生物化学(2)第二章--糖的分解代谢.ppt

第二章第二章糖的分解代谢糖的分解代谢一、多糖和低聚糖的酶促降解一、多糖和低聚糖的酶促降解二、糖的分解代谢概述二、糖的分解代谢概述三、糖的无氧分解三、糖的无氧分解五、乙醛酸循环五、乙醛酸循环六、磷酸戊糖途径六、磷酸戊糖途径四、糖的有氧分解四、糖的有氧分解第二章第二章糖的分解代谢糖的分解代谢 多多糖糖和和低低聚聚糖糖，由由于于分分子子大大，不不能能透透过过细细胞胞膜膜，所所以以在在被被生生物物体体利利用用之之前前必必须须依依靠靠酶酶水水解解成成单单糖糖或或双双糖糖，才能被细胞吸收，进入中间代谢。才能被细胞吸收，进入中间代谢。不不同同生生物物分分泌泌的的多多糖糖降降解解酶酶不不同同，因此，利用多糖的能力也不同。因此，利用多糖的能力也不同。多多糖糖在在细细胞胞内内和和细细胞胞外外的的降降解解方方式式不同。不同。水解作用水解作用 如如动动物物消消化化道道的的消消化化，微微生生物物胞胞外外酶作用等；酶作用等；细胞外的降解细胞外的降解细胞内的降解细胞内的降解磷酸解磷酸解（磷酸水解）（磷酸水解）一、多糖和低聚糖的酶促降解一、多糖和低聚糖的酶促降解（一）淀粉（或糖原）的酶促降解（一）淀粉（或糖原）的酶促降解凡凡是是能能够够催催化化淀淀粉粉（或或糖糖原原）分分子子及及其其分分子子片片断断中中的的葡葡萄萄糖糖苷苷键键水水解解的的酶酶都都统统称为称为淀粉酶淀粉酶。动动物物、植植物物和和绝绝大大多多数数微微生生物物都都能能分分泌泌淀淀粉粉酶酶，但但不不同同生生物物所所分分泌泌的的淀淀粉粉酶酶种类种类不同不同。还原末端非还原末端-1，4糖苷键-1，6糖苷键1 1、-淀淀粉粉酶酶（淀淀粉粉-1-1，4-4-糊糊精精酶酶，液液化酶，编号：化酶，编号：E.C.3.2.1.1E.C.3.2.1.1）-淀淀粉粉酶酶是是内内切切酶酶，从从淀淀粉粉（或或糖糖原原）分分子子内内部部随随机机切切断断-1-1，4-4-糖糖苷苷键键。它它能能将将淀淀粉粉首首先先打打断断成成短短片片段段的糊精，故称的糊精，故称淀粉淀粉-1-1，4-4-糊精酶糊精酶。不不能能水水解解淀淀粉粉中中的的-1-1，6-6-糖糖苷苷键键及其非还原端相邻的及其非还原端相邻的-1-1，4-4-糖苷键。糖苷键。种类种类 该该酶酶作作用用于于粘粘稠稠的的淀淀粉粉糊糊时时，能能使使粘粘度度迅迅速速下下降降成成稀稀溶溶液液状状态态，工工业业上上称称此为此为“液化液化”。存存 在在动物的消化液、植物的种子和块根动物的消化液、植物的种子和块根 -淀淀粉粉酶酶可可以以看看作作是是淀淀粉粉酶酶法法水水解解的的先先导导酶酶，大大分分子子淀淀粉粉经经其其作作用用断断裂裂，产产生生很很多多非非还还原原性性末末端端，为为-淀淀粉粉酶酶或或-淀粉酶提供了更多的作用点。淀粉酶提供了更多的作用点。工业化一般水解淀粉时，工业化一般水解淀粉时，用量用量 30-6030-60单位单位/每克每克 2 2、-淀淀粉粉酶酶（淀淀粉粉-1-1，4-4-麦麦芽芽糖糖苷苷酶酶，编号编号E.C.3.2.1.2E.C.3.2.1.2）-淀淀粉粉酶酶是是外外切切酶酶，从从淀淀粉粉分分子子的的非非还还原原末末端端依依次次切切割割-1-1，4-4-麦麦芽芽糖糖苷苷键键（即两个葡萄糖单位），生成（即两个葡萄糖单位），生成麦芽糖麦芽糖。不不能能水水解解淀淀粉粉中中的的-1-1，6-6-糖糖苷苷键键。当当其其作作用用于于支支链链淀淀粉粉时时，遇遇到到分分支支点点即即停停止作用。止作用。3 3、-淀淀粉粉酶酶（葡葡萄萄糖糖淀淀粉粉酶酶，糖糖化化酶酶，编号编号E.C.3.2.1.3E.C.3.2.1.3）-淀淀粉粉酶酶是是外外切切酶酶，从从淀淀粉粉分分子子非非还还原原端端依依次次切切割割-1-1，4-4-糖糖苷苷键键和和-1-1，6-6-糖糖苷苷键键，与与-淀淀粉粉酶酶类类似似，水水解解产产生生的的游游离离半半缩缩醛醛羟羟基基发发生生转转位位作用，释放作用，释放-葡萄糖葡萄糖。4、异异淀淀粉粉酶酶（淀淀粉粉-1，6-葡葡萄萄糖糖苷苷酶酶，编号编号E.C.3.2.1.33）水水解解支支链链淀淀粉粉或或糖糖原原的的-1，6-糖糖苷苷键键，生生成成长长短短不不一一的的直直链链淀淀粉粉（糊糊精精）。动动物物、植植物物、微微生生物物都都产产生生异异淀淀粉酶。粉酶。来来源源不不同同，名名称称也也不不同同，如如：脱脱支支酶酶、Q酶酶、R酶酶、普普鲁鲁蓝蓝酶酶、茁茁霉霉多多糖糖酶酶等等。主主要要由由微微生生物物发发酵酵生生产产，菌菌种种有酵母、细菌、放线菌。有酵母、细菌、放线菌。四种淀粉酶的作用特点四种淀粉酶的作用特点5、纤维素酶、纤维素酶 纤纤维维素素酶酶可可水水解解-1，4-糖糖苷苷键键，将纤维素水解成将纤维素水解成纤维二糖纤维二糖和和葡萄糖葡萄糖。某某些些动动物物肠肠道道细细菌菌中中含含有有纤纤维维素素酶酶，所以可以分解纤维素。所以可以分解纤维素。只存在于微生物中只存在于微生物中6、磷酸化酶、磷酸化酶 细细胞胞内内的的多多糖糖降降解解主主要要是是指指糖糖原原的的磷磷酸酸解解。因因为为糖糖原原分分子子中中存存在在-1，4-糖糖苷苷键键和和-1，6-糖糖苷苷键键，因因此此细细胞胞中中有有两两种种降解糖原的酶。降解糖原的酶。降降解解-1，4-糖糖苷苷键键的的酶酶称称为为磷磷酸酸化酶化酶或或糖苷转移酶。糖苷转移酶。降降解解-1，6-糖糖苷苷键键的的酶酶称称为为脱脱支支酶酶。（二）纤维素的酶促降解（二）纤维素的酶促降解 人人的的消消化化道道中中没没有有水水解解纤纤维维素素的的酶酶，但但很很多多微微生生物物如如细细菌菌、真真菌菌、放放线线菌菌、原原生生动动物物等等能能产产生生纤纤维维素素酶酶及及纤纤维维二二糖糖酶酶，它它们们能能催催化化纤纤维维素完全水解成葡萄糖。素完全水解成葡萄糖。（三）（三）果胶的酶促降解果胶的酶促降解 果果胶胶酶酶：根根据据机机理理分分为为裂裂解解酶酶和和水解酶水解酶。其种类和特点见表。其种类和特点见表。来源来源植物和微生物植物和微生物（四）双糖的酶促降解（四）双糖的酶促降解 在在双双糖糖酶酶催催化化下下进进行行，双双糖糖酶酶主主要要有有麦麦芽芽糖糖酶酶、纤纤维维二二糖糖酶酶、蔗蔗糖糖酶酶、乳乳糖糖酶酶等等，它它们们都都属属于于糖糖苷苷酶。酶。广泛分布于植物、广泛分布于植物、动物小肠液、动物小肠液、微生物中微生物中二、糖的分解代谢概述二、糖的分解代谢概述 糖糖的的分分解解代代谢谢是是生生物物体体取取能能的的方方式式。糖糖的的分分解代谢实际上就是它的氧化作用。解代谢实际上就是它的氧化作用。生生物物体体内内葡葡萄萄糖糖（或或糖糖原原）的的分分解解主主要要有有三三条途径：条途径：在在无氧无氧条件下，葡萄糖（糖原）经条件下，葡萄糖（糖原）经糖酵解糖酵解生成生成乳酸乳酸。在在有有氧氧条条件件下下，葡葡萄萄糖糖（糖糖原原）最最后后经经三三羧羧酸酸循环循环彻底氧化为彻底氧化为水和二氧化碳水和二氧化碳。葡葡萄萄糖糖（糖糖原原）经经磷磷酸酸戊戊糖糖途途径径被被氧氧化化为为水水和和二氧化碳二氧化碳。除除了了以以上上动动物物体体的的三三条条途途径径外外，还有还有生醇发酵生醇发酵和和乙醛酸循环乙醛酸循环。植物体的分解代谢植物体的分解代谢三、糖的无氧分解三、糖的无氧分解（一）概念（一）概念 是是指指摩摩尔尔葡葡萄萄糖糖在在无无氧氧或或供供氧氧不不足足时时分分解解生生成成摩摩尔尔乳乳酸酸(lactate)，并并释放出少量能量的过程。释放出少量能量的过程。由由于于其其过过程程与与葡葡萄萄糖糖生生醇醇发发酵酵的的过过程程 基基 本本 相相 同同，所所 以以 称称 为为 糖糖 酵酵 解解(glycolysis)。年三位生物化学家年三位生物化学家G.Embden、O.Meyerhof、J.K.Parnas提出糖酵解。提出糖酵解。又叫又叫“EMP”途径。途径。与与与与 的区别：的区别：的区别：的区别：相相同同点点：葡葡萄萄糖糖生生成成丙丙酮酮酸酸的的过过程程；都都在在细胞液细胞液中进行。中进行。不不同同点点：发发酵酵的的起起始始物物是是葡葡萄萄糖糖，酵酵解解的的起始物是起始物是葡萄糖或糖原葡萄糖或糖原；糖糖酵酵解解由由丙丙酮酮酸酸直直接接还还原原成成乳乳酸酸，而而生生醇醇发发酵则是丙酮酸酵则是丙酮酸先生成乙醛，然后再还原成乙醇先生成乙醛，然后再还原成乙醇。糖酵解糖酵解生醇发酵生醇发酵 乳酸乳酸乳酸乳酸 糖酵解糖酵解糖酵解糖酵解葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖 丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸 乙醛乙醛乙醛乙醛 乙醇乙醇乙醇乙醇 生醇发酵生醇发酵生醇发酵生醇发酵（二）糖酵解的过程（二）糖酵解的过程 包含包含四个阶段：四个阶段：己糖磷酸酯的生成（己糖磷酸化）己糖磷酸酯的生成（己糖磷酸化）丙糖磷酸的生成（磷酸己糖的裂解）丙糖磷酸的生成（磷酸己糖的裂解）丙酮酸的生成丙酮酸的生成乳酸的生成乳酸的生成1、第一阶段：己糖磷酸酯的生成（葡萄糖分子、第一阶段：己糖磷酸酯的生成（葡萄糖分子活化）活化）葡葡萄萄糖糖或或糖糖原原经经磷磷酸酸化化转转变变成成1，6-二二磷磷酸果糖酸果糖。以以葡萄糖为起始物葡萄糖为起始物：葡萄糖的磷酸化葡萄糖的磷酸化 分成分成三个过程：三个过程：异构化异构化果糖磷酸的磷酸化果糖磷酸的磷酸化第一阶段：葡萄糖的磷酸化第一阶段：葡萄糖的磷酸化ATPADPATPADP葡萄糖激酶葡萄糖激酶磷酸果磷酸果糖激酶糖激酶异构酶异构酶（1）葡萄糖的磷酸化葡萄糖的磷酸化 反应机理：反应机理：ATP的的-磷磷酸酸基基团团在在葡葡萄萄糖糖激激酶酶催催化化下下，转转移移到到葡葡萄萄糖糖分分子子上。上。凡凡是是催催化化ATP分分子子的的磷磷酸酸基基团团向向代代谢谢物物分分子子转转移移的的酶酶都都叫叫做做“激酶激酶”。将将葡葡萄萄糖糖分分子子磷磷酸酸化化成成了了易易参参加加代代谢反应的活化形式；谢反应的活化形式；磷磷酸酸化化的的葡葡萄萄糖糖分分子子带带有有很很强强的的极极性性基基团团，不不能能透透过过细细胞胞膜膜，能能够够防防止止细细胞内的葡萄糖分子向外渗出；胞内的葡萄糖分子向外渗出；为为以以后后底底物物水水平平磷磷酸酸化化贮贮备备了了磷磷酸酸基。基。意义意义 己糖激酶特性：己糖激酶特性：1）需需要要二二价价金金属属离离子子如如Mg2+或或Mn2+作作为辅助因子，己糖激酶才有活性；为辅助因子，己糖激酶才有活性；2）别别构构酶酶：G-6-P和和ATP是是其其别别构构抑抑制制剂剂；3 3）分布很广，动植物及微生物细胞中均有；）分布很广，动植物及微生物细胞中均有；4）专专一一性性：不不强强，能能催催化化许许多多六六碳碳糖糖，如如D-果果糖糖、D-甘甘露露糖糖等等，但但对对葡葡萄萄糖糖亲亲和力较大；和力较大；5 5）糖酵解的第一个调节酶（限速酶）。）糖酵解的第一个调节酶（限速酶）。6 6）哺哺乳乳类类动动物物体体内内已已发发现现有有4 4种种己己糖糖激激酶酶同同工工酶酶，分分别别称称为为至至型型。肝肝细细胞胞中中存存在在的的是是型型，称称为为葡葡萄萄糖激酶。糖激酶。己己糖糖激激酶酶能能催催化化一一切切己己糖糖，存存在在于于细细菌、酵母及多种动植物中；菌、酵母及多种动植物中；葡葡萄萄糖糖激激酶酶只只能能催催化化葡葡萄萄糖糖转转变变为为6-磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖，只只存存在在于于肝肝脏脏，肌肌肉肉中中没没有有。肝脏中的葡萄糖激酶量比己糖激酶量高。肝脏中的葡萄糖激酶量比己糖激酶量高。己糖激酶己糖激酶与与葡萄糖激酶葡萄糖激酶 的区别：的区别：若以糖原为起始物：若以糖原为起始物：糖糖原原先先经经磷磷酸酸化化酶酶作作用用，磷磷酸酸解解为为1-磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖，再再由由磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖变变位位酶酶催催化化转转变变为为6-磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖，从从而而进进入入共共同同分分解解途径。途径。（2）G-6-P的异构化的异构化异构化反应是以开链形式进行，异构化反应是以开链形式进行，异构结束后又转变成环状结构。异构结束后又转变成环状结构。己醛糖己醛糖变成变成己酮糖己酮糖。（3）F-6-P磷酸化反应磷酸化反应 磷酸果糖激酶（磷酸果糖激酶（PFK）特性：）特性：需需要要二二价价金金属属离离子子Mg2+或或Mn2+作为辅助因子；作为辅助因子；别别构构酶酶：ATP是是其其别别构构抑抑制制剂剂，柠柠檬檬酸酸、脂脂肪肪酸酸可可增增强强其其抑抑制制作作用用，ADP、AMP、无机磷是其、无机磷是其别构激活剂别构激活剂；限限速速酶酶：糖糖酵酵解解中中最最重重要要的的限限速速酶酶。2、第二阶段：丙糖磷酸的生成、第二阶段：丙糖磷酸的生成 1，6-二二磷磷酸酸果果糖糖分分裂裂成成两两分分子子丙糖磷酸丙糖磷酸。（1，6-二二磷磷酸酸果果糖糖在在第第3与与第第4碳碳原子之间裂解为两个三碳化合物。）原子之间裂解为两个三碳化合物。）醛缩酶命名：醛缩酶命名：由由于于逆逆反反应应是是一一个个醇醇醛醛缩缩合合反反应应而而得得名。名。由由四四个个亚亚基基构构组组成成，相相对对分分子子量量为为160，000。来来自自动动物物组组织织的的醛醛缩缩酶酶有有三三种种同同工工酶酶：肌肌肉肉型型、肝肝型型和和脑脑型型，不不需需要要辅辅助助因因子子。但但来来源源于于酵酵母母、细细菌菌的的酶酶需需要要Fe2+、Co2+、Zn2+激活。激活。反应平衡反应平衡 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 平平衡衡后后，磷磷酸酸二二羟羟丙丙酮酮占占96%。但但由由于于3-磷磷酸酸甘甘油油醛醛不不停停地地向向前前反反应应，被被消消耗耗掉掉，故故能能推推动动异异构构化化反反应应不不断断向向3-磷磷酸酸甘甘油醛方向进行油醛方向进行。相相对对分分子子量量为为56，000，由由不不同同亚基组成的二聚体。亚基组成的二聚体。磷酸丙糖异构酶特性磷酸丙糖异构酶特性3、第第三三阶阶段段：3-磷磷酸酸甘甘油油醛醛生生成成丙丙酮酮酸酸分成六个步骤：分成六个步骤：（1）3-磷磷酸酸甘甘油油醛醛氧氧化化成成1，3-二二磷磷酸甘油酸酸甘油酸 3-磷磷酸酸甘甘油油醛醛脱脱氢氢酶酶催催化化3-磷磷酸酸甘甘油油醛醛脱脱氢氢氧氧化化并并磷磷酸酸化化，生生成成高高能能化合物化合物1，3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸。NAD+NADH+H+Pi3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶 由由四四个个相相同同亚亚基基构构成成，每每个个亚亚基基牢牢固固地地结结合合一一分分子子NAD+。位位于于酶酶活活性性中中心心的的半半胱胱氨氨酸酸巯巯基基是是其其酶酶活活性性中中心心的的必必需需基基团团。烷烷化化剂剂（如如碘碘乙乙酸酸）和和重金属重金属对该酶有对该酶有不可逆抑制作用不可逆抑制作用。变构酶变构酶。3-磷酸甘油醛脱氢酶特性磷酸甘油醛脱氢酶特性3-磷酸甘油醛脱氢酶作用机制磷酸甘油醛脱氢酶作用机制（2）1 1，3-3-二磷酸甘油酸生成二磷酸甘油酸生成二磷酸甘油酸生成二磷酸甘油酸生成3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸酶的命名：酶的命名：根根据据其其逆逆反反应应命命名名，相相对对分分子子量量为为50，000。（3）3-磷酸甘油酸变成磷酸甘油酸变成2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸（4）2-磷磷酸酸甘甘油油酸酸脱脱水水形形成成2-磷磷酸酸烯烯醇式丙酮酸醇式丙酮酸烯醇化酶特性：烯醇化酶特性：1）相相对对分分子子量量为为88，000。由由两两个个相相同亚基组成的二聚体。同亚基组成的二聚体。2）需要）需要Mg2+或或Mn2+作为作为激活剂激活剂。3）氟氟化化物物是是烯烯醇醇化化酶酶的的不不可可逆逆抑抑制制剂剂（氟氟与与镁镁和和无无机机磷磷酸酸形形成成一一个个复复合合物物，取取代代酶酶分分子子上上镁镁离离子子的的位位置置，从从而而使使酶失活。）酶失活。）烯醇化酶烯醇化酶H2O（5）磷酸烯醇式丙酮酸转变为烯醇式丙酮酸）磷酸烯醇式丙酮酸转变为烯醇式丙酮酸丙酮酸激丙酮酸激酶（酶（pyruvate kinase）特性：特性：需要需要Mg2+、Mn2+或或K+作为激活剂；作为激活剂；限速酶限速酶；别别构构酶酶：长长链链脂脂肪肪酸酸、乙乙酰酰辅辅酶酶A、ATP、丙丙氨氨酸酸是是别别构构抑抑制制剂剂；1，6-二二磷磷酸酸果糖是果糖是别构激活剂别构激活剂。已已从从动动物物组组织织和和酵酵母母中中结结晶晶纯纯化化，相相对对分分子量为子量为250，000，是一个四聚体。，是一个四聚体。哺哺乳乳动动物物的的丙丙酮酮酸酸激激酶酶有有四四种种同同工工酶酶：L、M、K和和R，分分别别分分布布于于肝肝、肌肌肉肉、肾肾髓髓质质及及红细胞。红细胞。丙酮酸激酶丙酮酸激酶ADPATP（6）丙酮酸的生成）丙酮酸的生成不不需需要要酶酶，烯烯醇醇式式丙丙酮酮酸酸不不稳稳定定，很很容易变成丙酮酸。容易变成丙酮酸。综合步骤综合步骤4、第四阶段：乳酸的生成第四阶段：乳酸的生成相相对对分分子子量量为为140，000，有，有5种同工酶。种同工酶。机机体体内内乳乳酸酸脱脱氢氢酶酶同同工工酶酶的的比比例例是是比比较较恒恒定定的。的。临临床床上上通通过过测测定定血血液液中中乳乳酸酸脱脱氢氢酶酶同同工工酶酶的的比例来判断是否患有心肌、肝脏等疾病。比例来判断是否患有心肌、肝脏等疾病。乳酸脱氢酶特性：乳酸脱氢酶特性：应用应用高等动物肌肉中的糖酵解叫做高等动物肌肉中的糖酵解叫做“单纯乳酸发酵单纯乳酸发酵”；微生物经过无氧条件产生乳酸叫做微生物经过无氧条件产生乳酸叫做“乳酸发酵乳酸发酵”。（三）糖酵解小结（三）糖酵解小结 细胞液细胞液 1mol 葡萄糖葡萄糖糖酵解糖酵解所所 产生的产生的ATPmol数数？糖酵解进行部位糖酵解进行部位糖酵解产生能量糖酵解产生能量 1 1分分子子葡葡萄萄糖糖 2 2分分子子丙丙酮酮酸酸，共共消消耗耗了了2 2个个ATPATP，产产生生了了4 4 个个ATPATP，实实际际上上净净生生成了成了2 2个个ATPATP，同时产生同时产生2 2个个NADHNADH。C C6 6HH1212OO6 6+2NAD+2NAD+2ADP+2Pi+2ADP+2Pi2C2C3 3HH4 4OO3 3+2NADH2NADH+2H+2H+2ATP2ATP+2H+2H2 2OO总反应式总反应式（四）糖酵解的调控（四）糖酵解的调控 果糖磷酸激酶、丙酮酸激酶、己糖激酶果糖磷酸激酶、丙酮酸激酶、己糖激酶。三个限速酶三个限速酶1 1 1 1、磷酸果糖激酶、磷酸果糖激酶、磷酸果糖激酶、磷酸果糖激酶 ATPATP和和和和柠柠柠柠檬檬檬檬酸酸酸酸是是是是此此此此酶酶酶酶的的的的变变变变构构构构抑抑抑抑制制制制剂剂剂剂。这这这这个个个个酶酶酶酶所所所所催催催催化化化化的的的的反反反反应应应应需需需需要要要要ATPATP，但但但但随随随随着着着着糖糖糖糖酵酵酵酵解解解解的的的的进进进进行行行行，ATPATP逐逐逐逐渐渐渐渐积积积积累累累累，高高高高浓浓浓浓度度度度的的的的ATPATP对对对对此此此此酶酶酶酶活活活活性性性性又又又又有有有有抑抑抑抑制制制制作用。作用。作用。作用。原因：原因：原因：原因：因因因因为为为为磷磷磷磷酸酸酸酸果果果果糖糖糖糖激激激激酶酶酶酶有有有有两两两两个个个个ATPATP结结结结合合合合位位位位点点点点，一一一一个个个个处处处处于于于于活活活活性性性性中中中中心心心心内内内内，ATPATP作作作作为为为为底底底底物物物物与与与与之之之之结结结结合合合合；另另另另一一一一个个个个位位位位于于于于活活活活性性性性中中中中心心心心外外外外，为为为为变变变变构构构构效效效效应应应应物物物物接接接接合合合合部部部部位位位位，此此此此位位位位点点点点与与与与ATPATP亲亲亲亲和和和和力力力力较较较较低低低低，只只只只有有有有高高高高浓浓浓浓度度度度ATPATP存存存存在在在在时时时时它它它它才才才才与与与与ATPATP结合，从而使酶变构失活。结合，从而使酶变构失活。结合，从而使酶变构失活。结合，从而使酶变构失活。AMP、ADP、6-磷磷酸酸果果糖糖和和2，6-二二磷磷酸果糖是磷酸果糖激酶的变构激活剂。酸果糖是磷酸果糖激酶的变构激活剂。AMP和和ADP可可与与ATP竞竞争争变变构构结结合合部部位位，抵消，抵消ATP的抑制作用。的抑制作用。2，6-二二磷磷酸酸果果糖糖的的作作用用是是与与AMP一一起起取取消消ATP、柠柠檬檬酸酸对对磷磷酸酸果果糖糖激激酶酶的的变变构构抑抑制作用。制作用。磷磷酸酸果果糖糖激激酶酶是是个个双双功功能能酶酶，它它有有两两个个分分开开的的活活性性中中心心，一一个个具具有有激激酶酶活活性性，另另一一个具有个具有磷酸酶磷酸酶活性。活性。2、丙酮酸激酶丙酮酸激酶 6-磷磷酸酸果果糖糖和和1，6-二二磷磷酸酸果果糖糖是是丙丙酮酮酸酸激激酶酶的的变变构构激激活活剂剂，而而ATP是是它它的的变变构构抑抑制制剂剂。此此外外，丙丙氨氨酸酸、乙乙酰酰CoA和和脂肪酸脂肪酸也是它的也是它的抑制剂抑制剂。此酶通过此酶通过两种方式两种方式调节活性。调节活性。一种是一种是共价修饰共价修饰：磷酸化后失去活性。：磷酸化后失去活性。另另一一种种是是聚聚合合与与解解聚聚：这这个个酶酶有有二二聚聚体和四聚体两种形式。体和四聚体两种形式。当当底底物物或或上上述述中中间间物物激激活活剂剂存存在在时时，平平衡衡倾倾向向于于形形成成四四聚聚体体，活活力力升升高，高，Km减小；减小；而而抑抑制制因因子子可可稳稳定定二二聚聚体体的的构构象，活力降低，象，活力降低，Km增大。增大。所所以以此此酶酶也也可可以以通通过过二二聚聚体体与与四四聚体的互变来调节酶的活性。聚体的互变来调节酶的活性。二聚体二聚体四聚体四聚体动态平衡动态平衡3、己糖激酶己糖激酶主主要要受受脂脂肪肪代代谢谢的的调调控控，乙乙酰酰CoA和和脂脂肪肪酸酸均均具具有有抑抑制制作作用用，另另外外，此此酶酶催催化化的的产产物物6-磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖是是它它的的变变构构抑抑制剂制剂。酶酶对对糖糖酵酵解解的的调调节节，主主要要受细胞内受细胞内能量能量状况的影响。状况的影响。当当 能能 量量 消消 耗耗 多多，细细 胞胞 内内ATP/ADP（以以及及ATP/AMP）比比例例降降低低时时，磷磷酸酸果果糖糖激激酶酶和和丙丙酮酮酸酸激激酶酶均均被被激活激活，加速葡萄糖的分解加速葡萄糖的分解；相相反反，细细胞胞内内ATP贮贮存存丰丰富富和和脂脂肪肪酸代谢加强时，酸代谢加强时，葡萄糖的酵解降低葡萄糖的酵解降低。总结总结（五）糖酵解的生理意义（五）糖酵解的生理意义1、糖糖酵酵解解途途径径是是葡葡萄萄糖糖在在生生物物体体内内进进行行有有氧氧或或无无氧氧分分解解的的共共同同途途径径,不不仅仅葡葡萄萄糖糖，其其它它己己糖糖及及戊戊糖糖也也能能通通过过特特定定的方式进入糖酵解途径。的方式进入糖酵解途径。2、为为机机体体提提供供能能量量：底底物物为为葡葡萄萄糖糖时时，糖糖酵酵解解产产生生molATP；底底物物为为糖糖原原时，产生时，产生molATP。3 3、为某些厌氧生物及组织细胞生活所需为某些厌氧生物及组织细胞生活所需（）厌厌氧氧微微生生物物生生活活所所需需能能量量完完全全依依靠靠糖酵解；糖酵解；（）供供氧氧充充分分的的条条件件下下，有有少少数数组组织织细细胞胞，如如红红细细胞胞、睾睾丸丸、视视网网膜膜、皮皮肤肤、肾肾髓髓质质、白白细细胞胞等等所所需需能能量量主主要要由由糖糖酵酵解中解中底物水平磷酸化底物水平磷酸化产生产生的的ATPATP提供。提供。红红细细胞胞缺缺少少线线粒粒体体，不不能能进进行行有有氧氧分解，其所需能量全部依赖糖酵解。分解，其所需能量全部依赖糖酵解。4 4、某某些些情情况况下下，如如剧剧烈烈运运动动，能能量量需需要要量量增增加加，糖糖氧氧化化分分解解加加速速，此此时时呼呼吸吸循循环环加加快快以以增增加加氧氧的的供供应应，若若供供氧氧量量仍仍不不能能满满足足有有氧氧分分解解所所需需时时，则则肌肌肉肉处处于于相相对对缺缺氧氧状状态态，糖糖酵酵解解加加强强，以提供机体急需能量。以提供机体急需能量。5 5、某某些些病病理理情情况况下下，如如严严重重贫贫血血、失失血血、休休克克、呼呼吸吸障障碍碍、心心功功能能不不全全等等，因因氧氧供供应应不不足足，组组织织细细胞胞也也可可增增强强糖糖酵酵解解以以获获取取能能量量。另另外外癌癌细细胞胞中中酵酵解解作作用用很很强强，即即使使供供氧氧充充分分，酵酵解解作作用用对对有有氧氧分分解解也也具具有有抑抑制制作作用用（反反巴巴斯斯德德效效应应，CrabtreeCrabtree效应）。效应）。（五）乳酸的去路（五）乳酸的去路 正常情况下，机体可继续利用乳酸。正常情况下，机体可继续利用乳酸。当当氧氧供供给给充充分分时时，乳乳酸酸转转化化成成丙丙酮酮酸酸，循循糖糖的的有有氧氧分分解解途途径径分分解解为为COCO2 2和和H H2 2O O，释释放放能能量。量。肌肌肉肉中中的的大大量量乳乳酸酸还还可可以以通通过过血血液液运运到到肝脏和肾脏，通过肝脏和肾脏，通过糖的异生作用糖的异生作用转变为糖。转变为糖。乳乳酸酸是是酸酸性性物物质质，若若细细胞胞或或血血液液中中过过量量堆积也可导致堆积也可导致酸中毒酸中毒。注意注意（六）无氧条件下丙酮酸的去路（六）无氧条件下丙酮酸的去路兼兼性性微微生生物物或或厌厌氧氧微微生生物物及及高高等等动动植植物物的的某某些些细细胞胞，能能将将丙丙酮酮酸酸进进一一步步转转化成发酵产物。化成发酵产物。不不同同生生物物的的酶酶系系不不同同，得得到到的的发发酵酵产物也不一样。产物也不一样。常常见见的的有有：酵酵母母菌菌的的生生醇醇发发酵酵、甘甘油发酵、乳酸菌的乳酸发酵等。油发酵、乳酸菌的乳酸发酵等。生生醇醇发发酵酵中中，丙丙酮酮酸酸在在丙丙酮酮酸酸脱脱羧羧酶酶催催化化下下失失去去CO2生生成成乙乙醛醛，再再在在乙乙醇醇脱脱氢氢酶酶作作用用下下生生成成乙醇乙醇。丙丙酮酮酸酸脱脱羧羧酶酶特特性性：以以TPP为为辅辅酶酶；动动物物细胞中不存在。细胞中不存在。重点介绍：生醇发酵重点介绍：生醇发酵 丙酮酸的去路丙酮酸的去路（有氧有氧）（无氧无氧）葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸乙醇乙醇乙酰乙酰CoA三羧酸三羧酸循环循环（有氧或无氧）（有氧或无氧）丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸乙醇乙醇乙酰乙酰CoA糖糖酵解途径酵解途径三羧酸三羧酸循环循环（有氧或无氧）（有氧或无氧）四、糖的有氧分解四、糖的有氧分解（一一）概念概念指指在在有有氧氧条条件件下下，葡葡萄萄糖糖或或糖糖原原的的葡葡萄萄糖糖单单位位彻彻底底氧氧化化分分解解为为CO2和和H2O，并释放出大量能量的过程。并释放出大量能量的过程。有氧分解是糖氧化分解的主要方式有氧分解是糖氧化分解的主要方式（二二）糖的有氧分解的过程糖的有氧分解的过程分为三个阶段：分为三个阶段：.由由葡葡萄萄糖糖或或糖糖原原的的葡葡萄萄糖糖单单位位分分解解生生成成丙酮酸丙酮酸，反应在，反应在细胞液细胞液中进行；中进行；.由由 丙丙 酮酮 酸酸 氧氧 化化 脱脱 羧羧 生生 成成 乙乙 酰酰 辅辅 酶酶A（acetyl-coenzymeA乙乙酰酰CoA），反应在反应在线粒体线粒体中进行；中进行；.由由 乙乙 酰酰 CoA经经 三三 羧羧 酸酸 循循 环环（tricarboxylic acid cycle，TCAC）氧氧化化分分解解生生成成CO2和和H2O，反反应应在在线粒体线粒体中进行。中进行。又又 叫叫 柠柠 檬檬 酸酸 循循 环环 或或Krebs循循环环。由由草草酰酰乙乙酸酸和和乙乙酰酰CoA的的乙乙酰酰基基缩缩合合生生成成柠柠檬檬酸酸开开始始，经经一一系系列列反应又生成反应又生成草酰乙酸草酰乙酸循环过程。循环过程。三三羧羧酸酸循循环环每每循循环环一一周周进进行行两两次次脱脱羧羧反反应应和和四四次次脱脱氢氢反反应应，分分子子的的乙乙酰酰基基被被氧氧化化生生成成分分子子CO2生生成成摩摩尔尔ATP。三羧酸循环三羧酸循环 三三羧羧酸酸循循环环是是由由德德 国国 科科 学学 家家 Hans Krebs于于年年提提出出，生生物物化化学学领领域域的的重重大大成成就就（当当时时还还没有同位素示踪法）。没有同位素示踪法）。Krebs于于 年获得诺贝尔奖。年获得诺贝尔奖。具体过程：具体过程：1、糖氧化分解生成丙酮酸糖氧化分解生成丙酮酸葡葡萄萄糖糖或或糖糖原原在在细细胞胞液液中中，经经一一系系列列化化学反应生成学反应生成丙酮酸丙酮酸。此过程与糖酵解途径相同此过程与糖酵解途径相同 糖糖酵酵解解：2H由由NADH传传递递给给丙丙酮酮酸酸，使丙酮酸还原为乳酸；使丙酮酸还原为乳酸；有有氧氧分分解解：NADH的的2H转转入入线线粒粒体体内内，传传递递给给分分子子氧氧，在在生生成成水水的的过过程程中中释释放能量，生成放能量，生成ATP。两条途径的区别：两条途径的区别：3-磷酸甘油醛脱氢反应生成的磷酸甘油醛脱氢反应生成的2H的去向不同的去向不同2、丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A丙丙酮酮酸酸进进入入线线粒粒体体，在在丙丙酮酮酸酸脱脱氢氢酶酶系系催催 化化 下下，氧氧 化化 脱脱 羧羧 后后，与与 辅辅 酶酶 A（HS-CoA）结合生成结合生成乙酰乙酰CoA。丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系（丙酮酸脱氢酶复合体）特性：丙酮酸脱氢酶系（丙酮酸脱氢酶复合体）特性：由三种酶、六种辅助因子组成。由三种酶、六种辅助因子组成。E1-丙丙 酮酮 酸酸 脱脱 羧羧 酶酶（丙丙 酮酮 酸酸 脱脱 氢氢 酶酶，pyruvate decarboxylase）；）；E2-二二 氢氢 硫硫 辛辛 酸酸 乙乙 酰酰 基基 转转 移移 酶酶（dihydrolipoyl transacetylase）；）；E3-二二 氢氢 硫硫 辛辛 酸酸 脱脱 氢氢 酶酶（dihydrolipoyl dehydrogenase）。）。六六种种辅辅助助因因子子：TPP、硫硫辛辛酸酸、CoASH、FAD、NAD+、Mg2+。硫辛酸是一个含硫的硫辛酸是一个含硫的8碳羧酸，为脂溶性维生素。碳羧酸，为脂溶性维生素。三种酶三种酶六种辅助因子六种辅助因子E1丙酮酸脱羧酶（也叫丙酮酸脱氢酶）丙酮酸脱羧酶（也叫丙酮酸脱氢酶）E2二氢硫辛酸乙酰基转移酶二氢硫辛酸乙酰基转移酶E3二氢硫锌酰胺脱氢酶。二氢硫锌酰胺脱氢酶。焦磷酸硫胺素（焦磷酸硫胺素（TPP)、硫辛酸、硫辛酸、COASH、FAD、NAD+、Mg2+丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系 分成个步骤分成个步骤（1）丙酮酸脱羧）丙酮酸脱羧首首先先丙丙酮酮酸酸与与TPP结结合合形形成成不不稳稳定定的的络络合合物物，后后者者经经丙丙酮酮酸酸脱脱氢氢酶酶催催化化生生成成羟乙基硫胺素焦磷酸羟乙基硫胺素焦磷酸。（2）羟乙基氧化并转移）羟乙基氧化并转移与与TPP连连接接的的羟羟乙乙基基氧氧化化成成乙乙酰酰基基并并将将乙乙酰酰基基转转移移到到硫硫辛辛酰酰胺胺（硫硫辛辛酸酸-酶酶复复合合物物），产产生生乙乙酰酰硫硫辛辛酸酸-酶酶复复合合物物（乙乙酰硫辛酰胺酰硫辛酰胺）。）。（3）转酰基）转酰基将将乙乙酰酰基基从从硫硫辛辛酰酰胺胺转转移移给给辅辅酶酶A，生成生成乙酰辅酶乙酰辅酶A和和二氢硫辛酰胺二氢硫辛酰胺。（4）二氢硫辛酰胺脱氢氧化）二氢硫辛酰胺脱氢氧化（5）FADH2脱氢脱氢用用NAD+将将FADH2氧化。氧化。其其中中，第第一一步步反反应应不不可可逆逆，其其余余可可逆逆。由由于于第第一一步步不不可可逆逆，因因此此整整个个酶酶系系催催化化的的反反应应不不可可逆逆，即即只只能由丙酮酸向乙酰辅酶能由丙酮酸向乙酰辅酶A方向进行。方向进行。丙酮酸脱羧酶为限速酶。丙酮酸脱羧酶为限速酶。总结总结3、三三羧羧酸酸循循环环（TricarboxylicTricarboxylic acid acid cyclecycle）（TCATCA循环）循环）很重要！很重要！包含三个阶段（包含三个阶段（包含三个阶段（包含三个阶段（9 9个步骤）：个步骤）：个步骤）：个步骤）：第一阶段：柠檬酸的生成阶段（第一阶段：柠檬酸的生成阶段（第一阶段：柠檬酸的生成阶段（第一阶段：柠檬酸的生成阶段（3 3个步骤）个步骤）个步骤）个步骤）（1 1）乙酰辅酶乙酰辅酶乙酰辅酶乙酰辅酶AA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸与草酰乙酸缩合形成柠檬酸与草酰乙酸缩合形成柠檬酸与草酰乙酸缩合形成柠檬酸 1）相对分子量）相对分子量98，000；2）由两个亚基组成；）由两个亚基组成；3）反反应应不不可可逆逆，三三羧羧酸酸循循环环的的第第一一个限速酶。个限速酶。4）活活性性受受ATP、NADH、琥琥珀珀酸酸CoA等抑制。等抑制。柠檬酸合成酶特性柠檬酸合成酶特性 氟乙酸氟乙酸 机机理理：柠柠檬檬酸酸合合成成酶酶催催化化氟氟乙乙酰酰CoA与与草草酰酰乙乙酸酸发发生生缩缩合合作作用用生生成成氟氟柠柠檬檬酸酸，阻碍阻碍TCA循环。循环。应用：应用：有有毒毒植植物物叶叶子子中中含含有有氟氟乙乙酸酸；杀杀虫虫剂；灭鼠药。剂；灭鼠药。重要抑制剂重要抑制剂 草酰乙酸草酰乙酸可以通过以下途径转可以通过以下途径转变而来。变而来。重要途径有三种：重要途径有三种：由由苹苹果果酸酸酶酶和和苹苹果果酸酸脱脱氢氢酶酶催催化化（动物、植物、微生物）（动物、植物、微生物）由由由由丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶催化（动物、酵母）催化（动物、酵母）催化（动物、酵母）催化（动物、酵母）丙酮酸羧化支路丙酮酸羧化支路 由由由由磷酸丙酮酸羧化酶磷酸丙酮酸羧化酶磷酸丙酮酸羧化酶磷酸丙酮酸羧化酶催化（植物、微生物）催化（植物、微生物）催化（植物、微生物）催化（植物、微生物）（2）异柠檬酸的生成）异柠檬酸的生成柠柠檬檬酸酸在在顺顺乌乌头头酸酸酶酶催催化化下下失失水水生生成成顺顺乌乌头头酸酸，在在同同一一种种顺顺乌乌头头酸酸酶酶催催化化下下加加水水生生成成异异柠檬酸。柠檬酸。顺乌头酸酶顺乌头酸酶顺乌头酸酶顺乌头酸酶 顺顺乌乌头头酸酸酶酶实实际际上上起起异异构构化化作作用。反应平衡时，用。反应平衡时，柠檬酸占柠檬酸占90%，顺乌头酸占顺乌头酸占4%，异柠檬酸占异柠檬酸占6%。由由于于在在线线粒粒体体内内，异异柠柠檬檬酸酸不不断断向向下下反反应应，整整个个反反应应趋趋向向于于异异柠柠檬檬酸酸的生成。的生成。在在有有Fe2+、还还原原性性谷谷胱胱甘甘肽肽或或半半胱氨酸存在时，活性最大；胱氨酸存在时，活性最大；猪猪心心肌肌顺顺乌乌头头酸酸酶酶的的相相对对分分子子量为量为89，000，由两个亚基构成。，由两个亚基构成。顺乌头酸酶特性顺乌头酸酶特性 第二阶段：氧化脱羧（第二阶段：氧化脱羧（3 3个步骤）个步骤）（1 1）-酮戊二酸的生成酮戊二酸的生成 在在异异柠柠檬檬酸酸脱脱氢氢酶酶催催化化下下，异异柠柠檬檬酸酸脱脱去去2H2H，其其中中间间产产物物草草酰酰琥琥珀珀酸酸迅迅速速脱脱羧羧生生成成-酮戊二酸酮戊二酸。具具有有脱脱氢氢和和脱脱羧羧两两种种功功能能，脱脱羧羧反反应应需需要要MnMn2+2+；已已发发现现两两种种，一一种种需需要要NADNAD+和和MgMg2+2+为为辅辅酶酶，另另一一种种需需要要NADPNADP+和和MnMn2+2+为为辅辅酶酶。前前者者仅仅存存在在于于线线粒粒体体，其其主主要要功功能能是是参参与与三三羧羧酸酸循循环环；后后者者存存在在于于线线粒粒体体，也也存存在在于于细细胞胞浆浆，其其主主要要功功能能是作为还原剂是作为还原剂NADPHNADPH的一种来源。的一种来源。别别 构构 酶酶：ADP是是 激激 活活 剂剂；ATP和和NADH是抑制剂。是抑制剂。限速酶限速酶异柠檬酸脱氢酶特性异柠檬酸脱氢酶特性 此步反应为一分界点，此步反应为一分界点，之前为三羧酸转化，之前为三羧酸转化，之后为二羧酸变化。之后为二羧酸变化。（2）-酮酮戊戊二二酸酸氧氧化化脱脱羧羧生生成成琥琥珀珀酰酰辅辅酶酶A A 反反应应不不可可逆逆，与与丙丙酮酮酸酸氧氧化化脱脱羧羧很很相似相似，使，使5 5碳化合物变成碳化合物变成4 4碳化合物。碳化合物。包包含含三三种种酶酶：-酮酮戊戊二二酸酸脱脱羧羧酶酶、硫硫辛辛酸酸琥琥珀珀酰酰转转移移酶酶和和二二氢氢硫硫辛辛酸酸脱脱氢氢酶酶和和六六种种辅辅助助因因子子：TPP、硫硫辛辛酸酸、CoASH、FAD、NAD+、Mg2+。限限速速酶酶：受受ATPATP、NADHNADH和和琥琥珀珀酰酰辅辅酶酶A A的的抑制。抑制。-酮戊二