生物化學糖酵解市公開課金獎市賽課一等獎課件

1、第八章 糖酵解重點：糖酵解反應路徑糖酵解過程中能量轉(zhuǎn)變糖酵解調(diào)整第1頁糖分解代謝 生物體中提供能量主要物質(zhì)是ATP，而ATP形成主要有糖分解代謝產(chǎn)生葡萄糖酵解丙酮酸OX乙酰CoA三羧酸循環(huán)CO2+H2O無氧分解 （有氧、無氧）有氧分解 （有氧） 第2頁一、糖酵解（glycolysis)概念 也稱EMP（EmbdenMeyerhof路徑），指葡萄糖在無氧條件下分解生成2分子丙酮酸并釋放出能量過程。 總反應式： Glc+2Pi+2ADP+2NAD+ 2丙酮酸2ATP+2NADH+H+2H2O 它是氧化磷酸化和三羧酸循環(huán)前奏。 是動物、植物、微生物細胞中葡萄糖分解產(chǎn)生能量共同代謝路徑。第3頁二、糖酵

2、解路徑試驗依據(jù)酵母抽提液發(fā)酵速度比完整酵母慢，且逐步遲緩直至停頓假如加入無機磷酸鹽，能夠恢復發(fā)酵速度，但很快又會再次遲緩，同時加入磷酸鹽濃度逐步下降。 上述現(xiàn)象說明在發(fā)酵過程中需要磷酸，可能磷酸與葡萄糖代謝中間產(chǎn)物生成了糖磷酸酯。完整細胞可經(jīng)過ATP水解提供磷酸。第4頁將酵母液透析后就會失去發(fā)酵能力將酵母液加熱到50也會失去發(fā)酵能力將經(jīng)過透析失活酵母液混合在一起后又恢復發(fā)酵能力 由此推斷發(fā)酵需要兩類物質(zhì)：一是熱不穩(wěn)定，不可透析組分即酶；二是熱穩(wěn)定可透析組分，如輔酶、ATP、金屬離子等。第5頁碘乙酸對酵母生長有抑制作用將葡萄糖、酵母抽提液及碘乙酸一起保溫，能夠分離出少許磷酸丙糖（主要是3-磷酸甘

3、油醛和磷酸二羥丙酮平衡混合物） 所以推斷磷酸己糖可能裂解為兩分子三碳糖，而碘乙酸對三碳糖深入分解酶有抑制作用。第6頁氟化鈉對酵母生長也有抑制作用將1,6-二磷酸果糖或磷酸丙糖、酵母抽提液以及氟化鈉一起保溫有磷酸甘油酸積累（3-和2-磷酸甘油酸平衡混合物） 由此推斷3-磷酸甘油酸是3-磷酸甘油醛氧化產(chǎn)物，2-磷酸甘油酸又是前者變位后產(chǎn)物，氟化鈉對2-磷酸甘油酸深入反應酶有抑制作用第7頁三、糖酵解路徑 場所:細胞質(zhì)(胞液)中 氧氣:不需要第8頁糖酵解過程b1第9頁糖酵解可分為兩個階段： 1分子葡萄糖分解為2分子丙酮酸需經(jīng)10步反應，前5步反應為準備階段，1Glc轉(zhuǎn)變?yōu)?三碳物：磷酸二羥丙酮和3-磷

4、酸甘油醛，消耗2ATP。第二階段是能量取得階段（payoff phase)，3-磷酸甘油醛轉(zhuǎn)變?yōu)楸?，生?ATP和2NADH +H+。葡萄糖碳架分解產(chǎn)生丙酮酸、磷酸化ADP產(chǎn)生ATP、產(chǎn)生氫轉(zhuǎn)變?yōu)镹ADH。第10頁（一）葡萄糖磷酸化第一階段反應 催化這一反應酶有己糖激酶和葡萄糖激酶。己糖激酶專一性弱，Km值小，存在全部細胞內(nèi)；別構調(diào)整酶,受ADP和葡萄糖6-磷酸變構抑制。 葡萄糖激酶專一行強，Km值高，在肝臟中，當肝糖濃度較高時，催化葡萄糖6-磷酸合成，維持血糖穩(wěn)定. 第11頁糖酵解過程中中間產(chǎn)物都帶有磷酸基團，它們意義在于：1.磷酸化造成負離子，使分子產(chǎn)生極性，使產(chǎn)物不致流失到膜外；2.

5、磷酸基團起一個信號作用，易于被酶識別；3.磷酸基團最終形成ATP，保留了能量。第12頁 該酶有絕正確底物專一性和立體專一性。 6PG,E4P和S7P等是該酶競爭性抑制劑。第13頁（三）果糖6-磷酸生結果糖1,6二磷酸 這是一個不可逆反應。 催化該反應是一個變構調(diào)整酶，也是酵解過程中最主要限速酶。ATP有抑制作用，AMP可消除這種抑制作用。H+對該酶也有一個抑制作用，這可預防乳酸中毒。 該反應對下一步裂解做好了準備。第14頁（四）果糖-1,6-二磷酸轉(zhuǎn)變成 三碳化合物 該反應標準自由能表明該反應是趨向與縮合，但在細胞中因為底物濃度驅(qū)動，反應趨向于裂解。 兩個三碳糖相同原子序號其起源不一樣。第15

6、頁（五）二羥丙酮轉(zhuǎn)變成甘油醛3-磷酸該反應盡管平衡點處二羥丙酮濃度要高，但因為后續(xù)反應對甘油醛消耗，造成反應趨向甘油醛方向。丙糖磷酸異構酶第16頁第二階段反應 該反應中產(chǎn)生第一個還原型輔酶I(NADHH+),同時吸收1分子無機磷酸。碘乙酸是一個不可逆抑制劑，它與-SH結合。砷酸使得其氧化作用與磷酸化作用解偶聯(lián)，即反應仍進行，但未形成高能磷酸鍵。砷酸結構和磷酸類似，故是該酶競爭性抑制劑。但產(chǎn)物為1砷酸，3 -磷酸甘油酸，后者易水解成3 -磷酸甘油酸。高能鍵第17頁(二）由1,3-二磷酸甘油酸生成3磷酸甘油酸這是酵解過程第一個產(chǎn)生ATP部位。第18頁（三）3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成2-磷酸甘油酸 該反應

7、經(jīng)過一個中間產(chǎn)物:2,3-二磷酸甘油酸。當3-磷酸甘油酸與酶結合后，酶分子上磷酸轉(zhuǎn)移到2位，生成 2,3-二磷酸甘油酸，使酶分子活性部位再結合1分子磷酸，同時產(chǎn)生游離2-磷酸甘油酸。第19頁（四）2-磷酸甘油酸脫水生成烯醇式丙酮酸 這一步反應作用是為下一步將其高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變成ATP作準備。 氟化物是酶強抑制劑。氟與鎂、磷酸形成復合物，取代酶分子上鎂位置使酶失活。Mg2+高能磷酸化合物第20頁（五）磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變成丙酮酸并產(chǎn)生ATP 這是第二個產(chǎn)生ATP部位，生成丙酮酸是共同路徑終產(chǎn)物，無氧發(fā)酵和有氧呼吸在此之后開始分支。 丙酮酸激酶是一個變構調(diào)整酶，ATP、長鏈脂肪酸、乙酰CoA、丙氨酸為

8、負調(diào)整物；果糖-1，6-二磷酸和磷酸烯醇式丙酮酸為正調(diào)整物。Mg2+第21頁四、酵解過程中能量產(chǎn)生 以葡萄糖為起點 無氧情況下: GG-6-P -1ATP F-6-PF-1，6-dip -1ATP 2 1,3-二磷酸甘油酸2甘油酸-3-磷酸 +2ATP 2PEP2Py +2ATP 除2分子ATP外，還生成2分子NADH 凈增2ATP葡萄糖2Pi+2ADP+2NAD+ 2丙酮酸2ATP+2NADH+2H+2H2O 第22頁五、丙酮酸去路丙酮酸 無氧或 相對缺氧 有氧： 酒精發(fā)酵 乳酸發(fā)酵乳酸脫氫酶丙酮酸 乳酸 丙酮酸 丙酮酸脫羧酶乙醛乙醇乙醇脫氫酶丙酮酸 CO2+H2O 氧化脫羧CH3COSCo

9、ATCA cycle肌肉中： 酵母菌中： 五、丙酮酸去路 第23頁六、NADH+H+命運 無氧條件下: 經(jīng)過乙醇發(fā)酵受氫，處理重氧化 經(jīng)過乳酸發(fā)酵受氫，處理重氧化 有氧條件下: 經(jīng)過呼吸鏈遞氫，最終生成H2O,并生成ATP第24頁乳酸生成 (發(fā)酵)動物包含人在猛烈運動時或供氧不足時：第25頁丙酮酸 丙酮酸脫羧酶乙醛乙醇乙醇脫氫酶酒精發(fā)酵 酵母在無氧條件下，進行乙醇發(fā)酵。CO2NADHNAD第26頁七、糖酵解作用調(diào)整 糖酵解代謝路徑有三個關鍵酶： 己糖激酶 磷酸果糖激酶 丙酮酸激酶 三種酶催化反應均為不可逆，所以，都含有調(diào)整糖酵解作用。 其中，磷酸果糖激酶所催化反應是糖酵解限速步驟。第27頁1.

10、磷酸果糖激酶（PFK）調(diào)整 ATP：高濃度ATP使酶與底物F-6-P親和力降 低，從而抑制該酶活性。 檸檬酸：經(jīng)過加強ATP抑制效應來抑制該酶 活性。 H+抑制 果糖-2,6-二磷酸：是該酶強激動劑。能提升 果糖激酶與果糖6磷酸親協(xié)力，并降 低ATP抑制效應。別構調(diào)控。 前饋刺激作用 F-6-P F-2,6-2P第28頁第29頁第30頁2.己糖激酶調(diào)整 該酶受其催化產(chǎn)物G-6-P抑制。3.丙酮酸激酶調(diào)整 果糖-1,6-二磷酸對該酶有激活作用； ATP是該酶變構抑制劑； 丙氨酸為該酶變構抑制劑； 共價修飾調(diào)整：該酶去磷酸化形式為活性形 式；磷酸化形式為非活性形式。 高濃度葡萄糖促進該酶去磷酸化；第31頁第3