生物化学--王镜岩-第22章--糖酵解作用-ppt

淀粉的消化吸收淀粉—（口腔）唾液淀粉酶约水解40%—（胃）盐酸水解少量—（小肠）胰淀粉酶约水解50%，肠淀粉酶水解少量α-糊精麦芽糖乳糖蔗糖—淀粉酶—麦芽糖酶—乳糖酶—蔗糖酶异芽糖酶葡萄糖葡萄糖葡萄糖+半乳糖葡萄糖+果糖萌发种子中甘油三酯转化为乙酰CoA，供能。第22章糖酵解作用(Glycolysis、EMP途径)一、糖酵解作用的研究历史（自学）二、糖酵解过程概述三、糖酵解和酒精发酵的全过程图解四、糖酵解第一阶段的反应五、糖酵解第二阶段——放能阶段的反应六、由葡萄糖转变为两分子丙酮酸能量转变的估算七、丙酮酸的去路八、糖酵解作用的调节九、其他六碳糖进入糖酵解途径糖酵解作用定义（掌握）定义：葡萄糖在无氧条件下分解为丙酮酸并释放出能量合成ATP的过程。P63（掌握）部位：糖酵解途径在胞质溶胶中进行。（掌握）生物学意义：（理解）酵解：肌肉发酵：酵母菌二、糖酵解过程概述由葡萄糖经历丙酮酸最后生成乳酸，称为酵解过程，其碳原子的变化可作如下概括：C－C－C－C－C－C→C－C－C+C－C－C123456123456葡萄糖（六碳糖）三碳糖三碳糖→CH3CH(OH)COO－+CH3CH(OH)COO－123654乳酸乳酸酵解过程碳原子变化二、糖酵解过程概述酒精发酵过程碳原子变化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：C－C－C－C－C－C→C－C－C+C－C－C123456123456葡萄糖（六碳糖）三碳糖三碳糖→CH3CH2OH+CO2+CH3CH2OH+CO2123654乙醇乙醇二、糖酵解过程概述酵解途径的能量代谢从能量的观点出发，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过程，伴有自由能的释放。•另一方面有ATP的合成，这是吸收能量的过程。葡萄糖→2乳酸ΔG10’=－196.7kJ/mol2ADP+2Pi→2ATP+2H2OΔG20’=＋61.1kJ/mol总能量变化为ΔG0’=ΔG10’+ΔG20’=－135.6kJ/mol自由能降低，总酵解过程是不可逆过程。但是大多数中间反应步骤中可逆，这些反应的逆过程可以用于葡萄糖细胞内合成。•其中由ATP捕获的能量的比例为：61.1/196.7×100%=31%二、糖酵解过程概述糖酵解途径中磷酸化中间产物的意义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。中间产物磷酸化至少有三种意义（理解）①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；②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；③磷酸基团经酵解作用后，最终形成ATP的末端磷酸基团，因此具有保存能量的作用。二、糖酵解过程概述三、糖酵解和酒精发酵的全过程图解准备阶段；5步贮能阶段；5步四、糖酵解第一阶段的反应—准备阶段己糖激酶磷酸葡萄糖异构酶磷酸果糖激酶醛缩酶磷酸丙糖异构酶（一）葡萄糖的磷酸化（第一个磷酸化）四、糖酵解第一阶段的反应—准备阶段标准自由能变化：ΔGº´=-16.7KJ/mol胞内条件下：ΔG=-33.9KJ/mol（一）葡萄糖的磷酸化四、糖酵解第一阶段的反应—准备阶段己糖激酶——结合前己糖激酶——结合后—诱导契合调节酶：它所催化的反应产物G-6-P和ADP能使该酶受到变构抑制。不专一的酶：已糖激酶的底物除Glc外，还可以催化其它六碳糖，如D-甘露糖、D-果糖、氨基葡萄糖等。（存在于所有细胞中）葡萄糖激酶：肝脏中，专一性的酶，维持血糖平衡。（Km值大，当葡萄糖浓度相当高时起作用，形成G-6-P，合成肝糖原。）（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四、糖酵解第一阶段的反应—准备阶段可逆反应：胞内条件下：ΔG=-2.51KJ/mol葡萄糖碳1位的半缩醛羟基不容易被氧化，若将羰基移至碳2位，碳1位就有了自由羟基。注意：G6P和F6P存在形式都是环式，异构化需开链形式，完成后再成环。（三）果糖-6-磷酸形成果糖-1,6-二磷酸（第二次磷酸化）磷酸果糖激酶Mg2+果糖-6-磷酸果糖-1,6-二磷酸*四、糖酵解第一阶段的反应—准备阶段该反应为不可逆反应。同己糖激酶一样，PFK是一种变构酶；PFK催化效率很低；糖酵解的速率严格地依赖于该酶的活力水平，是哺乳动物糖酵解的关键调控酶。氢离子浓度升高，抑制该酶（阻止糖酵解，阻止乳酸继续形成，预防血液pH下降，避免酸中毒）。ATP浓度升高，抑制该酶，AMP解除ATP抑制。▲ΔG=-22.18kJ/mol（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果糖-1,6-二磷酸磷酸二羟丙酮3-磷酸-甘油醛四、糖酵解第一阶段的反应—准备阶段ΔG=-1.25kJ/mol（五）二羟丙酮磷酸转变为甘油醛-3-磷酸丙糖磷酸异构酶四、糖酵解第一阶段的反应—准备阶段注意1：本步骤形成的3-磷酸-甘油醛对应于最初反应物葡萄糖的碳原子的位置。3-磷酸-甘油醛不断在反应中被消耗，所以此反应不断向右进行。7.7123ΔG=2.51kJ/mol四、糖酵解第一阶段的反应—准备阶段葡萄糖激酶磷酸葡萄糖异构酶磷酸果糖激酶醛缩酶磷酸丙糖异构酶五、酵解第二阶段的反应—放能阶段磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸变位酶烯醇化酶丙酮酸激酶（一）甘油醛-3-磷酸氧化成1,3-二磷酸甘油酸甘油醛-3-磷酸脱氢酶注意1：标况下，稍吸能，但下步反应放能推动本反应进行。注意2：唯一一次氧化还原反应，生成NADH。注意3：砷酸盐破坏1，3-BPG的形成。（酵解过程照样进行，未形成高能磷酸键，即3-磷酸-甘油醛氧化释放的能量，未能与磷酸化作用偶联而贮存，砷酸盐起解偶联作用；使得糖酵解无净能量的产生。）1,3-二磷酸甘油酸五、酵解第二阶段的反应—放能阶段+6.276～ΔG=-0.4kJ/mol（二）1,3-二磷酸甘油酸转移高能磷酸基团形成ATP（第一次底物水平磷酸化）五、酵解第二阶段的反应—放能阶段高效放能反应：推动前一步反应顺利进行。磷酸甘油酸激酶Mg2+1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸～ΔG=+0.3kJ/mol（三）3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶五、酵解第二阶段的反应—放能阶段2,3-BPG是磷酸甘油酸变位酶的中间产物。2,3-BPG的存在可以增加Hb在组织中的卸氧量。主要存在于红细胞中。ΔG=+0.84KJ/mol（四）2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸烯醇化酶Mg2+或Mn2+氟化物五、酵解第二阶段的反应—放能阶段2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸PEP～氟与镁和无机磷酸形成一个复合物，取代天然状况下酶分子上镁离子的位置，使酶失活。⊥（五）磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸并产生一个ATP分子第二次底物水平磷酸化磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸激酶Mg2+或Mn2+五、酵解第二阶段的反应—放能阶段342516本反应胞内条件下：ΔG=-16.74kJ/mol五、酵解第二阶段的反应—放能阶段磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸变位酶烯醇化酶丙酮酸激酶（一）甘油醛-3-磷酸氧化成1,3-二磷酸甘油酸甘油醛-3-磷酸脱氢酶五、酵解第二阶段的反应—放能阶段P75碘乙酸（抑制酶游离巯基的活性）、砷酸盐⊥（四）2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸烯醇化酶Mg2+或Mn2+五、酵解第二阶段的反应—放能阶段2-磷酸甘油酸（P78错误）磷酸烯醇式丙酮酸PEP准备阶段；5步贮能阶段；5步1、葡萄糖激酶2、磷酸葡萄糖异构酶3、磷酸果糖激酶4、醛缩酶5、磷酸丙糖异构酶6、磷酸甘油醛脱氢酶7、磷酸甘油酸激酶8、磷酸甘油酸变位酶9、烯醇化酶10、丙酮酸激酶习题1、己糖激酶、磷酸果糖激酶2、3-磷酸甘油醛脱氢酶、1，3-二磷酸甘油酸（磷酸甘油酸激酶）3、丙酮酸激酶、磷酸烯醇式丙酮酸5、细胞质基质、3-磷酸甘油醛脱氢酶六、由葡萄糖转变为两分子丙酮酸能量转变的估算总反应式为：葡萄糖+2Pi+2ADP+2NAD+→2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H++2H2O七、丙酮酸的去路丙酮酸TCAＣycle氨基酸合成糖异生等有氧条件乳酸乙醇无氧条件（一）生成乳酸(酵解)动物（包括人），缺氧的细胞必需用糖酵解产生的ATP分子暂时满足对能量的需要。七、丙酮酸的去路甘油醛-3-磷酸脱氢酶甘油醛-3-磷酸1,3-二磷酸甘油酸为了使甘油醛-3-磷酸继续氧化，必须源源不断地提供氧化型的NAD+，由乳酸脱氢酶催化的丙酮酸还原，正好使NADH氧化，丙酮酸还原成乳酸。丙酮酸生成乳酸的反应乳酸脱氢酶丙酮酸乳酸（一）生成乳酸（酵解）七、丙酮酸的去路在无氧条件下，每分子葡萄糖代谢形成乳酸的总反应方程式如下：C6H12O6+2ADP+2Pi→2C3H6O3+2ATP+2H2O5种同工酶，对丙酮酸各有Km值；依赖糖酵解获得能量部位（骨骼肌等），Km小的同工酶占优势；需氧组织（心肌等），Km大的同工酶占优势，对丙酮酸亲和力小，有利于丙酮酸在丙酮酸脱氢酶系作用下进入TCA循环。以乳酸为终产物的厌氧菌（或相对厌氧条件下）的厌氧发酵，称为乳酸发酵。（奶酪或酸奶等）奶类营养成分齐全（优质蛋白质3.0%、乳糖4.6%、各种维生素、钙磷钾），组成比例适宜，容易消化吸收。建议每人每天饮奶300g或相当量的奶制品（奶粉45g）。（二）生成乙醇（酵母、发酵）丙酮酸脱羧酶丙酮酸乙醛乙醇脱氢酶乙醛乙醇七、丙酮酸的去路辅酶：TPP发酵的总反应式C6H12O6+2ADP+2Pi→2C2H5O+2ATP+2H2O+2CO2八、糖酵解作用的调节在代谢途径中，催化基本上不可逆反应的酶所处的部位是控制代谢反应的有力部位。在糖酵解途径中，由己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶催化的反应实际上都是不可逆反应，因此，这三种酶都具有调节糖酵解途径的作用。磷酸果糖激酶果糖-6-磷酸果糖-1,6-二磷酸限速酶（一）磷酸果糖激酶是关键酶1、磷酸果糖激酶受高浓度ATP的抑制。2、柠檬酸抑制磷酸果糖激酶柠檬酸含量高时，意味着有丰富的生物合成前体存在。柠檬酸通过加强ATP的抑制效应来抑制磷酸果糖激酶的活性，从而使糖酵解过程减慢。（一）磷酸果糖激酶是关键酶3、果糖-2,6-二磷酸对糖酵解的调节作用果糖-2,6-二磷酸是磷酸果糖激酶强有力的变构激活剂。在肝脏中，果糖-2,6-二磷酸提高磷酸果糖激酶与果糖-6-磷酸的亲和力，并降低ATP的抑制效应。（一）磷酸果糖激酶是关键酶磷酸果糖激酶2和果糖二磷酸酶2这两种酶实际上是同一个单链蛋白，这种蛋白称为双功能酶。当此蛋白被磷酸化后，果糖二磷酸酶2活性激活，而磷酸果糖激酶2活性受到抑制；脱磷酸后则相反。当葡萄糖缺乏时，血液中的胰高血糖素启动cAMP的级联效应，使此蛋白磷酸化，果糖-2,6-二磷酸减少，导致糖酵解减慢。（葡萄糖过剩亦如此分析）3、果糖-2,6-二磷酸对糖酵解的调节作用（一）磷酸果糖激酶是关键酶果糖-6-磷酸果糖-2,6-二磷酸磷酸果糖激酶2果糖二磷酸酶2激活磷酸果糖激酶果糖-6-磷酸果糖-1,6-二磷酸抑制P（二）己糖激酶对糖酵解的调节作用己糖激酶受葡萄糖-6-磷酸的抑制。当磷酸果糖激酶受抑制，果糖-6-磷酸积累，使得葡萄糖-6-磷酸积累，从而抑制己糖激酶活性。但也不完全是这样，因为葡萄糖-6-磷酸还可转变成糖原，或经磷酸戊糖途径氧化。当磷酸果糖激酶受抑制时，葡萄糖-6-磷酸不一定积累，己糖激酶也就不一定受抑制，所以己糖激酶不是糖酵解途径的限制酶。八、糖酵解作用的调节合成糖原磷酸戊糖途径磷酸果糖激酶被抑制果糖-1,6-二磷酸果糖-6-磷酸（积累）葡萄糖磷酸葡萄糖异构酶己糖激酶葡萄糖-6-磷酸（可能不积累）（三）丙酮酸激酶对糖酵解的调节作用八、糖酵解作用的调节丙酮酸激酶通过磷酸化和去磷酸化来转变其活性，活性形式是去磷酸化。果糖-1,6-二磷酸可以激活丙酮酸激酶，使糖酵解顺利进行。ATP对丙酮酸起变构抑制。血糖浓度过高，使丙酮酸激酶去磷酸