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1、D-葡萄糖是大多数生物的主要能源分子，1 mol 葡萄糖完全氧化成二氧化碳和水，大约释放 2 840 kJ 的自由能。葡萄糖不仅是很好的能源物质，而且也是一种多用途的前体。葡萄糖代谢产生的许多中间物可以作为生物合成的起始物。异养生物所需要的葡萄糖主要是由淀粉产生。在细胞内，虽然葡萄糖的代谢去向是多种多样的，但是在高等动植物内，葡萄糖主要有三种不同的去向：可以多糖（淀粉或糖原）或蔗糖的形式贮存；可以经糖酵解途径转变成丙酮酸；经氧化性脱羧转变成磷酸戊糖。第1页/共58页第2页/共58页第一节 糖酵解糖酵解是指葡萄糖经一系列酶促反应步骤转变成丙酮酸的过程。在该过程中，所释放的一部分自由能以 ATP
2、的形式被保存下来。糖酵解是第一个被阐明的代谢途径。从1897年E.Buchner 兄弟俩人发现破碎的酵母细胞提取液能使葡萄糖转变成酒精和二氧化碳，直到 1941年 F.Lipman 和 H.Kalckar 证实 ATP 在代谢过程中的作用，糖酵解的反应顺序才逐渐被揭示。1905年，A.Harden 和 W.J.Young 发现，无机磷酸是发酵过程不可缺少的因子。德国的生物化学家 G.Embden 和 O.Meyerhof 发现肌肉组织提取液也能完成与酵母提取液十分相似的代谢过程。并正式提出了糖酵解概念。因此，糖酵解曾经又称为 Embden-Meyerhof 途径。糖酵解是了解的最为清楚的一条代
3、谢途径。第3页/共58页From Eduard Buchners discovery in 1897 of fermentation in broken extracts of yeast cells until the elucidation of the whole pathway in yeast(by Otto Warburg and Hans von Euler-Chelpin)and in muscle(by Gustav Embden and Otto Meyerhof)in the 1930s,the reactions of glycolysis in extracts of
4、 yeast and muscle were a major focus of biochemical research.第4页/共58页糖酵解过程由葡萄糖到所有的中间产物都是以磷酸化合物的形式来实现的。中间产物磷酸至少有三个意义：1.带有负电荷的磷酸基团使中间产物具有极性，从而使这些产物不易透过脂膜而散失；2.磷酸基团在各反应步骤中，对酶来说，起到信号基团的作用，有利于与酶结合而被催化；3.磷酸基团经酵解作用后，最终形成ATP末端磷酸基团，因此具有保存能量的作用。第5页/共58页一、糖酵解的反应顺序一、糖酵解的反应顺序一、糖酵解的反应顺序糖酵解从葡萄糖开始，经一系列反应到丙酮酸的生成，总共包
5、括10个酶促反应步骤。这10步反应可划分成两个反应阶段。催化糖酵解反应的酶存在于细胞溶质中，这些酶构成一种可溶性的多酶系统。（一）葡萄糖转变成磷酸丙糖1、葡萄糖的磷酸化经特殊的转运载体转运进入到细胞中的葡萄糖只有被磷酸化才能经受进一步的代谢反应。己糖激酶能够催化葡萄糖与 ATP 反应，接受来自 ATP 分子上的末端的磷酸基，生成葡萄糖6磷酸。（见图）。第6页/共58页在生物化学上，磷酸基的转移反应是一种基本的反应。能够催化磷酸基从ATP转移到某受体分子的酶叫做激酶。激酶需要两价的金属离子（通常是Mg2+），以Mg2+ATP的形式参与酶促反应。未结合Mg2+的ATP是激酶的一潜在竞争性抑制剂。M
6、g2+可以掩盖ATP分子中磷酸基氧原子的负电荷，使ATP的位磷原子对葡萄糖C-6的羟基的亲核攻击易于接受（见图）。X射线晶体衍射分析表明，底物葡萄糖能够诱导酵母己糖激酶的构象发生较大的变化。当葡萄糖进入到己糖激酶裂口状的活性部位时，构象的变化导致裂口状活性部位收缩，吞没底物分子。这种构象运动有利于ATP靠近葡萄糖的C-6的羟基，同时将水分子从活性部位排出。水分子的排出，减少了活性部位的极性，从而加速了亲核反应的过程。第7页/共58页（一）葡萄糖的磷酸化葡萄糖发生酵解作用的第一步是D葡萄糖分子在第6位的磷酸化，形成葡萄糖6磷酸(G6P).这是一个磷酸基团转移的反应，即ATP的磷酸基团在己糖激酶的
7、催化下，转移到葡萄糖分子上。这个反应必需有Mg2+的存在。Hexokinase:己糖激酶或葡萄糖激酶第8页/共58页第9页/共58页2、葡萄糖6磷酸转变成果糖6磷酸糖酵解的第二步反应由磷酸葡萄糖异构酶催化。在该酶的催化下，葡萄糖6磷酸转变成果糖6磷酸（见图）。这步反应可逆，是醛糖和酮糖互变异构的一个例子。这转换十分必要，因为在葡萄糖6磷酸分子中，C1位的羰基或半缩醛羟基不像醇羟基那样易于磷酸化，因此，葡萄糖6磷酸经异构化转变成果糖6磷酸就为第二次磷酸化作好了准备（图101）。第10页/共58页葡萄糖6磷酸异构化形成果糖6磷酸葡萄糖的羰基从碳1位转移到碳2位，使葡萄糖分子由醛式转变成酮式的果糖，
8、其碳1位上即形成了自由羟基。葡萄糖6磷酸和果糖6磷酸的存在形式都是以环式为主，而异构化反应需以开链形式进行。Phosphoglucose isomerase磷酸葡萄糖异构酶第11页/共58页3、果糖1，6二磷酸的生成糖酵解第三步反应，即果糖6磷酸转变成果糖1，6二磷酸的反应是由磷酸果糖激酶催化的：磷酸果糖激酶催化的反应与己糖激酶类似，该酶催化Fru6P的C1位羟基亲核攻击Mg2+ATP的位磷原子。磷酸果糖激酶处在糖酵解反应顺序的关键调节部位，催化该途径的限速步骤。磷酸果糖激酶的活性受到多种效应物的控制。AMP是该酶有效的激活剂，而ATP和柠檬酸则是它的有效抑制剂。第12页/共58页果糖6磷酸形
9、成果糖1，6二磷酸Phosphofructo kinase磷酸果糖激酶糖酵解过程使用第二个ATP分子的反应。果糖6磷酸被ATP进一步磷酸化形成果糖1，6二磷酸。在这一反应中，ATP酸酐键的水解和果糖1，6二磷酸在其碳位上形成磷酸酯的两个反应G0 0=-14.23=-14.23 kJ/mol(-3.4 kcal/mol),kJ/mol(-3.4 kcal/mol),因此该反应是不可逆反应。第13页/共58页4、甘油醛3磷酸和磷酸二羟丙酮的生成果糖1，6二磷酸在果糖二磷酸醛缩酶的催化下裂解，生成两分子的磷酸丙糖：甘油醛3磷酸和磷酸二羟丙酮（见图）：该酶在催化反应时需要底物的C2位羰基和C4位的羟基
10、的存在。因此，Glc-6-PFru-6-P 的异构化反应的意义是很清楚的，它能保证碳链的等长裂解，产生两分子的三碳糖都能进入到一个共同的代谢途径中去。第14页/共58页果糖1，6二磷酸转变为甘油醛3磷酸和二羟丙酮酸这是一个由6碳糖果糖1，6二磷酸裂解为两个三碳糖的反应过程。果糖1，6二磷酸在醛缩酶的作用下发生裂解反应生成一分子二羟丙酮磷酸和一分子甘油醛3磷酸。Aldolase:醛缩酶第15页/共58页5、磷酸丙糖的相互转换在糖酵解反应顺序中，只有甘油醛3磷酸能直接进入后续反应。醛缩酶催化产生的另一个产物磷酸二羟丙酮却能在磷酸丙酮异构酶的催化下转变成甘油醛3磷酸:由于甘油醛3磷酸在后续反应中被移
11、走，所以磷酸二羟丙酮能快速转变成甘油醛3磷酸。由于磷酸丙酮异构酶的存在，于是就保证了果糖1，6二磷酸裂解产生的两分子的三碳糖都能进入到一个共同的代谢途径中去。第16页/共58页二羟丙酮酸转变为甘油醛3磷酸第17页/共58页为了更好地分析来自最初葡萄糖分子上的不同位置的碳原子在后续反应（包括柠檬酸循环）中的去向，为果糖1，6二磷酸裂解产生的两分子的甘油醛3磷酸进行重新编号是很有必要的。图102右侧甘油醛3磷酸的碳原子的序号1、2和3分别代表原始葡萄糖分子中的碳原子的序号3和4、2和5，以及1和6。第18页/共58页ATP ADP磷酸化异构化磷酸化ATP ADP裂解异构化葡萄糖葡萄糖6磷酸果糖6磷
12、酸果糖1,6二磷酸甘油醛3磷酸第19页/共58页（二）甘油醛3磷酸转变成丙酮酸6、甘油醛3磷酸转变成1，3二磷酸甘油酸甘油醛3磷酸在甘油醛3磷酸脱氢酶的催化下，以NAD+作为电子受体，并在无机磷酸的参与下，氧化脱氢生成1，3二磷酸甘油酸：在氧化反应中，醛基转变成了超高能量的酰基磷酸。1，3二磷酸甘油酸的羰基碳所连结的酰基磷酸是磷酸与羧酸的混合酸酐。这种酸酐形成所需要的能量来自醛基的氧化。甘油醛3磷酸脱氢酶是由4个相同的亚基组成，酶活性部位的SH是该酶活性必需的基团。烷化剂是该酶的有效抑制剂。第20页/共58页酵解第二阶段放能阶段的反应机制酵解第二阶段放能阶段的反应机制（一）甘油醛3磷酸氧化成1
13、，3二磷酸甘油酸甘油醛3磷酸的氧化是在甘油醛3磷酸脱氢酶的催化下，由NAD+和无机磷酸（Pi）参加实现的。第21页/共58页甘油醛3磷酸脱氢酶催化甘油醛3磷酸的氧化经历了一个复杂的机制。辅酶NAD+是该酶催化反应不可缺少的。在酶的催化反应中，该酶活性部位半胱氨酸的SH首先攻击底物分子的羰基碳（图103）形成硫代半缩醛；随即发生氧化，将一个氢负离子直接从被氧化的醛基转移到NAD+，结果导致高能共价的酰基硫酯中间物的形成。因此，醛基的氧化产生的能量并没有被浪费，而是以酰基硫酯的合成和NAD+的形式保存下来。接着另一分子的NAD取代NADH，无机磷酸攻击硫酯中间物，形成超高能量的酰基磷酸，并从酶活性
14、部位上释放出来（图103）。第22页/共58页第23页/共58页7、3磷酸甘油酸和ATP的生成上步反应生成的1，3二磷酸甘油酸在磷酸甘油激酶的催化下，将它上面的超高能量的磷酸基从羧基转移到ADP，生成 ATP和3磷酸甘油酸：磷酸甘油酸激酶和甘油醛3磷酸脱氢酶所催化的反应构成一个能量耦联过程。在这个反应中，1，3二磷酸甘油酸是一个共同的中间物：甘油醛3磷酸NAD+ADP3磷酸甘油酸ATPNADHH+总反应是放能的。表明，能量上不利的反应与能量上高度有利的反应相偶联，便能推动总反应正向进行。上述两步反应总的结果是醛基氧化成羧酸，所释放出来的能量通过ATP的偶联形成而被保存下来。底物水平磷酸化：是指
15、在底物氧化的基础上释放出的能量推动ADP磷酸化合成ATP的反应。底物水平磷酸化与氧化磷酸化合成ATP是不同的。底物水平磷酸化是指直接与代谢途径中的某个特殊反应偶联，而氧化磷酸化是电子沿电子传递所产生的质子推动力造成的。第24页/共58页8、3磷酸甘油酸转变成2磷酸甘油酸在磷酸甘油酸变位酶的催化下，3磷酸甘油酸转变成2磷酸甘油酸：变位酶是一类催化分子内化学基团移位反应的酶，在酶学分类上属于异构酶类。由于后续反应是高度放能的，因此，该反应能朝着2磷酸甘油酸生成的方向进行。磷酸甘油酸变位酶可能的反应机制（图104）。第25页/共58页9、磷酸烯醇式丙酮酸的生成在烯醇化酶的催化下，2磷酸甘油酸脱去一分
16、子的水，生成磷酸烯醇式丙酮酸：磷酸烯醇式丙酮酸含有一个超高能量的磷酸基，具有很高的转移磷酸基的势能。该反应需要二价金属离子。当烯醇式丙酮酸水解时，可以释放出很高的自由能。烯醇化酶在与底物结合之前先与Mg2+结合成复合物。该酶在氟离子和磷酸盐同时存在下失去活性，因为氟离子与磷酸基形成的氟磷酸离子结合Mg2+。所以氟化物是烯醇化酶的有效抑制剂。第26页/共58页（四）2磷酸甘油酸脱水生成磷酸稀醇式丙酮酸稀醇化酶在与底物结合前先与2价阳离子如Mg2+或Mn2+结合形成一个复合物，才有活性。氟与镁和无机磷酸形成一个复合物，取代天然情况下酶分子上镁离子的位置，从而使酶失活。第27页/共58页第28页/共
17、58页10、丙酮酸和ATP的生成这是糖酵解的最后一步。在丙酮酸激酶的催化下，磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸，丙伴随着ADP磷酸化生成 ATP（见图）：丙酮酸激酶在催化反应中需要一价的阳离子（K）和二价的阳离子（Mg2+或Mn2），它们可以稳定磷酸烯醇式丙酮酸带负电荷的基团，有利于酶促反应。当ADP的位的磷氧原子攻击磷酸烯醇式丙酮酸的磷原子时，导致ATP的形成。留下的烯醇式丙酮酸便自发转变成稳定的酮式丙酮酸（图105）。由于磷酸烯醇式丙酮酸是一种超高能量的磷酸化合物，有很高的磷酸基团转移势，当它的磷酸基被转移时，足以推动ATP的合成。这是糖酵解反应顺序中的第二次底物水平磷酸化。磷酸烯醇式丙酮酸转变
18、成丙酮酸的反应分为水解和自发两步（图106）。第29页/共58页（五）磷酸稀醇式丙酮酸转变为丙酮酸并产生一个ATP分子葡萄糖形成丙酮酸的最后一步。催化反应的酶称为丙酮酸激酶。磷酸基团由磷酸稀醇式丙酮酸转移到ADP上的同时形成丙酮酸是一个不可逆反应。第30页/共58页二、糖酵解反应化学计量葡萄糖经酵解反应转变成丙酮酸的全过程如图107所示。总的反应是：葡萄糖2ATP2NAD+4ADP2Pi2丙酮酸2ADP+2NADH+2H+4ATP2H2O第一阶段是需能反应，也是糖链裂解的反应。第二阶段是一个产生还原当量和ATP的过程，涉及超高能量的中间物的生成和底物水平磷酸化。两分子的磷酸丙糖经此阶段总共产生
19、2分子的NADH和4分子的ATP。因此，糖酵解反应的净结果是：葡萄糖2NAD+2NAD+2Pi2丙酮酸2NADH2H+2ATP2H2O在糖酵解的整个反应中，有的是放能反应，有的是吸能反应，但总反应过程是放能的，因此，可以推动总的反应顺序向丙酮酸生成的方向进行。第31页/共58页由葡萄糖转变为两分子丙酮酸能量转变的估算由葡萄糖转变为两分子丙酮酸能量转变的估算从一分子葡萄糖的降解到形成2分子丙酮酸的过程，净产生2分子ATP.第32页/共58页第33页/共58页三、丙酮酸在无氧条件下的代谢去向糖酵解反应产生的丙酮酸在不同的生物或组织中，在不同的条件下有着不同的去向（图108）。在无氧条件下，糖酵解反
20、应产生的丙酮酸必须转变成还原性的末端产物以便由甘油醛3磷酸脱氢酶催化产生的NADH重新被氧化，才能使糖酵解反应继续进行。有两种方式：酒精发酵和乳酸发酵。第34页/共58页丙酮酸的去路丙酮酸的去路第35页/共58页（一）乳酸发酵在缺氧条件下，葡萄糖经酵解产生的丙酮酸在乳酸脱氢酶催化下，利用甘油醛3磷酸脱氢酶催化产生的 NADH 使丙酮酸还原成乳酸；（见图）由于NAD重新生成，从而刺激糖酵解的进行，同时产生肌肉收缩所需要的ATP。第36页/共58页（一）生成乳酸动物包括人，在激烈运动时，或由于呼吸循环系统障碍而发生供氧不足时，缺氧的细胞必须用糖酵解产生的ATP分子暂时满足对能量的需要。为了使甘油醛
21、3磷酸继续氧化，必须提供氧化型的NAD。丙酮酸作为NADH的受氢体，使细胞在无氧条件下重新生成NAD，于是丙酮酸的羰基被还原，生成乳酸。第37页/共58页（二）酒精发酵在无氧条件下，酵母能使葡萄糖发酵产生酒精和 CO2。酵母含有将葡萄糖转变成丙酮酸的全部酵解反应的酶和辅助因子。葡萄糖进入酵母后，经酵解作用转变成丙酮酸。后续过程与乳酸的生成不同。酵母细胞内的丙酮酸脱羧酶和乙醇脱氢酶能将丙酮酸转变成酒精（见图）：丙酮酸脱羧酶特征性地存在于面包酵母、酿造酵母以及其他能进行酒精发酵地的生物中，脊椎动物和其他生物不含此酶。第38页/共58页丙酮酸脱羧酶只是单纯催化脱羧反应，而不发生分子的净氧化。这个酶在
22、催化反应中需要焦磷酸硫胺素作为辅酶。焦磷酸硫胺素是维生素B1的衍生物（图109），和（图1010）。酵母乙醇脱氢酶是一种四聚体蛋白，每个亚基结合一个Zn2+，Zn2+使乙醛的羰基极化，使反应转换态产生的负电荷稳定（图1011），促使NADH的一个氢负离子立体专一地转移到乙醛上。第39页/共58页第40页/共58页生成乙醇酵母在无氧条件下，将丙酮酸转变为乙醇和CO2。这一过程包括两个反应步骤。第一步是丙酮酸脱羧形成乙醛和CO2，第二步乙醛由NADH+H+还原生成乙醇同时产生氧化型NAD+。1.丙酮酸脱羧形成乙醛丙酮酸脱羧形成乙醛 催化这一反应的酶是丙酮酸脱羧酶。该酶在动物细胞催化这一反应的酶是丙
23、酮酸脱羧酶。该酶在动物细胞中不存在。它以硫胺素焦磷酸（中不存在。它以硫胺素焦磷酸（TPP）为辅酶。）为辅酶。TPP以非共价键和酶紧密结合。以非共价键和酶紧密结合。2.乙醛还原成乙醇同时产生氧化型乙醛还原成乙醇同时产生氧化型NAD+催化这一反应的酶是乙醇脱氢酶。催化这一反应的酶是乙醇脱氢酶。第41页/共58页第42页/共58页四、2，3二磷酸甘油酸的代谢在红细胞中的2，3二磷酸甘油酸是血红蛋白的别构效应物，能专一地同血红蛋白结合，降低血红蛋白对氧地亲和力。红细胞能以糖酵解的中间产物通过一个迂回的方式合成或降解2，3二磷酸甘油酸（图1012（a）。二磷酸甘油酸变位酶催化1，3二磷酸甘油酸C1位的磷
24、酸基转移到它的C-2位上，生成2，3二磷酸甘油酸。2，3二磷酸甘油酸在二磷酸甘油酸磷酸酶催化下水解生成3磷酸甘油酸，后者可进入糖酵解途径。1，3二磷酸甘油酸的水平能调节血红蛋白对氧的亲和力。因此，红细胞糖酵解酶的遗传缺陷将会影响到红细胞运输氧的能力。但丙酮酸激酶缺失时，将增高糖酵解中间物以及2，3二磷酸甘油酸的浓度，其结果将会导致血红蛋白对氧的亲和力下降（图1012（b）。第43页/共58页第二节第二节 糖酵解的调节糖酵解的调节一、磷酸果糖激酶处在糖酵解的最关键控制部位体外研究表明，己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶都受到多种不同因素的控制。然而己糖激酶催化产生的葡萄糖6磷酸可以通过糖原（例如
25、肌糖原）的降解产生，而且葡萄糖6磷酸可进入到糖的其他代谢途径中去。丙酮酸激酶催化的是降解的最后一步反应，不是控制葡萄糖进入糖酵解途径的主要控制点。在糖酵解途径的三个控制部位中，只有磷酸果糖激酶处在最关键的控制部位上。第44页/共58页磷酸果糖激酶是一种四聚体蛋白，具有两种不同的构象的状态，即R态和T态，且两者处于平衡。ATP既是该酶的一种底物，而且也是该酶的一种别构抑制剂。ADP、AMP以及果糖2，6二磷酸能解除ATP对磷酸果糖激酶的抑制，因而这些化合物是该酶的有效别构激活剂。磷酸果糖激酶的每个亚基有两个ATP结合部位：一个底物部位和一个别构部位。无论该酶处在R态或是T态，底物部位都能结合AT
26、P，但只有当该酶处在T态，别构部位才能结合ATP。磷酸果糖激酶的另一个底物果糖6磷酸优先同R态结合。高浓度的ATP作为磷酸果糖激酶的别构抑制剂同T态的结合，导致RT间的平衡有利于T态，降低该酶对果糖6磷酸的亲和力，从而抑制了该酶的活性。图1013表明：在高浓度的ATP存在下，磷酸果糖激酶对果糖6磷酸的活性曲线由接近双曲线转变成S型曲线。当果糖6磷酸的浓度为 0.5 mM 时，酶几乎接近最大活性，但在 1 mM ATP存在下，酶的活性降低到它的最大活性的15，活性几乎降低了7倍。第45页/共58页如果在ATP存在下，加入0.1 mM AMP，则能使磷酸果糖激酶由15上升到接近它的最大活性的50。
27、这是因为AMP优先同该酶的R态结合的结果。这表明，AMP是磷酸果糖激酶的有效激活剂。当细胞对ATP的需要降低时，ATP的浓度升高。ATP作为磷酸果糖激酶的别构抑制剂，抑制该酶的活性，葡萄糖经酵解反应的流量降低。当ATP因细胞做功而降低时，其代谢信号是AMP或ADP水平升高，AMP和ADP作为磷酸果糖激酶别构激活剂，激活该酶的活性，从而导致糖经酵解反应的流量的升高，ATP被合成，补充到ATP库中。ATP的浓度从细胞休息到强力需要仅减少10是通过两种酶的作用缓解的。这两种酶是肌酸激酶和腺苷酸激酶。第46页/共58页柠檬酸是丙酮酸在有氧情况下被氧化的中间物，也是磷酸果糖激酶的一种别构效应物。高浓度的
28、柠檬酸能增大ATP对磷酸果糖激酶的抑制效应，进一步减少葡萄糖经酵解反应的流量。1980年发现的果糖2，6二磷酸是磷酸果糖激酶的强有力的激活剂，它能大大地增高磷酸果糖激酶对底物果糖6磷酸地亲和力。而且也能增高该酶对AMP的亲和力。果糖2，6二磷酸的这种性质表明，它能与AMP协同激活磷酸果糖激酶的活性，解除ATP和柠檬酸对该酶的抑制作用。第47页/共58页二、己糖激酶的活性调节二、己糖激酶的活性调节虽然己糖激酶不处在糖酵解的关键控制部位，但是葡萄糖只有经该酶催化转变成葡萄糖6磷酸才能进行进一步的代谢转变，也才能进入糖酵解途径进行代谢的可能。因此，己糖激酶也是糖酵解的一个重要的控制部位。肌肉己糖激酶
29、受它的产物葡萄糖6磷酸的别构抑制。当葡萄糖6磷酸的浓度升高超过稳态水平时，己糖激酶就被暂时可逆地抑制，从而使葡萄糖6磷酸形成地速度与它被利用地速度相平行，并重新确定它的稳态水平。第48页/共58页三、丙酮酸激酶地活性调节三、丙酮酸激酶地活性调节在脊椎动物中，至少存在三种丙酮酸激酶同工酶，可以根据这些同工酶的组织分布以及对效应物反应的差别而加以区别。高浓度的ATP能别构抑制丙酮酸激酶的活性。这种抑制作用是通过减少丙酮酸激酶对它的底物磷酸烯醇式丙酮酸的亲和力实现的。细胞内正常存在磷酸烯醇式丙酮酸的浓度不会高到使丙酮酸激酶饱和，因此，该酶催化反应的速度在正常的磷酸烯醇式丙酮酸浓度下，不可能达到最大反
30、应速度。丙酮酸激酶的活性也可被乙酰CoA和长链脂肪酸抑制。乙酰CoA浓度的升高表明细胞含有丰富的可经柠檬酸循环产生ATP的燃料分子。这些燃料分子的可用性将会减少对糖酵解产生ATP的依赖。第49页/共58页三、糖酵解和酒三、糖酵解和酒精发酵的全过程精发酵的全过程图解图解FIGURE 142 The two phases of glycolysis.For each molecule of glucose that passes through the preparatory phase(a),two molecules of glyceraldehyde 3-phosphate are form
31、ed;both pass through the payoff phase(b).Pyruvate is the end product of the second phase of glycolysis.For each glucose molecule,two ATP are consumed in the preparatory phase and four ATP are produced in the payoff phase,giving a net yield of two ATP per molecule of glucose converted to pyruvate.The
32、 numbered reaction steps are catalyzed by the enzymes listed on the right,and also correspond to the numbered headings in the text discussion.Keep in mind that each phosphoryl group,represented here as P,has two negative charges(OPO32).第50页/共58页 Location of redox balance steps.The generation and con
33、sumption of NADH,located within the glycolytic pathway.第51页/共58页第四节第四节 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径（一）葡萄糖6磷酸的氧化和NADPH及5磷酸核酮糖的生成葡萄糖6磷酸在葡萄糖6磷酸脱氢酶的催化下，以NADP作为受氢体，生成NADPH和磷酸葡萄糖酸内酯（见图1015步骤）。磷酸葡萄糖酸内酯不稳定，可以自发转变成6磷酸葡萄糖酸，但专一性的内酯酶能加快这一反应（步骤）。6磷酸葡萄糖酸在6磷酸葡萄糖酸脱氢酶的催化下，以NADP+作为受体，氧化脱羧产生5磷酸核酮糖以及NADPH和CO2（步骤）。一、磷酸戊糖途径的基本过程第52页/共58
34、页（二）戊糖磷酸酯的相互转变（二）戊糖磷酸酯的相互转变第三步反应生成的5磷酸核酮糖可以转变成5磷酸核糖（步骤）或5磷酸木酮糖（步骤）。前者是在磷酸戊糖异构酶催化下进行的，后者是磷酸差向异构酶催化的产物。5磷酸核糖和5磷酸木酮糖的相对量取决于细胞的需要。第53页/共58页（三）碳碳键裂解与形成（三）碳碳键裂解与形成5磷酸核糖和5磷酸木酮糖作为起点可以进一步相互转化，产生三碳糖、四碳糖、五碳糖、六碳糖以及七碳糖的磷酸酯。所有这些磷酸酯的相互转化都是由转酮醇酶和转醛醇酶催化的。在转酮醇酶的催化下，把5磷酸木酮糖上的羟乙醛基转移到5磷酸核糖上，生成甘油醛3磷酸和7磷酸景天庚酮糖（步骤）。转酮醇酶需要焦
35、磷酸硫胺素（TPP）作为辅酶，其反应机制如图（1016）所示。7磷酸景天庚酮糖和甘油醛3磷酸在转醛醇酶催化下生成果糖6磷酸和4磷酸赤藓糖（步骤）。转醛醇酶催化转移二羟基丙酮，其反应机制如图1017所示。在转酮醇酶催化下，另一分子的5磷酸木酮糖和4磷酸赤藓糖相互作用生成果糖6磷酸和甘油醛3磷酸（步骤）。反应机制与步骤相同。转酮糖酶和转醛醇酶催化的反应是可逆的。第54页/共58页（四）磷酸戊糖途径的化学计量（四）磷酸戊糖途径的化学计量（1）第一阶段的反应是氧化性的脱羧反应。（2）第二阶段和第三阶段的反应是非氧化性的可逆反应。（3）转酮醇酶能催化转移一个二碳单位；转醛醇酶催化转移一个三碳单位。二碳单
36、位或三碳单位的供体是酮糖，因其受体总是醛糖。（4）转酮醇酶和转醛醇酶催化反应的可逆性，使得磷酸戊糖途径以及糖异生作用发生密切的联系。第55页/共58页二、磷酸戊糖途径运转的程度及调节二、磷酸戊糖途径运转的程度及调节在糖酵解和三羧酸循环中，C1和C6、C2和C5、C3和C4均是等量放出，并且放出的顺序是C3和C4、C2和C5、C1和C6。在动物的不同的组织中，磷酸戊糖途径转运的程度是不同的。在磷酸戊糖途径中，第一步反应是由葡萄糖6磷酸脱氢酶催化的一个重要的不可逆反应。在生理条件下，该反应是限速步骤。第56页/共58页三、葡萄糖三、葡萄糖6磷酸的利用取决于细胞对磷酸的利用取决于细胞对NADPH、5磷酸核糖和磷酸核糖和ATP的需要的需要1、细胞主要需要NADPH2、细胞既需要NADPH又需要5磷酸核糖3、细胞主要需要5磷酸核糖4、细胞既需要NADPH，也需要ATP，但不需要5磷酸核糖第57页/共58页感谢您的观看！第58页/共58页