少有兩個意義： 首先葡萄糖因此帶上負(fù)電荷，極性猛增，很難再從細(xì)胞中“逃逸”出去；其次葡萄糖由此變得不穩(wěn)定，有利于它在細(xì)胞內(nèi)的進(jìn)一步代謝。葡萄糖在細(xì)胞內(nèi)磷酸化以后不能再離開細(xì)胞主要用于糖的合成 主要用于糖的分解 用途 不受G-6-P抑制 受G-6-P抑制 抑制 Km高，親和力低

4、Km低，親和力高 對G的親和力 G G、F、M等 底物 肝臟 不同組織 分布 葡糖激酶 已糖激酶 別名 已糖激酶IV 已糖激酶I、II、III 己糖激酶-“誘導(dǎo)契合”學(xué)說的典型例子底物誘導(dǎo)的裂縫閉合現(xiàn)象是很多種激酶的共同特征，除了己糖激酶，在參與糖酵解的其它幾種激酶分子上也能夠觀測到。第二步反應(yīng):葡糖-6-磷酸異構(gòu)化F6P異構(gòu)化反應(yīng)，有不穩(wěn)定的烯二醇中間體。通過此反應(yīng)，酮基從1號位變到2號，為下一步磷酸化反應(yīng)創(chuàng)造了條件，也有利于后面由醛縮酶催化的C-3和C-4之間的斷裂反應(yīng)。2-脫氧葡萄糖-6-磷酸也能夠與此酶的活性中心結(jié)合，但由于不能形成烯二醇中間物，所以無法完成反應(yīng)，反而因?yàn)樗紦?jù)活性中心

5、而抑制酶的活性。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)磷酸己糖異構(gòu)酶是一種兼職蛋白，除了參與糖酵解以外，它還是一種神經(jīng)生長因子。第三步反應(yīng): 磷酸果糖的激活糖酵解途徑的限速步驟!！ FDP 糖酵解第二次引發(fā)反應(yīng) G 是一個大的負(fù)值，不可逆反應(yīng) 受到高度的調(diào)控第四步反應(yīng): 果糖-1，6-二磷酸的裂解DHAPGAP兩類醛縮酶動 物其它生物第五步反應(yīng): 磷酸丙糖的異構(gòu)化磷酸丙糖異構(gòu)酶TIM具有獨(dú)特的防止副反應(yīng)發(fā)生的機(jī)制： 在反應(yīng)中形成了磷酸烯二醇中間物，酶的構(gòu)象發(fā)生變化，其分子上一段由10個氨基酸殘基組成的環(huán)像一個蓋子堵住了活性中心，致使烯二醇中間物無法離開酶分子，形成丙二醛的可能性幾乎為零，而是異構(gòu)化生成甘油醛-3-磷酸。第六

6、步反應(yīng):甘油醛-3-磷酸的氧化和磷酸化1,3-BPG醛整個糖酵解途徑唯一的一步氧化還原反應(yīng) 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(jī)汞（破壞巰基）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)與無機(jī)磷酸極為相似，因此可以代替無機(jī)磷酸參加反應(yīng)，形成甘油酸-1-砷酸-3-磷酸，但這樣的產(chǎn)物很不穩(wěn)定，很快就自發(fā)地水解成為甘油酸-3-磷酸并產(chǎn)生熱，無法進(jìn)入下一步底物水平磷酸化反應(yīng)。由于甘油酸-1-砷酸-3-磷酸的自發(fā)水解，將導(dǎo)致ATP合成受阻，影響細(xì)胞的正常代謝，這就是砷酸有毒性的原因。高能硫酯鍵高能?；姿徭I甘油醛-3-磷酸脫氫酶的抑制劑作用機(jī)理第七步反應(yīng): 甘油酸-1，3-

7、二磷酸的底物水平磷酸化這是一步底物水平的磷酸化反應(yīng)紅細(xì)胞內(nèi)存在生成2,3-BPG的支路3PG第八步反應(yīng): 甘油酸-3-磷酸的異構(gòu)化2PG不同來源的磷酸甘油酸變位酶具有不同的催化機(jī)制，一類需要微量的甘油酸-2,3-二磷酸（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(shí)際上是甘油酸-3-磷酸分子內(nèi)的磷酸基團(tuán)的轉(zhuǎn)移， 2，3-BPG依賴于甘油酸-2,3-二磷酸的磷酸甘油酸變位酶的作用機(jī)制來源于2，3-BPG第九步反應(yīng): 甘油酸-2-磷酸的烯醇化PEP甘油酸-2-磷酸上原子重排，形成具有較高的磷酸轉(zhuǎn)移勢能的高能分子。氟合物能夠與Mg 2和磷酸基團(tuán)形

8、成絡(luò)化物，而干擾甘油酸-2-磷酸與烯醇化酶的結(jié)合從而抑制該酶的活性。 第十步反應(yīng): 烯醇式丙酮酸的底物水平磷酸化Py第二步底物水平磷酸化，第三步不可逆反應(yīng)。產(chǎn)生兩個ATP，可被視為糖酵解途徑最后的能量回報。G為大的負(fù)值受到調(diào)控! EMP pathway物質(zhì)變化：起始物：終產(chǎn)物： 共 步反應(yīng)不可逆反應(yīng)：限速步驟是：能量變化：凈產(chǎn)生 個ATP 和 個NADH 消耗ATP的步驟：產(chǎn)生ATP的步驟：產(chǎn)生NADH的步驟： 底物水平的磷酸化：結(jié)局：準(zhǔn)備階段GAP消耗ATP產(chǎn)能階段以葡萄糖為起點(diǎn)，無氧情況二、酵解過程中能量的產(chǎn)生A. 能量投資階段:葡萄糖 (6C) 甘油醛-3磷酸 (2 - 3C) (G3P

9、 或GAP)2 ATP - 消化0 ATP - 產(chǎn)生0 NADH - 產(chǎn)生2ATP2ADP +PC-C-C-C-C-CC-C-CC-C-CB. 能量收獲階段： 甘油醛-3-磷酸 (2 - 3C) (G3P 或 GAP) 丙酮酸 (2 - 3C) (Py)0 ATP - 消耗4 ATP - 產(chǎn)生2 NADH - 產(chǎn)生4ATP4ADP +PC-C-C C-C-CC-C-C C-C-CGAPGAP (Py)(Py)三、NADH和丙酮酸的命運(yùn)有氧還是無氧？ 有氧狀態(tài) （1）NADH的命運(yùn) 進(jìn)入呼吸鏈，徹底氧化成H2O，產(chǎn)生更多的ATP。 （2）丙酮酸的命運(yùn) 進(jìn)入線粒體基質(zhì)，被基質(zhì)內(nèi)被氧化成乙酰-CoA

10、，開始三羧酸循環(huán)。 缺氧狀態(tài)或無氧狀態(tài) （1）乳酸發(fā)酵 （2）酒精發(fā)酵線粒體內(nèi)膜的兩個穿梭系統(tǒng)：甘油-3-磷酸蘋果酸-天冬氨酸穿梭系統(tǒng) NADH的命運(yùn)：進(jìn)入線粒體，氧化磷酸化甘油-3-磷酸穿梭系統(tǒng) 蘋果酸-天冬氨酸穿梭系統(tǒng)草酰乙酸丙酮酸的代謝去向 乳酸發(fā)酵酵母、微生物、高等動物細(xì)胞乙醇發(fā)酵 微生物1分子Glucose經(jīng)過EMP途徑： 有氧：2分子Py 5、6or7個ATP 無氧：2分子乳酸or乙醇 2個ATP四、 糖酵解的其他底物甘油、果糖、甘露糖和半乳糖甘油轉(zhuǎn)變成DHAP果糖和甘露糖通過比較常規(guī)的途徑進(jìn)入糖酵解 半乳糖通過Leloir途徑進(jìn)入乳糖蔗糖海藻糖半乳糖甘露糖甘油、其他六碳糖進(jìn)入EM

11、P途徑甘油半乳糖進(jìn)入糖酵解的途徑（Leloir途徑） 五、糖酵解的生理意義產(chǎn)生ATP提供生物合成的原料糖酵解與腫瘤缺氧與缺氧誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄因子為糖的徹底降解作了準(zhǔn)備不僅是葡萄糖的降解途徑，也是其它一些單糖的分解代謝途徑 六、糖 酵 解 的 調(diào) 節(jié) 三個關(guān)鍵酶的調(diào)控 調(diào)節(jié)手段：酶的別構(gòu)效應(yīng)、共價修飾 調(diào)節(jié)物多為本途徑的中間物或與本途徑有關(guān)的代謝產(chǎn)物7步可逆反應(yīng)為EMP和糖異生共有Step 1Step 3Step 101 、己糖激酶G6P 抑制己糖激酶，但不抑制葡糖激酶，葡糖激酶是誘導(dǎo)酶。2 、磷酸果糖激酶-1ATP -檸檬酸 -質(zhì)子 -AMP 和ADP +F-2,6BP +別構(gòu)調(diào)節(jié) ATP：既是抑制

12、劑，又是底物 PFK-1：兩個結(jié)合ATP的部位 酶的活性中心：親和力高 別構(gòu)中心：親和力低ATP濃度低，只與活性中心結(jié)合，PFK-1有活性，EMP正常進(jìn)行；ATP濃度較高，可與別構(gòu)中心結(jié)合，PFK-1與F6P親和力降低，EMP抑制。檸檬酸： 三羧酸循環(huán)的中間物 細(xì)胞能荷豐富的“指示劑” 負(fù)別構(gòu)抑制劑質(zhì)子： 乳酸重新回到肝細(xì)胞重新氧化成Py，質(zhì)子伴隨釋放到血液中。AMP、ADP： 細(xì)胞能荷匱乏的“指示劑”，正別構(gòu)激活劑 AMP效果更顯著F-2,6-BPPFK-1最重要的激活劑F2,6-BP 是由PFK-2 催化 F6P磷酸化合成的b-D-Fructose 2,6-bisphosphateF2,6

13、-BP的形成和水解：由胰島素/胰高血糖素決定 果糖-2，6-二磷酸磷酸酶雙功能酶：去磷酸化形式：PFK-2磷酸化形式：果糖-2，6-二磷酸磷酸酶調(diào)控磷酸化過程：胰高血糖素、胰島素693 、丙酮酸激酶ATP、丙氨酸：- （別構(gòu)）F-1,6-BP：+ （別構(gòu)）胰高血糖素：- （共價修飾） Activator F1,6BP (red) bound with PK成熟紅細(xì)胞保留的代謝通路：EMP磷酸戊糖途徑2，3-二磷酸甘油酸（2,3BPG 2,3-DPG）支路 2，3-BPG 支路EMP課題習(xí)題：1、若以14C標(biāo)記葡萄糖的C3作為酵母底物，經(jīng)發(fā)酵產(chǎn)生CO2和乙醇，試問，14C將在何處發(fā)現(xiàn)？2、以EMP Pathway為例，總結(jié)代謝調(diào)控的幾種主要方式？3、試比較電子傳遞抑制劑、氧化磷酸化抑制劑和解偶聯(lián)劑的作