糖酵解-TCA

生物化学第十章糖代谢63脂肪葡萄糖、其它单糖三羧酸循环电子传递（氧化）蛋白质脂肪酸、甘油多糖氨基酸乙酰CoAe-磷酸化+Pi小分子化合物分解成共同的中间产物（如丙酮酸、乙酰CoA等）共同中间产物进入三羧酸循环,氧化脱下的氢由电子传递链传递生成H2O，释放出大量能量，其中一部分通过磷酸化储存在ATP中。大分子降解成基本结构单位生物氧化的三个阶段重点：①酵解途径。②三羧酸循环的途径。难点：①计算酵解途径中ATP的量及能量利用效率。②计算三羧酸循环中ATP的量及能量利用效率。③淀粉及糖原的合成。一糖的酶水解三糖的合成代谢二葡萄糖的分解代谢细胞外的降解是一种水解作用细胞内的降解则是磷酸解一、糖的酶水解（消化）（一）淀粉（或糖原）的酶促降解水解淀粉和糖原的酶称为淀粉酶。1、α-淀粉酶内切酶，从淀粉（或糖原）分子内部随机切断α-1，4-糖苷键，生成糊精和麦芽糖。存在：动物的消化液（唾液酶）。2、β-淀粉酶外切酶，从淀粉分子的非还原末端依次切割α-1，4-麦芽糖苷键（即两个葡萄糖单位），生成麦芽糖。存在：植物的种子和块根。二糖酶，主要有麦芽糖酶、蔗糖酶、乳糖酶等，它们都属于糖苷酶。存在：广泛分布于植物、动物小肠液、微生物中。（二）二糖的酶促降解（一）葡萄糖的主要代谢途径及细胞定位（二）糖酵解（EMP）（三）丙酮酸的去路：无氧降解和有氧降解途径（四）三羧酸循环（TCA）（五）乙醛酸循环二、葡萄糖的分解代谢葡萄糖的主要代谢途径葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇乙酰CoA6-磷酸葡萄糖磷酸戊糖途径糖酵解（有氧）（无氧）三羧酸循环（有氧或无氧）糖异生动物细胞植物细胞细胞膜细胞质线粒体高尔基体细胞核内质网溶酶体细胞壁叶绿体有色体白色体液胞晶体分泌物吞噬中心体胞饮细胞膜丙酮酸氧化三羧酸循环磷酸戊糖途径糖酵解糖异生※1940年三位生物化学家G.Embden、O.Meyerhof、J.K.Parnas提出糖酵解。又叫“EMP”途径。※糖酵解作用一般在无氧情况下进行，但是在有氧条件下也可进行。（二）糖酵解途径为什么对代谢的详细讨论从酵解开始？1.酵解是最早得到详细研究的代谢途径。2.酵解在所有的活细胞中都存在。3.酵解的调节机制已得到深入研究。1、糖酵解的过程包含两个阶段：第一阶段：葡萄糖甘油醛-3-磷酸第二阶段：甘油醛-3-磷酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖-6-磷酸果糖-6-磷酸果糖-1，6-二磷酸23-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮2甘油酸-1，3-二磷酸2甘油酸-3-磷酸2甘油酸-2-磷酸2磷酸烯醇丙酮酸2丙酮酸第一阶段第二阶段12345678910₪葡萄糖的磷酸化₪异构化₪果糖磷酸的磷酸化₪裂解反应₪异构化以葡萄糖为起始物，分成五个过程：第一阶段：糖酵解第一阶段的5步反应ATPADPATPADP己糖激酶磷酸果糖激酶磷酸葡萄糖异构酶醛缩酶丙糖磷酸异构酶（1）葡萄糖的磷酸化反应机理：ATP的γ-磷酸基团转移到葡萄糖分子上。凡是催化ATP分子的磷酸基团向代谢物分子转移的酶都叫做“激酶”。（hexokinase）意义：☺将葡萄糖分子磷酸化成易参加代谢反应的活化形式；☺磷酸化的葡萄糖分子带有很强的极性基团，不能透过细胞膜；☺保证葡萄糖浓度低水平，有利于细胞外葡萄糖向内扩散酶分子的非催化部位与某些化合物可逆地非共价结合后导致酶分子发生构象改变，进而改变酶的活性状态，称为酶的别构调节，具有这种调节作用的酶称别构酶。效应剂别构中心活性中心存在于同一种属或不同种属，同一个体的不同组织或同一组织、同一细胞，具有不同分子形式但却能催化相同的化学反应的一组酶，称之为同工酶。乳酸脱氢酶同工酶形成示意图多肽亚基mRNA四聚体结构基因ab乳酸脱氢酶同工酶电泳图谱+–H4MH3M2H2M3HM4点样线①需要二价金属离子如Mg2+或Mn2+作为辅助因子，己糖激酶才有活性；②别构酶：G-6-P和ATP是其别构抑制剂；③同工酶：分布很广，动植物及微生物细胞中均有；④专一性：不强，能催化许多六碳糖，如D-果糖、D-甘露糖等，但对葡萄糖亲和力较大；⑤糖酵解的第一个调节酶（限速酶）。己糖激酶特性：己糖激酶能催化一切己糖，存在于细菌、酵母及多种动植物中；葡萄糖激酶只能催化葡萄糖转变为6-磷酸-葡萄糖，只存在于肝脏。己糖激酶与葡萄糖激酶的区别：异构化反应是以开链形式进行，异构结束后又转变成环状结构。（2）G-6-P的异构化（glucose-6-phosphateisomerase）（3）F-6-P磷酸化反应（phosphofructokinase-I，PFK-I）1）需要二价金属离子Mg2+或Mn2+作为辅助因子；2）别构酶：ATP是其别构抑制剂，柠檬酸、脂肪酸可增强其抑制作用，ADP、AMP是其别构激活剂；果糖-2,6-二磷酸是强烈激动剂。3）限速酶：糖酵解中最重要的限速酶。磷酸果糖激酶特性：醛缩酶（4）果糖-1,6-二磷酸的裂解（aldolase）（5）丙糖磷酸的异构（triosephosphateisomerase）第二阶段：ATP的生成NAD+NADH+H+PiADPATP甘油醛3-磷酸脱氢酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸变位酶PEPH2OMg或Mn烯醇化酶ATPADP丙酮酸丙酮酸激酶（6）甘油醛-3-磷酸氧化成1，3-二磷酸甘油酸这是酵解中唯一的一步氧化反应（glyceraldehyde-3-phosphatedehydrogenase）甘油醛-3-磷酸＋NAD＋＋H2O→3-磷酸甘油酸＋NADH+2H＋（7）1，3-二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油酸这步反应是酵解中第一次产生ATP的反应（phosphoglyceratekinase）～P～P～P～PATP～P02108641214磷酸基团转移能磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油酸磷酸磷酸肌酸（磷酸基团储备物）6-磷酸葡萄糖3-磷酸甘油底物水平磷酸化：是指ATP的形成直接与一个代谢中间物（如PEP）上的磷酸基团转移相偶联的作用。（8）3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸（phosphoglyceratemutase）烯醇化酶特性：需要Mg2+或Mn2+作为激活剂。氟化物是烯醇化酶的不可逆抑制剂（氟与镁和无机磷酸形成氟磷酸镁复盐，强烈抑制酶活性。）（9）2-磷酸甘油酸脱水形成磷酸烯醇式丙酮酸（enolase）（10）磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸丙酮酸激酶（pyruvatekinase）特性：۩需要Mg2+、Mn2+或K+作为激活剂；۩别构酶：长链脂肪酸、乙酰辅酶A、ATP、丙氨酸是别构抑制剂；1，6-二磷酸果糖是别构激活剂。۩同工酶，分布于肝、肌肉、肾髓质及红细胞。GlycolysisGlucoseGlucose-6-phosphateFructose-6-phosphateFructose-1,6-bisphosphateDihydroxyacetonephosphateGlyceraldehyde3-phosphate1,3Bisphosphoglycerate3–Phosphoglycerate2–PhosphoglyceratePhosphoenolopyruvatePyruvateHexokinasePhosphoglucoseisomerasePhosphofructokinaseAldolaseTriosephosphateisomeraseGlyceraldehyde3-phosphatedehydrogenasePhosphoglyceratekinasePhosphoglyceratemutaseEnolasePyruvatekinaseNADHNADATPATPATPATPADPADPADPADPGlycolysisGlucoseGlucose-6-phosphateFructose-6-phosphateFructose-1,6-bisphosphateDihydroxyacetonephosphateGlyceraldehyde3-phosphate1,3Bisphosphoglycerate3–Phosphoglycerate2–PhosphoglyceratePhosphoenolopyruvatePyruvate己糖激酶异构酶磷酸果糖激酶醛缩酶丙糖磷酸异构酶甘油醛3磷酸脱氢酶磷酸甘油酸激酶变位酶烯醇化酶丙酮酸激酶NADHNADATPATPATPATPADPADPADPADP葡萄糖＋2ADP＋2NAD＋＋2Pi2丙酮酸＋2ATP＋2NADH＋2H＋＋2H2O2、糖酵解过程中能量的产生ATPC6H12O66-P-G-ATPF-6-P1,6-2P-F-ATP2×1,3-2P甘油酸2×3-P-甘油酸2×PEP2×烯醇式PYr+2×ATP+2×ATPⅠ提供能量。（厌氧生物、剧烈运动、组织细胞、病理条件等）Ⅱ酵解途径是单糖分解代谢的一条重要途径。Ⅲ提供生物合成所需的物质。3、糖酵解的生理意义酵解的3个主要调控部位是己糖激酶，磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶催化的反应。4、糖酵解的调控325糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮21，3-二磷酸甘油酸23-磷酸甘油酸22-磷酸甘油酸2磷酸烯醇丙酮酸2丙酮酸葡萄糖磷酸果糖激酶丙酮酸激酶己糖激酶AMPG-6-PATP+-F-2,6-BPAMP+-柠檬酸NADHATPATPAlaF-1,6-BP-+通过酶的别构效应或共价修饰实现活性的调节1）己糖激酶此酶催化的产物6-磷酸葡萄糖是它的变构抑制剂。2）磷酸果糖激酶ATP和柠檬酸是此酶的变构抑制剂。这个酶所催化的反应需要ATP，但随着糖酵解的进行，ATP逐渐积累，高浓度的ATP对此酶活性又有抑制作用AMP、ADP、6-磷酸果糖和2，6-二磷酸果糖是磷酸果糖激酶的变构激活剂。3）丙酮酸激酶6-磷酸果糖和1，6-二磷酸果糖是丙酮酸激酶的变构激活剂而ATP是它的变构抑制剂。丙氨酸、乙酰CoA和脂肪酸也是它的抑制剂。三、丙酮酸的去路（有氧）（无氧）葡萄糖葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇乙酰CoA三羧酸循环（有氧或无氧）丙酮酸乳酸乙醇乙酰CoA糖酵解途径三羧酸循环（有氧或无氧）糖异生丙酮酸的无氧降解及葡萄糖的无氧分解葡萄糖EMPNADH+H+NAD+CH2OHCH3乙醇NADH+H+NAD+CO2乳酸COOHCH(OH)CH3乙醛CHOCH3COOHC==OCH3丙酮酸葡萄糖的无氧分解绝大多数细胞中丙酮酸可以转化为乳酸绝大多数生物可以通过乳酸脱氢酶催化的一个可逆反应使丙酮酸还原为乳酸。葡萄糖降解为乳酸的总反应为：葡萄糖＋2Pi＋2ADP2乳酸＋2ATP＋2H2O在厌氧状态下，酵母细胞将丙酮酸转化为乙醇和CO2，同时NADH被氧化为NAD＋。葡萄糖＋2Pi＋2ADP＋2H＋→2乙醇＋2CO2＋2ATP＋2H2O酵母于厌氧条件下可将丙酮酸转化成乙醇一分子葡萄糖经酵解和丙酮酸转化为乙醇的总反应为：丙酮酸的有氧氧化及葡萄糖的有氧分解（EPM）葡萄糖COOHC==OCH3丙酮酸CH3-C-SCoAO乙酰CoA三羧酸循环NAD+NADH+H+CO2CoASH葡萄糖的有氧分解丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系pyruvatedehydrogenasecomplexNAD++H+丙酮酸脱氢酶FAD二氢硫辛酰转乙酰基酶二氢硫辛酰脱氢酶CO2乙酰硫辛酸二氢硫辛酸NADH+H+TPP硫辛酸NAD+CH3-C-SCoAOCoASH羟乙基-TPP六种辅助因子TPP、硫辛酸、CoASH、FAD、NAD+、Mg2+。丙酮酸脱氢酶系（丙酮酸脱氢酶复合体）特性：由三种酶组成E1——丙酮酸脱氢酶pyruvatedecarboxylaseE2——二氢硫辛酰转乙酰基酶dihydrolipoyltransacetylaseE3——二氢硫辛酰脱氢酶dihydrolipoyldehydrogenase糖的有氧分解在有氧条件下，葡萄糖或糖原的葡萄糖单位彻底氧化分解为CO2和H2O，并释放出大量能量的过程。有氧分解是糖氧化分解的主要方式。1由葡萄糖丙酮酸2由丙酮酸乙酰CoA3由乙酰CoA经三羧酸循环（tricarboxylicaci