4糖代谢

荷，使葡萄糖C-6位的羟基易于对ATP的γ –位磷原 子进行亲核攻击.(单独ATP对酶有竞争性抑制作用) 机理：葡萄糖C-6位的羟基对ATP的γ –位磷原子的 进行亲核攻击
葡萄糖分子磷酸化意义：
（1）将葡萄糖分子磷
酸化成了易参加代谢反应的活化形式；（2）磷酸
化的葡萄糖分子带有很强的极性基团，不能透过
5.二羟丙酮磷酸转变为3-磷酸甘油醛
丙糖磷酸异构酶
Δ G0’=7.5kJ/mol 2.51
可逆反应
总结
• 上述的五步反应为糖酵解途径中的耗能 阶段，l分子葡萄糖的代谢消耗了2分子A TP，产生了2分子3-磷酸甘油醛.
例题
• 葡萄糖在无氧条件下氧化、并产生能量 的过程称为________________，也叫___ _____________途径。实际上葡萄糖有氧 分解的前十步反应也与之相同。 • 糖酵解 EMP
• 葡萄糖进入细胞后首先的反应是磷酸化。 磷酸化后葡萄糖即不能自由通过细胞膜 而逸出细胞。 • 催化此反应的是己糖激酶（hexokinas e）。 • 激酶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 • 激酶一般需要Mg2+或Mn2+作为辅因子。 (为什么呢?)。
? Mg2+ 可以掩盖ATP/ADP分子中磷酸基氧原子的负电
• 细胞定位：细胞胞液 • 动物、植物和微生物细胞中葡萄糖分解 的共同代谢途径
补充:与癌细胞相关
• 30年代初,奥托·瓦博格发现了一个奇怪 的现象：癌细胞只能依靠“无氧代谢” 来产生能量，即使在氧气充足的情况下 也是如此。这个现象后来被医学界命名 为“瓦博格效应”(WarburgEffect)。
两种解释
• 1.正常细胞癌变后 线粒体发生了不可 修复的损伤，所以癌细胞只能依靠“糖 酵解”来产生能量。 • 2.另一种理论则认为，线粒体的损伤 正是正常细胞发生癌变的原因。 不能启动细胞自杀 细胞凋亡
治疗手段
• 高压氧治疗法 通过增加肿瘤供血，进而改善氧气供应 的办法增加抗癌药物的疗效。
第一阶段: 消耗2ATP使一分子 6碳糖裂解成2分子的三碳糖 第二阶段: 生成2分子丙酮酸, 2分子NADH,4分子ATP
3. 6-磷酸果糖转变为1， 6-双磷酸果糖
磷酸果糖激酶
-22.2
第二个关键酶 不可逆反应
1.由磷酸果糖激酶（phosphofructokinas e, PFK）催化 2.需要ATP和Mg2+参与 3.这个酶是糖酵解过程三个关键酶中效率 最低的酶,被认为是糖酵解的限速酶
酶的催化机制同己糖激酶的基本一致
CO2 H20
电子传递链
第一部分
糖酵解
葡萄糖→丙酮酸(10步反应)
• 糖酵解(glycolysis)：在缺氧情况下， 葡萄糖经过酶促作用生成丙酮酸并放出 能量的过程。也称为糖酵解途径 • 称为EMP(Embden-Meyethof-Parnas )途 径。 • 纪念G.Embden,O.Meyethof和J.K.Parnas 三位科学家
-16.74
不可逆反应
丙酮酸激酶（pyruvate kinase）
• 1.别构调节: • 果糖-1,6-二磷酸是该酶的激活剂（前馈 激活） • 丙氨酸是该酶的别构抑制剂。酵解产物 丙酮酸为丙氨酸的生成提供了碳骨架。 丙氨酸抑制丙酮酸激酶的活性，可避免 丙酮酸的过剩（反馈抑制） • ATP、乙酰CoA等也可抑制该酶活性，减 弱酵解作用（反馈抑制）
第一阶段
• 1.葡萄糖磷酸化成为6-磷酸葡萄糖
己糖激酶
第一个关键酶
不可逆反应
-33.47kJ/mol
• 总的这个反应的△G0’为一16.7kJ／mol （－4.0kcal／mol） • ATP水解 -7.3kcal／mol 偶联 • G-6-P 磷酸酯水解 - 3.3kcal／mol
• 不可逆? 并不是说G-6-P不能生成G,而是说转化 成G的时候,不能生成ATP,因为ATP水解的 能量有部分是以热能的方式释放. 能量方面不可逆 不是物质方面不可逆
磷酸甘油酸激酶
第一次底物水平磷酸化反应 第一次生成ATP反应
1.26 可逆反应
• 磷酸甘油酸激酶（phosphoglycerrate k inase）催化混合酸酐上的磷酸从羧基转 移到ADP，形成ATP和3-磷酸甘油酸，反 应需要Mg2+(?激酶)。 • 将底物的高能磷酸基直接转移给ADP生成 ATP，这种ADP或其他核苷二磷酸的磷酸 化作用与底物的脱氢作用直接相偶联的 反应过程，被称为底物水平磷酸化作用 （substrate level phosphorylation）。
• 反馈抑制（feedback inbition）：催化 一个代谢途径中前面反应的酶受到同一 途径终产物抑制的现象.
能荷（energy charge） 总腺苷酸系统中，所负荷的高能磷酸基数 量
• 能荷对代谢的调节可通过ATP 、 ADP和A MP作为代谢中某些酶分子的别构效应物 进行变构调节来实现。(在代谢中经常可 见) • 能荷的大小决定于ATP和ADP的多少。它 的值可以从0～1,一般为0.80～0.95范围。 当全部腺苷酸都转化成ATP时,能荷为1.0； 全为ADP时EC=0.5；当全为AMP时EC=0。
• 丙酮酸激酶调节 • 果糖-1,6-二磷酸是该酶的激活剂（前馈激活） • 丙氨酸是该酶的别构抑制剂。酵解产物丙酮酸 为丙氨酸的生成提供了碳骨架。丙氨酸抑制丙 酮酸激酶的活性，可避免丙酮酸的过剩（反馈 抑制） • ATP、乙酰CoA等也可抑制该酶活性，减弱酵解 作用（反馈抑制） 丙酮酸激酶共价修饰方式调节
磷酸果糖激酶（PFK） 白色ATP, 红色F-6-P
磷酸果糖激酶（PFK）
• 四聚体, 别构调节 • 别构抑制剂： ATP 、柠檬酸和 H + ATP ：细胞内含有丰富的 ATP 时，此酶 几乎无活性。(能荷高) 柠檬酸：高含量的柠檬酸是碳骨架过剩 的信号。 H + ：可防止肌肉中形成过量乳酸而使 血液酸中毒。 • 别构激活剂： AMP 、 F - 2.6 - 2P
2. 3步不可逆反应
ΔG=-33.5kJ/mol
ΔG=-22.2kJ/mol
ΔG=-16.7kJ/mol
在红细胞环境中
3.ATP的生成情况
3.糖酵解三个调节酶（别构酶）
• 已糖激酶调节 抑制剂（负效应调节物）： G-6-P 和 ATP 激活剂（正效应调节物）： ADP
• 磷酸果糖激酶调节（关键限速步骤） • 抑制剂： ATP 、柠檬酸和 H + ATP ：细胞内含有丰富的 ATP 时，此酶 几乎无活性。 柠檬酸：高含量的柠檬酸是碳骨架过剩 的信号。 H + ：可防止肌肉中形成过量乳酸而使 血液酸中毒。 • 激活剂： AMP 、 F - 2.6 - 2P
糖代谢
简介
• 糖代谢主要是指葡萄糖在体内的一系列 复杂的化学反应
• 糖在生命活动中的主要作用是提供能源 和碳源
• 糖代谢包括分解代谢和合成代谢。 • 分解代谢?:动物和大多数微生物所需的 能量，主要是由糖的分解代谢提供的。 • 合成代谢?:糖分解的中间产物，又为生 物体合成其它类型的生物分子，如氨基 酸、核苷酸和脂肪酸等，提供碳源或碳 链骨架。
（1）糖酵解过程中第一次产生高能磷酸键， 并且产生了还原剂 NADH。 （2）催化此反应的酶甘油醛-3-磷酸脱氢 酶是巯基酶，所以它可被碘乙酸(ICH2CO OH)不可逆地抑制(引起果糖—1，6—二 磷酸积累?）。故碘乙酸能抑制糖酵解。 第四步反应的原因
碘乙酸
7. l，3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘 油酸
6.甘油醛-3-磷酸氧化成1、3-二磷酸甘 油酸
高能化合物
3-磷酸 甘油醛脱氢酶
糖酵解中唯一的脱氢反应
-1.67 可逆反应
反应特点
• 3-磷酸甘油醛脱氢酶（glyceraldehyde3-phosphate dehydrogenase）催化，以 NAD+为辅酶，还有无机磷酸，当3-磷酸 甘油醛的醛基氧化脱氢成羧基即与磷酸 形成混合酸酐. • 该酸酐含一高能磷酸键，它水解时△Go’ ＝-61.9kJ／mol（-14.8kcal/mol），可 将能量转移至ADP，生成ATP。
• 2.共价修饰调节
? 丙酮酸激酶缺乏
糖酵解部分小结
• 1、 底物：1分子葡萄糖 产物：2分子丙酮酸。 • 2、三步不可逆反应（关键酶）： 己糖激酶 果糖磷酸激酶 丙酮酸激酶 • 3、耗能：2分子ATP， 产能：4分子ATP，净生成2分子ATP
• 4、细胞定位：细胞液 • 5.总反应方程式：C6H12O6 + 2NAD+ + 2AD P + 2Pi → 2C3H4O3 + 2NADH + 2H+ + 2ATP + 2H2O
• 实验证明能荷高时可抑制ATP的生成，却 促进ATP的利用。也就是说，能荷高可促 进合成代谢而抑制分解代谢，相反，能 荷低则促进分解代谢而抑制合成代谢。 所以说，能荷对代谢起着重要的调控作用
2.6-磷酸葡萄糖转变为6-磷酸果糖
磷酸己糖 异构酶催化
反应是可逆的
-2.5
• 由磷酸己糖异构酶催化的醛糖与酮糖间 的异构反应 • 为什么呢? C1上的羰基,不象-OH那样容 易被磷酸化 • 羰基从C1转移到C2，为下一步的磷酸化 作好基础。
例题
• ________________酶催化的反应是EMP途 径中的第一个氧化反应。_____________ ___分子中的磷酸基转移给ADP生成ATP， 是EMP途径中的第一个产生ATP的反应。 • 甘油酸–3–磷酸脱氢酶 甘油酸–1， 3–二磷酸
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、1,6-二磷酸果糖的裂解
醛缩酶 二羟丙酮磷酸 3-磷酸甘油醛
△Go′= 23.97kJ/mol -1.25 可逆反应