生物化学ii(苏维恒)糖酵解.ppt

糖糖 代代 谢谢Chapter11 糖酵解作用糖酵解作用(Glycolysis)一、糖类基础知识回顾一、糖类基础知识回顾二、糖酵解作用的研究历史二、糖酵解作用的研究历史三、糖酵解过程概述三、糖酵解过程概述四、糖酵解和酒精发酵的全过程图解四、糖酵解和酒精发酵的全过程图解五、糖酵解第一阶段的反应机制五、糖酵解第一阶段的反应机制六、糖酵解第二阶段六、糖酵解第二阶段放能阶段的反应机制放能阶段的反应机制七、由葡萄糖转变为两分子丙酮酸能量转变的估算七、由葡萄糖转变为两分子丙酮酸能量转变的估算八、丙酮酸的去路八、丙酮酸的去路九、糖酵解作用的调节九、糖酵解作用的调节十、其他六碳糖进入糖酵解途径十、其他六碳糖进入糖酵解途径糖代谢总论糖代谢总论Glycolysis is a Ubiquitous pathwayv糖代谢包括分解代谢分解代谢和合成代谢合成代谢。v动物和大多数微生物所需的能量，主要是由糖的分解代谢提供的。另一方面，糖分解的中间产物，又为生物体合成其它类型的生物分子，如氨基酸、核苷酸和脂肪酸氨基酸、核苷酸和脂肪酸等，提供碳源或碳链骨架碳源或碳链骨架。v植物和某些藻类能够利用太阳能，将二氧化碳和水合成糖类化合物，即光合作用光合作用。光合作用将太阳能转变成化学能（主要是糖类化合物），是自然界规模最大的一种能量转换过程。新新陈陈代代谢谢与与糖糖类类的的分分解解有有密密切切的的联联系系，因因为为糖糖类的分解对生物体来讲，具重要的意义类的分解对生物体来讲，具重要的意义。1.1.糖类作为能源物质糖类作为能源物质 Energy stores(e.g.starch,glycogen).生物细胞的各种代谢活动，包括物质分解和合成都需要有足够的能量，其中ATPATP是糖类降解时通过氧化磷酸化作用而形成的最重要的能量载体物质能量载体物质。生物细胞只能利用高能化合物（主要是ATP）水解时释放的化学能来做功，以满足生长发育等所需要的能量消耗。2 2.作为合成生物体内重要代谢物质的碳架和前体作为合成生物体内重要代谢物质的碳架和前体 It provides precursors for the biosynthesis of glucose,amino acids,nucleotides,fatty acids,sterols,heme groups,etc.葡萄糖、果糖等在降解过程中除了能提供大量能量外，其分解过程中还能形成许多中间产物或前体，生物细胞通过这些前体产物再去合成一系列其它重要的物质，包括：(1)乙乙酰酰辅辅酶酶A、氨氨基基酸酸、核核苷苷酸酸等等，它们分别是合成脂肪、蛋白质和核酸等大分子物质的前体。(2)生生物物体体内内许许多多重重要要的的次次生生代代谢谢物物、抗抗性性物物质质，如如生生物物碱碱、黄黄酮酮类类等等物物质质，它们对提高植物的抗逆性（抗旱等）起着重要的作用。次次生生代代谢谢物物（secondary metabolites）是指某些植物或微生物生长到稳定期前后，以结构简单、代谢途径明确、产量较大的初生代谢物为前体，通过复杂的次生代谢途径所合成的各种结构复杂的化合物。3.细胞中结构物质细胞中结构物质 Structural(e.g.Cellulose is the structural component of the primary cell wall of green plants,chitin in arthropod exoskeletons and fungal walls).如：植物细胞壁等是由纤维素、半纤维素、果胶质等物质组成；甲壳质或几丁质为N-乙酰葡萄糖胺的同聚物，是组成虾、蟹、昆虫等外骨骼的结构物质。这些物质都是由糖类转这些物质都是由糖类转化物聚合而成。化物聚合而成。4.4.参与分子和细胞特异性识别参与分子和细胞特异性识别 Recognition of molecules outside a cell(e.g.attached to proteins or lipids on cell surface membrane).由由寡寡糖糖或或多多糖糖组组成成的的糖糖链链常常存存在在于于细细胞胞表表面面，形形成成糖糖脂脂和和糖糖蛋蛋白白，参参与与分分子子或或细细胞胞间间的的特特异异性性识识别别和和结结合合，如如抗抗体体和和抗抗原原、激激素素和和受受体体、病病原原体体和和宿宿主主细细胞胞、蛋蛋白白质质和和抑抑制制剂剂等等常常通通过糖链识别后再进行结合。过糖链识别后再进行结合。糖与多糖糖与多糖v糖类物质糖类物质是一类多羟基醛或多羟基酮类化合物或聚合物；v糖类物质可以根据其水解情况分为：单糖、寡糖和多糖单糖、寡糖和多糖；v在生物体内，糖类物质主要以均一多糖、杂多糖、糖蛋白和蛋白聚糖形式存在。单糖单糖（monosaccharide）是指最简单的糖，即在温和条件温和条件下不能再分解成更小的单体糖，如葡萄糖、果糖等。按碳原子的数目单糖又可分为三碳（丙）糖、四碳（丁）糖、五碳（戊）糖、六碳（已）糖、七碳（庚）糖等。最简单的单糖是甘油醛和二羟基丙酮甘油醛和二羟基丙酮。单糖是构成各种糖分子的基本单位。vAll but one carbon atom have an alcohol(OH)group attached.The remaining carbon atom has an aldehyde or ketone group attached.vTrioses:(e.g.glyceraldehydes),intermediates in respiration and photosynthesis.vTetroses:rare.vPentoses:(e.g.ribose),used in the synthesis of nucleic acids(RNA and DNA),co-enzymes(NAD,NADP,FAD)and ATP.vHexoses:(e.g.glucose,fructose),used as a source of energy in respiration and as building blocks for larger molecules.v重要的己糖包括：葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖等。-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖-D-吡喃半乳糖吡喃半乳糖单糖的结构单糖的结构-D-吡喃甘露糖吡喃甘露糖-D-呋喃果糖呋喃果糖Ring form:Due to the bond angles between the carbon atoms,it is possible for pentoses and hexoses to form stable ring structures.The carbon atoms are numbered 1 to 5 in pentoses and 1 to 6 in hexoses.Depending on the orientation of the OH group on carbon 1,the monosaccharide can have either or configurations.。-与与-的区别在于半缩醛羟基的方位，半缩羟基与的区别在于半缩醛羟基的方位，半缩羟基与 C-6 的的 CH2OH 在环在环的平面同一方为的平面同一方为，不在平面同一方为，不在平面同一方为。vThese are formed when two monosaccharides are condensed together.One monosaccharide loses an H atom from carbon atom number 1 and the other loses an OH group from carbon 4 to form the bond.vThe reaction,which is called a condensation reaction,involves the loss of water(H2O)and the formation of an 1,4-glycosidic bond.Depending on the monosaccharides used,this can be an-1,4-glycosidic bond or a-1,4-glycosidic bond.Disaccharide 麦芽糖麦芽糖-葡萄糖（葡萄糖（1414）葡萄糖苷）葡萄糖苷寡糖（二糖）寡糖（二糖）maltose is the first product of starch digestion and is further broken down to glucose before absorption in the human gut.蔗蔗 糖糖-葡萄糖葡萄糖（12）-果糖苷果糖苷Sucrose is used in many plants for transporting food reserves,often from the leaves to other parts of the plant.乳乳 糖糖乳糖（乳糖（半乳糖半乳糖-1,4-1,4-葡萄糖）葡萄糖）Lactose is the sugar found in the milk of mammals(1).(1).淀粉（分为淀粉（分为直链淀粉和支链淀粉直链淀粉和支链淀粉）v直链淀粉分子量约直链淀粉分子量约1万万-200万，万，250-260个葡萄糖个葡萄糖分子，以分子，以（14）糖苷键）糖苷键聚合而成。呈螺旋结聚合而成。呈螺旋结构，遇碘显紫蓝色。构，遇碘显紫蓝色。v支链淀粉中除了支链淀粉中除了（14）糖苷键构成糖链以外，）糖苷键构成糖链以外，在支点处存在在支点处存在（16）糖苷键，分子量较高。）糖苷键，分子量较高。遇碘显紫红色。遇碘显紫红色。多多 糖糖v淀粉是白色无定形粉末，由直链淀粉（占淀粉是白色无定形粉末，由直链淀粉（占1030%1030%）和支）和支链淀粉（占链淀粉（占7090%7090%）组成。）组成。v直链淀粉能溶于热水而不呈糊状，支链淀粉不溶于水，热直链淀粉能溶于热水而不呈糊状，支链淀粉不溶于水，热水与之作用则膨胀而成糊状。水与之作用则膨胀而成糊状。v溶于水的直链淀粉呈弯曲形式，并借分子内氢键卷曲成螺溶于水的直链淀粉呈弯曲形式，并借分子内氢键卷曲成螺旋状。这时加入碘酒，其中碘分子便钻入螺旋当中空隙，旋状。这时加入碘酒，其中碘分子便钻入螺旋当中空隙，并借助范得华力与直链淀粉联系在一起，从而形成络合物。并借助范得华力与直链淀粉联系在一起，从而形成络合物。这种络合物能比较均匀地吸收除蓝光以外的其它可见光这种络合物能比较均匀地吸收除蓝光以外的其它可见光（波长范围为（波长范围为400750nm400750nm），从而使淀粉变为深蓝色。），从而使淀粉变为深蓝色。淀淀 粉粉直链：直链：a-1,4-a-1,4-糖苷键糖苷键分支点：分支点：a-1,6-a-1,6-糖苷键糖苷键a-1,4-a-1,4-糖苷键糖苷键a-1,6-a-1,6-糖苷键糖苷键(2)纤维素由葡萄糖以由葡萄糖以（1 14 4）糖苷键连接而成的直链，不溶于水。）糖苷键连接而成的直链，不溶于水。(3)几丁质（壳多糖）N-N-乙酰乙酰-D-D-葡萄糖胺，以葡萄糖胺，以（1 14 4）糖苷键缩合而成的线性）糖苷键缩合而成的线性均一多糖。均一多糖。几丁质几丁质多糖和寡聚糖的酶促降解多糖和寡聚糖的酶促降解 多糖和寡聚糖只有分解成小分子后才能被吸多糖和寡聚糖只有分解成小分子后才能被吸收利用，称为收利用，称为糖化糖化。淀粉分解有两条途径淀粉分解有两条途径：水解水解 产生葡萄糖产生葡萄糖 磷酸解磷酸解 产生磷酸葡萄糖产生磷酸葡萄糖 以磷酸代替水使淀粉分解形成1-磷酸葡萄糖的过程称淀粉的磷酸解，它是细胞内多糖的主要降解方式。a-a-淀粉酶淀粉酶：（：（a-1,4-a-1,4-葡聚糖水解酶）葡聚糖水解酶）可水解可水解a-1,4-a-1,4-糖苷键，所以又称为糖苷键，所以又称为内切淀粉酶内切淀粉酶。该。该酶对非还原末端的酶对非还原末端的5 5个葡萄糖基不发生作用，个葡萄糖基不发生作用，CaCa2+2+需要。需要。(1)(1)淀粉酶：淀粉酶：（amylase)参与淀粉水解的酶主要有三种：参与淀粉水解的酶主要有三种：淀粉酶、脱支酶、麦芽糖酶淀粉酶、脱支酶、麦芽糖酶 -淀粉酶淀粉酶：也水解也水解a-1,4-a-1,4-糖苷键，但须从非还原末端开始切，糖苷键，但须从非还原末端开始切，每次切下两个葡萄糖基每次切下两个葡萄糖基。又称为外切淀粉酶。又称为外切淀粉酶。(2)(2)脱支酶脱支酶(R-(R-酶酶)：（a-1,6-a-1,6-葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶 Glucosidase）水解水解a-1,6-a-1,6-糖苷键糖苷键，但只能作用于外围的这种，但只能作用于外围的这种键，而不能水解内部的分支。键，而不能水解内部的分支。植物体内的麦芽糖酶通常与淀粉酶同时存在，植物体内的麦芽糖酶通常与淀粉酶同时存在，并配合使用，从而使淀粉彻底水解成葡萄糖。并配合使用，从而使淀粉彻底水解成葡萄糖。(3)(3)麦芽糖酶：麦芽糖酶：maltaseHydrolysis of glycogen and starch by-amylase and-amylase小肠中各种糖类水解酶的作用小肠中各种糖类水解酶的作用麦芽糖麦芽糖2 2 葡萄糖葡萄糖麦芽糖酶麦芽糖酶蔗蔗 糖糖葡萄糖葡萄糖 +果糖果糖蔗蔗 糖糖 酶酶乳乳 糖糖葡萄糖葡萄糖 +半乳糖半乳糖乳糖酶乳糖酶线形寡糖线形寡糖-葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶葡萄糖葡萄糖异麦芽糖、异麦芽糖、-极限糊精极限糊精糊精酶、糊精酶、脱支酶脱支酶葡萄糖葡萄糖StoragePentose phosphate pathway GlycolysisGlycogen,Starch,SucrosePyruvateRibose 5-phosphate葡萄糖的主要代谢途径葡萄糖的主要代谢途径葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸乙醇乙醇乙酰乙酰 CoA6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸戊糖磷酸戊糖途径途径糖酵解糖酵解（有氧）（有氧）（无氧）（无氧）三羧酸三羧酸循环循环（有氧或无氧）（有氧或无氧）糖异生糖异生葡萄糖的分解代谢葡萄糖的分解代谢生物体内葡萄糖（糖原）的分解主要有三条途径：生物体内葡萄糖（糖原）的分解主要有三条途径：1.无无O2情况下，葡萄糖（情况下，葡萄糖（G）丙酮酸（丙酮酸（Pyr）乳酸乳酸（Lac）2.有有O2情况下，情况下，G CO2+H2O（经三羧酸循环）（经三羧酸循环）3.有有O2情况下，情况下，G CO2+H2O（经磷酸戊糖途径）（经磷酸戊糖途径）二、二、糖酵解糖酵解（glycolysis）1 1、化学历程和催化酶类、化学历程和催化酶类2 2、化学计量和生物学意义、化学计量和生物学意义 糖酵解是将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随着糖酵解是将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随着ATPATP生成的一系生成的一系列反应，是生物体内普遍存在的葡萄糖降解的途径。该途径列反应，是生物体内普遍存在的葡萄糖降解的途径。该途径也称作也称作Embden-MeyethofEmbden-Meyethof途径，以纪念途径，以纪念E Embdenmbden和和M Mayerholf ayerholf。糖酵解是最早阐明的酶促反应系统，所有生物体共同经糖酵解是最早阐明的酶促反应系统，所有生物体共同经历的葡萄糖分解代谢前期途径，也是有些生物在供氧不足历的葡萄糖分解代谢前期途径，也是有些生物在供氧不足的条件下为机体提供能量，供应急需要。的条件下为机体提供能量，供应急需要。GlycolysisvGlycolysis is an almost universal central pathway of glucose catabolism,the pathway with the largest flux of carbon in most cells.vIn some mammalian tissues(erythrocytes 红细胞红细胞,renal medulla,brain,sperm),the glycolytic breakdown of glucose is the sole source of metabolic energy.vSome of the starch-storing tissues,like potato tubers,and some aquatic plants derive most of their energy from glycolysis.vMany anaerobic microorganisms are entirely dependent on glycolysis.The Development of Biochemistry and the Delineation of Glycolysis Went Hand by Handv1854-1864 Louis Paster “microorganism”and“ferment”v1897,Edward and Hans Buchner(Germany),accidental observation:sucrose(as a preservative)was rapidly fermented into alcohol by cell-free yeast extract.No live yeast！But low activity.Glucose Alcohol+CO2vThe accepted view that fermentation is inextricably tied to living cells(i.e.,the vitalistic dogma)was shaken and Biochemistry was born:Metabolism became chemistry!v1900s,(Arthur Harden and William Young)Pi was needed for yeast juice to ferment glucose,a hexose diphosphate(fructose 1,6-bisphosphate)was isolated.then Fructose-6-P and Glucose-6-P was isolated.Louis PasteurLouis Pasteur was born in 1822 France.His discovery that most infectious diseases are caused by germs,known as the germ theory of disease,is one of the most important in medical history.His work became the foundation for the science of microbiology,and a cornerstone of modern medicine.Each discovery in the body of Pasteurs work represents a link in an uninterrupted chain,beginning with molecular asymmetry and ending with his rabies prophylaxis,by way of his research in fermentation,silkworm,wine and beer diseases,asepsis and vaccines.1.In 1847 at the age of 26,Pasteur did his first work on molecular asymmetry.He formulated a fundamental law:asymmetry differentiates the organic world from the mineral world.In other words,asymmetric molecules are always the product of life forces.His work became the basis of a new science-stereochemistry.2.He soon demonstrated that each sort of fermentation is linked to the existence of a specific microorganism or ferment-a living being that one can study by cultivation in an appropriate,sterile medium.This insight is the basis of microbiology.he discovered the existence of life without oxygen:“Fermentation is the consequence of life without air”.The discovery of anaerobic life paved the way for the study of germs that cause septicemia（败（败血症）血症）and gangrene（坏疽）（坏疽）,among other infections.Thanks to Pasteur,it became possible to devise techniques to kill microbes and to control contamination.3.each disease is caused by a specific microbe and that these microbes are foreign elements.With this knowledge,Pasteur was able to establish the basic rules of sterilization or asepsis.Preventing contagion and infection,his method of sterilization revolutionized surgery and obstetrics.4.From 1877 to 1887,Pasteur employed these fundamentals of microbiology in the battle against infectious diseases.He went on to discover three bacteria responsible for human illnesses:staphylococcus,streptococcus and pneumococcus.5.Louis Pasteur discovered the method for the attenuation of virulent microorganisms that is the basis of vaccination.After mastering his method of vaccination,he applied this concept to rabies.On July 6,1885,Pasteur tested his pioneering rabies treatment on man for the first time:the young Joseph Meister was saved.6.On March 1,1886,Pasteur presented the results of his rabies treatment to the Academy of Sciences and called for the creation of a rabies vaccine center.An extensive,international public drive for funds financed the construction of the Pasteur Institute,a private,state-approved institute recognized by the President of France in 1887.v1900s,Arthur Harden and William Young(Great Britain)separated the yeast juice into two fractions:one heat-labile,nondialyzable zymase(enzymes)and the other heat-stable,dialyzable cozymase(metal ions,ATP,ADP,NAD+).v1910s-1930s,Gustav Embden and Otto Meyerhof(Germany),studied muscle and its extracts:Reconstructed all the transformation steps from glycogen to lactic acid in vitro;revealed that many reactions of lactic acid(muscle)and alcohol(yeast)fermentations were the same!Discovered that lactic acid is reconverted to carbohydrate in the presence of O2(gluconeogenesis);observed that some phosphorylated compounds are energy-rich.The whole pathway of glycolysis(Glucose to pyruvate)was elucidated by the 1940s葡萄糖的主要代谢途径葡萄糖的主要代谢途径葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸乙醇乙醇乙酰乙酰 CoA6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸戊糖磷酸戊糖途径途径糖酵解糖酵解（有氧）（有氧）（无氧）（无氧）三羧酸三羧酸循环循环（有氧或无氧）（有氧或无氧）糖异生糖异生糖酵解作用糖酵解作用 糖糖酵酵解解是是葡葡萄萄糖糖通通过过一一系系列列的的生生化化反反应应，逐逐步步氧氧化化成成小小分分子子化化合合物物，并并释释放放出出能能量量合合成成ATPATP的的过过程程。糖糖酵酵解解途途径径从从葡葡萄萄糖糖开开始始，到到生生成成2 2分分子子丙丙酮酮酸酸为为止止，在在途途径径的的前前期期消消耗耗2 2分分子子ATPATP，后后期期合合成成4 4分分子子ATPATP，所所以以途途径径运运行行的的结结果果，1 1分子葡萄糖可以产生分子葡萄糖可以产生2 2分子分子ATPATP。无氧呼吸无氧呼吸 糖糖酵酵解解途途径径是是呼呼吸吸途途径径的的一一部部分分，其其产产物物丙丙酮酮酸酸有有多多种种去去向向，在在酵酵母母菌菌中中，丙丙酮酮酸酸转转变变成成乙乙醇醇和和CO2CO2；在在肌肌肉肉中中，丙丙酮酮酸酸转转变变成成乳乳酸酸。从从丙丙酮酮酸酸到到乙乙醇醇及及从从丙丙酮酮酸酸到到乳乳酸酸的的代代谢谢途途径径是是在在无无氧氧条条件件下下进进行行的的，所所以以把把糖糖酵酵解解途途径径加加上丙酮酸转变成乙醇或乳酸称为上丙酮酸转变成乙醇或乳酸称为无氧呼吸。无氧呼吸。C6H12O6-2（2H）2CH3COCOOH（Pyr）2CH3CH(OH)COOH+2(2H)-2CO2酵解酵解 Glycolysis2CH3CHO2CH3CH2OH生醇发酵生醇发酵Fermentation有氧呼吸有氧呼吸 在在有有氧氧条条件件下下，丙丙酮酮酸酸进进入入柠柠檬檬酸酸循循环环途途径径，在在柠柠檬檬酸酸途途径径中中彻彻底底氧氧化化成成CO2。柠柠檬檬酸酸途途径径中中产产生生的的NADH进进入入呼呼吸吸电电子子传传递递链链，在在呼呼吸吸电电子子传传递递链链中中产产生生大大量量的的ATP，最最终终将将NADH中中的的电电子子交交给给O2，生生成成H2O。所所以以把把糖糖酵酵解解途途径径、柠柠檬檬酸酸循循环环加加上上呼吸电子传递链合称为呼吸电子传递链合称为有氧呼吸途径。有氧呼吸途径。三、糖酵解过程概述三、糖酵解过程概述 由由葡葡萄萄糖糖经经历历丙丙酮酮酸酸最最后后生生成成乳乳酸酸，称称为为酵酵解解过程，其碳原子的变化可作如下概括：过程，其碳原子的变化可作如下概括：C CC CC CC CC CC CC CC CC+CC+CC CC C1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 61 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6葡萄糖（六碳糖）葡萄糖（六碳糖）三碳糖三碳糖 三碳糖三碳糖 CHCH3 3CH(OH)COOCH(OH)COO +CH+CH3 3CH(OH)COOCH(OH)COO 1 1 2 3 2 3 6 5 6 5 4 4 乳酸乳酸 乳酸乳酸（酵解过程）酵解过程）发酵过程发酵过程 由由葡葡萄萄糖糖经经历历丙丙酮酮酸酸最最后后生生成成乙乙醇醇，称称为为发发酵酵过程，其碳原子的变化可作如下概括：过程，其碳原子的变化可作如下概括：C CC CC CC CC CC CC CC CC+CC+CC CC C1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 61 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6葡萄糖（六碳糖）葡萄糖（六碳糖）三碳糖三碳糖 三碳糖三碳糖 CHCH3 3CHCH2 2OH+COOH+CO2 2+CH+CH3 3CHCH2 2OH+COOH+CO2 2 1 1 2 3 2 3 6 6 5 5 4 4 乙醇乙醇 乙醇乙醇酵解途径的能量代谢酵解途径的能量代谢 从从能能量量的的观观点点出出发发，可可以以将将酵酵解解过过程程划划分分为为两两个个方方面面，一一方方面面从从葡葡萄萄糖糖转转变变为为乳乳酸酸是是物物质质的的分分解解过过程程，伴伴有有自自由由能能的的释放。另一方面有释放。另一方面有ATPATP的合成，这是吸收能量的过程。的合成，这是吸收能量的过程。葡萄糖葡萄糖 2乳酸乳酸 G10=196.7kj/mol2ADP+2Pi 2ATP+2H2O G20=61.1kj/mol 总总能能量量变变化化为为 G0=G10+G20=135.6kj/mol其中由其中由ATP捕获的能量的比例为捕获的能量的比例为 61.1/196.7 100%=31%四、糖酵解全过程图解四、糖酵解全过程图解 糖酵解途径中磷酸化中间产物的意义糖酵解途径中磷酸化中间产物的意义 应应该该引引起起注注意意的的是是，糖糖酵酵解解过过程程中中由由葡葡萄萄糖糖到到所所有有的的中中间间产产物物都都是是以以磷磷酸酸化化合合物物的的形形式式反反应应的的。中中间间产产物物磷磷酸酸化至少有三种意义：化至少有三种意义：带带有有负负电电荷荷的的磷磷酸酸基基团团使使中中间间产产物物具具有有极极性性，从从而而使使这这些产物不易透过脂膜而失散；些产物不易透过脂膜而失散；磷磷酸酸基基团团在在各各反反应应步步骤骤中中，对对酶酶来来说说，起起到到信信号号基基团团的的作用，有利于与酶结合而被催化；作用，有利于与酶结合而被催化；磷磷酸酸基基团团经经酵酵解解作作用用后后，最最终终形形成成ATPATP的的末末端端磷磷酸酸基基团团，因此具有保存能量的作用。因此具有保存能量的作用。The overall glycolysis can be divided into two phasesvThe hexose is first phophorylated(thus activated)and then cleaved to produce two three-carbon intermediates at the preparatory phase,consuming ATP.vThe three-carbon intermediates are then oxidized during the payoff phase,generating ATP and NADH.EMPEMP的化学历程的化学历程6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-6-磷酸果糖磷酸果糖1 1，6-6-二磷酸果糖二磷酸果糖3-3-磷酸磷酸甘油甘油醛醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮2 2 1 1，3-3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸2 2 3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 2 2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 2 磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸2 2 丙酮酸丙酮酸第第一一阶阶段段第第二二阶阶段段葡萄糖葡萄糖准备阶段准备阶段丙酮酸和丙酮酸和ATPATP生成的生成的过程过程GrouptransferIsomerizationGrouptransfercleavageIsomerization DehydrogenationGrouptransferGroup shift DehydrationGrouptransfer五、糖酵解第一阶段的反应五、糖酵解第一阶段的反应1.phosphorylation of glucoseHexokinase(also glucokinase in liver)catalyzes the first phosphorylation reaction on the pathway.这是酵解过程中的这是酵解过程中的第一个调节酶第一个调节酶辅因子：镁离子辅因子：镁离子Mg2+糖酵解准备阶段的第一个步骤是将葡萄糖磷酸化，糖酵解准备阶段的第一个步骤是将葡萄糖磷酸化，利用存利用存在在于大部分动植物及微生物细胞内的于大部分动植物及微生物细胞内的己糖激酶己糖激酶所所催化反应，此反应的标准自由能变化催化反应，此反应的标准自由能变化为为G0=-4千卡千卡/摩尔，故这在胞内情况是不可逆的反应，将摩尔，故这在胞内情况是不可逆的反应，将葡萄糖葡萄糖在在6 6号号C C处被处被ATPATP磷酸化，产生磷酸化，产生葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸。作用机制作用机制v这是一个这是一个磷酸基团转移反应磷酸基团转移反应，即，即ATPATP的的r r磷酸基团在己糖磷酸基团在己糖激酶的催化下，转移到葡萄糖分子上。激酶的催化下，转移到葡萄糖分子上。v葡萄糖葡萄糖C6C6上的羟基上的羟基O O上的一对孤电子向上的一对孤电子向Mg-ATPMg-ATP的的r-Pr-P进攻，进攻，r-Pr-P具有亲电子是由于具有亲电子是由于MgMg吸引了吸引了ATPATP上磷酸基团的两个上磷酸基团的两个O O的负的负电荷，结果是促使电荷，结果是促使r-Pr-P与与b-Pb-P之间氧桥所共有的电子对向之间氧桥所共有的电子对向O O转转移，移，ATPATP上上r-Pr-P与氧桥断键，并与葡萄糖结合成与氧桥断键，并与葡萄糖结合成G-6-PG-6-P。v激酶激酶：能够在：能够在ATPATP和任何一种底物之间起催化作用，转移磷和任何一种底物之间起催化作用，转移磷酸基团的一类酶。酸基团的一类酶。v肝脏中存在一种专一性强的肝脏中存在一种专一性强的葡萄糖激酶葡萄糖激酶，对于维持血糖的，对于维持血糖的恒定起作用。恒定起作用。己糖激酶和葡萄糖激酶己糖激酶和葡萄糖激酶催化这个反应的酶有催化这个反应的酶有己糖激酶己糖激酶和和葡萄糖激酶葡萄糖激酶。a)己糖激酶以六碳糖为底物，其专一性不强，不仅可以作用于葡萄糖，还可以作用于D-果糖和D-甘露糖。v己糖激酶像其他激酶一样，需要Mg2+或其他二价金属离子活化。实际上Mg2+与ATP形成的复合物才是酶的真正底物。b)葡萄糖激酶：存在于肝