生化—第二十二章 糖酵解

生物化学糖酵解，主要是反应过程和糖酵解的调控

糖酵解

• 一.葡萄糖的主要分解代谢途径
  • 葡萄糖
    • 糖酵解 有氧或无氧
      • 丙酮酸
        • 无氧
          • 乳酸
          • 子主题
        • 有氧
          • 乙酰CoA
    • 6－磷酸葡萄糖
      • 磷酸戊糖
• 二.糖酵解反应过程
  • ㈠.葡萄糖的磷酸化
    • • 1.关于己糖激酶
        • 特点
          • ⑴.糖酵解过程中第一个限速酶
          • ⑵.哺乳类动物体内已发现4种己糖激酶同工酶，分别称为I至IV型
            • I,II,III型与IV型比较:
          • ⑶.己糖激酶在催化反应中，巧妙地使用“诱导契合”机制，而避免了ATP在活性中心发生水解的可能性。
          • ⑷.专一性差，不是只能与葡萄糖结合，也可与其他六碳糖结合。
        • 相关概念
          • 激酶:一类从高能供体分子转移磷酸分子到特定靶分子的酶，激酶需要Mg2+作为辅助因子(写反应式时，Mg2+要标注出来)
      • 2.反应特点
        • 消耗1分子ATP
      • 3.磷酸化的好处(即生理意义)
        • ⑴.葡萄糖由此带上负电荷，极性猛增，很难再从细胞中“逃逸”出去
        • ⑵.葡萄糖的能量状态得以提高，由此变得不稳定，有利于其在后面一分为二，被“腰斩”为三碳糖
  • ㈡.6－磷酸葡糖的异构化
    • • 1.关于磷酸葡糖异构酶
      • 2.反应特点
        • 通过此反应，醛糖变成了酮糖，羰基从1号位变到2号位
  • ㈢.磷酸果糖的再次磷酸化
    • • 1.关于磷酸果糖激酶-1(PEK-1)
        • ⑴.糖酵解中出现的第二个限速酶，是糖酵解三个限速酶中催化效率最低的酶，
        • ⑵.糖酵解中最重要的限速酶
      • 2.反应特点
        • ⑴.又消耗1分子ATP
        • ⑵.是整个糖酵解途径最重要的限速步骤
  • ㈣.1,6-二磷酸果糖的裂解
    • • 1.关于醛缩酶
        • ⑴.该酶是逆向命名
      • 2.反应特点
        • ⑴.1分子六碳糖裂解成1分子磷酸二羟丙酮(DHAP)和1分子3-磷酸甘油醛(GAP)
        • ⑵.要注意裂解位点以及生成产物分别是原底物的哪个位置上的C原子
  • ㈤.磷酸丙糖的异构化
    • 如上图所示第⑤步
      • 1.关于磷酸丙糖异构酶
      • 2.反应特点
        • 严格地说，它并不直接属于糖酵解途径，充其量不过是将DHAP转变为糖酵解的中间代谢物3－磷酸甘油醛，后者才可以进入下一步反应。但是，人们已习惯将它视为第一阶段的最后一步反应。
  • 第一阶段:需能，共消耗2分子ATP
  • ㈥.3－磷酸甘油醛的氧化及磷酸化
    • • 1.关于3－磷酸甘油醛脱氢酶
        • ⑴.巯基酶，碘代乙酸和有机汞能够抑制酶活性，从而丙酮酸代谢障碍，出现类似脚气病的症状
      • 2.反应特点
        • ⑴.由无机磷酸分子供能
          • 砷酸与无机磷酸极为相似，因此可以代替无机磷酸参加反应，形成1－砷酸－3-磷酸甘油酸，但这样的产物极不稳定，很容易自发地水解成3－磷酸甘油酸并产生热，无法进入下一步底物水平的磷酸化反应，但砷酸并不抑制糖酵解，反而能刺激糖酵解以更快的速率进行。
            • 第㈦步也生成3－磷酸甘油酸，所以1－砷酸-3-磷酸甘油酸的自发水解，会导致ATP合成受阻，影响细胞的正常代谢，这也是砷酸有毒性（砒霜中毒）的原因。
        • ⑵.脱氢由NAD+（氧化型辅酶I）接受→NADH
        • ⑶.同时进行脱氢和磷酸化作用
        • ⑷.产生1,3-BPG和NADH
          • 在反应中，醛基变成了羧基，释放出来的能量一部分贮存在1,3－BPG的高能磷酸键上，还有一部分被NADH中的高能电子带走。
        • ⑸.糖酵解过程中唯一脱氢反应（氧化作用）
  • ㈦.第一步底物水平的磷酸化
    • • 1.关于磷酸甘油酸激酶
        • 需要Mg2+
      • 2.反应特点
        • ⑴.这是第一次底物水平磷酸化反应
          • 底物水平磷酸化反应:先合成一种高能中间物，然后在一种转移酶的催化下，中间物上的高能键被转移给ADP，形成ATP。这里的高能中间物是1,3-二磷酸甘油酯。
        • ⑵.开始收获阶段:产生2分子ATP（因为有2个磷酸基团）
  • ㈧.3－磷酸甘油酯的变位
    • • 1.关于磷酸甘油酸变位酶
        • 也需要Mg2+
      • 2.反应特点
  • ㈨.2－磷酸甘油酸的烯醇化
    • • 1.关于烯醇化酶
        • 需要Mg2+
      • 2.反应特点
        • ⑴.高能磷酸化合成
  • ㈩.第二步底物水平的磷酸化
    • • 1.关于丙酮酸激酶
        • ⑴糖酵解过程中的第三个限速酶
        • ⑵.需要Mg2+和K+
      • 2.反应特点
        • ⑴.第二次底物水平磷酸化
        • ⑵.产生2分子ATP
  • 第二阶段:产能，净合成2分子ATP
  • 总结:
    • 1.三步不可逆反应:①、③、⑩
    • 2.耗能反应:①、③
    • 3.两步产能:⑦、⑩
    • 4.一步脱氢反应:⑥
    • 5.净生成能量ATP2分子
• 三.糖酵解的生理意义
• 四.其他物质进入糖酵解
• 五.糖酵解的调控
  • ㈠.己糖激酶和葡糖激酶的调节
    • 6-磷酸葡萄糖（产物）可反馈抑制己糖激酶，但肝脏葡萄糖激酶不受其抑制。
      • 肝脏葡萄糖激酶:Km值高，大剂量G激活酶
    • 长链脂肪酰CoA可别构抑制肝脏葡萄糖激酶。
      • 脂肪分解产物，机体利用脂肪时，会减少糖的利用
  • ㈡.PEK-1的调节
    • 变构抑制剂:ATP,柠檬酸和质子
      • ATP: 既是抑制剂，又是底物 PFK-1：两个结合ATP的部位 酶的活性中心：亲和力高 别构中心： 亲和力低
        • ATP浓度低，只与活性中心结合，PFK-1有活性，EMP正常进行
        • ATP浓度较高，可与别构中心结合，PFK-1与F6P亲和力降低，EMP抑制。
      • 柠檬酸
        • 三羧酸循环的中间物
        • 细胞能荷丰富的“指示剂”
        • 负别构抑制剂
        • 细胞的能荷大幅度提高时，三羧酸循环将被削弱，柠檬酸因此积累，并通过线粒体内膜上的转运蛋白离开线粒体进去细胞质基质，并且作为负别构效应物抑制PEK-1的活性。 柠檬酸似乎在向PEK-1传递一种信号:“细胞已经使用其他替代性燃料合成了大量的ATP，你作为糖酵解途径中最重要的调节酶也该歇歇了。”
      • 质子
        • pH下降时糖酵解速度降低，防止在缺氧条件下形成过量的乳酸而导致酸中毒。
    • 变构激活剂:AMP,ADP和2,6-二磷酸果糖（F-2,6-BP）
      • AMP,ADP
        • 细胞能荷匮乏的“指示剂”，正别构激活剂 AMP效果更显著
    • 2,6-二磷酸果糖
      • PFK-1最重要的激活剂 F-2,6-BP 是由PFK-2 催化 F-6-P磷酸化合成的