1、生化第二章糖酵解作用优选生化第二章糖酵解作用 第一节糖的消化和吸收一、消化系统的基本组成消化系统由消化管和消化腺组成。消化管包括口腔、咽、食管、胃、小肠（十二指肠、空肠和回肠）、大肠（盲肠、结肠和直肠）。消化腺包括口腔腺、肝、胰和消化管壁腺 消化系统的主要功能是消化吸收食物，并将食物残渣以粪便的形式排出体外。二、糖类的消化与吸收淀粉淀粉(starch)等等 口腔，口腔，-amylase-amylase，少量作用，少量作用 胃，几乎不作用胃，几乎不作用 小肠，胰小肠，胰-amylase-amylase，主要的消化场所，主要的消化场所 麦芽糖、糊精、蔗糖、乳糖等（食物中所混入）麦芽糖、糊精、蔗糖、
2、乳糖等（食物中所混入）麦芽糖酶，糊精酶，蔗糖酶，乳糖酶等麦芽糖酶，糊精酶，蔗糖酶，乳糖酶等 葡萄糖、半乳糖、果糖等葡萄糖、半乳糖、果糖等 肠黏膜细胞肠黏膜细胞肠壁毛细血管肠壁毛细血管门静脉门静脉血液血液 组织、细胞（组织、细胞（代谢）代谢）三、D-D-葡萄糖是多数生物的主要代谢燃料，在代谢中占有中葡萄糖是多数生物的主要代谢燃料，在代谢中占有中心地位。葡萄糖含有较高的能量，氧化生成心地位。葡萄糖含有较高的能量，氧化生成H H2 2O O和和COCO2 2放放出自由能出自由能2840kj/mol2840kj/mol；转变成淀粉或糖元贮存又可维；转变成淀粉或糖元贮存又可维持相对低的摩尔渗透压浓度，而
3、需要能量时又可分解持相对低的摩尔渗透压浓度，而需要能量时又可分解成葡萄糖氧化供能。成葡萄糖氧化供能。葡萄糖不仅仅是一个能量分子，还是一个常见的前体葡萄糖不仅仅是一个能量分子，还是一个常见的前体分子，可为生物合成反应提供中间物，如大肠杆菌可分子，可为生物合成反应提供中间物，如大肠杆菌可利用葡萄糖和其碳架合成所有的氨基酸、核苷酸、辅利用葡萄糖和其碳架合成所有的氨基酸、核苷酸、辅酶、脂肪酸和生长所需的各种代谢中间物。葡萄糖有酶、脂肪酸和生长所需的各种代谢中间物。葡萄糖有成千上万种转化，高等动植物中主要有三种：变成糖成千上万种转化，高等动植物中主要有三种：变成糖元或淀粉贮存、酵解为三碳化合物（丙酮酸）
4、或通过元或淀粉贮存、酵解为三碳化合物（丙酮酸）或通过HMPHMP（磷酸戊糖途径）变为戊糖（磷酸戊糖途径）变为戊糖。消化系统由消化管和消化腺组成。丙酮酸激酶（pyruvate kinase）葡萄糖、半乳糖、果糖等第一节F-1,6-diP可活化此酶。1）葡萄糖磷酸化形成己糖磷酸酯，消耗2ATP，产物为果糖-1,6-二磷酸。F-1,6-diP可活化此酶。丙酮酸激酶（pyruvate kinase）通过乙醇发酵受氢，解决重氧化烯醇化酶（enolase）有Mg2+或Mn2+存在时，酶才有活性，F-能与Mg2+形成络合物并结合在酶分子上而抑制酶的活性。第三阶段（第8步反应）2、肝脏中，果糖激酶（Fruct
5、okinase）催化Fru生成F-1-P，再由F-1-P醛缩酶aldolase催化裂解为磷酸二羟丙酮和甘油醛，甘油醛激酶催化甘油醛生成3-P-G(消耗1ATP)进入EMP。Mg2+k+2-P-甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸3）有氧条件下，丙酮酸氧化脱羧生成乙酰-CoA进入三羧酸循环氧化供能。一分子葡萄糖通过一系列的酶促反应生成2分子三碳化合物丙酮酸，并生成ATP和NADH的过程。H2O丙酮酸 乳酸葡萄糖不仅仅是一个能量分子，还是一个常见的前体分子，可为生物合成反应提供中间物，如大肠杆菌可利用葡萄糖和其碳架合成所有的氨基酸、核苷酸、辅酶、脂肪酸和生长所需的各种代谢中间物。第一阶段（第2步反应）第二节糖
6、酵解糖酵解 Embden-Meyerhof-Parnas pathway (EMP-pathway)。一、糖酵解的概念糖酵解（糖酵解（Glycolysis,希腊语希腊语glykys，意，意为为sweet和和lysis)。一分子葡萄糖通过一系列的酶促反应生一分子葡萄糖通过一系列的酶促反应生成成2 2分子三碳化合物分子三碳化合物丙酮酸，并生成丙酮酸，并生成ATPATP和和NADHNADH的过程。的过程。1897年Edward Buchner通过发酵的酵母抽提物发现，最终搞清楚是1941年由Fritz Lipmann和Herman Kalckar完成。二、n1 1、乙醇发酵：无氧条、乙醇发酵：无氧条
7、件，糖经一系列的酶件，糖经一系列的酶促反应变成丙酮酸，促反应变成丙酮酸，并生成并生成ATPATP，厌氧生物，厌氧生物（酵母及其他微生物）（酵母及其他微生物）把酵解中生成的把酵解中生成的NADH+HNADH+H+用于还原丙酮用于还原丙酮酸生成乙醛，进而产酸生成乙醛，进而产生乙醇，称为乙醇生乙醇，称为乙醇（酒精）发酵。（酒精）发酵。二、n2、乳酸发酵：、乳酸发酵：肌肌肉等组织或微生物肉等组织或微生物在无氧或暂时缺氧在无氧或暂时缺氧条件下，将酵解中条件下，将酵解中生成的生成的NADH+HNADH+H+用于用于把丙酮酸把丙酮酸乳酸，乳酸，称为乳酸发酵。称为乳酸发酵。三、糖酵解途径（）可以分为三个阶段可
8、以分为三个阶段：1）葡萄糖）葡萄糖磷酸化形成己糖磷酸酯磷酸化形成己糖磷酸酯，消耗，消耗2ATP，产物为果糖，产物为果糖-1,6-二磷酸。二磷酸。2）磷酸己糖裂解为两分子三碳糖磷酸己糖裂解为两分子三碳糖，由醛缩酶，由醛缩酶(aldolase)催化，产物为催化，产物为3-P-甘油醛（甘油醛（G-3-P）和磷酸二羟丙酮）和磷酸二羟丙酮(DHAP)；3）三碳糖经一系列的反应生成丙酮酸，此过三碳糖经一系列的反应生成丙酮酸，此过程生成程生成NADH+H+，并生成高能磷酸化合并生成高能磷酸化合物生成物生成2ATP2ATP（底物水平磷酸化）（底物水平磷酸化）。n1、葡萄糖 葡萄糖-6-磷酸己糖激酶（Mg2+）
9、ATP ADP己糖激酶己糖激酶n己糖激酶己糖激酶(hexokinase)需要需要MgMg2+2+或其或其他二价阳离子及他二价阳离子及ATPATP供能，反应不可逆，供能，反应不可逆，是酵解过程的第一个别构是酵解过程的第一个别构 调节调节 酶，肌酶，肌肉中受产物肉中受产物G-6-PG-6-P强烈别构抑制。肝脏中强烈别构抑制。肝脏中主要是以葡萄糖激酶（主要是以葡萄糖激酶（glucokinase）存在，对存在，对GlcGlc有特异活性，不受有特异活性，不受G-6-PG-6-P的的抑制。抑制。n2、葡萄糖-6-磷酸 果糖-6-磷酸磷酸葡萄糖异构酶n3、果糖-6-磷酸 果糖-1.6-二磷酸果糖磷酸激酶 M
10、g 2+ATP ADPn果糖磷酸激酶（果糖磷酸激酶（phosphofructokinase）n需要需要MgMg2+2+及及ATPATP，是酵解途径的关键反应，是酵解途径的关键反应(committed step,key reaction,rate-limiting reaction)酶，酵解进行酶，酵解进行的速度取决于该酶的活性，酶的调节也是的速度取决于该酶的活性，酶的调节也是别构调节，别构调节，ATPATP对其有抑制效应，柠檬酸对其有抑制效应，柠檬酸及脂肪酸的存在会加强及脂肪酸的存在会加强ATPATP的抑制作用，的抑制作用，AMPAMP、ADPADP及及PiPi可消除抑制。可消除抑制。果糖磷酸
11、激酶果糖磷酸激酶葡萄糖、半乳糖、果糖等第三阶段（第8步反应）EMP途径可以分为三个阶段：四、其它单糖进入EMP的方式所催化此步反应为糖酵解的第三个限速步骤。（2）肌肉等，葡萄糖2 乳酸（lactate）肠黏膜细胞肠壁毛细血管门静脉血液丙酮酸 乳酸（乙酰-CoA在能量状态高的情况下可用于合成脂类物质）。磷酸二羟丙酮丙酮酸 乳酸6-二磷酸 甘油醛-3-P肠黏膜细胞肠壁毛细血管门静脉血液2、半乳糖进入EMP途径第一阶段（第2步反应）F-1,6-diP可活化此酶。3-P-甘油醛 1,3-二磷酸甘油酸碘乙酸可强烈抑制酶的活性。丙酮酸激酶（pyruvate kinase）1）葡萄糖磷酸化形成己糖磷酸酯，消
12、耗2ATP，产物为果糖-1,6-二磷酸。n 果糖-1.6-二磷酸 甘油醛-3-P 磷酸二羟丙酮醛缩酶n 甘油醛-3-P 磷酸二羟丙酮磷酸丙糖异构酶 3-P-甘油醛 1,3-二磷酸甘油酸 磷酸甘油醛脱氢酶 H3PO4NAD+NADH+H+磷酸磷酸甘油醛脱氢酶甘油醛脱氢酶活性中心在酶的活性中心在酶的Cys-SHCys-SH上，上，NADNAD+与酶紧密结合，受与酶紧密结合，受氢还原后与酶脱离，磷酸攻击硫酯氢还原后与酶脱离，磷酸攻击硫酯键生成键生成1,3-1,3-二磷酸甘油酸，其分子二磷酸甘油酸，其分子中含一高能磷酸键。只有中含一高能磷酸键。只有NADNAD+不断不断取代取代NADHNADH才能保持
13、酶的催化活力，才能保持酶的催化活力，否则酵解就要停止。碘乙酸可强烈否则酵解就要停止。碘乙酸可强烈抑制酶的活性。抑制酶的活性。磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶1,3-二磷酸甘油酸 3-P-甘油酸磷酸甘油酸激酶 Mg2+ADP ATP底物水平磷酸化 3-P-甘油酸 2-P-甘油酸磷酸甘油酸变位酶n2-P-甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸 烯醇化酶 H2O Mg2+Mn2+H2On烯醇化酶烯醇化酶（enolase）有有MgMg2+2+或或MnMn2+2+存存在时，酶才有活性，在时，酶才有活性，F F-能与能与MgMg2+2+形成形成络合物并结合在酶分子上而抑制酶络合物并结合在酶分子上而抑制酶的活性。的活性。
14、n此反应产物磷酸烯醇式丙酮酸含有此反应产物磷酸烯醇式丙酮酸含有一高能磷酸键一高能磷酸键烯醇化酶烯醇化酶（enolase）磷酸烯醇式丙酮酸 烯醇式丙酮酸 丙酮酸 丙酮酸激酶 Mg2+k+ADP ATP底物水平磷酸化底物水平磷酸化别构调节酶，需要Mg2+、K+，催化的反应有ATP生成，是酵解途径的重要调节酶，长链脂肪酸、乙酰CoA、ATP等均抑制酶活；淀粉(starch)等ATP ADP果糖磷酸激酶（phosphofructokinase）1、无氧条件下，葡萄糖分解为乙醇或乳酸，为无氧分解。丙酮酸 乳酸葡萄糖含有较高的能量，氧化生成H2O和CO2放出自由能2840kj/mol；2、半乳糖进入EMP
15、途径消化系统由消化管和消化腺组成。四、其它单糖进入EMP的方式（需要经过穿梭作用进入线体）2、虽无O2参与，但有脱氢反应，H的受体为NAD+，胞质中NAD+少，须解决NADH的重氧化。丙酮酸 乳酸1、通过己糖激酶（hexokinase）转变为F-6-P进入EMP，但酶对Glc的亲和力大于对Fru的12倍，肝中几乎不发生这种反应，而脂肪组织中则FruGlc，可走这一途径。通过乙醇发酵受氢，解决重氧化一分子葡萄糖通过一系列的酶促反应生成2分子三碳化合物丙酮酸，并生成ATP和NADH的过程。2）无氧条件下，丙酮酸转变为乙醛，进而生成乙醇。1）葡萄糖磷酸化形成己糖磷酸酯，消耗2ATP，产物为果糖-1,
16、6-二磷酸。F-1,6-diP可活化此酶。此反应产物磷酸烯醇式丙酮酸含有一高能磷酸键所催化此步反应为糖酵解的第三个限速步骤。（需要经过穿梭作用进入线体）丙酮酸 乳酸丙酮酸激酶（pyruvate kinase）四、其它单糖进入EMP的方式淀粉(starch)等2、肝脏中，果糖激酶（Fructokinase）催化Fru生成F-1-P，再由F-1-P醛缩酶aldolase催化裂解为磷酸二羟丙酮和甘油醛，甘油醛激酶催化甘油醛生成3-P-G(消耗1ATP)进入EMP。1）葡萄糖磷酸化形成己糖磷酸酯，消耗2ATP，产物为果糖-1,6-二磷酸。（1）酵母等，葡萄糖2 乙醇（ethanol）+2CO2转变成淀
17、粉或糖元贮存又可维持相对低的摩尔渗透压浓度，而需要能量时又可分解成葡萄糖氧化供能。果糖磷酸激酶（phosphofructokinase）EMP途径可以分为三个阶段：Mg2+k+丙酮酸激酶（pyruvate kinase）消化管包括口腔、咽、食管、胃、小肠（十二指肠、空肠和回肠）、大肠（盲肠、结肠和直肠）。Embden-Meyerhof-Parnas pathway第二阶段（第5步反应）3）三碳糖经一系列的反应生成丙酮酸，此过程生成NADH+H+，并生成高能磷酸化合物生成2ATP（底物水平磷酸化）。此反应产物磷酸烯醇式丙酮酸含有一高能磷酸键1,3-二磷酸甘油酸 3-P-甘油酸2）无氧条件下，丙酮
18、酸转变为乙醛，进而生成乙醇。丙酮酸激酶（pyruvate kinase）丙酮酸激酶（丙酮酸激酶（pyruvate kinase）别构调节酶，需要别构调节酶，需要MgMg2+2+、K K+，催化的反应有，催化的反应有ATPATP生成，是酵解途径的重要调节酶，长链生成，是酵解途径的重要调节酶，长链脂肪酸、乙酰脂肪酸、乙酰CoACoA、ATPATP等均抑制酶活；等均抑制酶活；F-1,6-diP可活化此酶。可活化此酶。所催化此步反应为糖酵解的第三个限速步骤。所催化此步反应为糖酵解的第三个限速步骤。丙酮酸激酶（丙酮酸激酶（pyruvate kinase）1 1）无氧条件下，丙酮酸转变为乳酸。）无氧条件下
19、，丙酮酸转变为乳酸。2 2）无氧条件下，丙酮酸转变为乙醛，进而）无氧条件下，丙酮酸转变为乙醛，进而生成乙醇。生成乙醇。3 3）有氧条件下，丙酮酸氧化脱羧生成乙酰）有氧条件下，丙酮酸氧化脱羧生成乙酰-CoA-CoA进入三羧酸循环氧化供能。进入三羧酸循环氧化供能。（乙酰（乙酰-CoACoA在能量状态高的情况下可用于合成脂类物在能量状态高的情况下可用于合成脂类物质）。质）。4)4)丙酮酸作为其他物质合成的前体丙酮酸作为其他物质合成的前体n丙酮酸 乳酸 乳酸脱氢酶NADH+H+NAD+n丙酮酸 乙醛 乙醇丙酮酸脱羧酶 CO2 乙醇脱氢酶 NADH+H+NAD+1 1、酵解、酵解1010步反应有步反应有
20、2 2步是耗能反应（步是耗能反应（1 1、3 3二步反应）；有二步反应）；有2 2步产能反应（步产能反应（7 7、1010步反应）步反应）2 2、整个酵解途径的反应、整个酵解途径的反应1 1、3 3、1010为严为严格不可逆反应，为格不可逆反应，为EMPEMP途径的三个限途径的三个限速步骤。相关酶为限速酶。速步骤。相关酶为限速酶。The Glycolytic Pathway无氧条件下无氧条件下:通过乙醇发酵受氢，解决重氧化通过乙醇发酵受氢，解决重氧化 通过乳酸发酵受氢，解决重氧化通过乳酸发酵受氢，解决重氧化有氧条件下有氧条件下:通过呼吸链递氢，最终生成通过呼吸链递氢，最终生成H2O,并生成并生
21、成ATP。（需要经过穿梭作用进入线体）1 1、无氧条件下，葡萄糖分解为乙醇或乳酸，为无氧分无氧条件下，葡萄糖分解为乙醇或乳酸，为无氧分解。解。（1 1）酵母等，）酵母等，葡萄糖葡萄糖2 乙醇（乙醇（ethanol）+2CO2（2 2）肌肉等，）肌肉等，葡萄糖葡萄糖2 乳酸（乳酸（lactate）2 2、虽无虽无O O2 2参与，但有脱氢反应，参与，但有脱氢反应，H H的受体为的受体为NADNAD+，胞质，胞质中中NADNAD+少，须解决少，须解决NADHNADH的重氧化。的重氧化。3 3、两种发酵均净生成两种发酵均净生成2ATP2ATP，为底物水平磷酸化。，为底物水平磷酸化。4 4、需要辅酶或
22、辅助因子，如、需要辅酶或辅助因子，如NADNAD+,TPP,Mg,TPP,Mg2+2+,K,K+等。等。n1、果糖进入EMP途径n2、半乳糖进入EMP途径n3、甘露糖进入EMP途径（一）D-果糖（D-Fructose）1 1、通过己糖激酶（、通过己糖激酶（hexokinase）转变为转变为F-6-PF-6-P进入进入EMPEMP，但酶对，但酶对GlcGlc的亲和力大于对的亲和力大于对FruFru的的1212倍，倍，肝中几乎不发生这种反应，而脂肪组织中则肝中几乎不发生这种反应，而脂肪组织中则FruFru GlcGlc，可走这一途径。，可走这一途径。2 2、肝脏中，果糖激酶（、肝脏中，果糖激酶（F
23、ructokinase）催化催化FruFru生生成成F-1-PF-1-P，再由，再由F-1-P醛缩酶醛缩酶aldolase催化裂解催化裂解为磷酸二羟丙酮和甘油醛，甘油醛激酶催化甘为磷酸二羟丙酮和甘油醛，甘油醛激酶催化甘油醛生成油醛生成3-P-G(3-P-G(消耗消耗1ATP)1ATP)进入进入EMPEMP。1,3-二磷酸甘油酸 3-P-甘油酸肌肉和肾中，己糖激酶催化H3PO4丙酮酸 乳酸第二阶段（第4步反应）消化管包括口腔、咽、食管、胃、小肠（十二指肠、空肠和回肠）、大肠（盲肠、结肠和直肠）。丙酮酸激酶（pyruvate kinase）丙酮酸一分子葡萄糖通过一系列的酶促反应生成2分子三碳化合物
24、丙酮酸，并生成ATP和NADH的过程。甘油醛-3-P 磷酸二羟丙酮四、其它单糖进入EMP的方式此反应产物磷酸烯醇式丙酮酸含有一高能磷酸键丙酮酸 乳酸2、半乳糖进入EMP途径一分子葡萄糖通过一系列的酶促反应生成2分子三碳化合物丙酮酸，并生成ATP和NADH的过程。3、甘露糖进入EMP途径所催化此步反应为糖酵解的第三个限速步骤。D-葡萄糖是多数生物的主要代谢燃料，在代谢中占有中心地位。只有NAD+不断取代NADH才能保持酶的催化活力，否则酵解就要停止。第二阶段（第5步反应）消化系统由消化管和消化腺组成。丙酮酸激酶（pyruvate kinase）需要Mg2+及ATP，是酵解途径的关键反应(comm
25、itted step,key reaction,rate-limiting reaction)酶，酵解进行的速度取决于该酶的活性，酶的调节也是别构调节，ATP对其有抑制效应，柠檬酸及脂肪酸的存在会加强ATP的抑制作用，AMP、ADP及Pi可消除抑制。丙酮酸激酶（pyruvate kinase）四、其它单糖进入EMP的方式通过乳酸发酵受氢，解决重氧化消化腺包括口腔腺、肝、胰和消化管壁腺四、其它单糖进入EMP的方式（需要经过穿梭作用进入线体）2-P-甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸通过乙醇发酵受氢，解决重氧化别构调节酶，需要Mg2+、K+，催化的反应有ATP生成，是酵解途径的重要调节酶，长链脂肪酸、乙酰CoA、ATP等均抑制酶活；3、甘露糖进入EMP途径1、无氧条件下，葡萄糖分解为乙醇或乳酸，为无氧分解。所催化此步反应为糖酵解的第三个限速步骤。（1）酵母等，葡萄糖2 乙醇（ethanol）+2CO2F-1,6-diP可活化此酶。H3PO4Mg2+k+烯醇化酶 H2O丙酮酸 乳酸糖酵解（Glycolysis,希腊语glykys，意为sweet和lysis)。消化管包括口腔、咽、食管、胃、小肠（十二指肠、空肠和回肠）、大肠（盲肠、结肠和直肠）。肌肉和肾中，己糖激酶催化肌肉和肾中，己糖激酶催化Fru+ATPF-6-P，直接进入，直接进入酵解。酵解。
