糖酵解的调节课件

第二节 糖酵解1第二节 糖酵解1无氧酵解途径（无氧酵解途径（EMP）有氧氧化途径（有氧氧化途径（TAC）磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径(PPP/HMS)单糖的异生单糖的异生多糖的异生多糖的异生分解分解代谢代谢合成合成代谢代谢2无氧酵解途径（EMP）单糖的异生多糖的异生分解合成2糖原的细胞内酶促磷酸解糖原的细胞内酶促磷酸解 糖原的结构及其连接方式糖原的结构及其连接方式 磷酸化酶磷酸化酶a（催化（催化1.4-糖苷键糖苷键磷酸解磷酸解断裂断裂）三种酶协同作用：三种酶协同作用：转移酶转移酶（催化寡聚葡萄糖片段转移）（催化寡聚葡萄糖片段转移）脱支酶脱支酶（催化（催化1.6-糖苷键糖苷键水解水解断裂断裂）-1，4-糖苷键糖苷键-1，6糖苷键糖苷键非还原性末端非还原性末端3糖原的细胞内酶促磷酸解 糖原的结构及其连接方式 糖糖原原磷磷酸酸解解的的步步骤骤非还原端非还原端糖原核心糖原核心磷酸化酶磷酸化酶a转移酶转移酶脱枝酶（释放脱枝酶（释放1个葡萄糖个葡萄糖）G-1-P90%G10%G-6-PG4糖原磷酸解的步骤非还原端糖原核心磷酸化酶a转移酶脱枝酶（释放葡萄糖的主要代谢途径葡萄糖的主要代谢途径葡萄糖葡萄糖磷酸戊糖磷酸戊糖途径途径乙酰乙酰 CoA（有氧）（有氧）三羧酸三羧酸循环循环丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸乙醇乙醇6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖糖酵解糖酵解（无氧）（无氧）（有氧无氧）（有氧无氧）糖异生糖异生5葡萄糖的主要代谢途径葡萄糖磷酸戊糖途径乙酰 CoA（有氧）66第二节糖的分解代谢7第二节糖的分解代谢7（一）概念（二）过程（三）能量计算（四）生理意义（五）丙酮酸的去路（六）无氧酵解的调节（七）其他已糖进入EMP途径一、无氧酵解途径（一、无氧酵解途径（EMP）8（一）概念 一、无氧酵解途径（EMP）8（一）糖酵解概念：（一）糖酵解概念：体内组织在无氧或缺氧情况下，葡萄糖或糖原体内组织在无氧或缺氧情况下，葡萄糖或糖原在胞浆中分解产生在胞浆中分解产生乳酸乳酸和少量和少量ATP的过程，也的过程，也称糖酵解途径称糖酵解途径Embden-Meyethof-Parnas(EMP)途途径。径。1、化学历程和催化酶类化学历程和催化酶类2、化学计量和生物学意义化学计量和生物学意义3、糖酵解的调控糖酵解的调控9（一）糖酵解概念：1、化学历程和催化酶类9耗能耗能阶段阶段放能放能阶段阶段（二）（二）过程过程10耗能阶段放能阶段（二）过程10（1 1）葡萄糖磷酸化生成葡萄糖磷酸化生成6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖ATPglucose(G)glucose-6-phosphate (G-6-P）已糖激酶已糖激酶Mg2+ADP1.1.耗能阶段耗能阶段11（1）葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖ATPglucose(GMg2+12Mg2+12葡萄糖磷酸化生成葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖的意义：磷酸葡萄糖的意义：1.1.葡萄糖磷酸化后容易参与反应葡萄糖磷酸化后容易参与反应2.2.磷酸化后的葡萄糖带负电荷，不能透过磷酸化后的葡萄糖带负电荷，不能透过 细胞质膜，因此是细胞的一种保糖机制细胞质膜，因此是细胞的一种保糖机制13葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖的意义：1.葡萄糖磷酸化后容易（2 2）6-6-磷酸葡萄糖异构化转变为磷酸葡萄糖异构化转变为6-6-磷酸果糖磷酸果糖fructose-6-phosphate(F-6-P）磷酸已糖异构酶磷酸已糖异构酶glucose-6phosphate(G-6-P）14（2）6-磷酸葡萄糖异构化转变为6-磷酸果糖fructose（3 3）6-6-磷酸果糖再磷酸化生成磷酸果糖再磷酸化生成1,6-1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖(fructose-1,6-diphosphate)ATP 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶Mg2+(F-6-P）ADP15（3）6-磷酸果糖再磷酸化生成1,6-二磷酸果糖 1,6-（4 4）磷酸丙糖的生成）磷酸丙糖的生成3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮fructose-1,6-diphosphate(F-1,6-2P）醛缩酶醛缩酶16（4）磷酸丙糖的生成3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮fructos（5 5）磷酸丙糖的互变）磷酸丙糖的互变磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮(dihydroxyacetone phosphate)3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛(glyceraldehyde 3-phosphate)磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 2 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛17（5）磷酸丙糖的互变磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛磷酸丙糖异构酶（6 6）3-3-磷酸甘油醛氧化为磷酸甘油醛氧化为1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛(glyceraldehyde 3-phosphate)1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸1,3-diphospho-glycerae (1,3-DPG)NADH3PO4NADH+H+2.2.能量释放阶段能量释放阶段18（6）3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油醛（7 7）1,3-1,3-二磷二磷酸甘油酸转变为酸甘油酸转变为3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate)ADPATP1,3-二磷酸甘油二磷酸甘油酸酸(1,3-diphosphoglycerate)(1,3-DPG)19（7）1,3-二磷酸甘油酸转变为3-磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸底物水平磷酸化：底物水平磷酸化：在底物分子发生脱氢或脱水时，能量重新分配时形成某种高能状态或高能中间产物，再通过酶的作用将能量传递给ADP生成ATP的过程20底物水平磷酸化：20（8 8）3-3-磷磷酸甘油酸转变为酸甘油酸转变为2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸3-磷酸甘油磷酸甘油(3-phosphoglycerate)磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸(2-phosphoglycerate)21（8）3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸3-磷酸甘油磷酸甘油（9 9）2-2-磷磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸(2-phosphoglycerate)磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate)烯醇化酶烯醇化酶Mg2+或或Mn2+H2O22（9）2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸2-磷酸甘油酸（1010）磷）磷酸烯醇式丙酮酸转变为烯醇式丙酮酸酸烯醇式丙酮酸转变为烯醇式丙酮酸ADPATP丙酮酸激酶丙酮酸激酶磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate)Mg2+或或Mn2+丙酮酸丙酮酸(pyruvate)23（10）磷酸烯醇式丙酮酸转变为烯醇式丙酮酸ADPATP丙酮酸2424无氧酵解的全部反应过程在无氧酵解的全部反应过程在胞液胞液(cytoplasm)中进行，共中进行，共11步步，无氧酵解代谢的终产物是无氧酵解代谢的终产物是乳酸（乳酸（lactate），一分子葡萄糖经无氧酵解可一分子葡萄糖经无氧酵解可净净生成生成2分子分子ATP。一、糖酵解的反应过程一、糖酵解的反应过程25无氧酵解的全部反应过程在胞液(cytoplasm)中进行，共无氧酵解的反应过程可分为无氧酵解的反应过程可分为活化活化、裂解裂解、放能放能和和还原还原四个阶段。四个阶段。其中，活化、裂解、放能三个阶段又可合其中，活化、裂解、放能三个阶段又可合称为称为糖酵解途径（糖酵解途径（glycolytic pathway)。26无氧酵解的反应过程可分为活化、裂解、放能和还原四个阶段。26EMP的化学历程 糖原（或淀粉）糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖3-磷酸磷酸甘油甘油醛醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮2 1，3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸2 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸2 丙酮酸丙酮酸第第一一阶阶段段第第二二阶阶段段第第三三阶阶段段葡萄糖葡萄糖葡萄糖的磷酸化葡萄糖的磷酸化(活化）活化）磷酸己糖的裂解磷酸己糖的裂解丙酮酸和丙酮酸和ATP的生的生成成（放能）（放能）27EMP的化学历程 糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖1.1.活化活化(activation)(activation)己糖磷酸酯的生成：己糖磷酸酯的生成：活化阶段是指活化阶段是指葡萄糖葡萄糖经磷酸化和异构反应经磷酸化和异构反应生成生成1,6-双磷酸果糖（双磷酸果糖（F-1,6-BP，FDP）的反应过程。的反应过程。活化阶段由活化阶段由3步步化学反应组成。化学反应组成。281.活化(activation)己糖磷酸酯的生成：活 葡萄糖葡萄糖(glucose)磷酸化磷酸化生成生成6-磷酸葡萄磷酸葡萄糖糖(glucose-6-phosphate,G-6-P)；G-6-P异构异构为为6-磷酸果糖（磷酸果糖（fructose-6-phosphate,F-6-P）；）；F-6-P再磷酸化再磷酸化为为 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖（fructose-1,6-bisphosphate,F-1,6-BP）。）。29 葡萄糖(glucose)磷酸化生成6-磷酸葡萄糖(glu无氧酵解的活化阶段无氧酵解的活化阶段glucose (1)己糖激酶己糖激酶/葡萄糖激酶葡萄糖激酶ATPADP*glucose-6-phosphate 磷酸己糖异构酶磷酸己糖异构酶(2)fructose-6-phosphate 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1ATPADP*(3)fructose-1,6-bisphosphate 30无氧酵解的活化阶段glucose (1)己糖激酶/葡2.2.裂解（裂解（lysis)lysis)磷酸丙糖的生成磷酸丙糖的生成：一分子一分子F-1,6-BP裂解裂解为为两分子两分子可以互变的磷酸可以互变的磷酸丙糖（丙糖（triose phosphate)，包括两步反应：，包括两步反应：F-1,6-BP 裂解裂解为为3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛(glyceraldehyde-3-phosphate)和磷酸二羟丙和磷酸二羟丙酮酮(dihydroxy-acetone phosphate)；磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮异构异构为为3-磷酸甘油醛。磷酸甘油醛。312.裂解（lysis)磷酸丙糖的生成：一分子F-1,6fructose-1,6-bisphosphate 无氧酵解的裂解阶段无氧酵解的裂解阶段磷酸丙糖磷酸丙糖异构酶异构酶(5)醛缩酶醛缩酶(4)dihydroxyacetone phosphate glyceraldehyde-3-phosphate 32fructose-1,6-bisphosphate 无3.3.放能放能(releasing energy)(releasing energy)丙酮酸的生成：丙酮酸的生成：3-磷酸甘油醛经脱氢、磷酸化、脱水及放磷酸甘油醛经脱氢、磷酸化、脱水及放能等反应生成丙酮酸，包括五步反应。能等反应生成丙酮酸，包括五步反应。3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛脱氢脱氢并并磷酸化磷酸化生成生成1,3-二磷二磷酸甘油酸（酸甘油酸（glycerate-1,3-diphosphate)；1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸脱磷酸脱磷酸，将其交给，将其交给ADP生成生成ATP；333.放能(releasing energy)丙酮酸的生成 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸异构异构为为2-磷酸甘油酸；磷酸甘油酸；2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸(glycerate-2-phosphate)脱水脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸生成磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate,PEP)；磷酸烯醇式丙酮酸（磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）将高能磷酸）将高能磷酸基交给基交给ADP生成生成ATP。34 3-磷酸甘油酸异构为2-磷酸甘油酸；34glyceraldehyde-3-phosphate (6)3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛脱氢酶脱氢酶NAD+PiNADH+H+glycerate-1,3-diphosphate (7)ATPADP磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶激酶glycerate-3-phosphate (8)磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶glycerate-2-phosphate 无氧酵解的放能阶段无氧酵解的放能阶段35glyceraldehyde-3-phosphate glycerate-2-phosphate 烯醇化酶烯醇化酶H2Ophosphoenolpyruvate 丙酮酸激酶丙酮酸激酶*ATPADPpyruvate 36glycerate-2-phosphate 烯醇化酶4 4还原还原(reduction)(reduction)乳酸的生成：乳酸的生成：利用丙酮酸接受酵解代谢过程中产生的利用丙酮酸接受酵解代谢过程中产生的NADH，使，使NADH重新氧化重新氧化为为NAD+，以，以确保反应的继续进行确保反应的继续进行。374还原(reduction)乳酸的生成：利用丙酮酸接受无氧酵解的还原阶段无氧酵解的还原阶段乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶NAD+NADH+H+pyruvate lactate 38无氧酵解的还原阶段乳酸脱氢酶NAD+NADH+H+pyru糖酵解糖酵解途径途径39糖酵解途径39糖的无氧酵解途径糖的无氧酵解途径40糖的无氧酵解途径40-6-P-6-P1,6-FBP磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-P-GATPATP1,3-B-P-G3-P甘油酸甘油酸ATPATP2H+2-P甘油酸甘油酸PEP丙酮酸丙酮酸ATPATPEMP能量变化简图能量变化简图41-6-P-6-P1,6-FBP磷酸二3-P-GATPA糖糖 原原 (Gn)H3PO4磷酸化酶磷酸化酶 糖糖 原原(Gn-1)1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate)磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)42糖 原 (Gn)H3PO4磷酸化酶 糖 （三）糖酵解过程中（三）糖酵解过程中ATP的生成的生成+2 1葡萄糖葡萄糖 6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖1 1,3-,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磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 丙丙 酮酮 酸酸 反反 应应 ATP -1-1 1 mol 葡萄糖葡萄糖 2 mol 乳酸乳酸+？mol ATP糖原糖原中的中的1mol葡萄糖葡萄糖2mol 乳酸乳酸+？mol ATP+2 1-1-143（三）糖酵解过程中ATP的生成+2 1葡萄糖 6糖酵解中糖酵解中能量利用的效率：能量利用的效率：从葡萄糖开始：从葡萄糖开始：2 30.5/196=61/196 =31(%)从糖原开始从糖原开始：2 51.6/196=103.2/196=52.6(%)1mol葡萄糖葡萄糖 2mol 乳酸乳酸+能量能量 G0=-196kJ ATP储存能量储存能量:G0=-30.5 kJ/mol(体外标准状态下体外标准状态下)G0=-51.6 kJ/mol(体内生理状态下体内生理状态下)糖酵解中能量的利用率：糖酵解中能量的利用率：44糖酵解中能量利用的效率：从葡萄糖开始：2 30.5/1乙醇发酵中乙醇发酵中能量利用的效率：能量利用的效率：2 30.5/217.6 =28(%)1mol葡萄糖葡萄糖 2mol 乙醇乙醇+能量能量 G0=-217.6 kJ ATP储存能量储存能量:G0=-30.5 kJ/mol乙醇发酵中能量的利用率：乙醇发酵中能量的利用率：45乙醇发酵中能量利用的效率：2 30.5/217.6 （四）丙酮酸的去路（四）丙酮酸的去路 NADH+H+NAD+乳酸乳酸COOHCH(OH)CH3CH2OHCH3乙醇乙醇 NADH+H+NAD+CO2乙醛乙醛CHOCH3葡萄糖葡萄糖EMPCOOHC=OCH3丙酮酸丙酮酸无氧无氧 有氧有氧 TAC46（四）丙酮酸的去路 NADH+H+NAD+乳酸（五）糖酵解的生理意义（五）糖酵解的生理意义(1)(1)在无氧条件下在无氧条件下迅速提供能量迅速提供能量,供机体需要供机体需要(2)(2)是某些细胞在不缺氧条件下的能量来源是某些细胞在不缺氧条件下的能量来源(3)(3)是某些病理情况下机体获得能量的方式是某些病理情况下机体获得能量的方式(4)(4)也是糖、脂肪和氨基酸代谢相联系的途径也是糖、脂肪和氨基酸代谢相联系的途径47（五）糖酵解的生理意义(1)在无氧条件下迅速提供能量,供机体48484949（六）糖酵解的调节：（六）糖酵解的调节：一、葡萄糖激酶一、葡萄糖激酶/已糖激酶已糖激酶二、磷酸果糖激酶二、磷酸果糖激酶三、丙酮酸激酶三、丙酮酸激酶50（六）糖酵解的调节：50糖酵解过程的调节酶：糖酵解过程的调节酶：酶酶 的的 名名 称称已糖激酶已糖激酶葡萄糖激酶葡萄糖激酶(肝肝)磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶丙酮酸激酶变构激活剂变构激活剂Mg2+,Mn2+Mg2+,Mn2+Mg2+,AMP,ADP,F-1,6-2P,F-2,6-2P Mg2+,K+,F-1,6-2P变构抑制剂变构抑制剂G-6-P-ATP，H+、柠檬酸，、柠檬酸，长链脂肪酸长链脂肪酸ATP51糖酵解过程的调节酶：酶 的 名 称变构激活剂变构抑制剂51已糖激酶的分型已糖激酶的分型 型型 型型 中文名称中文名称 已糖激酶已糖激酶(HKHK)葡萄糖激酶葡萄糖激酶(GKGK)存在范围存在范围 在组织细胞中在组织细胞中 仅在肝脏和胰腺仅在肝脏和胰腺 广泛存在广泛存在 细胞存在细胞存在与葡萄糖亲和力与葡萄糖亲和力 高高 低低 Km:0.01mmol/L Km:10100mmol/L产物反馈抑制产物反馈抑制 有有 无无 激素调控激素调控不受不受受激素调控受激素调控 1、葡萄糖激酶、葡萄糖激酶/已糖激酶已糖激酶52已糖激酶的分型 型 53532、磷酸果糖激酶、磷酸果糖激酶542、磷酸果糖激酶54限速酶限速酶/关键酶关键酶(rate-limiting enzyme/key enzyme)1.1.催化非可逆反应催化非可逆反应特特点点2.2.催化效率低催化效率低3.3.受激素或代谢物的调节受激素或代谢物的调节4.4.常是在整条途径中催化初始反应的酶常是在整条途径中催化初始反应的酶5.5.活性的改变可影响整个反应体系的速度和方向活性的改变可影响整个反应体系的速度和方向EMP途径的限速酶：磷酸果糖激酶途径的限速酶：磷酸果糖激酶55限速酶/关键酶(rate-limiting enzym丙酮酸激酶催化活性控制关系图丙酮酸激酶催化活性控制关系图Pi磷酸化的丙酮酸激酶磷酸化的丙酮酸激酶（低活性）（低活性）去磷酸化的丙酮酸激去磷酸化的丙酮酸激酶酶（高活性）（高活性）H2OPiATPADP果糖果糖-1，6-二磷酸二磷酸ATP丙氨酸丙氨酸+低血糖低血糖+3、丙酮酸激酶、丙酮酸激酶56丙酮酸激酶催化活性控制关系图Pi磷酸化的丙酮酸激酶去磷酸化的糖酵解过程小结：葡萄糖转变为乳酸：反应的条件：反应的条件：葡萄糖葡萄糖 2 乳酸乳酸+2 ATP无氧或缺氧无氧或缺氧无氧或缺氧无氧或缺氧反应的部位：反应的部位：细胞的胞浆细胞的胞浆反应的底物：反应的底物：葡萄糖葡萄糖/糖原糖原反应的产物：反应的产物：反应过程特点：反应过程特点：乳酸、乳酸、ATPATP一、二、三一、二、三反应中间物：反应中间物：在葡萄糖与丙酮酸之间均在葡萄糖与丙酮酸之间均 为磷酸化合物为磷酸化合物57糖酵解过程小结：葡萄糖转变为乳酸：反应的条件：葡萄糖 一、二、三一：一次脱氢二：两次底物水平磷酸化三：三个不可逆反应及三个关键酶58一、二、三58其它糖进入单糖分解的途径其它糖进入单糖分解的途径半乳糖半乳糖半乳糖半乳糖-1-PUDP-半乳糖半乳糖UDP-葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖-1-磷酸磷酸糖原或淀粉糖原或淀粉葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸果糖果糖葡萄糖葡萄糖果糖果糖-6-磷酸磷酸果糖果糖-1、6-磷酸磷酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油磷酸甘油甘油甘油3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛进入糖酵解进入糖酵解甘露糖甘露糖甘露糖甘露糖-6-磷酸磷酸ATPADPATPADPATPADPATPADPATPADPATPADPNADH+H+NAD+PiUTPPPi59其它糖进入单糖分解的途径半乳糖半乳糖-1-PUDP-半乳糖