第20章糖酵解师姐找帮助真题资源

结构物质1、糖脂、糖蛋白构成生物膜2、核糖构成核酸3、抗体、酶、激素、受体均有糖功能物质保持水分防止信息传递细胞识别防止血液凝固只从糖代谢中获能的组织脑视网膜血红细胞胚胎机体中所需的能量70%来自糖分解供能糖供能没副作用在无氧情况下糖也可供能来源1、从食物中获取2、体内糖异生淀粉（糖原）纤维素（反刍动物）（由非糖物质转化）糖类物质进入体内（细胞内）的途径：肠腔（多糖、寡糖及二糖分解为单糖）--------肠粘膜细胞------肠壁毛细血管

肝静脉

肝血液（血糖）---组织糖的转运血糖浓度80-120mg/100ml血糖浓度>160mg/100ml血糖浓度<70mg/100ml血液中的糖主要是葡萄糖，称为血糖。血糖含量是体内糖代谢的一项重要指标正常高血糖低血糖受很多激素调节，范围恒定氧化分解CO2,

H2O,

ATP血糖糖原转化脂肪酸、氨基酸等糖代谢概况多糖和低聚糖的酶促降解1.胞外降解(水解过程)细胞外胞外水解酶细胞内储备的糖原或淀粉磷酸化酶活化、水解转移酶去分枝酶断支链磷酸酶活化、水解单糖多糖和低聚糖（淀粉酶、寡糖酶）主要是葡萄糖2.胞内降解（磷酸分解）如此复杂步骤的生物意义？有效地控制能量的产生，加以转化！原子能→电能

缓慢受控糖化学键能→ATP化学能

缓慢受控产生生物

所需的中间产物！总论酸葡萄糖“糖酵解”不需氧“磷酸戊糖途径”需氧“三

”有氧情况“乙醛酸循环”好氧生物CO2

+

H2O乳酸缺氧情况

“乳酸发酵”厌氧“乳酸发酵”、“乙醇发酵”生物乳酸或乙醇CO2

+

H2O重点有氧呼吸糖在有氧存在下分解为CO2

、水和放出能量无氧呼吸糖的无氧分解过程酵解、发酵糖酵解（Glycolysis)——EMP途径酸，无氧条件下，1葡萄糖分解产生2并伴随ATP生成的过程。位置：细胞质细胞质G

→

2

酸

+

2NADH

+

2ATP酸—、糖酵解的研究历史解释发酵现象的人1854-1864Louis

Paster发酵是由微生物引起的发现酵解本质的人1897

榨酵母汁蔗糖Hans

Buchner

和Eduard

Buchner发酵并不需要整个完整细胞参与1897,

Eduard

Buchner

(Germany),accidental

observation

:

sucrose

(as

apreservative)

was

rapidly

fermented

intoalcohol

by

cell-free

yeast

extract.The

accepted

view

that

fermentation

isinextricably

tied

to

living

cells

(i.e.,

thevitalistic

dogma)

was

shaken

andBiochemistry

was

born:

Metabolismbecame

chemistry!The

Nobel

Prize

in

Chemistry

1907Hfor

his

biochemicalermentat1on

禺＇researchesand

his

discovery

of

cell

-

rreeEduard

BuchnerGermanyLandwirtschaftliche

Hochschule

(Agricultural

College)Berlin,

Germany1860

-

19171900s,

Arthur

Harden

and

WilliamYoung

：Pi

is

needed

for

yeast

juice

toferment

glucose,

a

hexose

diphosphate(fructose

1,6-bisphosphate)

was

isolated.1900s,

Arthur

Harden

and

WilliamYoung

(Great

Britain)

separated

the

yeastjuice

into

two

fractions:

one

heat-labile,nondialyzable

zymase

(enzymes)

and

theother

heat-stable,

dialyzable

cozymase(metal

ions,

ATP, ,

NAD+).Prize i_n

ChemistryThe

Nobel1929"

fo

rt

h

e

i

rsugar

andin

v

e

s

t

ig

a

t

io

n

s

on

t

he

fer

ment

at

io

n

offer

ment

at

ive enzymes

',Presentation

SoeechSir Arthur

HardenGreat

BritainLondon

UniversityLondon,

Great

Britain1865

-

1940Hans

von

Euler-ChelpinStockholm

UniversityStockholm,

Sweden1873

-

19641910s-1930s,

Gustav

Embden

and

OttoMeyerhof(Germany),

studied

muscle

andits

extracts:–Reconstructed

all

the

transformationsteps

from

glycogen

to

lactic

acid

in

vitro;revealed

that

many

reactions

of

lactic

acid(muscle) and

alcohol

(yeast)fermentations

were

the

same!–Discovered

that

lactic

acid

is

reconvertedto

carbohydrate

in

the

presenceofO2(gluconeogenesis);

observed

that

somephosphorylated

compounds

are

energy-rich.The

Nobel

Prize

in

Physiology

orMedicine

1922Presentation沁eech"

f

or

hi

s

discovery r

e

l

a

t

i

n

g

to

t

h

e

productionof

heatin

themuscle

＇，Sir

ArchibaldVivian

HillGreat

BritainLondon

UniversityLondon,

Great

Britain1886

-

1977"for

his

discovery

of

the

fixed

relationship

betweentheconsumptionof

oxygenand

the

metabolismof

lactic

acid

in

themuscle扩Otto

Fritz

M.eyerhofGermanyKiel

University·Kiel,

Germany1884

-

1951Bio釭酶Glycolysis

was

also

known

asEmbden-Meyerhof

pathway.The

whole

pathway

of

glycolysis(Glucose

to

pyruvate)

waselucidated

by

the

1940s.与酵解有关的物质：（1）磷酸（磷酸酯）OHHOCH2O

PP

OCH2O1，6-二磷酸果糖6-磷酸葡萄糖OHOCH2OPOHHOCH2OHP

OCH2O6-磷酸果糖234辅酶（NAD+）、ATP及金属离子抑制剂（碘乙酸、氟化物）二、糖酵解过程概述1、碳骨架的变化：6C糖葡萄糖或

葡萄糖2个3C糖2

乳酸2

乙醇+2

CO22、能量的变化酵解（产生乳酸））发酵（产生物质代谢放能过程2ATP2ATP+Pi

ATP吸能过程P3OHHOCH2O

PP

OCH2O12546H2C

OCH2COHP磷酸二羟2

3OH1HOCH2OHP

OCH2O②异构6-磷酸果糖OHCOHH2C

OP56HHC磷酸甘油醛PPOC

OHCOHH2C

O1，3-二磷酸甘油酸POCHHCOHH2C

O3-磷酸甘油酸O2-磷酸甘油酸OOP

CHPCH2磷酸烯醇式

酸OHC

OC

OCH3酸6-磷酸葡萄糖OHOCH2OPG葡萄糖①活化④裂解⑥脱氢O

⑤异构+OHHOCH2O

PP

OCH2O1，6-二磷酸果糖③活化⑦产能O

⑧异构C

O

⑩产能H

O

⑨脱水4OCHHCH2COH3、糖酵解中间产物都是磷酸化合物意义：123带有极性，不易随便出入细胞被酶识别，与酶结合传递能量三、糖酵解过程全图Glucose

+

2 +

2Pi

+

2NAD+2

pyruvate

+

2ATP

+

2H2O+

2NADH

+2H+葡萄糖葡萄糖-6-磷酸果糖-6-磷酸果糖-1，6-二磷酸酸烯醇式酸磷酸二

甘油醛羟

+

3-磷酸甘油酸-1，3-二磷酸磷酸烯醇式

酸2-磷酸-甘油酸3-磷酸-甘油酸乳酸乙醇乙醛P3OHHOCH2O

PP

OCH2O12546H2C

OCH2COHP磷酸二羟2

3OH1HOCH2OHP

OCH2O②异构6-磷酸果糖OHCOHH2C

OP56HHC磷酸甘油醛PPOC

OHCOHH2C

O1，3-二磷酸甘油酸POCHHCOHH2C

O3-磷酸甘油酸O2-磷酸甘油酸OOP

CHPCH2磷酸烯醇式

酸OHC

OC

OCH3酸6-磷酸葡萄糖OHOCH2OPG葡萄糖①活化④裂解⑥脱氢O

⑤异构+OHHOCH2O

PP

OCH2O1，6-二磷酸果糖③活化⑦产能O

⑧异构C

O

⑩产能H

O

⑨脱水4OCHHCH2COH粉匣亘且已寻二乙醇竺尸AD+NADH©6－磷酸葡萄糖（邓－磷酸果糖`

A

T

P -

l心P1, 6－二磷酸果糖仅

©

飞二酸NAD+NADHI,.

r遠－－－匠匡回归＋1@磷酸

烯

醇

式 酸

七3－磷酸甘油睦壬匡1, 3－二磷酸甘油酸常轻＋13－磷酸甘油酸［＠2-磷酸甘油酸l于磷酸二轻两个阶段：1、准备阶段：消耗ATP2、放能阶段：产生ATP和NADH四、糖酵解第一阶段的反应葡萄糖糖原（淀粉）ATP①己糖激酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶1-磷酸葡萄糖②磷酸葡萄糖异构酶6-磷酸果糖ATP③磷酸果糖激酶1．6—二磷酸果糖④醛缩酶3-磷酸甘油醛

磷酸二羟①活化Δ

G=

-7.5kcal/mol(不可逆)②异构Δ

G=

-0.6kcal/mol(可逆)③二次活化Δ

G=

-5.0kcal/mol(不可逆)④裂解Δ

G=

-0.3kcal/mol(可逆)磷酸化酶磷酸1（一）葡萄糖的磷酸化Phosphorylation

of

Glucoseirreversible

under

intracellular

conditions的作用需Mg2+（或其他二价离子）己糖激酶(hexokinase)HexokinaseGlucoseInducedfitMg2+-ATP结合时的构象变化使ATP与葡萄糖上的6位羟基靠近己糖激酶：12专一性不强(mannose/fructose)受产物葡萄糖-6-磷酸和

抑制（变构抑制剂）葡萄糖激酶（肝脏）：12只作用于葡萄糖对葡萄糖的Km较大（与己糖激酶相比）[葡萄糖]较高时作用，G6P促进糖原不受产物葡萄糖-6-磷酸的抑制3G

G6P意义：活化葡萄糖；磷酸化后葡萄糖无法出细胞，——是细胞的保糖机制。①OHOHHOHHOHHHOHHO

CH2葡萄糖GATPOHOHHOHHHOHP

O

CH2H

OH6-磷酸葡萄糖G-6-PMg+己糖激酶（二）G6P异构化成果糖-6-磷酸Conversion

of

Glucose-6-Phosphate

to

Fructose-6-Phosphateketose

（F6P）Reversiblealdose

（G6P）可逆磷酸葡萄糖异构酶磷酸果糖异构酶

异构时，开环意义：使羰基从1位C上转移到2位C上，1位C上-OH游离——为第二次磷酸化打基础②CH2OHC

OHO

C

HH

C

OHH

C

OHCH2O

POHOHHOHHHOHP

O

CH2H

OH6-磷酸葡萄糖G-6-P6-磷酸果糖

F-6-P磷酸己糖异构酶（三）F6P形成果糖-1，6-二磷酸Phosphorylation

of

F6P

to

Fructose-1,6-BisphosphateOne

subunitof

the

tetramericphosphofructokinase-1(PFK-1)Regulatory

ATPCH2OHC

OHO

C

HH

C

OHH

C

OHCH2O

P6-磷酸果糖F-6-PATPMg2+C

OHO

C

HH

C

OHH

C

OHCH2O

PCH2O

P1,6-二磷酸果糖

F-1,6-BP6-磷酸果糖激酶-1PFK-2催化fructose-2,6-bisphosphate

形成在一些细菌绝大多数植物中there

is

a

phosphofructokinase

that

usespyrophosphate

(PPi),

not

ATP,

as

thephosphate

group

donor

in

the

synthesis

offructose-1,6-bisphosphate:F-6-P

+PPi

F-1,6-BP

+

PiΔG°'

=

-14

kJ/molMg2+磷酸果糖激酶—11ATP抑制ATP既是底物又是变构抑制剂怎么实现？结合部位不同2AMP去除ATP抑制作用实际上，AMP/ATP

比值调节酶活性3[H+]过高抑制酶活性避免酸（兔）不同型PFK的抑制剂PFK-A（心肌、骨骼肌）：磷酸肌酸、柠檬酸、PiPFK-B（肝、红细胞）PFK-C（脑）：2，3-二磷酸甘油酸：腺嘌呤核苷酸同工酶葡萄糖

1,

6-二磷酸果糖CH2OHOHOH

HOHH

O

HMgCH2OPO3H2O

HOH

HH己糖磷酸激酶H

OH葡萄糖OH

OHH

OH6－磷酸葡萄糖HOH磷酸己糖异构酶6-磷酸果糖HOHOHCH2OHH2O3PO

CH2OHOHOHH2O3PO

CH2OOHHHOHOH2CH

OH2OOHH磷酸果糖激酶己糖激酶HO

CHATPATPCH2OPO3H2ATPMg果糖1,6-二磷酸果糖2+2+Mg2+（四）F-1,6-BP裂解Cleavage

of

Fructose-1,6-Bisphosphate123456aldehydeketone醛缩酶（

aldolase）以逆反应命名这个反应在标准状况下是吸能反应

在生理条件下是放能反应，两个三碳糖不断被消耗高等植物组织脊椎动物组织的醛缩酶不需要二价离子Aldolase-Ⅰ

type（A，B，C）许多微生物的（细菌、酵母、真菌及藻类）醛缩酶含Zn2+Aldolase-Ⅱ

type④C

OHO

C

HH

C

OHH

C

OHCH2OPCH2O

P1,6-二磷酸果糖F-1,6-BPCHOH

C

OHCH2O

PCH2O

PC

OCH2OH磷酸二羟3-磷酸甘油醛醛缩酶（5）

两个磷酸丙糖的互变Interconversion

of

the

Triose

Phosphates丙糖磷酸异构酶8股β折叠链环抱成每条β折叠

有α螺旋由无规卷曲相连该反应平衡点时：[甘油醛-3-磷酸]K==

4.74x10-2[磷酸二羟

]生理状况下：磷酸甘油醛不断被消耗磷酸二羟

不断地被异构化1,

6-二磷酸果糖

3-磷酸甘油醛1,6-二磷酸果糖HOHHOHOHCH2OPO3H2H2O3PO

CH2OCH2OPO3H2

C

OCH2OH磷酸二羟CHOCHOHCH2OPO3H23－磷酸甘油醛96％4％醛缩酶磷酸丙糖异构酶酶五、糖酵解第二阶段的反应——放能阶段23-磷酸甘油醛2NAD+

⑤磷酸丙糖异构酶⑥3-磷酸甘油醛脱氢酶NADH

＋

H1.3-二磷酸甘油酸23-磷酸甘油酸2酸2-磷酸甘油酸

2

烯醇式⑨烯醇化酶磷酸二羟⑤异构Δ

G=

-0.6kcal/mol(可逆)⑦磷酸甘油酸激酶ATP⑥氧化磷酸化Δ

G=

-0.4kcal/mol(可逆)⑦产能1⑩产能2Δ

G=

-4.0kcal/mol(不可逆)Δ

G=

+0.3kcal/mol(可逆)⑧异构Δ

G=

+0.2kcal/mol⑨脱水Δ

G=-

0.8kcal/mol⑧磷酸甘油酸变位酶(可逆)H20

磷酸（可逆）ATP2⑩

酸激酶酸Pi（一）甘油醛-3-磷酸的氧化Oxidation

of

Glyceraldehyde-3-Phosphateto

1,3-Bisphosphoglycerate甘油醛-3-磷酸脱氢酶产生1，3-BPG，还原性辅酶Ⅰ甘油醛-3-磷酸脱氢酶活性中心含游离-SH碘乙酸会抑制该酶的活性——不可逆砷酸盐与磷酸结构相似——替代磷酸形成1-砷酸-3-磷酸甘油酸水解为3-磷酸甘油酸无法形成形成高能磷酸键解偶联剂⑥CHOCHOHCH2O

PCCHOHO～P3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+PiCH2O

P1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油醛脱氢酶（二）高能磷酸基团的转移Transfer

of

Phosphate

from

1,3-

BPG

to底物磷酸化Enzyme

is

named

for

the

reverse

reactionSubstra evel

phosphorylationFor

ATP

generation⑦CCHOHO～PCOOHCHOHCH2O

P3-磷酸甘油酸ATP磷酸甘油酸激酶CH2O

P1,3-二磷酸甘油酸糖酵解中第一个产生ATP的反应底物水平磷酸化（三）

3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸Converston

of

3-Phosphoglycerate

to

2-PG磷酸甘油酸变位酶⑧COOHCHOHCH2O

P3-磷酸甘油酸COOHCH

O

PCH2OH2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶2，3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油醛2-磷酸甘油酸CHOHCH2OPO3H23

－磷酸甘油醛CH

OPO

H2

3

2COPO3H2CHOHONADH+

H+NAD+

CHO1,3-二磷酸甘油酸ATPg磷酸甘油酸激酶OCOHCHOHCH2OPO3H23-磷酸甘油酸COHCHOPO3H2CH2OH2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶O（四）磷酸烯醇式

酸生成Dehydration

of

2-Phosphoglycerate

toPhosphoenolpyruvate烯醇化酶与2价离子结合后才有活性氟化物——抑制剂⑨COOHCH

O

PCH2OH2-磷酸甘油酸H2OCOOHC

O～PCH2酸磷酸烯醇式(PEP)Mg2+烯醇化酶（五）

酸及ATP的产生Transfer

of

the

Phosphate

Group

fromPhosphoenolpyruvate

to2-磷酸甘油酸酸OC

O

HC

H

O

P

O

3

H

2C

H

2

O

H2-磷酸甘油酸烯醇化酶M

g2

+OC

O

HC O

P

O

3

H

2CH

2磷酸烯醇式酸OC

O

HC

H

O

HCH

2酸激酶M

gA

T

P烯醇式酸C

O

O

HC

OCH

3酸六、由葡萄糖转变为丙酮酸的能量变化酸ATP产能步骤：3-磷酸甘油醛NAD+⑥3-磷酸甘油醛脱氢酶NADH

＋

H1.3-二磷酸甘油酸⑦磷酸甘油酸激酶ATP3-磷酸甘油酸磷酸烯醇

⑩

酸激酶式

酸3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油酸激酶葡萄糖ATP①己糖激酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶1-磷酸葡萄糖②磷酸葡萄糖异构酶6-磷酸果糖ATP③磷酸果糖激酶1．6—二磷酸果糖④醛缩酶3-磷酸甘油醛

磷酸二羟①活化Δ

G=

-7.5kcal/mol(不可逆)②异构Δ

G=

-0.6kcal/mol(可逆)③二次活化Δ

G=

-5.0kcal/mol(不可逆)④裂解Δ

G=

-0.3kcal/mol(可逆)糖原（淀粉）磷酸化酶磷酸12(⑦)

+

2(⑩)

-

1(①)

-

1(②)

=

2ATPG为起始物胞内多糖为起始物2(⑦)

+

2(⑩)

-

1(②)

=

3ATP其他单糖通过转化为糖酵解中间产物形式进入糖酵解。很高糖原（葡萄糖）

2乳酸

+3ATP△Go`=

—

44Kcal/mol每生成1ATP固定了7.3Kcal/mol能量葡萄糖

获能效率＝

2×7.3/47 =

31%糖原

获能效率＝

3×7.3/44 =

49.7%但葡萄糖

CO2

＋

H2O△Go`=

—

686Kcal/mol葡萄糖

获能效率＝

2×7.3/686 =

2.1%

很低糖

原获能效率＝

3×7.3/686 =

3.1%糖酵解产能效率葡萄糖

2乳酸

+

2ATP△Go`=

—

47Kcal/mol七、无氧条件酸的去路有氧情况“三

”“乙醛酸循环”CO2

+H2O“乳酸发酵”、“乙醇发酵”缺氧情况

乳酸或乙醇酸（一）乳酸发酵COCH3COOH

NADH

+

HNAD++C其生物意义？消耗糖酵解脱下的

H，保持细胞内的pH稳定。乳酸脱氢酶（LDH）LDH1（α

α

α

α，α4），分布于心肌，HLDH2（

αα

αβ

，α3β）LDH3（

α

α

β

β

，

α2β2

）LDH4（

α

β

β

β，

αβ3

）LDH5（

β

β

β

β，β4

），分布于骨骼肌，MLDH催化酸还原成乳酸乳酸脱氢氧化成

酸心脏、脑、肾LDH1含量高—Km—高生成

酸骨骼肌中LDH5含量高K—m—低生成乳酸（二）乙醇发酵COOHCCH3CO2CH3NADNADH

++H+O+

TPPHC

O酸脱羧酶

乙醇脱氢酶CH2OH

乙醇CH3八、糖酵解作用的调节限速反应/关键反应在物质代谢整个反应链中，某一步反应速度决定整个反应链的速度，这一步反应称~催化该反应的酶称限速酶/关键酶糖酵解途径限速酶：己糖激酶、磷酸果糖