生物化学 第二十二章 糖酵解

-D-吡喃葡萄糖
-D-吡喃半乳糖
OH H H OH HO H H
-D-吡喃甘露糖
O H OH OH
HO OH O H HO H OH H OH
-D-呋喃果糖
二、寡糖: 20个一下单糖缩合成的聚合物
蔗糖 葡萄糖-，（12）果糖苷
CH2OH CH2OH OH OH OH O OH OH CH2OH
3-磷酸甘油醛被氧化成1,3-二磷酸甘油酸
这是整个糖酵解途径唯一的一步氧化还原反应 由3-磷酸甘油醛脱氢酶催化 产生1,3-BPG和NADH 为巯基酶，使用共价催化，碘代乙酸和有机汞能够抑 制此酶活性。 砷酸在化学结构和化学性质与Pi极为相似，因此可以 代替无机磷酸参加反应，形成1-砷酸-3-磷酸甘油酸， 但这样的产物很容易自发地水解成为3-磷酸甘油酸并 产生热，无法进入下一步底物水平磷酸化反应。
糖酵解概述


发生在所有的活细胞 位于细胞质基质 共有十步反应组成——在所有的细胞 都相同，但速率不同。 两个阶段： 第一个阶段——投资阶段或引发阶 段: 葡萄糖 →F-1,6-2P →2G-3-P 第二个阶段——获利阶段：产生2 丙酮酸+2ATP 丙酮酸的三种命运
糖酵解的两阶段反应
在缺氧状态或无氧状态下NADH和丙酮酸 的命运
乳酸发酵 酒精发酵
丙酮酸的代谢去向
丙 酮 酸 脱 羧 酶
乙 醇 脱 氢 酶
丙酮酸的代谢去向
线粒体内膜上的3-甘油磷酸穿梭系统
苹果酸-天冬氨酸穿梭系统
丙酮酸脱氢酶系
丙酮酸转变成乙酰-CoA 的四步反应
砒霜的毒性机理
丙 酮 酸 脱 羧 酶
己糖激酶和葡萄糖激酶的比较
④葡萄糖被磷酸化的意义
反应2: 磷酸葡糖的异构化
磷酸葡糖的异构化
6-磷酸葡糖-转变成6-磷酸果糖 由磷酸己糖异构酶催化
2-脱氧6-磷酸葡糖也能够与此酶的活性中心结合， 所以无法完成反应，反而因为它占据活性中心而 抑制酶的活性。
反应3:磷酸果糖的磷酸化
磷酸果糖的磷酸化
0 ATP - 消耗 4 ATP - 产生 2 NADH - 产生 GAP GAP
C-C-C C-C-C
4ATP
丙酮酸 (2 - 3C) (PYR)
C-C-C C-C-C (PYR) (PYR)
糖酵解的全部反应
休要惊慌!
你所要记忆的是总反应、三步限 速步骤、两步底物磷酸化反应和 一步脱氢氧化。
糖酵解反应化学计算
葡萄糖+2ATP+2NAD++4ADP+2Pi→2丙 酮酸+2ADP+2NADH+2H++4ATP+2H2O
NADH和丙酮酸的去向
取决于细胞有氧还是无氧？？
在有氧状态下NADH和丙酮酸的命运
NADH的命运：NADH在呼吸链被彻底氧化成 H2O并产生更多的ATP。 丙酮酸的命运：丙酮酸经过线粒体内膜上丙酮 酸运输体与质子一起进入线粒体基质，被基质 内的丙酮酸脱氢酶系氧化成乙酰-CoA
乳 糖 葡萄糖-（14）半乳糖苷
CH2OH OH OH OH O CH2OH OH OH OH
三.多糖：多个单糖以糖苷键相连而形成的高聚物。 常见多糖有：淀粉、糖原、纤维素等
糖 原 示 意 图
糖原结构图
糖代谢途径
√ √ √
√
第二十二章 糖酵解
提纲
一、糖酵解概述
二、糖酵解的全部反应 三、 NADH和丙酮酸的命运 – 在有氧状态下NADH和丙酮酸的命运 – 在缺氧或无氧状态下NADH和丙酮酸的命运 四、其他物质进入糖酵解 五、糖酵解的生理功能 六、糖酵解的调节 – 葡萄糖的可得性 – 己糖激酶和葡糖激酶的调节 – PFK-1的调节 – 丙酮酸激酶的调节
能量投资阶段
葡萄糖 (6C) 2ATP
2 ATP - 消化 0 ATP - 产生 0 NADH - 产生
C-C-C-C-C-C
2ADP + P 3-磷酸甘油醛 (2 - 3C) (G3P 或GAP)
C-C-C
C-C-C
能量收获阶段
甘油醛-3-磷酸 (2 - 3C) (G3P 或 GAP) 4ADP + P
反应1：葡萄糖的磷酸化
葡萄糖的磷酸化 激酶：能够催化磷酸基从ATP转移到某受体分子 的酶，需要两价的金属离子（Mg2+）。 不可逆反应，消耗ATP
第一步不可逆反应 由己糖激酶或葡萄糖激酶催化 引发反应——ATP被消耗，以便后面得到更多 的ATP ATP的消耗使葡萄糖的磷酸化能够自发地进行
反应9:PEP的形成
COOH HC O P CH2OH
烯醇化酶 H 2 O
COOH C O~ P CH2
PEP的合成
氟合物能够与Mg 2＋和磷酸基团形成络化物，而干扰2-磷酸甘油 酸与烯醇化的结合从而抑制该酶的活性。
反应10:第二步底物水平的磷酸化
第二次底物水平的磷酸化
PEP转化成丙酮酸，同时产生 ATP
是第三步不可逆反应 由丙酮酸激酶催化 产生两个ATP，可被视为糖酵解途径最后的能 量回报。 ΔG为大的负值——受到调控!
化学反应总结
• 一步脱氢反应产生2×NADH • 二次底物磷酸化共产生 4ATP ，另消耗 2ATP ， 净得2ATP • 三 步 不 可 逆 过 程 和 限 速 步 骤 ： G→G6P ， F6P→F1,6P, 磷酸烯醇式丙酮酸→丙酮酸。
反应6: 3-磷酸甘油醛的脱氢
半 缩 硫来自百度文库醛
3-磷酸甘油醛脱氢酶催化的反应及其作用机理
碘代乙酸和甲基汞抑制3-磷酸甘油醛脱氢酶的机理
反应7: 第一步底物水平的磷酸化
COO~ P COOH 甘油酸磷酸激酶 ADP HC OH HC OH CH2O P
ATP
CH 2O P
当 ATP水平较高，糖酵解活性降低


己糖激酶受到过量6-磷酸葡糖的抑 制 PFK-1受到ATP和柠檬酸抑制 丙酮酸激酶受到ATP抑制
AMP\ADP解除ATP对 PFK-1的抑制 F-2,6-BP解除ATP对PFK-1的抑制 F-1,6-BP激活丙酮酸激酶
当ATP不足时，糖酵解被激活
酶，PFK-1 不可逆，限速步骤 消耗ATP
是糖酵解的限速步骤!
是第二步不可逆反应 由磷酸果糖激酶-1（PFK-1）催化 糖酵解第二次引发反应 有大的自由能降低，受到高度的调控

反应4:1,6-二磷酸果糖的裂解
1,6-二磷酸果糖的裂解
C6 被切成 2 C3
由醛缩酶催化 有两类醛缩酶，第一类来源于动物，为共价催 化，在反应中，底物与活性中心的赖氨酸残基 形成共价的Schiff碱中间物；第二类主要来源 于其它生物，其活性中心含有二价的Zn2＋，为 金属催化。
糖代谢
有关糖的概念和分类 1 糖:多羟基醛或是酮及其缩聚物. 2 分类:单糖、寡糖、多糖
一 单糖:最简单的糖，不能被水解为更小的糖单位。自然 界的单糖以两种结构：开链形式、半缩醛
重要的己糖包括：葡萄糖、果糖、半乳 糖、甘露糖等。
OH H H OH HO H OH H OH H H OH OH O H HO H H OH OH O H
第一类醛缩酶
第二类醛缩酶
醛缩酶的催化机制
反应5:磷酸丙糖的异构化 磷酸二羟丙酮
转变成3-磷 酸甘油醛
磷酸丙糖异 构酶（TIM） 活性中心的 Glu充当广义 碱催化剂
磷酸丙糖异构酶催化的反应及其作用机理
糖酵解第二个阶段的反应
产生4 ATP
导致糖酵解净产生2ATP 涉及两个高能磷酸化合物 1,3 BPG – PEP
乙 醇 脱 氢 酶
丙酮酸的代谢去向
糖酵解的其他底物
甘油、果糖、甘露糖和半乳糖
甘油转变成磷酸二羟基丙酮 果糖和甘露糖通过比较常规的途径进入 糖酵解
甘油和其它单糖进入糖酵解的途径
糖酵解的生理意义
产生ATP 提供生物合成的原料
糖酵解某些中间物的代谢流向
糖酵解的调节
糖酵解活性与细胞的能量状态有 关
第一步底物水平的磷酸化
从高能磷酸化合物合成ATP
由磷酸甘油酸激酶催化 红细胞内存在生成2,3-BPG的支路
反应8: 磷酸甘油酸的变位
磷酸甘油酸变位酶催化的反应及其作用机理
磷酸基团从 C-3转移到C-2
由磷酸甘油酸变位酶催化 不同来源的变位酶具有不同的催化机制，一类 需要2,3-BPG作为辅助因子，并需要活性中心 的一个His残基；另一类则不需要2,3-BPG，其 变位实际上是3-磷酸甘油酸分子内的磷酸基团 的转移。