生物化學(xué)糖酵解

關(guān)于生物化學(xué)糖酵解第1頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月糖的分解代謝

生物體中提供能量的主要物質(zhì)是ATP，而ATP的形成主要有糖的分解代謝產(chǎn)生葡萄糖酵解丙酮酸OX乙酰CoA三羧酸循環(huán)CO2+H2O無氧分解（有氧、無氧）有氧分解（有氧）第2頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月一、糖酵解（glycolysis)概念

也稱EMP（Embden－Meyerhof途徑），指葡萄糖在無氧條件下分解生成2分子丙酮酸并釋放出能量的過程。

總反應(yīng)式：

Glc+2Pi+2ADP+2NAD+

2丙酮酸＋2ATP+2NADH+H++2H2O

它是氧化磷酸化和三羧酸循環(huán)的前奏。是動(dòng)物、植物、微生物細(xì)胞中葡萄糖分解產(chǎn)生能量的共同代謝途徑。第3頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月二、糖酵解途徑的實(shí)驗(yàn)依據(jù)酵母抽提液的發(fā)酵速度比完整酵母慢，且逐漸緩慢直至停頓如果加入無機(jī)磷酸鹽，可以恢復(fù)發(fā)酵速度，但不久又會(huì)再次緩慢，同時(shí)加入的磷酸鹽濃度逐漸下降。

上述現(xiàn)象說明在發(fā)酵過程中需要磷酸，可能磷酸與葡萄糖代謝中間產(chǎn)物生成了糖磷酸酯。完整細(xì)胞可通過ATP水解提供磷酸。第4頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月將酵母液透析后就會(huì)失去發(fā)酵能力將酵母液加熱到50℃也會(huì)失去發(fā)酵能力將經(jīng)過透析失活的酵母液混合在一起后又恢復(fù)發(fā)酵能力

由此推斷發(fā)酵需要兩類物質(zhì)：一是熱不穩(wěn)定的，不可透析的組分即酶；二是熱穩(wěn)定的可透析的組分，如輔酶、ATP、金屬離子等。第5頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月碘乙酸對(duì)酵母生長有抑制作用將葡萄糖、酵母抽提液及碘乙酸一起保溫，可以分離出少量的磷酸丙糖（主要是3-磷酸甘油醛和磷酸二羥丙酮的平衡混合物）

因此推斷磷酸己糖可能裂解為兩分子三碳糖，而碘乙酸對(duì)三碳糖進(jìn)一步分解的酶有抑制作用。第6頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月氟化鈉對(duì)酵母生長也有抑制作用將1,6-二磷酸果糖或磷酸丙糖、酵母抽提液以及氟化鈉一起保溫有磷酸甘油酸積累（3-和2-磷酸甘油酸的平衡混合物）

由此推斷3-磷酸甘油酸是3-磷酸甘油醛的氧化產(chǎn)物，2-磷酸甘油酸又是前者變位后的產(chǎn)物，氟化鈉對(duì)2-磷酸甘油酸進(jìn)一步反應(yīng)的酶有抑制作用第7頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月三、糖酵解途徑

場(chǎng)所:細(xì)胞質(zhì)(胞液)中氧氣:不需要第8頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月糖酵解過程b1第9頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月糖酵解可分為兩個(gè)階段：

1分子葡萄糖分解為2分子丙酮酸需經(jīng)10步反應(yīng)，前5步反應(yīng)為準(zhǔn)備階段，1Glc轉(zhuǎn)變?yōu)?三碳物：磷酸二羥丙酮和3-磷酸甘油醛，消耗2ATP。 第二階段是能量獲得階段（payoffphase)，3-磷酸甘油醛轉(zhuǎn)變?yōu)楸?，生?ATP和2NADH+H+。 葡萄糖的碳架分解產(chǎn)生丙酮酸、磷酸化ADP產(chǎn)生ATP、產(chǎn)生的氫轉(zhuǎn)變?yōu)镹ADH。第10頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）葡萄糖的磷酸化第一階段的反應(yīng)

催化這一反應(yīng)的酶有己糖激酶和葡萄糖激酶。己糖激酶專一性弱，Km值小，存在所有的細(xì)胞內(nèi)；別構(gòu)調(diào)節(jié)酶,受ADP和葡萄糖6-磷酸的變構(gòu)抑制。

葡萄糖激酶專一行強(qiáng)，Km值高，在肝臟中，當(dāng)肝糖濃度較高時(shí)，催化葡萄糖6-磷酸的合成，維持血糖的穩(wěn)定.

第11頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月糖酵解過程中的中間產(chǎn)物都帶有磷酸基團(tuán)，它們的意義在于：1.磷酸化導(dǎo)致負(fù)離子，使分子產(chǎn)生極性，使產(chǎn)物不致流失到膜外；2.磷酸基團(tuán)起一種信號(hào)作用，易于被酶識(shí)別；3.磷酸基團(tuán)最終形成ATP，保存了能量。第12頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月

該酶有絕對(duì)的底物專一性和立體專一性。

6PG,E4P和S7P等是該酶的競(jìng)爭性抑制劑。第13頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）果糖－6-磷酸生成果糖－1,6－二磷酸

這是一個(gè)不可逆反應(yīng)。催化該反應(yīng)的是一種變構(gòu)調(diào)節(jié)酶，也是酵解過程中最重要的限速酶。ATP有抑制作用，AMP可消除這種抑制作用。H+對(duì)該酶也有一種抑制作用，這可防止乳酸中毒。

該反應(yīng)對(duì)下一步的裂解做好了準(zhǔn)備。第14頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）果糖-1,6-二磷酸轉(zhuǎn)變成三碳化合物

該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)自由能表明該反應(yīng)是趨向與縮合，但在細(xì)胞中由于底物濃度的驅(qū)動(dòng)，反應(yīng)趨向于裂解。

兩個(gè)三碳糖相同的原子序號(hào)其來源不同。第15頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月（五）二羥丙酮轉(zhuǎn)變成甘油醛—3-磷酸該反應(yīng)盡管平衡點(diǎn)處二羥丙酮的濃度要高，但由于后續(xù)反應(yīng)對(duì)甘油醛的消耗，導(dǎo)致反應(yīng)趨向甘油醛方向。丙糖磷酸異構(gòu)酶第16頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月第二階段的反應(yīng)

該反應(yīng)中產(chǎn)生第一個(gè)還原型的輔酶I(NADH＋H+),同時(shí)吸收1分子無機(jī)磷酸。碘乙酸是一種不可逆抑制劑，它與-SH結(jié)合。砷酸使得其氧化作用與磷酸化作用解偶聯(lián)，即反應(yīng)仍進(jìn)行，但未形成高能磷酸鍵。砷酸的結(jié)構(gòu)和磷酸類似，故是該酶的競(jìng)爭性抑制劑。但產(chǎn)物為1砷酸，3-磷酸甘油酸，后者易水解成3-磷酸甘油酸。高能鍵第17頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月(二）由1,3-二磷酸甘油酸生成3－磷酸甘油酸這是酵解過程第一個(gè)產(chǎn)生ATP的部位。第18頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成2-磷酸甘油酸

該反應(yīng)通過一個(gè)中間產(chǎn)物:2,3-二磷酸甘油酸。當(dāng)3-磷酸甘油酸與酶結(jié)合后，酶分子上的磷酸轉(zhuǎn)移到2位，生成2,3-二磷酸甘油酸，使酶分子的活性部位再結(jié)合1分子的磷酸，同時(shí)產(chǎn)生游離的2-磷酸甘油酸。第19頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）2-磷酸甘油酸脫水生成烯醇式丙酮酸

這一步反應(yīng)的作用是為下一步將其高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變成ATP作準(zhǔn)備。

氟化物是酶的強(qiáng)抑制劑。氟與鎂、磷酸形成復(fù)合物，取代酶分子上鎂的位置使酶失活。Mg2+高能磷酸化合物第20頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月（五）磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變成丙酮酸并產(chǎn)生ATP

這是第二個(gè)產(chǎn)生ATP的部位，生成的丙酮酸是共同途徑的終產(chǎn)物，無氧發(fā)酵和有氧呼吸在此之后開始分支。丙酮酸激酶是一個(gè)變構(gòu)調(diào)節(jié)酶，ATP、長鏈脂肪酸、乙酰CoA、丙氨酸為負(fù)調(diào)節(jié)物；果糖-1，6-二磷酸和磷酸烯醇式丙酮酸為正調(diào)節(jié)物。Mg2+第21頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月四、酵解過程中能量的產(chǎn)生

以葡萄糖為起點(diǎn)

無氧情況下:

G→G-6-P -1ATP

F-6-P→F-1，6-dip -1ATP

2×1,3-二磷酸甘油酸→2×甘油酸-3-磷酸+2ATP

2PEP→2Py+2ATP

除2分子ATP外，還生成2分子NADH

凈增2ATP葡萄糖＋2Pi+2ADP+2NAD+

2丙酮酸＋2ATP+2NADH+2H++2H2O

第22頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月五、丙酮酸的去路丙酮酸

無氧或相對(duì)缺氧

有氧：

酒精發(fā)酵

乳酸發(fā)酵乳酸脫氫酶丙酮酸乳酸

丙酮酸

丙酮酸脫羧酶乙醛乙醇乙醇脫氫酶丙酮酸

CO2+H2O

氧化脫羧CH3COSCoATCAcycle肌肉中：

酵母菌中：

五、丙酮酸的去路

第23頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月六、NADH+H+的命運(yùn)無氧條件下:

通過乙醇發(fā)酵受氫，解決重氧化通過乳酸發(fā)酵受氫，解決重氧化有氧條件下:

通過呼吸鏈遞氫，最終生成H2O,并生成ATP第24頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月乳酸生成(發(fā)酵)動(dòng)物包括人在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)或供氧不足時(shí)：第25頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月丙酮酸

丙酮酸脫羧酶乙醛乙醇乙醇脫氫酶酒精發(fā)酵

酵母在無氧條件下，進(jìn)行乙醇發(fā)酵。CO2NADHNAD＋第26頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月七、糖酵解作用的調(diào)節(jié)糖酵解代謝途徑有三個(gè)關(guān)鍵酶：

己糖激酶

磷酸果糖激酶丙酮酸激酶三種酶催化的反應(yīng)均為不可逆的，因此，都具有調(diào)節(jié)糖酵解的作用。其中，磷酸果糖激酶所催化的反應(yīng)是糖酵解的限速步驟。第27頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月1.磷酸果糖激酶（PFK）的調(diào)節(jié)①ATP：高濃度的ATP使酶與底物F-6-P的親和力降低，從而抑制該酶活性。②檸檬酸：通過加強(qiáng)ATP的抑制效應(yīng)來抑制該酶的活性。③H+抑制④果糖-2,6-二磷酸：是該酶的強(qiáng)激動(dòng)劑。能提高果糖激酶與果糖－6－磷酸的親合力，并降低ATP的抑制效應(yīng)。別構(gòu)調(diào)控。前饋刺激作用F-6-PF-2,6-2P第28頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月第29頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月第30頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月2.己糖激酶的調(diào)節(jié)

該酶受其催化產(chǎn)物G-6-P的抑制。3.丙酮酸激酶的調(diào)節(jié)果糖-1,6-二磷酸對(duì)該酶有激活作用；