第十九章糖代谢讲解

第十九章糖代谢

自养生物

分解代谢

糖代谢包括异养生物

自养生物

合成代谢

异养生物

能量转换（能源）

糖代谢的生物学功能

物质转换（碳源）

可转化成多种中间产物，这些中间产物可进一步转化成氨基酸、脂肪酸、核苷酸。

糖的磷酸衍生物可以构成多种重要的生物活性物质：NAD、F AD、DNA、RNA、A TP。

分解代谢：酵解（共同途径）、三羧酸循环（最后氧化途径）、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等。

合成代谢：糖异生、糖原合成、结构多糖合成以及光合作用。

分解代谢和合成代谢，受神经、激素、别构物调节控制。

第一节糖酵解glycolysis

一、酵解与发酵

1、酵解glycolysis （在细胞质中进行）

酵解酶系统将Glc降解成丙酮酸，并生成A TP的过程。它是动物、植物、微生物细胞中Glc分解产生能量的共同代谢途径。

在好氧有机体中，丙酮酸进入线粒体，经三羧酸循环被彻底氧化成CO2和H2O，产生的NADH经呼吸链氧化而产生A TP和水，所以酵解是三羧酸循环和氧化磷酸化的前奏。

若供氧不足，NADH把丙酮酸还原成乳酸（乳酸发酵）。

2、发酵fermentation

厌氧有机体（酵母和其它微生物）把酵解产生的NADH上的氢，传递给丙酮酸，生成乳酸，则称乳酸发酵。

若NAPH中的氢传递给丙酮酸脱羧生成的乙醛，生成乙醇，此过程是酒精发酵。

、视网膜。

二、糖酵解过程（EMP）

Embden-Meyerhof Pathway ，1940

在细胞质中进行

1、反应步骤

酵解途径，三个不可逆步骤是调节位点。

（1）、葡萄糖磷酸化形成G-6-P

反应式

此反应基本不可逆，调节位点。△G0= - 4.0Kcal/mol使Glc活化，并以G-6-P形式将Glc限制在细胞内。

催化此反应的激酶有，已糖激酶和葡萄糖激酶。

激酶：催化A TP分子的磷酸基（r-磷酰基）转移到底物上的酶称激酶，一般需要Mg2+或Mn2+作为辅因子，底物诱导的裂缝关闭现象似乎是激酶的共同特征。

己糖激酶与底物结合时的构象变化

已糖激酶：专一性不强，可催化Glc、Fru、Man（甘露糖）磷酸化。己糖激酶是酵解途径中第一个调节酶，被产物G-6-P强烈地别构抑制。

葡萄糖激酶：对Glc有专一活性，存在于肝脏中，不被G-6-P抑制。Glc激酶是一个诱导酶，由胰岛素促使合成，

肌肉细胞中已糖激酶对Glc的Km为0.1mmol/L，而肝中Glc激酶对Glc的Km为10mmol/L，因此，平时细胞内Glc浓度为5mmol/L时，已糖激酶催化的酶促反应已经达最大速度，而肝中Glc激酶并不活跃。进食后，肝中Glc浓度增高，此时Glc激酶将Glc转化成G-6-P，进一步转化成糖元，贮存于肝细胞中。

（2）、G-6-P异构化为F-6-P

反应式：

由于此反应的标准自由能变化很小，反应可逆，反应方向由底物与产物的含量水平控制。

此反应由磷酸Glc异构酶催化，将葡萄糖的羰基C由C1移至C2，为C1位磷酸化作准备，同时保证C2上有羰基存在，这对分子的β断裂，形成三碳物是必需的。

（3）、F-6-P磷酸化，生成F-1.6-P

反应式：

此反应在体内不可逆，调节位点，由磷酸果糖激酶催化。

磷酸果糖激酶既是酵解途径的限速酶，又是酵解途径的第二个调节酶

（4）、F-1.6-P裂解成3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮（DHAP）

反应式：

该反应在热力学上不利，但是，由于具有非常大的△G0负值的F-1.6-2P的形成及后续甘油醛-3-磷酸氧化的放能性质，促使反应正向进行。同时在生理环境中，3-磷酸甘油醛不断转化成丙酮酸，驱动反应向右进行。

该反应由醛缩酶催化，反应机理

（5）、磷酸二羟丙酮（DHAP）异构化成3-磷酸甘油醛

反应式：（注意碳原子编号的变化）

由磷酸丙糖异构酶催化。

已糖转化成3-磷酸甘油醛后，C原子编号变化：F-1.6-P的C1-P、C6-P都变成了3-磷酸甘油醛的C3-P

（6）、3-磷酸甘油醛氧化成1.3—二磷酸甘油酸

反应式：

由磷酸甘油醛脱氢酶催化。

此反应既是氧化反应，又是磷酸化反应，氧化反应的能量驱动磷酸化反应的进行。

反应机理：

3-磷酸甘油醛脱氢酶的催化机理

碘乙酸可与酶的-SH结合，抑制此酶活性，砷酸能与磷酸底物竞争，使氧化作用与磷酸化作用解偶连（生成3-磷酸甘油酸）

（7）、1．3—二磷酸甘油酸转化成3—磷酸甘油酸和ATP

反应式：

由磷酸甘油酸激酶催化。

这是酵解过程中的第一次底物水平磷酸化反应，也是酵解过程中第一次产生A TP的反应。

一分子Glc产生二分子三碳糖，共产生2A TP。这样可抵消Glc在两次磷酸化时消耗的2A TP。

（8）、3—磷酸甘油酸转化成2—磷酸甘油酸

反应式：

磷酸甘油酸变位酶催化，磷酰基从C3移至C2。

（9）、2—磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸

反应式：

烯醇化酶

2—磷酸甘油酸中磷脂键是一个低能键（△G= -17.6Kj /mol）而磷酸烯醇式丙酮酸中的磷酰烯醇键是高能键（△G= -62.1Kj /mol），因此，这一步反应显著提高了磷酰基的转移势能。

（10）、磷酸烯醇式丙酮酸生成ATP和丙酮酸。

反应式：

不可逆，调节位点。

由丙酮酸激酶催化，丙酮酸激酶是酵解途径的第三个调节酶，

这是酵解途径中的第二次底物水平磷酸化反应，磷酸烯醇式丙酮酸将磷酰基转移给ADP，生成A TP和丙酮酸

EMP总反应式：