一、糖酵解作用的研究历史一、糖酵解作用的研究历史二、糖酵解过程概述二、糖酵解过程概述三、糖酵解和酒精发酵的全过程图解三、糖酵解和酒精发酵的全过程图解四、糖酵解第一阶段的反应机制四、糖酵解第一阶段的反应机制五、糖酵解第二阶段五、糖酵解第二阶段放能阶段放能阶段六、由葡萄糖转变为两分子丙酮酸能量转变的估算六、由葡萄糖转变为两分子丙酮酸能量转变的估算七、丙酮酸的去路七、丙酮酸的去路八、糖酵解作用的调节八、糖酵解作用的调节九、其他六碳糖进入糖酵解途径九、其他六碳糖进入糖酵解途径第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)糖代谢糖代谢单糖单糖(Monosaccharides)D-醛糖醛糖D-酮糖酮糖D-甘油醛甘油醛D-赤藓糖赤藓糖D-核糖核糖D-阿拉伯糖阿拉伯糖 D-木糖木糖D-葡萄糖葡萄糖D-甘露糖甘露糖D-半乳糖半乳糖二羟丙酮二羟丙酮D-赤藓酮糖赤藓酮糖D-核酮糖核酮糖D-木酮糖木酮糖D-果糖果糖糖代谢糖代谢二糖二糖(Disaccharides)又称食糖，分布于甘蔗、甜菜中又称食糖，分布于甘蔗、甜菜中蔗糖蔗糖Glc(12)Fru或或Fru(21)Glc-D-吡喃型果糖吡喃型果糖-D-吡喃型葡萄糖苷吡喃型葡萄糖苷海藻糖海藻糖Glc(11)Glc-D-吡喃型葡萄糖吡喃型葡萄糖-D-吡喃型葡萄糖苷吡喃型葡萄糖苷仅存在乳汁中仅存在乳汁中乳糖乳糖(型型)Gal(14)Glc-D-吡喃型半乳糖吡喃型半乳糖-(14)-D-吡喃型葡萄糖吡喃型葡萄糖还原端还原端 没有游离异头碳，非还原性糖没有游离异头碳，非还原性糖昆虫循环体液成分，体内能量的贮存方式昆虫循环体液成分，体内能量的贮存方式没有游离异头碳，非还原性糖没有游离异头碳，非还原性糖二糖含有糖苷键 (O-glycosidic bond) (1)淀淀粉粉(2)糖糖原原 (3)纤维素纤维素 (4)几丁质几丁质贮存多糖贮存多糖（能源物质）（能源物质）结构多糖结构多糖（植物细胞壁和动物外骨骼）（植物细胞壁和动物外骨骼）糖代谢糖代谢多糖（多糖（Polysaccharide） 非还原端非还原端还原端还原端直链淀粉直链淀粉支链淀粉支链淀粉-D-葡萄糖，葡萄糖，(14)glycosidicbond支链支链主链主链淀粉是贮存的燃料，以淀粉粒形式贮存于植物细胞中 (16) 2条支链或1条支链和1条直链形成双螺旋结构， 降解从非还原末端去掉一个Glc残基。 多糖多糖(1) 淀粉淀粉(Starch)淀粉粒淀粉粒 直链淀粉直链淀粉 支链淀粉支链淀粉 多个多个非还原端非还原端一个一个还原端还原端多糖多糖(1) 淀粉淀粉(Starch)糖代谢糖代谢多糖（多糖（Polysaccharide） -淀粉酶淀粉酶 -淀淀粉酶粉酶葡萄糖淀粉酶葡萄糖淀粉酶-1,6-糖苷酶糖苷酶非还原端非还原端非还原端非还原端多糖多糖(1) 淀粉淀粉(Starch)淀粉酶淀粉酶 糖代谢糖代谢多糖（多糖（Polysaccharide） 肝 脏：肝糖原 骨骼肌：肌糖原 糖原又称动物淀粉，存在于动物细胞的胞液内, 糖原结构与支链淀粉相似，但分支程度更高，分支链更短，结构紧密。 多糖多糖(2)糖原糖原(glycogen)在体内糖原磷酸化酶可降解糖原的非还原端 糖代谢糖代谢多糖（多糖（Polysaccharide） 纤维素是自然界最丰富的有机物质，植物细胞壁的主要成分。 多糖多糖(3)纤维素纤维素(cellulose)线状无分支，1万到1.5万个-D-葡萄糖单体构成， 链中每个葡萄糖残基相对于前一个残基翻转180。 -D-葡萄糖，葡萄糖，(14)glycosidicbond(14)糖苷键连接的糖苷键连接的2个个D-葡萄糖单位葡萄糖单位2条平行的纤维素片段条平行的纤维素片段Most abundant polysaccharide. (14) glycosidic linkages. Result in long fibers for plant structure. 糖代谢糖代谢多糖（多糖（Polysaccharide） 纤维素与淀粉结构差异纤维素与淀粉结构差异纤维素纤维素 淀粉和糖原淀粉和糖原 (14)糖苷键、线状结构糖苷键、线状结构(14)糖苷键、卷曲螺旋状结构糖苷键、卷曲螺旋状结构人的唾液和小肠分泌物中含有-淀粉酶，可以催化连接葡萄糖的(14)糖苷键的断裂，进而水解食物中的淀粉和糖原。但大多数动物体内没有水解(14)糖苷键的酶，不能利用纤维素作为能量物质。糖代谢糖代谢多糖（多糖（Polysaccharide） 多糖多糖(3)纤维素纤维素(cellulose)纤维素与生物燃料纤维素与生物燃料第一代生物燃料第一代生物燃料： 原料：可食用作物 玉米、大豆、甘蔗第二代生物燃料第二代生物燃料 原料：纤维素 农业废弃物 (麦草、玉米秸秆、玉米芯) 工业废弃物 (制浆和造纸厂的纤维渣) 林业废弃物 城市废弃物(废纸、包装纸) FeedstockpretreatmentEnzymehydrolysisFermentationFuelsandproducts生物燃料：通过生物资源生产的燃料乙醇和生物柴油，可以替代由石油制取的汽油和柴油。知识拓展知识拓展 糖代谢糖代谢多糖（多糖（Polysaccharide） 膳食纤维与健康饮食膳食纤维与健康饮食 多糖多糖(3)纤维素纤维素(cellulose) 有助于肠内大肠杆菌合成多种维生素； 比重小，体积大，有饱食感，有利于减肥； 刺激胃肠道，使消化液分泌增多、增强胃肠道蠕动，防治便秘； 可溶性纤维在肠内形成凝胶等作用，使糖的吸收减慢； 降低血液胆固醇含量、预防心血管疾病； 预防糖尿病； 预防结肠癌。 膳食纤维：不易被消化的食物营养素。 成 分：主要是非淀粉多糖的多种植物物质 （纤维素、木质素、几丁质、果胶等） 分两类：非水溶性膳食纤维和水溶性膳食纤维 作 用：副作用：妨碍消化与吸附营养的副作用知识拓展知识拓展 糖代谢糖代谢多糖（多糖（Polysaccharide） 又称甲壳素、动物纤维素又称甲壳素、动物纤维素多糖多糖(4)几丁质几丁质(chitin)几丁质在自然界中的数量仅次于纤维素，存在于节肢动物外骨骼。 N-乙酰乙酰-D-葡糖胺，葡糖胺，(14)glycosidicbond线状无分支，其结构与纤维素相似，唯一不同处：乙酰化的氨基取代了C2 -OH。 几丁质代谢酶：几丁质代谢酶：p 几丁质合酶p 几丁质内切酶p 几丁质外切酶p 几丁质去乙酰化酶 糖代谢糖代谢多糖（多糖（Polysaccharide） 壳聚糖壳聚糖(chitosan)：别名：别名：壳多糖、脱乙酰甲壳素、几丁聚糖等壳多糖、脱乙酰甲壳素、几丁聚糖等化学名称：聚葡萄糖胺、化学名称：聚葡萄糖胺、(14)-2-氨基氨基-D-葡萄糖葡萄糖是由几丁质脱乙酰基的产物。是由几丁质脱乙酰基的产物。N-乙酰基脱去乙酰基脱去55%以上称为以上称为壳聚糖壳聚糖。N-乙酰度在乙酰度在50%以下都被称为以下都被称为甲壳素甲壳素。多糖多糖(4)几丁质几丁质(chitin) 脱乙酰基程度(D.D)决定了大分子链上氨基(NH2)含量的多少，而且D.D增加，由于氨基质子化而使壳聚糖在稀酸溶液中带电基团增多，聚电解质电荷密度增加，其结果必将导致其结构，性质和性能上的变化，生理活性：生理活性：1.控制胆固醇控制胆固醇2.抑制细菌活性抑制细菌活性3.预防和控制高血压预防和控制高血压4.吸附和排泄重金属吸附和排泄重金属5.免疫效果免疫效果应用：应用：1.化妆品化妆品2.絮凝剂絮凝剂3.农业、饲料、饵料农业、饲料、饵料4.吸附剂吸附剂5.烟草烟草(烟胶烟胶)糖代谢糖代谢多糖（多糖（Polysaccharide） 多糖多糖(4)几丁质几丁质(chitin) 昆虫几丁质代谢酶：杀虫剂的新靶标 知识拓展知识拓展 糖代谢糖代谢多糖（多糖（Polysaccharide） 昆虫特有的生理过程糖代谢糖代谢l糖是生物体重要的糖是生物体重要的物质物质和和能量能量来源；来源；l糖代谢包括糖的分解代谢和糖的合成代谢；糖代谢包括糖的分解代谢和糖的合成代谢；糖的分解糖的分解(catabolism)糖酵解、三羧酸循环、磷酸戊糖途径、糖原分解糖酵解、三羧酸循环、磷酸戊糖途径、糖原分解糖的合成糖的合成(anabolism)糖原合成、糖异生糖原合成、糖异生l糖代谢受神经、激素和别构物的调节控制糖代谢受神经、激素和别构物的调节控制u糖糖自然界分布广，数量最多的自然界分布广，数量最多的有机化合物。尤以植物含量最多，约有机化合物。尤以植物含量最多，约为为85%95%。生命活动中主要作用生命活动中主要作用提供能量和碳源。提供能量和碳源。人体所需能量人体所需能量的的50%70%来自于糖。食物中的糖来自于糖。食物中的糖类主要是淀粉，被机体消化成其基本类主要是淀粉，被机体消化成其基本组成单位葡萄糖后，以主动吸收方式组成单位葡萄糖后，以主动吸收方式入血。本章重点讨论葡萄糖在机体内入血。本章重点讨论葡萄糖在机体内的代谢。的代谢。 有氧分解：有氧分解：HO2丙酮酸的氧化脱羧丙酮酸的氧化脱羧三羧酸循环三羧酸循环H2O无氧分解：无氧分解：H代谢中间产物代谢中间产物糖酵解糖酵解(葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸)根据产生氢的最终受体：根据产生氢的最终受体：糖代谢糖代谢有氧分解：葡萄糖有氧分解：葡萄糖CO2+H2O+ATP无氧分解：葡萄糖无氧分解：葡萄糖丙酮酸丙酮酸+ATP ATP形成通过两条途径：形成通过两条途径：【掌握掌握】糖酵解概念，糖酵解途径的基本反应过程、限速酶、糖酵解概念，糖酵解途径的基本反应过程、限速酶、ATP生成部位及生成部位及其生理意义。其生理意义。糖有氧氧化概念，有氧氧化途径中丙酮酸氧化脱羧及三羧酸循环的糖有氧氧化概念，有氧氧化途径中丙酮酸氧化脱羧及三羧酸循环的基本反应过程、限速酶、基本反应过程、限速酶、ATP生成部位及其生理意义。生成部位及其生理意义。磷酸戊糖途径及其生理意义，磷酸戊糖途径及其生理意义，NADPH的功能。的功能。肝糖原合成与分解的限速酶及其催化的反应。肝糖原合成与分解的限速酶及其催化的反应。糖异生的概念、限速酶、催化的反应及其生理意义。糖异生的概念、限速酶、催化的反应及其生理意义。 【了解了解】糖的消化吸收、运输、贮存过程；糖的消化吸收、运输、贮存过程；利用糖的代谢调节生产发酵产品；利用糖的代谢调节生产发酵产品；正常人血糖的来源与去路；正常人血糖的来源与去路；激素对血糖水平的调节作用。激素对血糖水平的调节作用。 糖代谢糖代谢糖代谢糖代谢糖的消化吸收糖的消化吸收：人类食物中的糖主要有植物淀粉、动物糖原人类食物中的糖主要有植物淀粉、动物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，以淀粉为主。以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，以淀粉为主。食物中含有的大量纤维素，因人体内无食物中含有的大量纤维素，因人体内无 -糖苷酶，不能对其分糖苷酶，不能对其分解利用，但具有刺激肠蠕动等作用，也是维持健康所必需。解利用，但具有刺激肠蠕动等作用，也是维持健康所必需。消化部位主要在小肠，消化部位主要在小肠，少量在口腔。少量在口腔。共转运共转运 类固醇类固醇主动运输的特点： 逆浓度梯度（逆化学梯度）运输；需要能量（ATP直接供能）或与释放能量过程偶联（协同运输）；都有载体蛋白，依赖于膜运输蛋白；具有选择性和特异性。 糖代谢糖代谢糖类的转运糖类的转运主动转运主动转运糖代谢糖代谢载体蛋白运转方向载体蛋白运转方向糖类的转运糖类的转运被动转运被动转运不需耗能不需耗能血糖来源和去路、维持血糖恒定的机制血糖来源和去路、维持血糖恒定的机制糖代谢糖代谢食物中的糖类食物中的糖类肝糖原肝糖原脂肪等非糖物质脂肪等非糖物质消化吸收消化吸收血糖血糖转化转化CO2,H2O,能量能量肝糖原肝糖原,肌糖原肌糖原其他单糖其他单糖,糖衍生物糖衍生物氧化分解氧化分解转化转化分解分解细胞的组成部分细胞的组成部分转化转化脂肪等非糖物质脂肪等非糖物质其他单糖其他单糖转化转化脂肪脂肪,氨基酸等氨基酸等转化转化空腹血糖：空腹血糖：3.96.2mmol/L(0.81.2g/L)8.9610.08mmol/L（1.61.8g/L）时可由尿排出）时可由尿排出合成合成 肝脏是调节血糖浓度的最重要器官，可进行糖原合成、糖原分解和糖异生过程。 肌糖原对血糖浓度也有一定调节作用，不能直接调节血糖，通过乳酸循环可调节血糖浓度。 血糖主要在神经、激素的调节下维持恒定：血糖主要在神经、激素的调节下维持恒定： 降低血糖的激素降低血糖的激素 胰岛素胰岛素 升高血糖的激素升高血糖的激素 胰高血糖素、肾上腺素、糖皮质激素、生长激素胰高血糖素、肾上腺素、糖皮质激素、生长激素一、糖酵解作用的研究历史一、糖酵解作用的研究历史二、糖酵解过程概述二、糖酵解过程概述三、糖酵解和酒精发酵的全过程图解三、糖酵解和酒精发酵的全过程图解四、糖酵解第一阶段的反应机制四、糖酵解第一阶段的反应机制五、糖酵解第二阶段五、糖酵解第二阶段放能阶段放能阶段六、由葡萄糖转变为两分子丙酮酸能量转变的估算六、由葡萄糖转变为两分子丙酮酸能量转变的估算七、丙酮酸的去路七、丙酮酸的去路八、糖酵解作用的调节八、糖酵解作用的调节九、其他六碳糖进入糖酵解途径九、其他六碳糖进入糖酵解途径第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)长长期期不不跑跑步步的的人人，快快速速跑跑步步之之后后肌肌肉肉感感到到疼疼痛痛，为什么？为什么？酒、醋、酱油、酸奶都是如何生产的？酒、醋、酱油、酸奶都是如何生产的？第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)糖酵解？糖酵解？1875年，法国科学家巴斯德(L. Pasteur)发现葡萄糖在无氧条件下被酵母菌(微生物)分解生成乙醇的现象。1897年，德国的巴克纳兄弟(Hans Buchner和Edward Buchner)发现发酵作用可以在不含细胞的酵母抽提液中进行，阐明发酵是酶作用的化学本质。1907年诺贝尔化学奖。1905年，哈登(Arthur Harden)和扬(William Young) 证明了无机磷酸的作用。1940年，生物化学家恩伯顿(Gustar Embden)和迈耶霍夫(Otto Meyerhof)等人完全阐明了糖酵解的整个途径，揭示了生物化学的普遍性。故糖酵解途径又称 Embden-Meyerhof Pathway(简简称称EMP)卡尔科里(Carl Cori)和盖蒂科里(Gerty Cori Cori)发现乳酸循环。1947年诺贝尔生理学或医学奖。第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)一、糖酵解作用的研究历史一、糖酵解作用的研究历史Louis Pasteur, 18221895, 微生物学家、化学家，微生物学的奠基人之一。 Eduard Buchner 18601917布氏烧瓶Cori夫妇 Gustav Embden, 18741933Otto Meyerhof, 18841951Arthur Harden, 18651940William Young, 18781942Ethanol+CO2 糖酵解糖酵解：在无氧条件下，：在无氧条件下，葡萄糖葡萄糖经过经过酶催化酶催化作用降解成作用降解成丙酮酸丙酮酸，并伴随，并伴随生成生成ATP的过程。细胞的过程。细胞胞液胞液中进行。大多数哺乳动物组织和细中进行。大多数哺乳动物组织和细胞中是唯一的代谢能量来源胞中是唯一的代谢能量来源( (红细胞、肾髓质、脑和精子红细胞、肾髓质、脑和精子) )。Glucose10EnzymesATP+NADH2PyruvateLactateATP+H2O氧化磷酸化氧化磷酸化三羧酸循环三羧酸循环CO2有氧条件下有氧条件下无氧条件下无氧条件下动物动物NADH酵母酵母NADH发酵发酵 (Fermentation)：葡萄糖葡萄糖或其他有机营或其他有机营养物通过养物通过厌氧呼吸厌氧呼吸降解获得能量，降解获得能量，贮存贮存ATP。第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)二、糖酵解过程概述二、糖酵解过程概述第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)二、糖酵解过程概述二、糖酵解过程概述前前5步为准备阶段（吸能反应阶段）步为准备阶段（吸能反应阶段）:葡萄糖首先被葡萄糖首先被磷酸化磷酸化，ATP是磷酰基团的供体。是磷酰基团的供体。后后5步为偿还阶段（放能反应阶段）步为偿还阶段（放能反应阶段）:产生产生ATP补偿准备阶段消耗的能量，还能补偿准备阶段消耗的能量，还能产能产能。糖酵解分糖酵解分2个阶段，共个阶段，共10个反应步骤个反应步骤葡萄糖葡萄糖2丙酮酸丙酮酸2乳酸乳酸 (六碳糖) (三碳糖)乳酸发酵乳酸发酵葡萄糖葡萄糖2丙酮酸丙酮酸2乙醇乙醇 (六碳糖) (三碳糖)乙醇发酵乙醇发酵第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)二、糖酵解过程概述二、糖酵解过程概述 糖酵解过程中的所有中间产物都是以磷酸化合物的形式存在的意义：糖酵解过程中的所有中间产物都是以磷酸化合物的形式存在的意义：在在pH7时，被离子化具有极性，带负电荷，不易透过脂膜而失散；时，被离子化具有极性，带负电荷，不易透过脂膜而失散；磷酸基团对酶起到信号基团作用，有利于与酶结合而被催化；磷酸基团对酶起到信号基团作用，有利于与酶结合而被催化；磷酸基团经酵解作用，形成磷酸基团经酵解作用，形成ATP的末端磷酸基团，具有保存能量作用。的末端磷酸基团，具有保存能量作用。细胞外细胞外细胞胞液细胞胞液葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸ATPADP葡萄糖葡萄糖 磷酸化磷酸化葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸 葡萄糖带极性而不葡萄糖带极性而不易穿越细胞膜易穿越细胞膜耗能反应阶段耗能反应阶段放能反应阶段放能反应阶段消耗消耗2个个ATP使使1分子分子6碳糖裂解为碳糖裂解为2分子分子3碳糖；碳糖；产生产生2分子丙酮酸分子丙酮酸4分子分子ATP和和2分子分子NADH；糖酵解途径可净产生糖酵解途径可净产生2分子分子ATP三、糖酵解和酒精发酵的全过程图解三、糖酵解和酒精发酵的全过程图解 第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)葡萄糖葡萄糖 6-磷酸磷酸-葡糖葡糖 6-6-磷酸磷酸- -果糖果糖 1,6-二磷酸二磷酸- -果糖果糖 3-磷酸磷酸- -甘油醛甘油醛 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 3-磷酸磷酸- -甘油醛甘油醛 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸丙酮酸 丙酮酸丙酮酸 准备阶段准备阶段 三、糖酵解和酒精发酵的全过程图解三、糖酵解和酒精发酵的全过程图解 第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)已糖激酶已糖激酶磷酸磷酸葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶磷酸磷酸果糖激酶果糖激酶醛缩酶醛缩酶磷酸磷酸丙糖异构酶丙糖异构酶三、糖酵解和酒精发酵的全过程图解三、糖酵解和酒精发酵的全过程图解 第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis) 偿还阶段偿还阶段 磷酸磷酸甘油醛脱氢酶甘油醛脱氢酶 磷酸磷酸甘油酸激酶甘油酸激酶 磷酸磷酸甘油酸变位酶甘油酸变位酶 烯醇化酶烯醇化酶 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 葡萄糖的磷酸化葡萄糖的磷酸化ATP的的-磷酸基团在磷酸基团在己糖激酶己糖激酶（或葡萄糖激酶）催化下，转（或葡萄糖激酶）催化下，转移到葡萄糖分子的移到葡萄糖分子的C6上，生成上，生成6-磷酸磷酸-葡萄糖葡萄糖(G6P)。己糖激酶是调节酶，受己糖激酶是调节酶，受G6P和和ADP的变构抑制。的变构抑制。第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)四、糖酵解第一阶段的反应机制四、糖酵解第一阶段的反应机制己糖激酶己糖激酶分布在所有细胞内，对葡萄糖的分布在所有细胞内，对葡萄糖的Km=0.1mM，专一性不强可活化六碳糖。，专一性不强可活化六碳糖。葡萄糖激酶葡萄糖激酶主要存在于肝细胞，主要存在于肝细胞，对葡萄糖的对葡萄糖的Km=510mM，专一性很强。，专一性很强。通常细胞内葡萄糖浓度通常细胞内葡萄糖浓度=4mM，己糖激酶己糖激酶是激活葡萄糖的酶；是激活葡萄糖的酶；血糖浓度很高时，血糖浓度很高时，葡萄糖激酶葡萄糖激酶在肝脏中活化葡萄糖，生成在肝脏中活化葡萄糖，生成UDPG合成糖原。合成糖原。 6-磷酸葡萄糖异构为磷酸葡萄糖异构为6-磷酸果糖磷酸果糖磷酸葡萄糖异构酶催化使醛糖转化为酮糖，磷酸葡萄糖异构酶催化使醛糖转化为酮糖，C1位形成自由羟基，位形成自由羟基，反应可逆。反应可逆。第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)四、糖酵解第一阶段的反应机制四、糖酵解第一阶段的反应机制 6-磷酸果糖形成磷酸果糖形成1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖消耗第消耗第2个个ATP，磷酸果糖激酶催化果糖，磷酸果糖激酶催化果糖-6-磷酸磷酸化，反应不可逆磷酸磷酸化，反应不可逆。第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)四、糖酵解第一阶段的反应机制四、糖酵解第一阶段的反应机制磷酸果糖激酶（磷酸果糖激酶（PFK）是变构酶，是糖酵解途径的调控关键酶）是变构酶，是糖酵解途径的调控关键酶(限速酶限速酶)，受受ATP抑制，抑制，AMP可解除抑制；可解除抑制；低能量状态（低能量状态（ATP浓度低）激活浓度低）激活PFK高能量状态（高能量状态（ATP浓度高）抑制浓度高）抑制PFKpH下降，下降，H+对酶有抑制作用，避免酸中毒；对酶有抑制作用，避免酸中毒；2,6-二磷酸果糖二磷酸果糖是变构激活剂是变构激活剂 1,6-二磷酸果糖的裂解二磷酸果糖的裂解通过醛缩酶催化，通过醛缩酶催化，96%生成磷酸二羟丙酮和少量的生成磷酸二羟丙酮和少量的3-磷酸甘油醛，磷酸甘油醛，标准条件下：反应自右向左标准条件下：反应自右向左(缩合缩合)；细胞内条件：反应自左向右细胞内条件：反应自左向右(裂解裂解)。反应可逆。反应可逆。第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)四、糖酵解第一阶段的反应机制四、糖酵解第一阶段的反应机制1634 磷酸丙糖的异构磷酸丙糖的异构只有只有3-磷酸甘油醛能继续进入糖酵解途径，通过丙糖磷酸异构酶催化，磷酸甘油醛能继续进入糖酵解途径，通过丙糖磷酸异构酶催化，磷酸二羟丙酮异构为磷酸二羟丙酮异构为3-磷酸甘油醛。磷酸甘油醛。反应可逆。反应可逆。第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)四、糖酵解第一阶段的反应机制四、糖酵解第一阶段的反应机制 准备阶段准备阶段 已糖激酶已糖激酶磷酸磷酸葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶磷酸磷酸果糖激酶果糖激酶醛缩酶醛缩酶磷酸磷酸丙糖异构酶丙糖异构酶第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)四、糖酵解第一阶段的反应机制四、糖酵解第一阶段的反应机制调节酶 调节酶 第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)五、五、糖酵解第二阶段糖酵解第二阶段放能阶段放能阶段 3-磷酸甘油醛转化为磷酸甘油醛转化为1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸u反应可逆反应可逆 第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)五、五、糖酵解第二阶段糖酵解第二阶段放能阶段放能阶段 砷砷酸酸盐盐（AsO43-）结结构构与与无无机机磷磷酸酸相相似似，可可以以作作为为3-磷磷酸酸甘甘油油醛醛脱脱氢氢酶酶的的底底物物。生生成成的的1-砷砷酸酸-3-磷磷酸酸甘甘油油酸酸一一接接触触到到水水自自动动水水解解，生生成成3-磷磷酸酸甘甘油油酸酸和和无无机机砷砷酸酸，这是个这是个非酶催化过程非酶催化过程。1,3-二磷酸甘油酸转移高能磷酸基团形成二磷酸甘油酸转移高能磷酸基团形成ATP第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)五、五、糖酵解第二阶段糖酵解第二阶段放能阶段放能阶段 底物水平磷酸化底物水平磷酸化：底物分子的高能键转移给：底物分子的高能键转移给ADP或或GDP生成生成ATP或或GTP的过程。的过程。+：3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛+ADP+Pi+NAD+=3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸+ATP+NADH+H+砷酸盐的存在：酵解过程照样进行，但不形成高能磷酸键：砷酸盐的存在：酵解过程照样进行，但不形成高能磷酸键：1-砷酸砷酸-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛+H2O=3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸+砷酸砷酸无无ATP产生！产生！砷酸盐起解偶联作用砷酸盐起解偶联作用解除了氧化和磷酸化的偶联作用。解除了氧化和磷酸化的偶联作用。3-磷酸甘油酸转变为磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)五、五、糖酵解第二阶段糖酵解第二阶段放能阶段放能阶段 变位酶变位酶(mutase)：能够催化分子内化学基团移位的酶。：能够催化分子内化学基团移位的酶。2,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸(2,3-BPG)：这一步反应的中间产物。：这一步反应的中间产物。Hb转运氧的别构剂：转运氧的别构剂：BPG结合在结合在T态的态的2个个亚基间的空隙，亚基间的空隙，降低降低Hb对氧的亲和性，促使氧由对氧的亲和性，促使氧由Hb转移给转移给Mb。X射线观察放射性磷标记酶 u 反应可逆反应可逆 海平面 高海拔2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)五、五、糖酵解第二阶段糖酵解第二阶段放能阶段放能阶段 烯醇磷酸酯烯醇磷酸酯具有高基团转移势能：具有高基团转移势能：磷酸酯水解自由能磷酸酯水解自由能G 0=-12.55kJ/mol磷酸烯醇式丙酮酸水解自由能磷酸烯醇式丙酮酸水解自由能G 0=-61.92kJ/mol氟化物氟化物是烯醇酶的强烈抑制剂：氟与镁和无机磷酸形成复合物，取代酶分是烯醇酶的强烈抑制剂：氟与镁和无机磷酸形成复合物，取代酶分子上镁离子位置使酶失活。子上镁离子位置使酶失活。u 反应可逆反应可逆 磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸并产生一个磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸并产生一个ATP第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)五、五、糖酵解第二阶段糖酵解第二阶段放能阶段放能阶段 丙酮酸丙酮酸(烯醇式烯醇式)丙酮酸丙酮酸(酮式酮式)G 0=-61.92kJ/mol丙酮酸激酶：丙酮酸激酶：抑制剂抑制剂：ATP、长链脂肪酸、乙酰、长链脂肪酸、乙酰CoA、丙氨酸、丙氨酸激活剂激活剂：1,6-二磷酸果糖、磷酸烯醇式丙酮酸二磷酸果糖、磷酸烯醇式丙酮酸第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)五、五、糖酵解第二阶段糖酵解第二阶段放能阶段放能阶段 偿还阶段偿还阶段 磷酸磷酸甘油醛脱氢酶甘油醛脱氢酶 磷酸磷酸甘油酸激酶甘油酸激酶 磷酸磷酸甘油酸变位酶甘油酸变位酶 烯醇化酶烯醇化酶 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 调节酶 葡萄糖葡萄糖 葡糖葡糖-6-磷酸磷酸 果糖果糖-6-磷酸磷酸 果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸 甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸 二羟丙酮磷酸二羟丙酮磷酸 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 已糖激酶已糖激酶 果糖磷酸激酶果糖磷酸激酶 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 丙酮酸丙酮酸 丙酮酸丙酮酸 调节酶调节酶 调控关键酶调控关键酶 3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)六、由葡萄糖转变为两分子丙酮酸能量转变的估算六、由葡萄糖转变为两分子丙酮酸能量转变的估算 糖酵解的总反应方程式糖酵解的总反应方程式 葡萄糖葡萄糖 2ADP2Pi2NAD 10enzymes 2丙酮酸丙酮酸 2ATP2NADH2H2H2O 1）ATP：消耗消耗2分子分子ATP，产生，产生4分子分子ATP，每个葡，每个葡萄糖净得萄糖净得2个个ATP。2）NADH：2个个NAD被还原成被还原成2个个NADH。3）丙酮酸丙酮酸：1分子分子葡萄糖通过部分氧化产生葡萄糖通过部分氧化产生2分子丙分子丙酮酸酮酸 。葡萄糖葡萄糖 2NAD 2丙酮酸丙酮酸 2NADH2HG10=-146kJ/mol2ADP2Pi 2ATP2H2OG20=61kJ/mol GS0=G10+G20=-85kJ/mol 与糖酵解偶联的与糖酵解偶联的ATP形成：形成：葡萄糖彻底氧化的自由能：葡萄糖彻底氧化的自由能：-2840kJ/mol丙酮酸中的能量占葡萄糖氧化总能量：丙酮酸中的能量占葡萄糖氧化总能量：(146/2840)x100%=5.2%第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)七、丙酮酸的去路七、丙酮酸的去路无氧条件无氧条件 有有氧氧条条件件 无氧条件无氧条件 酵母中发酵酵母中发酵产生乙醇产生乙醇肌肉组织、红细肌肉组织、红细胞、微生物中发胞、微生物中发酵产生乳酸酵产生乳酸有氧条件：有氧条件：甘油醛-3-磷酸 甘油酸-1,3-二磷酸 NAD+NADH糖酵解糖酵解 线粒体呼吸作用线粒体呼吸作用 ATP + H2O O2 无氧条件：无氧条件：甘油醛-3-磷酸 甘油酸-1,3-二磷酸 NAD+NADH糖酵解糖酵解 必须有再生方式必须有再生方式!胞内胞内NAD+数量有限，不能再生，数量有限，不能再生，糖酵解的产能反应会终止。糖酵解的产能反应会终止。 丙酮酸的三个去向丙酮酸的三个去向 发酵发酵(Fermentation)在在无氧无氧条件下，由条件下，由葡萄糖葡萄糖转化为转化为乳酸乳酸的过程，的过程，即动物组织中，还原丙酮酸产生乳酸，同时即动物组织中，还原丙酮酸产生乳酸，同时NADH重新生成重新生成NAD+。丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸 乳酸发酵乳酸发酵 (LacticAcidFermentation) 乳酸发酵中丙酮酸是乳酸发酵中丙酮酸是NADH的受氢体的受氢体乳酸乳酸 脱氢酶脱氢酶 葡萄糖葡萄糖 丙酮酸丙酮酸 乳乳 酸酸 葡萄糖葡萄糖 丙酮酸丙酮酸 乳乳 酸酸 肌肌肉肉 肝肝脏脏 血液血液 血液血液 ATPATP糖酵解糖酵解 糖异生糖异生 乳酸菌和肌肉（人在剧烈运动）时，供氧不足乳酸菌和肌肉（人在剧烈运动）时，供氧不足 NADHNAD+NADHNAD+乳酸循环乳酸循环 (Cori循环循环) The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1947Carl Cori, Gerty Cori, Bernardo Houssay第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)七、丙酮酸的去路七、丙酮酸的去路同工酶（同工酶（isoenzyme） 是指催化相同的化学反应，但其蛋白质分子结构、理化性质和免疫是指催化相同的化学反应，但其蛋白质分子结构、理化性质和免疫性能等方面都存在明显差异的一组酶。性能等方面都存在明显差异的一组酶。相同点：催化相同的化学反应相同点：催化相同的化学反应, ,大多数是寡聚酶大多数是寡聚酶不同点：体外不同点：体外-理化性质理化性质 体内体内-催化特性、分布的部位、生物学功能催化特性、分布的部位、生物学功能 。例例:乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶(lactatedehydrogenase，LDH)丙酮酸乳酸第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)七、丙酮酸的去路七、丙酮酸的去路乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶由由M亚基（骨骼肌型）亚基（骨骼肌型）和和H亚基（心肌型）亚基（心肌型）两个亚基按不同两个亚基按不同比例组成的四聚体。比例组成的四聚体。不同组织中的不同组织中的LDH的电泳图谱的电泳图谱LDH的组成与主要分布的组成与主要分布同工酶（同工酶（isoenzyme）第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)七、丙酮酸的去路七、丙酮酸的去路在在厌氧厌氧条件下，条件下，葡萄糖葡萄糖转化成转化成乙醇乙醇的过程。的过程。 即即酵母细胞或微生物酵母细胞或微生物将丙酮酸转化为乙醇将丙酮酸转化为乙醇( (酒精酒精) )和和CO2，同时，同时NADH被氧化为被氧化为NAD+。 丙酮酸丙酮酸脱羧酶脱羧酶 丙酮酸丙酮酸 乙醛乙醛 乙醇乙醇 脱氢酶脱氢酶 乙醇乙醇 应用：酿造啤酒和制造面包、发面。 酿醋？ 乙醇是酒精发酵中的还原产物乙醇是酒精发酵中的还原产物 乙醇发酵乙醇发酵 (EthanolFermentation)Industrial-scalefermentationGlucose+2ADP+2Pi2Ethanol+2CO2+2ATP+2H2O微生物发酵还可生产异丙醇、丁醇、微生物发酵还可生产异丙醇、丁醇、丁二醇、丁二醇、1,3-丙二醇、甘油、丙酮、丙二醇、甘油、丙酮、蚁酸、丙酸、丁酸、琥珀酸等具有蚁酸、丙酸、丁酸、琥珀酸等具有商业价值的产品。商业价值的产品。第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)七、丙酮酸的去路七、丙酮酸的去路以硫胺素焦磷酸(TPP)为辅酶 动物细胞不存在酿醋酿醋?第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)七、丙酮酸的去路七、丙酮酸的去路有氧有氧无氧无氧ATP/ADP比例比例(反映细胞内能量水平反映细胞内能量水平)ATP/ADP（能量充足）酵解（能量充足）酵解ATP/ADP（能量短缺）酵解（能量短缺）酵解糖酵解途径有三个关键酶：糖酵解途径有三个关键酶：己糖激酶（葡萄糖激酶）己糖激酶（葡萄糖激酶）磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶糖酵解途径的调节主要是通过各种变糖酵解途径的调节主要是通过各种变构剂对三个关键酶进行变构调节。构剂对三个关键酶进行变构调节。2,6-二磷酸果糖二磷酸果糖对酵解的调节作用对酵解的调节作用第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)八、糖酵解作用的调节八、糖酵解作用的调节葡萄糖葡萄糖已糖激酶已糖激酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸激酶丙酮酸激酶丙酮酸丙酮酸（-）（-）（-）（+）（+）AMP2,6二磷酸果糖二磷酸果糖ATP柠檬酸柠檬酸（+）（-）（-）ATPAla高浓度高浓度ATP：ATP对磷酸果糖激酶的变构调节作用，高浓度ATP降低酶对底物的亲和力，从而降低反应速度。柠檬酸柠檬酸：糖酵解不仅缺氧时提供能量，也为生物合成提供碳骨架，柠檬酸含量高，生物合成前体丰富，无需糖酵解提供合成前体，柠檬酸通过加强ATP的抑制效应来抑制磷酸果糖激酶活性。磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶是调节糖酵解代谢途径流量的主要因素，是是调节糖酵解代谢途径流量的主要因素，是限速酶限速酶。第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)八、糖酵解作用的调节八、糖酵解作用的调节磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶(phosphofructokinase)ADP、AMP2,6-二磷酸果糖二磷酸果糖抑制作用抑制作用(变构效应物，变构效应物，allostericeffctors)激活作用激活作用为什么磷酸果糖激酶是限速酶而不是己糖激酶？ G-6-P不是唯一的糖酵解中间物糖原、磷酸戊糖途径。 P84 葡萄糖激酶葡萄糖激酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖长链脂酰长链脂酰CoA己糖激酶己糖激酶 第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)八、糖酵解作用的调节八、糖酵解作用的调节己糖激酶己糖激酶(hexokinase)或葡萄糖激酶或葡萄糖激酶(glucokinase)己糖激酶己糖激酶分布在所有细胞内，对葡萄糖的分布在所有细胞内，对葡萄糖的Km=0.1mM，专一性不强可活化六碳糖。，专一性不强可活化六碳糖。葡萄糖激酶葡萄糖激酶主要存在于肝细胞，主要存在于肝细胞，对葡萄糖的对葡萄糖的Km=510mM，专一性很强。，专一性很强。通常细胞内葡萄糖浓度通常细胞内葡萄糖浓度=4mM，己糖激酶己糖激酶是激活葡萄糖的酶；是激活葡萄糖的酶；血糖浓度很高时，血糖浓度很高时，葡萄糖激酶葡萄糖激酶在肝脏中活化葡萄糖，生成在肝脏中活化葡萄糖，生成UDPG合成糖原。合成糖原。（产物抑制）（产物抑制） ATP、丙氨酸、丙氨酸1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸化的磷酸化的丙酮酸激酶丙酮酸激酶(不活跃不活跃)去磷酸化的去磷酸化的丙酮酸激酶丙酮酸激酶(活跃活跃)血糖浓度血糖浓度增加增加减少减少H2OATPADPPi激活激活 抑制抑制加强酵解作用加强酵解作用降低酵解作用降低酵解作用共价修饰共价修饰第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)八、糖酵解作用的调节八、糖酵解作用的调节 丙酮酸激酶丙酮酸激酶(pyruvatekinase) 2,6-二磷酸果糖二磷酸果糖(2,6-bisphosphatefructose)2,6-二磷酸果糖：二磷酸果糖：是是磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶(PFK)的的变构激活剂变构激活剂，在肝脏，提高磷酸，在肝脏，提高磷酸果糖激酶与果糖激酶与6-磷酸磷酸果糖的亲和力并降低果糖的亲和力并降低ATP的抑制效应。的抑制效应。第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)八、糖酵解作用的调节八、糖酵解作用的调节6-磷酸果糖磷酸果糖ATP浓度对酶的抑制效应，当加入不同浓度的2,6-二磷酸果糖后受到不同的解除。 加入2,6-二磷酸果糖后，底物浓度对酶的活性影响由S形变为双曲线形。ATPP84 果糖果糖-6-磷酸磷酸果糖果糖-2,6-二磷酸二磷酸磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶2果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶2糖酵解的生理意义糖酵解的生理意义第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)八、糖酵解作用的调节八、糖酵解作用的调节 （一）机体缺氧机体缺氧时时获得能量的主要途径获得能量的主要途径；缺氧、剧烈运动缺氧、剧烈运动、平原到高原、平原到高原等等厌氧生物中糖分解和获取能量的主要方式厌氧生物中糖分解和获取能量的主要方式（二）（二）机体机体有氧条件下有氧条件下少数组织的少数组织的供能形式供能形式；红细胞、白细胞、红细胞、白细胞、神经、神经、精子、脑、精子、脑、骨骼组织骨骼组织、肿瘤细胞肿瘤细胞等等（三）糖酵解途径中，由己糖激酶、果糖磷酸激酶、丙酮酸激酶所催（三）糖酵解途径中，由己糖激酶、果糖磷酸激酶、丙酮酸激酶所催化的化的3步反应是不可逆的，其余步反应是不可逆的，其余7步反应均可逆，为其他代谢提供步反应均可逆，为其他代谢提供合成原料和途径。合成原料和途径。糖异生、糖异生、糖原糖原分解、分解、葡萄糖分解葡萄糖分解、甘油代谢等、甘油代谢等癌组织中的糖代谢紊乱癌组织中的糖代谢紊乱 对于葡萄糖的摄取和糖酵解的速度，对于葡萄糖的摄取和糖酵解的速度， 固体癌组织比正常组织快，大约固体癌组织比正常组织快，大约10倍：倍：距离毛细血管近的肿瘤细胞，处于缺氧状态，依赖无氧条件的糖酵解获取大部分ATP的供应；肿瘤细胞中线粒体数量少，经氧化磷酸化产生的ATP不足，需要从糖酵解中补偿；肿瘤细胞几种糖酵解的酶过度表达。血管生长 肿瘤肿瘤 组织缺氧 代谢适应 第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)八、糖酵解作用的调节八、糖酵解作用的调节单糖可以转变成糖酵解的中间物，进入糖酵解代谢途径。单糖可以转变成糖酵解的中间物，进入糖酵解代谢途径。海藻糖海藻糖 乳糖乳糖 蔗糖蔗糖 糖原，淀粉糖原，淀粉 甘露糖甘露糖 半乳糖半乳糖 果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸 甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸 甘油醛甘油醛 二羟丙二羟丙酮磷酸酮磷酸 第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)九、其他六碳糖进入糖酵解途径九、其他六碳糖进入糖酵解途径果糖果糖 果糖的分解代谢果糖的分解代谢 蔗糖蔗糖 果糖果糖 果糖果糖-6-磷酸磷酸 ATPADP果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸 果糖果糖-1-磷酸磷酸 糖酵解途径糖酵解途径 ATPADPATPADP葡萄糖葡萄糖 第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)九、其他六碳糖进入糖酵解途径九、其他六碳糖进入糖酵解途径甘油醛甘油醛 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 甘油甘油 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶 肌肉中肌肉中己糖激酶己糖激酶 蔗糖酶蔗糖酶 肝脏中肝脏中果糖激酶果糖激酶 磷酸果糖醛缩酶磷酸果糖醛缩酶甘油醛激酶甘油醛激酶醇脱氢酶醇脱氢酶甘油激酶甘油激酶磷酸甘油酸脱氢酶磷酸甘油酸脱氢酶NADH+H+NAD+ATPADPATPADPNADH+H+NAD+3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛蔗糖酶蔗糖酶 第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)九、其他六碳糖进入糖酵解途径九、其他六碳糖进入糖酵解途径糖酵解糖酵解 乳糖酶乳糖酶 半乳糖半乳糖 乳糖乳糖 半乳糖激酶半乳糖激酶 半乳糖半乳糖-1-磷酸磷酸 葡萄糖葡萄糖-1-磷酸磷酸 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸 乳糖不耐症乳糖不耐症Lactoseintolerance半乳糖血症半乳糖血症galactosemia 半乳糖的分解代谢半乳糖的分解代谢 UDP-半乳糖半乳糖葡萄糖葡萄糖 ATPADP半乳糖半乳糖-1-磷酸磷酸尿苷酰转移酶尿苷酰转移酶 半乳糖血症：半乳糖血症：眼睛晶状体半乳糖含量升高，造成晶状体浑浊引起白内障。生长停滞，智力迟钝，引起肝脏损伤而致死。乳糖不耐症：乳糖不耐症：未被分解的乳糖可引起肠鸣、腹胀、腹痛、排气、不舒服、腹泻等症状，有的人还会发生嗳气、恶心等。第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)糖酵解糖酵解1.糖酵解（EMP）2.哪些组织是以EMP为唯一代谢能量来源的？3.EMP的中间代谢产物以磷酸化合物形式存在的意义？4.1,6-二磷酸果糖裂解为三碳糖时，C的裂解去向?C1-3, C4-6 ? 5.砷酸盐的结构和反应和无机磷酸相似，参与EMP的哪步反应？生成的产物是什么? (1-砷酸-3-磷酸甘油酸)，结果如何？（EMP照样进行，不形成ATP）6.2,3-二磷酸甘油酸是哪步反应的中间产物？机体内有何作用?(3-磷酸甘油酸到2-磷酸甘油酸，降低Hb对氧的亲和力)7.EMP的调节酶是哪些？限速酶？8.EMP中底物水平磷酸化发生在哪步？高能磷酸化合物有哪些？9.脱氢氧化是哪步反应？哪步产生NDAH？哪步消耗无机磷酸？10.EMP产生的物质有哪些？11.EMP总反应方程式？12.脱去H2O分子发生在哪一步？(2-磷酸甘油酸到磷酸烯醇式丙酮酸) 一、选择题一、选择题1.在厌氧条件下，在厌氧条件下，会在哺乳动物肌肉组织中积累？会在哺乳动物肌肉组织中积累？A.丙酮酸丙酮酸B.乙醇乙醇C.乳酸乳酸D.CO22.糖酵解是在细胞的糖酵解是在细胞的进行的。进行的。A.线粒体基质线粒体基质B.胞液中胞液中C.内质网膜上内质网膜上D.细胞核内细胞核内3.糖酵解中间产物中糖酵解中间产物中属于高能磷酸化合物。属于高能磷酸化合物。A6-磷酸果糖磷酸果糖B6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖C3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸D1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖E1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸二、判断题二、判断题1.糖酵解反应有氧无氧均能进行。糖酵解反应有氧无氧均能进行。2.在缺氧的情况下，丙酮酸还原成乳酸的意义是使在缺氧的情况下，丙酮酸还原成乳酸的意义是使NAD+再生。再生。三、问答题三、问答题1、写出糖酵解途径及相关酶。、写出糖酵解途径及相关酶。2、糖酵解过程需要哪些维生素或维生素衍生物参与？、糖酵解过程需要哪些维生素或维生素衍生物参与？(B5,B1)3、糖酵解作用是如何进行调控的、糖酵解作用是如何进行调控的?第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)习题习题 辅酶辅酶(coenzyme)维生素分类与缺乏症维生素分类与缺乏症脂溶性维生素脂溶性维生素水溶性维生素水溶性维生素维生素维生素缺乏症缺乏症维生素维生素A夜盲症、干眼病夜盲症、干眼病维生素维生素D佝偻病佝偻病维生素维生素E不育不育维生素维生素K出血出血维生素维生素缺乏症缺乏症维生素维生素B1神经炎神经炎维生素维生素B2口舌炎口舌炎泛酸泛酸(B3)皮肤角膜炎皮肤角膜炎维生素维生素PP(B5)癞皮病癞皮病维生素维生素B6皮肤炎皮肤炎叶酸叶酸(B11)贫血贫血维生素维生素B12恶性贫血恶性贫血生物素生物素(B7)皮脂溢出皮脂溢出维生素维生素C坏血病坏血病第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis) 辅酶辅酶前体维生素前体维生素功能功能全酶全酶NAD+（辅酶（辅酶）B5（烟酰胺）（烟酰胺）传递质子和电子传递质子和电子脱氢酶脱氢酶FAD和和FMN（黄素辅酶）（黄素辅酶）B2（核黄素）（核黄素）传递质子和电子传递质子和电子脱氢酶脱氢酶TPP（硫胺素焦磷酸酯）（硫胺素焦磷酸酯）B1（硫胺素）（硫胺素）基团转移基团转移脱羧酶脱羧酶四氢叶酸（四氢叶酸（THFA）B11（叶酸）（叶酸）一碳基团转移一碳基团转移合成酶合成酶辅酶辅酶AB3（泛酸）（泛酸）酰基转移酰基转移合成酶合成酶生物素生物素B7（生物素）（生物素）CO2转移转移羧化酶羧化酶磷酸吡哆素磷酸吡哆素B6（吡哆素）（吡哆素）转氨基转氨基转氨酶转氨酶辅酶辅酶B12B12（钴维素）（钴维素）异构化异构化变位酶变位酶硫辛酸硫辛酸传递氢和传递氢和转移乙酰基转移乙酰基丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系泛醌（辅酶泛醌（辅酶Q）传递质子和电子传递质子和电子氧化还原酶及脱氢酶氧化还原酶及脱氢酶辅酶辅酶(coenzyme)第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)在可以进行糖酵解的无细胞提取物中，乳酸脱氢酶被在可以进行糖酵解的无细胞提取物中，乳酸脱氢酶被抑制，问什么代谢物质积累？抑制，问什么代谢物质积累？丙酮酸丙酮酸+NADH+H+乳酸乳酸+NAD+乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶受到抑制时，乳酸脱氢酶受到抑制时，NAD+不能重新生成，所以，不能重新生成，所以，糖酵解反应被阻止于糖酵解反应被阻止于3-磷酸甘油醛脱氢酶这步反应，磷酸甘油醛脱氢酶这步反应，该反应需要该反应需要NAD+，导致导致3-磷酸甘油醛堆积，进而磷磷酸甘油醛堆积，进而磷酸二羟丙酮，酸二羟丙酮，1,6-二磷酸果糖以前的各步反应中间产二磷酸果糖以前的各步反应中间产物都有堆积。物都有堆积。同理，乙醇脱氢酶被抑制同理，乙醇脱氢酶被抑制第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)习题习题 酵母可以依赖葡萄糖厌氧或有氧生长，请解释当一直酵母可以依赖葡萄糖厌氧或有氧生长，请解释当一直处于厌氧环境中的酵母细胞暴露于空气中时，葡萄糖处于厌氧环境中的酵母细胞暴露于空气中时，葡萄糖的消耗速率为什么会下降？的消耗速率为什么会下降？有氧条件下葡萄糖消耗减少现象为巴斯德效应。有氧条件下葡萄糖消耗减少现象为巴斯德效应。无氧时：无氧时：1mol葡萄糖葡萄糖乙醇乙醇+CO2净生成净生成2个个ATP有氧时：有氧时：1mol葡萄糖葡萄糖CO2+H2O生成生成38个个ATP所以，有氧时只需要很少的葡萄糖就可提供细胞所需的所以，有氧时只需要很少的葡萄糖就可提供细胞所需的ATP，葡萄糖消耗的速率大大降低。葡萄糖消耗的速率大大降低。第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)习题习题 运动员跑运动员跑200米检测血浆中乳酸的浓度变化如右图，请回答：米检测血浆中乳酸的浓度变化如右图，请回答：（1）为什么跑途中乳酸的浓度会迅速上升？）为什么跑途中乳酸的浓度会迅速上升？（2）跑后乳酸浓度为什么会下降，为什么下降的速度比）跑后乳酸浓度为什么会下降，为什么下降的速度比上升上升的速度缓慢的速度缓慢?（1）缺氧，糖酵解加快，丙酮酸和）缺氧，糖酵解加快，丙酮酸和NADH的增加导致乳酸增加。的增加导致乳酸增加。（2）乳酸经丙酮酸糖异生转化为葡乳酸经丙酮酸糖异生转化为葡萄糖，该反应需要能量，乳酸经萄糖，该反应需要能量，乳酸经Cori循环，为肌肉提供能量。循环，为肌肉提供能量。第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)习题习题 ？静脉注射葡萄糖可以补充人体内所需葡萄糖，从糖酵解过静脉注射葡萄糖可以补充人体内所需葡萄糖，从糖酵解过程来看，葡萄糖生成程来看，葡萄糖生成6-磷酸葡萄糖是耗能过程，请问为什磷酸葡萄糖是耗能过程，请问为什么不能直接静脉注射么不能直接静脉注射6-磷酸葡萄糖？磷酸葡萄糖？答：答：6-磷酸葡萄糖因带电荷，不能从血液进入细胞胞液中磷酸葡萄糖因带电荷，不能从血液进入细胞胞液中进行糖酵解代谢生成能量，所以只能静脉注射葡萄糖。进行糖酵解代谢生成能量，所以只能静脉注射葡萄糖。第第22章章糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)习题习题 确立糖酵解途径的实验依据？ 糖酵解途径实验依据（糖酵解途径实验依据（1）酵母抽提液的发酵速度比完整酵母慢，且逐渐缓慢酵母抽提液的发酵速度比完整酵母慢，且逐渐缓慢直至停顿直至停顿如果加入无机磷酸盐，可以恢复发酵速度，但不久如果加入无机磷酸盐，可以恢复发酵速度，但不久又会再次缓慢，同时加入的磷酸盐浓度逐渐下降又会再次缓慢，同时加入的磷酸盐浓度逐渐下降上述现象说明在发酵过程中需要上述现象说明在发酵过程中需要磷酸磷酸，可能磷酸与葡萄糖，可能磷酸与葡萄糖代谢中间产物生成了糖磷酸酯。完整细胞可通过代谢中间产物生成了糖磷酸酯。完整细胞可通过ATP水解提供水解提供磷酸。磷酸。糖酵解途径实验依据（糖酵解途径实验依据（2）碘乙酸对酵母生长有抑制作用碘乙酸对酵母生长有抑制作用将葡萄糖、酵母抽提液及碘乙酸一起保温，可以分将葡萄糖、酵母抽提液及碘乙酸一起保温，可以分离出少量的磷酸丙糖（主要是离出少量的磷酸丙糖（主要是3-磷酸甘油醛和磷酸二磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮的平衡混合物）。羟丙酮的平衡混合物）。因此，推断磷酸己糖可能裂解为两分子三碳糖而碘乙酸对因此，推断磷酸己糖可能裂解为两分子三碳糖而碘乙酸对三碳糖进一步分解的酶有抑制作用。三碳糖进一步分解的酶有抑制作用。糖酵解途径实验依据（糖酵解途径实验依据（3）氟化钠对酵母生长也有抑制作用氟化钠对酵母生长也有抑制作用将将1,6-二二磷磷酸酸果果糖糖或或磷磷酸酸丙丙糖糖、酵酵母母抽抽提提液液以以及及氟氟化化钠钠一一起起保保温温有有磷磷酸酸甘甘油油酸酸积积累累（3-和和2-磷磷酸酸甘甘油油酸的平衡混合物）。酸的平衡混合物）。由由此此推推断断3-磷磷酸酸甘甘油油酸酸是是3-磷磷酸酸甘甘油油醛醛的的氧氧化化产产物物，2-磷磷酸酸甘甘油油酸酸又又是是前前者者变变位位后后的的产产物物，氟氟化化钠钠对对2-磷磷酸酸甘甘油油酸酸进进一一步反应的酶有抑制作用。步反应的酶有抑制作用。糖酵解途径实验依据（糖酵解途径实验依据（4）将酵母液透析后就会失去发酵能力将酵母液透析后就会失去发酵能力将酵母液加热到将酵母液加热到50也会失去发酵能力也会失去发酵能力将经过透析失活的酵母液混合在一起后又恢复发酵将经过透析失活的酵母液混合在一起后又恢复发酵能力能力由此推断发酵需要两类物质：由此推断发酵需要两类物质：一是热不稳定的，不可透析的组分即酶；一是热不稳定的，不可透析的组分即酶；二是热稳定的可透析的组分，如辅酶、二是热稳定的可透析的组分，如辅酶、ATP、金属离子等、金属离子等利用糖酵解途径进行甘油发酵酒精发酵之初：酒精发酵之初： 即： -磷酸甘油脱氢酶磷酸甘油脱氢酶 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮+NADH+H+ -磷酸甘油磷酸甘油+NAD+ 磷酯酶磷酯酶 -磷酸甘油磷酸甘油+H2O 甘油甘油+PiCNADH+H+ -磷酸甘油磷酸甘油当有了乙醛作为受氢体，代谢途径的流向就不再朝甘油方向了。当有了乙醛作为受氢体，代谢途径的流向就不再朝甘油方向了。将受氢体乙醛除去，则势必造成发酵液中甘油的积累。将受氢体乙醛除去，则势必造成发酵液中甘油的积累。思考题：甘油高产发酵的代谢调控要点思考题：甘油高产发酵的代谢调控要点是什么？是什么？两种方法两种方法亚硫酸盐法亚硫酸盐法:碱法甘油发酵碱法甘油发酵:酵酵母母酒酒精精发发酵酵的的发发酵酵液液pH值值调调至至碱碱性性，保保持持在在pH7.6以以上上，则则2分分子子乙乙醛醛之之间间发发生生歧歧化化反反应应，1分分子子被被还还原原成成乙乙醇醇，1分分子子被被氧氧化化成成乙乙酸酸。乙乙醛醛失失去去了了作作为为受受氢氢体体的的作作用用，NADH+H+只只好好用用于于还还原原磷磷酸酸二二羟羟丙丙酮酮，并生成甘油。并生成甘油。将亚硫酸氢钠将亚硫酸氢钠(NaHSO3)加入发酵液中，能与乙醛发生加入发酵液中，能与乙醛发生加成反应，生成难溶的结晶状产物，使乙醛不能再作为加成反应，生成难溶的结晶状产物，使乙醛不能再作为受氢体，迫使受氢体，迫使NADH+H+用于磷酸二羟丙酮的还原，生用于磷酸二羟丙酮的还原，生成甘油。成甘油。加强理论联系实际！加强理论联系实际！