生物化学（下）：22 糖酵解作用

1、第十单元第十单元 糖代谢糖代谢l第第22章章 糖酵解作用糖酵解作用l第第23章章 柠檬酸循环柠檬酸循环l第第25章章 戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径l第第26章章 糖原的分解代谢和生物合成糖原的分解代谢和生物合成l第第27章章 光合作用光合作用Biochemistry糖代谢的概况糖代谢的概况 葡萄糖葡萄糖 酵解途径酵解途径 丙酮酸丙酮酸 有氧有氧 无氧无氧 乳酸乳酸 糖异生途径糖异生途径 乳酸、氨基酸、甘油乳酸、氨基酸、甘油 糖原糖原 肝糖原分解肝糖原分解 糖原合成糖原合成 磷酸戊糖磷酸戊糖途径途径磷酸核糖磷酸核糖 + NADPH+H+淀粉淀粉消化与吸收消化与吸收

2、 H2OCO2 ATP 分解代谢分解代谢合成代谢合成代谢第第22章章 糖酵解糖酵解(glycolysis)(glycolysis)作用作用lATPATP的形成主要通过的形成主要通过两条途径两条途径l一条是一条是在有氧分子参加的条件下在有氧分子参加的条件下, ,由葡萄糖彻底氧化为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。l另一条是另一条是在没有氧分子参加的条件下，即无氧条件下，在没有氧分子参加的条件下，即无氧条件下，由葡萄糖降解为丙酮酸（最终成为乳酸），并在此过程由葡萄糖降解为丙酮酸（最终成为乳酸），并在此过程中产生中产

3、生2 2分子分子ATPATP。l本章讨论葡萄糖作为能量来源，在动物体内以及不靠光本章讨论葡萄糖作为能量来源，在动物体内以及不靠光合作用获取能量的生物体内，是怎样在没有氧分子参加合作用获取能量的生物体内，是怎样在没有氧分子参加的条件下形成的条件下形成ATPATP的。的。Biochemistry第第22章章 糖酵解糖酵解( (glycolysis) )作用作用 一、糖酵解作用的研究历史一、糖酵解作用的研究历史 二、糖酵解过程概述二、糖酵解过程概述 三、糖酵解和酒精发酵的全过程图解三、糖酵解和酒精发酵的全过程图解 四、糖酵解第一阶段的反应机制四、糖酵解第一阶段的反应机制 五、糖酵解第二阶段五、糖酵解

4、第二阶段-放能阶段的反应机制放能阶段的反应机制 六、由葡萄糖转变为两分子丙酮酸能量转变的估算六、由葡萄糖转变为两分子丙酮酸能量转变的估算 七、丙酮酸的去路七、丙酮酸的去路 八、糖酵解作用的调节八、糖酵解作用的调节 九、其他六碳糖进入糖酵解途径九、其他六碳糖进入糖酵解途径 十、小结十、小结 C-C-C-C-C-C C-C-C + C-C-C 六碳糖六碳糖 三碳糖三碳糖 三碳糖三碳糖 CH3CH(OH)COO- + CH3CH(OH)COO- 乳酸乳酸 乳酸乳酸二、二、糖酵解糖酵解(EMP)过程概述过程概述Embden-Meyerhof-Parnas pathway 糖酵解糖酵解是葡萄糖转变为丙酮

5、酸（是葡萄糖转变为丙酮酸（最终成为乳酸最终成为乳酸）的一系）的一系列反应。其生物学意义在于，它是在不需要氧供应的条件列反应。其生物学意义在于，它是在不需要氧供应的条件下，产生下，产生ATP的一种供能方式。的一种供能方式。 从葡萄糖骨架的变化得到一些糖酵解的粗略概念。从葡萄糖骨架的变化得到一些糖酵解的粗略概念。 1. 对于酵解过程，由葡萄糖经历丙酮酸最后生成乳酸，其碳对于酵解过程，由葡萄糖经历丙酮酸最后生成乳酸，其碳原子的变化如下：原子的变化如下： 2. 对于发酵作用产生的酒精（酒精发酵），其碳原子的变对于发酵作用产生的酒精（酒精发酵），其碳原子的变化情况如下：化情况如下： C-C-C-C-C-

6、C C-C-C + C-C-C CH3-CH2OH + CO2 + CH3-CH2OH + CO2 从能量代谢角度看，可以把酵解过程划分为两个方面：从能量代谢角度看，可以把酵解过程划分为两个方面： 一方面一方面从葡萄糖转变为乳酸是物质的分解过程，其中伴从葡萄糖转变为乳酸是物质的分解过程，其中伴有自由能的释放。有自由能的释放。 另一方面另一方面ADP和无机磷酸形成和无机磷酸形成ATP，是吸收能量的过程。，是吸收能量的过程。 但从总的能量的变化来考虑，糖酵解是一个但从总的能量的变化来考虑，糖酵解是一个放能的过程放能的过程。 糖酵解过程糖酵解过程从葡萄糖到形成丙酮酸共包括从葡萄糖到形成丙酮酸共包括1

7、0步反应，步反应，可可划分为两个主要阶段划分为两个主要阶段: 前五步前五步为为准备阶段准备阶段，葡萄糖通过磷酸化、异构化裂解为，葡萄糖通过磷酸化、异构化裂解为三碳糖。每裂解一个已糖分子，共消耗三碳糖。每裂解一个已糖分子，共消耗2分子分子ATP。使己糖。使己糖分子的分子的1，6位磷酸化。最后形成一个共同的中间产物位磷酸化。最后形成一个共同的中间产物甘油甘油醛醛-3-磷酸。磷酸。 后五步后五步为为产生产生ATP的贮能阶段的贮能阶段。磷酸三碳糖转变成丙酮。磷酸三碳糖转变成丙酮酸，每分子三碳糖产生酸，每分子三碳糖产生2分子分子ATP。 整个过程需要整个过程需要10种酶，这些酶都在细胞质中，所以，种酶，

8、这些酶都在细胞质中，所以，EMP途径在细胞质途径在细胞质(更确切是细胞溶胶）更确切是细胞溶胶）中进行中进行。 三三、糖酵解和酒精发酵的全过程图解糖酵解和酒精发酵的全过程图解1、葡萄糖代谢总图解、葡萄糖代谢总图解丙酮酸丙酮酸乙醇乙醇乳酸乳酸糖的无氧酵解 糖酵解糖酵解2 2、糖糖酵酵解解的的全全过过程程图图解解四四、糖酵解第一阶段的反应机制糖酵解第一阶段的反应机制 糖酵解的第一阶段是糖酵解的第一阶段是酵解的准备阶段酵解的准备阶段，包括，包括以下以下5步反应。步反应。l（一）葡萄糖的磷酸化（一）葡萄糖的磷酸化l（二）葡萄糖（二）葡萄糖-6-磷酸异构化形成果糖磷酸异构化形成果糖-6-磷酸磷酸l（三）果

9、糖（三）果糖-6-磷酸形成果糖磷酸形成果糖-1，6-二磷酸二磷酸l（四）果糖（四）果糖-1，6-二磷酸转变为甘油醛二磷酸转变为甘油醛-3-磷酸和磷酸和 二羟丙酮磷酸二羟丙酮磷酸l（五）二羟丙酮磷酸转变为甘油醛（五）二羟丙酮磷酸转变为甘油醛-3-磷酸磷酸糖酵解的第一阶段糖酵解的第一阶段1、葡萄糖葡萄糖的磷酸化的磷酸化 催化葡萄糖形成葡萄糖催化葡萄糖形成葡萄糖- 6 磷酸反应的酶称为磷酸反应的酶称为己糖激酶己糖激酶，是能够在，是能够在ATP和任何一种底物之间起催和任何一种底物之间起催化作用，转移磷酸基团的的一类酶。化作用，转移磷酸基团的的一类酶。 1、参与上述反应的、参与上述反应的ATP必须与必须

10、与Mg2+形成形成Mg2+ -ATP复合物。未形成复合物的复合物。未形成复合物的ATP分子，对己糖激分子，对己糖激酶反而有强的酶反而有强的竞争性抑制竞争性抑制作用。作用。 2、己糖激酶是一种调节酶。它催化的反应产物葡、己糖激酶是一种调节酶。它催化的反应产物葡萄糖萄糖 6- 磷酸和磷酸和ADP能使该酶受到能使该酶受到变构抑制变构抑制。1 反应图反应图葡萄糖葡萄糖的磷酸化的磷酸化葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸己糖激酶己糖激酶2、葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸（ G-6-P ）异构化异构化形成形成果糖果糖-6-磷酸磷酸（F-6-P）l 催化这一反应的酶称为由催化这一反应的酶称为由磷酸葡萄糖异

11、构磷酸葡萄糖异构酶（酶（phosphoglucose isomerase）又称磷酸己又称磷酸己糖异构，糖异构，G-6-P经烯醇式异构转变为果糖经烯醇式异构转变为果糖-6-磷酸磷酸（F-6-P）反应可逆。）反应可逆。2反应图反应图2 2、葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸（ G-6-PG-6-P ）异构化）异构化 形成形成果糖果糖-6-6-磷酸磷酸（F-6-PF-6-P） 葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸果糖果糖-6-6-磷酸磷酸磷酸葡萄糖异构酶磷酸葡萄糖异构酶3、F-6-P磷酸化，生成磷酸化，生成 果糖果糖-1，6-二磷酸二磷酸（FDP） 这一步是糖酵解或酒精发酵过程中的第二个磷酸化反这一步是糖酵解

12、或酒精发酵过程中的第二个磷酸化反应。也是糖酵解过程使用的第二个应。也是糖酵解过程使用的第二个ATP分子的反应，果糖分子的反应，果糖 6 磷酸被磷酸被ATP进一步磷酸化形成果糖进一步磷酸化形成果糖 1，6 二磷酸。二磷酸。该反应不可逆。该反应不可逆。l 催化此反应的酶称为催化此反应的酶称为磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶 （phosphofructokinase，PFK）。）。该酶需要该酶需要Mg2+参加反应。参加反应。l ATP可降低该酶对果糖可降低该酶对果糖 6 磷酸的亲和力，但磷酸的亲和力，但ATP对该对该酶的这种变构抑制效应可被酶的这种变构抑制效应可被AMP解除解除。因此。因此ATP/AMP比比

13、例关系对此有明显调节作用。例关系对此有明显调节作用。H+对酶活性也有很大影响。对酶活性也有很大影响。3反应图反应图3 3、F-F-6 6-P-P的磷酸化，生成的磷酸化，生成 果糖果糖- -1 1，6-6-二磷酸二磷酸（FDPFDP） 果糖果糖-6-6-磷酸磷酸果糖果糖-1,6 -1,6 -二磷酸二磷酸磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶4、果糖果糖-1，6-二磷酸二磷酸转变为转变为 甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸和和 二羟丙酮磷酸二羟丙酮磷酸 醛缩酶（醛缩酶（aldolase）催化）催化FDP裂解，生成二分子裂解，生成二分子丙糖，来自丙糖，来自FDP的的1、2、3位位C原子的磷酸二羟丙酮原子的磷酸二羟丙酮（d

14、ihydnoxyacetone-phosphate DHAP）和来自）和来自FDP的的4、5、6位位C原子的甘油醛原子的甘油醛-3-磷酸磷酸（glyceraldehyde-3-phosphate G-3-P）。）。这是醛这是醛缩反应（连接二个羰基化合物的反应）的逆反应，缩反应（连接二个羰基化合物的反应）的逆反应，是是EMP途径中唯一的裂解反应。途径中唯一的裂解反应。4反应图反应图4 4、果糖果糖- -1 1，6-6-二磷酸二磷酸转变为转变为 甘油醛甘油醛- -3 3- -磷酸磷酸和和二羟丙酮磷二羟丙酮磷酸酸 果糖果糖-1,6 -1,6 -二磷酸二磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮磷酸甘油醛甘油醛-3-3

15、-磷酸磷酸醛缩酶醛缩酶5、二羟丙酮磷酸二羟丙酮磷酸转变为转变为甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸 果糖果糖-1，6-二磷酸裂解后形成的两分子三碳糖磷酸中二磷酸裂解后形成的两分子三碳糖磷酸中只有甘油醛只有甘油醛-3-磷酸能继续进入糖酵解途径，二羟丙酮磷酸磷酸能继续进入糖酵解途径，二羟丙酮磷酸必须转变为甘油醛必须转变为甘油醛-3-磷酸才能进入糖酵解途径。磷酸才能进入糖酵解途径。l丙糖磷酸异构酶丙糖磷酸异构酶(0triose phosphate isomerase)正是负责正是负责这一转变的酶。这一转变的酶。l至此完成第一阶段，至此完成第一阶段，1分子葡萄糖转化为分子葡萄糖转化为2分子甘油醛分子甘油醛-3-

16、磷磷酸，消耗了酸，消耗了2分子分子ATP（第（第1、3步）。步）。5反应图5 5、二羟丙酮磷酸二羟丙酮磷酸转变为甘油醛转变为甘油醛-3-3-磷酸磷酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮甘油醛甘油醛-3-3-磷酸磷酸丙糖磷酸异构酶丙糖磷酸异构酶五五、酵解第二阶段酵解第二阶段 放能阶段的反应机制放能阶段的反应机制l（一）甘油醛（一）甘油醛-3-磷酸氧化成磷酸氧化成1，3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸l（二）（二） 1，3-二磷酸甘油酸转移高能磷酸基团形成二磷酸甘油酸转移高能磷酸基团形成ATPl (三三) 3-磷酸甘油酸转变为磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸l（四）（四） 2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙

17、酮酸磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸l（五）磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸并产生一个（五）磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸并产生一个ATP2 2甘油醛甘油醛-3-3-磷磷酸酸酵解第二阶段酵解第二阶段6. 甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸氧化成氧化成 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸l甘油醛甘油醛-3-磷酸的醛基氧化为羧基时将氧化过程产磷酸的醛基氧化为羧基时将氧化过程产生的能量贮存到生的能量贮存到ATP的分子中。甘油醛的分子中。甘油醛-3-磷酸的磷酸的氧化和磷酸化是在甘油醛氧化和磷酸化是在甘油醛-3-磷酸脱氢酶的催化下，磷酸脱氢酶的催化下，由由NAD+和无机磷酸参加实现的。和无机磷酸参加实现的。 1.甘油

18、醛甘油醛-3-磷酸脱氢酶的催化机制磷酸脱氢酶的催化机制 2.砷酸盐破坏砷酸盐破坏1,3-二磷酸甘油酸的形成二磷酸甘油酸的形成甘油醛甘油醛-3-3-磷酸磷酸无机磷酸无机磷酸甘油醛甘油醛-3-3-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸l甘油醛甘油醛-3-3-磷酸的醛基氧化为羧基；磷酸的醛基氧化为羧基；l氧化与磷酸化偶联进行；氧化与磷酸化偶联进行；l氧化过程产生的能量在分子内重新分配，形成高能磷酸酯键；氧化过程产生的能量在分子内重新分配，形成高能磷酸酯键；l甘油醛甘油醛-3-3-磷酸脱氢酶催化，由磷酸脱氢酶催化，由NAD+NAD+和无机磷酸参加实现的。和无机磷酸参加实现的。底物

19、水平磷酸化底物水平磷酸化: : 是指直接由一个代谢中间是指直接由一个代谢中间产物的高能磷酸基团断裂并转移产物的高能磷酸基团断裂并转移到到ADPADP分子上生成分子上生成ATPATP的过程。的过程。 底物氧化时，分子底物氧化时，分子内能进行了重新分布，形内能进行了重新分布，形成高能化学键，这一高能成高能化学键，这一高能键键（可以不是磷酸键）（可以不是磷酸键）断断裂生成裂生成ATPATP过程。过程。7、甘油酸甘油酸-1,3-二磷酸二磷酸 转移高能磷酸基团形成转移高能磷酸基团形成 ATPl 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化的催化下，将其以高能酸酐键连接在碳下，将

20、其以高能酸酐键连接在碳1位上的高能磷位上的高能磷酸基团转移到酸基团转移到ADP分子上形成分子上形成ATP。1,3-二磷酸二磷酸甘油酸则转变甘油酸则转变3-磷酸甘油酸。磷酸甘油酸。l此为酵解途径中此为酵解途径中第一个第一个直接产生直接产生ATP的反应，的反应，而且是而且是底物水平磷酸化底物水平磷酸化。7反应图反应图1,3-1,3-二二磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 此反应为酵解途径中此反应为酵解途径中第一个第一个直接产生直接产生ATPATP的反应，而且的反应，而且是是底物水平磷酸化底物水平磷酸化。8、 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸转变为转变为 2-磷酸甘

21、油酸磷酸甘油酸 磷酸甘油酸变位酶（磷酸甘油酸变位酶（mutase）催化甘油酸）催化甘油酸-3-磷酸变位生成甘油酸磷酸变位生成甘油酸-2-磷酸，反应可逆。磷酸，反应可逆。 需要一个重要的辅助因子：甘油酸需要一个重要的辅助因子：甘油酸-2,3-二磷酸二磷酸,不不论正反应还是逆反应，都必需先暂时形成甘油酸论正反应还是逆反应，都必需先暂时形成甘油酸-2,3-二磷酸二磷酸,然后才能生成终产物。然后才能生成终产物。 8反应图反应图甘油酸甘油酸-3-3-磷酸磷酸磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶甘油酸甘油酸-2-2-磷酸磷酸9、 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸脱水生成脱水生成 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸l 烯

22、醇化酶（烯醇化酶（enolase）催化甘油酸）催化甘油酸-2-磷酸的分子内脱水，磷酸的分子内脱水，生成磷酸烯醇式丙酮酸，反应可逆。生成磷酸烯醇式丙酮酸，反应可逆。l 这一步反应也可看作分子内氧化还原反应，分子内能量这一步反应也可看作分子内氧化还原反应，分子内能量重新分布，又一次产生了高能磷酯键。反应可以被氟离子抑重新分布，又一次产生了高能磷酯键。反应可以被氟离子抑制，因为制，因为F-与与Mg+和无机磷酸形成一个复合物，取代天然情和无机磷酸形成一个复合物，取代天然情况下酶分子上镁离子的位置，使酶失活，是第二个况下酶分子上镁离子的位置，使酶失活，是第二个底物水平底物水平磷酸化磷酸化的第一步的第一步

23、,但是，此时但是，此时ATP还没有生成。还没有生成。 9反应图烯醇化酶烯醇化酶甘油酸甘油酸-2-2-磷酸磷酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 此反应为酵解途径中此反应为酵解途径中第二次第二次底物水平磷酸化，底物水平磷酸化，但是，但是，此时只生成高能磷酸酯键，此时只生成高能磷酸酯键，ATPATP还没有生成。还没有生成。10、 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸转变为转变为丙酮酸丙酮酸并产生一个并产生一个ATP分子分子l这是由葡萄糖形成丙酮酸的最后一步反应。催化此反应的这是由葡萄糖形成丙酮酸的最后一步反应。催化此反应的酶称为丙酮酸激酶（酶称为丙酮酸激酶（Pyruvate kinase, PK）lPK

24、的催化活性需要的催化活性需要2价阳离子的参与，如镁离子和锰离子。价阳离子的参与，如镁离子和锰离子。PK是糖酵解途径中一个重要变构调节酶，是糖酵解途径中一个重要变构调节酶，ATP、长链脂肪、长链脂肪酸、乙酰酸、乙酰-CoA、丙氨酸都对该酶有抑制作用。而果糖、丙氨酸都对该酶有抑制作用。而果糖-1,6-二磷酸和磷酸烯醇式丙酮酸对该酶有激活作用。二磷酸和磷酸烯醇式丙酮酸对该酶有激活作用。 10反应图反应图丙酮酸激酶丙酮酸激酶磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸此反应为酵解途径中此反应为酵解途径中第二次第二次底物水平磷酸化底物水平磷酸化。11+12+12净生成净生成2ATP2ATP糖酵解途径的能

25、量计算糖酵解途径的能量计算六六、由由葡萄糖葡萄糖转变为转变为 2 分子分子丙酮酸丙酮酸能量转变的估算能量转变的估算 总反应式：总反应式：l葡萄糖葡萄糖+ 2Pi + 2ADP + 2NAD + 2丙酮酸丙酮酸 + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2Ol 消耗或产生消耗或产生ATPATP的反应的反应 消耗或产生消耗或产生ATPATP的分子数的分子数葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸 1 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸 果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸 1 21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 23-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 +22磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 2丙酮酸丙酮酸

26、+2总总 计计 +2七七、丙酮酸的去路丙酮酸的去路 丙酮酸以后途径随着机体所处的条件和发生在什么丙酮酸以后途径随着机体所处的条件和发生在什么样的生物体中各不相同。样的生物体中各不相同。下面讨论的是无氧条件下丙酮酸下面讨论的是无氧条件下丙酮酸的去路的去路(P67图图22-1) （一）生成乳酸（一）生成乳酸 （二）生成乙醇（二）生成乙醇 （三）有氧条件下，进一步氧化（三）有氧条件下，进一步氧化 G 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA CO2+H2O 糖酵解糖酵解氧化氧化三羧酸循环三羧酸循环（一）（一）生成乳酸生成乳酸 动物包括人在剧烈运动后发生供氧不足，缺氧的细胞必须动物包括人在剧烈运动后发生供氧不足，

27、缺氧的细胞必须用糖酵解产生用糖酵解产生ATP分子暂时满足对能量的需求。分子暂时满足对能量的需求。 丙酮酸的酮基被还原，生成乳酸。丙酮酸的酮基被还原，生成乳酸。在有氧条件下，在有氧条件下，NADH进呼吸链进呼吸链细细胞胞溶溶胶胶乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶l在无氧条件下每分子葡萄糖代谢形成乳酸的总方程式如下：在无氧条件下每分子葡萄糖代谢形成乳酸的总方程式如下：lC6H12O6+2ADP+2Pi2C3H6O3+2ATP+2H2Ol催化上述反应的酶称为催化上述反应的酶称为乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶。哺乳动物有两种不同的。哺乳动物有两种不同的乳酸脱氢酶亚基。一种是乳酸脱氢酶亚基。一种是M型（或型（或A型），一种是型

28、），一种是H型（或型（或B型），这两种亚基类型构成型），这两种亚基类型构成5 种同工酶：种同工酶：M4、M3H、M2H2、MH3、H4，催化相同的反应。催化相同的反应。l临床上利用测定血液中乳酸脱氢酶同工酶的比例关系作为诊临床上利用测定血液中乳酸脱氢酶同工酶的比例关系作为诊断心肌、肝脏的疾患的重要指标之一。断心肌、肝脏的疾患的重要指标之一。（二）（二）生成乙醇生成乙醇 酵母在无氧条件下，将丙酮酸转变为乙醇和二酵母在无氧条件下，将丙酮酸转变为乙醇和二氧化碳。这一过程实际包括两个反应步骤：氧化碳。这一过程实际包括两个反应步骤：1、丙酮酸脱羧形成乙醛和二氧化碳，由、丙酮酸脱羧形成乙醛和二氧化碳，由丙

29、酮酸脱丙酮酸脱羧酶羧酶催化催化2、乙醛由、乙醛由NADH+H还原生成乙醇同时产生氧化型还原生成乙醇同时产生氧化型NAD+，由，由乙醇脱氢酶乙醇脱氢酶催化。催化。 生醇发酵生醇发酵丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶乙醇脱氢酶乙醇脱氢酶八、糖酵解作用的调节八、糖酵解作用的调节 (一一) 磷酸果糖激酶（磷酸果糖激酶（PFK）是关键酶）是关键酶 (二二) 果糖果糖-2，6-二磷酸对酵解的调节作用二磷酸对酵解的调节作用 （三）己糖激酶和丙酮酸激酶对糖酵解的调（三）己糖激酶和丙酮酸激酶对糖酵解的调节作用节作用 (一一) 磷酸果糖激酶是关键酶磷酸果糖激酶是关键酶l 在糖酵解途径中由在糖酵解途径中由己糖激酶、磷酸果糖激

30、酶己糖激酶、磷酸果糖激酶和和丙酮酸激丙酮酸激酶酶催化的反应实际催化的反应实际都是不可逆反应都是不可逆反应，因此，这三种酶都具，因此，这三种酶都具有调节糖酵解途径的作用。有调节糖酵解途径的作用。磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶是哺乳动物酵解是哺乳动物酵解途径的重要调节酶，途径的重要调节酶，该酶受到高浓度该酶受到高浓度ATP的抑制的抑制。l 糖酵解作用不只是在缺氧条件下糖酵解作用不只是在缺氧条件下提供能量提供能量，也为生物合，也为生物合成成提供碳骨架提供碳骨架，因此，碳骨架需要的情况也必然影响酵解，因此，碳骨架需要的情况也必然影响酵解作用的速度。作用的速度。柠檬酸对磷酸果糖激酶的抑制作用柠檬酸对磷酸果糖激

31、酶的抑制作用正具有这正具有这种意义，柠檬酸是通过加强种意义，柠檬酸是通过加强ATP的抑制效应来抑制磷酸果的抑制效应来抑制磷酸果糖激酶的活性，从而使糖酵解过程减慢。糖激酶的活性，从而使糖酵解过程减慢。 (二二) 果糖果糖-2，6-二磷酸对酵解的二磷酸对酵解的调节作用调节作用l 进入进入80年代后，又发现了酵解过程的一个年代后，又发现了酵解过程的一个新的调节物：新的调节物：果糖果糖-2，6-二磷酸二磷酸，它是，它是磷酸果糖磷酸果糖激酶激酶强有力的激动剂。强有力的激动剂。它可提高果糖激酶与果糖它可提高果糖激酶与果糖-6-6-磷酸的亲和力并降低磷酸的亲和力并降低ATPATP的抑制效应。的抑制效应。（三

32、）（三）己糖激酶和丙酮酸激酶对糖己糖激酶和丙酮酸激酶对糖酵解的调节作用酵解的调节作用 己糖激酶己糖激酶的催化作用受到它催化生成的产物的催化作用受到它催化生成的产物葡萄糖葡萄糖-6-磷磷酸酸的抑制。的抑制。 丙酮酸激酶丙酮酸激酶催化磷酸烯醇式丙酮酸生成催化磷酸烯醇式丙酮酸生成 ATP和丙酮酸。和丙酮酸。丙氨酸丙氨酸对丙酮酸激酶的变构抑制效应，也使酵解过程减慢。对丙酮酸激酶的变构抑制效应，也使酵解过程减慢。 果糖果糖-1，6-二磷酸二磷酸对对丙酮酸激酶丙酮酸激酶的激活作用，使糖酵解的激活作用，使糖酵解过程的反应中间产物能够顺利地往下一步进行。过程的反应中间产物能够顺利地往下一步进行。九九、其他六碳

33、糖进入糖酵解途径其他六碳糖进入糖酵解途径l 淀粉和糖原经消化后都转变成淀粉和糖原经消化后都转变成葡萄糖葡萄糖进入糖进入糖酵解途径。水果和由蔗糖水解产生酵解途径。水果和由蔗糖水解产生果糖果糖，由乳糖，由乳糖水解产生的水解产生的半乳糖半乳糖，由糖蛋白等多糖经消化产生，由糖蛋白等多糖经消化产生的的甘露糖甘露糖都是通过转变成糖酵解途径的中间产物都是通过转变成糖酵解途径的中间产物而进入糖酵解途径。而进入糖酵解途径。 （一）果糖（一）果糖 （二）半乳糖（二）半乳糖 （三）甘露糖（三）甘露糖1、甘油甘油-3-磷酸穿梭途径磷酸穿梭途径在传递在传递NADH电子中的电子中的特殊作用（特殊作用（P139图图24-2

34、8)肌肉、神经组织等肌肉、神经组织等 甘油甘油- - -磷酸穿梭作用磷酸穿梭作用 胞液内胞液内 甘油甘油- - -磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶 线粒体内线粒体内 甘油甘油- - -磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶2、苹果酸苹果酸-天冬氨酸穿梭途径天冬氨酸穿梭途径(P140图图24-29)心脏、肝脏等心脏、肝脏等糖酵解糖酵解 小结小结1.1.全过程：两个阶段，全过程：两个阶段，1010步反应，需步反应，需1010种酶种酶2. 2. 三个关键酶？三个关键酶？三个三个不可逆反应！不可逆反应！3. 3. 调节位点：调节位点： 己糖激酶己糖激酶 G-6-PG-6-P； 磷酸果糖磷酸果糖激酶激酶 ATPATP、柠檬酸、脂肪酸

35、；、柠檬酸、脂肪酸； ADPADP、AMPAMP； 丙酮酸丙酮酸激酶激酶 乙酰乙酰CoACoA、ATPATP； ADPADP、AMPAMP4. 4. 定位：细胞质定位：细胞质5. 5. 意义：产生少许能量，产生一些中间产物如，丙酮酸意义：产生少许能量，产生一些中间产物如，丙酮酸 和甘油等和甘油等6. 6. 底物水平的底物水平的磷酸化（磷酸化（2 2次）次） 1.1.全过程：全过程：2. 2. 关键酶？关键酶？ 不可逆反应！不可逆反应！3. 3. 定位：定位：4. 4. 磷酸化磷酸化烯醇化酶烯醇化酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶细胞质细胞质2 2次底物水平的次底物水平的磷酸化磷酸化两个阶段，两个阶段，10

36、10步反应，步反应，需需1010种酶种酶三个关键酶？三个关键酶？不可逆反应！不可逆反应！ 5. 5. 调节位点：调节位点： 己糖激酶己糖激酶 G-6-PG-6-P； 磷酸果糖磷酸果糖激酶激酶 ATPATP、柠檬酸、脂肪酸；、柠檬酸、脂肪酸； ADPADP、AMPAMP； 丙酮酸丙酮酸激酶激酶 乙酰乙酰CoACoA、ATPATP； ADPADP、AMPAMP6. 6. 意义：产生少许能量，意义：产生少许能量， 产生一些中间产物，产生一些中间产物， 如丙酮酸和甘油等如丙酮酸和甘油等甘油醛甘油醛-3-3-磷酸磷酸无机磷酸无机磷酸甘油醛甘油醛-3-3-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶1,3-1,3-二磷酸甘油酸二

37、磷酸甘油酸l甘油醛甘油醛-3-3-磷酸的醛基氧化为羧基；磷酸的醛基氧化为羧基；l氧化与磷酸化偶联进行；氧化与磷酸化偶联进行；l氧化过程产生的能量在分子内重新分配，形成高能磷酸酯键；氧化过程产生的能量在分子内重新分配，形成高能磷酸酯键；l甘油醛甘油醛-3-3-磷酸脱氢酶催化，由磷酸脱氢酶催化，由NAD+NAD+和无机磷酸参加实现的。和无机磷酸参加实现的。第第2424章章 生物氧化生物氧化 电子传递和氧化磷酸化作用电子传递和氧化磷酸化作用生物氧化生物氧化(biological oxidation) ： 糖、脂、蛋白质等有机物在细胞内氧化分解生糖、脂、蛋白质等有机物在细胞内氧化分解生成二氧化碳和水并

38、放出能量形成成二氧化碳和水并放出能量形成ATP的过程。的过程。l一、氧化一、氧化还原电势还原电势l二、电子传递和氧化呼吸链二、电子传递和氧化呼吸链l三、氧化磷酸化作用三、氧化磷酸化作用Biochemistry三三、氧化磷酸化作用氧化磷酸化作用(一一) 线粒体的结构线粒体的结构 (二二) 氧化磷酸化作用机制氧化磷酸化作用机制 (三三) 质子梯度的形式质子梯度的形式 (四四) ATP合成机制合成机制 (五五) 氧化磷酸化的解偶联和抑制氧化磷酸化的解偶联和抑制(六六) 细胞溶胶内细胞溶胶内NADH的再氧化的再氧化(七七) 氧化磷酸化的调控氧化磷酸化的调控 (八八) 葡萄糖彻底氧化的总结算葡萄糖彻底氧

39、化的总结算 (九九) 氧的不完全还原氧的不完全还原氧化磷酸化氧化磷酸化 与与 底物水平磷酸化底物水平磷酸化 定义定义（六）（六）细胞溶胶内细胞溶胶内NADH的再氧化的再氧化l 糖酵解是在细胞溶胶中进行的，呼吸链是在线粒糖酵解是在细胞溶胶中进行的，呼吸链是在线粒体内膜上。体内膜上。细胞溶胶内的细胞溶胶内的NADH不能透过线粒体内膜不能透过线粒体内膜进入线粒体氧化。进入线粒体氧化。因此，需要通过两种因此，需要通过两种“穿梭穿梭”途径途径解决解决NADH再氧化问题。在不同组织中，再氧化问题。在不同组织中，NADH再氧再氧化走不同化走不同“穿梭穿梭”途径。途径。l1、甘油甘油-3-磷酸穿梭途径磷酸穿梭途径在传递在传递NADH电子中的特殊电子中的特殊作用。作用。l2、苹果酸苹果酸-天冬氨酸穿梭途径天冬