Chapter14 糖酵解 糖异生 戊糖途径

糖酵解

一、

1、总览

丙酮酸的去路：

• 产生乙醇
• 产生乳酸
• 乙酰辅酶A
• 参与其他合成

2、氧化磷酸化和之后的底物水平磷酸化是一个藕联过程

3、能量存在丙酮酸中

4、磷酸化中间体的重要意义

• 防止中间产物出胞
• 为后面底物水平磷酸化准备高能磷酸键
• 活化酶，增加反应的特异性
• 中间体的磷酸化带着Mg离子，这些离子对于酶的活化有意义

二、糖酵解

1、葡萄糖的磷酸化

• 己糖激酶还可以催化甘露糖、果糖、氨基葡萄糖等己糖
• 镁离子与ATP形成复合物屏蔽磷酸基团负电荷，易于C6原子的亲核攻击
• 酶分子构相变化，诱导契合
• 己糖激酶催化受产物G6P变构抑制
• 但是肝中的葡糖激酶不受影响，有利于大量合成糖原，降低血糖
• 无机磷酸有解除G6P抑制的作用
• I型最敏感 保持脑功能
• I 型还能由柠檬酸激活
• III 型受胰岛素诱导，对葡萄糖高特异
• 肝细胞内己糖激酶的分布受到Pi G6P调节

• I	脑肾
  II	骨骼肌，心肌
  III	肝肺
  IV	只存在于肝（合成糖原）

2、G6P 异构为F6P

• C1 自由羟基更容易磷酸化
• 异构反应需要拉成链进行

3、F6P磷酸化为F 1,6B P

• 磷酸果糖激酶
• 催化效率很低，是糖酵解的 限速步骤
• ATP结合酶的调剂部位，AMP可以解除抑制
• H+ 会抑制该酶，防止酸中毒

4、分解成两个3碳化合物：醛缩酶

5、3碳化合物的异构 都形成3磷酸甘油醛

三、放能阶段

6、氧化磷酸化：生成2NADH

7、底物水平磷酸化 生成 2ATP 和3'磷酸甘油酸

• 6、7两部反应藕联，总反应是放热的
• 
• 第7步消耗第六步反应，使得对数值为负，△G为负

8、异构成2'磷酸甘油酸

中间产生了2,3-二磷酸甘油酸2,3-BPG

2,3-BPG 大量存在于红细胞中

降低血红蛋白对O2的亲和力，释放氧

9、脱水成双键：烯醇酶

形成磷酸烯醇式丙酮酸 PEP

10、形成丙酮酸：丙酮酸激酶

• 不可逆反应
• ATP、长链脂肪酸、乙酰CoA，丙氨酸 对此抑制
• F1,6BP、磷酸烯醇式丙酮酸（PEP)激活

总结

四、糖酵解处于严密的调控之中

• 产物的反馈调节：正负
• 激素的调节：糖皮质、肾上腺、胰岛素
• 癌细胞的糖酵解水平很高，可以作为药物的靶点 和 诊断的指示
• 癌细胞利用能量多，血供不足
• 抑癌基因p53的破坏使得电子传递链破坏
• 提高了GLUT1、3的表达，转运葡萄糖不受胰岛素控制
• HIF缺氧刺激转录因子的表达：糖酵解增高
• FdG代替葡萄糖的摄入可以通过检查其组织含量判断癌细胞位点

五、葡萄糖的摄取能力被1型糖尿病破坏

• 骨骼肌心肌，脑的葡萄糖摄取通路GLUT4依赖胰岛素
• 摄取障碍导致利用脂肪代谢，产生酮体

Feeder Pathway of Glycolysis

一、内生的糖原、淀粉采用 磷酸解生成G6P来降解供应糖酵解

二、体外摄取的糖原淀粉，要在胃肠中水解成单糖才能吸收

三、其他六碳糖进入糖酵解

• 果糖由己糖激酶催化
  • 肝中果糖要经过特殊途径
• 半乳糖转变为中间产物G6P
• 甘露糖转变为F6P

糖异生

一、糖异生不是糖酵解的逆反应

糖酵解的三个不可逆反应

• 己糖激酶催化形成G6P
• 磷酸果糖激酶催化F6P 形成  F1，6BP
• 丙酮酸激酶催化磷酸烯醇式丙酮酸生成丙酮酸 + ATP

二、糖异生的途径

G6P酶催化生成G

• 在光面内质网进行

F1,6BP酶催化生成F6P

• 变成释放一个Pi，而不是逆向生成ATP

草酰乙酸在丙酮酸羧激酶作用下形成磷酸烯醇式丙酮酸

丙酮酸羧化酶以生物素作为CO ₂ 载体形成草酰乙酸

①丙酮酸通过草酰乙酸生成磷酸烯醇式丙酮酸的两部详细：（为什么这么麻烦：因为磷酸烯醇式丙酮酸上的磷酸是个 高能磷酸 ）

···

···

···

• 丙酮酸羧化酶 以生物素作为CO ₂ 载体形成草酰乙酸
• 丙酮酸羧化酶（中的生物素）在ATP参与下结合CO2，使其活化，ATP水解推动反应进行
• 活化的羧基从生物素转移到烯醇式丙酮酸形成草酰乙酸
• 草酰乙酸在 磷酸烯醇式丙酮酸羧基酶 作用下形成磷酸烯醇式丙酮酸
  • 丙酮酸羧化酶位于线粒体，故合成的草酰乙酸要变成苹果酸（NADH还原）运出再复原（NAD+氧化）

② F1,6BP酶催化生成F6P

• 变成释放一个Pi，而不是逆向生成ATP，降低了反应能量

③G6P酶催化生成G

• 光面内质网进行

• 肝、肠、肾细胞内有糖异生相关的酶
• 肌肉，脑没有
• 骨骼肌活动产生的乳酸和丙氨酸进入肝中异生，再回流血液

所用酶对比

己糖激酶	6-磷酸葡萄糖磷酸酶
磷酸果糖激酶PFK-1	1,6-二磷酸果糖磷酸酶
丙酮酸激酶PK	磷酸烯醇式丙酮酸激酶
	丙酮酸羧化酶

三、糖异生的代价很大，但是很有意义

• 糖异生额外的消耗了高能磷酸键，推动反应进行

四、糖异生的调节

1、磷酸果糖激酶PFK和1,6-二磷酸果糖磷酸酶的调节

• AMP 刺激己糖激酶 促进糖酵解
• ATP及柠檬酸循环物 抑制己糖激酶，刺激 1,6-二磷酸果糖磷酸酶 进行糖异生

2、丙酮酸激酶、丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸之间的调节

• ATP和丙酮酸充足，丙酮酸羧化酶受乙酰CoA激活，推动糖异生
• ADP抑制丙酮酸羧化酶，PEP羧激酶

• 丙酮酸激酶受到F1,6BP正反馈，加速糖酵解

• 胰高血糖素通过cAMP级联反应调节

五、乳酸再利用的Cori 循环

磷酸戊糖途径

一、

（一）氧化步骤

G6P

（6-磷酸葡萄糖脱氢酶）

6-磷酸葡萄糖δ内脂

（6-磷酸葡萄糖内脂酶）

6-磷酸葡萄糖酸

（6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶）

5-磷酸核酮糖

（异构酶）

5-磷酸核糖

生成5-磷酸核糖 作为 核苷酸衍生物的前体

生成两个NADPH作为生物还原力

（二）还原步骤（可逆）

转酮酶　　　　　转醛酶　　　　转酮酶

二、速率的调控：三种情况

①机体对 核糖的需要远远超过NADPH的需要：

• 细胞分裂
• 大量G6P通过糖酵解 形成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛，然后大量生成戊糖
• 5 G6P -> 6 5-磷酸戊糖
• 不生成二氧化碳，消耗1ATP

②机体对NADPH需要和对5-磷酸核糖的需要 处于平衡

• 戊糖磷酸途径

③大量需要NADPH

• 6 * G6P -> 6 * 5-磷酸核糖 + 12NADPH
• 6 * 5-磷酸核糖 -> 5 * G6P
• 消耗一个葡萄糖 生成12个NADPH

三、磷酸戊糖途径的生物学意义

• 戊糖途径 是 细胞产生还原力的主要途径（NADPH）
  • 脂肪酸合成利用
  • 胆固醇 固醇合成
  • 抵消自由基伤害
  • 脱氧核苷酸形成
  • 抵消氧自由基伤害保持谷胱甘肽还原性，保持红细胞稳定
  • 角膜组织抗氧化
• 磷酸戊糖途径产生的三、四、五、六、七 碳骨架是生物内不同结构糖分子重要来源
  • 再生能力强的组织需求大