糖酵解的过程 磷酸化酶a 糖澈酶 D葡萄糖1磷酸,酸葡赠变位酶→D面萄糖,6酸 ADP ATP D果糖-6磷酸 )果糖1,6-二磷酸 羟内酮磷酸 磷酸丙糖异构酶 甘油醛-3-磷酸 NAD-Pi 糖原(或淀! 3公技被数病 1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸 雯莅 场醇化酶H 磷酸烯醇式丙酬酸 果糖一 ADH+H. L-乳酸脱氢酶 NAD+ 甘浊醛-3磷酸 甘油确酸脱氮酶 乳酸脱氢酶 甘油酸-1,3-二磷酸 油酸磷酸激酶 丙酸丙酸脱羧酶 甘油酸-3-研酸 ATP 油酸碘酸变位酶 丙啊酸激酶 t油酸-2-确酸 烯醇化烯醇丙酬酸磷酸 △G=-196kJ/mol 糖原(葡萄糖)—-2乳酸 △G=-183kJ/mol
第五章 糖 代 谢 ·6·
葡萄糖+2Pi+2NAD+2ADP——→2丙酮酸+2AIP+2NADH+2H+2H2O ① PADP ; Prate 1c-bwrheephste Blverakewe :Tophat 2< DXhwrwayartot ptnehmte PNAD >2NADH.H t at.Bsshaeptl 2DI c-Peaptewrtsnrsal 12) xho 24D Parade 1. (二)丙酮酸的去路 丙酮酸在无氧条件下生成乳酸 氧供应不足时从糖酵解途径生成的丙酮酸转变 ( glycolysis),因它和酵母菌生醇发酵非常相似。丙酮 为乳酸。缺氧时葡萄糖分解为乳酸称为糖酵解 酸转变成乳酸由乳酸脱氢酶( lactate dehydrogenase) 催化丙酮酸乳酸脱氢酶乳酸在这个反应中丙酮酸起 h lactate 了氢接受体的作用。由3-磷酸甘油醛脱氢酶反应生
第五章 糖 代 谢 ·7· 葡萄糖+2Pi+2NAD++2ADP——→2 丙酮酸+2ATP+2NADH+2H++2H2O （二）丙酮酸的去路 1. 丙酮酸在无氧条件下生成乳酸 氧供应不足时从糖酵解途径生成的丙酮酸转变 为乳酸。缺氧时葡萄糖分解为乳酸称为糖酵解 (glycolysis)，因它和酵母菌生醇发酵非常相似。丙酮 酸转变成乳酸由乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase) 催化丙酮酸乳酸脱氢酶乳酸在这个反应中丙酮酸起 了氢接受体的作用。由 3-磷酸甘油醛脱氢酶反应生
成的NADH+H,缺氧时不能经电子传递链氧化。正是通过将丙酮酸还原成乳 酸,使NADH转变成NAD,糖酵解才能继续进行。 2.丙酮酸生成乙醇 在无氧条件下,将丙酮酸转化为乙醇和CO2。实际上包括2个反应步骤: (1)丙酮酸脱羧形成乙醛和CO2:(2)乙醛由 NADPH+H还原生成乙醇同时产生氧化 型的NAD。 3.丙酮酸形成乙酰辅酶A 丙酮酸在有氧状态下,进入线粒体中,丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA进 入三羧酸循环,进而氧化生成CO2和H2O,同时NADH+H等可经呼吸链传递 伴随氧化磷酸化过程生成H2O和ATP。 COA-SH NAI° NADH 催化氧化脱羧的酶是丙酮酸脱氢酶系( pyruvate dehydrogenase system),此 多酶复合体由丙酮酸脱氢酶(E1),二氢硫辛酰胺转乙酰酶(E2)和二氢硫辛 酰胺脱氢酶(E3)按一定比例组成,其组合比例随生物的不同而不同。参与反 应的辅酶有硫胺素焦磷酸酯(TPP)、硫辛酸、FAD’、NAD及CoA。 其中硫辛酸是带有二硫键的八碳羧酸,通过转乙酰酶的赖氨酸ε-氨基相 连,形成与酶结合的硫辛酰胺而成为酶的柔性长臂,可将乙酰基从酶复合体 的一个活性部位转到另一个活性部位 FAD FAD NAD° CoA-SH scal FAD
第五章 糖 代 谢 ·8· 成的 NADH+H+，缺氧时不能经电子传递链氧化。正是通过将丙酮酸还原成乳 酸，使 NADH 转变成 NAD+，糖酵解才能继续进行。 2. 丙酮酸生成乙醇 在无氧条件下，将丙酮酸转化为乙醇和 CO2。实际上包括 2 个反应步骤： ⑴丙酮酸脱羧形成乙醛和 CO2；⑵乙醛由 NADPH+H 还原生成乙醇同时产生氧化 型的 NAD+。 3.丙酮酸形成乙酰辅酶 A 丙酮酸在有氧状态下，进入线粒体中，丙酮酸氧化脱羧生成乙酰 CoA 进 入三羧酸循环，进而氧化生成 CO2 和 H2O，同时 NADH+H+等可经呼吸链传递， 伴随氧化磷酸化过程生成 H2O 和 ATP。 催化氧化脱羧的酶是丙酮酸脱氢酶系(pyruvate dehydrogenase system)，此 多酶复合体由丙酮酸脱氢酶（E1），二氢硫辛酰胺转乙酰酶（E2）和二氢硫辛 酰胺脱氢酶（E3）按一定比例组成，其组合比例随生物的不同而不同。参与反 应的辅酶有硫胺素焦磷酸酯（TPP）、硫辛酸、FAD+、NAD+及 CoA。 其中硫辛酸是带有二硫键的八碳羧酸，通过转乙酰酶的赖氨酸ε-氨基相 连，形成与酶结合的硫辛酰胺而成为酶的柔性长臂，可将乙酰基从酶复合体 的一个活性部位转到另一个活性部位
从丙酮酸到乙酰CoA是糖有氧氧化中关键的不可逆反应,催化这个反应 的丙酮酸脱氢酶系受到很多因素的影响,反应中的产物,乙酰CoA和 NADH*+H可以分别抑制酶系中的二氢硫辛酸乙酰转移酶和二氢硫辛酸脱氢 酶的活性,丙酮酸脱羧酶( pyruvate decarboxylase,PDC活性受ADP和胰岛素的 激活,受AIP的抑制。 (三)糖酵解的生理意义 糖酵解最主要的生理意义在于迅速提供能量,这对肌收缩尤为重要。糖 酵解是生物界普遍存在的供能途径,但其释放的能量不多,而且在一般生理 情况下,大多数组织有足够的氧以供有氧氧化之需,很少进行糖酵解,因此 这一代谢途径供能意义不大。当机体缺氧或剧烈运动肌肉局部血流相对不足 时,能量主要通过糖酵解获得。即使氧不缺乏,但因葡萄糖进行有氧氧化的 反应过程比糖酵解长,来不及满足需要,而通过糖酵解则可迅速得到ATP 但少数组织,如视网膜、睾丸、肾髓质和红细胞等组织细胞,即使在有氧条 件下,仍需从糖酵解获得能量。神经、白细胞、骨髓等代谢极为活跃,即使 不缺氧也常由糖酵解提供部分能量。从平原地区进入高原的初期,由于缺氧 组织细胞也往往通过增强糖酵解获得能量 在某些病理情况下,如严重贫血、大量失血、呼吸障碍、肿瘤组织等, 组织细胞也需通过糖酵解来获取能量。倘若糖酵解过度,可因乳酸产生过多, 而导致酸中毒 糖酵解过程的11个酶(1)已糖激酶/葡萄糖激酶(2)磷酸已糖异构酶(3) 磷酸果糖激酶-Ⅰ(4)醛缩酶(5)磷酸丙糖异枃酶氢酶(δ)3-磷酸甘油醛脱 ⑦)3-磷酸甘油酸激酶⑧)磷酸甘油酸变位酶(9)烯醇化酶⑩丙酮酸激酶D 乳酸脱氢酶⑩磷酸化酶*α磷酸葡萄糖变位 糖酵解时每分子磷酸丙糖有2次底物水平磷酸化,可生成2分子AIP。 因此lmol葡萄糖可生成4 mol Atp,在葡萄糖和6-磷酸果糖磷酸化时共消耗 2 mol AtP,故净得2 mol ATP每个ATP可储能6lkJ/mol(14.6kca/mol) 四)糖酵解的调节 正常生理条件下,人体内的各种代谢受到严格而精确的调节,以满足机 体的需要,保持内环境的稳定。这种控制主要是通过调节酶的活性来实现的 在一个代谢过程中往往催化不可逆反应的酶限制代谢反应速度,这种酶称为 限速酶。糖酵解途径中主要限速酶是己糖激酶(HK,磷酸果糖激酶-1(PFK-1) 和丙酮酸激酶(PK)
第五章 糖 代 谢 ·9· 从丙酮酸到乙酰 CoA 是糖有氧氧化中关键的不可逆反应，催化这个反应 的丙酮酸脱氢酶系受到很多因素的影响，反应中的产物，乙酰 CoA 和 NADH++H+可以分别抑制酶系中的二氢硫辛酸乙酰转移酶和二氢硫辛酸脱氢 酶的活性，丙酮酸脱羧酶(pyruvate decarboxylase,PDC)活性受 ADP 和胰岛素的 激活，受 ATP 的抑制。 （三）糖酵解的生理意义 糖酵解最主要的生理意义在于迅速提供能量，这对肌收缩尤为重要。糖 酵解是生物界普遍存在的供能途径，但其释放的能量不多，而且在一般生理 情况下，大多数组织有足够的氧以供有氧氧化之需，很少进行糖酵解，因此 这一代谢途径供能意义不大。当机体缺氧或剧烈运动肌肉局部血流相对不足 时，能量主要通过糖酵解获得。即使氧不缺乏，但因葡萄糖进行有氧氧化的 反应过程比糖酵解长，来不及满足需要，而通过糖酵解则可迅速得到 ATP。 但少数组织，如视网膜、睾丸、肾髓质和红细胞等组织细胞，即使在有氧条 件下，仍需从糖酵解获得能量。神经、白细胞、骨髓等代谢极为活跃，即使 不缺氧也常由糖酵解提供部分能量。从平原地区进入高原的初期，由于缺氧， 组织细胞也往往通过增强糖酵解获得能量。 在某些病理情况下，如严重贫血、大量失血、呼吸障碍、肿瘤组织等， 组织细胞也需通过糖酵解来获取能量。倘若糖酵解过度，可因乳酸产生过多， 而导致酸中毒。 糖酵解过程的 11 个酶 ⑴ 已糖激酶/葡萄糖激酶 ⑵ 磷酸已糖异构酶 ⑶ 磷酸果糖激酶-1 ⑷ 醛缩酶 ⑸ 磷酸丙糖异构酶氢酶 ⑹ 3-磷酸甘油醛脱 ⑺ 3-磷酸甘油酸激酶⑻ 磷酸甘油酸变位酶 ⑼ 烯醇化酶⑽ 丙酮酸激酶 ⑾ 乳酸脱氢酶⑿ 磷酸化酶* ⒀ 磷酸葡萄糖变位*。 糖酵解时每分子磷酸丙糖有 2 次底物水平磷酸化，可生成 2 分子 ATP。 因此 1mol 葡萄糖可生成 4mol ATP，在葡萄糖和 6-磷酸果糖磷酸化时共消耗 2mol ATP，故净得 2mol ATP,每个 ATP 可储能 61kJ/mol（14.6kcal/mol）。 (四)糖酵解的调节 正常生理条件下，人体内的各种代谢受到严格而精确的调节，以满足机 体的需要，保持内环境的稳定。这种控制主要是通过调节酶的活性来实现的。 在一个代谢过程中往往催化不可逆反应的酶限制代谢反应速度，这种酶称为 限速酶。糖酵解途径中主要限速酶是己糖激酶(HK)，磷酸果糖激酶-1(PFK-1) 和丙酮酸激酶(PK)
糖酵解过程的限速酶 酶的名称 变构激活剂 变构抑制剂 已糖激酶 G-6-P 磷酸果糖激酶-1(PFK-1) Mg AMP, ADP, F-1, 6-2P, F-2, 6-2P ATP柠檬酸长链脂肪酸 Mg2+,K+,F-1,6-2P ATP 1.激素的调节 胰岛素能诱导体内葡萄糖激酶、磷酸果糖激酹、丙酮酸激酶的合成,因 而促进这些酶的活性,一般来说,这种促进作用比对限速酶的变构或修饰调 节慢,但作用比较持久 2.代谢物对限速酶的变构调节 上述三个限速酶中,起决定作用的是催化效率最低的酶PFK-1。其分子是 一个四聚体形式,不仅具有对反应底物6-磷酸果糖和ATP的结合部位,而且 有几个与别位激活剂和抑制剂结合的部位,6-磷酸果糖、1,6二磷酸果糖 ADP和AMP是其激活剂,而ATP、柠檬酸等是其抑制剂,ATP既可作为反应 底物又可作为抑制剂,其原因在于:此酶一个是与作为底物的ATP结合位点 另一个是与作为抑制剂的ATP结合位点,两个位点对ATP的亲和力不同,与 底物的位点亲和力高,抑制剂作用的位点亲和力低。对ATP有两种结合位点, 这样,当细胞内ATP不足时,ATP主要作为反应底物,保证酶促反应进行 而当细胞内AIP增多时,AP作为抑制剂,降低了酶对6-磷酸果糖的亲和力 它在体内也是由6-磷酸果糖磷酸化而成,但磷酸化是在C2位而不是C4 位,参与的酶也是另一个激酶,磷酸果糖激酶-2(PFK-2)。 2,6一二磷酸果糖可被二磷酸果糖磷酸酶-2去磷酸而生成6-磷酸果糖, 失去其调节作用。2,6一二磷酸果糖的作用在于増强磷酸果糖激酶-1对6-磷 酸果糖的亲和力和取消ATP的抑制作用。 m_略前的厂二翔 G回 日品 图:胰岛素浓度升高对肝细胞内2,6-二磷酸果糖浓度的影响
第五章 糖 代 谢 ·10· 糖酵解过程的限速酶 酶 的 名 称 变构激活剂 变构抑制剂 已糖激酶 Mg2+, Mn2+ G-6-P 葡萄糖激酶(肝) Mg2+, Mn2+ － 磷酸果糖激酶-1（PFK-1） Mg2+,AMP,ADP, F-1,6-2P, F-2,6-2P ATP,柠檬酸,长链脂肪酸 丙酮酸激酶 Mg2+, K+ , F-1,6-2P ATP 1.激素的调节 胰岛素能诱导体内葡萄糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶的合成，因 而促进这些酶的活性，一般来说，这种促进作用比对限速酶的变构或修饰调 节慢，但作用比较持久。 2.代谢物对限速酶的变构调节 上述三个限速酶中，起决定作用的是催化效率最低的酶 PFK-1。其分子是 一个四聚体形式，不仅具有对反应底物 6-磷酸果糖和 ATP 的结合部位，而且 有几个与别位激活剂和抑制剂结合的部位，6-磷酸果糖、1，6 二磷酸果糖、 ADP 和 AMP 是其激活剂，而 ATP、柠檬酸等是其抑制剂，ATP 既可作为反应 底物又可作为抑制剂，其原因在于：此酶一个是与作为底物的 ATP 结合位点， 另一个是与作为抑制剂的 ATP 结合位点，两个位点对 ATP 的亲和力不同，与 底物的位点亲和力高，抑制剂作用的位点亲和力低。对 ATP 有两种结合位点， 这样，当细胞内 ATP 不足时，ATP 主要作为反应底物，保证酶促反应进行； 而当细胞内 ATP 增多时，ATP 作为抑制剂，降低了酶对 6-磷酸果糖的亲和力。 它在体内也是由 6-磷酸果糖磷酸化而成，但磷酸化是在 C2 位而不是 C4 位，参与的酶也是另一个激酶，磷酸果糖激酶-2(PFK-2)。 2，6－二磷酸果糖可被二磷酸果糖磷酸酶-2 去磷酸而生成 6-磷酸果糖， 失去其调节作用。2，6－二磷酸果糖的作用在于增强磷酸果糖激酶-1 对 6-磷 酸果糖的亲和力和取消 ATP 的抑制作用。 图： 胰岛素浓度升高对肝细胞内 2，6-二磷酸果糖浓度的影响