其它六碳糖进入糖酵解途径
3、甘露糖
甘露糖经二步反应形成F-6-P。先在己糖激 酶下形成甘露糖-6-P，再经磷酸甘露糖异构 酶催化形成F-6-P。
Questions
• 葡萄糖酵解过程的第一步是葡萄糖磷酸化形成6-磷酸 葡萄糖，催化这一步反应的有两种酶：己糖激酶和葡 萄糖激酶。己糖激酶对葡萄糖的Km值远低于平时细胞 内的葡萄糖浓度。此外，己糖激酶受6-磷酸葡萄糖的 强烈抑制，而葡萄糖激酶不受6-磷酸葡萄糖的抑制。 根据上述描述，请你说明这两种酶在调节上的特点是 什么? • 什么化学结构使得1，3-二磷酸甘油酸成为一个高能化 合物?细胞是如何捕获这能量的?
糖酵解第一阶段反应
2、G-6-P异构成F-6-P
葡萄糖磷酸异构酶
糖酵解第一阶段反应
2、G-6-P异构成F-6-P
葡萄糖磷酸异构酶
催化该反应的PGI具有绝对的底物专一性和立体专一性， 一些C5磷酸代谢途径的中间物如赤藓糖-4-磷酸、景天庚酮 糖-7-磷酸等都是它的竞争性抑制剂。
糖酵解第一阶段反应
ADP
Pi
活跃的 去磷酸化的丙酮酸激酶
激活 抑制 抑制
ATP
F-1,6-BP
ATP
丙氨酸
其它六碳糖进入糖酵解途径
1、果糖
果糖由己糖激酶催化磷酸化形成F-6-P。
HEXOKINASE 己糖激酶
但是在肝脏中只含有葡萄糖激酶，不能直接催化果 糖的磷酸化，需要经过六种酶的转化来完成，即先 形成F-1-P，再裂解成二羟丙酮磷酸和甘油醛，甘 油醛再磷酸化成甘油醛-3-P，它也可再脱氢形成甘 油，甘油在激酶作用下形成甘油-3-P，最后脱氢形 成二羟丙酮磷酸，最后二羟丙酮磷酸都转变成甘油 醛-3-P。
6、甘油醛- 3-P氧化形成1,3-二磷酸甘油酸
甘油醛-3-磷酸脱氢酶
1,3-BPG是一高能酰基磷酸化合物，催化该反应的酶也是 SH基酶。
糖酵解第二阶段反应
6、甘油醛- 3-P氧化形成1,3-二磷酸甘油酸
催化机制
糖酵解第二阶段反应
6、甘油醛- 3-P氧化形成1,3-二磷酸甘油酸
砷酸盐可破坏1,3-BPG的形成。因为它可代替磷酸进攻硫酯中 间物的高能键，产生1-砷酸-3-磷酸甘油酸，而该化合物不稳定 迅速水解生成3-磷酸甘油酸。砷酸盐的加入使甘油酸-3-磷酸释 放的能量未能与磷酸化作用相偶联而被贮藏。
ATP可降低PFK对F-6-P的亲和力，AMP、F-2,6-2P可解除ATP的
别构作用。
另外，H+浓度上升对 该酶有抑制作用。
糖酵解第一阶段反应
• Question： 细胞内存在如下反应：
ADP + ADP 腺苷酸激酶 ATP + AMP
已知在细胞中ATP的浓度是1850 uM，ADP的浓 度是145 uM，AMP浓度是5 uM，总的腺苷核 苷酸浓度是2000，平衡常数K=0.44，计算当 ATP浓度下降8%时，AMP的浓度?
2、G-6-P异构成F-6-P
葡萄糖磷酸异构酶催化机制
糖酵解第一阶段反应
3、F-6-P形成F-1,6-2P
磷酸果糖激酶
该反应为不可逆反应，PFK是一种变构酶，它的催化效率很低，
糖酵解的速率严格地依赖于该酶的活力水平，是哺乳动物糖酵 解的关键调控酶，PFK是一四聚体蛋白。
糖酵解第一阶段反应
3、F-6-P形成F-1,6-2P
水解
+ 砷酸
1-砷酸-3-磷酸甘油酸
3-磷酸甘油酸
糖酵解第二阶段反应
7、1,3-二磷酸甘油酸转移高能键形成ATP
磷酸甘油酸激酶
该反应是糖酵解产生的第一个ATP。此步反应也称为 底物水平磷酸化（ substrate-level phosphorylation, ADP或某些其 它的核苷-5ˊ-二磷酸的磷酸化是通过来自一个非核苷酸底物的磷酰 基的转移实现的。 ）
糖酵解作用的调节
１、磷酸果糖激酶是关键酶
在糖酵解中由已糖激酶、磷酸果糖激酶和丙 酮酸激酶催化的反应实际上是不可逆的，因 此都有调节糖酵解途径的作用。它们的活性 受到变构效应物及酶共价修饰的调节。 • 高浓度ATP对PFK有 抑制作用； • ADP和AMP可消除 ATP对PFK的别构 抑制；
糖酵解作用的调节
第19章 糖酵解作用
Department of biological science and technology, USTB
糖酵解全过程
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
糖酵解全过程
糖酵解的生理意义
• 在剧烈运动，肌肉局部血流不足，肌肉 收缩时相对缺氧，葡萄糖有氧氧化过程 较长，供能较慢，可由糖酵解迅速提供 能量。在缺氧、缺血性疾病时，机体供 氧不足，也需由糖酵解迅速供能； • 成熟红细胞没有线粒体，不能进行有氧 氧化，完全依赖糖酵解供应能量； • 神经、白细胞、骨髓等代谢活跃组织， 即使不缺氧也由糖酵解提供部分能量。
G-6-P对HK有别构抑制作用。 丙酮酸激酶是糖酵解另一重要别构酶。 丙酮酸激酶通过磷酸化和去磷酸化来转变其 活性，其活性形式是去磷酸化形式。丙氨酸 和ATP是该酶的变构抑制剂。
糖酵解作用的调节
3、已糖激酶HK和丙酮酸激酶PVK对糖 酵解的调节
不活跃的 磷酸化的丙酮酸激酶
H2O
减少 葡萄糖浓度 增加
其它六碳糖进入糖酵解途径
1、果糖
其它六碳糖进入糖酵解途径
2、半乳糖
半乳糖与葡萄糖结构极为相似，它进入糖酵 解途径需要5步反应，最后形成G-6-P而进入。
其它六碳糖进入糖酵解途径
2、半乳糖
其它六碳糖进入糖酵解途径
2、半乳糖血症
这是一种遗传病，不能将半乳糖转变成葡萄 糖。原因是缺乏半乳糖-1-磷酸尿苷酰转移酶， 不能使Gal-1-P转变成UDP-Gal。结果造成血 中Gal升高，进一步造成眼睛晶状体Gal升高， 从而引起晶状体混浊引起白内障。
主要内容 • 糖酵解第一阶段 • 糖酵解第二阶段 • 丙酮酸的去路 • 糖酵解的调节 • 其它C6糖进入糖酵解途径
糖酵解第一阶段反应
1、葡萄糖的磷酸化
催化此反应的酶为已糖 激酶，该反应必需有Mg2+ 参加，已糖激酶的底物 除Glc外，还可以是其它 六碳糖，如D-甘露糖、D果糖、氨基葡萄糖等。在 反应过程中Mg2+与ATP形 成复合物。
糖酵解第二阶段反应
8、3-磷酸甘油酸转变成2-磷酸甘油酸
磷酸甘油酸变位酶
动物及酵母细胞中，该反应需要2，3-二磷酸甘油酸（2，3BPG）作为引物（中间产物）。
糖酵解第二阶段反应
2，3-二磷酸甘油酸 （2，3-BPG）作为引 物，启动催化反应。
糖酵解第二阶段反应
麦芽中的磷酸甘油酸变位酶催化分子内磷酸转移反应
糖酵解第一阶段反应
4、F-1,6-2P形成甘油醛- 3-P和二羟丙酮 磷酸
醛缩酶
糖酵解第一阶段反应
醛缩酶有2种不同类型：
• 醛缩酶I：高等动、植物，不需要2价金属离子。 • 醛缩酶II ：细菌、酵母、真菌、藻类，需要2 价金属离子。 • 二者作用机制也不同。
糖酵解第一阶段反应
糖酵解第一阶段反应
１、磷酸果糖激酶是关键酶
• 柠檬酸也是PFK的别构抑制剂； • 果糖-2,6-二磷酸是PFK的激活剂；
糖酵解作用的调节
2、果糖-2,6-二磷酸对糖酵解的调节
果糖-2,6-二磷酸是PFK的变构激活剂，它可 提高果糖激酶与果糖-6-磷酸的亲和力并降低 ATP的抑制效应。
糖酵解作用的调节
3、已糖激酶HK和丙酮酸激酶PVK对糖 酵解的调节
糖酵解第一阶段反应
1、葡萄糖的磷酸化 葡萄糖与ATP反应机制：
糖酵解第一阶段反应
1、葡萄糖的磷酸化 葡萄糖与已糖激酶结合时的构象变化
结合前
结合后
糖酵解第一阶段反应
1、葡萄糖的磷酸化
已糖激酶是一种调节酶，它所催化的反应产 物G-6-P和ADP能使该酶受到变构抑制。这 一反应也可由葡萄糖激酶催化，但此酶不受 产物G-6-P的抑制，且对Glc的Km比已糖激 酶要大得多，即亲和力要小，因此要高浓度 时才起作用。
烯醇化酶
糖酵解第二阶段反应
10、磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酸酸
丙酮酸激酶
丙酮酸激酶是糖酵解中重要的变构调节酶，ATP、长链脂肪酸、 乙酰CoA、丙氨酸等都对该酶有抑制作用；而果糖-1,6-二磷酸
和PEP对它有激活作用；该酶是一四聚体蛋白，并至少有三种
同工酶。
糖酵解全过程
ATP ADP
ADP
ATP
Phosphoglycerate kinase
醛缩酶I经历西佛碱中间体的化学证据：
糖酵解第一阶段反应
5、二羟丙酮磷酸异构成甘油醛- 3-P
丙糖磷酸异构酶
糖酵解第一阶段反应
5、二羟丙酮磷酸异构成甘油醛- 3-P
丙糖磷酸异构酶的活性部位 是以谷氨酸的游离羧基与底 物结合.
糖酵解第一阶段反应
5、二羟丙酮磷酸异构成甘油醛- 3-P
糖酵解第二阶段反应
糖酵解第一阶段反应
1、葡萄糖的磷酸化
反应的能量变化
α-D-Glu + ATP4G6P2- + ADP3- + H+
ΔGº´ = -16.7 KJ/mol
胞内条件下，
ΔG = -33.9 KJ/mol
糖酵解第一阶段反应
• 生理意义： • 带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失 散。 • 磷酸基团在各反应步骤中，对酶来说， 起着信号基团的作用，有利于与酶结合 而被催化。 • 葡萄糖向G6P的迅速转化，便于保持胞内 低浓度，使葡萄糖易于向胞内运输。
丙酮酸的去路
丙酸酸的三种去向
有氧条件 乳酸
TCA Ｃycle
丙酮酸
无氧条件
乙醇