Chapter14 糖酵解糖异生戊糖途径

糖酵解

一、

1、总览

产生丙酮酸
产生两个ATP
产生两个NADH

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CO₂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CO₂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