大连理工大学生物化学课件糖酵解和己糖的分解代谢2

糖代谢1糖酵解糖有氧氧化磷酸戊糖途径糖原的合成与分解糖异生2☞糖的消化、吸收、运输、贮存过程☞利用糖的代谢调节生产发酵产品【了解】【掌握】☞糖酵解概念，糖酵解途径的基本反应过程、限速酶、ATP生成部位及生理意义。

☞糖有氧氧化概念，有氧氧化途径中丙酮酸氧化脱羧及三羧酸循环的基本反应过程、限速酶、ATP生成部位及生理意义。☞磷酸戊糖途径及生理意义，NADPH的功能

☞肝糖原合成与分解的限速酶及其催化的反应

☞糖异生的概念、限速酶及其催化的反应和生理意义☞正常人血糖的来源与去路。激素对血糖水平的调节作用3一、糖的消化、吸收、运输、贮存过程＊糖类的消化淀粉在口腔和小肠内转变为葡萄糖双糖的水解——肠粘膜消化纤维素的水解＊糖类的吸收主动转运被动转运纤维素的作用：①有助于肠内大肠杆菌合成多种维生素。②比重小，体积大，胃肠中占据空间大，有饱食感，有利于减肥。③刺激胃肠道，使消化液分泌增多、胃肠道蠕动增强，可防治糖尿病的便秘。④高纤维饮食可通过胃排空延缓、肠转运时间改变、可溶性纤维在肠内形成凝胶等作用而使糖的吸收减慢。⑤高纤维饮食使Ⅰ型糖尿病患者单核细胞上胰岛素受体结合增加，从而节省胰岛素的需要量。因此，糖尿病患者进食高纤维素饮食，可改善高血糖，减少胰岛素和口服降糖药物的应用剂量。4主动转运葡萄糖吸收示意图共转运类固醇主动运输的特点是：①逆浓度梯度（逆化学梯度）运输；

②需要能量（ATP直接供能）或与释放能量过程偶联（协同运输）；③都有载体蛋白，依赖于膜运输蛋白；

④具有选择性和特异性。5高浓度糖被动转运低浓度糖不需耗能载体蛋白运转方向6血糖的来源主要有四方面，主要代谢去路有五方面☞食物中糖（消化吸收）☞肝糖原（分解）☞非糖物质（糖异生）☞其他单糖（转变）血糖☞氧化功能☞合成糖原（肝糖原/肌糖原）☞转变成其他单糖及糖衍生物☞转变为脂肪、氨基酸等非糖物质☞血糖浓度超过肾糖阈（1.6g/L）时可由尿排出血糖来源和去路、维持血糖恒定的机制7

肝脏可进行糖原合成、糖原分解和糖异生过程，是调节血糖浓度的最重要器官。

肌糖原对血糖浓度也有一定调节作用，但不能直接调节血糖，需通过乳酸循环方可调节血糖浓度。葡萄糖在肌肉中合成肌糖原，肌糖原分解产生大量乳酸，通过血液循环运送到肝脏，经糖异生作用转变为葡萄糖以补充血糖。该葡萄糖经血液循环又可被运送到肌肉合成肌糖原，上述过程称为乳酸循环。血糖来源和去路、维持血糖恒定的机制8降低血糖的激素——胰岛素升高血糖的激素——胰高血糖素

——肾上腺素——糖皮质激素——生长激素血糖主要在神经、激素的调节下维持恒定9二、利用糖的代谢调节生产发酵产品淀粉丁醇和丙酮1910年，查姆-魏滋曼（ChaimWeizmann）博士细菌梭状芽孢杆菌（Clostridiumacetobutyricum)发酵10查姆-魏滋曼（ChaimWeizmann）博士以色列第一任总统宣布立国：1948年5月14日14时零1分国旗：长方形，底面白色，上下各有一道浅蓝色的宽带。旗色是白蓝，这是犹太人祈祷时用的披肩色。旗底白色部分的中间是一个六芒星，叫大卫王之星，又叫大卫的盾牌。这是根据1891年犹太复国运动的旗帜制定的。

国徽：中心图案为一个七枝的烛台。六枝表明创造的六日，中间一枝表明安息日。烛台两侧各绘一株白色的橄榄枝，以表不同的国籍。

圣经中预言的准确应验，令史学家们佩服得五体投地。在2400年前，《圣经》就预言了犹太人的亡国和复国。查考历史，果真在公元70年被罗马帝国灭亡，百姓四散到世界各地，然而在长达二千年的漂流中，非但没有被异族同化（人类学家研究：一个民族分散不超过500年，就会被异族同化），反而照着《圣经》预言于1948年5月14日下午4：01重新成立以色列国。11以色列第一任总统?锡安主义运动（ZionismMovement):奥地利新闻记者兼出版商提奥多尔·何素TheodoreHerzel(1860-1904年)，他是犹太人的领袖。他在1896年写了《犹太人的国家》，提出犹太人回国与复国。这书轰动了世界。他坚持以色列人再一次出埃及。锡安山是他们归回的目标，所以称“锡安主义”。他于1897年在瑞士首创“锡安主义运动”，提出犹太人要回国与复国。

1874年10月27日出生。父母在沙俄1880年大屠杀死去。他是犹太难民，对复国有强烈意念。1901年，他在德国得了化学博士学位，同年加入“锡安主义运动。1906年，他受聘于英国曼彻斯特大学，成为化学教授。大学认识了原子物理教授恩涅思特·卢得福ErnestRutherford.卢得福向魏滋曼请教有关原子内部秘密。魏指示他进行“放射性射线研究”，卢采纳了。1911年，卢发现物质放射性现象，来源于原子内部的3种射线：α射线、β射线与γ射线。他向世界宣布:“原子核心部分，是由中子和质子组成了原子核，核外有许多电子围着转，有如小宇宙。”他获得了诺贝尔奖金，被授予英国皇室勋爵之荣。魏因卢就成了犹太复国铺路的角色，魏就成了上流社交人物。12魏滋曼借助于卢得福认识了贝尔福ArthurBalfour。贝尔福于1902-1905年为英国首相。1915年，贝尔福聘魏滋曼任“海军预备研究所”的首席技术专家。同年，他发明“溶煤炳酮”合成新型无烟炸药。1916年，英法在凡尔登战役中，败德百万，歼德百多战舰。贝尔福将魏介绍给英皇。英皇要给魏颁奖。魏说，“我个人没有所求，只求同胞能回国。”《贝尔福宣言》TheBalfourDeclaration

第一次世界大战，英国从智利进口氮，用以制造武器。后来德国封锁大西洋，得不到供应。正在这时，魏滋曼提出，从空气中提取氮。英国因此解决了困难。因为以色列对英国有贡献，所以准许他们回国。

1917年11月2日颁布了《贝尔福宣言》，准许犹太人回国购业，但要受英的治理与保护。这事得到美国总统威尔逊的支持。魏滋曼立即率领“锡安主义代表团”到以色列。1917年，以色列有85,000人，得英国为保障，基督徒也安然居住。耶路撒冷成立以魏为首的希伯来大学。1922年7月24日，国际联盟正式把这地交与英国托管。1918年－1948年，英国治理以色列地，包括以色列和约旦及西岸的迦萨。1314“上帝十戒”1.除了我以外，你不可有别的神

2.不可为自己雕刻偶像，也不可作甚么形像仿佛上天、下地和地底下、水中的百物

不可跪拜那些像，也不可侍奉他，因为我耶和华——你的神是忌邪的神

恨我的，我必追讨他的罪，自父及子，直到三四代

爱我、守我诫命的，我必向他们发慈爱，直到千代

3.不可妄称耶和华——你神的名；因为妄称耶和华名的，耶和华必不以他为无罪

4.当纪念安息日，守为圣日。六日要劳碌作你一切的工，但第七日是向耶和华——你神当守的安息日。这一日你和你的儿女、仆婢、牲畜，并你城里寄居的客旅，无论何工都不可作；因为六日之内，耶和华造天、地、海，和其中的万物，第七日便安息，所以耶和华赐福与安息日，定为圣日5.当孝敬父母，使你的日子在耶和华—你神所赐你的地上得以长久

6.不可杀人

7.不可奸淫

8.不可偷盗

9.不可作假见证陷害人

10.不可贪恋人的房屋；也不可贪恋人的妻子、仆婢、牛驴，他一切所有的15一、糖酵解（glycolysis）16

没有经过训练的人，快速跑步之后肌肉感到疼痛，为什么？

点滴时常用葡萄糖作为溶剂，为什么？砷酸、砒霜（三氧化二砷）之类为什么能引起人类中毒？17将小麦、大豆、食盐和几种微生物包括酵母混合在一起，经过发酵，可生成富含乳酸和乙醇的酱油。这两种物质是如何产生的？为了避免生成的酱油中有强烈的醋味，发酵罐中必须隔绝氧气，为什么？18糖原淀粉蔗糖高等植物和动物细胞内葡萄糖的主要代谢途径（5碳化合物）（3碳化合物）大部分有机体的主要燃料分子，也是多功能的起始物19糖酵解途径(glycolyticpathway)发现历史1875年，法国科学家巴斯德(L.Pasteur)发现葡萄糖在无氧条件下被酵母菌分解生成乙醇的现象；1897年，德国的巴克纳兄弟(HansBuchner和EdwardBuchner)发现发酵作用可以在不含细胞的酵母抽提液中进行；1905年，哈登(ArthurHarden)和扬(WilliamYoung)证明了无机磷酸的作用；1940年，前德国的生物化学家恩伯顿(GustarEmbden)和迈耶霍夫(OttoMeyerhof)等人完全阐明了糖酵解的整个途径，揭示了生物化学的普遍性。故糖酵解途径又称Embden-MeyerhofPathway(简称EMP)。20糖酵解途径(glycolyticpathway)发现历史直到1941年，FritzLipmann和HermanKalckar对高能化合物诸如ATP等代谢角色的清楚认识，才确认在酵母和肌肉的提取物中糖酵解的反应是生化研究的中心。FritzLipmannHermanKalckar21确立糖酵解途径的实验依据？22糖酵解途径实验依据（1）酵母抽提液的发酵速度比完整酵母慢，且逐渐缓慢直至停顿；如果加入无机磷酸盐，可以恢复发酵速度，但不久又会再次缓慢，同时加入的磷酸盐浓度逐渐下降。上述现象说明在发酵过程中需要磷酸，可能磷酸与葡萄糖代谢中间产物生成了糖磷酸酯。完整细胞可通过ATP水解提供磷酸。23糖酵解途径实验依据（2）碘乙酸对酵母生长有抑制作用；将葡萄糖、酵母抽提液及碘乙酸一起保温，可以分离出少量的磷酸丙糖（主要是3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮的平衡混合物）。推断磷酸己糖可能裂解为两分子三碳糖而碘乙酸对三碳糖进一步分解的酶有抑制作用。24糖酵解途径实验依据（3）氟化钠对酵母生长也有抑制作用；将1,6-二磷酸果糖或磷酸丙糖、酵母抽提液以及氟化钠一起保温，有磷酸甘油酸积累（3-磷酸甘油酸和2-磷酸甘油酸的平衡混合物）。推断3-磷酸甘油酸是3-磷酸甘油醛的氧化产物，2-磷酸甘油酸又是前者变位后的产物，氟化钠对2-磷酸甘油酸进一步反应的酶有抑制作用。25糖酵解途径实验依据（4）将酵母液透析后就会失去发酵能力；将酵母液加热到50℃也会失去发酵能力；将经过透析失活的酵母液混合在一起后又恢复发酵能力。推断发酵需要两类物质：一是热不稳定的，不可透析的组分即酶；二是热稳定的可透。析的组分，如辅酶、ATP、金属离子等。26糖酵解是葡萄糖代谢的主要途径，大多数细胞中碳的流动主要通过这条途径。如哺乳动物的红细胞、肾髓质、脑和精子中是唯一的代谢能量来源；许多厌氧微生物完全依赖糖酵解。27糖酵解途径(glycolyticpathway)葡萄糖丙酮酸(pyruvate)胞浆ATP+NADH发酵（fermentation）：指葡萄糖或其他有机营养物通过厌氧呼吸降解获得能量，贮存ATP。丙酮酸缺氧乳酸（lactate）乳酸发酵（lacticacidfermentation）脱羧乙醛还原乙醇乙醇发酵（alcoholfermentation）有氧乙酰CoATCA循环CO2+H2O有氧氧化还原28前5步为准备阶段（吸能反应阶段）:葡萄糖首先被磷酸化，ATP是磷酰基团的供体。后5步为偿还阶段（放能反应阶段）:产生ATP补偿准备阶段消耗的能量，还能产生赢余。消能多少？产能多少？糖酵解分2个阶段，共10个反应步骤29细胞外液细胞质葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-磷酸ATPADP

葡萄糖磷酸化葡萄糖-6-磷酸葡萄糖带极性而不易穿越细胞膜30吸能反应阶段放能反应阶段糖酵解途径可净产生2分子ATP①~⑤消耗2个ATP使1分子6碳糖裂解为2分子3碳糖⑥~⑩产生2分子丙酮酸4分子ATP和2分子NADH31葡萄糖3-磷酸甘油醛糖酵解第一阶段吸能反应阶段321、葡萄糖的磷酸化激活通过己糖激酶（或葡萄糖激酶）活化，消耗第一个ATP，活化葡萄糖以进行后续反应。33

☞己糖激酶分布在所有细胞内，对葡萄糖的Km=0.1mmol，专一性不强，可活化六碳糖。

☞

葡萄糖激酶主要存在于肝细胞，葡萄糖Km=5~10mmol，专一性很强。一般情况下细胞内葡萄糖浓度=4mmol，因此己糖激酶是激活葡萄糖的酶；

当血糖浓度很高时，葡萄糖激酶在肝脏中活化葡萄糖，随后通过生成UDPG而合成糖原。342、葡萄糖-6-磷酸异构为果糖-6-磷酸磷酸己糖异构酶催化，醛糖与酮糖转化，反应可逆353、第2步活化反应：果糖-6-磷酸磷酸化磷酸果糖激酶-1激活，消耗第2个ATP，反应不可逆36☞磷酸果糖激酶（PFK）是变构酶，该反应是糖酵解关键步骤▼ATP抑制，AMP解除抑制低能量状态（ATP浓度低）激活PFK高能量状态（ATP浓度高）抑制PFK▼

柠檬酸是一种变构抑制剂▲果糖-2,6-二磷酸是变构激活剂37384、果糖-1,6-二磷酸的裂解通过醛缩酶（裂合酶）催化，反应可逆395、丙糖磷酸的异构通过丙糖磷酸异构酶催化，反应可逆404&5、FBP的裂解和丙糖磷酸的异构醛缩酶丙糖磷酸异构酶41葡萄糖通过通过2次磷酸化而被激活为活泼的FBPFBP裂解为2分子三碳糖①己糖激酶②磷酸果糖激酶-142己糖激酶磷酸己糖异构酶磷酸果糖激酶醛缩酶磷酸丙糖异构酶磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸变位酶烯醇化酶丙酮酸激酶葡萄糖激酶43糖酵解第二阶段——放能阶段446、甘油醛-3-磷酸转化为甘油酸-1，3-二磷酸丙糖磷酸通过甘油醛-3-磷酸脱氢酶催化，反应可逆砷酸可替代磷酸与3-磷酸甘油酸反应生成1-砷酸-3-磷酸甘油酸457、甘油酸-1,3-二磷酸的磷酰基转移给ADP生成ATP◆步骤6和7是一个能量偶联过程☆3-磷酸甘油醛氧化为3-磷酸甘油酸☆NAD+还原为NADH☆ADP磷酸化为ATP46底物水平磷酸化：底物分子的高能键转移至ADP或GDP生成ATP或GTP的过程。砷酸盐起解偶联作用——解除了氧化和磷酸化的偶联P76砷酸替代磷酸与3-磷酸甘油酸反应生成1-砷酸-3-磷酸甘油酸3-磷酸甘油醛+ADP+Pi+NAD+=3-磷酸甘油酸+ATP+NADH+H+1-砷酸-3-磷酸甘油醛+H2O=3-磷酸甘油酸+砷酸无ATP产生！478、3-磷酸甘油酸变位生成2-磷酸甘油酸489、2-磷酸甘油酸脱水变位为磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）4910、2-磷酸甘油酸脱水变位为磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）的磷酰基转移至ADP生成ATP50丙酮酸（烯醇式）丙酮酸（酮式）PEP丙酮酸515253糖酵解总方程式：葡萄糖+2NAD++2ADP+2Pi2丙酮酸+2NADH

+2H++2ATP+2H2O葡萄糖+2NAD+2丙酮酸+2NADH

+2H+（Go1=-146kJ/mol）2ADP+2Pi2ATP+2H2O（Go2=61kJ/mol）Gs=G01+G02=-146kJ/mol+61kJ/mol=-85kJ/mol葡萄糖CO2+H2O（G0=-2840kJ/mol）萄糖经糖酵解生成丙酮酸释放的能量占总能量的5.2%(146/2840)100%=5.2%54

糖酵解过程中的所有中间产物都是以磷酸化合物的形式存在。意义：

1、在pH7时，被离子化具有极性，带负电荷，不易透过脂膜而失散；2、磷酸基团在酶催化的代谢能量贮存中是必要组分，也利于向ADP提供磷酰基团形成ATP；3、磷酰基团结合到酶的活性位点产生的结合物降低了活化能并增加了酶促反应的特异性。552丙酮酸2乳酸2乙醇+CO22乙酰辅酶A4CO2+4H2O葡萄糖糖酵解（10步反应）三羧酸循环无氧条件有氧条件CO2酵母中发酵产生乙醇肌肉组织红细胞微生物···发酵产生乳酸无氧条件有氧无氧条件下丙酮酸去路561、无氧条件下，NADH通过还原丙酮酸而再生NAD+使糖酵解继续进行下去。2、有氧条件下，NADH通过将电子和氢传递给O2而氧化再生丙酮酸，进而彻底氧化为CO2和H2O。57糖酵解途径的调节ATP/ADP比例（反映细胞内能量水平）：ATP/ADP↑（能量充足）：酵解↓ATP/ADP↓（能量短缺）：酵解↑糖酵解途径有三个关键酶，即

己糖激酶（葡萄糖激酶）；

磷酸果糖激酶-1；（限速酶）

丙酮酸激酶。

糖酵解途径的调节主要是通过各种变构剂对三个关键酶进行变构调节。

58葡萄糖激酶（glucokinase）G-6-P长链脂酰CoA己糖激酶（hexokinase）1.己糖激酶或葡萄糖激酶：

己糖激酶存在于肝、肾以外的不能合成糖原的组织中。

葡萄糖激酶是肝脏调节葡萄糖吸收的主要的关键酶。59柠檬酸ATP加强ATP的抑制效应2、6-磷酸果糖激酶-1：

6-磷酸果糖激酶-1是调节糖酵解代谢途径流量的主要因素，是限速酶。6-磷酸果糖激酶-1（6-phosphofructokinase-1）ATP浓度较高时，6-磷酸果糖激酶-1几乎无活性，糖酵解作用减弱；当AMP累积，ATP较少时，酶活性恢复，糖酵解作用加强；此外，H+也可抑制6-磷酸果糖激酶-1的活性，防止肌肉中形成过量的乳酸。ADP、AMP1,6-双磷酸果糖2,6-双磷酸果糖60果糖-2,6-二磷酸对糖酵解的调节作用肝脏中，果糖2,6-二磷酸提高果糖激酶与果糖-6-磷酸的亲和力并降低ATP的抑制效应。相对速度613.丙酮酸激酶（pyruvatekinase）：ATP、丙氨酸(肝)果糖-1,6-二磷酸不活跃的磷酸化的丙酮酸激酶去磷酸化的丙酮酸激酶葡萄糖浓度增加减少H2OATPADPPi活跃的激活抑制加强酵解作用降低酵解作用62糖酵解的生理意义1、糖原或葡萄糖分解供能的必需途径。2、缺氧情况下（如机体缺氧、剧烈运动肌肉局部缺血等）获得能量的主要途径。对于厌氧生物，糖酵解是糖分解和获取能量的主要方式。3、有氧条件下，红细胞、白细胞、精子、脑和骨骼组织等的主要供能形式。4、糖酵解途径中，除由己糖激酶、果糖磷酸激酶、丙酮酸激酶所催化的反应是不可逆的以外，其余反应均可逆转，为糖异生作用提供了基本途径。63其他六碳糖进入糖酵解途径P8564小结：1、底物：1分子葡萄糖，产物：2分子丙酮酸。2、三步不可逆反应的酶：己糖激酶（葡萄糖激酶）、6-磷酸果糖-1-激酶（关键酶）、丙酮酸激酶3、耗能：2分子ATP，产能：4分子ATP4、高能化合物：1,3-二磷酸甘油酸；磷酸烯醇式丙酮酸5、产能步骤：1,3-二磷酸甘油酸→3-磷酸甘油酸

磷酸烯醇式丙酮酸→丙酮酸6、总反应：C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi2C3H6O3+2NADH

+2H++2ATP+2H2O656667一、选择题1、在厌氧