第十一章 糖代謝-1

第十章糖代謝

第一節(jié)糖酵解(Glycolysis)1897年Buchner兄弟發(fā)現(xiàn)酵母汁可以使蔗糖發(fā)酵1906年Harden和Young發(fā)現(xiàn)酵解需要無(wú)機(jī)磷的參與1940年Embden和Meyerhof發(fā)現(xiàn)肌肉中存在類似發(fā)酵的過(guò)程1941年Lipmann和Kalckar闡明糖酵解的全過(guò)程在無(wú)氧的條件下，葡萄糖分解形成2分子丙酮酸并釋放出能量的過(guò)程，稱為糖酵解。一、糖酵解的準(zhǔn)備階段1.葡萄糖的磷酸化(己糖激酶)肝細(xì)胞中存在的葡萄糖激酶對(duì)葡萄糖有特異活性。

己糖激酶與葡萄糖結(jié)合時(shí)構(gòu)象的變化2.6-磷酸葡萄糖異構(gòu)化為6-磷酸果糖(磷酸葡萄糖異構(gòu)酶)3.F-6-P磷酸化成F-1,6-2P磷酸果糖激酶(PFK-1)是糖酵解的限速酶，該反應(yīng)是整個(gè)反應(yīng)最主要的調(diào)控位點(diǎn)。該酶活受ATP和H+的抑制，受AMP、ADP的激活。F-2,6-2P是該酶最強(qiáng)的激活劑。(磷酸果糖激酶-1)4.F-1,6-2P的裂解醛縮酶321654

5.磷酸三碳糖的轉(zhuǎn)化磷酸丙糖異構(gòu)酶654葡萄糖的碳骨架與三碳糖碳骨架的關(guān)系Tosumup:Inthepreparatoryphaseofglycolysistheenergyof2ATPsisinvested,raisingthefree-energycontentoftheintermediates,andthecarbonchainsofallthemetabolizedhexosesareconvertedintoacommonproduct,glyceraldehyde-3-phosphate.6.3-磷酸甘油醛氧化成1,3-二磷酸甘油酸(三磷酸甘油醛脫氫酶)這是第一次產(chǎn)生高能磷酸化合物的反應(yīng)。二、糖酵解的放能階段3-磷酸甘油醛脫氫酶的催化機(jī)制碘乙酸對(duì)3-磷酸甘油醛脫氫酶的抑制砷酸鹽能使該步反應(yīng)生成3-磷酸甘油酸而不是1,3-二磷酸甘油酸，導(dǎo)致葡萄糖氧化放出的能量不能用于合成ATP，所以砷酸鹽起著解偶聯(lián)劑的作用。7.3-磷酸甘油醛將磷?；D(zhuǎn)移給ADP形成ATP(磷酸甘油酸激酶)這是糖酵解中第一次通過(guò)底物水平磷酸化產(chǎn)生ATP的反應(yīng)。8.3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成2-磷酸甘油酸(磷酸甘油變位酶)中間經(jīng)過(guò)形成2,3-二磷酸甘油酸中間體的過(guò)程。Mechanismofthephosphoglyceratemutasereaction9.2-磷酸甘油酸脫水形成磷酸烯醇式丙酮酸(烯醇化酶)Mg+烯醇化酶要先與2價(jià)陽(yáng)離子形成一個(gè)復(fù)合物才有活性。10.磷酸烯醇式丙酮酸將磷?；D(zhuǎn)移給ADP(丙酮酸激酶)這是糖酵解中的第二次底物水平磷酸化反應(yīng)。丙酮酸激酶是別構(gòu)酶，長(zhǎng)鏈脂肪酸、乙酰CoA、ATP等能抑制該酶的活性，F(xiàn)-1,6-2P能活化此酶?；プ儺悩?gòu)

Inthesequentialreactionsofglycolysis,threetypesofchemicaltransformationareparticularlynoteworthy:(1)thedegradationofthecarbonskeletonofglucosetoyieldpyruvate,(2)thephosphorylationofADPtoATPbyhigh-energyphosphatecompoundsformedduringglycolysis,(3)thetransferofhydrogenatomsorelectronstoNAD+,formingNADH.葡萄糖+2ATP+2NAD++4ADP+2Pi

2丙酮酸+2ADP+2NADH+2H++4ATP+2H2O糖酵解的總反應(yīng)式：葡萄糖+2NAD++2ADP+2Pi

2丙酮酸+2NADH+2H++2ATP+2H2O糖酵解的凈反應(yīng)式：生理?xiàng)l件下，糖酵解的酶更可能是以復(fù)合物的形式存在。

三、丙酮酸的去路1.生成乙酰CoA在有氧條件下，丙酮酸進(jìn)入線粒體變成乙酰CoA，后者經(jīng)過(guò)三羧酸循環(huán)最終氧化生成CO2和H2O。2.生成乳酸(乳酸發(fā)酵)葡萄糖＋2Pi＋2ADP2乳酸＋2ATP+2H2O(C6H12O6)(C3H6O3)(乳酸脫氫酶)3.生成乙醇(酒精發(fā)酵)(丙酮酸脫羧酶)(乙醇脫氫酶)葡萄糖+2ADP+2Pi

2乙醇+2CO2+2ATP+2H2OAnindustrial-scalefermentation四、代謝的調(diào)節(jié)1.序列反應(yīng)的調(diào)節(jié)2.對(duì)分枝反應(yīng)的調(diào)節(jié)ABCDEFGHI3.對(duì)可逆的反應(yīng)的調(diào)節(jié)葡萄糖3-磷酸甘油醛丙酮酸糖酵解糖異生乳酸1.己糖激酶的調(diào)控己糖激酶的Km值為0.1mM，而通常血液中的葡萄糖濃度為4～5mM，所以己糖激酶總是處于被飽和的狀態(tài)。進(jìn)食后，主要由葡萄糖激酶(Km值為10mM)催化血液中葡萄糖的代謝。己糖激酶的活性受到其產(chǎn)物即G-6-P的別構(gòu)抑制。

2.磷酸果糖激酶(PFK-1)的調(diào)控⑴ATP是PFK-1的變構(gòu)抑制劑，使PFK-1對(duì)底物G-6-P的親和力降低，但這種抑制作用可以被AMP、ADP逆轉(zhuǎn)；⑵檸檬酸可增加ATP對(duì)PFK-1的抑制作用，因?yàn)楦邼舛鹊臋幟仕岜硎旧锖铣汕绑w的碳骨架過(guò)剩，是生物合成開(kāi)始的信號(hào)。⑶F-2,6-2P是PFK-1最強(qiáng)的變構(gòu)激活劑，作用是與AMP一起消除ATP、檸檬酸對(duì)PFK-1的抑制作用。F-2,6-2P是在PFK-2催化下，由F-6-P生成。ATP對(duì)PFK-1的變構(gòu)調(diào)節(jié)作用F-6-PF-2,6-2PATPADPF-2,6-2P激酶(PFK-2)F-2,6-2P磷酸酶H20PiF-2,6-2P的合成和分解3.丙酮酸激酶的調(diào)控這是催化糖酵解中第三個(gè)不可逆的反應(yīng)的酶，其活性受到高濃度ATP的變構(gòu)抑制，ATP使之與底物磷酸烯醇式丙酮酸的親和力下降；該酶的活性還能被乙酰CoA、長(zhǎng)鏈脂肪酸等生物體內(nèi)的燃料分子所抑制。糖、脂類、蛋白質(zhì)經(jīng)細(xì)胞呼吸分解代謝的三個(gè)步驟第二節(jié)三羧酸循環(huán)(theCitricAcidCycle)

1.丙酮酸的氧化脫羧生成乙酰CoA和CO2

(丙酮酸脫氫酶復(fù)合物)Mg2+催化該反應(yīng)的是丙酮酸脫氫酶復(fù)合物，它是由3種酶和6種輔助因子組裝而成的復(fù)雜的多酶體系。3種酶：丙酮酸脫羧酶(E1)、二氫硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶(E2)二氫硫辛酸脫氫酶(E3)；

6種輔助因子：焦磷酸硫胺素(TPP)、FAD、NAD+、CoA、硫辛酸、Mg2＋E.coli丙酮酸脫氫酶復(fù)合物的電鏡照片輔酶A(CoA)的結(jié)構(gòu)泛酸硫辛酸與E2通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合

E.coli丙酮酸脫氫酶復(fù)合物的組成Enzyme輔酶亞基分子量每個(gè)復(fù)合物中的亞基數(shù)目Pyruvatedehydrogenase(E1)TPP96,00024Dihydrolipoyltransacetylase(E2)硫辛酸,CoA65,000-70,00024Dihydrolipoyldehydrogenase