南大生化公共课-糖酵解

1、南大生化公共课-糖酵解分解代谢 多糖降解 糖酵解 柠檬酸循环合成代谢 光合作用 多糖合成 糖异生 糖 代 谢糖的消化、吸收和转运 糖的消化 淀粉的酶水解 ,-淀粉酶：都能水解-1、4苷键，但不能水解-1、6苷键。-1、6葡萄糖苷酶：水解-1、6苷键水解任何部位的-1、4 糖苷键产物： 糊精、寡糖、少量麦芽糖麦芽糖、极限糊精 水解从非还原端开始产物：-淀粉酶（主要在动物体中） 非还原端还原端极限糊精-淀粉酶 （主要在植物体中）分支酶 糖原磷酸化酶非还原断逐一切断1，4糖原脱支酶（糖基转移酶）非还原断逐一转移至1，4；切断1，6二糖的酶水解 蔗糖+H2O 葡萄糖+果糖蔗糖酶麦芽糖+H2O 2 葡萄

2、糖麦芽糖酶乳糖 +H2O 葡萄糖+半乳糖-半乳糖苷酶 糖的吸收和转运 转运蛋白（Transport protein）Na+G细胞膜葡萄糖转运系统Na+糖的主要分解代谢途径 葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇乙酰 CoA6-磷酸葡萄糖磷酸戊糖途径糖酵解（有氧）（无氧）三羧酸循环（有氧或无氧）糖酵解EMP途径一、糖酵解的全部反应 糖酵解是将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随着ATP生成的一系列反应，是生物体内普遍存在的葡萄糖降解的途径。该途径也称作Embden-Meyethof-Parnas途径，简称途径。概 述发生在所有的活细胞位于细胞液 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： 第一个阶段引发阶段:

3、 葡萄糖 F-1,6-2P 2G-3-P -2ATP第二个阶段产能阶段： 产生2丙酮酸 + 4ATP + 2NADH糖酵解的两阶段反应糖酵解的全部反应糖酵解的化学反应途径：共10步第一步反应葡萄糖的磷酸化G6P己糖激酶或葡萄糖激酶G 是一个大的负值，不可逆反应引发反应ATP被消耗，以便后面得到更多的ATP葡萄糖的磷酸化至少有两个意义： 首先葡萄糖因此带上负电荷，极性猛增，很难再从细胞中“逃逸”出去；其次葡萄糖由此变得不稳定，有利于它在细胞内的进一步代谢。葡萄糖在细胞内磷酸化以后不能再离开细胞主要用于糖的合成 主要用于糖的分解 用途 不受G-6-P抑制 受G-6-P抑制 抑制 Km高，亲和力低

4、Km低，亲和力高 对G的亲和力 G G、F、M等 底物 肝脏 不同组织 分布 葡糖激酶 已糖激酶 别名 已糖激酶IV 已糖激酶I、II、III 己糖激酶-“诱导契合”学说的典型例子底物诱导的裂缝闭合现象是很多种激酶的共同特征，除了己糖激酶，在参与糖酵解的其它几种激酶分子上也能够观测到。第二步反应:葡糖-6-磷酸异构化F6P异构化反应，有不稳定的烯二醇中间体。通过此反应，酮基从1号位变到2号，为下一步磷酸化反应创造了条件，也有利于后面由醛缩酶催化的C-3和C-4之间的断裂反应。2-脱氧葡萄糖-6-磷酸也能够与此酶的活性中心结合，但由于不能形成烯二醇中间物，所以无法完成反应，反而因为它占据活性中心

5、而抑制酶的活性。现已发现磷酸己糖异构酶是一种兼职蛋白，除了参与糖酵解以外，它还是一种神经生长因子。第三步反应: 磷酸果糖的激活糖酵解途径的限速步骤!！ FDP 糖酵解第二次引发反应 G 是一个大的负值，不可逆反应 受到高度的调控第四步反应: 果糖-1，6-二磷酸的裂解DHAPGAP两类醛缩酶动 物其它生物第五步反应: 磷酸丙糖的异构化磷酸丙糖异构酶TIM具有独特的防止副反应发生的机制： 在反应中形成了磷酸烯二醇中间物，酶的构象发生变化，其分子上一段由10个氨基酸残基组成的环像一个盖子堵住了活性中心，致使烯二醇中间物无法离开酶分子，形成丙二醛的可能性几乎为零，而是异构化生成甘油醛-3-磷酸。第六

6、步反应:甘油醛-3-磷酸的氧化和磷酸化1,3-BPG醛整个糖酵解途径唯一的一步氧化还原反应 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（破坏巯基）能够抑制此酶活性。砷酸在化学结构和化学性质与无机磷酸极为相似，因此可以代替无机磷酸参加反应，形成甘油酸-1-砷酸-3-磷酸，但这样的产物很不稳定，很快就自发地水解成为甘油酸-3-磷酸并产生热，无法进入下一步底物水平磷酸化反应。由于甘油酸-1-砷酸-3-磷酸的自发水解，将导致ATP合成受阻，影响细胞的正常代谢，这就是砷酸有毒性的原因。高能硫酯键高能酰基磷酸键甘油醛-3-磷酸脱氢酶的抑制剂作用机理第七步反应: 甘油酸-1，3-

7、二磷酸的底物水平磷酸化这是一步底物水平的磷酸化反应红细胞内存在生成2,3-BPG的支路3PG第八步反应: 甘油酸-3-磷酸的异构化2PG不同来源的磷酸甘油酸变位酶具有不同的催化机制，一类需要微量的甘油酸-2,3-二磷酸（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，其变位实际上是甘油酸-3-磷酸分子内的磷酸基团的转移， 2，3-BPG依赖于甘油酸-2,3-二磷酸的磷酸甘油酸变位酶的作用机制来源于2，3-BPG第九步反应: 甘油酸-2-磷酸的烯醇化PEP甘油酸-2-磷酸上原子重排，形成具有较高的磷酸转移势能的高能分子。氟合物能够与Mg 2和磷酸基团形

8、成络化物，而干扰甘油酸-2-磷酸与烯醇化酶的结合从而抑制该酶的活性。 第十步反应: 烯醇式丙酮酸的底物水平磷酸化Py第二步底物水平磷酸化，第三步不可逆反应。产生两个ATP，可被视为糖酵解途径最后的能量回报。G为大的负值受到调控! EMP pathway物质变化：起始物：终产物： 共 步反应不可逆反应：限速步骤是：能量变化：净产生 个ATP 和 个NADH 消耗ATP的步骤：产生ATP的步骤：产生NADH的步骤： 底物水平的磷酸化：结局：准备阶段GAP消耗ATP产能阶段以葡萄糖为起点，无氧情况二、酵解过程中能量的产生A. 能量投资阶段:葡萄糖 (6C) 甘油醛-3磷酸 (2 - 3C) (G3P

9、 或GAP)2 ATP - 消化0 ATP - 产生0 NADH - 产生2ATP2ADP +PC-C-C-C-C-CC-C-CC-C-CB. 能量收获阶段： 甘油醛-3-磷酸 (2 - 3C) (G3P 或 GAP) 丙酮酸 (2 - 3C) (Py)0 ATP - 消耗4 ATP - 产生2 NADH - 产生4ATP4ADP +PC-C-C C-C-CC-C-C C-C-CGAPGAP (Py)(Py)三、NADH和丙酮酸的命运有氧还是无氧？ 有氧状态 （1）NADH的命运 进入呼吸链，彻底氧化成H2O，产生更多的ATP。 （2）丙酮酸的命运 进入线粒体基质，被基质内被氧化成乙酰-CoA

10、，开始三羧酸循环。 缺氧状态或无氧状态 （1）乳酸发酵 （2）酒精发酵线粒体内膜的两个穿梭系统：甘油-3-磷酸苹果酸-天冬氨酸穿梭系统 NADH的命运：进入线粒体，氧化磷酸化甘油-3-磷酸穿梭系统 苹果酸-天冬氨酸穿梭系统草酰乙酸丙酮酸的代谢去向 乳酸发酵酵母、微生物、高等动物细胞乙醇发酵 微生物1分子Glucose经过EMP途径： 有氧：2分子Py 5、6or7个ATP 无氧：2分子乳酸or乙醇 2个ATP四、 糖酵解的其他底物甘油、果糖、甘露糖和半乳糖甘油转变成DHAP果糖和甘露糖通过比较常规的途径进入糖酵解 半乳糖通过Leloir途径进入乳糖蔗糖海藻糖半乳糖甘露糖甘油、其他六碳糖进入EM

11、P途径甘油半乳糖进入糖酵解的途径（Leloir途径） 五、糖酵解的生理意义产生ATP提供生物合成的原料糖酵解与肿瘤缺氧与缺氧诱导的转录因子为糖的彻底降解作了准备不仅是葡萄糖的降解途径，也是其它一些单糖的分解代谢途径 六、糖 酵 解 的 调 节 三个关键酶的调控 调节手段：酶的别构效应、共价修饰 调节物多为本途径的中间物或与本途径有关的代谢产物7步可逆反应为EMP和糖异生共有Step 1Step 3Step 101 、己糖激酶G6P 抑制己糖激酶，但不抑制葡糖激酶，葡糖激酶是诱导酶。2 、磷酸果糖激酶-1ATP -柠檬酸 -质子 -AMP 和ADP +F-2,6BP +别构调节 ATP：既是抑制

12、剂，又是底物 PFK-1：两个结合ATP的部位 酶的活性中心：亲和力高 别构中心：亲和力低ATP浓度低，只与活性中心结合，PFK-1有活性，EMP正常进行；ATP浓度较高，可与别构中心结合，PFK-1与F6P亲和力降低，EMP抑制。柠檬酸： 三羧酸循环的中间物 细胞能荷丰富的“指示剂” 负别构抑制剂质子： 乳酸重新回到肝细胞重新氧化成Py，质子伴随释放到血液中。AMP、ADP： 细胞能荷匮乏的“指示剂”，正别构激活剂 AMP效果更显著F-2,6-BPPFK-1最重要的激活剂F2,6-BP 是由PFK-2 催化 F6P磷酸化合成的b-D-Fructose 2,6-bisphosphateF2,6

13、-BP的形成和水解：由胰岛素/胰高血糖素决定 果糖-2，6-二磷酸磷酸酶双功能酶：去磷酸化形式：PFK-2磷酸化形式：果糖-2，6-二磷酸磷酸酶调控磷酸化过程：胰高血糖素、胰岛素693 、丙酮酸激酶ATP、丙氨酸：- （别构）F-1,6-BP：+ （别构）胰高血糖素：- （共价修饰） Activator F1,6BP (red) bound with PK成熟红细胞保留的代谢通路：EMP磷酸戊糖途径2，3-二磷酸甘油酸（2,3BPG 2,3-DPG）支路 2，3-BPG 支路EMP课题习题：1、若以14C标记葡萄糖的C3作为酵母底物，经发酵产生CO2和乙醇，试问，14C将在何处发现？2、以EMP Pathway为例，总结代谢调控的几种主要方式？3、试比较电子传递抑制剂、氧化磷酸化抑制剂和解偶联剂的作