南大生化課件糖酵解

糖代謝：

合成：?jiǎn)翁嵌嗵欠纸猓憾嗵菃翁侵x：合成：甘油、脂肪酸脂肪分解：脂肪甘油、脂肪酸蛋白質(zhì)代謝：

合成：氨基酸蛋白質(zhì)分解：蛋白質(zhì)氨基酸核酸代謝：

合成：核苷酸核酸分解：核酸核苷酸·遺傳信息的傳遞和表達(dá)（分子生物學(xué)）新陳代謝的主要過程2020/11/31糖代謝：遺傳信息的傳遞新陳代謝的主要過程2020/11/31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2020/11/32分解代謝糖代謝2020/11/32糖的消化、吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)

糖的消化淀粉的酶水解

α,β-淀粉酶：都能水解α-1、4苷鍵，但不能水解α-1、6苷鍵。α-1、6葡萄糖苷酶：水解α-1、6苷鍵2020/11/33糖的消化、吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)糖的消化淀粉的酶水解α,β-淀粉水解任何部位的α-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：α-淀粉酶（主要在動(dòng)物體中）非還原端還原端極限糊精β-淀粉酶

（主要在植物體中）2020/11/34水解任何部位的α-1、4糖苷鍵水解從非還原端開始α-淀粉酶分支酶2020/11/35分支酶2020/11/35糖原磷酸化酶非還原斷逐一切斷α－1，4糖原脫支酶（糖基轉(zhuǎn)移酶）非還原斷逐一轉(zhuǎn)移至α－1，4；切斷α－1，62020/11/36糖原磷酸化酶糖原脫支酶（糖基轉(zhuǎn)移酶）2020/11/36二糖的酶水解蔗糖+H2O葡萄糖+果糖蔗糖酶麥芽糖+H2O2葡萄糖麥芽糖酶乳糖+H2O葡萄糖+半乳糖--β-半乳糖苷酶2020/11/37二糖的酶水解蔗糖+H2O

糖的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)

轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（Transportprotein）Na+G細(xì)胞膜－葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)Na+2020/11/38糖的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白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）2020/11/39糖的主要分解代謝途徑

葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇乙酰CoA6-糖酵解——EMP途徑2020/11/310糖酵解——EMP途徑2020/11/310一、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(jiǎn)稱ＥＭＰ途徑。2020/11/311一、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(gè)階段：

第一個(gè)階段——引發(fā)階段:葡萄糖→F-1,6-2P→2G-3-P-2ATP第二個(gè)階段——產(chǎn)能階段：產(chǎn)生2丙酮酸+4ATP+2NADH2020/11/312概述發(fā)生在所有的活細(xì)胞2020/11/312糖酵解的兩階段反應(yīng)2020/11/313糖酵解的兩階段反應(yīng)2020/11/313糖酵解的全部反應(yīng)2020/11/314糖酵解的全部反應(yīng)2020/11/314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G6P2020/11/315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G己糖激酶或葡萄糖激酶ΔG是一個(gè)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ATP2020/11/3162020/11/316葡萄糖的磷酸化至少有兩個(gè)意義：首先葡萄糖因此帶上負(fù)電荷，極性猛增，很難再?gòu)募?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。2020/11/317葡萄糖的磷酸化至少有兩個(gè)意義：2020/11/317葡萄糖在細(xì)胞內(nèi)磷酸化以后不能再離開細(xì)胞2020/11/318葡萄糖在細(xì)胞內(nèi)磷酸化以后不能再離開細(xì)胞2020/11/318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

Km低，親和力高

對(duì)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

2020/11/319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(cè)到。2020/11/320己糖激酶----“誘導(dǎo)契合”學(xué)說的典型例子底物誘導(dǎo)的裂縫閉合第二步反應(yīng):葡糖-6-磷酸異構(gòu)化F6P2020/11/321第二步反應(yīng):葡糖-6-磷酸異構(gòu)化F6P2020/11/321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(hào)位變到2號(hào)，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)活性中心而抑制酶的活性?，F(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(zhǎng)因子。2020/11/3222020/11/322第三步反應(yīng):磷酸果糖的激活糖酵解途徑的限速步驟!！

FDP2020/11/323第三步反應(yīng):磷酸果糖的激活糖酵解途徑的限速步驟!！FD

糖酵解第二次引發(fā)反應(yīng)

ΔG是一個(gè)大的負(fù)值，不可逆反應(yīng)受到高度的調(diào)控2020/11/324糖酵解第二次引發(fā)反應(yīng)2020/11/324第四步反應(yīng):果糖-1，6-二磷酸的裂解DHAPGAP2020/11/325第四步反應(yīng):果糖-1，6-二磷酸的裂解DHAPGAP202兩類醛縮酶動(dòng)物其它生物2020/11/326動(dòng)物其它生物2020/11/326第五步反應(yīng):磷酸丙糖的異構(gòu)化磷酸丙糖異構(gòu)酶2020/11/327第五步反應(yīng):磷酸丙糖的異構(gòu)化磷酸丙糖異構(gòu)酶2020/11TIM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(gè)氨基酸殘基組成的環(huán)像一個(gè)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。2020/11/328TIM具有獨(dú)特的防止副反應(yīng)發(fā)生的機(jī)制：2020/11/328第六步反應(yīng):甘油醛-3-磷酸的氧化和磷酸化1,3-BPG醛2020/11/329第六步反應(yīng):甘油醛-3-磷酸的氧化和磷酸化1,3-BPG醛2整個(gè)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(jià)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。2020/11/330整個(gè)糖酵解途徑唯一的一步氧化還原反應(yīng)2020/11/330高能硫酯鍵高能?；姿徭I2020/11/331高能硫酯鍵高能?；姿徭I2020/11/331甘油醛-3-磷酸脫氫酶的抑制劑作用機(jī)理2020/11/332甘油醛-3-磷酸脫氫酶的抑制劑作用機(jī)理2020/11/332第七步反應(yīng):甘油酸-1，3-二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3PG2020/11/333第七步反應(yīng):甘油酸-1，3-二磷酸的底物水平磷酸化這是一步第八步反應(yīng):甘油酸-3-磷酸的異構(gòu)化2PG2020/11/334第八步反應(yīng):甘油酸-3-磷酸的異構(gòu)化2PG2020/11/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(gè)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，2020/11/335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2，3-BPG2020/11/3362，3-BPG2020/11/336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-BPG2020/11/337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)制來源第九步反應(yīng):甘油酸-2-磷酸的烯醇化PEP2020/11/338第九步反應(yīng):甘油酸-2-磷酸的烯醇化PEP2020/11/甘油酸-2-磷酸上原子重排，形成具有較高的磷酸轉(zhuǎn)移勢(shì)能的高能分子。氟合物能夠與Mg2＋和磷酸基團(tuán)形成絡(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。2020/11/3392020/11/339第十步反應(yīng):烯醇式丙酮酸的底物水平磷酸化Py2020/11/340第十步反應(yīng):烯醇式丙酮酸的底物水平磷酸化Py2020/11第二步底物水平磷酸化，第三步不可逆反應(yīng)。產(chǎn)生兩個(gè)ATP，可被視為糖酵解途徑最后的能量回報(bào)。ΔG為大的負(fù)值——受到調(diào)控!

2020/11/3412020/11/341EMPpathway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(gè)ATP和

個(gè)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：2020/11/342EMPpathway2020/11/342準(zhǔn)備階段GAP消耗ATP2020/11/343準(zhǔn)備階段GAP消耗ATP2020/11/343產(chǎn)能階段2020/11/344產(chǎn)能階段2020/11/344以葡萄糖為起點(diǎn)，無氧情況二、酵解過程中能量的產(chǎn)生2020/11/345以葡萄糖為起點(diǎn)，無氧情況二、酵解過程中能量的產(chǎn)生2020/1A.能量投資階段:葡萄糖

(6C)甘油醛-3磷酸

(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-C2020/11/346A.能量投資階段:葡萄糖(6C)甘B.能量收獲階段：甘油醛-3-磷酸

(2-3C)(G3P或GAP)丙酮酸

(2-3C)

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

(Py)(Py)2020/11/347B.能量收獲階段：甘油醛-3-磷酸(2-三、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，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2020/11/348三、NADH和丙酮酸的命運(yùn)

有氧還是無氧？？有氧狀態(tài)202線粒體內(nèi)膜的兩個(gè)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2020/11/349線粒體內(nèi)膜的兩個(gè)穿梭系統(tǒng)：NADH的命運(yùn)：進(jìn)入線粒體，氧化磷甘油-3-磷酸穿梭系統(tǒng)

2020/11/350甘油-3-磷酸穿梭系統(tǒng)2020/11/350蘋果酸-天冬氨酸穿梭系統(tǒng)草酰乙酸2020/11/351蘋果酸-天冬氨酸穿梭系統(tǒng)草酰乙酸2020/11/351丙酮酸的代謝去向2020/11/352丙酮酸的代謝去向2020/11/352乳酸發(fā)酵酵母、微生物、高等動(dòng)物細(xì)胞乙醇發(fā)酵微生物2020/11/353乳酸發(fā)酵乙醇發(fā)酵2020/11/351分子Glucose經(jīng)過EMP途徑：有氧：2分子Py5、6or7個(gè)ATP

無氧：2分子乳酸or乙醇2個(gè)ATP2020/11/3541分子Glucose經(jīng)過EMP途徑：2020/11/354四、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2020/11/355四、糖酵解的其他底物甘油、果糖、甘露糖和半乳糖2020/1乳糖蔗糖海藻糖半乳糖甘露糖甘油、其他六碳糖進(jìn)入EMP途徑甘油2020/11/356乳糖蔗糖海藻糖半乳糖甘露糖甘油、其他六碳糖進(jìn)入EMP途徑甘油半乳糖進(jìn)入糖酵解的途徑（Leloir途徑）

2020/11/357半乳糖進(jìn)入糖酵解的途徑（Leloir途徑）2020/11/五、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

2020/11/358五、糖酵解的生理意義產(chǎn)生ATP2020/11/3582020/11/3592020/11/359六、糖酵解的調(diào)節(jié)

三個(gè)關(guān)鍵酶的調(diào)控調(diào)節(jié)手段：酶的別構(gòu)效應(yīng)、共價(jià)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2020/11/360六、糖酵解的調(diào)節(jié)

三個(gè)關(guān)鍵酶的調(diào)控7步可逆反應(yīng)為Step1Step3Step102020/11/361Step1Step3Step102020/11/3611

、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。2020/11/3621、己糖激酶G6P抑制己糖激酶，但不抑制葡糖激酶，葡糖激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)2020/11/3632、磷酸果糖激酶-1ATP-別構(gòu)調(diào)節(jié)2020/11/36

ATP：既是抑制劑，又是底物PFK-1：兩個(gè)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。2020/11/364ATP：既是抑制劑，又是底物ATP濃度低，只與活性中心結(jié)合檸檬酸：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2020/11/365檸檬酸：2020/11/365F-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-Fructose2,6-bisphosphate2020/11/366F-2,6-BPPFK-1最重要的激活劑b-D-FructoF2,6-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2020/11/367F2,6-BP的形成和水解：由胰島素/胰高血糖素決定果糖-2020/11/3682020/11/36