生物化学第八章糖酵解

生物化学第八章糖酵解第1页，课件共94页，创作于2023年2月1．掌握糖酵解步骤、部位、特点；2．掌握糖酵解过程中关键酶、生理意义及其调节第2页，课件共94页，创作于2023年2月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)细胞外多糖和低聚糖胞外水解酶2.胞内降解（磷酸分解）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、水解单糖主要是葡萄糖（淀粉酶、寡糖酶）第3页，课件共94页，创作于2023年2月

氧化分解CO2,H2O,ATP

血糖合成糖原转化脂肪酸、氨基酸等第4页，课件共94页，创作于2023年2月总论丙酮酸葡萄糖“糖酵解”不需氧“磷酸戊糖途径”需氧有氧情况缺氧情况好氧生物厌氧生物“三羧酸循环”“乙醛酸循环”

CO2+H2O“乳酸发酵”乳酸“乳酸发酵”、“乙醇发酵”乳酸或乙醇

CO2+H2O重点第5页，课件共94页，创作于2023年2月有氧呼吸

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、发酵第6页，课件共94页，创作于2023年2月糖酵解（Glycolysis)——EMP途径无氧条件下，1葡萄糖分解产生2丙酮酸，并伴随ATP生成的过程。位置：细胞质细胞质

G

→

2丙酮酸+2NADH+2ATP丙酮酸第7页，课件共94页，创作于2023年2月糖酵解的研究历史解释发酵现象的人1854-1864

LouisPaster

发酵是由微生物引起的第8页，课件共94页，创作于2023年2月发现酵解本质的人1897榨酵母汁蔗糖

HansBuchner和EduardBuchner

发酵并不需要整个完整细胞参与第9页，课件共94页，创作于2023年2月第10页，课件共94页，创作于2023年2月1900s,ArthurHardenandWilliamYoung：Pi

isneededforyeastjuicetofermentglucose,ahexosediphosphate(fructose1,6-bisphosphate)wasisolated.第11页，课件共94页，创作于2023年2月1900s,ArthurHardenandWilliamYoung(GreatBritain)separatedtheyeastjuiceintotwofractions:oneheat-labile,nondialyzablezymase

(enzymes)

andtheotherheat-stable,dialyzable

cozymase(metalions,ATP,ADP,NAD+).第12页，课件共94页，创作于2023年2月第13页，课件共94页，创作于2023年2月1910s-1930s,GustavEmbdenandOttoMeyerhof(Germany),studiedmuscleanditsextracts:Reconstructedallthetransformationstepsfromglycogentolacticacidinvitro;revealedthatmanyreactionsoflacticacid(muscle)andalcohol(yeast)fermentationswerethesame!DiscoveredthatlacticacidisreconvertedtocarbohydrateinthepresenceofO2(gluconeogenesis);observedthatsomephosphorylatedcompoundsareenergy-rich.

第14页，课件共94页，创作于2023年2月第15页，课件共94页，创作于2023年2月第16页，课件共94页，创作于2023年2月Glycolysiswasalsoknownas

Embden-Meyerhofpathway.Thewholepathwayofglycolysis(Glucosetopyruvate)waselucidatedbythe1940s.第17页，课件共94页，创作于2023年2月一、糖酵解过程概述第18页，课件共94页，创作于2023年2月1、碳骨架的变化：

6C糖2个3C糖葡萄糖2乳酸或葡萄糖2乙醇+2CO2第19页，课件共94页，创作于2023年2月2、能量的变化

酵解（产生乳酸）2ATP

发酵（产生酒精）2ATP物质代谢放能过程ADP+PiATP吸能过程第20页，课件共94页，创作于2023年2月P3PPOOHOHCH2CH2OO12546P磷酸二羟丙酮123+P②异构6-磷酸果糖P564磷酸甘油醛PP1，3-二磷酸甘油酸PCOHCOHH2COOH3-磷酸甘油酸P2-磷酸甘油酸P磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸6-磷酸葡萄糖PG葡萄糖①活化④裂解⑥脱氢⑤异构PP1，6-二磷酸果糖③活化⑦产能⑨脱水⑧异构⑩产能HHOH第21页，课件共94页，创作于2023年2月3、糖酵解中间产物都是磷酸化合物意义：（1）带有极性，不易随便出入细胞（2）被酶识别，与酶结合（3）传递能量第22页，课件共94页，创作于2023年2月

二、糖酵解过程全图Glucose+2ADP+2Pi+2NAD+ 2pyruvate+2ATP+2H2O+2NADH+2H+第23页，课件共94页，创作于2023年2月葡萄糖葡萄糖-6-磷酸果糖-6-磷酸果糖-1，6-二磷酸丙酮酸磷酸二甘油醛烯醇式丙酮酸羟丙酮+3-磷酸甘油酸-1，3-二磷酸磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸-甘油酸2-磷酸-甘油酸

乳酸乙醇乙醛第24页，课件共94页，创作于2023年2月第25页，课件共94页，创作于2023年2月两个阶段：1、准备阶段：消耗ATP2、放能阶段：产生ATP

和NADH第26页，课件共94页，创作于2023年2月三、糖酵解第一阶段的反应活化及裂解第27页，课件共94页，创作于2023年2月1第28页，课件共94页，创作于2023年2月（一）葡萄糖的磷酸化

PhosphorylationofGlucose

irreversibleunderintracellularconditions第29页，课件共94页，创作于2023年2月

己糖激酶

的作用需Mg2+（或其他二价离子）

(hexokinase)第30页，课件共94页，创作于2023年2月HexokinaseGlucoseInducedfitMg2+-ATP结合时的构象变化使ATP与葡萄糖上的6位羟基靠近第31页，课件共94页，创作于2023年2月己糖激酶：（1）专一性不强(mannose/fructose)（2）受产物葡萄糖-6-磷酸和ADP抑制（变构抑制剂）葡萄糖激酶（肝脏）：（1）只作用于葡萄糖（2）对葡萄糖的Km较大（与己糖激酶相比）

[葡萄糖]较高时作用，G6P促进糖原合成（3）不受产物葡萄糖-6-磷酸的抑制第32页，课件共94页，创作于2023年2月G

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。第33页，课件共94页，创作于2023年2月①葡萄糖G6-磷酸葡萄糖G-6-P己糖激酶第34页，课件共94页，创作于2023年2月aldose（G6P）（二）G6P异构化成果糖-6-磷酸

ConversionofGlucose-6-PhosphatetoFructose-6-Phosphate

ketose（F6P）Reversible第35页，课件共94页，创作于2023年2月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第36页，课件共94页，创作于2023年2月②6-磷酸葡萄糖G-6-P6-磷酸果糖F-6-P磷酸己糖异构酶第37页，课件共94页，创作于2023年2月（三）F6P形成果糖-1，6-二磷酸

PhosphorylationofF6PtoFructose-1,6-Bisphosphate

Onesubunitofthetetramericphosphofructokinase-1(PFK-1)RegulatoryATP第38页，课件共94页，创作于2023年2月6-磷酸果糖F-6-P1,6-二磷酸果糖F-1,6-BP6-磷酸果糖激酶-1第39页，课件共94页，创作于2023年2月PFK-2催化fructose-2,6-bisphosphate形成在一些细菌绝大多数植物中

thereisaphosphofructokinasethatusespyrophosphate(PPi),notATP,asthephosphategroupdonorinthesynthesisoffructose-1,6-bisphosphate:F-6-P+PPiF-1,6-BP+Pi

ΔG°'=-14kJ/molMg2+第40页，课件共94页，创作于2023年2月磷酸果糖激酶—1（1）ATP抑制

ATP既是底物又是变构抑制剂怎么实现？结合部位不同（2）

AMP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中毒第41页，课件共94页，创作于2023年2月（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）

：2，3-二磷酸甘油酸PFK-C（脑）

：腺嘌呤核苷酸同工酶第42页，课件共94页，创作于2023年2月葡萄糖

1,6-二磷酸果糖2+2+2+第43页，课件共94页，创作于2023年2月（四）F-1,6-BP裂解

CleavageofFructose-1,6-Bisphosphate

123456

ketonealdehyde醛缩酶（aldolase）以逆反应命名第44页，课件共94页，创作于2023年2月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第45页，课件共94页，创作于2023年2月

高等植物组织脊椎动物组织的醛缩酶不需要二价离子Aldolase-Ⅰtype（A，B，C）许多微生物的（细菌、酵母、真菌及藻类）醛缩酶含Zn2+Aldolase-Ⅱtype第46页，课件共94页，创作于2023年2月④1,6-二磷酸果糖F-1,6-BP磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛醛缩酶第47页，课件共94页，创作于2023年2月（5）

两个磷酸丙糖的互变

InterconversionoftheTriosePhosphates

第48页，课件共94页，创作于2023年2月Analdose546丙糖磷酸异构酶8股β折叠链环抱成核心每条β折叠外围有α螺旋

由无规卷曲相连第49页，课件共94页，创作于2023年2月该反应平衡点时：

[甘油醛-3-磷酸]K==4.74x10-2

[磷酸二羟丙酮]生理状况下：磷酸甘油醛不断被消耗磷酸二羟丙酮不断地被异构化第50页，课件共94页，创作于2023年2月1,6-二磷酸果糖

3-磷酸甘油醛酶第51页，课件共94页，创作于2023年2月四、糖酵解第二阶段的反应

——放能阶段第52页，课件共94页，创作于2023年2月2Pi第53页，课件共94页，创作于2023年2月（一）甘油醛-3-磷酸的氧化

OxidationofGlyceraldehyde-3-Phosphate

to1,3-Bisphosphoglycerate

甘油醛-3-磷酸脱氢酶产生1，3-BPG，还原性辅酶Ⅰ

第54页，课件共94页，创作于2023年2月甘油醛-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第55页，课件共94页，创作于2023年2月⑥3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油醛脱氢酶第56页，课件共94页，创作于2023年2月（二）高能磷酸基团的转移

TransferofPhosphatefrom1,3-BPGtoADP

底物磷酸化EnzymeisnamedforthereversereactionSubstrate-levelphosphorylationForATPgeneration第57页，课件共94页，创作于2023年2月⑦1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶糖酵解中第一个产生ATP的反应底物水平磷酸化第58页，课件共94页，创作于2023年2月（三）3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸

Converstonof3-Phosphoglycerateto2-PG磷酸甘油酸变位酶第59页，课件共94页，创作于2023年2月⑧3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶第60页，课件共94页，创作于2023年2月2，3-二磷酸甘油酸第61页，课件共94页，创作于2023年2月3-磷酸甘油醛

2-磷酸甘油酸2+第62页，课件共94页，创作于2023年2月（四）磷酸烯醇式丙酮酸生成

Dehydrationof2-Phosphoglycerateto

Phosphoenolpyruvate

烯醇化酶与2价离子结合后才有活性氟化物——抑制剂第63页，课件共94页，创作于2023年2月⑨2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)烯醇化酶第64页，课件共94页，创作于2023年2月（五）丙酮酸及ATP的产生

TransferofthePhosphateGroupfrom

PhosphoenolpyruvatetoADP

第65页，课件共94页，创作于2023年2月第66页，课件共94页，创作于2023年2月2-磷酸甘油酸丙酮酸第67页，课件共94页，创作于2023年2月五、由葡萄糖转变为丙酮酸的能量变化第68页，课件共94页，创作于2023年2月磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸⑩丙酮酸激酶ADP

ATP产能步骤：3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油酸激酶第69页，课件共94页，创作于2023年2月1第70页，课件共94页，创作于2023年2月2(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。第71页，课件共94页，创作于2023年2月

很低

很高

葡萄糖2乳酸+2ATP糖原（葡萄糖）

2乳酸+3ATP

△Go`=

—47Kcal/mol

△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%

糖原获能效率＝3×7.3/686=3.1%

糖酵解产能效率第72页，课件共94页，创作于2023年2月

六、无氧条件丙酮酸的去路有氧情况缺氧情况“三羧酸循环”“乙醛酸循环”

CO2+H2O“乳酸发酵”、“乙醇发酵”乳酸或乙醇丙酮酸第73页，课件共94页，创作于2023年2月（一）乳酸发酵其生物意义？消耗糖酵解脱下的H，保持细胞内的pH稳定。第74页，课件共94页，创作于2023年2月乳酸脱氢酶（LDH）LDH1（αααα，α4），分布于心肌，HLDH2（αααβ，α3β）LDH3（ααββ，α2β2）LDH4（αβββ，αβ3）LDH5（ββββ，β4），分布于骨骼肌，MLDH催化丙酮酸还原成乳酸乳酸脱氢氧化成丙酮酸心脏、脑、肾LDH1含量高——生成丙酮酸骨骼肌中LDH5含量高——生成乳酸Km高Km低第75页，课件共94页，创作于2023年2月（二）乙醇发酵丙酮酸脱羧酶+TPP乙醇脱氢酶

乙醇第76页，课件共94页，创作于2023年2月七、糖酵解作用的调节第77页，课件共94页，创作于2023年2月限速反应/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、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶

第78页，课件共94页，创作于2023年2月1.磷酸果糖激酶最重要的调节酶（变构酶）抑制剂：ATP、柠檬酸（碳骨架）激活剂：AMP、ADP6-磷酸果糖、2，6-二磷酸果糖

6-磷酸果糖2，6-二磷酸果糖激活磷酸果糖激酶

前馈刺激作用；抵消ATP的抑制。

PFK2第79页，课件共94页，创作于2023年2月果糖-6-磷酸激酶ATP

Onesubunitofthetetramericphosphofructokinase-1(PFK-1)RegulatoryATP第80页，课件共94页，创作于2023年2月

6PF2，6-二磷酸果糖

果糖二磷酸酶2PFK2位于一条多肽链上Ser-OH磷酸化：水解活性激活，激酶活性抑制胰高血糖素G过剩，则去磷酸化，协同控制第81页，课件共94页，创作于2023年2月2.己糖激酶乙酰CoA和脂肪酸对酶有抑制作用产物6-磷酸葡萄糖是变构抑制剂

第82页，课件共94页，创作于2023年2月果