糖酵解

病例：溶血性贫血与糖酵解
❖ 成熟红细胞完全依赖糖酵解供能。细胞内生成的 ATP主要用于维持细胞内外的离子梯度,特别是通过 Na+-K+-ATPase维持细胞内外Na+,K+浓度梯度。这 对于维持红细胞的双凹形状十分重要。若缺乏ATP, 则红细胞将发生肿胀,溶血。
4.NADH和丙酮酸的去向
有氧还是无氧？？
❖ 丙酮酸脱氢酶系的多种辅酶中均含有维生素， TPP中含有维生素B1，辅酶A（HSCoA）中 含有泛酸，FAD含有维生素B2，NAD+含尼 克酰胺（维生素PP）。所以，当这些维生素 缺乏，特别是维生素B1缺乏时，丙酮酸及乳 酸堆积，能量生成减少，可发生多发性末梢 神经炎，严重时可引起典型脚气病。
就 到今 这天
里
了
！
❖ 丙酮酸脱氢酶复合体的组成
❖ 酶辅酶所含维生素丙酮酸脱氢酶硫胺素焦磷 酸（TPP+）维生素B1二氢硫辛酸乙酰转移 酶硫辛酸，CoA硫辛酸，泛酸二氢硫辛酸脱 氢酶FAD ，NAD+维生素B2 ，维生素PP
❖ 丙酮酸生成乙酰辅酶A的反应是糖有氧氧化过 程中重要的不可逆反应（图4-1-14）。丙酮 酸脱氢产生NADH+H+，释放的自由能则贮 于乙酰辅酶A中。乙酰辅酶A可参与多种代谢 途径。
涉及到高能磷酸基团的转移
底物水平的磷酸化（substrate level phosphorlation）：
指在分解代谢过程中，底物因脱氢、脱水等 作用而使能量在分子内部重新分布，形成高 能磷酸化合物，然后将高能磷酸基团转移到 ADP形成ATP的过程。
以后还将学习氧化磷酸化和光合磷酸化，注意 三者的区别
背景：剧烈运动时： ⑴、肌肉内ATP含量很低；
(2)、肌肉局部血流不足，处于相对缺氧状态。
结论：糖酵解为肌肉收缩迅速提供能量
初到高原与糖酵解供能：
背景： 人初到高原，高原大气 压低，易缺氧
结论： 机体加强糖酵解以适
海拔 5000米
应高原缺氧环境
某些组织细胞与糖酵解供能：
如成熟红细胞：
无线粒体，无法通过氧化磷 酸化获得能量，只能通过糖酵 解获得能量。
注意：又加了一个磷酸基团，又消耗1分子的ATP. 是糖酵解的限速步骤!
ATP的获取
➢在绝大多数细胞中，起始阶段的这组酶都靠 近 线粒体。己糖激酶特异地的结合蛋白与线 粒体膜结合，而磷酸果糖激酶则与靠近线粒体 的肌动蛋白细丝相互靠近。这种结合方式使反 应很容易从线粒体得到ATP。ADH和丙酮酸的命运
（1）NADH的命运 NADH在呼吸链被彻底氧化成H2O并产生更多的ATP。
（2）丙酮酸的命运 丙酮酸经过线粒体内膜上丙酮酸运输体与质子一起
进入线粒体基质，被基质内的丙酮酸脱氢酶系氧化成乙 酰-CoA
❖ 在缺氧状态或无氧状态下NADH和丙酮酸的命运
（1）乳酸发酵 （2）酒精发酵
发生在所有的活细胞 位于细胞液 共有十步反应组成 两个阶段
2.反应过程与催化酶类（重点）
糖酵解的全部反应
不必紧张!
你所要记忆的主要是三步限速步 骤、两步底物水平磷酸化反应。
你不需要记住任何代谢物的结构式
糖酵解第一阶段的反应
反应1.1：葡萄糖的磷酸化
注意：反应不可逆！为什么？
思考
葡萄糖的磷酸化有何意义？
❖第二阶段：产生 4 ATP + 2 NADH
2 (1,3-二磷酸-甘油醛） + 2 Pi + 2 NAD+ 2 (1,3 –二磷酸甘油酸）) +2NADH
2 (1,3-二磷酸-甘油酸) + 2 ADP2 (3-P-甘油酸) + 2 ATP
2（磷酸稀醇式丙酮酸） + 2 ADP 2 丙酮酸 + 2 ATP
葡萄糖的磷酸化至少有两个意义：
☻首先葡萄糖因此带上负电荷，极性猛增，很难再 从细胞中“逃逸”出去，反应限制在细胞质中进 行，体现不可逆；
☻葡萄糖本是个惰性分子，从ATP中释放出的能量 储存到了6-磷酸葡萄糖中，得以活化，降低了酶促 反应的活化能，有利于它在细胞内的进一步代谢。
体细胞捕获G
己糖激酶和葡萄糖激酶的比较
❖*Net =2 ATP and 2 NADH ❖注： NADH为富能分子，因为H是从底物夺来的， 可以通过氧化磷酸化生成ATP
糖酵解的生理意义
1. 是G有氧呼吸获得最多能量（走TCA环） 的重要之路。
2.产生含碳的中间产物，为合成反应提 供原料
3.在缺氧条件下供给生物体能量。(举例）
肌肉收缩与糖酵解供能：
度恒定的过程中发挥了重
要作用）
产物反馈抑 制
基因表达
G-6-P反馈抑制 （别构酶）
组成酶
不受G-6-P反馈抑制 （非别构酶）
诱导酶（受胰岛素诱导）
G有多个-OH，为什么只有6号位的羟基发生了磷酸化？
注：G-6-P是一个重 要的中间代谢产物， 是许多糖代谢途径（ 无氧酵解、有氧氧化 、磷酸戊糖途径、糖 原合成、糖原分解） 的连接点。
己糖激酶
葡萄糖激酶
存在部位
几乎所有的细胞
肝细胞
底物特异性 葡萄糖、甘露糖、果糖等己 糖
葡萄糖
对葡萄糖的 0.1mM（保证大脑等重要生 10mM（使该酶催化的酶
Km
命器官即使在血糖浓度低的 促反应只有在饮食后大量
情况下仍可摄取利用葡萄糖 ） 消化吸收的葡萄糖进入肝
脏后才加强，生成糖原储
存于肝中，在维持血糖浓
己糖激酶的“诱导契合”
诱导契合： 葡萄糖与己糖激酶的结合诱
导酶发生大的构象变化
上述底物诱导的裂缝闭合现象不仅仅发 现在己糖激酶，实际上在参与糖酵解的 其它几种激酶分子上也能够观测到，这 说明它已成为各种激酶的共同特征。
什么是激酶？
激酶 （kinase ）
➢ 是一类从高能供体分子（如ATP）转移磷酸 基团到特定靶分子（底物）的酶；这一过程 谓之磷酸化。
血糖的来源和去路
食物中的糖 消化、吸收
肝糖原
分解
非糖物质 转化
氧化分解 CO2+H2O+能量
血
合成 肝糖原、肌糖原
糖
转化 脂肪、某些氨基酸等
糖代谢就是围绕血糖（主要为G)展开的，其各种途径均与血糖有关
糖酵解（glycolysis ）
——EMP途径
主要内容
❖定义 ❖反应过程与催化酶类（重点）
化学计量和生物学意义(难点） ❖丙酮酸的去路 调控（难点）
（限速酶） 果糖-2,6-二磷酸
ATP 柠檬酸
NADH
丙酮酸激酶 果糖-1,6-二磷酸 ATP 丙氨酸 Ala
规律：不可逆反应---调控位点
❖ 主要通过调节反应途径中几种酶的活性来控 制整个途径的速度，被调节的酶多数为催化 反应历程中不可逆反应的酶，通过酶的变构 效应实现活性的调节，调节物多为本途的中 间物或与本途径有关的代谢产物。
反应2.3: 3-磷酸甘油酸异构为2-磷酸甘油酸
磷酸基团从 C-3转移到C-2，是甘油酸-3-磷酸分子内的磷 酸基团的转移，为下一步脱水做好准备。
反应2.4: 磷酸稀醇式丙酮酸（PEP）的生成
分子内脱水形成双键，造成分子内部能量重新分配形成高能 磷酸化合物PEP.
PEP具有较高的磷酸转移势能。
反应2.5: 丙酮酸和ATP的生成
高能磷酸键 （high energy phosphate bond ）
高能磷酸化合物水解释放出磷酸基团时能产生较 多自由能，通常称为高能磷酸键。用符号“～P” 表示。如ATP、ADP末端磷酸键、磷酸肌酸的磷 酸键等。
高能磷酸键断裂可释放大量能量。
反应2.2: 3-磷酸甘油酸和ATP的生成
这是一步底物水平的磷酸化反应！
➢磷酸化的目的是“激活”或“能化”底物分 子，增大它的能量，以使其可参加随后的自 由能负变化的反应。
反应1.2：6-磷酸-果糖（F-6-P）的生成
☻这是一步异构化反应，为下一步磷酸化反应创造了条件，
也有利于后面由醛缩酶催化的C-3和C-4之间的断裂反应。 ☻可逆反应，何去何从，取决于机体的需要。
反应1.3： 1，6-二磷酸果糖的生成
1 定义
❖ 糖酵解是将葡萄糖（glucose，简写为G) 降解为丙酮酸并伴随着ATP生成的一系 列反应，由于此过程与酵母菌使糖生醇 发酵的过程基本相似，故称糖酵解。
❖ 是生物体内普遍存在的葡萄糖降解的途径。 ❖ 该途径也称作Embden-Meyethof-
Parnas途径，简称ＥＭＰ途径。
糖酵解概述
注意：又一次底物水 平磷酸化！（脱水造 成能量重新分布，高 能磷酸基团转移）
糖酵解的全部反应
3.化学计量和生物学意义
计算：1分子葡萄糖经糖酵解生成了多少 分子的ATP？
糖酵解过程中与能量有关的反应
❖ 第一阶段：消耗 2 ATP
G+ ATP G-6-P+ ADP F-6-P + ATP F-1,6-2P + ADP
C6 被切成 2 C3
第一阶段已结束：
经过以上几步反应使惰性的G转变为极易 分解的果糖-1，6-二磷酸，继而分解为2个 C3，消耗2分子的ATP。
糖酵解- 第二个阶段的反应
反应2.1:
3-磷酸-甘油醛被氧化成1,3-二磷酸-甘油酸
这是整个糖酵解途径唯一的一步氧化还原反应 同时进行磷酸化和脱氢反应，产生一个高能磷酸键
丙酮酸的代谢去向
5.糖酵解的调控（难点）
调控的有力证据!
细胞内多数G 接近0，10步反应中 有3步具有较大的自由能降低
G 为较大负值的反应是调控位点!
回顾：3个激酶，3步反应不可逆
影响酵解的调控位点及相应调节物
调控位点
激活剂
抑制剂
己糖激酶