第22章 糖酵解
OH C C CH3
丙酮酸
⑨脱水
C C
O ⑩产能 O
O O
HCOH H2C O
HCOH
H O HC P
H2COH OH
2-磷酸甘油酸
P
P
P H 2C O
3-磷酸甘油酸
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱCH2
磷酸烯醇 式丙酮酸
1,3-二磷酸 甘油酸
3、糖酵解中间产物都是磷酸化合物
意义: (1)带有极性,不易随便出入细胞 (2)被酶识别,与酶结合 (3)传递能量
Pi NADH+H +
NAD +
C O~P CHOH CH2O P
CH2O
P
3-磷酸甘油醛脱氢酶
3-磷酸甘油醛
1,3-二磷酸甘油酸
O
(二)高能磷酸基团的转移
Enzyme is named for the reverse reaction
• 底物磷酸化
Substrate-level phosphorylation For ATP generation
糖原(淀粉) ①活化 Δ G= -7.5kcal/mol 磷酸化酶 (不可逆) 磷酸 磷酸葡萄糖变位酶 ②异构 Δ G= -0.6kcal/mol (可逆) ③二次活化 Δ G= -5.0kcal/mol (不可逆) 1-磷酸葡萄糖
1
④裂解 Δ G= -0.3kcal/mol 磷酸二羟丙酮 (可逆)
(5) 两个磷酸丙糖的互变
4
An aldose 5 6
丙糖磷酸异构酶 8股β折叠链环抱成核心 每条β折叠外围有α螺旋 由无规卷曲相连
该反应平衡点时:
[甘油醛-3-磷酸] K= [磷酸二羟丙酮] 生理状况下: 磷酸甘油醛不断被消耗 磷酸二羟丙酮不断地被异构化 = 4.74x10-2
1, 6-二磷酸果糖 3-磷酸甘油醛
CH2OPO3H2 C O H2O3PO CH2 O H CH2OPO3H2 OH OH OH H 1,6-二磷酸果糖 醛缩酶 CH2OH 磷酸二羟丙酮 磷酸丙糖异构酶酶 CHO CHOH CH2OPO3H2 3-磷酸甘油醛 4% 96%
五、糖酵解第二阶段的反应 ——放能阶段
3-磷酸甘油醛
磷酸二羟丙酮 ⑤异构 Δ G= -0.6kcal/mol (可逆) ⑥氧化磷酸化 Δ G= -0.4kcal/mol ⑦产能 1 (可逆)
P
ATP Mg2+
ADP
HO H H
C C C C
O H OH OH P
6-磷酸果糖激酶-1
CH2O
CH2O
6-磷酸果糖
F-6-P
1,6-二磷酸果糖
F-1,6-BP
磷酸果糖激酶 (1)ATP抑制
ATP既是底物又是变构抑制剂 怎么实现? 结合部位不同
(2) AMP去除ATP抑制作用
实际上, AMP/ATP 比值调节酶活性
6-磷酸果糖 ATP Mg
2+
HO CH2 O H
己糖磷酸激酶
磷酸果糖激酶 ADP
ATP CH2OH H O H OH OH H OH
H2O3PO CH2 O H OH
CH2OPO3H2 OH OH H
果糖
H OH 葡萄糖
1,6-二磷酸果糖
(四)F-1,6-BP裂解
1
4
2
3
5 6
ketone
aldehyde
醛缩酶( aldolase) 以逆反应命名
这个反应 在标准状况下是吸能反应 在生理条件下是放能反应,
两个三碳糖不断被消耗
④
CH2O P
CH2O C HO H H C C C O H OH OH
P
C
O
磷酸二羟丙酮
CH2OH
醛缩酶
H
CHO C OH P
CH2O
P
CH2O
3-磷酸甘油醛
1,6-二磷酸果糖 F-1,6-BP
⑦
C O~P CHOH CH2O P
O
ADP ATP
磷酸甘油酸激酶 1,3-二磷酸甘油酸
COOH CHOH CH2O P
3-磷酸甘油酸
糖酵解中第一个产生ATP的反应
底物水平磷酸化
(三) 3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸
磷酸甘油酸变位酶
⑧
COOH CHOH CH2O P
磷酸甘油酸变位酶
COOH CH O P
HO OH
1,6-二磷 酸果糖
HO OH
葡萄糖
HO
6-磷酸葡萄糖
6-磷酸果糖
P OCH2O CH2O P 5 HO 2 4 3
OH
O C
⑥脱氢
6
1
H2C O
④裂解
1
P
⑤异构
2
磷酸二羟丙酮
H2COH
O H C O
3
C
O
+
HC H 5
4
O
HCOH
P
H2C
O H
6
O
P
磷酸甘油醛
P
O
⑦产能
O C
H O ⑧异构
2
磷酸二羟丙酮
H2COH
O H C O
3
C
O
+
HC H 5
4
O
HCOH
P
H2C
O H
6
O
P
磷酸甘油醛
P
O
⑦产能
O C
H O ⑧异构
OH C C CH3
丙酮酸
⑨脱水
C C
O ⑩产能 O
O O
HCOH H2C O
HCOH
H O HC P
H2COH OH
2-磷酸甘油酸
P
P
P H 2C O
3-磷酸甘油酸
CH2
6-磷酸葡萄糖 G-6-P
6-磷酸果糖
F-6-P
(三)F6P形成果糖-1,6-二磷酸
Regulatory ATP
One subunit of the tetrameric phosphofructokinase-1 (PFK-1)
CH2OH C HO H H C C C O H OH OH P
CH2O
磷酸烯醇 式丙酮酸
1,3-二磷酸 甘油酸
两个阶段: 1、准备阶段:消耗ATP 2、放能阶段:产生ATP 和NADH
四、糖酵解第一阶段的反应
葡萄糖 ATP ①己糖激酶 ADP 6-磷酸葡萄糖 ②磷酸葡萄糖 异构酶 6-磷酸果糖 ATP ③磷酸果糖激酶 ADP 1.6—二磷酸果糖 ④醛缩酶 3-磷酸甘油醛
1、化学历程和催化酶类
2、 化学计量和生物学意义
3、 糖酵解的调控
糖原(或淀粉 )
EMP的化学历程
葡萄糖的磷酸化
第 一 阶 段
1-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖 葡萄糖
磷酸己糖的裂解
第 二 阶 段
1,6-二磷酸果糖 3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮
21,3-二磷酸甘油酸 第 三 阶 段 23-磷酸甘油酸 22-磷酸甘油酸 2磷酸烯醇丙酮酸 2丙酮酸
Pi
2
NAD+ ⑤磷酸丙糖异构酶 ⑥3-磷酸甘油醛脱氢酶 NADH + H
2
1.3-二磷酸甘油酸 ADP 2 ⑦磷酸甘油酸激酶 ATP 3-磷酸甘油酸
Δ G= +0.3kcal/mol (可逆) ⑧异构 ⑨脱水
Δ G= +0.2kcal/mol Δ G=-0.8kcal/mol 2 ⑧磷酸甘油酸变位酶 (可逆) H2 0 2-磷酸甘油酸 2 ⑨烯醇化酶 磷酸 烯醇式丙酮酸 (可逆) ADP ATP 2 丙酮酸 ⑩丙酮酸激酶 Δ G= -4.0kcal/mol ⑩产能 2 (不可逆)
aldose (G6P)
可 逆
磷酸葡萄糖异构酶 磷酸果糖异构酶 异构时,开环
意义:使羰基从1位C上转移到2位C上, 1位C上-OH游离 ——为第二次磷酸化打基础
②
CH2OH
P H O CH2 O H OH OH H OH H OH H
C
O H OH OH P
磷酸己糖异构酶
HO H H
C C C
CH2O
(一)葡萄糖的磷酸化
irreversible under intracellular conditions
己糖激酶 的作用需Mg2+(或其他二价离子) (hexokinase)
Mg2+-ATP结合时的构象变化
使ATP与葡萄糖上的6位羟基靠近
Hexokinase Induced fit
Glucose
(一)甘油醛-3-磷酸的氧化
• 甘油醛-3-磷酸脱氢酶 • 产生1,3-BPG,还原性辅酶Ⅰ
甘油醛-3-磷酸脱氢酶活性中心含游离-SH 碘乙酸会抑制该酶的活性——不可逆
砷酸盐与磷酸结构相似 ——替代磷酸形成1-砷酸-3-磷酸甘油酸 水解为3-磷酸甘油酸
无法形成形成高能磷酸键
解偶联剂
⑥
CHO CHOH
1、碳骨架的变化: 6C糖 2个3C糖 葡萄糖 2 乳酸 或 葡萄糖 2 乙醇 + 2 CO2
2、能量的变化
酵解(产生乳酸) 发酵 (产生酒精)
物质代谢 放能过程
2ATP 2ATP
ADP+Pi ATP
吸能过程
G
①活化
CH2O P O
P OCH2 O
②异构
CH2OH
③活化
P OCH2 O CH2O P
CH2OH
2-磷酸甘油酸
3-磷酸甘油酸
3-磷酸甘油醛 2-磷酸甘油酸
(3) [H+]过高抑制酶活性
避免酸中毒
葡萄糖 1, 6-二磷酸果糖