南大生化ppt课件糖酵解

糖代谢：糖代谢：合成：合成：单糖单糖 多糖多糖 分解：多糖分解：多糖 单糖单糖脂代谢：脂代谢：合成：合成：甘油、脂肪酸甘油、脂肪酸 脂肪脂肪 分解：脂肪分解：脂肪 甘油、脂肪酸甘油、脂肪酸蛋白质代谢蛋白质代谢：合成：合成：氨基酸氨基酸 蛋白质蛋白质 分解：蛋白质分解：蛋白质 氨基酸氨基酸核酸代谢：核酸代谢：合成：合成：核苷酸核苷酸 核酸核酸 分解：核酸分解：核酸 核苷酸核苷酸 遗传信息的传递遗传信息的传递和表达（分子生物学）和表达（分子生物学）新陈代谢的主要过程新陈代谢的主要过程2020/11/31糖代谢：遗传信息的传递新陈代谢的主要过程2020/11/31n分解代谢分解代谢 多糖降解多糖降解 糖酵解糖酵解 柠檬酸循环柠檬酸循环n合成代谢合成代谢 光合作用光合作用 多糖合成多糖合成 糖异生糖异生 糖糖 代代 谢谢2020/11/32分解代谢糖 代 谢2020/11/32糖的消化、吸收和转运糖的消化、吸收和转运 糖的消化 淀粉的酶水解淀粉的酶水解,-淀粉酶：淀粉酶：都能水解都能水解-1、4苷键，但不能水解苷键，但不能水解-1、6苷键。苷键。-1、6葡萄糖苷酶：葡萄糖苷酶：水解水解-1、6苷键苷键2020/11/33糖的消化、吸收和转运 糖的消化 淀粉的酶水解,-淀粉水解任何部位的水解任何部位的-1、4 糖苷键糖苷键产物：产物：糊精、寡糖、少量麦芽糖糊精、寡糖、少量麦芽糖麦芽糖、极限糊精麦芽糖、极限糊精 水解从非还原端开始水解从非还原端开始产物：产物：-淀粉酶淀粉酶（主要在动物体中主要在动物体中）非还原端非还原端还原端还原端极限糊精极限糊精-淀粉酶淀粉酶（主要在植物体中主要在植物体中）2020/11/34水解任何部位的-1、4 糖苷键水解从非还原端开始-淀粉酶分支酶 2020/11/35分支酶 2020/11/35糖原磷酸化酶非还原断逐一切断1，4糖原脱支酶（糖基转移酶）非还原断逐一转移至1，4；切断1，62020/11/36糖原磷酸化酶糖原脱支酶（糖基转移酶）2020/11/36二糖的酶水解二糖的酶水解 蔗糖蔗糖+H2O 葡萄糖葡萄糖+果糖果糖蔗糖酶蔗糖酶麦芽糖麦芽糖+H2O 2 葡萄糖葡萄糖麦芽糖酶麦芽糖酶乳糖乳糖+H2O 葡萄糖葡萄糖+半乳糖半乳糖-半乳糖苷酶半乳糖苷酶2020/11/37二糖的酶水解 蔗糖+H2O 糖的吸收和转运 转运蛋白转运蛋白（Transport protein）Na+G细胞膜细胞膜葡萄糖转运系统葡萄糖转运系统Na+2020/11/38 糖的吸收和转运 转运蛋白Na+G细胞膜葡萄糖转运系统Na糖的主要分解代谢途径糖的主要分解代谢途径 葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸乙醇乙醇乙酰乙酰 CoA6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸戊糖途磷酸戊糖途径径糖酵解糖酵解（有氧）（有氧）（无氧）（无氧）三羧酸三羧酸循环循环（有氧或无氧）（有氧或无氧）2020/11/39糖的主要分解代谢途径 葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇乙酰 CoA6-糖酵解糖酵解EMP途径途径2020/11/310糖酵解EMP途径2020/11/310一、糖酵解的全部反应一、糖酵解的全部反应 糖酵解糖酵解是将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随着是将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随着ATPATP生生成的一系列反应，是生物体内普遍存在的葡萄糖降解成的一系列反应，是生物体内普遍存在的葡萄糖降解的途径。该途径也称作的途径。该途径也称作Embden-Meyethof-ParnasEmbden-Meyethof-Parnas途径，途径，简称简称途径。途径。2020/11/311一、糖酵解的全部反应 糖酵解是将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随概概 述述发生在所有的活细胞发生在所有的活细胞位于细胞液位于细胞液 共有十步反应组成共有十步反应组成在所有的细胞都相同，但速率在所有的细胞都相同，但速率不同。不同。两个阶段：两个阶段：i)第一个阶段第一个阶段引发阶段引发阶段:ii)葡萄糖葡萄糖 F-1,6-2P 2G-3-P -2ATPiii)第二个阶段第二个阶段产能阶段：产能阶段：iv)产生产生2丙酮酸丙酮酸+4ATP+2NADH2020/11/312概 述发生在所有的活细胞2020/11/312糖酵解的两阶段反应糖酵解的两阶段反应2020/11/313糖酵解的两阶段反应2020/11/313糖酵解的全部反应糖酵解的全部反应2020/11/314糖酵解的全部反应2020/11/314糖酵解的化学反应途径：共糖酵解的化学反应途径：共10步步第一步反应第一步反应葡萄糖的磷酸化葡萄糖的磷酸化G6P2020/11/315糖酵解的化学反应途径：共10步第一步反应葡萄糖的磷酸化G己糖激酶或葡萄糖激酶己糖激酶或葡萄糖激酶lG 是一个大的负值，不可逆反应是一个大的负值，不可逆反应l引发反应引发反应ATP被消耗，以便后面得到更多的被消耗，以便后面得到更多的ATP2020/11/3162020/11/316葡萄糖的磷酸化至少有两个意义：葡萄糖的磷酸化至少有两个意义：首先葡萄糖因此带上负电荷，极性猛增，很难再从细胞中首先葡萄糖因此带上负电荷，极性猛增，很难再从细胞中“逃逸逃逸”出去；其次葡萄糖由此变得不稳定，有利于它出去；其次葡萄糖由此变得不稳定，有利于它在细胞内的进一步代谢。在细胞内的进一步代谢。2020/11/317葡萄糖的磷酸化至少有两个意义：2020/11/317葡萄糖在细胞内磷酸化以后不能再离开细胞2020/11/318葡萄糖在细胞内磷酸化以后不能再离开细胞2020/11/318主要用于糖的合成主要用于糖的合成 主要用于糖的分解主要用于糖的分解 用途用途 不受不受G-6-P抑制抑制 受受G-6-P抑制抑制 抑制抑制 Km高，亲和力低高，亲和力低 Km低，亲和力高低，亲和力高 对对G的亲和力的亲和力 G G、F、M等等 底物底物 肝脏肝脏 不同组织不同组织 分布分布 葡糖激酶葡糖激酶 已糖激酶已糖激酶 别名别名 已糖激酶已糖激酶IV 已糖激酶已糖激酶I、II、III 2020/11/319主要用于糖的合成 主要用于糖的分解 用途 不受G-6-P抑制己糖激酶己糖激酶-“诱导契合诱导契合”学说的典型例子学说的典型例子底物诱导的裂缝闭合现象是很多种激酶的共同特征，除了己糖激酶，在参与糖酵解的其它几种激酶分子上也能够观测到。2020/11/320己糖激酶-“诱导契合”学说的典型例子底物诱导的裂缝闭合第二步反应:葡糖-6-磷酸异构化F6PF6P2020/11/321第二步反应:葡糖-6-磷酸异构化F6P2020/11/321l异构化反应，有不稳定的烯二醇中间体。通过此反应，酮基从1号位变到2号，为下一步磷酸化反应创造了条件，也有利于后面由醛缩酶催化的C-3和C-4之间的断裂反应。l2-脱氧葡萄糖-6-磷酸也能够与此酶的活性中心结合，但由于不能形成烯二醇中间物，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。l现已发现磷酸己糖异构酶是一种兼职蛋白，除了参与糖酵解以外，它还是一种神经生长因子。2020/11/3222020/11/322第三步反应:磷酸果糖的激活糖酵解途径的限速步骤糖酵解途径的限速步骤!！FDPFDP2020/11/323第三步反应:磷酸果糖的激活糖酵解途径的限速步骤!！FDl 糖酵解第二次引发反应糖酵解第二次引发反应l G 是一个大的负值，不可逆反应是一个大的负值，不可逆反应l 受到高度的调控受到高度的调控2020/11/324 糖酵解第二次引发反应2020/11/324第四步反应第四步反应:果糖果糖-1，6-二磷酸的裂解二磷酸的裂解DHAPDHAPGAPGAP2020/11/325第四步反应:果糖-1，6-二磷酸的裂解DHAPGAP202l两类醛缩酶动动动动 物物物物其它生物其它生物2020/11/326动 物其它生物2020/11/326第五步反应第五步反应:磷酸丙糖的异构化磷酸丙糖的异构化磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶2020/11/327第五步反应:磷酸丙糖的异构化磷酸丙糖异构酶2020/11TIM具有独特的防止副反应发生的机制：在反应中形成了磷酸烯二醇中间物，酶的构象发生变化，其分子上一段由10个氨基酸残基组成的环像一个盖子堵住了活性中心，致使烯二醇中间物无法离开酶分子，形成丙二醛的可能性几乎为零，而是异构化生成甘油醛-3-磷酸。2020/11/328TIM具有独特的防止副反应发生的机制：2020/11/328第六步反应第六步反应:甘油醛甘油醛-3-磷酸的氧化和磷酸化磷酸的氧化和磷酸化1,3-BPG1,3-BPG醛醛醛醛2020/11/329第六步反应:甘油醛-3-磷酸的氧化和磷酸化1,3-BPG醛2整个糖酵解途径唯一的一步氧化还原反应 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（破坏巯基）能够抑制此酶活性。砷酸在化学结构和化学性质与无机磷酸极为相似，因此可以代替无机磷酸参加反应，形成甘油酸-1-砷酸-3-磷酸，但这样的产物很不稳定，很快就自发地水解成为甘油酸-3-磷酸并产生热，无法进入下一步底物水平磷酸化反应。由于甘油酸-1-砷酸-3-磷酸的自发水解，将导致ATP合成受阻，影响细胞的正常代谢，这就是砷酸有毒性的原因。2020/11/330整个糖酵解途径唯一的一步氧化还原反应 2020/11/330高能硫酯键高能硫酯键高能酰基磷酸键高能酰基磷酸键2020/11/331高能硫酯键高能酰基磷酸键2020/11/331甘油甘油醛-3-磷酸脱磷酸脱氢酶酶的抑制的抑制剂作用机理作用机理2020/11/332甘油醛-3-磷酸脱氢酶的抑制剂作用机理2020/11/332第七步反应:甘油酸甘油酸-1，3-3-二磷酸的底物水平磷酸化二磷酸的底物水平磷酸化这是一步底物水平的磷酸化反应红细胞内存在生成2,3-BPG的支路3PG3PG2020/11/333第七步反应:甘油酸-1，3-二磷酸的底物水平磷酸化这是一步第八步反应:甘油酸-3-磷酸的异构化2PG2PG2020/11/334第八步反应:甘油酸-3-磷酸的异构化2PG2020/11/不同来源的磷酸甘油酸变位酶具有不同的催化机制，一类需要微量的甘油酸-2,3-二磷酸（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，其变位实际上是甘油酸-3-磷酸分子内的磷酸基团的转移，2020/11/335不同来源的磷酸甘油酸变位酶具有不同的催化机制，一类需要微量的2 2，3-BPG3-BPG2020/11/3362，3-BPG2020/11/336依依赖于甘油酸于甘油酸-2,3-二磷酸的磷酸甘油酸二磷酸的磷酸甘油酸变位位酶酶的作用机的作用机制制来源于来源于来源于来源于2 2，3-BPG3-BPG2020/11/337依赖于甘油酸-2,3-二磷酸的磷酸甘油酸变位酶的作用机制来源第九步反应:甘油酸-2-磷酸的烯醇化PEPPEP2020/11/338第九步反应:甘油酸-2-磷酸的烯醇化PEP2020/11/甘油酸-2-磷酸上原子重排，形成具有较高的磷酸转移势能的高能分子。氟合物能够与Mg 2和磷酸基团形成络化物，而干扰甘油酸-2-磷酸与烯醇化酶的结合从而抑制该酶的活性。2020/11/3392020/11/339第十步反应:烯醇式丙酮酸的底物水平磷酸化PyPy2020/11/340第十步反应:烯醇式丙酮酸的底物水平磷酸化Py2020/11第二步底物水平磷酸化，第三步不可逆反应。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!2020/11/3412020/11/341EMP pathway物质变化：物质变化：起始物：终产物：共 步反应不可逆反应：限速步骤是：能量变化：能量变化：净产生 个ATP 和 个NADH 消耗ATP的步骤：产生ATP的步骤：产生NADH的步骤：底物水平的磷酸化：结局：结局：2020/11/342EMP pathway2020/11/342准备阶段GAP消耗消耗ATPATP2020/11/343准备阶段GAP消耗ATP2020/11/343产能阶段2020/11/344产能阶段2020/11/344以葡萄糖为起点，无氧情况以葡萄糖为起点，无氧情况二、酵解过程中能量的产生2020/11/345以葡萄糖为起点，无氧情况二、酵解过程中能量的产生2020/1A.A.能量投资阶段能量投资阶段能量投资阶段能量投资阶段:葡萄糖葡萄糖(6C)甘油醛甘油醛-3磷酸磷酸(2-3C)(G3P 或或GAP)2 ATP -消化消化0 ATP -产生产生0 NADH-产生产生2ATP2ADP+PC-C-C-C-C-CC-C-CC-C-C2020/11/346A.能量投资阶段:葡萄糖(6C)甘B.B.能量收获阶段：能量收获阶段：能量收获阶段：能量收获阶段：甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸(2-3C)(G3P 或或 GAP)丙酮酸丙酮酸(2-3C)(Py)0 ATP -消耗消耗4 ATP -产生产生2 NADH-产生产生4ATP4ADP+PC-C-C C-C-CC-C-C C-C-CGAPGAP(Py)(Py)2020/11/347B.能量收获阶段：甘油醛-3-磷酸(2-三、NADH和丙酮酸的命运有氧还是无氧？有氧还是无氧？有氧状态有氧状态（1）NADH的命运的命运 进入呼吸链，彻底氧化成H2O，产生更多的ATP。（2）丙酮酸的命运）丙酮酸的命运 进入线粒体基质，被基质内被氧化成乙酰-CoA，开始三羧酸循环。缺氧状态或无氧状态缺氧状态或无氧状态缺氧状态或无氧状态缺氧状态或无氧状态 （1）乳酸发酵 （2）酒精发酵2020/11/348三、NADH和丙酮酸的命运有氧还是无氧？有氧状态202线粒体内膜的两个穿梭系统：线粒体内膜的两个穿梭系统：l甘油甘油-3-磷酸磷酸l苹果酸苹果酸-天冬氨酸穿梭系统天冬氨酸穿梭系统 NADH的命运：进入线粒体，氧化磷酸化的命运：进入线粒体，氧化磷酸化2020/11/349线粒体内膜的两个穿梭系统：NADH的命运：进入线粒体，氧化磷甘油甘油-3-磷酸穿梭系统磷酸穿梭系统 2020/11/350甘油-3-磷酸穿梭系统 2020/11/350苹果酸苹果酸-天冬氨酸穿梭系统天冬氨酸穿梭系统草酰乙酸草酰乙酸2020/11/351苹果酸-天冬氨酸穿梭系统草酰乙酸2020/11/351丙酮酸的代谢去向丙酮酸的代谢去向2020/11/352丙酮酸的代谢去向2020/11/352 乳酸发酵乳酸发酵酵母、微生物、高等动物细胞乙醇发酵乙醇发酵 微生物2020/11/353 乳酸发酵乙醇发酵2020/11/351分子Glucose经过EMP途径：l 有氧：2分子Py 5、6or7个ATPl 无氧：2分子乳酸or乙醇 2个ATP2020/11/3541分子Glucose经过EMP途径：2020/11/354四、四、糖酵解的其他底物糖酵解的其他底物甘油、果糖、甘露糖和半乳糖甘油、果糖、甘露糖和半乳糖甘油转变成甘油转变成DHAP果糖和甘露糖通过比较常规的途径进入糖酵解果糖和甘露糖通过比较常规的途径进入糖酵解 半乳糖通过半乳糖通过Leloir途径进入途径进入2020/11/355四、糖酵解的其他底物甘油、果糖、甘露糖和半乳糖2020/1乳糖蔗糖海藻糖半乳糖甘露糖甘油、其他六碳糖进入EMP途径甘油2020/11/356乳糖蔗糖海藻糖半乳糖甘露糖甘油、其他六碳糖进入EMP途径甘油半乳糖进入糖酵解的途径（半乳糖进入糖酵解的途径（LeloirLeloir途径）途径）2020/11/357半乳糖进入糖酵解的途径（Leloir途径）2020/11/五、糖酵解的生理意义l产生产生ATPl提供生物合成的原料提供生物合成的原料l糖酵解与肿瘤糖酵解与肿瘤l缺氧与缺氧诱导的转录因子缺氧与缺氧诱导的转录因子l为糖的彻底降解作了准备为糖的彻底降解作了准备l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 2020/11/358五、糖酵解的生理意义产生ATP2020/11/3582020/11/3592020/11/359六、糖六、糖 酵酵 解解 的的 调调 节节l 三个关键酶的调控三个关键酶的调控l 调节手段：酶的别构效应、共价修饰调节手段：酶的别构效应、共价修饰l 调节物多为本途径的中间物或与本途径有关的代谢调节物多为本途径的中间物或与本途径有关的代谢产物产物7步可逆反应为步可逆反应为EMP和糖异生共有和糖异生共有2020/11/360六、糖 酵 解 的 调 节 三个关键酶的调控7步可逆反应为Step 1Step 3Step 102020/11/361Step 1Step 3Step 102020/11/3611 1、己糖激酶、己糖激酶G6P 抑制己糖激酶，但不抑制葡糖激酶，葡糖激酶是诱导酶。抑制己糖激酶，但不抑制葡糖激酶，葡糖激酶是诱导酶。2020/11/3621、己糖激酶G6P 抑制己糖激酶，但不抑制葡糖激酶，葡糖激2、磷酸果糖激酶-1ATP-柠檬酸柠檬酸-质子质子-AMP 和和ADP +F-2,6BP +别构调节别构调节2020/11/3632、磷酸果糖激酶-1ATP-别构调节2020/11/36l ATP：既是抑制剂，又是底物 PFK-1：两个结合ATP的部位 酶的活性中心：亲和力高 别构中心：亲和力低ATP浓度低，只与活性中心结合，PFK-1有活性，EMP正常进行；ATP浓度较高，可与别构中心结合，PFK-1与F6P亲和力降低，EMP抑制。2020/11/364 ATP：既是抑制剂，又是底物ATP浓度低，只与活性中心结合l柠檬酸：三羧酸循环的中间物 细胞能荷丰富的“指示剂”负别构抑制剂l质子：乳酸重新回到肝细胞重新氧化成Py，质子伴随释放到血液中。lAMP、ADP：细胞能荷匮乏的“指示剂”，正别构激活剂 AMP效果更显著2020/11/365柠檬酸：2020/11/365lF-2,6-BPPFK-1最重要的激活剂F2,6-BP 是由PFK-2 催化催化 F6P磷酸化合成的b-D-Fructose 2,6-bisphosphate2020/11/366F-2,6-BPPFK-1最重要的激活剂b-D-FructoF2,6-BP的形成和水解的形成和水解：由胰岛素由胰岛素/胰高血糖素决定胰高血糖素决定 果糖-2，6-二磷酸磷酸酶双功能酶：去磷酸化形式：PFK-2磷酸化形式：果糖-2，6-二磷酸磷酸酶调控磷酸化过程：胰高血糖素、胰岛素2020/11/367F2,6-BP的形成和水解：由胰岛素/胰高血糖素决定 果糖-2020/11/3682020/11/368693、丙酮酸激酶ATP、丙氨酸：丙氨酸：-（别构）（别构）F-1,6-BP：+（别构）（别构）胰高血糖素：胰高血糖素：-（共价修饰）（共价修饰）Activator F1,6BP(red)bound with PK2020/11/369693、丙酮酸激酶ATP、丙氨酸：-（别构）Acti成熟红细胞保留的代谢通路：EMP磷酸戊糖途径2，3-二磷酸甘油酸（2,3BPG 2,3-DPG）支路 2020/11/370成熟红细胞保留的代谢通路：2020/11/3702 2，3-BPG 3-BPG 支路支路支路支路EMP2020/11/3712，3-BPG 支路EMP2020/11/371课题习题：课题习题：1、若以14C标记葡萄糖的C3作为酵母底物，经发酵产生CO2和乙醇，试问，14C将在何处发现？2、以EMP Pathway为例，总结代谢调控的几种主要方式？3、试比较电子传递抑制剂、氧化磷酸化抑制剂和解偶联剂的作用机制和产生的后果？2020/11/372课题习题：1、若以14C标记葡萄糖的C3作为酵母底物，经发酵1、DHAP的C3-甘油醛-3-磷酸的-CHO-Py的羧基碳-无氧 情况下，脱去的CO2上。2、别构调节：磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶 激素调节：胰岛素、胰高血糖素 同工酶调节：己糖激酶3、电子传递抑制剂：阻断某一部位的电子传递。例如鱼藤酮。解偶联剂：电子传递和ATP生成分开。只抑制ATP生成，电子传递照样进行。例如DNP。氧化磷酸化抑制剂：电子传递和ATP生成均抑制。例如寡霉素。2020/11/3731、DHAP的C3-甘油醛-3-磷酸的-CHO-谢谢观看！2020/11/374谢谢观看！2020/11/374