生物化学-第二十二章-糖酵解.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,*,糖代谢,有关糖的概念和分类,1,糖,:,多羟基醛或是酮及其缩聚物,.,2,分类,:,单糖、寡糖、多糖,一 单糖,:,最简单的糖，不能被水解为更小的糖单位。自然界的单糖以两种结构：开链形式、半缩醛,重要的己糖包括：葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖等。,-D-,吡喃葡萄糖,-D-,吡喃半乳糖,-D-,吡喃甘露糖,-D-,呋喃果糖,二、寡糖,:,20,个一下单糖缩合成的聚合物,蔗糖,葡萄糖,-,，（,12,）果糖苷,糖原结构图,糖代谢途径,一、,糖酵解概述,二、糖酵解的全部反应,三、,NADH,和丙酮酸的命运,在有氧状态下,NADH,和丙酮酸的命运,在缺氧或无氧状态下,NADH,和丙酮酸的命运,四、其他物质进入糖酵解,五、糖酵解的生理功能,六、,糖酵解的调节,葡萄糖的可得性,己糖激酶和葡糖激酶的调节,PFK-1,的调节,丙酮酸激酶的调节,提纲,第二十二章 糖酵解,糖酵解概述,发生在所有的活细胞,位于细胞质基质,共有十步反应组成,在所有的细胞都相同，但速率不同。,两个阶段：,第一个阶段,投资阶段或引发阶段,:,葡萄糖,F-1,6-2P 2G-3-P,第二个阶段,获利阶段：产生,2,丙酮酸,+2ATP,丙酮酸的三种命运,糖酵解的两阶段反应,能量投资阶段,葡萄糖,(,6C),3-,磷酸甘油醛,(2-3C),(G3P,或,GAP),2 ATP -,消化,0 ATP -,产生,0 NADH-,产生,2ATP,2ADP+,P,C-C-C-C-C-C,C-C-C,C-C-C,能量收获阶段,甘油醛,-3-,磷酸,(2-3C),(G3P,或,GAP),丙酮酸,(2-3C),(PYR),0 ATP -,消耗,4 ATP -,产生,2 NADH-,产生,4ATP,4ADP+,P,C-C-C C-C-C,C-C-C C-C-C,GAP,GAP,(PYR),(PYR),糖酵解的全部反应,休要惊慌,!,你所要记忆的是,总反应、三步限速步骤,、,两步底物磷酸化反应,和,一步脱氢氧化,。,葡萄糖的磷酸化,激酶：能够催化磷酸基从,ATP,转移到某受体分子的酶，需要两价的金属离子（,Mg2+,）。,不可逆反应，消耗ATP,反应,1,：葡萄糖的磷酸化,第一步不可逆反应,由己糖激酶或葡萄糖激酶催化,引发反应,ATP,被消耗，以便后面得到更多的,ATP,ATP,的消耗使葡萄糖的磷酸化能够自发地进行,己糖激酶和葡萄糖激酶的比较,葡萄糖被磷酸化的意义,磷酸葡糖的异构化,反应,2:,磷酸葡糖的异构化,6-,磷酸葡糖,-,转变成,6-,磷酸果糖,由磷酸己糖异构酶催化,2-,脱氧,6-,磷酸葡糖也能够与此酶的活性中心结合，所以无法完成反应，反而因为它占据活性中心而抑制酶的活性。,磷酸果糖的磷酸化,酶，PFK-1 不可逆，限速步骤,消耗ATP,反应,3:,磷酸果糖的磷酸化,是糖酵解的限速步骤,!,是第二步不可逆反应,由磷酸果糖激酶,-1,（,PFK-1,）催化,糖酵解第二次引发反应,有大的自由能降低，受到高度的调控,1,6-,二磷酸果糖的裂解,反应,4:1,6-,二磷酸果糖的裂解,C,6,被切成,2 C,3,由醛缩酶催化,有两类醛缩酶，第一类来源于动物，为共价催化，在反应中，底物与活性中心的赖氨酸残基形成共价的,Schiff,碱中间物；第二类主要来源于其它生物，其活性中心含有二价的,Zn,2,，为金属催化。,第一类醛缩酶,第二类醛缩酶,醛缩酶的催化机制,磷酸丙糖异构酶催化的反应及其作用机理,反应,5:,磷酸丙糖的异构化,磷,酸二羟丙酮转变成,3-,磷酸甘油醛,磷酸丙糖异构酶（,TIM,）,活性中心的,Glu,充当广义碱催化剂,糖酵解第二个阶段的反应,产生,4 ATP,导致糖酵解净产生,2ATP,涉及两个高能磷酸化合物,1,3 BPG,PEP,3-,磷酸甘油醛被氧化成,1,3-,二磷酸甘油酸,这是整个糖酵解途径唯一的一步氧化还原反应,由,3-,磷酸甘油醛脱氢酶催化,产生,1,3-BPG,和,NADH,为巯基酶，使用共价催化，,碘代乙酸和有机汞,能够抑制此酶活性。,砷酸,在化学结构和化学性质与,Pi,极为相似，因此可以代替无机磷酸参加反应，形成,1-,砷酸,-3-,磷酸甘油酸，但这样的产物很容易自发地水解成为,3-,磷酸甘油酸并产生热，无法进入下一步底物水平磷酸化反应。,3-,磷酸甘油醛脱氢酶催化的反应及其作用机理,半缩硫醛,反应,6:3-,磷酸甘油醛的脱氢,碘代乙酸和甲基汞抑制,3-,磷酸甘油醛脱氢酶的机理,第一步底物水平的磷酸化,反应,7:,第一步底物水平的磷酸化,从高能磷酸化合物合成,ATP,由磷酸甘油酸激酶催化,红细胞内存在生成,2,3-BPG,的支路,磷酸甘油酸变位酶催化的反应及其作用机理,反应,8:,磷酸甘油酸的变位,磷酸基团从,C-3,转移到,C-2,由磷酸甘油酸变位酶催化,不同来源的变位酶具有不同的催化机制，一类需要,2,3-BPG,作为辅助因子，并需要活性中心的一个,His,残基；另一类则不需要,2,3-BPG,，其变位实际上是,3-,磷酸甘油酸分子内的磷酸基团的转移。,PEP,的合成,氟合物能够与,Mg 2,和磷酸基团形成络化物，而干扰,2-,磷酸甘油酸与烯醇化的结合从而抑制该酶的活性。,反应,9:PEP,的形成,第二次底物水平的磷酸化,反应,10:,第二步底物水平的磷酸化,PEP,转化成丙酮酸，同时产生,ATP,是第三步不可逆反应,由丙酮酸激酶催化,产生两个,ATP,，可被视为糖酵解途径最后的能量回报。,G,为大的负值,受到调控,!,化学反应总结,一步脱氢反应产生,2NADH,二次底物磷酸化共产生,4ATP,，另消耗,2ATP,，净得,2ATP,三步不可逆过程和限速步骤：,GG6P,，,F6PF1,6P,磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸。,糖酵解反应化学计算,葡萄糖,+2ATP+2NAD,+,+4ADP+2Pi2,丙酮酸,+2ADP+2NAD,H+,2H,+,+4ATP+2H,2,O,NADH,和丙酮酸的去向,取决于细胞有氧还是无氧？,在有氧状态下,NADH,和丙酮酸的命运,NADH,的命运：,NADH,在呼吸链被彻底氧化成,H,2,O,并产生更多的,ATP,。,丙酮酸的命运：,丙酮酸经过线粒体内膜上丙酮酸运输体与质子一起进入线粒体基质，被基质内的丙酮酸脱氢酶系氧化成乙酰,-CoA,在缺氧状态或无氧状态下,NADH,和丙酮酸的命运,乳酸发酵,酒精发酵,丙酮酸的代谢去向,丙酮酸的代谢去向,丙酮酸脱羧酶,乙醇脱氢酶,线粒体内膜上的,3-,甘油磷酸穿梭系统,苹果酸,-,天冬氨酸穿梭系统,丙酮酸转变成乙酰,-CoA,的四步反应,丙酮酸脱氢酶系,砒霜的毒性机理,丙酮酸的代谢去向,丙酮酸脱羧酶,乙醇脱氢酶,糖酵解的其他底物,甘油、果糖、甘露糖和半乳糖,甘油转变成磷酸二羟基丙酮,果糖和甘露糖通过比较常规的途径进入糖酵解,甘油和其它单糖进入糖酵解的途径,糖酵解的生理意义,产生,ATP,提供生物合成的原料,糖酵解某些中间物的代谢流向,糖酵解的调节,糖酵解活性与细胞的能量状态有关,当,ATP,水平,较高,，糖酵解活性,降低,己糖激酶受到过量,6-,磷酸葡糖的抑制,PFK-1,受到,ATP,和柠檬酸抑制,丙酮酸激酶受到,ATP,抑制,当,ATP,不足,时，糖酵解被,激活,A,M,P,ADP解除,ATP,对,PFK-1,的抑制,F-2,6-BP,解除,ATP,对,PFK-1,的抑制,F-1,6-BP,激活丙酮酸激酶,