清华大学生物化学课件 糖酵解
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生物化学教学课件:lecture2 glycolysis(糖酵解)
存能量
重点
1st Stage of Glycolysis
Glycolysis 1st Stage
Step 1. Hexokinase(己糖激酶) reaction
单向
己糖激酶
∆Gº= –16.7 kJ/mol
重点
• Transfers the g-phosphoryl of ATP to glucose C-6 oxygen
• Hexokinase IV (Glucokinase, Km ~10-2M) in the hepatocyte is active at higher glucose levels, allows the liver to respond to large increases in blood glucose
blood cells.
重点
Central Role of Glucose
重点
Glycolysis Has 10 Steps
重点
• Each chemical reaction prepares a substrate for the next step in the process
• ATP is both consumed and produced in glycolysis
Under anaerobic conditions the end product is lactic acid.
Some organisms (yeast) under anaerobic(厌氧) conditions
convert pyruvate to ethanol------alcoholic fermentation
Lecture 2 Glycolysis (糖酵解)
重点
1st Stage of Glycolysis
Glycolysis 1st Stage
Step 1. Hexokinase(己糖激酶) reaction
单向
己糖激酶
∆Gº= –16.7 kJ/mol
重点
• Transfers the g-phosphoryl of ATP to glucose C-6 oxygen
• Hexokinase IV (Glucokinase, Km ~10-2M) in the hepatocyte is active at higher glucose levels, allows the liver to respond to large increases in blood glucose
blood cells.
重点
Central Role of Glucose
重点
Glycolysis Has 10 Steps
重点
• Each chemical reaction prepares a substrate for the next step in the process
• ATP is both consumed and produced in glycolysis
Under anaerobic conditions the end product is lactic acid.
Some organisms (yeast) under anaerobic(厌氧) conditions
convert pyruvate to ethanol------alcoholic fermentation
Lecture 2 Glycolysis (糖酵解)
生物化学糖酵解糖异生和戊糖磷酸途径(共63张PPT)
糖
阶
消耗
段 2 ATP
⑤
Continue for
2nd phase
5
14-2b
丙糖阶段 生成
4 ATP &
2 NADH
发酵还包括
在无氧条件下
由丙酮酸继续
反应并最终生
成乳酸/乙醇
等
6
P28-3
Glc + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi → 2 pyruvate + 2NADH + 2H+ + 2ATP + 2H2O
- 通常细胞内的[Glc] 仅为 4 mmol,故只有当[血糖] 很高时才能由Glc激酶在 肝脏活化Glc以合成糖原
(G6P → G1P → UDP-Glc)
8
(诱导契合) 与Glc的结合引发两个结构域相对转动17º而靠近(~8Å),使被结合的Glc 与待结合的Mg2+-ATP更为接近,并相应阻断H2O进入活性位点水解ATP
2-PG
-
的[2,3-BPG]
高达5 mM,可调节
Hb对O2的亲和性
21
p532⑨
- 烯醇化酶 - 2-PG的 导致分子内能量重新分布…
2-PG和 的磷酰基水解∆G’o具有很大差值: 2-PG: -17.6 kJ/mol (→glycerate, as for 3-PG)
足以在下步反应中合
成ATP
有一羰基(利于负碳离子形成)
10
(重排异构 & E-碱性残基的交替广义酸-碱催化)
酶活性位点 碱性残基
吡喃葡糖开环
(cf. Fig. 11-4)
C2的H+移除促进顺
-烯二醇中间物的形
22糖酵解PPT课件
糖元和淀粉通过相应的磷酸化酶、磷酸葡
萄糖变位酶生成G-6-P进入酵解。其他单糖
可形成多个分支点的中间物进入酵解。
-
3
入糖 酵元 解、 的淀 准粉 备、 过二 程糖
、 己 糖 进
-
4
D-葡萄糖的代谢命运
D-Glc是多数生物的主要代谢燃料,在代谢中占有中心地 位。葡萄糖含有较高的能量,氧化生成H2O和CO2放出自 由能2840kJ/mol、变为大分子的淀粉或糖元贮存又可维 持相对低的摩尔渗透压浓度,而需要能量时又可分解成葡 萄糖氧化供能。
-
9
第一阶段的反应
-
10
.
催化这一反应的酶有己糖激酶和葡萄糖激酶。己 糖激酶专一性弱,Km值小;受ADP和葡萄糖-6-磷酸 的变构抑制。
葡萄糖激酶专一性强,Km值高,在肝糖浓度较 高时,催化葡萄糖6-磷酸的合成,促进糖原的合成。
-
11
糖酵解过程中的中间产物都带有磷酸基团, 它们的的意义在于:
1.磷酸化导致负离子,使分子产生极性,使 产物不致流失到膜外;
1.生成乳酸(发酵) 2.生成乙醇(发酵) 3.进入三羧酸循环(有氧呼吸)
-
33
乳酸生成(发酵)
-
34
-
35
乙 醇 生 成 发 酵
()
-
36
-
37
七、糖酵解作用的调节
1.磷酸果糖激酶的调节作用 2.果糖—2,6—二磷酸的调节作用 3.己糖激酶和丙酮酸激酶的调节作用
-
38
-Leabharlann 39-40前馈刺激作用 协同控制作用
肌肉等组织或微生物在无氧或暂时缺氧条件下,酵 解中生成的NADH用于还原丙酮酸生成乳酸,称为 乳酸发酵。
生物化学糖酵解代谢反应途径
生物化学糖酵解代谢反应途 径
目录
• 糖酵解概述 • 糖酵解代谢反应途径 • 糖酵解关键酶及其调控机制 • 糖酵解异常与疾病关系 • 实验方法与技术应用 • 总结与展望
01 糖酵解概述
糖酵解定义与意义
定义
糖酵解是指生物体内葡萄糖或糖原在无氧或缺氧条件下,经过一系列酶促反应,最终生成乳酸或乙醇和二氧化碳 ,并释放能量的过程。
气相色谱法
利用气相色谱技术分离和测定糖 酵解过程中产生的各种代谢产物 ,如丙酮酸、乳酸等。
关键技术应用举例
高效液相色谱法(HPLC)
01
用于分离和测定糖酵解过程中产生的各种中间产物和最终产物
,具有高分辨率和高灵敏度的优点。
质谱技术
02
通过质谱分析可以确定糖酵解过程中产生的代谢产物的分子结
构和质量,为深入研究糖酵解途径提供重要信息。
06 总结与展望
糖酵解代谢反应途径研究意义
揭示生命活动基本过程
糖酵解是生物体获取能量的重要途径之一,研究其代谢反应途径有助于揭示生命活动的 基本过程。
理解疾病发生机制
糖酵解代谢异常与多种疾病(如糖尿病、肥胖症等)的发生发展密切相关,深入研究糖 酵解代谢反应途径有助于理解这些疾病的发病机制。
指导药物设计与研发
健康生活方式
保持充足睡眠,减少熬夜、吸烟、饮酒等不 良生活习惯对糖代谢的影响。
05 实验方法与技术 应用
糖酵解实验方法介绍
酶偶联法
利用酶偶联反应测定糖酵解过程 中产生的NADH或NADPH,从而 推算出糖酵解的速率。
放射性同位素示踪法
通过加入放射性同位素标记的葡 萄糖,追踪其在糖酵解过程中的 转化和代谢产物的生成。
意义
糖酵解是生物体获取能量的重要途径之一,尤其在缺氧或无氧环境下,如肌肉剧烈运动时,糖酵解成为主要的能 量来源。此外,糖酵解还与生物体的其他代谢途径密切相关,如糖异生、三羧酸循环等,共同维持生物体的正常 生理功能。
目录
• 糖酵解概述 • 糖酵解代谢反应途径 • 糖酵解关键酶及其调控机制 • 糖酵解异常与疾病关系 • 实验方法与技术应用 • 总结与展望
01 糖酵解概述
糖酵解定义与意义
定义
糖酵解是指生物体内葡萄糖或糖原在无氧或缺氧条件下,经过一系列酶促反应,最终生成乳酸或乙醇和二氧化碳 ,并释放能量的过程。
气相色谱法
利用气相色谱技术分离和测定糖 酵解过程中产生的各种代谢产物 ,如丙酮酸、乳酸等。
关键技术应用举例
高效液相色谱法(HPLC)
01
用于分离和测定糖酵解过程中产生的各种中间产物和最终产物
,具有高分辨率和高灵敏度的优点。
质谱技术
02
通过质谱分析可以确定糖酵解过程中产生的代谢产物的分子结
构和质量,为深入研究糖酵解途径提供重要信息。
06 总结与展望
糖酵解代谢反应途径研究意义
揭示生命活动基本过程
糖酵解是生物体获取能量的重要途径之一,研究其代谢反应途径有助于揭示生命活动的 基本过程。
理解疾病发生机制
糖酵解代谢异常与多种疾病(如糖尿病、肥胖症等)的发生发展密切相关,深入研究糖 酵解代谢反应途径有助于理解这些疾病的发病机制。
指导药物设计与研发
健康生活方式
保持充足睡眠,减少熬夜、吸烟、饮酒等不 良生活习惯对糖代谢的影响。
05 实验方法与技术 应用
糖酵解实验方法介绍
酶偶联法
利用酶偶联反应测定糖酵解过程 中产生的NADH或NADPH,从而 推算出糖酵解的速率。
放射性同位素示踪法
通过加入放射性同位素标记的葡 萄糖,追踪其在糖酵解过程中的 转化和代谢产物的生成。
意义
糖酵解是生物体获取能量的重要途径之一,尤其在缺氧或无氧环境下,如肌肉剧烈运动时,糖酵解成为主要的能 量来源。此外,糖酵解还与生物体的其他代谢途径密切相关,如糖异生、三羧酸循环等,共同维持生物体的正常 生理功能。
糖酵解PPT课件
15
磷酸葡糖的异构化
16
反应3: 磷酸果糖的磷酸化
是糖酵解的限速步骤!
是第二步不可逆反应 由磷酸果糖激酶-1(PFK-1)催化 糖酵解第二次引发反应 有大的自由能降低,受到高度的调控
17
磷酸果糖的磷酸化
18
反应4: 1,6-二磷酸果糖的裂解
C6 被切成 2 C3
由醛缩酶催化
1,6-二磷酸果糖的裂解
19
一.有两类醛缩酶: 二.第一类来源于古菌和真核生物,为共价
催化,在反应中,底物与活性中心的赖 氨酸残基形成共价的Schiff碱中间物; 三.第二类主要来源于真菌和细菌,其活性 中心含有二价的Zn2+,为金属催化。
20
第一类醛缩酶
第二类醛缩酶
醛缩酶的催化机制
21
反应5: 磷酸丙糖的异构化
磷酸二羟丙酮转变成3-磷酸甘油醛
甘油酸-2-磷酸转变成 PEP
由烯醇化酶催化 烯醇化酶的作用在于促进2-磷酸甘油酸上
某些原子的重排从而形成具有高能键的高 能分子。 氟合物能够与Mg 2+和磷酸基团形成络化物 ,而干扰2-磷酸甘油酸与烯醇化的结合从 而抑制该酶的活性。
33
PEP的合成
34
反应10:第二步底物水平的磷酸化
PEP转化成丙酮酸,同时产生 ATP
磷酸基团从 C-3转移到C-2
由磷酸甘油酸变位酶催化 不同来源的变位酶具有不同的催化机制,一
类需要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3-磷酸甘油酸分子内的磷酸基 团的转移。
31
磷酸甘油酸变位酶催化的反应及其作用机理
32
反应9:PEP的形成
二.由己糖激酶或葡萄糖激酶催化 三.引发反应——ATP被消耗,以便后面得
磷酸葡糖的异构化
16
反应3: 磷酸果糖的磷酸化
是糖酵解的限速步骤!
是第二步不可逆反应 由磷酸果糖激酶-1(PFK-1)催化 糖酵解第二次引发反应 有大的自由能降低,受到高度的调控
17
磷酸果糖的磷酸化
18
反应4: 1,6-二磷酸果糖的裂解
C6 被切成 2 C3
由醛缩酶催化
1,6-二磷酸果糖的裂解
19
一.有两类醛缩酶: 二.第一类来源于古菌和真核生物,为共价
催化,在反应中,底物与活性中心的赖 氨酸残基形成共价的Schiff碱中间物; 三.第二类主要来源于真菌和细菌,其活性 中心含有二价的Zn2+,为金属催化。
20
第一类醛缩酶
第二类醛缩酶
醛缩酶的催化机制
21
反应5: 磷酸丙糖的异构化
磷酸二羟丙酮转变成3-磷酸甘油醛
甘油酸-2-磷酸转变成 PEP
由烯醇化酶催化 烯醇化酶的作用在于促进2-磷酸甘油酸上
某些原子的重排从而形成具有高能键的高 能分子。 氟合物能够与Mg 2+和磷酸基团形成络化物 ,而干扰2-磷酸甘油酸与烯醇化的结合从 而抑制该酶的活性。
33
PEP的合成
34
反应10:第二步底物水平的磷酸化
PEP转化成丙酮酸,同时产生 ATP
磷酸基团从 C-3转移到C-2
由磷酸甘油酸变位酶催化 不同来源的变位酶具有不同的催化机制,一
类需要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3-磷酸甘油酸分子内的磷酸基 团的转移。
31
磷酸甘油酸变位酶催化的反应及其作用机理
32
反应9:PEP的形成
二.由己糖激酶或葡萄糖激酶催化 三.引发反应——ATP被消耗,以便后面得
生物化学 糖酵解途径 PPT课件
Glycolysis
Gluconeogenesis
1,3-BPG
3-Phosphoglycerate 2-Phosphoglycerate PEP
Pyruvate
线粒体中进行
胞液中进行
非糖物质(甘油、乳酸和某些生糖氨基酸)的异生途径 非糖物质的异生作用在肝脏和肾脏中进行
糖原磷酸化酶的调控机制
激素通过cAMP-蛋白激酶调节代谢示意图
戊糖磷 酸途径 戊糖磷酸 磷酸丙糖
酵解
丙酮酸
糖异生 生糖氨基酸
乙酰辅酶A
乳酸、乙醇
发酵
三羧酸循环
ATP
乙醛酸循环
代谢重点
CO2+H2 O
激素
受体 G蛋白 环化酶
细胞膜
ATP
R
cAMP+PPi
c
ATP
c
蛋白激酶 (无活性) 非磷酸化蛋白激酶
+
ADP
R
cAMP
蛋白激酶(有活性)
磷酸化蛋白激酶
内在蛋白质的磷酸化作用
改变细胞的生理过程
细胞膜
糖代谢总图
甘露糖 葡萄糖 果糖 各种脂类 其他生糖物质
储存性糖类
(糖原、淀粉等)
葡糖-6-磷酸 CO2+H2 O 核糖
7 水化
琥酰琥酸延胡索,苹果落在草丛中。
2b 水化
脱氢
3 氧化脱羧
5 底物水平磷酸化
4 氧化脱羧
糖酵解途径(EMP)
乙酰草酰成柠檬,柠檬易成α-酮; 琥酰琥酸延胡索,苹果落在草丛中。
柠檬酸循环糖
磷
途径的氧化阶段生成 NADPH的和释放CO2;
途径的非氧化阶段中基 团交换和重组的结果生 成磷酸果糖和3-磷酸甘 油醛,后者又可以转变 成磷酸果糖。
生物化学糖酵解PPT讲稿
• 总反应式:
Glc+2Pi+2ADP+2NAD+ 2丙酮酸+2ATP+2NADH+H++2H2O
它是氧化磷酸化和三羧酸循环的前奏。 是动物、植物、微生物细胞中葡萄糖分解产生能量 的共同代谢途径。
二、糖酵解途径的实验依据
• 酵母抽提液的发酵速度比完整酵母慢,且逐渐缓
慢直至停顿
• 如果加入无机磷酸盐,可以恢复发酵速度,但不
6-磷酸果糖1
葡萄糖 果糖
1,6-二磷酸果糖
3-磷酸甘油醛
磷酸二羟丙酮
丙酮酸
3-磷酸甘油酸磷酸
磷酸烯醇式丙酮酸
3-磷酸甘油酸
2-磷酸甘油酸
• 糖酵解可分为两个阶段:
1分子葡萄糖分解为2分子丙酮酸需经10步反应, 前5步反应为准备阶段,1Glc转变为2三碳物:磷 酸二羟丙酮和3-磷酸甘油醛,消耗2ATP。
葡萄糖激酶专一行强,Km值高,在肝脏中,当肝糖浓 度较高时,催化葡萄糖6-磷酸的合成,维持血糖的稳定.
糖酵解过程中的中间产物都带有磷酸基团,它们
的意义在于: 1.磷酸化导致负离子,使分子产生极性,使产物不
致流失到膜外; 2.磷酸基团起一种信号作用,易于被酶识别; 3.磷酸基团最终形成ATP,保存了能量。
2PEP→2Py
+2ATP
净增2ATP
除2分子ATP外,还生成2分子NADH
葡萄糖+2Pi+2ADP+2NAD+ 2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H++2H2O
五五、、丙丙酮酮酸酸的的去去路路
无氧或 相对缺氧
乳酸脱氢酶
肌肉中: 丙酮酸
乳酸
乳酸发酵
Glc+2Pi+2ADP+2NAD+ 2丙酮酸+2ATP+2NADH+H++2H2O
它是氧化磷酸化和三羧酸循环的前奏。 是动物、植物、微生物细胞中葡萄糖分解产生能量 的共同代谢途径。
二、糖酵解途径的实验依据
• 酵母抽提液的发酵速度比完整酵母慢,且逐渐缓
慢直至停顿
• 如果加入无机磷酸盐,可以恢复发酵速度,但不
6-磷酸果糖1
葡萄糖 果糖
1,6-二磷酸果糖
3-磷酸甘油醛
磷酸二羟丙酮
丙酮酸
3-磷酸甘油酸磷酸
磷酸烯醇式丙酮酸
3-磷酸甘油酸
2-磷酸甘油酸
• 糖酵解可分为两个阶段:
1分子葡萄糖分解为2分子丙酮酸需经10步反应, 前5步反应为准备阶段,1Glc转变为2三碳物:磷 酸二羟丙酮和3-磷酸甘油醛,消耗2ATP。
葡萄糖激酶专一行强,Km值高,在肝脏中,当肝糖浓 度较高时,催化葡萄糖6-磷酸的合成,维持血糖的稳定.
糖酵解过程中的中间产物都带有磷酸基团,它们
的意义在于: 1.磷酸化导致负离子,使分子产生极性,使产物不
致流失到膜外; 2.磷酸基团起一种信号作用,易于被酶识别; 3.磷酸基团最终形成ATP,保存了能量。
2PEP→2Py
+2ATP
净增2ATP
除2分子ATP外,还生成2分子NADH
葡萄糖+2Pi+2ADP+2NAD+ 2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H++2H2O
五五、、丙丙酮酮酸酸的的去去路路
无氧或 相对缺氧
乳酸脱氢酶
肌肉中: 丙酮酸
乳酸
乳酸发酵
生物化学课件-第十三章 糖酵解(专业知识模板)
糖酵解=Glycolysis=EMP途径 (Embden-Meyerhof Parnas pathway)
二、糖酵解 (Glycolysis) 研究简史
Buchner 1897年发现酵母提取液中葡萄糖也可发酵 1905年,英国化学家A. Harden 和W. Young在研究酵母榨汁 液 时发现并证明其中有发酵酶 和辅酶 Robinson 分离出G-6-P和F-6-P平衡混合物 1933年,生物化学家G. Embden, Q. Meyerhof 和 J.K. Parnas 发现在动物肌肉中也存在着与酵母发酵十分类似的过程,他们 将肌肉中由葡萄糖形成乳酸的过程称之为酵解过程。 EMBODAN-MEYERHOF途径
CH2 O P
磷酸二 3-磷酸 羟丙酮 甘油醛
NAD+ NADH+H+
1,3-二磷酸甘油酸
ADP ATP
3-磷酸甘油酸
2-磷酸甘油酸
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
丙酮酸 ATP
CO
磷酸丙糖异构酶
CH2OH
(phosphotriose isomerase)
磷酸二羟丙酮
CHO
CH OH
CH2 O P 甘油醛3-磷酸
三、糖酵解全过程
重点
•碳骨架6C-----3C 葡萄糖 → 2丙酮酸 + 2NADH + 2ATP
•产生ATP和NADH •中间代谢物以磷酸化合物的形式存在具重要意义
中间代谢物磷酸化有何意义?
• 带负电磷酸基团具有极性,不易透过脂膜散失 • 磷酸基团起到酶识别基团的作用,利与酶结合 • 形成高能磷酸键保存能量的作用
中间产物 2,3-二磷酸甘油酸
2-磷酸甘油酸
(2,3-BPG)
二、糖酵解 (Glycolysis) 研究简史
Buchner 1897年发现酵母提取液中葡萄糖也可发酵 1905年,英国化学家A. Harden 和W. Young在研究酵母榨汁 液 时发现并证明其中有发酵酶 和辅酶 Robinson 分离出G-6-P和F-6-P平衡混合物 1933年,生物化学家G. Embden, Q. Meyerhof 和 J.K. Parnas 发现在动物肌肉中也存在着与酵母发酵十分类似的过程,他们 将肌肉中由葡萄糖形成乳酸的过程称之为酵解过程。 EMBODAN-MEYERHOF途径
CH2 O P
磷酸二 3-磷酸 羟丙酮 甘油醛
NAD+ NADH+H+
1,3-二磷酸甘油酸
ADP ATP
3-磷酸甘油酸
2-磷酸甘油酸
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
丙酮酸 ATP
CO
磷酸丙糖异构酶
CH2OH
(phosphotriose isomerase)
磷酸二羟丙酮
CHO
CH OH
CH2 O P 甘油醛3-磷酸
三、糖酵解全过程
重点
•碳骨架6C-----3C 葡萄糖 → 2丙酮酸 + 2NADH + 2ATP
•产生ATP和NADH •中间代谢物以磷酸化合物的形式存在具重要意义
中间代谢物磷酸化有何意义?
• 带负电磷酸基团具有极性,不易透过脂膜散失 • 磷酸基团起到酶识别基团的作用,利与酶结合 • 形成高能磷酸键保存能量的作用
中间产物 2,3-二磷酸甘油酸
2-磷酸甘油酸
(2,3-BPG)
大学生物化学课件 糖酵解途径
有氧氧化的反应过程
第一阶段:酵解途径
同糖无氧氧化的第一阶段。
第二阶段:
乳酸
NAD+
NADH+H+
丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成
乙酰CoA。
第三阶段:
乙酰CoA进入柠檬酸循环以及氧化
磷酸化生成ATP。
G(Gn) 胞液
丙酮酸
乙酰CoA
线粒体
TAC循环
[O]
NADH+H+
CO2
H2O
FADH2
由一分子H
1FADH2 1NADH
2.5 2.5
1 1.5 2.5
14或15
ATP
ADP
糖有氧氧化的产能途径
柠檬酸循环中4次脱氢反应产生大量的NADH+H+和FADH2 , 通过电子传递链和氧化磷酸化产生ATP。
线粒体内: 1分子NADH+H+ 的氢传递给氧时,可生成2.5个ATP。 1分子FADH2 的氢被氧化时,可生成1.5个ATP。 底物水平磷酸化,可生成1个ATP。
胞质中进入线粒体两种穿梭机制: ①α-磷酸甘油穿梭机制:α-磷酸甘油接受NADH,进入线粒体把氢
传给FAD生成FADH2 ,可生成1.5个ATP。 ②苹果酸-天冬氨酸穿梭机制:草酰乙酸接受NADH,生成苹果酸
进入线粒体脱氢给NAD+生产NADH和草酰乙酸,可生产2.5个 ATP。
问题2:一分子乳酸经过有氧氧化途径可净产 生多少分子ATP?
无氧氧化的反应过程
糖酵解分两个阶段 第一阶段
由葡萄糖分解成丙酮酸,称之为糖酵解 途径。 第二阶段
由丙酮酸转变成乳酸。
6-磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖
生物化学糖酵解课件ppt综述
乙醇脱氢酶
乙醛
NADH
丙酮酸
丙酮酸脱羧酶
CO2
乙醇
NAD+
七、糖酵解作用的调节 糖酵解代谢途径有三个关键酶:
己糖激酶
磷酸果糖激酶
丙酮酸激酶
三种酶催化的反应均为不可逆的,因此,都具
有调节糖酵解的作用。
其中,磷酸果糖激酶所催化的反应是糖酵解的 限速步骤。
1.磷酸果糖激酶(PFK)的调节
① ATP:高浓度的ATP使酶与底物F-6-P的亲和力降
无氧条件下分解生成2分子丙酮酸并释放出能量的
过程。
总反应式:
Glc+2Pi+2ADP+2NAD+ 2丙酮酸+2ATP+2NADH+H++2H2O 它是氧化磷酸化和三羧酸循环的前奏。 是动物、植物、微生物细胞中葡萄糖分解产生能
量的共同代谢途径。
二、糖酵解途径的实验依据
酵母抽提液的发酵速度比完整酵母慢,且逐渐缓
将经过透析失活的酵母液混合在一起后又恢复发
酵能力
由此推断发酵需要两类物质:一是热不稳定的, 不可透析的组分即酶;二是热稳定的可透析的组 分,如辅酶、ATP、金属离子等。
碘乙酸对酵母生长有抑制作用 将葡萄糖、酵母抽提液及碘乙酸一起保温,可以 分离出少量的磷酸丙糖(主要是3-磷酸甘油醛和 磷酸二羟丙酮的平衡混合物)
3.丙酮酸激酶的调节
果糖-1,6-二磷酸对该酶有激活作用;
ATP是该酶的变构抑制剂;
丙氨酸为该酶的变构抑制剂;
共价修饰调节:该酶的去磷酸化形式为活性形
式;磷酸化形式为非活性形式。
高浓度葡萄糖促进该酶的去磷酸化;
八、其它糖进入糖酵解的途径
糖原 1-磷酸葡萄糖
乙醛
NADH
丙酮酸
丙酮酸脱羧酶
CO2
乙醇
NAD+
七、糖酵解作用的调节 糖酵解代谢途径有三个关键酶:
己糖激酶
磷酸果糖激酶
丙酮酸激酶
三种酶催化的反应均为不可逆的,因此,都具
有调节糖酵解的作用。
其中,磷酸果糖激酶所催化的反应是糖酵解的 限速步骤。
1.磷酸果糖激酶(PFK)的调节
① ATP:高浓度的ATP使酶与底物F-6-P的亲和力降
无氧条件下分解生成2分子丙酮酸并释放出能量的
过程。
总反应式:
Glc+2Pi+2ADP+2NAD+ 2丙酮酸+2ATP+2NADH+H++2H2O 它是氧化磷酸化和三羧酸循环的前奏。 是动物、植物、微生物细胞中葡萄糖分解产生能
量的共同代谢途径。
二、糖酵解途径的实验依据
酵母抽提液的发酵速度比完整酵母慢,且逐渐缓
将经过透析失活的酵母液混合在一起后又恢复发
酵能力
由此推断发酵需要两类物质:一是热不稳定的, 不可透析的组分即酶;二是热稳定的可透析的组 分,如辅酶、ATP、金属离子等。
碘乙酸对酵母生长有抑制作用 将葡萄糖、酵母抽提液及碘乙酸一起保温,可以 分离出少量的磷酸丙糖(主要是3-磷酸甘油醛和 磷酸二羟丙酮的平衡混合物)
3.丙酮酸激酶的调节
果糖-1,6-二磷酸对该酶有激活作用;
ATP是该酶的变构抑制剂;
丙氨酸为该酶的变构抑制剂;
共价修饰调节:该酶的去磷酸化形式为活性形
式;磷酸化形式为非活性形式。
高浓度葡萄糖促进该酶的去磷酸化;
八、其它糖进入糖酵解的途径
糖原 1-磷酸葡萄糖
生物化学 糖酵解 (课堂PPT)
第八章 糖酵解
重点:
糖酵解的反应途径 糖酵解过程中的能量转变 糖酵解的调节
1
糖的分解代谢 生物体中提供能量的主要物质是ATP,而ATP
的形成主要有糖的分解代谢产生
葡萄糖 酵解 丙酮酸
OX
三羧酸循环
乙酰CoA
CO2+H2O
无氧分解 (有氧、无氧)
有氧分解 (有氧)
2
一、糖酵解(glycolysis)概念
(二)由1,3-二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油酸
这是酵解过程第一个产生ATP的部位。
18
(三)3-磷酸甘油酸转变成2-磷酸甘油酸
该反应通过一个中间产物:2,3-二磷酸甘油酸。当3磷酸甘油酸与酶结合后,酶分子上的磷酸转移到2位, 生成 2,3-二磷酸甘油酸,使酶分子的活性部位再结合1 分子的磷酸,同时产生游离的2-磷酸甘油酸。
10
第一阶段的反应
(一)葡萄糖的磷酸化
催化这一反应的酶有己糖激酶和葡萄糖激酶。己糖激 酶专一性弱,Km值小,存在所有的细胞内;别构调节酶, 受ADP和葡萄糖6-磷酸的变构抑制。
葡萄糖激酶专一行强,Km值高,在肝脏中,当肝糖浓 度较高时,催化葡萄糖6-磷酸的合成,维持血糖的稳定. 11
糖酵解过程中的中间产物都带有磷酸基团,它们 的意义在于:
9
▪ 糖酵解可分为两个阶段: 1分子葡萄糖分解为2分子丙酮酸需经10步反应,
前5步反应为准备阶段,1Glc转变为2三碳物: 磷酸二羟丙酮和3-磷酸甘油醛,消耗2ATP。
第二阶段是能量获得阶段(payoff phase), 3-磷酸甘油醛转变为丙酮酸,生成4ATP和 2NADH +H+。
葡萄糖的碳架分解产生丙酮酸、磷酸化ADP 产生ATP、产生的氢转变为NADH。
重点:
糖酵解的反应途径 糖酵解过程中的能量转变 糖酵解的调节
1
糖的分解代谢 生物体中提供能量的主要物质是ATP,而ATP
的形成主要有糖的分解代谢产生
葡萄糖 酵解 丙酮酸
OX
三羧酸循环
乙酰CoA
CO2+H2O
无氧分解 (有氧、无氧)
有氧分解 (有氧)
2
一、糖酵解(glycolysis)概念
(二)由1,3-二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油酸
这是酵解过程第一个产生ATP的部位。
18
(三)3-磷酸甘油酸转变成2-磷酸甘油酸
该反应通过一个中间产物:2,3-二磷酸甘油酸。当3磷酸甘油酸与酶结合后,酶分子上的磷酸转移到2位, 生成 2,3-二磷酸甘油酸,使酶分子的活性部位再结合1 分子的磷酸,同时产生游离的2-磷酸甘油酸。
10
第一阶段的反应
(一)葡萄糖的磷酸化
催化这一反应的酶有己糖激酶和葡萄糖激酶。己糖激 酶专一性弱,Km值小,存在所有的细胞内;别构调节酶, 受ADP和葡萄糖6-磷酸的变构抑制。
葡萄糖激酶专一行强,Km值高,在肝脏中,当肝糖浓 度较高时,催化葡萄糖6-磷酸的合成,维持血糖的稳定. 11
糖酵解过程中的中间产物都带有磷酸基团,它们 的意义在于:
9
▪ 糖酵解可分为两个阶段: 1分子葡萄糖分解为2分子丙酮酸需经10步反应,
前5步反应为准备阶段,1Glc转变为2三碳物: 磷酸二羟丙酮和3-磷酸甘油醛,消耗2ATP。
第二阶段是能量获得阶段(payoff phase), 3-磷酸甘油醛转变为丙酮酸,生成4ATP和 2NADH +H+。
葡萄糖的碳架分解产生丙酮酸、磷酸化ADP 产生ATP、产生的氢转变为NADH。
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Group transfer
Isomerization
Group transfer
Aldol cleavage
Isomerization
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Isomerization
Dehydrogenation
Group transfer
Group shift Dehydration Group transfer
Overview on glucose metabolism
• The major fuel of most organisms and occupies a central position in metabolism (G'o= -2840 kJ/mol when completely oxidized). • Can be stored in polymer form (glycogen or starch) or be converted to fat for long term storage. • Can also be oxidized to make NADPH and ribose 5phosphate via the pentose phosphate pathway. • Is also a versatile precursor for carbon skeletons of almost all kinds of biomolecules.
• 1910s-1930s, Gustav Embden and Otto Meyerhof (Germany), studied muscle and its extracts: – Reconstructed all the transformation steps from glycogen to lactic acid in vitro; revealed that many reactions of lactic acid (muscle) and alcohol (yeast) fermentations were the same! – Discovered that lactic acid is reconverted to carbohydrate in the presence of O2 (gluconeogenesis); observed that some phosphorylated compounds are energy-rich. • The whole pathway of glycolysis (from glucose to pyruvate) was elucidated by the 1940s.
Basic facts about glycolysis
• Ten steps of reactions are involved in the pathway. • Six types of reactions occur: group transfer, isomerization, aldol cleavage, dehydrogenation, group shift, and dehydration. • All the enzymes are found in the cytosol. • All intermediates are phosphorylated. • Only a small fraction (~5.2%) of the potential energy of the glucose molecule is released and much still remains in the final product of glycolysis, pyruvate.
1. The Development of Biochemistry and the Delineation of Glycolysis Went Hand by Hand
• In 1897, accidental observation by Eduard Buchner: sucrose (as a preservative) was rapidly fermented into alcohol by cell-free yeast extract.
Chapter 14
Glycolysis, the pentose phosphate pathway and the catabolism of glycogen
Glycolysis (糖酵解)
The process in which a molecule of glucose is degraded in a series of enzyme-catalyzed reactions to yield two molecules of pyruvate.
Step 9
Payoff Phase
Reversible
Step 10
Substrate-level phosphorylation for ATP generation
Payoff Phase
Spontaneous
Isomerization
Dehydrogenation
Group transfer
Major pathways of glucose utilization
Glycolysis
• The first stage in the complete oxidation of glucose • An universal central pathway of glucose metabolism • The chemistry of the reaction sequence completely conserved during evolution • The first metabolic pathway to be elucidated and probably the best understood
Phosphoenolpyruvate (2)
pyruvate kinase
2ADP 2ATP
Pyruvate (2)
Importance of phosphorylated intermediates
• Negatively charged, can’t diffuse out of the cell, therefore, no energy is needed to retain them in the cell • Energy conserved in the phosphorylated compounds • Lower the activation energy and increase specificity of the enzymatic reactions
2Pi 2NAD+ 2NADH 2ADP 2ATP + H+
1,3-Bisphosphoglycerate (2)
phosphoglycerate kinase
3-Phosphoglycerate (2)
phosphoglycerate mutase
2-Phosphoglycerate (2)
enolase
Reversible
Ketose
Ketose
Aldose
Group transfer
Isomerization
Group transfer
Aldol cleavage
Isomerization
Two molecules of ATP are consumed
Payoff Phase Step 6 Oxidation and phosphorylation reaction
Step 3 The commitment step
Preparatory Phase
(PFK1)
Irreversible exergonic
Step 4 The “lysis” step
Preparatory Phase
Ketose
Aldose
Step 5
Preparatory Phase
• In 1900s, Arthur Harden and William Young (Great Britain) found that Pi is needed for yeast juice to ferment glucose, a hexose diphosphate (fructose 1,6-bisphosphate) was isolated.
• They also separated the yeast juice into two fractions: one heat-labile, nondialyzable zymase (enzymes) and the other heat-stable, dialyzable cozymase (metal ions, ATP, ADP, NAD+).
Acyl phosphate
Step 7
Substrate-level phosphorylation for ATP generation
Payoff Phase
Step 8
Payoff Phase
2,3-bisphosphoglycerate is both a coenzyme and an intermediate of the reaction
Step 1
Preparatory Phase
Irreversible Irreversible in cells exergonic
MgATP2-, not ATP4-, is the actual substrate
Step 2
Aldose
Preparatory Phase