第22章糖酵解.ppt

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1、糖代谢的概况糖代谢的概况 （一）分解代谢：（一）分解代谢：主要途径：主要途径：1.1.糖酵解（糖的无氧氧化）糖酵解（糖的无氧氧化）2.2.柠檬酸循环（糖的有氧氧化）柠檬酸循环（糖的有氧氧化）3.3.磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 （二）（二）合成代谢：合成代谢：主要途径：主要途径：1.1.糖原合成糖原合成 2.2.糖异生糖异生 第第2222章章 糖酵解作用糖酵解作用n定义：糖酵解是葡萄糖在无氧条件下降解为定义：糖酵解是葡萄糖在无氧条件下降解为丙酮酸并伴随丙酮酸并伴随ATPATP生成的过程。是一切有机体生成的过程。是一切有机体中普遍存在的中普遍存在的葡萄糖降解途径葡萄糖降解途径。n19401940年被

2、阐明。年被阐明。(研究历史研究历史)Embden,Meyerhof,ParnasEmbden,Meyerhof,Parnas等人贡献最多，故等人贡献最多，故糖酵解过程一也叫糖酵解过程一也叫Embdem-Meyerhof-ParnasEmbdem-Meyerhof-Parnas途径，简称途径，简称EMPEMP途径途径。糖酵解的研究历史：糖酵解的研究历史：n应追溯到应追溯到40004000年前的制酒工业。（发酵过程）年前的制酒工业。（发酵过程）n1854-18641854-1864年，年，Louis Louis PasterPaster的观点占统治地位：的观点占统治地位：认为认为发酵由微生物引起的

3、，是离不开生命物质活力的过程，即不需发酵由微生物引起的，是离不开生命物质活力的过程，即不需要空气的生命。要空气的生命。n18971897年，年，Hans Hans BuchnerBuchner和和Edward Edward BuchnerBuchner兄弟，发现兄弟，发现酵母汁可以使蔗糖发酵。酵母汁可以使蔗糖发酵。葡萄糖亦经酵母汁作用产生酒精。葡萄糖亦经酵母汁作用产生酒精。酵母汁的发酵能力远远酵母汁的发酵能力远远不如活酵母菌。并且酵母汁放置的时间越长，其发酵能力越弱。不如活酵母菌。并且酵母汁放置的时间越长，其发酵能力越弱。19051905年，阐释酵母汁作用原理：年，阐释酵母汁作用原理：发酵过程

4、需要磷酸参与。分发酵过程需要磷酸参与。分离得到果糖离得到果糖-1-1，6-6-二磷酸。以后陆续分离得到二磷酸。以后陆续分离得到6-6-P-GP-G和和6-6-P-FP-F。酵母汁加热或经透析都将失去发酵能力，一旦混合两种处理的酵酵母汁加热或经透析都将失去发酵能力，一旦混合两种处理的酵母汁，又恢复发酵能力。母汁，又恢复发酵能力。表明表明NADNAD、ATPATP、ADPADP、金属离子金属离子针对果糖针对果糖-1-1，6-6-二磷酸裂解形式进行研究，对全过程的能力学研二磷酸裂解形式进行研究，对全过程的能力学研究。（究。（Embden,Meyerhof,ParnasEmbden,Meyerhof,

5、Parnas ）19401940年，阐释整个糖酵解过程。年，阐释整个糖酵解过程。n19401940年糖酵解整个过程被阐明。年糖酵解整个过程被阐明。n Embden,Meyerhof,ParnasEmbden,Meyerhof,Parnas等人贡献最多，等人贡献最多，故糖酵解过程一也叫故糖酵解过程一也叫Embdem-Meyerhof-Embdem-Meyerhof-ParnasParnas途径，简称途径，简称EMPEMP途径。途径。1.1.准备阶段：准备阶段：1 1 葡萄糖葡萄糖 2 2 磷酸丙糖磷酸丙糖 （2 2ATP ATP）共包括共包括5 5步反应。步反应。2.2.储能阶段：储能阶段：2

6、2 磷酸丙糖磷酸丙糖 2 2 丙酮酸丙酮酸 （4 4 ATP ATP）共包括共包括5 5步反应。步反应。己糖激酶己糖激酶（葡萄糖激酶）（葡萄糖激酶）（一）葡萄糖的磷酸化（一）葡萄糖的磷酸化催化这个反应的酶有：催化这个反应的酶有：1 1、已糖激酶。它以六碳糖为底物，其、已糖激酶。它以六碳糖为底物，其专一性不强专一性不强，不仅，不仅可以作用于葡萄糖，还可以作用于可以作用于葡萄糖，还可以作用于D-D-果糖、果糖、D-D-甘露糖、氨甘露糖、氨基葡萄糖等。基葡萄糖等。激酶是指能够在激酶是指能够在ATPATP和任何一种底物之间起和任何一种底物之间起催化作用，转移磷酸基团的一类酶催化作用，转移磷酸基团的一类

7、酶。已糖激酶像其他激酶。已糖激酶像其他激酶一样，需要一样，需要MgMg2+2+或其他二价金属离子如或其他二价金属离子如MnMn2+2+作为激活剂，作为激活剂，正常生理情况下起作用的多是正常生理情况下起作用的多是MgMg2+2+。实际上只有。实际上只有ATPATP与与MgMg2+2+形成的复合物后才能被酶所催化。没有结合形成的复合物后才能被酶所催化。没有结合MgMg2+2+的的ATPATP对对酶有很强的抑制作用。已糖激酶是一种调节酶。它催化的酶有很强的抑制作用。已糖激酶是一种调节酶。它催化的反应产物反应产物葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸和和ADPADP是该酶的变构抑制剂。是该酶的变构抑制剂。无机

8、无机磷酸磷酸可解除葡萄糖可解除葡萄糖-6-6-磷酸和磷酸和ADPADP的抑制作用的抑制作用。2 2、葡萄糖激酶、葡萄糖激酶存在于动物肝细胞中，它对存在于动物肝细胞中，它对D-D-葡萄糖有专一性强，不葡萄糖有专一性强，不被葡萄糖被葡萄糖-6-6-磷酸所抑制。肌肉已糖激酶对磷酸所抑制。肌肉已糖激酶对D-D-葡萄糖葡萄糖的的KmKm值为值为0.10.1mmolmmol/L/L，肝葡萄糖激酶的肝葡萄糖激酶的KmKm值约为值约为1010mmolmmol/L/L。因此平时细胞内葡萄糖浓度为。因此平时细胞内葡萄糖浓度为5 5mmolmmol/L/L，已糖激酶的酶促反应已达最大速度，而葡萄糖激酶并已糖激酶的酶

9、促反应已达最大速度，而葡萄糖激酶并不活跃。只有当进食以后，血液和肝细胞内葡萄糖浓不活跃。只有当进食以后，血液和肝细胞内葡萄糖浓度变高时才起作用，将葡萄糖转化成葡萄糖度变高时才起作用，将葡萄糖转化成葡萄糖-6-6-磷酸，磷酸，再以糖原形式贮存于细胞中。葡萄糖激酶是一个诱导再以糖原形式贮存于细胞中。葡萄糖激酶是一个诱导酶，是由胰岛素促使合成。酶，是由胰岛素促使合成。磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖异构酶异构酶（二（二）葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸异构化形成果糖磷酸异构化形成果糖-6-6-磷酸磷酸 该反应接近平衡状态，反应的方向受底物的浓该反应接近平衡状态，反应的方向受底物的浓度控制。磷酸葡萄糖异构酶具有绝对的底

10、物专一性度控制。磷酸葡萄糖异构酶具有绝对的底物专一性和立体专一性。和立体专一性。6-6-磷酸葡萄糖酸（磷酸葡萄糖酸（6 6PGPG）、赤藓糖赤藓糖-4-4-磷酸（磷酸（E4PE4P）、景天庚酮糖景天庚酮糖-7-7-磷酸（磷酸（S7PS7P）等对等对磷酸葡萄糖异构酶都是磷酸葡萄糖异构酶都是竞争性抑制剂竞争性抑制剂。6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶（三）果糖（三）果糖-6-6-磷酸形成果糖磷酸形成果糖-1,6-1,6-二磷酸二磷酸 这一步反应是这一步反应是酵解中的关键反应步骤酵解中的关键反应步骤。酵解的速度。酵解的速度决定于此酶的活性，因此它是一个决定于此酶的活性，因此它是一个限速酶限速酶。磷酸果

11、糖激酶是分子量为磷酸果糖激酶是分子量为340000340000的四聚体。它是一的四聚体。它是一个别构酶，个别构酶，ATPATP是该酶的变构抑制剂，对此酶有抑制效是该酶的变构抑制剂，对此酶有抑制效应，在有应，在有柠檬酸柠檬酸、脂肪酸脂肪酸时对加强抑制效应。时对加强抑制效应。AMPAMP或或无无机磷酸机磷酸可消除抑制，增加酶的活性。高可消除抑制，增加酶的活性。高H H+浓度（即浓度（即pHpH值值低）抑制该酶活性（生物学意义是，可阻止酵解途径继低）抑制该酶活性（生物学意义是，可阻止酵解途径继续进行，防止乳酸生成；又可防止血液续进行，防止乳酸生成；又可防止血液pHpH下降，避免酸下降，避免酸中毒）。

12、中毒）。兔体内有三种同功酶：磷酸果糖激酶兔体内有三种同功酶：磷酸果糖激酶A A存在于存在于心肌和骨骼中，受磷酸肌酸、柠檬酸和无机磷酸抑制；心肌和骨骼中，受磷酸肌酸、柠檬酸和无机磷酸抑制；磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶B B存在于肝脏和红细胞中，受存在于肝脏和红细胞中，受2,3-2,3-二二磷酸甘油酸抑制；磷酸果糖激酶磷酸甘油酸抑制；磷酸果糖激酶C C存在于脑中，受存在于脑中，受腺嘌呤核苷酸的抑制。腺嘌呤核苷酸的抑制。醛缩酶醛缩酶（四（四）果糖果糖-1,6-1,6-二磷酸转变为甘油醛二磷酸转变为甘油醛-3-3-磷酸磷酸 和二羟丙酮磷酸和二羟丙酮磷酸FBPFBPDHAPDHAPGAPGAP六碳糖由此裂解

13、生成六碳糖由此裂解生成两分子三碳糖两分子三碳糖。醛缩酶有两种。醛缩酶有两种不同的类型：高等动植物中的醛缩酶为不同的类型：高等动植物中的醛缩酶为型，有三型，有三种同工酶种同工酶A A、B B、C C，细菌、酵母、真菌以及藻类中为细菌、酵母、真菌以及藻类中为型。型。1 12 23 34 45 56 61 12 23 34 45 56 6丙糖磷酸丙糖磷酸异构酶异构酶（五）二羟丙酮磷酸转变为甘油醛（五）二羟丙酮磷酸转变为甘油醛-3-3-磷酸磷酸 丙糖磷酸异构酶催化此反应的速度非常迅速，二羟丙酮磷丙糖磷酸异构酶催化此反应的速度非常迅速，二羟丙酮磷酸和甘油醛酸和甘油醛-3-3-磷酸总是处于平衡状态，但由于

14、甘油醛磷酸总是处于平衡状态，但由于甘油醛-3-3-磷酸磷酸在酵解途径中不断被消耗，因此，反应得以向生成甘油醛在酵解途径中不断被消耗，因此，反应得以向生成甘油醛-3-3-磷磷酸反向进行，实际最后生成酸反向进行，实际最后生成两分子甘油醛两分子甘油醛-3-3-磷酸磷酸。GAPGAPDHAPDHAP3-3-甘油醛磷酸甘油醛磷酸脱氢酶脱氢酶（六）甘油醛（六）甘油醛-3-3-磷酸氧化成磷酸氧化成1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸GAPGAP1,3-BPG1,3-BPG生成生成1 1分子分子NADH+HNADH+H+形成形成1 1个高能磷个高能磷酸键酸键NADNAD+是是3-3-甘油醛磷酸脱氢酶的辅酶

15、，该酶的活性部位有一个甘油醛磷酸脱氢酶的辅酶，该酶的活性部位有一个-SHSH，重金属离子和烷化剂如碘乙酸能抑制该酶活性。重金属离子和烷化剂如碘乙酸能抑制该酶活性。砷酸盐（砷酸盐（AsOAsO4 4）是无机磷酸的结构类似物，能破坏是无机磷酸的结构类似物，能破坏1,3-1,3-二磷酸甘油酸的形成二磷酸甘油酸的形成（见下一张幻灯片）。（见下一张幻灯片）。3+3+O=COAsOO=O-1-1-砷酸砷酸-3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸O=COAsOO=O-1-1-砷酸砷酸-3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸水解水解O=COH3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸+OAsOO=O 在有砷酸盐存在的情况下，酵解过程可以照样进

16、行下去，但不能形成高能磷在有砷酸盐存在的情况下，酵解过程可以照样进行下去，但不能形成高能磷酸键，即砷酸盐起着解偶联作用，酸键，即砷酸盐起着解偶联作用，解除了氧化和磷酸化的偶联作用解除了氧化和磷酸化的偶联作用。（七）（七）1,3-1,3-二磷酸甘油酸转移高能磷酸键基团二磷酸甘油酸转移高能磷酸键基团形成形成ATPATPMgMg2+2+1,3-BPG1,3-BPG3-PG3-PG 催化该反应的酶为磷酸甘油酸激酶（催化该反应的酶为磷酸甘油酸激酶（PGKPGK），），其催化机制类似其催化机制类似己糖激酶，己糖激酶，MgMg2+2+需与需与ADPADP形成形成MgMg2+2+-ADPADP复合物才能被酶催化。复合物才能被酶催化。高能磷酸键高能磷酸键 底物水平磷酸化底物水平磷酸化(substrate level substrate level phosphorylationphosphorylation)将底将底物的高能磷酸基直接转移给物的高能磷酸基直接转移给ADP(ADP(或或GDP)GDP)生成生成ATP(ATP(或或GTP)GTP)。这种这种ADPADP（或或GDPGDP）的磷酸化作用与底物的