葡萄糖的降解课件

糖酵解途径糖酵解途径EMP糖酵解途径EMP1 1几个概念n nNAD*：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 简 称：辅酶；是一种转递质子（更准确来说是氢离子）的辅酶。n nNADH:烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，还原态，还原型辅酶。几个概念NAD*：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸2 2糖酵解糖酵解glycolysisLouis Pasteur in his laboratory糖酵解LouisPasteurinhislabora3 3 一一.糖酵解的概念糖酵解的概念 指葡萄糖通过一系列步骤，降解成三指葡萄糖通过一系列步骤，降解成三碳化合物（丙酮酸）的过程。碳化合物（丙酮酸）的过程。糖酵解途径又称糖酵解途径又称 EMPEMP途径途径(Embden-Meyerhof Parnas pathway)(Embden-Meyerhof Parnas pathway)定义定义定义定义一.糖酵解的概念指葡萄糖通过一系列步骤，降解成4 4 二二.糖酵解的过程糖酵解的过程第一步：葡萄糖的磷酸化（己糖激酶）第一步：葡萄糖的磷酸化（己糖激酶）第一阶段二.糖酵解的过程第一步：葡萄糖的磷酸化（己糖激酶）第5 5 二二.糖酵解的过程糖酵解的过程二.糖酵解的过程6 6 二二.糖酵解的过程糖酵解的过程第二步：第二步：6-磷酸果糖的生成（磷酸己糖异构酶）磷酸果糖的生成（磷酸己糖异构酶）第一阶段二.糖酵解的过程第二步：6-磷酸果糖的生成（磷酸己糖异7 7 二二.糖酵解的过程糖酵解的过程第三步：第三步：1,6-二磷酸果糖的生成二磷酸果糖的生成 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶(PFK)(PFK)第一阶段 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶(PFK)是是EMP途径的途径的关键酶关键酶，其活，其活性大小控制着整个途径的进程。性大小控制着整个途径的进程。二.糖酵解的过程第三步：1,6-二磷酸果糖的生成8 8 二二.糖酵解的过程糖酵解的过程第一阶段 碳链不变，但两头接上了磷碳链不变，但两头接上了磷酸基团，为断裂作好准备。酸基团，为断裂作好准备。消耗两个消耗两个ATP。二.糖酵解的过程第一阶段碳链不变，但9 9 二二.糖酵解的过程糖酵解的过程第二阶段第四步：第四步：1,6-二磷酸果糖的裂解二磷酸果糖的裂解（醛缩酶）（醛缩酶）1个己糖分裂成个己糖分裂成2个丙糖个丙糖 丙酮糖丙酮糖和和丙醛糖丙醛糖，它们为同分异构体。它们为同分异构体。二.糖酵解的过程第二阶段第四步：1,6-二磷酸果糖的1010 二二.糖酵解的过程糖酵解的过程第二阶段第五步：磷酸丙糖的同分异构化（磷酸丙糖异构酶）第五步：磷酸丙糖的同分异构化（磷酸丙糖异构酶）1分子二磷酸已糖裂解成分子二磷酸已糖裂解成2分子分子3-磷酸甘油醛。磷酸甘油醛。二.糖酵解的过程第二阶段第五步：磷酸丙糖的同分异构化1111 二二.糖酵解的过程糖酵解的过程第三阶段第六步：第六步：3-磷酸甘油醛氧化磷酸甘油醛氧化(三磷酸甘油醛脱氢酶三磷酸甘油醛脱氢酶)糖酵解过程中第一次产生糖酵解过程中第一次产生高能磷酸键高能磷酸键，并且产生了还，并且产生了还原剂原剂 NADH。催化此反应的酶是巯基酶，所以它可被。催化此反应的酶是巯基酶，所以它可被碘乙碘乙酸酸(ICH2COOH)不可逆地抑制。故碘乙酸能抑制糖酵解。不可逆地抑制。故碘乙酸能抑制糖酵解。二.糖酵解的过程第三阶段第六步：3-磷酸甘油醛氧化(1212 二二.糖酵解的过程糖酵解的过程第三阶段第七步：第七步：3-磷酸甘油酸和磷酸甘油酸和ATP的生成（三磷酸甘油激酶）的生成（三磷酸甘油激酶）糖酵解过程中第一次产生糖酵解过程中第一次产生 ATP。二.糖酵解的过程第三阶段第七步：3-磷酸甘油酸和AT1313 二二.糖酵解的过程糖酵解的过程第三阶段醛氧化成羧酸醛氧化成羧酸NAD+还原成还原成NADH糖酵解中第一次产生糖酵解中第一次产生ATP二.糖酵解的过程第三阶段醛氧化成羧酸NAD+还原成N1414 二二.糖酵解的过程糖酵解的过程第四阶段第八步：第八步：3-磷酸甘油酸异构（磷酸甘油酸变位酶）磷酸甘油酸异构（磷酸甘油酸变位酶）Mg2+二.糖酵解的过程第四阶段第八步：3-磷酸甘油酸异构（1515 二二.糖酵解的过程糖酵解的过程第四阶段第九步：第九步：PEP的生成（烯醇化酶）的生成（烯醇化酶）这一步其实是分子内的氧化还原，使分子中的能量这一步其实是分子内的氧化还原，使分子中的能量重新分布，使能量集中，第二次产生了重新分布，使能量集中，第二次产生了高能磷酸键。高能磷酸键。Mg2+二.糖酵解的过程第四阶段第九步：PEP的生成（烯醇化1616 二二.糖酵解的过程糖酵解的过程第四阶段第十步：丙酮酸的生成第十步：丙酮酸的生成糖酵解过程中第二次产生糖酵解过程中第二次产生 ATP。Mg2+或 K+二.糖酵解的过程第四阶段第十步：丙酮酸的生成糖酵解过1717三三.糖酵解的能量计算糖酵解的能量计算要点：要点：4.定位：定位：细胞质细胞质5.意义：意义：产生少许能量，产生一些中简产物如，丙酮酸产生少许能量，产生一些中简产物如，丙酮酸 和甘油等和甘油等6.底物水平的底物水平的磷酸化磷酸化 三.糖酵解的能量计算要点：4.定位：细胞质5.意义：1818丙酮酸无氧降解丙酮酸无氧降解1919有两种发酵：酒精发酵、乳酸发酵有两种发酵：酒精发酵、乳酸发酵1 1、酒精发酵、酒精发酵：由葡萄糖：由葡萄糖 乙醇的过程乙醇的过程有两种发酵：酒精发酵、乳酸发酵1、酒精发酵：由葡萄糖乙20202 2、在无氧或相对缺氧时、在无氧或相对缺氧时 乳酸乳酸发酵发酵 乳酸发酵乳酸发酵：由葡萄糖：由葡萄糖 乳酸的过程乳酸的过程乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶在动物体内有在动物体内有5 5种同工酶：种同工酶：H H4 4、H H3 3M M、H H2 2M M2 2、HMHM3 3、M M4 4 2、在无氧或相对缺氧时乳酸发酵乳酸发酵：由葡萄糖2121三羧酸循环TCA循环三羧酸循环TCA循环2222几个概念n nFAD:黄素腺嘌呤二核苷酸,是糖代谢三羧 酸循环中的一种重要黄素辅基。FAD是一种比NAD和NADP更强的氧化剂 几个概念FAD:黄素腺嘌呤二核苷酸,是糖代谢三羧酸2323 在在有氧有氧条件下，丙酮酸氧化脱羧形成乙酰条件下，丙酮酸氧化脱羧形成乙酰CoACoA，后者可进入三羧酸循环彻底氧化。后者可进入三羧酸循环彻底氧化。一、丙酮酸氧化脱羧一、丙酮酸氧化脱羧丙酮酸的氧化脱羧的部位：丙酮酸的氧化脱羧的部位：线粒体线粒体在有氧条件下，丙酮酸氧化脱羧形成乙酰CoA，后者可2424Step 1.乙酰乙酰CoACoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸与草酰乙酸缩合成柠檬酸1.化学反应过程化学反应过程二、二、TCA循环循环Step1.乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸1.化学反应2525Step 1.乙酰乙酰CoACoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸与草酰乙酸缩合成柠檬酸 反应的能量由乙酰反应的能量由乙酰CoA的高能硫酯键提供，所以的高能硫酯键提供，所以使反应不可逆。此为醇醛缩合反应，先缩合成柠檬酰使反应不可逆。此为醇醛缩合反应，先缩合成柠檬酰CoA，然后水解。，然后水解。这步反应由这步反应由 C4 C6。1.化学反应过程化学反应过程二、二、TCA循环循环Step1.乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸反应2626Step 2.柠檬酸异构化成异柠檬酸柠檬酸异构化成异柠檬酸1.化学反应过程化学反应过程Iron-sulfur(red),cysteines(yellow)and isocitrate(white)Iron-sulfur(red),cysteines(yellow)and isocitrate(white)二、二、TCA循环循环Step2.柠檬酸异构化成异柠檬酸1.化学反应过程Ir2727Step 3.异柠檬酸氧化脱羧异柠檬酸氧化脱羧1.化学反应过程化学反应过程二、二、TCA循环循环Step3.异柠檬酸氧化脱羧1.化学反应过程二、TCA2828 a a-酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体与与丙酮酸脱氢酶复合丙酮酸脱氢酶复合体体非常相似，也包含三种酶、五六种辅因子。非常相似，也包含三种酶、五六种辅因子。Step 4.a a-酮戊二酸氧化脱羧酮戊二酸氧化脱羧1.化学反应过程化学反应过程二、二、TCA循环循环a-酮戊二酸脱氢酶复合体与丙酮酸脱氢酶复合体非2929这阶段合成了这阶段合成了1分子高能磷酸化合物分子高能磷酸化合物GTPStep 5.由琥珀酰由琥珀酰CoACoA生成高能磷酸键生成高能磷酸键1.化学反应过程化学反应过程Malonate(丙二酸)is a strong competitive inhibitor二、二、TCA循环循环这阶段合成了1分子高能磷酸化合物GTPStep5.由琥珀3030Step 6.琥珀酸氧化成延胡索酸琥珀酸氧化成延胡索酸这一阶段的这一阶段的反应为反应为C4的变化；的变化；产生产生1分子分子FADH2、1分子分子NADH。1.化学反应过程化学反应过程二、二、TCA循环循环Step6.琥珀酸氧化成延胡索酸这一阶段的反应为C4的变3131这阶段需要经历三步反应这阶段需要经历三步反应 脱氢、加水、脱氢脱氢、加水、脱氢Step 7.延胡索酸至苹果酸延胡索酸至苹果酸这一阶段的这一阶段的反应为反应为C4的变化；的变化；产生产生1分子分子FADH2、1分子分子NADH。1.化学反应过程化学反应过程二、二、TCA循环循环这阶段需要经历三步反应脱氢、加水、脱氢Step7.3232Step 8.苹果酸至草酰乙酸（再生）苹果酸至草酰乙酸（再生）1.化学反应过程化学反应过程Oxaloacetate is regenerated!二、二、TCA循环循环Step8.苹果酸至草酰乙酸（再生）1.化学反应过程O3333每经历一次每经历一次TCA循环循环 有有2个碳原子个碳原子通过乙酰通过乙酰CoA进入循环，以后有进入循环，以后有2个个碳原子通过脱羧反应离开循环。碳原子通过脱羧反应离开循环。有有4对氢原子对氢原子通过脱氢反应离开循环，其中通过脱氢反应离开循环，其中3对由对由NADH携带，携带，1对由对由FADH2携带。携带。产生产生1分子高能磷酸化合物分子高能磷酸化合物GTP，通过它可生成，通过它可生成1分子分子ATP。消消耗耗2分分子子水水，分分别别用用于于合合成成柠柠檬檬酸酸（水水解解柠柠檬檬酰酰CoA）和延胡索酸的加水。）和延胡索酸的加水。2.TCA循环的总反应二、二、TCA循环循环每经历一次TCA循环2.TCA循环的总反应二、TCA循环3434 由由TCA循循环环产产生生的的NADH和和FADH2必必须须经经呼呼吸吸链链将将电电子子交交给给O2，才才能能回回复复成成氧氧化化态态，再再去去接接受受TCA循环脱下的氢。循环脱下的氢。产物产物NADH和和FADH2的去路的去路:所所以以，TCA循循环环需需要要在在有有氧氧的的条条件件下下进进行行。否否则则NADH和和FADH2携携带带的的H无无法法交交给给氧氧，即即呼呼吸吸链链氧氧化化磷磷酸酸化化无无法法进进行行，NAD+及及FAD不不能能被被再再生生，使使TCA循循环环中中的的脱脱氢氢反反应应因因缺缺乏乏氢氢的的受受体体而而无无法法进进行。行。2.TCA循环的总反应二、二、TCA循环循环由TCA循环产生的NADH和FADH2必须经呼吸链将3535 乙乙酰酰CoA通通过过TCA循循环环脱脱下下的的氢氢由由NADH及及FADH2经呼吸链传递给经呼吸链传递给O2，由此而，由此而形成大量形成大量ATP碳碳碳碳 源源源源乙酰乙酰乙酰乙酰CoA 2COCoA 2COCoA 2COCoA 2CO2 2 2 2能能能能 量量量量1GTP 1ATP1GTP 1ATP1GTP 1ATP1GTP 1ATP共共共共12ATP12ATP12ATP12ATP3NADH 3ATP3=9ATP3NADH 3ATP3=9ATP3NADH 3ATP3=9ATP3NADH 3ATP3=9ATP1FADH1FADH1FADH1FADH2 2 2 2 2ATP1=2ATP 2ATP1=2ATP 2ATP1=2ATP 2ATP1=2ATP 由由乙乙酰酰CoA氧氧化化产产生生的的ATP中中，只只有有1/12来来自自底底物水平的磷酸化，其余都是由氧化磷酸化间接产生物水平的磷酸化，其余都是由氧化磷酸化间接产生3.能量能量的化学计量二、二、TCA循环循环乙酰CoA通过TCA循环脱下的氢由NADH及FADH3636碳碳碳碳 源源源源丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰乙酰乙酰CoA+COCoA+COCoA+COCoA+CO2 2 2 2 3CO 3CO 3CO 3CO2 2 2 2能能能能 量量量量丙酮酸氧化脱羧：丙酮酸氧化脱羧：丙酮酸氧化脱羧：丙酮酸氧化脱羧：1NADH 1NADH 1NADH 1NADH 3ATP3ATP3ATP3ATP共共共共15ATP15ATP15ATP15ATPTCATCATCATCA循环：循环：循环：循环：12ATP12ATP12ATP12ATP3.能量能量的化学计量二、二、TCA循环循环碳源丙酮酸乙酰CoA+CO23CO2能3737碳碳碳碳 源源源源葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖 2 2 2 2丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸 6CO2 6CO2 6CO2 6CO2能能能能 量量量量葡萄糖有氧酵解：葡萄糖有氧酵解：葡萄糖有氧酵解：葡萄糖有氧酵解：2ATP+2NADH 2ATP+2NADH 2ATP+2NADH 2ATP+2NADH 8 ATP 8 ATP 8 ATP 8 ATP 共共共共38ATP38ATP38ATP38ATP丙酮酸有氧氧化：丙酮酸有氧氧化：丙酮酸有氧氧化：丙酮酸有氧氧化：152=30 ATP152=30 ATP152=30 ATP152=30 ATP葡萄糖彻底氧化经由的途径：葡萄糖彻底氧化经由的途径：EMPEMP途径、丙酮酸氧化脱羧、途径、丙酮酸氧化脱羧、TCATCA循环、呼吸链氧化磷酸化循环、呼吸链氧化磷酸化。对于原核生物：3.能量能量的化学计量二、二、TCA循环循环碳源葡萄糖2丙酮酸6CO2能量葡萄糖有氧酵38381.为生物体提供能量，是体内主要产生为生物体提供能量，是体内主要产生ATPATP的途径的途径；2.循环中的中间物为生物合成提供原料；循环中的中间物为生物合成提供原料；如如草草酰酰乙乙酸酸、a a-酮酮戊戊二二酸酸可可转转变变为为氨氨基基酸酸，琥琥珀珀酰酰CoACoA可用于合成叶绿素及血红素分子中的卟啉。可用于合成叶绿素及血红素分子中的卟啉。3.糖类、蛋白质、脂类、核酸等代谢的枢纽。糖类、蛋白质、脂类、核酸等代谢的枢纽。5.TCA循环的生物学意循环的生物学意义义二、二、TCA循环循环1.为生物体提供能量，是体内主要产生ATP的途径；2.3939回补反应 当TCL循环的中间代谢物缺失时，起补充作用回补反应当TCL循环的中间代谢物缺失时，起4040