第22章糖酵解ppt課件

1、 糖的生理功能 1、構(gòu)造物質(zhì) 2、能量物質(zhì) 3、為其它物質(zhì)合成提供碳骨架 4、功能物質(zhì) 構(gòu)造物質(zhì)構(gòu)造物質(zhì) 1 1、糖脂、糖蛋白構(gòu)成生物膜、糖脂、糖蛋白構(gòu)成生物膜2 2、核糖構(gòu)成核酸、核糖構(gòu)成核酸3 3、抗體、酶、激素、受體均有糖、抗體、酶、激素、受體均有糖功能物質(zhì)功能物質(zhì) 堅(jiān)持水分堅(jiān)持水分防止震動(dòng)防止震動(dòng)信息傳送信息傳送細(xì)胞識(shí)別細(xì)胞識(shí)別防止血液凝固防止血液凝固只從糖代謝中獲能的組織只從糖代謝中獲能的組織腦腦視網(wǎng)膜視網(wǎng)膜血紅細(xì)胞血紅細(xì)胞胚胎胚胎機(jī)體中所需的能量機(jī)體中所需的能量70%70%來自糖分解供能來自糖分解供能 糖供能沒副作用糖供能沒副作用在無氧情況下糖也可供能在無氧情況下糖也可供能來源來源

2、 淀粉糖原1、從食物中獲取 纖維素反芻動(dòng)物 2 2、體內(nèi)糖異生、體內(nèi)糖異生 由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化總論總論丙酮酸丙酮酸葡葡萄萄糖糖“糖酵解糖酵解不需氧不需氧“磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑需氧需氧有氧情況有氧情況缺氧情況缺氧情況好氧好氧生物生物厭氧厭氧生物生物“三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)“乙醛酸循環(huán)乙醛酸循環(huán) CO2 + H2O“乳酸發(fā)酵乳酸發(fā)酵乳酸乳酸“乳酸發(fā)酵、乳酸發(fā)酵、“乙醇發(fā)酵乙醇發(fā)酵乳酸或乙醇乳酸或乙醇 CO2 + H2O重點(diǎn)v有氧呼吸有氧呼吸v 糖在有氧存在下分解為糖在有氧存在下分解為CO2 、水和放、水和放出能量出能量v無氧呼吸無氧呼吸v 糖的無氧分解過程糖的無氧分解過程v 酵解、發(fā)酵

3、酵解、發(fā)酵糖酵解糖酵解Glycolysis)EMP途徑途徑細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì) G G 2 2丙酮酸丙酮酸 + 2NADH + 2ATP+ 2NADH + 2ATP丙酮酸丙酮酸一一 、 糖酵解的研討歷史糖酵解的研討歷史解釋發(fā)酵景象的人解釋發(fā)酵景象的人1854-1864 Louis Paster 發(fā)酵是由微生物引起的發(fā)酵是由微生物引起的發(fā)現(xiàn)酵解本質(zhì)的人發(fā)現(xiàn)酵解本質(zhì)的人1897 榨酵母汁榨酵母汁 蔗糖蔗糖 Hans Buchner 和和 Eduard Buchner 發(fā)酵并不需求整個(gè)完好細(xì)胞參與發(fā)酵并不需求整個(gè)完好細(xì)胞參與二、糖酵解過程概述二、糖酵解過程概述1、碳骨架的變化：、碳骨架的變化： 6C糖糖 2

4、個(gè)個(gè)3C糖糖 葡萄糖葡萄糖 2 乳酸乳酸 或或 葡萄糖葡萄糖 2 乙醇乙醇 + 2 CO22、能量的變化、能量的變化 酵解產(chǎn)生乳酸酵解產(chǎn)生乳酸 2ATP 發(fā)酵發(fā)酵 產(chǎn)生酒精產(chǎn)生酒精 2ATP物質(zhì)代謝放能過程ADP+Pi ATP吸能過程P3PPOOHOHCH2CH2OO12546CH2OCOH2COHP磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮123+OOHOHCH2CH2OHOPP異構(gòu)6-磷酸果糖磷酸果糖HCOHCOHH2COP564磷酸甘油醛磷酸甘油醛PPCOHCOHH2COO1，3-二磷酸二磷酸甘油酸甘油酸PCOHCOHH2COOH3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸PCOH2CCOO HOHH2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸

5、COCH2COO HP磷酸烯醇磷酸烯醇式丙酮酸式丙酮酸COCH3OOHC丙酮酸丙酮酸6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖OOHCH2OPPGG葡萄糖葡萄糖活化裂解脫氫異構(gòu)PPOOHOHCH2CH2OOP1，6-二磷二磷酸果糖酸果糖活化產(chǎn)能脫水異構(gòu)產(chǎn)能HHOH3、糖酵解中間產(chǎn)物都是磷酸化合、糖酵解中間產(chǎn)物都是磷酸化合物物意義：意義：1帶有極性，不易隨意出入細(xì)帶有極性，不易隨意出入細(xì)胞胞2被酶識(shí)別，與酶結(jié)合被酶識(shí)別，與酶結(jié)合3傳送能量傳送能量 三、糖酵解過程全圖三、糖酵解過程全圖Glucose + 2 ADP + 2Pi + 2NAD+ 2 pyruvate + 2ATP + 2H2O + 2NADH + 2

6、H+葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸果糖果糖-6-磷酸磷酸 果糖果糖- 1， 6-二磷酸二磷酸 丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二 甘油醛甘油醛 烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸羥丙酮羥丙酮 + 3-磷酸磷酸甘油酸甘油酸-1，3-二磷酸二磷酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸3 -磷酸磷酸-甘油酸甘油酸 2 -磷酸磷酸-甘油酸甘油酸 乳酸乳酸乙醇乙醇乙醛乙醛兩個(gè)階段：兩個(gè)階段：1、預(yù)備階段：耗費(fèi)、預(yù)備階段：耗費(fèi)ATP2、放能階段：產(chǎn)生、放能階段：產(chǎn)生ATP 和和NADH四、糖酵解第一階段的反響四、糖酵解第一階段的反響 葡葡萄萄糖糖 糖糖原原（淀淀粉粉） ATP 己糖激酶 6-磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖 磷酸葡萄

7、糖變位酶 1-磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖 磷酸葡萄糖 異構(gòu)酶 6-磷磷酸酸果果糖糖 ATP 磷酸果糖激酶 16二二磷磷酸酸果果糖糖 醛縮酶3-磷磷酸酸甘甘油油醛醛 磷磷酸酸二二羥羥丙丙酮酮活化G= -7.5kcal/mol(不不可可逆逆)異構(gòu)G= -0.6kcal/mol(可可逆逆)二次活化G= -5.0kcal/mol(不不可可逆逆)裂解G= -0.3kcal/mol(可可逆逆) 磷酸化酶 磷酸ADPADP1一葡萄糖的磷酸化一葡萄糖的磷酸化 Phosphorylation of Glucose irreversible under intracellular conditions 己糖激酶己糖激酶

8、 的作用需的作用需Mg2+或其他二價(jià)離子或其他二價(jià)離子 (hexokinase)HexokinaseGlucoseInduced fitMg2+-ATP結(jié)合時(shí)的構(gòu)象變化使ATP與葡萄糖上的6位羥基接近己糖激酶：己糖激酶：1專注性不強(qiáng)專注性不強(qiáng) (mannose/fructose)2受產(chǎn)物葡萄糖受產(chǎn)物葡萄糖-6-磷酸和磷酸和ADP抑制變構(gòu)抑抑制變構(gòu)抑制劑制劑葡萄糖激酶肝臟：葡萄糖激酶肝臟：1只作用于葡萄糖只作用于葡萄糖2對葡萄糖的對葡萄糖的Km較大與己糖激酶相比較大與己糖激酶相比 葡萄糖葡萄糖 較高時(shí)作用，較高時(shí)作用，G6P促進(jìn)糖原合成促進(jìn)糖原合成3不受產(chǎn)物葡萄糖不受產(chǎn)物葡萄糖-6-磷酸的抑制磷

9、酸的抑制G G6P意義：活化葡萄糖；意義：活化葡萄糖； 磷酸化后葡萄糖無法出細(xì)胞磷酸化后葡萄糖無法出細(xì)胞， 是細(xì)胞的保糖機(jī)制。是細(xì)胞的保糖機(jī)制。OHOHHOHHOHHOHCH2HHO葡萄糖葡萄糖GATPADPMg+OHOHHOHHOHHOHCH2HOP6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖G-6-P己糖激酶己糖激酶aldose G6P二二G6P異構(gòu)化成果糖異構(gòu)化成果糖-6-磷酸磷酸 Conversion of Glucose-6-Phosphate to Fructose-6-Phosphate ketose F6PReversible可可逆逆磷酸葡萄糖異構(gòu)酶磷酸葡萄糖異構(gòu)酶磷酸果糖異構(gòu)酶磷酸果糖異構(gòu)酶 異

10、構(gòu)時(shí)，開環(huán)異構(gòu)時(shí)，開環(huán)意義：使羰基從意義：使羰基從1位位C上轉(zhuǎn)移到上轉(zhuǎn)移到2位位C上，上， 1位位C上上-OH游離游離 為第二次磷酸化打根底為第二次磷酸化打根底三三F6PF6P構(gòu)成果糖構(gòu)成果糖-1-1，6-6-二磷酸二磷酸Phosphorylation of F6P to Fructose-Phosphorylation of F6P to Fructose-1,6-Bisphosphate 1,6-Bisphosphate One subunit of the tetrameric phosphofructokinase-1 (PFK-1)Regulatory ATPCH2OHCOCHHOC

11、OHHCOHHCH2OP6-磷酸果糖磷酸果糖F-6-PATPADPMg2+CH2OCOCHHOCOHHCOHHCH2OPP1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖F-1,6-BP6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶11ATP抑制抑制 ATP既是底物又是變構(gòu)抑既是底物又是變構(gòu)抑制劑制劑 怎樣實(shí)現(xiàn)？怎樣實(shí)現(xiàn)？結(jié)合部位不同結(jié)合部位不同2 AMP去除去除ATP抑制造用抑制造用 實(shí)踐上，實(shí)踐上， AMP/ATP 比值調(diào)理酶活性比值調(diào)理酶活性3 H+過高抑制酶活性過高抑制酶活性防止酸中毒防止酸中毒葡萄糖葡萄糖 1, 6- 1, 6-二磷酸果糖二磷酸果糖OCH2OHOHOHOHOHHHHHMgOCH

12、2OPO3H2OHOHOHOHHHHH己糖磷酸激酶葡萄糖6磷酸葡萄糖HOH磷酸己糖異構(gòu)酶6-磷酸果糖H2O3POHOHOHCH2OHCH2OH2O3POHOHOHCH2OPO3H2CH2OOHHHOHOHCH2OHCH2OHOOHH磷酸果糖激酶己糖激酶ATPADPMgATPADPATPADPMg果糖1,6-二磷酸果糖2+2+2+四四F-1,6-BPF-1,6-BP裂解裂解Cleavage of Fructose-1,6-Bisphosphate Cleavage of Fructose-1,6-Bisphosphate 123456 ketonealdehyde醛縮酶醛縮酶 aldolase

13、以逆反響命名以逆反響命名CH2OCOCHHOCOHHCOHHCH2OPP1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖F-1,6-BPCH2OCOCH2OHCHOCOHHCH2OPP磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛醛縮酶醛縮酶5 兩個(gè)磷酸丙糖的互變兩個(gè)磷酸丙糖的互變 Interconversion of the Triose Phosphates五、糖酵解第二階段的反響五、糖酵解第二階段的反響 放能階段放能階段23-磷磷酸酸甘甘油油醛醛 磷磷酸酸二二羥羥丙丙酮酮 NAD+ 磷酸丙糖異構(gòu)酶2 3-磷酸甘油醛脫氫酶 NADH H1.3-二二磷磷酸酸甘甘油油酸酸 ADP 2 3-磷磷酸酸甘甘油油酸酸

14、2 磷酸甘油酸變位酶 H20 磷磷酸酸 ADP ATP2-磷磷酸酸甘甘油油酸酸 2 烯烯醇醇式式丙丙酮酮酸酸 烯醇化酶 丙酮酸激酶 異構(gòu)G= -0.6kcal/mol(可可逆逆)磷酸甘油酸激酶 ATP氧化磷酸化G= -0.4kcal/mol(可可逆逆)產(chǎn)能 1G= +0.3kcal/mol(可可逆逆) 產(chǎn)能 2G= -4.0kcal/mol (不不可可逆逆)異構(gòu) 脫水G= +0.2kcal/mol G=-0.8kcal/mol(可可逆逆) （可可逆逆）2 丙丙酮酮酸酸Pi一甘油醛一甘油醛-3-磷酸的氧化磷酸的氧化 Oxidation of Glyceraldehyde-3-Phosphate

15、to 1,3-Bisphosphoglycerate 甘油醛甘油醛-3-磷酸脫氫酶磷酸脫氫酶 產(chǎn)生產(chǎn)生1，3-BPG，復(fù)原性輔酶，復(fù)原性輔酶 甘油醛甘油醛-3-磷酸脫氫酶活性中心含游離磷酸脫氫酶活性中心含游離-SH碘乙酸會(huì)抑制該酶的活性碘乙酸會(huì)抑制該酶的活性不可逆不可逆砷酸鹽與磷酸構(gòu)造類似砷酸鹽與磷酸構(gòu)造類似替代磷酸構(gòu)成替代磷酸構(gòu)成1-砷酸砷酸-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸水解為水解為3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸無法構(gòu)成構(gòu)成高能磷酸鍵無法構(gòu)成構(gòu)成高能磷酸鍵解偶聯(lián)劑解偶聯(lián)劑CHOCHOHCH2OPCCHOHCH2OPOPO3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛NAD+NADH+H+Pi1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸

16、3-磷酸甘油醛脫氫酶磷酸甘油醛脫氫酶二高能磷酸基團(tuán)的轉(zhuǎn)移二高能磷酸基團(tuán)的轉(zhuǎn)移 Transfer of Phosphate from 1,3- BPG to ADP 底物磷酸化底物磷酸化Enzyme is named for the reverse reactionSubstrate-level phosphorylationFor ATP generationCCHOHCH2OPOPO1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸COOHCHOHCH2OP3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸ADPATP磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶糖酵解中第一個(gè)產(chǎn)生糖酵解中第一個(gè)產(chǎn)生ATP的反響的反響底物程度磷酸化底物程度磷酸化三三 3

17、-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿岣视退徂D(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 Converston of 3-Phosphoglycerate to 2-PG磷酸甘油酸變位酶磷酸甘油酸變位酶COOHCHOHCH2OP3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸COOHCHCH2OHOP2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸變位酶磷酸甘油酸變位酶 3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 2- 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸3磷酸甘油醛CH2OPO3H2CHOHCHOCH2OPO3H2CHOHCOPO3H2ONAD+NADH + H+1,3-二磷酸甘油酸CH2OPO3H2CHOHCOHOADP A TPMg磷酸甘油酸激酶CH2OHCHOPO3H2COHO

18、3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸變位酶2+四磷酸烯醇式丙酮酸生成四磷酸烯醇式丙酮酸生成 Dehydration of 2-Phosphoglycerate to Phosphoenolpyruvate 烯醇化酶與烯醇化酶與2價(jià)離子結(jié)合后才有活性價(jià)離子結(jié)合后才有活性氟化物氟化物抑制劑抑制劑COOHCHCH2OHOP2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸COOHCCH2OPH2OMg2+磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)烯醇化酶烯醇化酶五丙酮酸及五丙酮酸及ATP的產(chǎn)生的產(chǎn)生 Transfer of the Phosphate Group from Phosphoenolpyruvate to AD

19、P 2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 丙酮酸丙酮酸2-磷酸甘油酸C H2O HC H O PO3H2C O HOC H2C O PO3H2C O HO烯醇化酶M g+2磷酸烯醇式丙酮酸C O HOC H O HC H2C O O HCC H3OA D P AT P2M g+丙酮酸激酶烯醇式丙酮酸丙酮酸六、由葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒂善咸烟寝D(zhuǎn)變?yōu)?丙酮酸的能量變化丙酮酸的能量變化磷酸烯醇磷酸烯醇 式丙酮酸式丙酮酸丙酮酸丙酮酸激酶ADP ATP產(chǎn)能步驟：產(chǎn)能步驟：3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 NAD+ 3-磷酸甘油醛脫氫酶 NADH H1.3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 ADP 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸激

20、酶 ATP3-磷酸甘油醛脫氫酶磷酸甘油酸激酶 七、七、 無氧條件丙酮酸的去路無氧條件丙酮酸的去路有氧情況有氧情況缺氧情況缺氧情況“三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)“乙醛酸循環(huán)乙醛酸循環(huán) CO2 + H2O“乳酸發(fā)酵、乳酸發(fā)酵、“乙醇發(fā)酵乙醇發(fā)酵乳酸或乙醇乳酸或乙醇丙酮酸一乳酸發(fā)酵一乳酸發(fā)酵COOHCOCH3NADH + HNAD+CH3CHOHCOOH其生物意義？其生物意義？耗費(fèi)糖酵解脫下的耗費(fèi)糖酵解脫下的 H H，堅(jiān)持細(xì)胞內(nèi)的，堅(jiān)持細(xì)胞內(nèi)的pHpH穩(wěn)定。穩(wěn)定。二乙醇發(fā)酵COOHCOCH3CO2HCOCH3NADH + HNAD+CH3CH2OH丙酮酸脫羧酶+ TPP乙醇脫氫酶 乙醇八、糖酵解作用的調(diào)理八

21、、糖酵解作用的調(diào)理限速反響限速反響/關(guān)鍵反響關(guān)鍵反響在物質(zhì)代謝整個(gè)反響鏈中，某一步反響速度決議在物質(zhì)代謝整個(gè)反響鏈中，某一步反響速度決議整個(gè)反響鏈的速度，這一步反響稱整個(gè)反響鏈的速度，這一步反響稱催化該反響的酶稱限速酶催化該反響的酶稱限速酶/關(guān)鍵酶關(guān)鍵酶 糖酵解途徑限速酶：糖酵解途徑限速酶：己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶 1.磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶 最重要的調(diào)理酶變構(gòu)酶最重要的調(diào)理酶變構(gòu)酶 抑制劑：抑制劑：ATP、檸檬酸碳骨架、檸檬酸碳骨架 激活劑：激活劑：AMP、ADP 6-磷酸果糖、磷酸果糖、2，6-二磷酸果糖二磷酸果糖 6-磷酸果糖磷酸果糖 2，6

22、-二磷酸果糖二磷酸果糖 激活磷酸果糖激酶激活磷酸果糖激酶 前饋刺激作用；抵消前饋刺激作用；抵消ATP的抑制。的抑制。 PFK2 6PF 2，6-二磷酸果糖 果糖二磷酸酶2PFK2PFK2位于一條多肽鏈上Ser-OH磷酸化：水解活性激活，激酶活性抑制胰高血糖素胰高血糖素G過剩，那么去磷酸化，協(xié)同控過剩，那么去磷酸化，協(xié)同控制制2.己糖激酶己糖激酶乙酰乙酰CoA和脂肪酸對酶有抑制造用和脂肪酸對酶有抑制造用產(chǎn)物產(chǎn)物6-磷酸葡萄糖是變構(gòu)抑制劑磷酸葡萄糖是變構(gòu)抑制劑 果糖果糖-6-磷酸磷酸果糖果糖-1，6-二磷酸二磷酸只出如今糖酵解中只出如今糖酵解中葡萄糖葡萄糖-6-磷酸參與很多代謝途磷酸參與很多代謝途糖酵解最關(guān)鍵酶：磷酸果糖激酶糖酵解最關(guān)鍵酶：磷酸果糖激酶 不是己糖激酶不是己糖激酶 3.3.丙酮酸激酶丙酮