下册03-糖类代谢12节-新

1、第一节第一节 、概述、概述第二节第二节 、糖的无氧分解糖的无氧分解-糖酵解糖酵解 第三节第三节 、糖的有氧氧化、糖的有氧氧化 第四节第四节 、戊糖磷酸途径、戊糖磷酸途径第五节第五节 、糖原的合成与分解、糖原的合成与分解第六节第六节 、糖异生、糖异生 第一节第一节 概概 述述(P63)(P63)n糖类是自然界分布最广的有机物质，使生物糖类是自然界分布最广的有机物质，使生物体内重要成分之一。是生物体的体内重要成分之一。是生物体的重要能源和重要能源和碳源。碳源。n植物、动物、微生物都要从淀粉、糖原或葡植物、动物、微生物都要从淀粉、糖原或葡萄糖等的分解中获得他们生活所需的能量，萄糖等的分解中获得他们生

2、活所需的能量，一切生物都有使糖类化合物在体内分解为一切生物都有使糖类化合物在体内分解为CO2+ H2O + 能量的共同代谢的化学途径。能量的共同代谢的化学途径。人一生中所要代谢的营养物质量人一生中所要代谢的营养物质量 一个一个65公斤的男性活到公斤的男性活到70岁：岁： 水水 56吨吨 碳水化合物碳水化合物 14吨吨 蛋白质蛋白质 2.5吨吨 脂肪脂肪 2.5吨吨n一、糖代谢分类一、糖代谢分类n1. 1. 合成代谢合成代谢 糖是有机体重要的能源和碳源。糖糖是有机体重要的能源和碳源。糖代谢包括糖的合成与糖的分解两方面。代谢包括糖的合成与糖的分解两方面。合成代谢：糖异生、糖原合成、结构多合成代谢：

3、糖异生、糖原合成、结构多糖合成以及光合作用。糖的最终来源都糖合成以及光合作用。糖的最终来源都是植物或光合细菌通过是植物或光合细菌通过光合作用光合作用将将COCO2 2和和水同化成葡萄糖。水同化成葡萄糖。 除此之外糖的合成途径还包括除此之外糖的合成途径还包括糖的糖的异生异生非糖物质转化成糖的途径非糖物质转化成糖的途径。有些。有些非糖物质如非糖物质如乳酸、丙氨酸乳酸、丙氨酸等还可经糖异等还可经糖异生途径转变成葡萄糖或糖原。在植物和生途径转变成葡萄糖或糖原。在植物和动物体内葡萄糖可以进一步合成寡糖和动物体内葡萄糖可以进一步合成寡糖和多糖作为储能物质多糖作为储能物质( (如蔗糖、淀粉和糖如蔗糖、淀粉和

4、糖原原),),或者构成植物或细菌的细胞壁或者构成植物或细菌的细胞壁( (如纤如纤维素和肽聚糖维素和肽聚糖) )。n2. 2. 分解代谢分解代谢n在生物体内，糖在生物体内，糖( (主要是葡萄糖主要是葡萄糖) )的降解是生命的降解是生命活动所需能量活动所需能量( (如如ATP)ATP)的来源。的来源。ATPATP的形成主要的形成主要通过两条途径：一条是由葡萄糖彻底氧化为通过两条途径：一条是由葡萄糖彻底氧化为COCO2 2和水，从中释放出大量自由能形成大量的和水，从中释放出大量自由能形成大量的ATPATP；另一条是在没有氧分子参加的条件下，；另一条是在没有氧分子参加的条件下，即无氧条件下，由葡萄糖降

5、解为丙酮酸，并在即无氧条件下，由葡萄糖降解为丙酮酸，并在此过程中产生此过程中产生2 2分子分子ATPATP。分解代谢：。分解代谢：酵解（共酵解（共同途径）、三羧酸循环（最后氧化途径）、磷同途径）、三羧酸循环（最后氧化途径）、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径酸戊糖途径、糖醛酸途径等。等。n生物体从碳水化合物中获得能量大致分生物体从碳水化合物中获得能量大致分成三个阶段：在第一阶段，大分子糖变成三个阶段：在第一阶段，大分子糖变成小分子糖，如淀粉、糖元等变成葡萄成小分子糖，如淀粉、糖元等变成葡萄糖糖。n在第二阶段，葡萄糖通过糖酵解在第二阶段，葡萄糖通过糖酵解( (糖的共同分糖的共同分解途径解途径) )降解为丙

6、酮酸，丙酮酸再转变为活化降解为丙酮酸，丙酮酸再转变为活化的酰基载体的酰基载体乙酰辅酶乙酰辅酶A A。n在第三阶段，乙酰辅酶在第三阶段，乙酰辅酶A A通过三羧酸循环通过三羧酸循环( (糖的糖的最后氧化途径最后氧化途径) )彻底氧化成彻底氧化成COCO2 2，当电子传递给，当电子传递给最终的电子受体最终的电子受体O O2 2时生成时生成ATPATP。这是动物、植。这是动物、植物和微生物获得能量以维持生存的共同途径。物和微生物获得能量以维持生存的共同途径。糖的中间代谢还包括磷酸戊糖途径、乙醛酸途糖的中间代谢还包括磷酸戊糖途径、乙醛酸途径等。径等。 n二、糖代谢的生物学功能二、糖代谢的生物学功能 物质

7、转换（碳源）、能量转换（能源）物质转换（碳源）、能量转换（能源） 可转化成多种可转化成多种中间产物中间产物，这些中间产物可，这些中间产物可进一步转化成进一步转化成氨基酸、脂肪酸、核苷酸氨基酸、脂肪酸、核苷酸。 糖的磷酸衍生物糖的磷酸衍生物可以构成多种重要的生物可以构成多种重要的生物活性物质：活性物质：NADNAD、FADFAD、DNADNA、RNARNA、ATPATP。 分解代谢和合成代谢，受神经、激素、别分解代谢和合成代谢，受神经、激素、别构物调节控制。构物调节控制。 三、糖的消化与吸收三、糖的消化与吸收(补充补充)（一）糖的消化（一）糖的消化人类食物中的糖主要有人类食物中的糖主要有植物淀粉

8、植物淀粉、动物糖、动物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以其中以淀粉淀粉为主。为主。消化部位：消化部位： 主要在小肠，少量在口腔主要在小肠，少量在口腔淀粉淀粉 麦芽糖麦芽糖+麦芽三糖麦芽三糖 （40%）（）（25%）-临界糊精临界糊精+异麦芽糖异麦芽糖 （30%） （5%）葡萄糖葡萄糖 - -淀粉酶（唾液）淀粉酶（唾液）- -葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶 - -临界糊精酶临界糊精酶 消化过程消化过程 肠粘膜肠粘膜上皮细胞上皮细胞刷状缘刷状缘 胃胃 口腔口腔 肠腔肠腔 - -淀粉酶淀粉酶 （胰液）（胰液）小肠粘膜细胞吸收小肠粘膜细胞吸收n肠粘膜细胞还存在有肠粘

9、膜细胞还存在有蔗糖酶和乳糖酶蔗糖酶和乳糖酶等，等，分别水解蔗糖和乳糖。糖被消化成分别水解蔗糖和乳糖。糖被消化成单糖单糖后才能在后才能在小肠小肠被吸收，再经门静脉进入被吸收，再经门静脉进入肝肝。小肠粘膜细胞对葡萄糖的摄人是一。小肠粘膜细胞对葡萄糖的摄人是一个依赖于特定载体转运的、主动耗能的个依赖于特定载体转运的、主动耗能的过程，在吸收过程中同时伴有过程，在吸收过程中同时伴有Na+的转运。的转运。糖原糖原 糖原合成糖原合成 磷酸戊糖磷酸戊糖途径途径 核糖核糖 NADPH消化与吸收消化与吸收H2O及及CO2 葡萄糖葡萄糖 (血液血液组织组织) 酵解途径酵解途径 丙酮酸丙酮酸 有氧有氧 无氧无氧 乳酸

10、乳酸 乳酸、氨基乳酸、氨基酸、甘油等酸、甘油等 糖原分解糖原分解 淀粉淀粉 糖异生途径糖异生途径ATPn一、糖酵解的定义一、糖酵解的定义n二、研究历史二、研究历史n三、糖酵解的全过程三、糖酵解的全过程n四、能量结算四、能量结算n五、糖酵解途径的调节五、糖酵解途径的调节n六、丙酮酸的去路六、丙酮酸的去路n七、其他单糖进入糖酵解的途径七、其他单糖进入糖酵解的途径第二节第二节 糖的无氧分解糖的无氧分解（糖酵解作用）糖酵解作用）一、糖酵解的定义（一、糖酵解的定义（P63，掌握），掌握）：在无氧条件下，在无氧条件下，葡萄糖葡萄糖进行分进行分解，形成解，形成2分子丙酮酸分子丙酮酸并伴随并伴随生成生成ATP

11、的的过程。它是动、植、微细胞中过程。它是动、植、微细胞中G分解产分解产生能量的共同代谢途径。生能量的共同代谢途径。n1940年被阐明。年被阐明。nEmbden,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-Parnas途径，简称途径，简称EMP途径途径。n在好氧有机体中，糖酵解生成的丙酮酸进在好氧有机体中，糖酵解生成的丙酮酸进入线粒体，经入线粒体，经TCA彻底氧化成彻底氧化成CO2和和H2O，糖酵解生成的糖酵解生成的NADH进入呼吸链氧化产生进入呼吸链氧化产生ATP和和H2O；所以；所以糖酵解是糖酵解是TCA和氧化

12、磷和氧化磷酸化的前奏酸化的前奏。n厌氧有机体（即供氧不足如酵母或其它微生物）厌氧有机体（即供氧不足如酵母或其它微生物）把酵解生成的把酵解生成的NADHNADH中的氢交给丙酮酸脱羧生成中的氢交给丙酮酸脱羧生成的乙醛，使之形成乙醇。这个过程为的乙醛，使之形成乙醇。这个过程为酒精发酵酒精发酵。若将氢交给丙酮酸生成乳酸，则是若将氢交给丙酮酸生成乳酸，则是乳酸发酵乳酸发酵。n糖酵解过程发生在糖酵解过程发生在胞浆胞浆中。中。二、研究历史二、研究历史糖酵解的研究是从糖酵解的研究是从酒精发酵酒精发酵的研究开始的，的研究开始的，人们虽然很早以前就学会了酿酒，但酿酒的人们虽然很早以前就学会了酿酒，但酿酒的机理机理

13、一直到一直到1919世纪才搞清楚。世纪才搞清楚。1、19世纪中叶，世纪中叶，Louis Paster的观点占统的观点占统治地位，他认为发酵现象是有微生物引起的，治地位，他认为发酵现象是有微生物引起的，发酵离不开发酵离不开活细胞活细胞观点，而且发酵过程及各观点，而且发酵过程及各种生物过程都离不开一种生命物质固有的种生物过程都离不开一种生命物质固有的“活力活力”。n2 2、18971897年，年，BuchnerBuchner兄弟发现，兄弟发现，酵母汁酵母汁可以发可以发酵蔗糖，从而推翻了占统治地位的酵蔗糖，从而推翻了占统治地位的Louis Louis PasterPaster的发酵离不开活细胞观点。

14、的发酵离不开活细胞观点。n3 3、19051905年年Arthur HardenArthur Harden和和William YoungWilliam Young分分离到了几种发酵的中间产物，并证明发酵活性离到了几种发酵的中间产物，并证明发酵活性取决于两类物质，一类不稳定，不可透析的酶，取决于两类物质，一类不稳定，不可透析的酶，称为称为发酵酶发酵酶。另一类是热稳定，可透析的物质，。另一类是热稳定，可透析的物质，命名为命名为发酵辅酶发酵辅酶。n4 4、1919世纪世纪3030年代年代，Gustav EmbdenGustav Embden和和Otto Otto MeyerhofMeyerhof等在

15、前人的基础上，经过深入的研究等在前人的基础上，经过深入的研究得出了糖酵解途径的主要过程得出了糖酵解途径的主要过程。他们把葡萄糖。他们把葡萄糖形成乳酸的过程称之为酵解过程。形成乳酸的过程称之为酵解过程。三、糖酵解的全过程三、糖酵解的全过程（P65，掌握），掌握）n糖酵解分两个阶段糖酵解分两个阶段,三个不可逆步骤三个不可逆步骤是调是调节位点节位点 ：第一阶段，准备阶段第一阶段，准备阶段：1G经过经过5步反应生步反应生成成2分子分子3-磷酸甘油醛，消耗磷酸甘油醛，消耗2分子分子ATP，不产生能量。不产生能量。第二阶段，放能阶段第二阶段，放能阶段：2分子分子3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛经过经过5步反应，生

16、成步反应，生成2分子丙酮酸并产生分子丙酮酸并产生4分子分子ATP和和2分子分子NADH。 第第一一阶阶段段第第二二阶阶段段 糖原（或淀粉）糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖3-磷酸磷酸甘油甘油醛醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮2 1，3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸2 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸2 丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖的磷酸化葡萄糖的磷酸化磷酸己糖的裂解磷酸己糖的裂解丙酮酸和丙酮酸和ATP的生成的生成1 12 23 34 46 65 57 78 89 91010

17、第一阶段，准备阶段第一阶段，准备阶段n1、G磷酸化生成磷酸化生成G-6-P (P66) 葡萄糖在葡萄糖在己糖激酶己糖激酶的催化下，被的催化下，被ATPATP磷酸磷酸化，生成化，生成6-6-磷酸葡萄糖。磷酸基团的转移在生磷酸葡萄糖。磷酸基团的转移在生物化学中是一个物化学中是一个基本反应基本反应 。 ATP ADP己糖激酶己糖激酶, Mg2+A A 葡萄糖进入细胞后首先的反应是磷酸化。磷葡萄糖进入细胞后首先的反应是磷酸化。磷酸化后葡萄糖即不能自由通过细胞膜而逸出酸化后葡萄糖即不能自由通过细胞膜而逸出细胞。这个反应细胞。这个反应基本上是不可逆基本上是不可逆的，消耗的，消耗1 1个个ATPATP（P6

18、8P68）。）。B B 催化磷酸基团从催化磷酸基团从ATPATP转移到受体上的酶称为转移到受体上的酶称为激激酶酶(kinase(kinase) )。C C 已糖激酶：专一性不强，可催化葡萄糖、果已糖激酶：专一性不强，可催化葡萄糖、果糖、甘露糖磷酸化。己糖激酶是酵解途径中糖、甘露糖磷酸化。己糖激酶是酵解途径中第一个调节酶，被产物第一个调节酶，被产物G-6-PG-6-P和和ADPADP强烈地别强烈地别构抑制（构抑制（P69P69）。激酶都需要。激酶都需要MgMg2+2+离子作为辅离子作为辅助因子。助因子。D D 哺乳类动物体内已发现有哺乳类动物体内已发现有四种己糖激酶同工四种己糖激酶同工酶酶，分别

19、称为，分别称为I I至至型。肝细胞中存在的是型。肝细胞中存在的是型，也称为型，也称为葡萄糖激酶葡萄糖激酶。对。对G G有专一活性，存有专一活性，存在于肝脏中，不被在于肝脏中，不被G-6-PG-6-P抑制。抑制。G G激酶是一个激酶是一个诱导酶，由胰岛素促使合成。诱导酶，由胰岛素促使合成。肌肉细胞肌肉细胞中已中已糖激酶对糖激酶对G G的的KmKm为为0.1mmol/L0.1mmol/L，而，而肝肝中中G G激酶激酶对对G G的的KmKm为为10mmol/L10mmol/L，因此，平时细胞内，因此，平时细胞内G G浓浓度为度为5mmol/L5mmol/L时，已糖激酶催化的酶促反应已时，已糖激酶催化

20、的酶促反应已经达最大速度经达最大速度，而，而肝中肝中G G激酶并不活跃激酶并不活跃。进食。进食后，肝中后，肝中G G浓度增高，此时浓度增高，此时G G激酶将激酶将G G转化成转化成G-G-6-P6-P，进一步转化成糖元，贮存于肝细胞中。，进一步转化成糖元，贮存于肝细胞中。n2、G-6-P异构化生成异构化生成F-6-P (P69) 此反应由磷酸葡萄糖异构酶磷酸葡萄糖异构酶催化。磷酸葡萄磷酸葡萄糖异构酶糖异构酶 A 由于此反应的标准自由能变化很小，反应可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逆，反应方向由底物与产物的含量水平控制 B 这是这是醛糖与酮糖间的异构

21、反应醛糖与酮糖间的异构反应, 葡萄糖半缩葡萄糖半缩醛羟基不如醛羟基不如C6位的羟基那样容易磷酸化。将位的羟基那样容易磷酸化。将葡萄糖的羰基葡萄糖的羰基C由由C1移至移至C2 ，为，为C1位磷酸位磷酸化作准备，同时保证化作准备，同时保证C2上有羰基存在，这对上有羰基存在，这对分子的分子的断裂，断裂，形成三碳物形成三碳物是必需的。是必需的。 C 异构酶化反应需以异构酶化反应需以开链形式开链形式进行，形成的果进行，形成的果糖糖6-磷酸又形成环状结构。磷酸又形成环状结构。 D 磷酸葡萄糖异构酶有磷酸葡萄糖异构酶有绝对的底物专一性和立绝对的底物专一性和立体专一性体专一性。6-磷酸葡糖酸磷酸葡糖酸等对磷酸

22、葡萄糖异等对磷酸葡萄糖异构酶是竞争性抑制剂。构酶是竞争性抑制剂。(P70)n3、F-6-P磷酸化形成磷酸化形成F-1,6-2P (P71) ATPADP磷酸果磷酸果糖激酶糖激酶A A这是第二个磷酸化反应，需这是第二个磷酸化反应，需ATPATP和和MgMg2+2+参与，参与，是是不可逆的反应不可逆的反应。此反应在体内不可逆，。此反应在体内不可逆，第二第二个调节位点个调节位点，由磷酸果糖激酶催化，是酵解途，由磷酸果糖激酶催化，是酵解途径的径的第二个调节酶第二个调节酶。nB B磷酸果糖激酶是一种磷酸果糖激酶是一种变构酶变构酶，催化效率很催化效率很低低，糖酵解的速率严格地依赖该酶的活力水平，糖酵解的速

23、率严格地依赖该酶的活力水平，是酵解途径的是酵解途径的重要限速酶重要限速酶，是，是最重要的调控酶最重要的调控酶。nC C受受高浓度高浓度ATPATP的抑制的抑制（变构效应），（变构效应），ATPATP降降低低AMPAMP对果糖对果糖6-6-磷酸的亲和力，调节部位不同磷酸的亲和力，调节部位不同于催化部位。于催化部位。AMPAMP可解除可解除ATPATP的变构抑制效应的变构抑制效应，即即ATP/AMPATP/AMP的比例关系对该酶也有明显的调节的比例关系对该酶也有明显的调节作用。作用。nD D当当pHpH下降时，下降时，H H+ +对该酶有抑制作用对该酶有抑制作用。具有。具有重要生物学意义：通过重要

24、生物学意义：通过H H+ +可以阻止整个糖酵解可以阻止整个糖酵解途径的继续进行，从而防止乳酸的继续进行；途径的继续进行，从而防止乳酸的继续进行；又可防止血液又可防止血液pHpH的下降，有利于的下降，有利于避免酸中毒避免酸中毒。4、F-1,6-2P裂解反应裂解反应 (P72) 果糖果糖-1,6-1,6-二磷酸分子在第三与第四碳原子之间断二磷酸分子在第三与第四碳原子之间断裂为裂为3-3-磷酸甘油醛和磷酸二羟基丙酮，磷酸甘油醛和磷酸二羟基丙酮，由由1 1分子分子6 6碳糖碳糖裂解为裂解为2 2分子分子3 3碳糖碳糖。 催化此反应的酶为催化此反应的酶为醛缩酶醛缩酶。醛缩酶醛缩酶异构酶异构酶n该反应在该

25、反应在热力学上不利热力学上不利，但是，由于具有非常，但是，由于具有非常大的大的G G0 0负值的负值的F-1.6-2PF-1.6-2P的形成及后续甘油醛的形成及后续甘油醛-3-3-磷酸氧化的放能性质，促使反应正向进行。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，同时在生理环境中，3-3-磷酸甘油醛不断转化成磷酸甘油醛不断转化成丙酮酸丙酮酸，驱动反应向右进行。，驱动反应向右进行。 5 5、异构化反应、异构化反应 磷酸二羟基丙酮在磷酸丙糖异构酶的作用磷酸二羟基丙酮在磷酸丙糖异构酶的作用下转变为下转变为3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛，此反应也是热力学不，此反应也是热力学不利的反应，这个反应

26、进行得极快并且是可逆的。利的反应，这个反应进行得极快并且是可逆的。当平衡时，当平衡时，9696为磷酸二羟丙酮。但在正常进为磷酸二羟丙酮。但在正常进行着的酶解系统里，由于下一步反应的影响，行着的酶解系统里，由于下一步反应的影响，甘油醛甘油醛3-3-磷酸不断转化成丙酮酸，平衡易向生磷酸不断转化成丙酮酸，平衡易向生成甘油醛成甘油醛3-3-磷酸的方向移动。磷酸的方向移动。n上述的五步反应为糖酵解途径中的第一上述的五步反应为糖酵解途径中的第一阶段，阶段，准备阶段（耗能阶段），准备阶段（耗能阶段），1分子葡分子葡萄糖的代谢消耗了萄糖的代谢消耗了2分子分子ATP，包括两个，包括两个磷酸化步骤，由六碳糖裂解为

27、三碳糖，磷酸化步骤，由六碳糖裂解为三碳糖，产生了产生了2分子甘油醛分子甘油醛3-磷酸。磷酸。(P74)n第二阶段放能反应：五步反应包括氧化第二阶段放能反应：五步反应包括氧化-还原反应、磷酸化反应。从甘油醛还原反应、磷酸化反应。从甘油醛3-磷磷酸提取能量形成酸提取能量形成ATP分子的过程。分子的过程。第二阶段，放能阶段第二阶段，放能阶段(P74)6、3-P甘油醛脱氢氧化生成甘油醛脱氢氧化生成1,3-2P甘油酸甘油酸 此反应由此反应由3-3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶催化，需催化，需NAD+NAD+和无机和无机磷酸参与，整个反应为吸能反应，但由于下一步反应是磷酸参与，整个反应为吸能反应，但由

28、于下一步反应是一个高度放能的反应，故能推动此反应的进行。一个高度放能的反应，故能推动此反应的进行。NAD+ NADH+H+ Pi脱氢酶脱氢酶nA A3-3-磷酸甘油醛的氧化是酵解过程中首次发磷酸甘油醛的氧化是酵解过程中首次发生的氧化作用，此反应生的氧化作用，此反应既是氧化反应，又是磷既是氧化反应，又是磷酸化反应酸化反应，氧化反应的能量驱动磷酸化反应的，氧化反应的能量驱动磷酸化反应的进行。进行。3-3-磷酸甘油醛的醛基氧化脱氢成羧基即磷酸甘油醛的醛基氧化脱氢成羧基即与磷酸形成混合酸酐与磷酸形成混合酸酐。酰基磷酸是磷酸与羧酸酰基磷酸是磷酸与羧酸的混合酸酐，具有高能磷酸基团性质，其能量的混合酸酐，具

29、有高能磷酸基团性质，其能量来自醛基的氧化来自醛基的氧化。生物体通过此反应可以获得。生物体通过此反应可以获得能量。能量。nB B碘乙酸碘乙酸可与可与3-3-磷酸甘油醛脱氢酶的磷酸甘油醛脱氢酶的-SH-SH结合，结合，抑制此酶活性，抑制此酶活性，砷酸砷酸能与磷酸底物竞争，使氧能与磷酸底物竞争，使氧化作用与磷酸化作用解偶连（生成化作用与磷酸化作用解偶连（生成3-3-磷酸甘油磷酸甘油酸）。酸）。n7、1,3-2P甘油酸转变为甘油酸转变为3-P甘油酸甘油酸(P76)n 1,3-1,3-二磷酸甘油酸在二磷酸甘油酸在磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶的催的催化下，将化下，将1 1位上的高能磷酸键转移到位上的高能磷

30、酸键转移到ADPADP上形上形成成ATPATP，1,3-1,3-二磷酸甘油酸则转变为二磷酸甘油酸则转变为3-3-磷酸甘磷酸甘油酸。油酸。ADP ATP磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶激酶 A A 这是酵解过程中的这是酵解过程中的第一次底物水平磷酸化反第一次底物水平磷酸化反应，也是酵解过程中第一次产生应，也是酵解过程中第一次产生ATPATP的反应的反应。因为因为 lmollmol的己糖代谢后生成的己糖代谢后生成2mol2mol的丙糖，所的丙糖，所以在这个反应及随后的放能反应中有以在这个反应及随后的放能反应中有2 2倍高能倍高能磷酸键产生。这种直接利用代谢中间物氧化磷酸键产生。这种直接利用代谢中间物氧化释

31、放的能量产生释放的能量产生 ATPATP的磷酸化类型称为的磷酸化类型称为底物底物水平磷酸化水平磷酸化。在底物水平磷酸化中，。在底物水平磷酸化中，ATPATP的形的形成直接与一个代谢中间物成直接与一个代谢中间物( (如如1,3-1,3-二磷酸甘油二磷酸甘油酸、磷酸烯醇式丙酮酸等酸、磷酸烯醇式丙酮酸等) )上的磷酸基团的转上的磷酸基团的转移相偶联。移相偶联。 B B 高效的放能反应，推动前一步反应顺利进行高效的放能反应，推动前一步反应顺利进行n8、3-P甘油酸转变为甘油酸转变为2-P甘油酸甘油酸(P76)n 反应由反应由磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶催化，通催化，通常将催化分子内化学基团移位的酶

32、称为常将催化分子内化学基团移位的酶称为变位酶。变位酶。磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶变位酶9、2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸 此反应由此反应由烯醇化酶烯醇化酶催化催化 (P78)H2OMg或或MnPEP烯醇化酶烯醇化酶nA2磷酸甘油酸中磷脂键是一个低能键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）而磷酸烯醇式丙酮酸中的磷酰烯醇键是高能键（的磷酰烯醇键是高能键（G= -61.9Kj /mol），），因此，这一步反应显著提高了磷酰基的转移势因此，这一步反应显著提高了磷酰基的转移势能。在脱水过程中分子内部的电子重排和能量

33、能。在脱水过程中分子内部的电子重排和能量重新分布，使一部分能量集中在磷酸键上，从重新分布，使一部分能量集中在磷酸键上，从而形成一个高能磷酸键。而形成一个高能磷酸键。nB该反应被该反应被Mg2+所激活。被氟离子所抑制。所激活。被氟离子所抑制。10、磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸、磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸(P79) 此为糖酵解的最后一步反应，由此为糖酵解的最后一步反应，由丙酮酸激丙酮酸激酶酶催化催化, , 磷酸烯醇式丙酮酸的高能磷酸键转移磷酸烯醇式丙酮酸的高能磷酸键转移到到ADPADP上生成上生成ATPATP， 烯醇式丙酮酸极不稳定，烯醇式丙酮酸极不稳定，很容易自动变为比较稳定的丙酮酸。很容易自

34、动变为比较稳定的丙酮酸。ADP ATP 丙酮酸丙酮酸PEP丙酮酸激酶丙酮酸激酶 A A 烯醇式磷酸丙酮酸在丙酮酸激酶催化下烯醇式磷酸丙酮酸在丙酮酸激酶催化下转变为丙酮酸。这是一个偶联生成转变为丙酮酸。这是一个偶联生成 ATPATP的反应。磷酸烯醇式丙酮酸将磷酰基转的反应。磷酸烯醇式丙酮酸将磷酰基转移给移给ADPADP，生成，生成ATPATP和丙酮酸，这是酵解和丙酮酸，这是酵解途径中的途径中的第二次底物水平磷酸化反应第二次底物水平磷酸化反应。 B B 不可逆，第三个调节位点不可逆，第三个调节位点。由丙酮酸激。由丙酮酸激酶催化，丙酮酸激酶是酵解途径的第三酶催化，丙酮酸激酶是酵解途径的第三个调节酶。

35、个调节酶。 nC C 丙酮酸激酶的催化活性需要丙酮酸激酶的催化活性需要2 2价阳离子价阳离子参与，如参与，如MgMg2+2+和和MnMn2+2+。它是糖酵解途径中。它是糖酵解途径中的一个重要的一个重要变构调节酶变构调节酶。ATPATP、长链脂肪、长链脂肪酸、乙酰酸、乙酰-CoA-CoA、丙氨酸、丙氨酸都对该酶有抑制都对该酶有抑制作用；而作用；而果糖果糖-1-1，6-6-二磷酸和磷酸烯醇二磷酸和磷酸烯醇式丙酮酸式丙酮酸对该酶都有激活作用。对该酶都有激活作用。糖酵解过程糖酵解过程四、四、糖酵解过程中能量结算糖酵解过程中能量结算(P80)(P80)糖酵解：糖酵解：1 1分子葡萄糖分子葡萄糖 2 2分

36、子丙酮酸，共消耗了分子丙酮酸，共消耗了2 2个个ATPATP，产生了，产生了4 4 个个ATPATP，实际上净生成了，实际上净生成了2 2个个ATPATP，同时，同时产生产生2 2个个NADHNADH有两步反应需要消耗有两步反应需要消耗ATPATP： 1 1 葡萄糖磷酸化生成葡萄糖磷酸化生成6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 3 3 6- 6-磷酸果糖磷酸化生成磷酸果糖磷酸化生成1,6-1,6-二磷酸果糖。二磷酸果糖。有两步反应产生有两步反应产生ATPATP： 7 7 1,3-1,3-二磷酸甘油酸转变为二磷酸甘油酸转变为3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 1010磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸。磷酸烯醇式丙

37、酮酸转变为丙酮酸。 6 6有一步反应产生有一步反应产生NADHNADH：3-3-磷酸甘油醛脱氢氧磷酸甘油醛脱氢氧化生成化生成1,3-1,3-二磷酸甘油酸。二磷酸甘油酸。 故糖酵解过程中净产生故糖酵解过程中净产生2 2分子分子ATPATP和和2 2分子分子NADHNADH。糖酵解的总反应式为糖酵解的总反应式为(P79)(P79) 葡萄糖葡萄糖2Pi2Pi2NAD2NAD+ + 2 2丙酮酸丙酮酸2ATP2ATP2NADH2NADH2H2H+ +2H2H2 2O O 无氧情况下：净产生无氧情况下：净产生2ATP2ATP（2 2分子分子NADHNADH将将2 2分分子丙酮酸还原成乳酸）。子丙酮酸还原

38、成乳酸）。有氧条件下：有氧条件下：NADHNADH可通过呼吸链间接地被氧可通过呼吸链间接地被氧化化，生成更多的，生成更多的ATPATP。1 1分子分子NADH2.5ATP 1NADH2.5ATP 1分子分子FADHFADH2 21.5ATP 1.5ATP 甘油磷酸穿梭甘油磷酸穿梭( (肌肉细胞肌肉细胞) )： 2 2分子分子NADHNADH进入线粒体，经甘油磷酸穿进入线粒体，经甘油磷酸穿梭系统，胞质中磷酸二羟丙酮被还原成梭系统，胞质中磷酸二羟丙酮被还原成33磷酸甘油，进入线粒体重新氧化成磷酸二羟磷酸甘油，进入线粒体重新氧化成磷酸二羟丙酮，但在线粒体中的丙酮，但在线粒体中的33磷酸甘油脱氢酶磷酸

39、甘油脱氢酶的辅基是的辅基是FADFAD，因此只产生，因此只产生3 3分子分子ATP ATP （P142P142）n苹果酸穿梭（心肌、肝细胞）：苹果酸穿梭（心肌、肝细胞）：n胞液中的胞液中的NADH可经苹果酸脱氢酶催化，使草可经苹果酸脱氢酶催化，使草酰乙酸还原成苹果酸，再通过苹果酸酰乙酸还原成苹果酸，再通过苹果酸-2-酮戊二酮戊二酸载休转运，进入线粒体内，由线粒体内的苹酸载休转运，进入线粒体内，由线粒体内的苹果酸脱氢酶催化，生成果酸脱氢酶催化，生成NADH和草酰乙酸。和草酰乙酸。n而草酰乙酸经天冬氨酸转氨酶作用，消耗而草酰乙酸经天冬氨酸转氨酶作用，消耗Glu而形成而形成Asp。Asp经线粒体上的

40、载体转运回胞经线粒体上的载体转运回胞液。在胞液中，液。在胞液中，Asp经胞液中的经胞液中的Asp转氨酶作转氨酶作用，再产生草酰乙酸。用，再产生草酰乙酸。n经苹果酸穿梭，胞液中经苹果酸穿梭，胞液中2分子分子NADH进入呼吸进入呼吸链氧化，产生链氧化，产生5个个ATPn无氧情况下：无氧情况下：1G净产生净产生2ATP。n有氧条件下：有氧条件下：n肌肉细胞：肌肉细胞：2+2X1.5=5ATPn心肌、肝细胞：心肌、肝细胞： 2+2X2.5=7ATPn在有氧条件下，在有氧条件下，1分子分子NADH经呼吸链被氧氧经呼吸链被氧氧化生成水时，原核细胞可形成化生成水时，原核细胞可形成2.5分子分子ATP，而真核

41、细胞可形成而真核细胞可形成2.5或或1.5分子分子ATP。原核细。原核细胞胞1分子葡萄糖经糖酵解总共可生成分子葡萄糖经糖酵解总共可生成7分子分子ATP（2+2X2.5）。按每摩尔）。按每摩尔ATP含自由能含自由能33.4kJ计算，共释放计算，共释放733.4233.8kJ，还不到葡萄，还不到葡萄糖所含自由能糖所含自由能2867.5kJ的的10。大部分能量仍大部分能量仍保留在保留在2分子分子丙酮酸丙酮酸中。中。nA糖酵解的生物学意义就在于它可在无氧条糖酵解的生物学意义就在于它可在无氧条件下为生物体提供少量的能量以件下为生物体提供少量的能量以应急应急。糖酵解。糖酵解最主要的生理意义在于最主要的生理

42、意义在于迅速提供能量迅速提供能量，这对，这对肌肌收缩收缩更为重要。当机体缺氧或剧烈运动肌肉局更为重要。当机体缺氧或剧烈运动肌肉局部血流相对不足时，能量主要通过糖酵解获得。部血流相对不足时，能量主要通过糖酵解获得。n成熟红细胞成熟红细胞没有线粒体，完全依赖糖酵解供应没有线粒体，完全依赖糖酵解供应能量。能量。神经、白细胞、骨髓神经、白细胞、骨髓等代谢极为活跃，等代谢极为活跃，即使不缺氧也常由糖酵解提供部分能量。即使不缺氧也常由糖酵解提供部分能量。五、五、生物学意义生物学意义 nB糖酵解的中间产物是许多重要物质合成的糖酵解的中间产物是许多重要物质合成的原料，如原料，如丙酮酸丙酮酸是物质代谢中的重要物

43、质，可是物质代谢中的重要物质，可根据生物体的需要而进一步向许多方面转化。根据生物体的需要而进一步向许多方面转化。3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸可转变为甘油而用于脂肪的合成。可转变为甘油而用于脂肪的合成。nC糖酵解在糖酵解在非糖物质转化成糖非糖物质转化成糖的过程中也起的过程中也起重要作用，因为糖酵解的大部分反应是可逆的，重要作用，因为糖酵解的大部分反应是可逆的，非糖物质可以逆着糖酵解的途径异生成糖，但非糖物质可以逆着糖酵解的途径异生成糖，但必需绕过不可逆反应。必需绕过不可逆反应。六、糖酵解途径的调节六、糖酵解途径的调节(P83) 糖酵解过程共进行糖酵解过程共进行10步反应，步反应，10个酶催个酶催化，

44、有三步不可逆的反应（调控点，化，有三步不可逆的反应（调控点， P83，掌握，掌握）G G-6-P ATP ADP 己糖激酶己糖激酶 ATP ADP F-6-P F-1,6-2P 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶 ADP ATP PEP 丙酮酸丙酮酸 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 糖酵解的糖酵解的调控位点调控位点及相及相应应调节物调节物 机理：机理：主要通过主要通过调节反应途径中几种酶调节反应途径中几种酶的活性来控制整个途径的活性来控制整个途径的速度，被调节的酶为的速度，被调节的酶为催化反应历程中不可逆催化反应历程中不可逆反应的三种酶，通过酶反应的三种酶，通过酶的的别构效应别构效应或或共价修饰共价修饰实现活性的

45、调节，调节实现活性的调节，调节物多为本途的中间物中物多为本途的中间物中间物或与本途径有关的间物或与本途径有关的代谢产物。代谢产物。 糖原（或淀粉）糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖3-磷酸磷酸甘油甘油醛醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮2 1，3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸2 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸2 丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶己己糖激酶糖激酶AMPAMPG-6-PG-6-PATPATP + +- -F-2,6-BF-2,6-

46、BP PAMPAMP+ +- -柠檬酸柠檬酸NADHNADHATPATP ATPATPAlaAlaF-1,6-BPF-1,6-BP- -+ +n糖酵解途径具有双重作用：使葡萄糖降解生成糖酵解途径具有双重作用：使葡萄糖降解生成 ATP，并为合成反应提供原料。因此，糖酵解，并为合成反应提供原料。因此，糖酵解的速度就要根据生物体对的速度就要根据生物体对能量与物质能量与物质的需要而的需要而受到调节与控制。在糖酵解中，由受到调节与控制。在糖酵解中，由己糖激酶、己糖激酶、磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶、丙酮酸激酶所催化的反应是不所催化的反应是不可逆的。这些不可逆的反应均可成为控制糖酵可逆的。这些不可

47、逆的反应均可成为控制糖酵解的解的限速步骤限速步骤，从而控制糖酵解进行的速度。，从而控制糖酵解进行的速度。催化这些限速反应步骤的酶就称为催化这些限速反应步骤的酶就称为限速酶限速酶。n糖酵解过程有三步不可逆反应，分别由三个调糖酵解过程有三步不可逆反应，分别由三个调节酶（别构酶）催化，调节主要就发生在三个节酶（别构酶）催化，调节主要就发生在三个部位。部位。（1 1）已糖激酶调节）已糖激酶调节（P85P85）n 己糖激酶是变构酶，其反应速度受其己糖激酶是变构酶，其反应速度受其产物产物6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖的反馈抑制。当磷酸的反馈抑制。当磷酸果糖激酶被抑制时，果糖激酶被抑制时，6-6-磷酸果糖的水

48、平磷酸果糖的水平升高，升高，6-6-磷酸葡萄糖的水平也随之相应磷酸葡萄糖的水平也随之相应升高，从而导致己糖激酶被抑制。升高，从而导致己糖激酶被抑制。n别构抑制剂（负效应调节物）：别构抑制剂（负效应调节物）：G6G6P P和和ATPATPn别构激活剂（正效应调节物）：别构激活剂（正效应调节物）：ADPADP（2 2）磷酸果糖激酶调节）磷酸果糖激酶调节（P84P84，关键限速步骤关键限速步骤）n磷酸果糖激酶是糖酵解中最重要的限速磷酸果糖激酶是糖酵解中最重要的限速酶。磷酸果糖激酶也是变构酶，受细胞酶。磷酸果糖激酶也是变构酶，受细胞内能量水平的调节，它被内能量水平的调节，它被ADPADP和和AMPAM

49、P促进，促进，即在能荷低时活性最强。但即在能荷低时活性最强。但受高水平受高水平ATPATP的抑制的抑制，因为，因为ATPATP是此酶的变构抑制剂，是此酶的变构抑制剂，可引发变构效应而降低对其底物的亲合可引发变构效应而降低对其底物的亲合力。力。n磷酸果糖激酶受磷酸果糖激酶受高水平柠檬酸的抑制高水平柠檬酸的抑制，柠檬酸，柠檬酸是三羧酸循环的早期中间产物，柠檬酸水平高是三羧酸循环的早期中间产物，柠檬酸水平高就意味着生物合成的前体很丰富，糖酵解就应就意味着生物合成的前体很丰富，糖酵解就应当减慢或暂停。当减慢或暂停。当细胞既需要能量又需要原材当细胞既需要能量又需要原材料时，如料时，如ATP/AMPATP

50、/AMP值低及柠檬酸水平低时，则值低及柠檬酸水平低时，则磷酸果糖激酶的活性最高磷酸果糖激酶的活性最高。而当物质与能量都。而当物质与能量都丰富时，磷酸果糖激酶的活性几乎等于零。丰富时，磷酸果糖激酶的活性几乎等于零。n抑制剂：抑制剂：ATPATP、柠檬酸、脂肪酸和、柠檬酸、脂肪酸和H H+ +n激活剂：激活剂：AMPAMP、F2.62PF2.62PnATPATP：细胞内含有丰富的：细胞内含有丰富的ATPATP时，此酶几乎无活性。时，此酶几乎无活性。n柠檬酸：高含量的柠檬酸是碳骨架过剩的信号。柠檬酸：高含量的柠檬酸是碳骨架过剩的信号。nH H+ +：可防止肌肉中形成过量乳酸而使血液酸中毒。：可防止肌

51、肉中形成过量乳酸而使血液酸中毒。nF2.62PF2.62P：提高果糖激酶与：提高果糖激酶与F6PF6P的亲和力并的亲和力并降低降低ATPATP的抑制效应的抑制效应n（3 3）丙酮酸激酶调节）丙酮酸激酶调节（P85P85）n丙酮酸激酶也参与糖酵解速度的调节。丙酮酸丙酮酸激酶也参与糖酵解速度的调节。丙酮酸激酶受激酶受 ATPATP的抑制，当的抑制，当ATP/AMPATP/AMP值高时，磷酸值高时，磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸的过程即受到阻碍。烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸的过程即受到阻碍。糖酵解的调节控制如图所示。糖酵解的调节控制如图所示。n抑制剂：抑制剂：乙酰乙酰CoACoA、长链脂肪酸、长链脂肪酸、

52、AlaAla（丙酮酸（丙酮酸是丙氨酸的前体）、是丙氨酸的前体）、ATPATPn激活剂：激活剂：F-1.6-2PF-1.6-2P丙酮酸激酶催化活性控制关系图丙酮酸激酶催化活性控制关系图H2O磷酸化的丙酮酸激酶磷酸化的丙酮酸激酶（低活性）（低活性）去磷酸化的丙酮酸激酶去磷酸化的丙酮酸激酶（高活性）（高活性）PiATPADP果糖果糖-1，6-二磷酸二磷酸ATP丙氨酸丙氨酸+血糖血糖Pi+七、丙酮酸的去路七、丙酮酸的去路（P80，熟悉），熟悉） 葡萄糖到丙酮酸的酵解过程在所有有葡萄糖到丙酮酸的酵解过程在所有有机体中是极其相似的。丙酮酸以后的途径却机体中是极其相似的。丙酮酸以后的途径却各不相同。各不相同

53、。n（1）生成乙酰辅酶）生成乙酰辅酶A，进入三羧酸循环，进入三羧酸循环完全分解代谢（糖的有氧分解代谢），完全分解代谢（糖的有氧分解代谢），下章讲。下章讲。 n重点：在有氧条件下，重点：在有氧条件下，G 乙酰乙酰-CoA n TCA彻底氧化成彻底氧化成CO2和和H2O（2 2） 生成乳酸生成乳酸 动物包括人，供氧不足时，缺氧细胞利动物包括人，供氧不足时，缺氧细胞利用糖酵解产生的用糖酵解产生的NADH还原丙酮酸生成乳酸。剧烈运动后（缺氧）还原丙酮酸生成乳酸。剧烈运动后（缺氧）肌肉发酸的道理。肌肉发酸的道理。 动物动物 乳酸菌（乳杆菌、乳链球菌）乳酸菌（乳杆菌、乳链球菌）G +2ADP+ 2Pi 2G +2ADP+ 2Pi 2乳酸乳酸 2ATP+22ATP+2水水 在无氧条件下，为了糖酵解的继续进行。在无氧条件下，为了糖酵解的继续进行。就必须将还原型的就必须将还原型的 NADH再氧化成氧化型的再氧化成氧化型的NAD+，以保证辅酶的周转，如乳酸发酵、，以保证辅酶的周转，如乳酸发酵、酒