第六章糖代谢分解.ppt

酒精发酵 在厌氧状态下，酵母细胞将丙酮酸转化为乙醇和CO2，同时NADH被氧化为NAD＋。一分子葡萄糖经酵解转化为乙醇的总反应为：葡萄糖＋2Pi＋2ADP＋2H＋→2乙醇＋2CO2＋2ATP＋2H2O 乳酸发酵 绝大多数生物缺少丙酮酸脱羧酶，不能象酵母那样将丙酮酸转化成乙醇，但可以通过乳酸脱氢酶（LDH）催化的一个可逆反应使丙酮酸还原为乳酸。一旦形成乳酸，乳酸除了重新转换成丙酮酸之外再没有其它的代谢途径了，因此乳酸是代谢的死胡同。 葡萄糖降解为乳酸的总反应为： 葡萄糖＋2Pi＋2ADP＋2H＋——2乳酸＋2ATP＋2H2O 无论酵解最后的产物是乳酸还是乙醇，消耗一分子葡萄糖都会产生两分子ATP，而且都不需要氧，这一特征不仅对厌氧生物是非常必要的，而且对于多细胞生物中的某些特殊的细胞也是必要的。 在严格的厌氧条件下酒精发酵过程中，使用放射性标记的碳源进行示踪原子实验。 （a）如果葡萄糖的第1个碳用14C标记，那么14C将出现在产物乙醇的哪个位置上？ （b）在起始的葡萄糖分子的哪个位置上标记14C ，才能使乙醇发酵释放出的二氧化碳都是14C标记的14CO2。 答：（a）14CH3-CH2-OH（b）3,4-14C-葡萄糖 巴斯德（Pasteur）效应 巴斯德在研究葡萄糖发酵时观察到，当酵母细胞在厌氧条件下生长时，产生的乙醇和消耗的葡萄糖要比在有氧条件下生长时多许多倍。 类似现象也出现在肌肉中。所以人们将氧存在下酵解速度降低的现象称之巴斯德效应（Pasteur effect）。 一分子葡萄糖有氧代谢产生的ATP要比一分子葡萄糖通过酵解产生的2分子ATP高出许多倍，因此在有氧条件下只需消耗少量的葡萄糖就可产生所需要的ATP量。 Louis Pasteur in his laboratory 饮食中的其它糖类可以在相关酶的作用下，转化为酵解途径的中间代谢物，然后再进一步经酵解途径完全降解。 ?? 　 ?? 　 ?? 　 在肝脏中，特异的果糖激酶催化果糖磷酸化，生成果糖-1-磷酸，反应需要ATP。然后果糖-1-磷酸醛缩酶催化果糖-1-磷酸裂解，生成磷酸二羟丙酮和甘油醛。磷酸二羟丙酮再经丙糖磷酸异构酶催化转换为甘油醛-3-磷酸。而甘油醛则在丙糖激酶（triose kinase）的作用下，消耗一分子ATP后生成甘油醛-3-磷酸。 三、柠檬酸循环 柠檬酸循环也可以称为三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle 简写TCA循环），Krebs循环。 柠檬酸循环是有氧代谢的枢纽，糖、脂肪和氨基酸的有氧分解代谢都汇集在柠檬酸循环的反应，同时柠檬酸循环的中间代谢物又是许多生物合成途径的起点。因此柠檬酸循环既是分解代谢途径，又是合成代谢途径，可以说是分解、合成两用途径。 柠檬酸循环中的酶分布在原核生物的细胞质和真核生物的线粒体中。细胞质中通过酵解生成的丙酮酸可以进入柠檬酸循环，但必须首先转换成乙酰CoA。在真核生物中，丙酮酸首先要转运到线粒体内（下图），然后才能进行转换成乙酰CoA的反应。 柠檬酸循环受到严密的调控 柠檬酸循环在细胞代谢中占据着代谢的中心位置，所以受到严密的调控。调控是通过循环中的别构效应剂以及共价修饰实现的。 丙酮酸脱氢酶复合物的调节 丙酮酸脱氢酶复合物存在别构和共价修饰两种调控机制。乙酰CoA和NADH是丙酮酸脱氢酶复合物的抑制剂，NAD＋和CoASH则是丙酮酸脱氢酶复合物的激活剂。 另外丙酮酸脱氢酶复合物还受到共价调节，丙酮酸脱氢酶激酶催化复合物中的丙酮酸脱氢酶（E1）磷酸化，导致该酶复合物失去活性，而丙酮酸脱氢酶磷酸酶催化脱磷酸，激活丙酮酸复合物。 柠檬酸循环中的调节部位 在柠檬酸循环中存在着3个不可逆反应，可能是潜在的调节部位，它们分别是由柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶和a-酮戊二酸脱氢酶催化的反应。 柠檬酸合成酶催化柠檬酸循环中的第一步反应，在体外实验中，ATP抑制该酶，但在体内的抑制机制并没有确定。 　　 哺乳动物的异柠檬酸脱氢酶受到Ca2＋和ADP的别构激活，而受到NADH 的抑制。但在原核生物中，这个酶在蛋白激酶作用下，酶中的Ser残基磷酸化，结果使酶完全失活，有趣的是同样的蛋白激酶分子中的另一个结构域具有磷酸酶活性，可以催化磷酸Ser的去磷酸，重新激活异柠檬酸脱氢酶。异柠檬酸、草酰乙酸、丙酮酸和酵解的中间代谢物3-磷酸甘油酸别构激活该蛋白分子的磷酸酶活性，而抑制它的激酶活性。 a-酮戊二酸脱氢酶复合物催化的反应类似于丙酮酸脱氢酶复合物催化的反应，两个复合物也很相似，但它们的调节特征却完全不同。 Ca2＋与复合物中的E1结合，降低了酶对a-酮戊二酸的Km值，导致琥珀酰CoA形成速度的增加。 在体外实验中，NADH和琥珀酰