生物化学第22章糖酵解作用学习PPT教案.pptx
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1、糖酵解作用糖酵解作用 糖酵解是葡萄糖通过一系列的生化反应,糖酵解是葡萄糖通过一系列的生化反应,逐步氧化成小分子化合物,并释放出能量合成逐步氧化成小分子化合物,并释放出能量合成ATP的过程。糖酵解途径从葡萄糖开始,到生的过程。糖酵解途径从葡萄糖开始,到生成成2分子丙酮酸为止,在途径的前期消耗分子丙酮酸为止,在途径的前期消耗2分子分子ATP,后期合成,后期合成4分子分子ATP,所以途径运行的结,所以途径运行的结果,果,1分子葡萄糖可以产生分子葡萄糖可以产生2分子分子ATP。 糖酵解途径在胞质溶胶中进行。糖酵解途径在胞质溶胶中进行。 无氧呼吸无氧呼吸 糖酵解途径是呼吸途径的一部分,其产物丙糖酵解途径
2、是呼吸途径的一部分,其产物丙酮酸有多种去向,在酵母菌中,丙酮酸转变成乙酮酸有多种去向,在酵母菌中,丙酮酸转变成乙醇和醇和CO2;在肌肉中,丙酮酸转变成乳酸。从丙;在肌肉中,丙酮酸转变成乳酸。从丙酮酸到乙醇及从丙酮酸到乳酸的代谢途径是在无酮酸到乙醇及从丙酮酸到乳酸的代谢途径是在无氧条件下进行的,所以把糖酵解途径加上丙酮酸氧条件下进行的,所以把糖酵解途径加上丙酮酸转变成乙醇或乳酸称为无氧呼吸。转变成乙醇或乳酸称为无氧呼吸。有氧呼吸有氧呼吸 在有氧条件下,丙酮酸进入柠檬酸循环途在有氧条件下,丙酮酸进入柠檬酸循环途径,在柠檬酸循环途径中彻底氧化成径,在柠檬酸循环途径中彻底氧化成CO2。柠。柠檬酸循环途
3、径中产生的檬酸循环途径中产生的NADH进入呼吸电子传进入呼吸电子传递链,在呼吸电子传递链中产生大量的递链,在呼吸电子传递链中产生大量的ATP,最终将最终将NADH中的电子交给中的电子交给O2,生成,生成H2O。所。所以把糖酵解途径、柠檬酸循环加上呼吸电子传以把糖酵解途径、柠檬酸循环加上呼吸电子传递链合称为有氧呼吸途径。递链合称为有氧呼吸途径。 呼吸途径示意图呼吸途径示意图细胞质细胞质线粒体线粒体二、糖酵解过程概述二、糖酵解过程概述 由葡萄糖经历丙酮酸最后生成乳酸,称为酵解由葡萄糖经历丙酮酸最后生成乳酸,称为酵解过程,其碳原子的变化可作如下概括:过程,其碳原子的变化可作如下概括: CCCCCC
4、CCC + CCC 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 葡萄糖(六碳糖)葡萄糖(六碳糖) 三碳糖三碳糖 三碳糖三碳糖 CH3CH(OH)COO + + CH3CH(OH)COO 1 1 2 2 3 3 6 6 5 5 4 4 乳乳酸酸 乳酸乳酸(酵解过程酵解过程)发酵过程发酵过程 由葡萄糖经历丙酮酸最后生成乙醇,称为发酵由葡萄糖经历丙酮酸最后生成乙醇,称为发酵过程,其碳原子的变化可作如下概括:过程,其碳原子的变化可作如下概括: CCCCCC CCC + CCC 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 1 1 2 2 3 3 4
5、 4 5 5 6 6 葡萄糖(六碳糖)葡萄糖(六碳糖) 三碳糖三碳糖 三碳糖三碳糖 CH3CH2OH + CO2 + CH3CH2OH + CO2 1 1 2 3 2 3 6 6 5 5 4 4 乙醇乙醇 乙醇乙醇酵解途径的能量代谢酵解途径的能量代谢 从从能量的观点出发,可以将酵解过程划分为两能量的观点出发,可以将酵解过程划分为两个方面,一方面从葡萄糖转变为乳酸是物质的分解个方面,一方面从葡萄糖转变为乳酸是物质的分解过程,伴有自由能的释放。另一方面有过程,伴有自由能的释放。另一方面有ATP的合成,的合成,这是吸收能量的过程。这是吸收能量的过程。葡萄糖葡萄糖 2乳酸乳酸 G10=196.7kJ/
6、mol2ADP + 2Pi 2ATP + 2H2O G20= 61.1kJ/mol总能量变化为总能量变化为 G0=G10+ G20=135.6kJ/mol 其中由其中由ATP捕获的能量的比例为捕获的能量的比例为 61.1/196.7 100% = 31% 三、糖酵解和酒精三、糖酵解和酒精发酵的全过程图解发酵的全过程图解 糖酵解途径中磷酸化中糖酵解途径中磷酸化中间产物的意义间产物的意义 应该注意的是,糖酵解过程中由葡萄糖到所有应该注意的是,糖酵解过程中由葡萄糖到所有的中间产物都是以磷酸化合物的形式参与反应的。的中间产物都是以磷酸化合物的形式参与反应的。中间产物磷酸化至少有三种意义:中间产物磷酸化
7、至少有三种意义:带有负电荷的磷酸基团使中间产物具有极性,从带有负电荷的磷酸基团使中间产物具有极性,从而使这些产物不易透过脂膜而失散;而使这些产物不易透过脂膜而失散;磷酸基团在各反应步骤中,对酶来说,起到信号磷酸基团在各反应步骤中,对酶来说,起到信号基团的作用,有利于与酶结合而被催化;基团的作用,有利于与酶结合而被催化;磷酸基团经酵解作用后,最终形成磷酸基团经酵解作用后,最终形成ATP的末端磷的末端磷酸基团,因此具有保存能量的作用。酸基团,因此具有保存能量的作用。 四、糖酵解第一阶段的反应四、糖酵解第一阶段的反应己糖激酶己糖激酶Mg 2+葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖6-6-磷酸磷酸(一)葡萄糖的磷
8、酸化(一)葡萄糖的磷酸化(二)葡萄糖-6-磷酸异构化形成果糖-6-磷酸 磷酸葡萄糖异构酶磷酸葡萄糖异构酶葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸 果糖果糖-6-6-磷酸磷酸(三)果糖-6-磷酸形成果糖-1,6-二磷酸 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶Mg 2+果糖果糖-6-6-磷酸磷酸 果糖果糖-1,6-1,6-二磷酸二磷酸(四)果糖-1,6-二磷酸转变为甘油醛-3-磷酸和二羟丙酮磷酸 醛缩酶醛缩酶果糖果糖-1,6-1,6-二磷酸二磷酸 二羟丙酮磷酸二羟丙酮磷酸 甘油醛甘油醛-3-3-磷酸磷酸(五)二羟丙酮磷酸转变为甘油醛-3-磷酸 丙糖磷酸丙糖磷酸异构酶异构酶五、酵解第二阶段的反应五、酵解第二阶段的反应甘油醛
9、甘油醛-3-3-磷酸磷酸脱氢酶脱氢酶 砷酸盐是磷酸的类似物,可以代替磷酸结合砷酸盐是磷酸的类似物,可以代替磷酸结合到甘油酸的到甘油酸的1位,并很快水解,使得不能形成位,并很快水解,使得不能形成1,3-二磷酸甘油酸,不能产生二磷酸甘油酸,不能产生ATP,导致解偶联。,导致解偶联。 甘油醛甘油醛-3-3-磷酸磷酸 1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸(一)甘油醛(一)甘油醛-3-磷酸氧化成磷酸氧化成1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸(二)1,3-二磷酸甘油酸转移高能磷酸基团形成ATP 磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶Mg 2+1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸(三
10、)3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸 3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶 (四)2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸 烯醇化酶烯醇化酶 2- 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸Mg 2+ 或或 Mn2+(五)磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸并产生一个ATP分子 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸丙酮酸丙酮酸激酶丙酮酸激酶Mg 2+ 或或 Mn2+六、由葡萄糖转变为两分六、由葡萄糖转变为两分子丙酮酸能量转变的估算子丙酮酸能量转变的估算 总反应式为:总反应式为:葡萄糖葡萄糖 + 2Pi + 2ADP + 2NAD+
11、 2丙酮酸丙酮酸 + 2ATP + 2NADH + 2H+ + 2H2O 糖酵解过程中各步反应糖酵解过程中各步反应的能量变化的能量变化反应内容反应内容酶酶G(kJ/mol)1. GATP G-6-P + ADP己糖激酶己糖激酶33.472. G-6-P F-6-P磷酸葡糖磷酸葡糖异构酶异构酶2.513. F-6-P + ATP F-1,6-2P + ADP磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶22.184. F-1,6-2P DHAP + GAP醛缩酶醛缩酶1.255. DHAP GAP丙丙糖磷酸糖磷酸异构酶异构酶2.516. GAP + Pi + NAD+ 1,3-BPG + NADH + H+甘油醛甘油
12、醛-3-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶1.677. 1,3-BPG + ADP 3-PG + ATP磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶1.268. 3-PG 2-PG磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶0.849. 2-PG PEP + H2O烯醇化酶烯醇化酶3.3510. PEP + ADP pyruvate + ATP丙酮酸激酶丙酮酸激酶16.74return七、丙酮酸的去路七、丙酮酸的去路 动物(包括人),在剧烈运动时,或由于呼吸、动物(包括人),在剧烈运动时,或由于呼吸、循环系统障碍而供氧不足时,缺氧的细胞必需用糖循环系统障碍而供氧不足时,缺氧的细胞必需用糖酵解产生的酵解产生的ATP分子暂时满足对能量的需
13、要。为了使分子暂时满足对能量的需要。为了使甘油醛甘油醛-3-磷酸继续氧化,必须源源不断地提供氧化磷酸继续氧化,必须源源不断地提供氧化型的型的NAD +,由乳酸脱氢酶催化的丙酮酸还原,使得,由乳酸脱氢酶催化的丙酮酸还原,使得NADH氧化成氧化成NAD +,丙酮酸还原成乳酸。,丙酮酸还原成乳酸。 (一)生成乳酸(一)生成乳酸丙酮酸生成乳酸的反应丙酮酸生成乳酸的反应乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶 丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸酵解的总反应式酵解的总反应式 在无氧条件下,每分子葡萄糖代谢形成乳酸的总在无氧条件下,每分子葡萄糖代谢形成乳酸的总反应方程式如下:反应方程式如下:C6H12O6 + 2ADP + 2Pi 2C3
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