生物化学糖酵解糖异生和戊糖磷酸途径演示文稿

Otto F. Meyerhof 1884-1951
(shared 1922 NP in Phys./Med.)
(糖)酵解 细胞质中通过一系列 酶促反应将葡萄糖最 终降解为丙酮酸并伴 有ATP生成的全过程
发酵 无氧条件下由葡萄糖 等降解而生成乳酸或 乙醇(Glc→Pyr similar
as in Glycolysis)
(G6P → G1P → UDP-Glc)
G15.1
• 己糖激酶作用时会发生明显的构象变化(诱导契合)：
与Glc的结合引发两个结构域相对转动17º而靠近(~8Å)，使被结合的Glc 与待结合的Mg2+-ATP更为接近，并相应阻断H2O进入活性位点水解ATP
(cf. Fig. 11-3) - 己糖激酶活性需要Mg2+：
G19.3
• 磷酸己糖异构酶反应机制
(重排异构 & E-碱性残基的交替广义酸-碱催化)
酶活性位点 碱性残基
吡喃葡糖开环 (cf. Fig. 11-4)
C2的H+移除促进 顺-烯二醇中间物 的形成
呋喃果糖闭环
C2–OH的H+移除 导致形成C=O双键
C1-OH可攻击 ATP的磷酰基
- 人的磷酸葡糖 异构酶对G6P 高度专一，且
生物化学糖酵解糖异生和戊糖磷酸途径演示文稿
P28-1
Major pathways of glucose utilization
(in plants & animals)
(cf. Fig. 11-1)
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Although not the only possible fates for Glc, these 3 pathways are the most significant in terms of the amount of Glc that flows through them in most cells.
亲核攻击
1st调拨点 F-1,6-BP只能
进入酵解
p527④
④ F-1,6-BP裂解成二羟丙酮磷酸和甘油醛-3-P
- 醛缩酶
(DHAP)
(G3P)
= 可逆羟-醛缩合反应
- C3–C4断开
∆G’°= (2 x 30.5) = 61 kJ/mol
∆Gtotal’°= -146 + 61 = -85 kJ/mol
• 在细胞内的实际[ATP], [ADP], [Pi], [Glc]和[pyruvate]条件下，
糖酵解中释出的能量(with pyruvate as the end product) 以ATP形式储存的效率 ≥ 60%
屏蔽ATP磷酰基的负电荷 而使其末端P更容易受到 Glc等的–OH亲核攻击
p526②
② G6P异构化为F6P
- 磷酸己糖异构酶 = 醛-酮糖可逆异构反应
(需要以开链形式进行)
• C1羰基与C2羟基的重排是 后两步反应进行的前提
- 磷酸化需要C1的羰基先转化 成醇(形成–OH攻击ATP磷酰基)
- C3–C4的断裂则需要C2位 有一羰基(利于负碳离子形成)
14-2a
• The two phases of glycolysis
己
糖
消耗
阶 段
2 ATP
⑤ Continue for 2nd phase
14-2b
丙糖阶段 生成
4 ATP & 2 NADH
发酵还包 括在无氧 条件下由 丙酮酸继 续反应并 最终生成
P28-3
Overall equation for glycolysis
Glc + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi → 2 pyruvate + 2NADH + 2H+ + 2ATP + 2H2O
• 糖酵解的能量变化可分为两段进程： - Glc + 2NAD+ → 2 pyruvate + 2NADH + 2H+ ∆G’°= -146 kJ/mol
- 2ADP + 2Pi → 2ATP + 2H2O
- Glc激酶(glucokinase
- keeping Glc in cell 亲核攻击
= hexokinase IV) 主要在肝细胞，KmGlc = 5~10 mmol，专一性很强 且不受G6P抑制
- 通常细胞内的[Glc] 仅为 4 mmol，故只有当[血糖] 很高时才能由Glc激酶在 肝脏活化Glc以合成糖原
活性需要Mg2+
p526③
• PFK-1是变构酶，为酵解途径
③ F6P磷酸化成F-1,6-BP
- 磷酸果糖激酶-1 (PFK-1)
调节的关键反应：细胞能荷低 可激活，能荷高则抑制
- 2ndATP被消耗：不可逆 & 调节点
- ATP抑制而AMP解除抑制 - 柠檬酸和F-2,6-BP分别为
变构抑制剂和激活剂
部分自由能在糖酵 解途径中以ATP & NADH形式被保存
核糖-5-磷酸 R5P ( + NADPH)
丙酮酸 = 3C compound
LW-2
㈠ 糖酵解 Glycolysis
(Embden-Meyerhof-Parnas Pathway)
• 概述：糖酵解分为两大阶段 • 准备阶段消耗ATP • 收益阶段获得ATP和NADH • 糖酵解可以严格调控 (cf. courseware 12)
G19.1
§1. 概述：糖酵解 可分为两大阶段
• 两阶段十步反应
- 前五步准备 - 后五步收益
(oxidative/non-oxidative)
• 三种重要转化类型
- Glc碳链降解产生 丙酮酸(6C→3C)
- 释能形成高能磷酸 化合物(ADP→ATP)
- 电子/:H–转移
(NAD+→NADH)
(cf. Fig. 11-2)
细胞内条件 下酵解过程 基本不可逆
• Note: Glc的大部分能量仍保存在丙酮酸中：
- Glc完全氧化成CO2 & H2O：
∆G’°= -2,840 kJ/mol
- 经由糖酵解转化成两分子丙酮酸时 (∆G’°= -146 kJ/mol)
仅释出其总能量的 ~5.2%
p526①
§2. 准备阶段消耗ATP (cf.
p290~)
① Glc磷酸化成G6P
- 己糖激酶
- 己糖激酶 I~III广泛分布 于肝肾外所有组织中，
- 1stATP被消耗：不可逆 - 为后续反应激活Glc
KmGlc = 0.1 mmol， 专一性不强且为变构酶： G6P为其变构抑制剂
- keeping some energy from ATP’s breakdown