一、糖酵解途径
★1930 年代，Embden 和 Meyerhof 等德国化学家阐明了糖酵解途径
★Embden-Meyerhof 途径：葡萄糖到丙酮酸的途径
★1941 年，Lipmann 和 Kalckar 发现 ATP 的作用
糖酵解的概况
★糖酵解的两个阶段：耗能阶段和产能阶段
★耗能阶段(preparatory phase)：
· 消耗两分子 ATP，活化葡萄糖
· 六碳糖裂解为三碳糖
★产能阶段(payoff phase)：
· 三碳糖转变为丙酮酸
· 生成四分子 ATP 和两分子 NADH
1. 葡萄糖的磷酸化(phosphorylation)
★葡萄糖(glucose)经己糖激酶(hexokinase)作用，转变为 6-磷酸葡萄糖 (glucose-6-phosphate，G-6-P)
★葡萄糖的磷酸化是葡萄糖所有代谢方式的共有途径
反应特点与意义
★反应是放能的，生理条件下不可逆
· ATP 提供磷酸基，以Mg+-ATP形式参与
· Mg是HK必须激活剂
· G6P是HK反馈抑制物
★反应的意义：
· 磷酸化可以激活葡萄糖，有利于进一步代谢
· 葡萄糖的磷酸化形式不能通过细胞膜，可防止葡萄糖自细胞流失
· 糖酵解的所有中间产物均以磷酸化形式存在
己糖激酶(HK)与葡萄糖激酶(GK)
★己糖激酶(hexokinase)有 4 种同工酶
★I－III 型：
· 底物特异性不强，可催化葡萄糖、甘露糖、果糖等的磷酸化
· 分布于几乎所有的肝外组织
★IV 型，又称葡萄糖激酶(glucokinase) ：
· 对葡萄糖具有特异性
· 主要分布在肝脏
己糖激酶与葡萄糖激酶的功能
★HK 对葡萄糖亲和力高 ( Km=0.1mM)，GK 对葡萄糖亲和力低 (Km=5~10mM)
★HK 可被产物 G-6-P 抑制
· 可保证细胞在血糖浓度高时糖摄取速度稳定
★GK 不被 G-6-P 抑制
· 血糖浓度高时起作用，促进肝细胞摄取葡萄糖
· 在血糖浓度低时，肝不摄取葡萄糖
★胰岛素可诱导 GK 的合成，降低血糖
2. 6-磷酸葡萄糖的异构(isomerization)
★G-6-P 经磷酸己糖异构酶(phosphoglucose isomerase)催化，转变为 6-磷酸果糖 (fructose-6-phosphate, F-6-P)
★反应可逆
3. 6-磷酸果糖的磷酸化
★ F-6-P 经磷酸果糖激酶 1(phosphofructokinase-1) 作用生成 1,6-二磷酸果糖(fructose-1,6-bisphosphate)
★ 糖酵解第二个消耗 ATP 的反应
4. 1,6-二磷酸果糖的裂解(cleavage)
★ 1,6-二磷酸果糖在醛缩酶(aldolase)的作用下裂解：
· 3-磷酸甘油醛(glyceraldehyde-3-phosphate)
· 磷酸二羟丙酮(dihydroxyacetone phosphate)
★ 裂解发生在 3 号碳与 4 号碳原子之间
5. 磷酸丙糖的互变
★ 磷酸丙糖异构酶(triose phosphate isomerase)催化磷酸二羟丙酮和 3-磷酸甘油醛的互变
★ 反应的能量变化有利于磷酸二羟丙酮的生成，3-磷酸甘油醛被消耗，拉动反应向右进行
6. 3-磷酸甘油醛的氧化(Oxidation)
★ 3-磷酸甘油醛脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)作用下，3-磷酸甘油醛被氧化，生成 1,3-二磷酸甘油酸(1,3-bisphosphoglycerate，1,3-BPG)
★ 氧化反应高度放能，驱动羧基与无机磷酸的结合
★ 脱去的氢由 NAD＋运载，生成 NADH
氢的运载体：NAD+
★ 烟酰胺(nicotinamide/vitamin PP)可形成两种辅酶形式：
· 辅酶 I：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，NAD＋
· 辅酶 II：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，NADP＋
★ 二者均是脱氢酶的辅酶，也是氢的运载体
Nicotinamide adenine dinucleotide, NAD+
高能磷酸化合物
★1,3-二磷酸甘油酸的酸酐键是高能键，水解时能量释放为 11.8 kcal/mol
★高能磷酸化合物(energy-rich phosphate)
7. 3-磷酸甘油酸生成
★磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinase)催化高能磷酸键的转移
★二磷酸甘油酸转变为 3-磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate)，ADP 转变为 ATP
★生理条件下可逆
底物水平磷酸化
★底物水平磷酸化(substrate-level phosphorylation):
· 底物将自身的高能键转给ADP(GDP）生成ATP（GTP）的过程
★区别于氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)
2,3-二磷酸甘油酸支路
★红细胞存在特有的糖酵解旁路，生成 2,3-BPG
★2,3-BPG 在红细胞中浓度很高
★可与血红蛋白结合，调节运氧能力
8. 3-磷酸甘油酸转变为 2-磷酸甘油酸
★经磷酸甘油酸变位酶(phosphoglycerate mutase)作用，3-磷酸甘油酸转变为 2-磷酸甘油酸
★生理条件下可逆
9. 生成磷酸烯醇式丙酮酸
★经烯醇化酶(enolase)作用，2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate, PEP)。
★生理条件下可逆，生成高能磷酸化合物 PEP。
10. 丙酮酸与第二个 ATP 生成
★PEP 经丙酮酸激酶(pyruvate kinase)作用，高能磷酸基团转移给 ADP，生成丙酮酸(pyruvate)和 ATP
