考研江南大学生物化学(糖代谢)课件.ppt

1、重要的能量来源重要的能量来源重要的中间代谢产物重要的中间代谢产物v多糖的酶促降解多糖的酶促降解v糖的分解代谢糖的分解代谢n糖的无氧代谢糖的无氧代谢-酵解（酵解（EMPEMP途径）途径）n糖的有氧氧化糖的有氧氧化-（EMP-TCAEMP-TCA途径）途径）n乙醛酸循环途径乙醛酸循环途径n磷酸戊糖（磷酸戊糖（HMSHMS）途径）途径/单磷酸己糖支路（单磷酸己糖支路（HMPHMP途径）途径）n磷酸解酮酶（磷酸解酮酶（PKPK）途径与异型乳酸发酵（自习）途径与异型乳酸发酵（自习）n脱氧酮糖酸（脱氧酮糖酸（EDED）途径与细菌酒精发酵（自习）途径与细菌酒精发酵（自习）n葡萄糖分解代谢途径的相互联系葡萄糖

2、分解代谢途径的相互联系v糖的合成代谢糖的合成代谢n糖异生作用糖异生作用n多糖的合成多糖的合成n细胞外：多糖被降解成单糖或双糖细胞外：多糖被降解成单糖或双糖 消化消化n单糖或双糖进入细胞内单糖或双糖进入细胞内 吸收吸收n细胞内：单糖进行中间代谢细胞内：单糖进行中间代谢u淀粉的降解主要通过淀粉的降解主要通过淀粉水解酶淀粉水解酶(淀粉酶淀粉酶)完成，除此之外，完成，除此之外，淀粉磷酸化酶也可以催化淀粉降解。淀粉磷酸化酶也可以催化淀粉降解。n淀粉经淀粉酶作用被降解成单糖或寡糖；淀粉经淀粉酶作用被降解成单糖或寡糖；n寡糖经寡糖水解酶，如寡糖经寡糖水解酶，如糊精酶、麦芽糖酶等糊精酶、麦芽糖酶等降解成单糖；

3、降解成单糖；n单糖单糖以磷酸化形式主动运输进细胞以磷酸化形式主动运输进细胞；n单糖进入细胞后进行分解代谢或合成代谢。单糖进入细胞后进行分解代谢或合成代谢。u凡能催化淀粉分子及其片段中凡能催化淀粉分子及其片段中-葡萄糖苷键水解的酶，葡萄糖苷键水解的酶，统称淀粉酶（统称淀粉酶（amylaseamylase）。）。n淀粉酶主要分为淀粉酶主要分为-淀粉酶淀粉酶、-淀粉酶淀粉酶、-淀粉酶淀粉酶、和、和异淀粉酶异淀粉酶4 4类。类。n-淀粉酶淀粉酶又称液化酶、淀粉又称液化酶、淀粉-1,4-1,4-糊精酶。系统名称：糊精酶。系统名称：-1,4-1,4-葡聚糖水解酶葡聚糖水解酶 (编号：编号：EC3.2.1.

4、1)EC3.2.1.1)。n-淀粉酶作用机制淀粉酶作用机制-淀粉酶是内切酶，从淀粉分子内部随机切断淀粉酶是内切酶，从淀粉分子内部随机切断-1,4-1,4糖糖苷键，不能水解苷键，不能水解-1,6-1,6-糖苷键、以及与非还原性末端相糖苷键、以及与非还原性末端相连的连的-1,4-1,4-糖苷键。糖苷键。n-淀粉酶水解产物淀粉酶水解产物直链淀粉直链淀粉：大部分为直链糊精、少量为麦芽糖与葡萄糖：大部分为直链糊精、少量为麦芽糖与葡萄糖支链淀粉支链淀粉：大部分为分支糊精、少量为麦芽糖与葡萄糖，：大部分为分支糊精、少量为麦芽糖与葡萄糖，底物分子越大，水解效率越高。底物分子越大，水解效率越高。n-淀粉酶淀粉酶

5、又叫淀粉又叫淀粉-1,4-1,4-麦芽糖苷酶。系统名称：麦芽糖苷酶。系统名称：-1,4-1,4-葡聚糖麦芽糖苷酶葡聚糖麦芽糖苷酶 (编号：编号：EC 3.2.1.2)EC 3.2.1.2)。n-淀粉酶作用机制淀粉酶作用机制-淀粉酶是淀粉酶是外切酶，从淀粉分子的非还原性末端，依次外切酶，从淀粉分子的非还原性末端，依次切割切割-1,4-1,4-麦芽糖苷键，生成麦芽糖苷键，生成-型的麦芽糖；作用于支型的麦芽糖；作用于支链淀粉时，遇到分支点即停止作用，剩下的大分子糊精称链淀粉时，遇到分支点即停止作用，剩下的大分子糊精称为为-极限糊精。极限糊精。n-淀粉酶水解产物淀粉酶水解产物直链淀粉直链淀粉：-麦芽糖

6、。麦芽糖。支链淀粉支链淀粉：-麦芽糖和麦芽糖和-极限糊精。极限糊精。n-淀粉酶淀粉酶又称又称糖化酶糖化酶、葡萄糖淀粉酶。系统名称：、葡萄糖淀粉酶。系统名称：-1,4-1,4-葡聚糖葡萄糖水解酶（编号：葡聚糖葡萄糖水解酶（编号：EC3.2.1.3)EC3.2.1.3)。n-淀粉酶作用方式淀粉酶作用方式-淀粉酶是一种外切酶。从淀粉分子的非还原性末端，淀粉酶是一种外切酶。从淀粉分子的非还原性末端，依次切割依次切割-1,4-1,4-葡萄糖苷键，产生葡萄糖苷键，产生-葡萄糖。遇葡萄糖。遇-1,6-1,6和和-1,3-1,3-糖苷键时也可缓慢水解。糖苷键时也可缓慢水解。n-淀粉酶水解产物淀粉酶水解产物葡萄

7、糖。葡萄糖。n异淀粉酶异淀粉酶又叫又叫脱支酶脱支酶、淀粉、淀粉-1,6-1,6-葡萄糖苷酶。系统葡萄糖苷酶。系统名称：葡聚糖名称：葡聚糖-1,6-1,6-葡聚糖水解酶葡聚糖水解酶(编号：编号：EC3.2.1.33)EC3.2.1.33)。n异淀粉酶作用方式异淀粉酶作用方式异淀粉酶专一性水解支链淀粉或糖原的异淀粉酶专一性水解支链淀粉或糖原的-1,6-1,6-糖苷键，糖苷键，异淀粉酶对直链淀粉不作用。异淀粉酶对直链淀粉不作用。n异淀粉酶水解产物异淀粉酶水解产物生成长短不一的直链淀粉生成长短不一的直链淀粉(糊精糊精)。作用方式作用方式产物产物现象现象-淀粉酶淀粉酶-1,4-1,4-葡糖苷键葡糖苷键不

8、切不切-1,6-1,6-键，键，内切酶内切酶-糊精糊精,麦麦芽寡糖芽寡糖,葡萄葡萄糖糖 淀粉粘度下降快淀粉粘度下降快,碘反应颜色变浅碘反应颜色变浅糖化酶糖化酶-淀粉酶淀粉酶从非还原性末端依从非还原性末端依次切割葡萄糖单位次切割葡萄糖单位,-1,4-1,4-键，键，-1,6-1,6-键都能水解键都能水解 葡萄糖葡萄糖还原糖增加快还原糖增加快-淀粉酶淀粉酶 从非还原性末端依从非还原性末端依次切割麦芽糖单位次切割麦芽糖单位,不切不切-1,6-1,6-键键 -麦芽糖和麦芽糖和-极限糊精极限糊精 还原糖增加快还原糖增加快,碘反应变紫红色碘反应变紫红色异淀粉酶异淀粉酶-1,6-1,6-键键,内切酶内切酶直

9、链淀粉直链淀粉 碘反应兰色加深碘反应兰色加深n除淀粉水解酶之外，除淀粉水解酶之外，淀粉磷酸化酶淀粉磷酸化酶也可以催也可以催化淀粉降解。化淀粉降解。n淀粉淀粉 +nH+nH3 3POPO4 4 n G-1-P n G-1-Pnn G-1-P n G-6-P n G+nPin G-1-P n G-6-P n G+nPi淀粉磷酸化酶淀粉磷酸化酶变位酶变位酶磷酸酯酶磷酸酯酶n糖原的降解主要由糖原磷酸化酶、脱支酶等协同合作。糖原的降解主要由糖原磷酸化酶、脱支酶等协同合作。n糖原降解方式糖原降解方式采用磷酸解。采用磷酸解。n糖原降解产物糖原降解产物大量大量1-P1-P葡萄糖、少量葡萄糖。葡萄糖、少量葡萄糖

10、。n糖原降解步骤糖原降解步骤在在糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶催化下，先从各支链上部分水解下葡萄糖分催化下，先从各支链上部分水解下葡萄糖分子，形成子，形成1-1-磷酸葡萄糖。磷酸葡萄糖。经经转移酶转移酶催化，将支链上剩余的第二个葡萄糖单位开始的短催化，将支链上剩余的第二个葡萄糖单位开始的短链转移到较长的葡萄糖链上。链转移到较长的葡萄糖链上。在在去分支酶去分支酶作用下，除去分支处葡萄糖分子。作用下，除去分支处葡萄糖分子。u纤维素是由纤维素是由-D-1,4-D-1,4葡萄糖苷键组成的多糖。水解纤维素的葡萄糖苷键组成的多糖。水解纤维素的酶为纤维素酶，包括：酶为纤维素酶，包括：CxCx、C1C1和和-葡糖苷

11、酶葡糖苷酶/纤维二糖酶。纤维二糖酶。nCxCx酶（内切型酶）酶（内切型酶）可随意水解内部可随意水解内部-1,4-1,4糖苷键，类似于糖苷键，类似于-淀粉酶。淀粉酶。G Gn nGGn-mn-m+G+Gm m，G Gn n：纤维素分子，：纤维素分子，G Gn-mn-m、G Gm m：纤维糊精。：纤维糊精。nC1C1酶（外切型酶）酶（外切型酶）从非还原端每隔从非还原端每隔2 2个个GluGlu单元切一下，类似于单元切一下，类似于-淀粉酶。淀粉酶。G Gn nGGn-2n-2+G+G2 2n-葡糖苷酶葡糖苷酶类似麦芽糖酶，可水解纤维二糖。类似麦芽糖酶，可水解纤维二糖。G G2 22G2G，*产物是产

12、物是-葡萄糖（可转变成葡萄糖（可转变成型）型）人和动物不能合成纤维素酶类，微生物可以合成。人和动物不能合成纤维素酶类，微生物可以合成。u许多微生物通过其分泌的酶的作用，可利用一些双糖如蔗许多微生物通过其分泌的酶的作用，可利用一些双糖如蔗糖、麦芽糖、乳糖等，使它们磷酸解或水解为单糖，再进糖、麦芽糖、乳糖等，使它们磷酸解或水解为单糖，再进一步降解。一步降解。n蔗糖分解蔗糖分解 主要主要磷酸解磷酸解成：成：1-P1-P葡萄糖葡萄糖+果糖果糖 蔗糖蔗糖 少数少数水解水解成：葡萄糖成：葡萄糖+果糖果糖n麦芽糖分解麦芽糖分解 主要主要磷酸解磷酸解成：成：1-P1-P葡萄糖葡萄糖+葡萄糖葡萄糖 麦芽糖麦芽糖

13、 少数少数水解水解成：成：2 2分子葡萄糖分子葡萄糖n乳糖分解乳糖分解u葡萄糖分解代谢的主要途径葡萄糖分解代谢的主要途径n无氧代谢无氧代谢糖酵解途径糖酵解途径(EMPEMP途径途径)n有氧代谢有氧代谢EMPEMP途径途径-TCATCA循环循环-呼吸链呼吸链-氧化磷酸化氧化磷酸化n乙醛酸循环乙醛酸循环n磷酸戊糖支路磷酸戊糖支路(HMPHMP途径途径)u葡萄糖分解代谢的生理意义葡萄糖分解代谢的生理意义n发酵发酵：广义上说是：广义上说是微生物的无氧代谢过程微生物的无氧代谢过程。在在无氧无氧条件下，微生物将葡萄糖或其它有机物分解生成条件下，微生物将葡萄糖或其它有机物分解生成ATPATP及及NADHNA

14、DH，又以不完全分解产物作为电子受体，还原生，又以不完全分解产物作为电子受体，还原生成发酵产物的无氧代谢过程。成发酵产物的无氧代谢过程。n发酵工业领域的发酵是泛指通过微生物及其它生物材料的发酵工业领域的发酵是泛指通过微生物及其它生物材料的工业培养，通过工艺条件控制其新陈代谢，从而合成并积工业培养，通过工艺条件控制其新陈代谢，从而合成并积累发酵产品的种种生产过程。（包括有氧和无氧发酵）累发酵产品的种种生产过程。（包括有氧和无氧发酵）n酵解酵解：葡萄糖经酶催化降解，生成丙酮酸并产生葡萄糖经酶催化降解，生成丙酮酸并产生ATPATP的过的过程程。酵解途径又称。酵解途径又称EMPEMP途径途径/EMEM

15、途径途径/二磷酸己糖二磷酸己糖HDPHDP途径途径。n糖酵解在无氧和有氧条件下都能进行。糖酵解在无氧和有氧条件下都能进行。nGlycolysisGlycolysis takes place in the cytosol takes place in the cytosol of cells.of cells.nGlucose enters the GlycolysisGlucose enters the Glycolysis pathway by conversion pathway by conversion to to glucose-6-phosphateglucose-6-phosph

16、ate.nInitially there is energy input corresponding to Initially there is energy input corresponding to cleavage of two P bonds of ATP.cleavage of two P bonds of ATP.l葡萄糖的活化葡萄糖的活化 Glucose+2 ADP+2 NAD+2 Pi l己糖的裂解己糖的裂解l三碳糖氧化三碳糖氧化 2 Pyruvate+2 ATP+2 NADH+2 H+lThe ATP-dependent phosphorylation of glucose

17、 to form glucose 6-phosphate(G6P)is the first reaction of glycolysis,and is catalyzed by hexokinases.l己糖激酶己糖激酶是糖酵解途径的是糖酵解途径的第一个调节酶第一个调节酶/限速酶限速酶，它摧化葡，它摧化葡萄糖的磷酸化反应。萄糖的磷酸化反应。HOOHHOHHOHCH2OHHOHHHOOHHOHHOHCH2OPO32HOHH234561165432ATP ADPMg2+glucose glucose-6-phosphate Hexokinase l此反应为此反应为不可逆反应不可逆反应，GGo o=

18、-17.1kJ/mol=-17.1kJ/mol。l己糖激酶己糖激酶的专一性不强，可催化己糖磷酸化，它需二价离的专一性不强，可催化己糖磷酸化，它需二价离子子MgMg2+2+或或MnMn2+2+作为辅助因子，作为辅助因子，G-6-PG-6-P和和ATPATP是其变构抑制剂。是其变构抑制剂。l专一性强的专一性强的葡萄糖激酶葡萄糖激酶也可以催化此反应。也可以催化此反应。l葡萄糖磷酸化反应的意义：葡萄糖磷酸化反应的意义：l使葡萄糖分子活化，易参与代谢反应；使葡萄糖分子活化，易参与代谢反应；l磷酸化葡萄糖分子极性强，不能从胞内外渗；磷酸化葡萄糖分子极性强，不能从胞内外渗；l磷酸化糖在后续反应中可转化为高能

19、磷酸化合物磷酸化糖在后续反应中可转化为高能磷酸化合物ATPATP。uThe phosphorylation accomplishes two goals:nFirst,the hexokinase reaction converts nonionic glucose into an anion that is trapped in the cell,since cells lack transport systems for phosphorylated sugars.nSecond,the otherwise biologically inert glucose becomes activa

20、ted into a labile form capable of being further metabolized.nThe reaction involves nucleophilic attack of the C6 hydroxyl O of glucose on P of the terminal phosphate of ATP.ATP binds to the enzyme as a complex with Mg+.nMg+interacts with negatively charged phosphate oxygen atoms,providing charge com

21、pensation&promoting a favorable conformation of ATP at the active site of the Hexokinase enzyme.NNNNNH2OOHOHHHHCH2HOPOPOP OOO O OOO adenine ribose ATP adenosine triphosphate nThe second reaction of glycolysis is an isomerization,in which G6P is converted to fructose 6-phosphate(F6P).nThe enzyme cata

22、lyzing this reaction is phosphohexose isomerase(also known as phosphoglucose isomerase).HOOHHOHHOHCH2OPO32HOHH165432CH2OPO32OHCH2OHHOHHHHOO654321glucose-6-phosphate fructose-6-phosphate Phosphoglucose Isomerase Go=1.67kJ/molnThe next reaction of glycolysis involves the utilization of a second ATP to

23、 convert F6P to fructose 1,6-bisphosphate(F1,6BP).GGo o=-14.2kJ/mol=-14.2kJ/molCH2OPO32OHCH2OHHOHHHHOO654321CH2OPO32OHCH2OPO32HOHHHHOO654321ATP ADPMg2+fructose-6-phosphate fructose-1,6-bisphosphate Phosphofructokinase nThis highly spontaneous reaction has a mechanism similar to that of Hexokinase.nT

24、he Phosphofructokinase reaction is the rate-limiting step of Glycolysis.The enzyme is highly regulated.此反应为此反应为不可逆反应不可逆反应，果糖二磷酸酶可催化逆向反应，使，果糖二磷酸酶可催化逆向反应，使F-1,6-2PiF-1,6-2Pi水解成水解成F-6-PF-6-P和磷酸。和磷酸。磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶PFKPFK是酵解途径中是酵解途径中最重要的限速酶最重要的限速酶。ATPATP、2,3-2,3-二磷酸甘油酸是其变构抑制剂，柠檬酸、脂肪酸可增二磷酸甘油酸是其变构抑制剂，柠檬酸、脂肪酸可

25、增强抑制作用；强抑制作用；ADPADP、AMPAMP、无机磷、无机磷、K K+是其变构激活剂。是其变构激活剂。n一分子双磷酸己糖生成两分子磷酸丙糖。一分子双磷酸己糖生成两分子磷酸丙糖。n醛缩酶催化裂解反应醛缩酶催化裂解反应n磷酸丙糖异构化酶催化异构反应磷酸丙糖异构化酶催化异构反应nGGo o=+24kJ/mol=+24kJ/mol，反应可逆，平衡趋向反应可逆，平衡趋向F-1,6-F-1,6-2Pi2Pi的生成。的生成。654321CH2OPO32CCCCCH2OPO32OHOHHOHHOH321CH2OPO32CCH2OHOCCCH2OPO32HOHOH+123 fructose-1,6-bi

26、sphosphate Aldolase dihydroxyacetone glyceraldehyde-3-phosphate phosphate Triosephosphate Isomerase nTriose Phosphate Isomerase(TIM)catalyzes isomerization of Triose Phosphate.GGo o=+7.7kJ/mol=+7.7kJ/mol。nGlycolysis continues from glyceraldehyde-3-P.TIMs Keq favors dihydroxyacetone-P.Removal of glyc

27、eraldehyde-3-P by a subsequent spontaneous reaction allows throughput.CCCH2OPO32OCCCH2OPO32HOHOHCCCH2OPO32HOHOHHHOHH+H+H+H+dihydroxyacetone enediol glyceraldehyde-phosphate intermediate 3-phosphate Triosephosphate Isomerase nGlyceraldehyde-3-phosphate Dehydrogenase catalyzes:nglyceraldehyde-3-P+NAD+

28、Pi 1,3-bisphosphoglycerate+NADH+H+GGo o=+49.37-43.09=6.28kJ/mol=+49.37-43.09=6.28kJ/moln为酵解途径中的为酵解途径中的第一个氧化产能步骤第一个氧化产能步骤。CCCH2OPO32HOHOHCCCH2OPO32OOPO32HOH+Pi +H+NAD+NADH123231glyceraldehyde-1,3-bisphospho-3-phosphate glycerate Glyceraldehyde-3-phosphate Dehydrogenase nExergonic oxidation of the ald

29、ehyde in glyceraldehyde-3-phosphate,to a carboxylic acid,drives formation of an acyl phosphate,a high energy bond(P).This is the only step in Glycolysis in which NAD+is reduced to NADH.n3-磷酸磷酸-甘油醛脱氢酶催化甘油醛脱氢酶催化3-二磷酸甘油醛的氧化和磷酸二磷酸甘油醛的氧化和磷酸化。该酶化。该酶为变构酶，位于活性中心的半胱氨酸的为变构酶，位于活性中心的半胱氨酸的-SH是是酶活性中心的必需基团，烷化剂酶活性中

30、心的必需基团，烷化剂(如碘乙酸如碘乙酸)和重金属对和重金属对该酶有不可逆抑制作用。该酶有不可逆抑制作用。n磷酸甘油酸激酶催化磷酸甘油酸激酶催化1 1,3-,3-二磷酸甘油酸脱去磷酸，二磷酸甘油酸脱去磷酸，同时使同时使ADPADP转化为转化为ATPATP。CCCH2OPO32OOPO32HOHCCCH2OPO32OOHOHADP ATP122331Mg2+1,3-bisphospho-3-phosphoglycerate glycerate Phosphoglycerate Kinase n3-3-磷酸甘油醛脱氢酶催化磷酸甘油醛脱氢酶催化:GGo o=+6.28kJ/mol=+6.28kJ/mo

31、l glyceraldehyde-3-P+NAD glyceraldehyde-3-P+NAD+Pi +Pi 1,3-1,3-bisphosphoglycerate+NADH+Hbisphosphoglycerate+NADH+H+n磷酸甘油酸激酶催化磷酸甘油酸激酶催化:GGo o=-18.83kJ/mol=-18.83kJ/mol 1,3-bisphosphoglycerate+ADP 1,3-bisphosphoglycerate+ADP 3-3-phosphoglycerate+ATPphosphoglycerate+ATPn这两个反应构成一个能量偶联过程这两个反应构成一个能量偶联过程-

32、底物水平磷酸化底物水平磷酸化：3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛+Pi+ADP+NAD+Pi+ADP+NAD+3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸+ATP+NADH+H+ATP+NADH+H+n磷酸甘油酸变位酶催化磷酸甘油酸变位酶催化3-3-二磷酸甘油酸磷酸基团移位，二磷酸甘油酸磷酸基团移位，生成生成2-2-磷酸甘油酸。磷酸甘油酸。nPhosphoglycerate Mutase catalyzes:GGo o=+4.44kJ/mol=+4.44kJ/mol 3-phosphoglycerate 2-phosphoglyceratenPhosphate is shifted from the OH on C

33、3 to the OH on C2.CCCH2OHOOHOPO32231CCCH2OPO32OOHOH2313-phosphoglycerate 2-phosphoglycerate Phosphoglycerate Mutase n在在烯醇化酶烯醇化酶、MgMg2+2+、MnMn2+2+催化下，催化下，2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸(glycerate-2-phosphate)(glycerate-2-phosphate)脱水脱水生成生成磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenol pyruvate(phosphoenol pyruvate,PEP),PEP)，GGo o=+1.8

34、4kJ/mol=+1.84kJ/mol 磷酸烯醇式丙酮酸的超高能磷酸键：磷酸烯醇式丙酮酸的超高能磷酸键：GGo o=-=-61.92kJ/mol.61.92kJ/mol.烯醇化酶需辅助因子烯醇化酶需辅助因子MgMg2+2+激活；氟磷酸离子能与激活；氟磷酸离子能与MgMg2+2+形成形成络合物，使酶失活络合物，使酶失活 氟化物是烯醇化酶的不可逆抑制剂氟化物是烯醇化酶的不可逆抑制剂.n在在丙酮酸激酶丙酮酸激酶、MgMg2+2+、K K+催化下，催化下，磷酸烯醇式丙酮酸（磷酸烯醇式丙酮酸（PEPPEP）将高能磷酸基交给将高能磷酸基交给ADPADP生成生成ATPATP。烯醇式丙酮酸自发。烯醇式丙酮酸自

35、发转变转变为丙为丙酮酸酮酸(pyruvate(pyruvate)。第二个底物水平磷酸化第二个底物水平磷酸化。此反应是此反应是第三个不可逆反应第三个不可逆反应。丙酮酸激酶为四聚体变构蛋白，是酵解途径的丙酮酸激酶为四聚体变构蛋白，是酵解途径的第三个调节酶第三个调节酶：长链脂肪酸、乙酰长链脂肪酸、乙酰CoACoA、ATPATP、丙氨酸、丙氨酸、CaCa2+2+是其变构抑制剂；是其变构抑制剂；1,6-1,6-二磷酸果糖是其激活剂。二磷酸果糖是其激活剂。此反应和上一个反应构成第二个能量偶联过程，从而产生第此反应和上一个反应构成第二个能量偶联过程，从而产生第二个底物水平磷酸化：二个底物水平磷酸化：2-2-

36、磷酸甘油酸磷酸甘油酸+ADP+ADP丙酮酸丙酮酸+ATP+H+ATP+H2 2O Ov糖酵解分为三个主要过程：糖酵解分为三个主要过程：n葡萄糖分子活化葡萄糖分子活化：葡萄糖：葡萄糖+2ATP1,6-+2ATP1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖+2ADP+2ADPn己糖降解己糖降解：1,6-1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖2 2 3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛n氧化产能氧化产能：2 2 3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛+2+2磷酸磷酸+4ADP+2NAD+4ADP+2NAD+2 2丙酮酸丙酮酸+4ATP+2NADH+2H+4ATP+2NADH+2H+2H+2H2 2O Ov总过程总过程：葡萄糖葡萄糖+2 2磷酸

37、磷酸+2ADP2ADP+2NAD2NAD+2 2丙酮酸丙酮酸+2ATP2ATP+2H2H2 2O O+2NADH+2H2NADH+2H+v第一步的第一步的己糖激酶己糖激酶、6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶和最后一步的和最后一步的丙酮丙酮酸激酶酸激酶催化的是不可逆反应，为限速步骤。催化的是不可逆反应，为限速步骤。n糖酵解代谢途径有糖酵解代谢途径有三个关键酶，即三个关键酶，即己糖激酶（葡己糖激酶（葡萄糖激酶）萄糖激酶）、磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1、丙酮酸激酶丙酮酸激酶。n糖酵解代谢途径的调节主要是通过各种变构剂对糖酵解代谢途径的调节主要是通过各种变构剂对三个关键酶进行三个关键酶进行变构调节变

38、构调节。n葡萄糖激酶是葡萄糖激酶是肝脏调节葡萄糖吸收肝脏调节葡萄糖吸收的主要的关键酶。的主要的关键酶。己糖激酶及葡萄糖激酶的变构剂己糖激酶及葡萄糖激酶的变构剂己糖激酶己糖激酶hexokinase葡萄糖激酶葡萄糖激酶glucokinaseG-6-P长链脂酰长链脂酰CoA-n6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1是调节糖酵解代谢途径是调节糖酵解代谢途径流量流量的的主要节点。主要节点。6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-16-phosphofructokinase-1ATP柠檬酸柠檬酸ADP、AMP1,6-1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖2,6-2,6-二磷酸果糖二磷酸果糖-+丙酮酸激酶丙酮酸激酶pyruv

39、ate kinaseATP丙氨酸丙氨酸(肝肝)1,6-1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖-+n无氧条件下无氧条件下，丙酮酸，丙酮酸还原态产物还原态产物。不同的生物由于酶。不同的生物由于酶系不同，去路也不同：系不同，去路也不同：酵母菌的酒精发酵酵母菌的酒精发酵 甘油发酵：正常的，添加亚硫酸盐的，碱性条件下的甘油发酵：正常的，添加亚硫酸盐的，碱性条件下的 乳酸发酵乳酸发酵n有氧条件下有氧条件下，丙酮酸，丙酮酸乙酰乙酰CoATCACoATCA循环，完全氧化分循环，完全氧化分解解n由于由于NADHNADH优先还原乙醛生成乙醇，因此若要积累甘油，优先还原乙醛生成乙醇，因此若要积累甘油，需需去除受氢体乙醛去除受

40、氢体乙醛。n从从葡萄糖葡萄糖开始进行的糖酵解，净生成开始进行的糖酵解，净生成2 2个个ATPATP：葡萄糖葡萄糖+2+2磷酸磷酸+2ADP+2NAD+2ADP+2NAD+22丙酮酸丙酮酸+2ATP+2H+2ATP+2H2 2O+2NADH+2HO+2NADH+2H+；n从从糖原糖原开始进行的糖酵解，每个开始进行的糖酵解，每个GlcGlc单位净生成单位净生成3 3个个ATPATP：6-P-6-P-葡萄糖葡萄糖+2+2磷酸磷酸+3ADP+2NAD+3ADP+2NAD+2 2丙酮酸丙酮酸+3ATP+2H+3ATP+2H2 2O+2NADH+2HO+2NADH+2H+。n在在有氧条件有氧条件下，糖酵解

41、形成的下，糖酵解形成的2 2个个(NADH+H(NADH+H+)，可由呼吸链氧，可由呼吸链氧化，以氧为最终受氢体（生成化，以氧为最终受氢体（生成H H2 2O O），从而产生），从而产生5 5个个ATPATP；n在在无氧条件无氧条件下，糖酵解形成的下，糖酵解形成的2 2个个(NADH+H(NADH+H+)以丙酮酸或丙酮以丙酮酸或丙酮酸降解产物（乙醛等）为受氢体，产生乳酸或乙醇等，不产酸降解产物（乙醛等）为受氢体，产生乳酸或乙醇等，不产生生ATPATP。n1)1)在无氧和缺氧条件下，作为糖分解供能的补充途径。在无氧和缺氧条件下，作为糖分解供能的补充途径。n2)2)在有氧条件下，作为某些组织细胞主

42、要的供能途径。在有氧条件下，作为某些组织细胞主要的供能途径。v糖酵解是生物界普遍存在的供能途径：糖酵解是生物界普遍存在的供能途径：n酵解途径是单糖分解代谢的一条酵解途径是单糖分解代谢的一条最重要的基本途径最重要的基本途径；n在有氧条件下，少数组织以此获得一部分在有氧条件下，少数组织以此获得一部分能量能量，如红细胞、，如红细胞、表皮、视网膜等；表皮、视网膜等；n在相对缺氧状态下，糖酵解过程加强，以获得所需的有限在相对缺氧状态下，糖酵解过程加强，以获得所需的有限能量能量；n酵解是单糖完全氧化（有氧条件下）分解成二氧化碳和水酵解是单糖完全氧化（有氧条件下）分解成二氧化碳和水的的必要准备阶段必要准备阶

43、段。v葡萄糖在有氧条件下彻底氧化，产生葡萄糖在有氧条件下彻底氧化，产生COCO2 2和和H H2 2O O，并释放出，并释放出大量能量的过程称为糖的大量能量的过程称为糖的有氧氧化有氧氧化（呼吸作用）。（呼吸作用）。v该途径由该途径由糖酵解糖酵解（EMPEMP）、）、丙酮酸氧化脱羧丙酮酸氧化脱羧、TCATCA循环循环、呼呼吸链水平氧化磷酸化吸链水平氧化磷酸化四个代谢途径组成。四个代谢途径组成。n第一阶段：第一阶段：葡萄糖葡萄糖22丙酮酸丙酮酸+4H+2+4H+2个个ATPATP，是在细胞液中，是在细胞液中进行的，这与糖的无氧酵解途径相同。进行的，这与糖的无氧酵解途径相同。n第二阶段：第二阶段：丙

44、酮酸丙酮酸+CoASH+CoASH乙酰乙酰CoA+COCoA+CO2 2+2H+2H，是连接糖酵，是连接糖酵解和解和TCATCA循环的中心环节，由此反应进入线粒体中进行。循环的中心环节，由此反应进入线粒体中进行。n第三阶段：第三阶段：乙酰乙酰CoA+3HCoA+3H2 2O2COO2CO2 2+CoASH+8H+CoASH+8H及及1 1个个GTPGTP，是是主要的氧化产能途径。主要的氧化产能途径。n呼吸链水平氧化磷酸化：呼吸链水平氧化磷酸化：24H+6O24H+6O2 212H12H2 2O O及及2828个个ATPATP，是，是共用的终端生物氧化产能途径。共用的终端生物氧化产能途径。v丙酮

45、酸氧化脱羧丙酮酸氧化脱羧是在丙酮酸脱氢酶系催化下，使是在丙酮酸脱氢酶系催化下，使丙酮丙酮酸酸转变成转变成乙酰乙酰CoACoA。n这一过程可以看作是这一过程可以看作是TCATCA循环的准备阶段。循环的准备阶段。v丙酮酸氧化脱羧的重要性丙酮酸氧化脱羧的重要性糖有氧分解代谢中的一个重要阶段糖有氧分解代谢中的一个重要阶段连接糖酵解途径和三羧酸循环的中心环节连接糖酵解途径和三羧酸循环的中心环节糖代谢、脂代谢、氨基酸代谢的重要联系点糖代谢、脂代谢、氨基酸代谢的重要联系点最具代表性的复合酶系最具代表性的复合酶系糖酵解糖酵解乙酰辅酶乙酰辅酶A A丙酮酸丙酮酸三羧酸循环三羧酸循环连接糖酵解和三羧酸连接糖酵解和三

46、羧酸循环的中心环节循环的中心环节HHOCH2 CH2 CC CH3HOHH3COOOOOOPOOHNNNNNH2CH3OCH2 NHCH2 CH2 NHCH2 OCPOOOOPSCCO泛酸巯基乙胺腺苷-3-磷酸焦磷酸n丙酮酸丙酮酸(pyruvate(pyruvate)进入进入线粒体线粒体(mitochondrium(mitochondrium)，在，在丙丙酮酸脱氢酶系酮酸脱氢酶系(pyruvate dehydrogenase(pyruvate dehydrogenase complex)complex)的催的催化下，氧化脱羧生成化下，氧化脱羧生成乙酰乙酰CoACoA(acetyl CoA(ac

47、etyl CoA)。丙酮酸丙酮酸+HSCoA+NAD+HSCoA+NAD+乙酰乙酰-CoA+CO-CoA+CO2 2+NADH+H+NADH+H+n由一分子葡萄糖氧化分解可产生两分子丙酮酸，故可生由一分子葡萄糖氧化分解可产生两分子丙酮酸，故可生成成两分子乙酰两分子乙酰CoACoA，两分子，两分子COCO2 2和两分子（和两分子（NADH+HNADH+H+），可，可生成生成2 22.52.5分子分子ATPATP。n此为不可逆反应；此为不可逆反应；丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系是糖有氧氧化途径的是糖有氧氧化途径的关键酶之一。关键酶之一。nGlycolysis occurs in the cytoso

48、l of cells.nPyruvate enters the mitochondrion to be metabolized further.nMitochondrial matrix contains Pyruvate Dehydrogenase,enzymes of Krebs Cycle,and other pathways,e.g.,fatty acid oxidation&amino acid metabolism.nInner membrane contain constituents of the respiratory chain&ATP Synthase.matrix in

49、ner membrane outer membrane inter-membrane space mitochondrion cristae nPyruvate Dehydrogenase,catalyzes oxidative decarboxylation of pyruvate,to form acetyl-CoA.H3CCCOOOCSOH3CCoAHSCoANAD+NADH+CO2Pyruvate Dehydrogenase pyruvate acetyl-CoA v丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系OCH 3COOCCO2TPP3CH OCTPPSSRSSRHHCO3CH SSRHFADS

50、HSHFADSSSCoACO3CH CNADH+HNAD+CoACoA1丙酮酸丙酮酸羟乙基羟乙基 丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶硫辛酸硫辛酸二氢硫辛酸二氢硫辛酸乙酰转移酶乙酰转移酶二氢硫辛酸二氢硫辛酸脱氢酶脱氢酶(E3)乙酰二氢硫辛酸乙酰二氢硫辛酸二氢硫辛酸二氢硫辛酸(E1)2(E2)345TPPTPPn丙酮酸脱羧丙酮酸脱羧：丙酮酸：丙酮酸+TPP-E1+TPP-E1羟乙基羟乙基-TPP-E1+CO-TPP-E1+CO2 2n羟乙基氧化并转移羟乙基氧化并转移：羟乙基羟乙基-TPP-E1+-TPP-E1+硫辛酸硫辛酸-E2-E2乙酰二氢硫辛酸乙酰二氢硫辛酸-E2+TPP-E1-E2+TPP-E1n转酰