生物化学-糖酵解-课件-ppt.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第八章 糖酵解,重点：,糖酵解的,反应途径,糖酵解过程中的,能量转变,糖酵解的,调节,1,糖的分解代谢,生物体中提供能量的主要物质是,ATP,，而,ATP,的形成主要有,糖的分解,代谢产生,葡萄糖,酵解,丙酮酸,OX,乙酰,CoA,三羧酸循环,CO,2,+H,2,O,无氧分解,（有氧、无氧）,有氧分解,（有氧）,2,一、糖酵解,（,glycolysis),概念,也称,EMP,（,Embden,Meyerhof,途径），,指葡萄糖在无氧条件下分解生成,2,分子丙酮酸并释放出能量的过程。,总反应式：,Glc+2Pi+2ADP+2NAD,+,2,丙酮酸,2ATP+2NADH+H,+,+2H,2,O,它是,氧化磷酸化,和,三羧酸循环,的前奏。,是动物、植物、微生物细胞中葡萄糖分解产生能量的共同代谢途径。,3,二、糖酵解途径的实验依据,酵母抽提液的发酵速度比完整酵母慢，且逐渐缓慢直至停顿,如果加入无机磷酸盐，可以恢复发酵速度，但不久又会再次缓慢，同时加入的磷酸盐浓度逐渐下降。,上述现象说明在发酵过程中需要磷酸，可能磷酸与葡萄糖代谢中间产物生成了糖磷酸酯。完整细胞可通过,ATP,水解提供磷酸。,4,将酵母液透析后就会失去发酵能力,将酵母液加热到,50,也会失去发酵能力,将经过透析失活的酵母液混合在一起后又恢复发酵能力,由此推断发酵需要两类物质：一是热不稳定的，不可透析的组分即酶；二是热稳定的可透析的组分，如辅酶、,ATP,、金属离子等。,5,碘乙酸对酵母生长有抑制作用,将葡萄糖、酵母抽提液及碘乙酸一起保温，可以分离出少量的磷酸丙糖（主要是,3-,磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮的平衡混合物）,因此推断磷酸己糖可能裂解为两分子三碳糖，而碘乙酸对三碳糖进一步分解的酶有抑制作用。,6,氟化钠对酵母生长也有抑制作用,将,1,6-,二磷酸果糖或磷酸丙糖、酵母抽提液以及氟化钠一起保温有磷酸甘油酸积累（,3-,和,2-,磷酸甘油酸的平衡混合物）,由此推断,3-,磷酸甘油酸是,3-,磷酸甘油醛的氧化产物，,2-,磷酸甘油酸又是前者变位后的产物，氟化钠对,2-,磷酸甘油酸进一步反应的酶有抑制作用,7,三、糖酵解途径,场所,:,细胞质,(,胞液,),中,氧气,:,不需要,8,糖酵解过程,b,1,9,糖酵解可分为两个阶段：,1,分子葡萄糖分解为,2,分子丙酮酸需经,10,步反应,，前,5,步反应为,准备阶段,，,1Glc,转变为,2,三碳物：磷酸二羟丙酮和,3-,磷酸甘油醛，,消耗,2ATP,。,第二阶段是,能量获得阶段,（,payoff phase),，,3-,磷酸甘油醛转变为丙酮酸，,生成,4ATP,和,2NADH+H,+,。,葡萄糖的碳架分解产生丙酮酸、磷酸化,ADP,产生,ATP,、产生的氢转变为,NADH,。,10,（一）葡萄糖的磷酸化,第一阶段的反应,催化这一反应的酶有,己糖激酶,和,葡萄糖激酶,。,己糖激酶,专一性弱，,Km,值小，存在所有的细胞内；,别构调节酶,受,ADP,和葡萄糖,6-,磷酸的变构抑制,。,葡萄糖激酶,专一行强，,Km,值高，,在肝脏中,，当肝糖浓度较高时，催化葡萄糖,6-,磷酸的合成，维持血糖的稳定,.,11,糖酵解过程中的中间产物都带有磷酸基团，它们的意义在于：,1.,磷酸化导致负离子，使分子产生极性，使产物不致流失到膜外；,2.,磷酸基团起一种信号作用，易于被酶识别；,3.,磷酸基团最终形成,ATP,，保存了能量。,12,该酶有绝对的底物专一性和立体专一性。,6PG,E4P,和,S7P,等是该酶的竞争性抑制剂。,13,（三）果糖,6-,磷酸生成果糖,1,6,二磷酸,这是一个不可逆反应。,催化该反应的是一种,变构调节酶,，也是酵解过程中,最重要,的限速酶。,ATP,有抑制作用，,AMP,可消除这种抑制作用。,H,+,对该酶也有一种抑制作用，这可防止乳酸中毒。,该反应对下一步的裂解做好了准备。,14,（四）果糖,-1,6-,二磷酸转变成 三碳化合物,该反应的标准自由能表明该反应是趋向与缩合，但在细胞中由于底物浓度的驱动，反应趋向于裂解。,两个三碳糖相同的原子序号其来源不同。,15,（五）二羟丙酮转变成甘油醛,3-,磷酸,该反应尽管平衡点处二羟丙酮的浓度要高，但由于后续反应对甘油醛的消耗，导致反应趋向甘油醛方向。,丙糖磷酸异构酶,16,第二阶段的反应,该反应中,产生第一个还原型的辅酶,I(NADH,H,+,),同时吸收,1,分子无机磷酸。,碘乙酸是一种不可逆抑制剂,，它与,-SH,结合。,砷酸,使得其氧化作用与磷酸化作用解偶联，即反应仍进行，但未形成高能磷酸键。,砷酸的结构和磷酸类似，故是该酶的竞争性抑制剂。但产物为,1,砷酸，,3-,磷酸甘油酸，后者易水解成,3-,磷酸甘油酸。,高能键,17,(,二）由,1,3-,二磷酸甘油酸生成,3,磷酸甘油酸,这是酵解过程,第一个产生,ATP,的部位,。,18,（三）,3-,磷酸甘油酸转变成,2-,磷酸甘油酸,该反应通过一个中间产物,:2,3-,二磷酸甘油酸。当,3-,磷酸甘油酸与酶结合后，酶分子上的磷酸转移到,2,位，生成,2,3-,二磷酸甘油酸，使酶分子的活性部位再结合,1,分子的磷酸，同时产生游离的,2-,磷酸甘油酸。,19,（四）,2-,磷酸甘油酸脱水生成烯醇式丙酮酸,这一步反应的作用是为下一步将其高能状态转变成,ATP,作准备。,氟化物,是酶的强抑制剂。氟与镁、磷酸形成复合物，取代酶分子上镁的位置使酶失活。,Mg2+,高能磷酸化合物,20,（五）磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸并产生,ATP,这是第二个产生,ATP,的部位，生成的丙酮酸是共同途径的终产物，无氧发酵和有氧呼吸在此之后开始分支。,丙酮酸激酶是一个变构调节酶，,ATP,、长链脂肪酸、乙酰,CoA,、丙氨酸为负调节物；果糖,-1,，,6-,二磷酸和磷酸烯醇式丙酮酸为正调节物。,Mg2+,21,四、酵解过程中能量的产生,以葡萄糖为起点,无氧情况下,:,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，还生成,2,分子,NADH,净增,2ATP,葡萄糖,2Pi+2ADP+2NAD,+,2,丙酮酸,2ATP+2NADH+2H,+,+2H,2,O,22,五、丙酮酸的去路,丙酮酸,无氧或,相对缺氧,有氧：,酒精发酵,乳酸发酵,乳酸脱氢酶,丙酮酸 乳酸,丙酮酸,丙酮酸脱羧酶,乙醛,乙醇,乙醇脱氢酶,丙酮酸,CO,2,+H,2,O,氧化脱羧,CH,3,COSCoA,TCA cycle,肌肉中：,酵母菌中：,五、丙酮酸的去路,23,六、,NADH+H,+,的命运,无氧条件下,:,通过乙醇发酵受氢，解决重氧化,通过乳酸发酵受氢，解决重氧化,有氧条件下,:,通过呼吸链递氢，最终生成,H,2,O,并生成,ATP,24,乳酸生成,(,发酵,),动物包括人在剧烈运动时或供氧不足时：,25,丙酮酸,丙酮酸脱羧酶,乙醛,乙醇,乙醇脱氢酶,酒精发酵,酵母在无氧条件下，进行乙醇发酵。,CO,2,NADH,NAD,26,七、糖酵解作用的调节,糖酵解代谢途径有三个关键酶：,己糖激酶,磷酸果糖激酶,丙酮酸激酶,三种酶催化的反应均为不可逆的，因此，都具有调节糖酵解的作用。,其中，,磷酸果糖激酶,所催化的反应是糖酵解的,限速步骤,。,27,1.,磷酸果糖激酶（,PFK,）的调节,ATP,：高浓度的,ATP,使酶与底物,F-6-P,的亲和力降,低，从而抑制该酶活性。,柠檬酸：通过加强,ATP,的抑制效应来抑制该酶的,活性。,H+,抑制,果糖,-2,6-,二磷酸,：是该酶的,强激动剂,。能提高,果糖激酶与果糖,6,磷酸的亲合力，并降,低,ATP,的抑制效应。别构调控。,前馈刺激作用,F-6-P F-2,6-2P,28,29,30,2.,己糖激酶的调节,该酶受其催化产物,G-6-P,的抑制,。,3.,丙酮酸激酶的调节,果糖,-1,6-,二磷酸,对该酶有,激活,作用；,ATP,是该酶的变构,抑制,剂；,丙氨酸,为该酶的变构,抑制,剂；,共价修饰调节,：该酶的,去磷酸化,形式为,活性,形,式；磷酸化形式为非活性形式。,高浓度葡萄糖,促进该酶的去磷酸化；,31,32,八、其它糖进入糖酵解的途径,33,九、糖酵解的生理意义,（,1,）,在无氧和缺氧条件下，作为糖分解供能的补,充途径。,（,2,）在有氧条件下，作为某些组织细胞（如：成,熟的红细胞）主要的供能途径。,（,3,）提供生物合成所需的前体物质；,（,4,）糖酵解不仅是葡萄糖的降解途径，也是其它,一些单糖的分解代谢途径；,（,5,）为糖的彻底氧化分解作了准备。,34,