糖酵解课程学习.pptx
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1、会计学1糖酵解糖酵解第一页,共39页。9.1 糖酵解包括糖酵解包括10步酶催化反应步酶催化反应 9.2 酵母于厌氧条件下可将丙酮酸转化成乙醇酵母于厌氧条件下可将丙酮酸转化成乙醇 9.3 在绝大多数细胞中丙酮酸可以转化为乳酸在绝大多数细胞中丙酮酸可以转化为乳酸 9.4 酵解反应中有酵解反应中有3个调控酶个调控酶 9.5 巴斯德(巴斯德(Pasteur)效应)效应(xioyng)是指氧存在下酵解速度降低是指氧存在下酵解速度降低 第2页/共39页第二页,共39页。首先接触的是糖代谢的两个途径:糖酵解和柠檬酸循环。下图给出了糖酵解和柠檬酸循环两个途径之间的关系。在糖酵解途径中葡萄糖转化为三碳酸丙酮酸。
2、丙酮酸有3种主要的去路:(a)丙酮酸氧化脱羧形成乙酰CoA,乙酰CoA进入柠檬酸循环。(b)丙酮酸可以转化为乙醇(无氧),这一过程称之酒精发酵。(c)丙酮酸在某些环境条件下(如缺氧),它可以还原为乳酸(r sun)。柠檬酸循环是一个可以将乙酰CoA中的乙酰成分完全氧化为CO2和水的途径。乙酰成分的彻底氧化是个产能过程,产生的大部分能量是以NAD和FAD的还原形式NADH和FADH2保存的。第3页/共39页第三页,共39页。葡萄糖的分解代葡萄糖的分解代谢谢葡萄糖葡萄糖2 乙醇乙醇(y chn)2 乳酸乳酸(r sun)2 丙酮酸丙酮酸2乙酰乙酰CoA酵酵解解柠檬酸柠檬酸循环循环(xnhun)第4
3、页/共39页第四页,共39页。葡萄糖葡萄糖2 乳酸乳酸(r sun)2 丙酮酸丙酮酸2 CO2 2 乙醇乙醇(y chn)6 CO2 6H2O无氧无氧 酵解酵解 有氧氧化有氧氧化(ynghu)无氧酒精发无氧酒精发酵酵氧化磷酸化氧化磷酸化第5页/共39页第五页,共39页。9.1 糖酵解包括糖酵解包括10步酶催化反应步酶催化反应 糖糖酵酵解解是是通通过过一一系系列列酶酶促促反反应应将将葡葡萄萄糖糖降降解解成成丙丙酮酮酸酸并并伴伴有有ATP生生成成的的过过程程途途径径。糖糖酵酵解解是是动动物物、植植物物以以及及微微生生物物细细胞胞中中葡葡萄萄糖糖分分解解产产生生能能量量的的共共同同代代谢谢途途径径。
4、事事实实上上在在所所有有的的细细胞胞中中都都存存在在着着糖糖酵酵解解途途径径,对对于于某某些些细细胞胞,糖糖酵解是唯一生成酵解是唯一生成ATP的途径。的途径。糖糖酵酵解解途途径径涉涉及及10个个酶酶催催化化反反应应,途途径径中中的的酶酶都都位位于于细细胞胞质质中中,一一分分子子葡葡萄萄糖糖通通过过该该途途径径被被转转换换成成两两分分子子丙丙酮酮酸酸。糖糖酵酵解解的的10个个反反应应可可以以分分为为(fn wi)己己糖糖和和丙丙糖糖两两个个阶阶段段。己己糖糖阶阶段段是是从从葡葡萄萄糖糖到到果果糖糖-1,6-二二磷磷酸酸,丙丙糖糖阶阶段段是是从从果果糖糖-1,6-二二磷磷酸酸裂裂解解转转换换为为两
5、两个个三三碳碳的的磷磷酸酸丙丙糖糖开开始到糖酵解的产物丙酮酸为止。始到糖酵解的产物丙酮酸为止。第6页/共39页第六页,共39页。葡萄糖酵解过程葡萄糖酵解过程(guchng)第7页/共39页第七页,共39页。见教材下册见教材下册P66,糖酵解过程,糖酵解过程(guchng)中,中间产物磷酸化的中,中间产物磷酸化的重要意义是:重要意义是:(1)(2)(3)第8页/共39页第八页,共39页。糖酵解包括糖酵解包括10步酶催化反应步酶催化反应1、己己糖糖激激酶酶(jmi)催催化化葡葡萄萄糖糖磷磷酸酸化化形形成成葡葡萄萄糖糖-6-磷酸,消耗一分子磷酸,消耗一分子ATP.第9页/共39页第九页,共39页。糖
6、酵解的第一步反应是葡萄糖的C-6被磷酸化形成葡萄糖-6-磷酸,这一磷酰基团转移反应是由己糖激酶催化的,消耗一分子ATP,该反应是不可逆反应。磷酸化的葡萄糖被限制在细胞内,因为磷酸化的糖含有带负电荷的磷酰基,可防止(fngzh)糖分子再次通过质膜。这是细胞的一种保糖机制。在糖代谢的整个过程中,直至净合成能量之前,中间代谢物都是磷酸化的。己糖激酶以六碳糖为底物,专一性不强。除了葡萄糖可作为己糖激酶的底物外,它也可催化甘露糖、果糖等己糖的磷酸化。己糖激酶对D-葡萄糖的Km=0.1mmol/L,而肝葡萄糖激酶的Km=10 mmol/L,平时细胞内葡萄糖浓度为5 mmol/L,此时己糖激酶的酶促反应已达
7、最大速度,而葡萄糖激酶并不活跃。只有在进食后,肝细胞内葡萄糖浓度高时葡萄糖激酶才起作用,所以葡萄糖激酶是个诱导酶。第10页/共39页第十页,共39页。2、葡萄糖、葡萄糖-6-磷酸异构酶催化葡萄糖磷酸异构酶催化葡萄糖-6-磷酸转化为果糖磷酸转化为果糖-6-磷酸磷酸 葡葡萄萄糖糖-6-磷磷酸酸异异构构酶酶催催化化葡葡萄萄糖糖-6-磷磷酸酸转转化化为为果果糖糖-6-磷磷酸酸,这这是是一一个个醛醛糖酮糖同分异构化反应糖酮糖同分异构化反应(fnyng),反应,反应(fnyng)是可逆的。是可逆的。葡葡萄萄糖糖-6-磷磷酸酸的的-异异头头物物首首先先与与葡葡萄萄糖糖-6-磷磷酸酸异异构构酶酶结结合合,在在
8、酶酶的的活活性性部部位位形形成成开开链链式式的的葡葡萄萄糖糖-6-磷磷酸酸,然然后后进进行行醛醛糖糖酮酮糖糖转转换换,开开链链式式的的果果糖糖-6-磷酸环化形成磷酸环化形成-D-呋喃果糖呋喃果糖-6-磷酸。磷酸。第11页/共39页第十一页,共39页。3、磷酸果糖激酶、磷酸果糖激酶-I催化果糖催化果糖-6-磷酸磷酸化生成果糖磷酸磷酸化生成果糖-1,6-二磷酸,消耗了第二个二磷酸,消耗了第二个ATP分子分子 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-I 催化催化ATP中的磷酸基团转移到果糖中的磷酸基团转移到果糖-6-磷酸的磷酸的C-1的羟基上,生成果糖的羟基上,生成果糖-1,6-二磷酸。二磷酸。要注意的是尽管葡萄
9、糖要注意的是尽管葡萄糖-6-磷酸异构酶催化的反应生成的产物磷酸异构酶催化的反应生成的产物(chnw)是是-D-果糖果糖-6-磷酸,但果糖磷酸,但果糖-6-磷酸磷酸果糖激酶的底物却是磷酸磷酸果糖激酶的底物却是的异头物的异头物-D-果糖果糖-6-磷酸,果糖磷酸,果糖-6-磷酸的磷酸的和和异头物在水溶液中是处于非酶催化的快速平衡中。异头物在水溶液中是处于非酶催化的快速平衡中。第12页/共39页第十二页,共39页。4、醛醛缩缩酶酶催催化化果果糖糖-1,6-二二磷磷酸酸裂裂解解,生生成成甘甘油油醛醛-3-磷磷酸酸和和磷磷酸酸二二羟丙酮羟丙酮 果果糖糖-1,6-二二磷磷酸酸在在醛醛缩缩酶酶的的作作用用下下
10、使使 C-3和和C-4之之间间键键断断裂裂,生生成成甘甘油油醛醛-3-磷磷酸酸和和磷磷酸酸二二羟羟丙丙酮酮。甘甘油油醛醛-3-磷磷酸酸进进一一步步进进行行酵酵解解反反应应,而而磷磷酸酸二二羟羟丙丙酮酮可可以以作作为为-甘甘油油磷磷酸酸合合成成的的前前体体,或或者者是是转转换成甘油醛换成甘油醛-3-磷酸进行酵解。磷酸进行酵解。平平衡衡有有利利于于逆逆反反应应方方向向,但但在在生生理理条条件件(tiojin)下下,甘甘油油醛醛-3-磷磷酸酸不不断断地地转转化化成成丙丙酮酮酸酸,大大大大地地降降低低了了甘甘油油醛醛-3-磷磷酸酸的的浓浓度度,从从而驱动反应向裂解方向进行。而驱动反应向裂解方向进行。第
11、13页/共39页第十三页,共39页。第14页/共39页第十四页,共39页。5、丙糖磷酸异构酶催化甘油醛-3-磷酸和磷酸二羟丙酮(bn tn)的相互转换 磷酸二羟丙酮需要在丙糖磷酸异构酶的的催化下转化为甘油醛磷酸二羟丙酮需要在丙糖磷酸异构酶的的催化下转化为甘油醛-3-磷酸,反应进行到这一步实际上等于一分子磷酸,反应进行到这一步实际上等于一分子(fnz)的果糖的果糖-1,6-二磷二磷酸裂解生成了能进一步酵解的两分子酸裂解生成了能进一步酵解的两分子(fnz)的甘油醛的甘油醛-3-磷酸。磷酸。第15页/共39页第十五页,共39页。六碳糖(葡萄糖)转换六碳糖(葡萄糖)转换六碳糖(葡萄糖)转换六碳糖(葡萄
12、糖)转换(zhunhun)(zhunhun)为三碳糖后碳原子为三碳糖后碳原子为三碳糖后碳原子为三碳糖后碳原子的归属的归属的归属的归属!第16页/共39页第十六页,共39页。通过放射性同位素追踪实验发现通过放射性同位素追踪实验发现(fxin):一一分分子子甘甘油油醛醛-3-磷磷酸酸中中的的C-1,C-2和和C-3分分别别来来自自于于葡萄糖分子中的葡萄糖分子中的C-4、C-5和和C-6,而而另另一一分分子子的的甘甘油油醛醛-3-磷磷酸酸(由由磷磷酸酸二二羟羟丙丙酮酮转转换换来来的的)的的C-1,C-2和和C-3则则分分别别来来自自于于葡葡萄萄糖糖分分子子中中的的C-3、C-2和和C-1,即:即:葡
13、萄糖分子中的葡萄糖分子中的C-4和和C-3 甘油醛甘油醛-3-磷酸的磷酸的C-1;葡萄糖分子中的葡萄糖分子中的C-5和和C-2 甘油醛甘油醛-3-磷酸的磷酸的C-2;葡萄糖分子中的葡萄糖分子中的C-6和和C-1 甘油醛甘油醛-3-磷酸的磷酸的C-3。第17页/共39页第十七页,共39页。6、甘油醛、甘油醛-3-磷酸脱氢酶催化磷酸脱氢酶催化(cu hu)甘油醛甘油醛-3-磷酸氧化为磷酸氧化为1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 甘油醛甘油醛-3-磷酸在有磷酸在有NAD和和H3PO4存在下,由甘油醛存在下,由甘油醛-3-磷酸脱氢酶(磷酸脱氢酶(GAPDH)催化)催化生成生成1,3-二磷酸甘油酸,这是酵
14、解中唯一的一步氧化二磷酸甘油酸,这是酵解中唯一的一步氧化(ynghu)反应。反应。反应中一分子反应中一分子NAD被还原成被还原成NADH,同时在,同时在1,3-二磷酸甘油酸中形成一个高能酸酐键。二磷酸甘油酸中形成一个高能酸酐键。在下一步酵解反应中,保存在酸酐化合物中的能量可以使得在下一步酵解反应中,保存在酸酐化合物中的能量可以使得ADP变成变成ATP。第18页/共39页第十八页,共39页。磷酸甘油醛脱氢酶(磷酸甘油醛脱氢酶(Phosphoglyceraldehyde dehydrogenase)第19页/共39页第十九页,共39页。NAD+-SH CHOH-C-OH CH2O-PNAD+-S-
15、CHOH-CHOH-CH2 O-P高能硫酯键(释放(shfng)的能量大部分集中在C1上)-NADH+H+-S-CO-CHOH-CH2 O-PPiOC-O-PCHOHCHO-P-NAD+转移转移(zhuny)氢氢-S-CO-CHOH-CH2 O-PNAD+NADH+H+磷酸甘油醛脱氢酶反应磷酸甘油醛脱氢酶反应(fnyng)机理图示机理图示注注注注第20页/共39页第二十页,共39页。无无机机(wj)砷砷酸酸(AsO43-)可可以以取取代代无无机机(wj)磷磷酸酸作作为为甘甘油油酸酸-3-磷磷酸酸脱脱氢氢酶酶的的底底物物。砷砷酸酸可可以以象象磷磷酸酸生生成成一一个个不不稳稳定定的的类类似似于于1
16、,3-二二磷磷酸酸甘甘油油酸酸的的1-砷砷酸酸-3-磷磷酸酸甘甘油油酸酸,该该化化合合物物一一接接触触到到水水自自动动水水解解,生生成成3-磷磷酸酸甘甘油油酸酸和和无无机机(wj)砷砷酸酸,这这是是个个非非酶酶催催化化过过程程。在在砷砷酸酸存在下,反应变成了:存在下,反应变成了:甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸NADH2O3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸NADH+2H。第21页/共39页第二十一页,共39页。7、磷酸甘油酸激酶催化、磷酸甘油酸激酶催化1,3-二磷酸甘油酸转变为二磷酸甘油酸转变为3-磷酸甘油酸,同时生成磷酸甘油酸,同时生成ATP 1,3-二磷酸甘油酸在磷酸甘油酸激酶的作用下,将高能磷酰基从富含
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