癌细胞的能量代谢及影响因素(生化P106,512,603EEG与NAD的关系)

癌细胞的能量代谢与正常细胞的能量代谢有很大的不同,在癌细胞中,由于腺粒体的缺陷,细胞有氧氧化明显减低,无氧糖酵解明显加强。
一:糖的无氧酵解(生化P106)人体组织中,在无氧条件下(例如肌肉剧烈活动时的缺氧情况),糖分解为乳酸的过程和酵母菌使糖生醇发酵的过程基本相同,因此称为糖的无氧酵解,简称糖酵解。葡萄糖经糖酵解和生醇发酵都可以分解成为丙酮酸。但糖酵解时丙酮酸直接还原成乳酸,而生醇发酵时,丙酮酸先脱羧成乙全,然后还原成乙醇。
从低等微生物直到人体,普遍存在糖的无氧酵解途径,它是生物进化中古老的代谢方式.当地球上刚有生物的时候,生物主要靠糖的无氧酵解生成能量,维持生命活动,经过漫长的进化过程,在人体糖酵解已非主要的供能途径。
(一)糖酵解反应过程及有关的酶
糖酵解全部过程从葡萄糖或糖原开始,分别包括12或13个步骤,为了便于叙述,可分为四个阶段:
1:已糖磷酸酯的生成 葡萄糖或糖原经磷酸化转变成1,6-二磷酸果糖,为分解成二分子磷酸丙糖做好准备。这一阶段如以葡萄糖开始,可由三步反应组成,即葡萄糖的磷酸化,异构,以及磷酸果糖的磷酸化反应。葡萄糖和-6-磷酸果糖的磷酸化作用,分别在已糖激酶和磷酸果糖激酶的催化下进行,都需消耗ATP。糖原酵解的第一步是通过磷酸解,此步只要利用无机磷酸即可产生1-磷酸葡萄糖,然后再转变成6-磷酸葡萄糖,无需消耗ATP。但1,6-二磷酸果糖的生成过程是耗能反应,由葡萄糖开始,生成1分子的1,6-二磷酸果糖需消耗2分子ATP,若由糖原开始,则只消耗1分子ATP。
2:磷酸丙糖的生成 糖酵解的第二个阶段是含6碳的1,6-二磷酸果糖经醛缩酶的作用,裂解成二分子可以互变的磷酸丙糖,即3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮。3-磷酸甘油醛能在酵解途径中继续演变,而磷酸二羟丙酮则很容易经异构反应变为3-磷酸甘油醛。由此,由己糖裂解成两分子丙糖都能循共同途径继续变化。
3:3-磷酸甘油醛生成丙酮酸  在3-磷酸甘油醛转变成丙酮酸的一系列过程中,共有两步是产生能量的反应。释放的能量可由ADP合成多含一个高能磷酸键(∽)的ATP。㈠3-磷酸甘油醛受3-磷酸甘油醛脱氢酶的催化,同时进行脱氢氧化和磷酸化反应,生成含一个高能磷酸键的1,3-二磷酸甘油酸。在此反应中脱下的氢原子为NAD┼(辅酶Ⅰ)所接受,但产生的能量不释放,而储存于1,3-二磷酸甘油酸中。然后1,3-二磷酸甘油酸再在磷酸甘油酸激酶的催化下,将高能磷酸转给ADP,生成ATP。
4:丙酮酸还原成乳酸 在3-磷酸甘油醛脱氢生成1,3-二磷酸甘油酸时,NAD+被还原成NADH,NADH必须再生为NAD+,而且其再生速率要与酵解速率相适应,酵解才能持续进行。在无氧条件下,NAD+的再生是由乳酸脱氢酶催化丙酮酸转变成乳酸的反应来完成的,而乳酸是酵解的最终产物。
★整个糖酵解过程都在细胞浆的可溶性部分(胞液)中进行的。胞液中NAD+/NADH的比值约为1000,远较线粒体中NAD+/NADH比值(10)为大。胞液中保持较多的NAD+,为糖酵解途径的畅通提供了有利条件。
从葡萄糖开始进行的糖酵解,是由一分子葡萄糖分解成二分子磷酸丙糖,而在每一分子磷酸丙糖转变为乳酸时,可由ADP生成2分子ATP,因而共生成4分子ATP。减去生成1,6-二磷酸果糖所消耗的2分子ATP,因此葡萄糖酵解净生成2分子ATP。如从糖原开始进行酵解,则由于反应㈠是无机磷酸解作用,不消耗ATP,故每一分子糖元中的葡萄糖单位进行酵解时,只消耗一分子ATP,可由ADP净生成3分子ATP。
糖酵解的全过程,虽有氧化还原反应,但无须氧分子参加,因此是一个不需氧的产能途径。在糖酵解酶系中,除了己糖激酶,6-磷酸果糖激酶及丙酮酸激酶所催化的为不可逆反应,故上述三个酶反映为影响糖酵解进行的关键酶。