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1、糖 酵 解 作 用 第 22 章一、糖酵解作用 的研究历史 1905年 Harden A和 Yang W J发现 糖分解过程中生成磷酸酯，随后发 现这一过程有辅酶参与。1897年Buchner 兄弟发现糖转化 为乙醇不需要活 细胞。30年代 Embden 和 Meyerhof对糖的无 氧分解进行深入研 究，基本搞清了无 氧分解的途径，故 这一途径也称作 Embden - Meyerhof 途径。二、糖酵解过 程概述 四、糖酵解第一 阶段的反应机制 (一) 葡萄糖的磷酸化 己糖激酶是调控酶，受葡萄糖- 6-磷酸的抑制。该酶催化的反应释 放大量能量，为不可逆反应。HexokinaseGlucose
2、Induced fit己糖激酶(哺乳动物 为单体酶,酵母为二聚体) 有4种同工酶，同工酶主 要存在于脑和肾，葡萄糖 -6-磷酸对该酶有抑制作 用，少量的无机磷可解除 葡萄糖-6-磷酸的抑制作 用，同工酶主要存在于 骨骼肌和心肌，同工酶 主要存在于肝脏和肾脏， 同工酶 (葡萄糖激酶) 只存在于肝脏，其合成受 胰岛素的诱导。葡萄糖-6-磷酸 的代谢途径(二) 葡萄糖-6-磷酸异 构化形成果糖-6-磷酸 人类的磷酸葡萄糖异构酶为二聚体(三) 果糖-6-磷酸形成果糖-1，6-二磷酸 磷酸果糖激酶亚基的结构（四个亚基）白色为ATP，红色为果糖-6-磷酸磷酸果糖激酶催化的反应不可 逆，ATP是别构抑制剂,
3、 F-2,6-BP 是别构激活剂。两次磷酸化使葡萄 糖转化为反应活性很高的F-1,6-BP ，有利于随后的分解反应。磷酸果糖激酶是关键的调控酶， 有4个亚基，3种同工酶，同工酶A存在 于骨骼肌和心肌，对磷酸肌酸、柠檬 酸、无机磷酸的抑制作用最敏感；同 工酶B存在于肝脏和红细胞，对2,3-二 磷酸甘油酸 (BPG) 的抑制作用最敏感 ；同工酶C存在于脑中，对腺嘌呤核苷 酸的作用最敏感。(四) 果糖-1，6-二磷 酸转变为甘油醛-3- 磷酸和二羟丙酮磷酸 *23970 = -8.314310lnK K=10-4 FBPDHAP+G3P 1-X X X 若FBP为: 1mol/L 10-4= X2
4、/ (1 X) X=10-2 若FBP为: 10-5mol/L 10-4= X2 / (10-5 X) X=0.92 10-5 醛缩酶有多种同工酶， 型醛缩酶存在于高等动植物， 为四聚体,有3种同工酶，A主要 存在于肌肉中，B主要存在于肝 脏，C主要存在于脑组织， 3种 同工酶均由4中不同的亚基组成 。型醛缩酶存在于微生物， 相对分子质量只有型醛缩酶 的一半，含有二价金属离子。果糖-1，6-二磷酸浓 度较低时，容易转变 为甘油醛-3-磷酸和 二羟丙酮磷酸。 果糖-1，6-二磷酸转变为甘油醛-3-磷酸和二羟丙酮磷酸的反应机制(五) 二羟丙酮磷酸转变 为甘油醛-3-磷酸 丙糖磷酸异构酶为四聚体，图
5、中所示为 单体的结构，红色为二羟丙酮磷酸。反应机制五、酵解第二阶段放 能阶段的反应机制 (一 ) 甘油醛- 3-磷酸氧化 成1，3-二磷 酸甘油酸从兔的肌肉中分离的 甘油醛-3-磷酸脱氢酶 有4个相同的亚基砷酸化合物迅速分 解，不能生成ATP(二) 1，3-二磷 酸甘油酸转移 高能磷酸基团 形成ATP (三) 3-磷酸甘油酸转 变为2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶为二聚体酵母的反应机制麦芽的反应机制(四) 2-磷酸甘油酸 脱水生成磷酸烯 醇式丙酮酸 烯醇化酶为二聚体(五) 磷酸烯 醇式丙酮酸 转变为丙酮 酸并产生一 个ATP分子 丙酮酸激酶为四聚体， 反应可以看作2步。A mechanism f
6、or the pyruvate kinase reaction: (a) a water on the Mg2+ ion coordinated to ADP is replaced by the phosphoryl group of PEP; (b) Mg2+ dissociates from the -P of ADP; (c) the phosphoryl group is transferred;and (d) the enolate of pyruvate is protonated.六、由葡萄糖转变为两分子丙酮酸能量转变的估算 ATP的生成数七、丙酮酸的去路和NAD+ 的再生九、
7、其他 六碳糖进 入糖酵解 途径 半乳糖的 代谢途径缺乏半乳糖-1-磷酸尿苷酰转移酶使晶状体半 乳糖增高，引起白内障，严重时引起生长停 滞，智力迟钝，甚至引起肝损伤导致死亡。反应的乒乓 动力学机制甘油分解的途径基本要求 1.熟悉糖酵解作用的研究历史。 2.掌握糖酵解过程的概况。（重点） 3.熟悉糖酵解作用的反应过程。（难点） 4.掌握糖酵解过程的能量计算。（重点） 5.掌握丙酮酸的去路。（重点） 6.掌握糖酵解作用的调节。（重点） 7.熟悉其他六碳糖进入糖酵解的途径。柠 檬 酸 循 环 第 23 章一、柠檬酸循环概貌又称三羧酸循环（ Tricarboxylic acid cycle,TCA ），
8、或Krebs循 环，是物质代谢的枢纽。二、丙酮 酸进入柠 檬酸循环 的准备阶 段:形成乙 酰-CoA E1：丙酮酸 脱氢酶， E2 ：二氢硫辛 酸转乙酰基 酶， E3：二 氢硫辛酸脱 氢酶。有5种 辅酶参与反 应。催化丙酮酸转 变为乙酰-CoA 的反应步骤 丙酮酸脱氢酶复合体的结构12个丙酮酸脱氢酶二聚体 (PDH, E1,黄色)构成立方体，8个二氢 硫辛酸转乙酰基酶三聚体 (TA, E2 ,粉色)构成另一个立方体，6个二氢 硫辛酸脱氢酶二聚体 (DLD, E3 ,蓝色)与上述两个立方体相互嵌合，构 成一个由60个亚基组成的复杂的复合体。丙酮酸脱氢酶复合体 的调控 E1被磷酸化活力降 低，脱磷
9、酸活力增高， 乙酰-CoA竞争性抑制E2, NADH竞争性抑制E3。亚砷酸盐及有机砷 化合物抑制作用的机制 之一是使还原型硫辛酰 胺形成无催化能力的砷 化物。同样的机制还可 抑制-酮戊二酸脱氢酶 复合体。 活力降低三、柠檬酸循环的反 应机制 (一) 草酰乙酸 (oxaloacetate)与乙酰-CoA 缩合(condense)形成柠檬 酸 反应不可逆.柠檬酸合酶为二聚体，图中所示为亚 基的结构。草酰乙酸为黄色，CoA为红 色。ATP，NADH，琥珀酰- CoA， 酯酰 -CoA抑制该酶的活性。(二) 柠檬酸 异构化形成 异柠檬酸 乌头酸酶为二聚体，图中所示为活性部位的结构。铁硫 串为红色，半胱
10、氨酸为黄色，异柠檬酸为白色。乌头酸酶的铁-硫串 在反应中的作用氟乙酸形成的氟柠檬酸对乌头酸酶有抑制作用(三) 异柠檬酸氧化 形成-酮戊二酸 异柠檬酸脱氢酶为四聚体（2）,图 中所示的活性部位。异柠檬酸为绿色，NADP+ 为金色, Ca2+为红色。ADP，NAD是该酶的别构 激活剂，ATP，NADH是该酶的别构抑制剂。(四) -酮 戊二酸氧 化脱羧形 成琥珀酰- CoA 该酶的结构，催化及调控机 制与丙酮酸脱氢酶相似。(五) 琥珀酰-CoA转化成琥珀 酸并产生一个高能磷酸键琥珀酰-CoA合成酶为二聚体， 反应的G大约为0，反应可逆。Succinyl-CoA Synthetase from E.
11、coliCoenzyme AHis246-Pi(六) 琥珀酸脱氢 形成延胡索酸 琥珀酸脱氢酶为二聚体 ，活性部位有铁硫串。 琥珀酸脱氢 的抑制剂(七) 延胡索酸水 合形成L-苹果酸 延胡索酸酶为四聚体 ，有两种可能的反应 机制。反应的G大约 为0，反应可逆。(八) L-苹果 酸脱氢形成 草酰乙酸 苹果酸脱氢酶为二聚体，反应 的G大约为0，反应可逆。L-苹果酸脱 氢酶的结构 苹果酸为红 色，NAD+ 为蓝色。脱氢酶 的作用脱氢酶的 活性中心乙酰-CoA 碳原子在 柠檬酸循 环中的命 运四、柠檬酸循环的化学总结算 柠檬酸循环有4个脱氢步骤,其中3对电子经NADH传递给氧,每对电子产 生2.5个AT
12、P,一对电子经FADH2传递给氧,产生1.5个ATP,柠檬酸循环本身产生 1个ATP,每次循环产生7.5+1.5+1=10个ATP.过去的计算是9+2+1=12个ATP. 五、柠檬酸 循环的调控 六. 乙醛 酸途径 苹果酸合成酶的反应异柠檬酸裂解酶的反应七、柠檬酸循 环的双重作用柠檬酸循环提供多种 合成代谢的中间物柠檬酸循环中间产物的补充此外，乙醛酸途径 和氨基酸脱氨基均可生成柠檬酸循环的中间产物。八、柠檬酸循环的发现历史1937年Hans Krebs 提出柠檬酸循环的反应机制,其主要的依据 有: Krebs 于1932年发现乙酸，琥珀酸，延胡索酸，苹果酸，柠檬 酸，草酰乙酸可以促进组织匀浆或
13、切片的氧化作用；Albert Szent- Gyoryi发现少量的四碳二羧酸可以加快糖类氧化反应的速度，提出 可能存在一个酶促的系列反应。他还发现了丙二酸对琥珀酸脱氢酶 的抑制作用；Carl Martius 和Franz Knoop发现柠檬酸可以转化为 图示的其他有机酸； Krebs发现草酰乙酸可以和活性乙酸反应生成 柠檬酸，在反映体系中过量加入其中的任意一种有机酸可以很快转 化为其他的有机酸，因而提出反应体系构成一个循环。基本要求 1.熟悉形成乙酰-CoA 的过程。（难点） 2.掌握柠檬酸循环的概况。（重点） 3.熟悉柠檬酸循环的反应机制。（难点） 4.掌握柠檬酸循环的能量计算。（重点） 5
14、.熟悉柠檬酸循环的调控和双重作用。（难点） 6.熟悉柠檬酸循环的研究历史。第24章 电子传递和 氧化磷酸化作用 一、氧化-还原电势 (一) 氧化-还原电势生物氧化是通过加氧、脱 氢或失电子而进行的，加氧反 应较少见，氧原子通常是通过 加水再脱氢引入代谢物的。代 谢物中生成的羧基，可通过脱 羧基作用生成二氧化碳。脱氢 或失电子反应是生物氧化的主 要方式，反应过程中伴随着氧 化-还原电势的变化。 = E正极- E负极(二) 生物体 中某些重要 的氧化-还 原电势(三 )电势和自由能的关系G0= -nFE0(四)标准电动势和平衡常数的关系 E0 = (RT / nF)lnk= E0+(RT/nF)l
15、nox/red二、电子传递和氧化呼吸链（一）呼吸链的概念 （二）呼吸链的各个成员1.NAD2.FAD3.CoQ4.细胞色素5.铁硫蛋白（三）呼吸链的结构 1.氧化还原电位 2.阻断剂实验 3.亚组分重组实验电子传递 链的氧化 还原电位黑线表示E0 ,红线表示E复合体的电 子传递途径4.线粒体内膜的电子传递途径复合体的结构和电子传递途径复合体的结构*黏噻唑菌醇复合体的电 子传递途径复合体的结构复合体的电子传递The electron transfer pathway for cytochrome oxidase.The CuA site of cytochrome oxdase.The binu
16、clear center of cytochrome oxdaseA model for the mechanism of O2 reduction by cytochrome oxdase三、氧化磷酸化作用 （一）线粒体的结构 （二）氧化磷酸化作用机制 对三氟甲氧基苯腙羰基氰基化物二环己基羰二亚胺双香豆素2-噻吩甲酰 三氟丙酮杀粉蝶菌素汞制剂（三）质子梯度的形式（四 ）ATP 合成机制A model of the F1and f0 components of the ATP synthase .a rotation molecular motor.The a,b,and subunits constiture the stator of the motor,and the c,and subunits form the rotor.Flow of
