第十一章 糖代谢-1

第十章糖代谢

第一节糖酵解(Glycolysis)1897年Buchner兄弟发现酵母汁可以使蔗糖发酵1906年Harden和Young发现酵解需要无机磷的参与1940年Embden和Meyerhof发现肌肉中存在类似发酵的过程1941年Lipmann和Kalckar阐明糖酵解的全过程在无氧的条件下，葡萄糖分解形成2分子丙酮酸并释放出能量的过程，称为糖酵解。一、糖酵解的准备阶段1.葡萄糖的磷酸化(己糖激酶)肝细胞中存在的葡萄糖激酶对葡萄糖有特异活性。

己糖激酶与葡萄糖结合时构象的变化2.6-磷酸葡萄糖异构化为6-磷酸果糖(磷酸葡萄糖异构酶)3.F-6-P磷酸化成F-1,6-2P磷酸果糖激酶(PFK-1)是糖酵解的限速酶，该反应是整个反应最主要的调控位点。该酶活受ATP和H+的抑制，受AMP、ADP的激活。F-2,6-2P是该酶最强的激活剂。(磷酸果糖激酶-1)4.F-1,6-2P的裂解醛缩酶321654

5.磷酸三碳糖的转化磷酸丙糖异构酶654葡萄糖的碳骨架与三碳糖碳骨架的关系Tosumup:Inthepreparatoryphaseofglycolysistheenergyof2ATPsisinvested,raisingthefree-energycontentoftheintermediates,andthecarbonchainsofallthemetabolizedhexosesareconvertedintoacommonproduct,glyceraldehyde-3-phosphate.6.3-磷酸甘油醛氧化成1,3-二磷酸甘油酸(三磷酸甘油醛脱氫酶)这是第一次产生高能磷酸化合物的反应。二、糖酵解的放能阶段3-磷酸甘油醛脱氫酶的催化机制碘乙酸对3-磷酸甘油醛脱氫酶的抑制砷酸盐能使该步反应生成3-磷酸甘油酸而不是1,3-二磷酸甘油酸，导致葡萄糖氧化放出的能量不能用于合成ATP，所以砷酸盐起着解偶联剂的作用。7.3-磷酸甘油醛将磷酰基转移给ADP形成ATP(磷酸甘油酸激酶)这是糖酵解中第一次通过底物水平磷酸化产生ATP的反应。8.3-磷酸甘油酸转变成2-磷酸甘油酸(磷酸甘油变位酶)中间经过形成2,3-二磷酸甘油酸中间体的过程。Mechanismofthephosphoglyceratemutasereaction9.2-磷酸甘油酸脱水形成磷酸烯醇式丙酮酸(烯醇化酶)Mg+烯醇化酶要先与2价阳离子形成一个复合物才有活性。10.磷酸烯醇式丙酮酸将磷酰基转移给ADP(丙酮酸激酶)这是糖酵解中的第二次底物水平磷酸化反应。丙酮酸激酶是别构酶，长链脂肪酸、乙酰CoA、ATP等能抑制该酶的活性，F-1,6-2P能活化此酶。互变异构

Inthesequentialreactionsofglycolysis,threetypesofchemicaltransformationareparticularlynoteworthy:(1)thedegradationofthecarbonskeletonofglucosetoyieldpyruvate,(2)thephosphorylationofADPtoATPbyhigh-energyphosphatecompoundsformedduringglycolysis,(3)thetransferofhydrogenatomsorelectronstoNAD+,formingNADH.葡萄糖+2ATP+2NAD++4ADP+2Pi

2丙酮酸+2ADP+2NADH+2H++4ATP+2H2O糖酵解的总反应式：葡萄糖+2NAD++2ADP+2Pi

2丙酮酸+2NADH+2H++2ATP+2H2O糖酵解的净反应式：生理条件下，糖酵解的酶更可能是以复合物的形式存在。

三、丙酮酸的去路1.生成乙酰CoA在有氧条件下，丙酮酸进入线粒体变成乙酰CoA，后者经过三羧酸循环最终氧化生成CO2和H2O。2.生成乳酸(乳酸发酵)葡萄糖＋2Pi＋2ADP2乳酸＋2ATP+2H2O(C6H12O6)(C3H6O3)(乳酸脱氫酶)3.生成乙醇(酒精发酵)(丙酮酸脱羧酶)(乙醇脱氫酶)葡萄糖+2ADP+2Pi

2乙醇+2CO2+2ATP+2H2OAnindustrial-scalefermentation四、代谢的调节1.序列反应的调节2.对分枝反应的调节ABCDEFGHI3.对可逆的反应的调节葡萄糖3-磷酸甘油醛丙酮酸糖酵解糖异生乳酸1.己糖激酶的调控己糖激酶的Km值为0.1mM，而通常血液中的葡萄糖浓度为4～5mM，所以己糖激酶总是处于被饱和的状态。进食后，主要由葡萄糖激酶(Km值为10mM)催化血液中葡萄糖的代谢。己糖激酶的活性受到其产物即G-6-P的别构抑制。

2.磷酸果糖激酶(PFK-1)的调控⑴ATP是PFK-1的变构抑制剂，使PFK-1对底物G-6-P的亲和力降低，但这种抑制作用可以被AMP、ADP逆转；⑵柠檬酸可增加ATP对PFK-1的抑制作用，因为高浓度的柠檬酸表示生物合成前体的碳骨架过剩，是生物合成开始的信号。⑶F-2,6-2P是PFK-1最强的变构激活剂，作用是与AMP一起消除ATP、柠檬酸对PFK-1的抑制作用。F-2,6-2P是在PFK-2催化下，由F-6-P生成。ATP对PFK-1的变构调节作用F-6-PF-2,6-2PATPADPF-2,6-2P激酶(PFK-2)F-2,6-2P磷酸酶H20PiF-2,6-2P的合成和分解3.丙酮酸激酶的调控这是催化糖酵解中第三个不可逆的反应的酶，其活性受到高浓度ATP的变构抑制，ATP使之与底物磷酸烯醇式丙酮酸的亲和力下降；该酶的活性还能被乙酰CoA、长链脂肪酸等生物体内的燃料分子所抑制。糖、脂类、蛋白质经细胞呼吸分解代谢的三个步骤第二节三羧酸循环(theCitricAcidCycle)

1.丙酮酸的氧化脱羧生成乙酰CoA和CO2

(丙酮酸脱氢酶复合物)Mg2+催化该反应的是丙酮酸脱氢酶复合物，它是由3种酶和6种辅助因子组装而成的复杂的多酶体系。3种酶：丙酮酸脱羧酶(E1)、二氢硫辛酸乙酰转移酶(E2)二氢硫辛酸脱氢酶(E3)；

6种辅助因子：焦磷酸硫胺素(TPP)、FAD、NAD+、CoA、硫辛酸、Mg2＋E.coli丙酮酸脱氢酶复合物的电镜照片辅酶A(CoA)的结构泛酸硫辛酸与E2通过共价键结合

E.coli丙酮酸脱氢酶复合物的组成Enzyme辅酶亚基分子量每个复合物中的亚基数目Pyruvatedehydrogenase(E1)TPP96,00024Dihydrolipoyltransacetylase(E2)硫辛酸,CoA65,000-70,00024Dihydrolipoyldehydrogenase