生物化学糖酵解糖异生和戊糖磷酸途径演示文稿
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aosai 糖异生 磷酸戊糖途径
pyruvate kinase, pyruvate carboxylase 和 PEP carboxykinase的活性调节。 的活性调节。 的活性调节
ATP，Ala ， 乙酰 CoA ADP F-1,6-BP PK ↓ --↑ PC -↑ ↓ -PEPC --↓ --
* 饥饿时 胰高血糖素通过激活 饥饿时, 胰高血糖素通过激活cAMP级联反应降低丙酮酸 级联反应降低丙酮酸 激酶的活性。 激酶的活性。
糖异生的功能
1. 维持血糖水平稳定； 维持血糖水平稳定； 2. 清除肌肉剧烈运动时产生的乳酸; 清除肌肉剧烈运动时产生的乳酸 1）脑和红细胞）几乎全靠血糖供能； ）脑和红细胞）几乎全靠血糖供能； 2）肝脏糖原只能给脑提供半天的葡萄糖； ）肝脏糖原只能给脑提供半天的葡萄糖； 3）禁食期间，主要利用氨基酸和甘油异生 ）禁食期间， 成糖； 成糖； 4）运动期间，可将骨骼肌中产生的乳酸 ）运动期间， 异生成糖； 异生成糖；
Carbohyd. 肌肉与脂肪组织： 肌肉与脂肪组织： Fructose 2. 肝脏 果糖1-磷酸途径 果糖 磷酸途径
Hexokinase
/己糖激酶 己糖激酶
F-6-P ￫ 糖酵解
果糖的代谢：果糖 磷酸途径 果糖的代谢：果糖1-磷酸途径
1）ATP/AMP： ATP/AMP ↑时，PFK活性↓，反应减慢； ） 活性↓ 反应减慢； ： 活性 ATP/AMP ↓ 时，PFK活性↑ ，反应加快； 活性↑ 反应加快； 活性 2）柠檬酸：柠檬酸 ↑时， PFK活性↓； 活性↓ ）柠檬酸： 活性 3）2,6-二磷酸果糖（F-2,6-BP）： 二磷酸果糖（ ） 二磷酸果糖 ）： 由果糖6-磷酸生成 提高PFK的活性 促进糖酵解 磷酸生成, 的活性,促进糖酵解 由果糖 磷酸生成 提高 的活性 促进糖酵解; 血糖浓度↓ 含量降低， 血糖浓度↓ 时， F-2,6-BP含量降低，糖酵解速度↓； 含量降低 糖酵解速度↓ 能防止糖酵解和糖异生同时进行； 能防止糖酵解和糖异生同时进行； 4）H+ 浓度：↑时抑制 的活性。 ） 浓度： 时抑制PFK的活性。可防止缺氧条件下产生过多 的活性 的乳酸而导致酸中毒（ 的乳酸而导致酸中毒（acidosis） ）
ATP，Ala ， 乙酰 CoA ADP F-1,6-BP PK ↓ --↑ PC -↑ ↓ -PEPC --↓ --
* 饥饿时 胰高血糖素通过激活 饥饿时, 胰高血糖素通过激活cAMP级联反应降低丙酮酸 级联反应降低丙酮酸 激酶的活性。 激酶的活性。
糖异生的功能
1. 维持血糖水平稳定； 维持血糖水平稳定； 2. 清除肌肉剧烈运动时产生的乳酸; 清除肌肉剧烈运动时产生的乳酸 1）脑和红细胞）几乎全靠血糖供能； ）脑和红细胞）几乎全靠血糖供能； 2）肝脏糖原只能给脑提供半天的葡萄糖； ）肝脏糖原只能给脑提供半天的葡萄糖； 3）禁食期间，主要利用氨基酸和甘油异生 ）禁食期间， 成糖； 成糖； 4）运动期间，可将骨骼肌中产生的乳酸 ）运动期间， 异生成糖； 异生成糖；
Carbohyd. 肌肉与脂肪组织： 肌肉与脂肪组织： Fructose 2. 肝脏 果糖1-磷酸途径 果糖 磷酸途径
Hexokinase
/己糖激酶 己糖激酶
F-6-P ￫ 糖酵解
果糖的代谢：果糖 磷酸途径 果糖的代谢：果糖1-磷酸途径
1）ATP/AMP： ATP/AMP ↑时，PFK活性↓，反应减慢； ） 活性↓ 反应减慢； ： 活性 ATP/AMP ↓ 时，PFK活性↑ ，反应加快； 活性↑ 反应加快； 活性 2）柠檬酸：柠檬酸 ↑时， PFK活性↓； 活性↓ ）柠檬酸： 活性 3）2,6-二磷酸果糖（F-2,6-BP）： 二磷酸果糖（ ） 二磷酸果糖 ）： 由果糖6-磷酸生成 提高PFK的活性 促进糖酵解 磷酸生成, 的活性,促进糖酵解 由果糖 磷酸生成 提高 的活性 促进糖酵解; 血糖浓度↓ 含量降低， 血糖浓度↓ 时， F-2,6-BP含量降低，糖酵解速度↓； 含量降低 糖酵解速度↓ 能防止糖酵解和糖异生同时进行； 能防止糖酵解和糖异生同时进行； 4）H+ 浓度：↑时抑制 的活性。 ） 浓度： 时抑制PFK的活性。可防止缺氧条件下产生过多 的活性 的乳酸而导致酸中毒（ 的乳酸而导致酸中毒（acidosis） ）
糖异生磷酸戊糖途径
糖异生磷酸戊糖途径
糖异生磷酸戊糖途径是一条非氧化代谢途径,主要参与了五碳糖的代谢过程。
它是植物和微生物中一条重要的碳代谢途径,对于葡萄糖和其他糖类的代谢至关重要。
该途径包括以下几个主要步骤:
1. 葡萄糖-6-磷酸异构化
在这一步骤中,葡萄糖-6-磷酸通过葡萄糖-6-磷酸异构酶的作用,被转化为果糖-6-磷酸。
2. 果糖-6-磷酸和ATP反应
果糖-6-磷酸在磷酸烯醇式化酶的催化下,与ATP发生反应,生成果糖-1,6-二磷酸。
3. aldol缩合反应
果糖-1,6-二磷酸在aldol酶的作用下,发生aldol缩合反应,产生D-异构酮戊二酸和甘油醛-3-磷酸。
4. D-异构酮戊二酸转化
D-异构酮戊二酸经过一系列反应,最终转化为磷酸戊糖。
5. 磷酸戊糖异构化
磷酸戊糖在磷酸戊糖异构酶的作用下,可以转化为其他糖酵解中间产物,如细胞色素-5-磷酸和磷酸丙糖等。
糖异生磷酸戊糖途径不仅参与了碳源的代谢,还提供了一些重要的中
间代谢产物,如核糖-5-磷酸、NADPH和精氨酸等,这些代谢产物对于其他生物合成途径非常重要。
因此,该途径在植物和微生物的生长发育及能量代谢中扮演着关键角色。
糖酵解、糖异生和戊糖磷酸途径
2
它主要在肝细胞和胰岛细胞中进行，是葡萄糖生 成丙酮酸的重要步骤，也是糖异生的主要来源。
3
戊糖磷酸途径的产物丙酮酸可以进一步转化为葡 萄糖或者脂肪酸，参与能量代谢和物质合成。
戊糖磷酸途径过程
01
葡萄糖经过一系列的酶促反应， 生成6-磷酸葡萄糖。
03
6-磷酸葡糖酸经过磷酸戊糖异构 酶的催化，异构为5-磷酸葡糖酸
药物研发
了解这些代谢过程有助于药物的 研发，针对相关酶或代谢途径设 计新的药物，用于治疗相关疾病。
02
糖酵解
糖酵解定义
01
糖酵解定义：糖酵解是指在无氧或微氧条件下，葡萄糖在细胞 质中被分解成为丙酮酸的过程，并伴随着少量能量释放。
02
糖酵解是生物体获取能量的重要方式之一，特别是在缺氧或无
氧环境中。
糖酵解是葡萄糖代谢的主要途径之一，为生物体的生命活动提
03
供所需的能量。
糖酵解过程
01
糖酵解过程分为三个阶段：己糖 激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激 酶三个限速步骤。
02
在己糖激酶的作用下，葡萄糖磷 酸化生成6-磷酸葡萄糖。
磷酸果糖激酶催化6-磷酸果糖磷 酸化生成1,6-二磷酸果糖。
03
丙酮酸激酶催化1,6-二磷酸果糖 裂解生成丙酮酸和ATP。
糖酵解、糖异生和戊 糖磷酸途径
目录
• 引言 • 糖酵解 • 糖异生 • 戊糖磷酸途径 • 三种代谢途径的比较和总结
01
引言
主题简介
糖酵解
01
糖酵解是生物体内将葡萄糖分解为丙酮酸的过程，是生物体获
取能量的主要方式之一。
糖异生
02
糖异生是指将非糖物质转化为葡萄糖的过程，是维持血糖水平
生物化学课件：11 糖酵解
生物化学
第11章 糖代谢
——糖酵解
第一节 生物体内的糖类
一、糖的概念
糖是多羟基醛与多羟基 酮及其衍生物或聚合物 的总称
甘油醛
二羟丙酮
含有不同碳原子数的单糖都有其醛糖和酮糖形式
单糖结构通式
Name
Formula
三碳糖(Triose) 四碳糖(Tetrose) 五碳糖(Pentose) 六碳糖(Hexose) 七碳糖(Heptose) 八碳糖(Octose)
醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate, PEP)； ⑽ 磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）将高能磷酸基交给ADP生
成ATP
。CHO
CH OH
CH2 O P
3-磷酸甘油醛
NAD++Pi
NADH+H+
(6)
O=C O P
3-磷酸甘油醛 脱氢酶,GAPDH
C OH
CH2 O P
1,3-二磷酸甘油酸
一些细菌 和真菌能 分泌纤维 素酶
三、糖的生理功能
1. 生物体的主要能源物质
通过生物氧化提供生命活动需要的能量，能源贮存
2. 提供合成体内其他物质的原料
如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、核苷等 物质的原料。
3. 作为机体组织细胞的组成成分
糖脂、糖蛋白构成生物膜，纤维素，肽聚糖。
4. 作为细胞识别的信息分子
砷酸（AsO43-）与磷酸（PO43-） 结构相似，替代磷酸形成1-砷酸3-磷酸甘油酸，但其不稳定易水 解为3-磷酸甘油酸，这样导致无 法形成高能磷酸键，不能生产 ATP，但并不影响酵解反应。
解偶联剂：解除氧化和磷酸化的 偶联作用
。CHO
CH OH
CH2 O P
第11章 糖代谢
——糖酵解
第一节 生物体内的糖类
一、糖的概念
糖是多羟基醛与多羟基 酮及其衍生物或聚合物 的总称
甘油醛
二羟丙酮
含有不同碳原子数的单糖都有其醛糖和酮糖形式
单糖结构通式
Name
Formula
三碳糖(Triose) 四碳糖(Tetrose) 五碳糖(Pentose) 六碳糖(Hexose) 七碳糖(Heptose) 八碳糖(Octose)
醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate, PEP)； ⑽ 磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）将高能磷酸基交给ADP生
成ATP
。CHO
CH OH
CH2 O P
3-磷酸甘油醛
NAD++Pi
NADH+H+
(6)
O=C O P
3-磷酸甘油醛 脱氢酶,GAPDH
C OH
CH2 O P
1,3-二磷酸甘油酸
一些细菌 和真菌能 分泌纤维 素酶
三、糖的生理功能
1. 生物体的主要能源物质
通过生物氧化提供生命活动需要的能量，能源贮存
2. 提供合成体内其他物质的原料
如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、核苷等 物质的原料。
3. 作为机体组织细胞的组成成分
糖脂、糖蛋白构成生物膜，纤维素，肽聚糖。
4. 作为细胞识别的信息分子
砷酸（AsO43-）与磷酸（PO43-） 结构相似，替代磷酸形成1-砷酸3-磷酸甘油酸，但其不稳定易水 解为3-磷酸甘油酸，这样导致无 法形成高能磷酸键，不能生产 ATP，但并不影响酵解反应。
解偶联剂：解除氧化和磷酸化的 偶联作用
。CHO
CH OH
CH2 O P
生物化学 --糖代谢(共32张PPT)
新陈代谢
同小分化子作物用质合成大分子的需能过程
中间代谢
大异分化子分作解用成简单小分子的放能过程
Top
1
2
3
4
糖代谢概述 糖原的代谢
糖酵解
柠檬酸循环
磷酸戊糖通路 糖异生
糖代谢与其 他代谢关系
第一节 糖类的一般概况
1.单糖：不能再水解的糖，葡萄糖，果糖，核糖等。
2.双糖：由两个相同或不同的单糖组成, 乳糖、蔗糖等.
CH3
丙酮酸
COO HC OH + NAD+
CH3 乳酸
甘油醛3-磷酸氧化为 甘油酸1,3-二磷酸
丙酮酸
无有氧条条件件
NADH
丙酮酸进一步被氧化分解
乳酸
NADH经呼吸链生成水
氧化为二氧化碳和水
乳酸
合成肝糖原或葡萄糖
糖异生
乳酸
乙醇
NADH
乳酸发酵
NADH 乙醇脱氢酶
丙酮酸 脱羧酶 乙醛
乙醇发酵
糖酵解途径汇总Βιβλιοθήκη HOCH 2C O P O OH
HC OH HO
H 2C O P O OH
3-磷酸甘油醛
上述的5步反应完成了糖酵解的准备阶段 。酵解的准备阶段包括两个磷酸化步骤由六 碳糖裂解为两分子三碳糖，最后都转变为甘 油醛3-磷酸。
在准备阶段中，并没有从中获得任何能量 ，与此相反，却消耗了两个ATP分子。
以下的5步反应包括氧化—还原反应、磷酸
3113-PPii
3 生成甘油酸2-磷酸
4 生成烯醇式丙酮酸磷酸
ATP
ATP
5 生成烯醇式丙酮酸 6 生成丙酮酸
⑹甘油醛3-磷酸氧化为甘油酸1,3-二磷酸
O
同小分化子作物用质合成大分子的需能过程
中间代谢
大异分化子分作解用成简单小分子的放能过程
Top
1
2
3
4
糖代谢概述 糖原的代谢
糖酵解
柠檬酸循环
磷酸戊糖通路 糖异生
糖代谢与其 他代谢关系
第一节 糖类的一般概况
1.单糖：不能再水解的糖，葡萄糖，果糖，核糖等。
2.双糖：由两个相同或不同的单糖组成, 乳糖、蔗糖等.
CH3
丙酮酸
COO HC OH + NAD+
CH3 乳酸
甘油醛3-磷酸氧化为 甘油酸1,3-二磷酸
丙酮酸
无有氧条条件件
NADH
丙酮酸进一步被氧化分解
乳酸
NADH经呼吸链生成水
氧化为二氧化碳和水
乳酸
合成肝糖原或葡萄糖
糖异生
乳酸
乙醇
NADH
乳酸发酵
NADH 乙醇脱氢酶
丙酮酸 脱羧酶 乙醛
乙醇发酵
糖酵解途径汇总Βιβλιοθήκη HOCH 2C O P O OH
HC OH HO
H 2C O P O OH
3-磷酸甘油醛
上述的5步反应完成了糖酵解的准备阶段 。酵解的准备阶段包括两个磷酸化步骤由六 碳糖裂解为两分子三碳糖，最后都转变为甘 油醛3-磷酸。
在准备阶段中，并没有从中获得任何能量 ，与此相反，却消耗了两个ATP分子。
以下的5步反应包括氧化—还原反应、磷酸
3113-PPii
3 生成甘油酸2-磷酸
4 生成烯醇式丙酮酸磷酸
ATP
ATP
5 生成烯醇式丙酮酸 6 生成丙酮酸
⑹甘油醛3-磷酸氧化为甘油酸1,3-二磷酸
O
医学课件磷酸戊糖途径 糖异生及糖原合成
葡萄糖 + ATP
6-磷酸葡萄糖+ADP
（2）6-磷酸葡萄糖转变为1-磷酸葡萄糖
OH
O P O CH2
OH
O
HO CH2 O OH
OH OH
OH 磷酸葡萄糖变位酶 OH OH
OP O
OH
OH HO
6-磷酸葡萄糖 (glucose-6-phosphate)
1-磷酸葡萄糖 (glucose-1-phosphate)
(四) 磷酸戊糖途径的调节
最重要的调节因素是：NADP+的水平
餐后的兔肝胞浆中， NADP+/NADPH的比值为0.014 某些条件下， NADP+/NADPH的 比值为700
糖的合成
一、单糖的合成 （一）糖异生概念： 主要指由非糖物质转变成葡萄糖 或糖原的过程
（二）过程
糖异生主 要途径和 关键反应
CHO C OH C OH
CH2OPO3H2
3-磷酸甘油醛
CO
glyceraldehyde 3-phosphate
HO C
H
H C OH
ribulose 5-phosphate CH2OPO3H2
4-磷酸赤藓糖
erythrose 4-phosphate
H C OH
CH2OPO3H2
6-磷酸果糖
Fructose
一、磷酸戊糖途径的概念
以6-葡萄糖开始，在6-磷酸葡 萄糖脱氢酶催化下形成6-磷酸葡萄 糖酸，进而代谢生成磷酸戊糖为中 间代谢物的过程，称为磷酸戊糖途 径。
磷酸戊糖途径 (phosphopentose pathway) 又称磷酸已糖旁路 (hexose monophosphate shunt,HMS) 或Warburg-Dikens途径。
吉林大学生物化学Ⅱ本科课件-第十三章 糖酵解的其他途径
- 该酶需以活性位点的Ser 残基已被磷酸化的形式 1-磷酸-葡萄糖
参与反应
- 先由酶将其磷酰基转移 给G1P而生成G-1,6-BP
- 再由G-1,6-BP将其C1位 磷酰基转移给酶并释出 G6P
1,6-二磷酸-葡萄糖
磷酸葡萄糖变位酶
糖的酶促磷酸解
• 糖原的结构及其连接方式
非还原性末端
-1，6糖苷键
-1，4-糖苷键
磷酸化酶a（催化1.4-糖苷键断裂） 三种酶协同作用： 转移酶（催化寡聚葡萄糖片段转移）
脱支酶（催化1.6-糖苷萄co糖se
1G-磷lu酸co-s葡e萄-1糖-P
H己e糖xo激ki酶na或se葡o萄r 糖G激lu酶cokinase
6G-磷lu酸co-葡se萄-6糖-Pase G6-l磷uc酸o-s葡e-萄6-糖P G葡l萄uc糖o+s磷e酸+基P团i
（一）糖原的分解和生物合成
一、糖原的分解 二、糖原的生物合成 三、糖ogen Functions
- 糖原是动物和细菌内糖的贮存形式 以颗粒状存在于胞质中 含有合成、降解酶和调节蛋白
- 糖原贮备的生物学意义：可迅速动用以供急需 (尤其是大脑和红细胞等)
随后，脱脂酶的 (16)糖苷酶部分催化(16)糖苷键 的水解，产生游离的葡萄糖。这是糖原分解为葡萄糖的 次级反应。
葡萄糖降解的主要产物是由磷酸解产生的1-脱分支
- 糖原降解的产物 = 85%1-磷酸-葡萄糖+ 15%游离的葡萄糖
糖原是由葡萄糖连接而成的高分子聚合物 主要由(14) 糖苷键连接 在分支点处由(16)糖苷键连接 糖原糖链与分支比图示长得多 葡萄糖主要以糖原的形式贮存于肝脏和肌肉细胞中
• 肝脏 – 调节血糖浓度的缓冲区
17糖原代谢、糖异声生和磷酸戊糖途径
2 5-磷酸-核糖
+
2 5-磷酸-木酮糖
+
2 5-磷酸-木酮糖
1
6-磷酸 葡萄糖
1 Pi
+ 2 3-磷酸-甘油醛
在氧化阶段的关键酶是6-磷酸葡萄糖脱氢酶，在非氧化阶段的 关键酶是转酮（醇）酶，木酮糖的C3位的羟基位置能适合转 酮醇酶的要求，而核酮糖C3位的羟基位置不能适合转酮醇酶 的要求。
HMP途径结算：6个6-P-G进入HMP途径，消耗6个H2O，再 生5个6-P-G，6个CO2，12个NADPH，12个H+，1个磷酸。假 如每分子6-磷酸-葡萄糖通过HMP途径如果完全氧化为CO2， 则可形成12分子NADPH。
6
H+
+磷酸葡萄糖酸-δ-内酯
6 HO2 6 H+ + 6 NADPH 6 6
6-磷酸葡萄糖酸 5-磷酸-核酮糖
氧 化 阶 段
6 CO2
非 氧 化 2 7-磷酸-景天庚酮糖 + 2 3-磷酸-甘油醛 阶 段 2 6-磷酸-果糖 2 4-磷酸-赤藓糖 + 4 6-磷酸-葡萄糖 2 6-磷酸-果糖
17 糖原代谢、糖异生、磷酸戊糖途径
17.1~17.2 糖原的分解与合成
分解过程：需要糖原磷酸化酶、糖原脱支酶和磷酸葡萄糖变 位酶，磷酸解中由磷酸提供磷酸基，并不消耗ATP。糖原磷酸 化酶a从糖原非还原末端依次脱去葡萄糖，生成葡萄糖-1-P； 遇到α -1，6-糖苷键由糖原脱支酶解决；葡萄糖-1-P可转变 为葡萄糖-6-磷酸，因为肌细胞中缺乏葡萄糖-6-磷酸酶，不 能将葡萄糖-6-磷酸转变为葡萄糖而只能进行糖酵解，即肌糖 原供能，肝糖原维持血糖平衡。 合成过程：需要糖基供体：UDP-葡萄糖、起始引物：生糖原
糖代谢-磷酸戊糖途径&糖原&糖异生&血糖调节
第四节磷酸戊糖途径Pentose Phosphate Pathway------磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反应过程。
一．磷酸戊糖途径的反应过程反应场所：胞浆反应过程分两个阶段：1.氧化反应：生成磷酸戊糖，NADPH+H+及CO22.非氧化反应：包括一系列基团转移二．磷酸戊糖途径的特点：a)反应过程中进行了一系列酮基和醛基转移反应b)一分子G-6-P经过反应，只能发生一次脱羧和二次脱氢反应，生成一分子CO2和2分子NADPH+H+c)一般是3分子6-磷酸葡萄糖同时参与反应第二阶段反应的意义：通过第二阶段一系列基因转移反应，将多余的核糖转变为3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖，可进入酵解途径。
因此，磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路(pentose phosphate shunt)。
三．磷酸戊糖途径的调节关键酶：6-磷酸葡萄糖脱氢酶其活性的高低决定6-磷酸葡萄糖进入磷酸戊糖途径的流量NADPH/NADP+比值调节此酶的活性：比值，酶活性比值，酶活性NADPH对该酶有强烈抑制作用四．磷酸戊糖途径的生理意义1)为核苷酸的生成提供核糖2)提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应a)作为供氢体参与体内许多合成代谢b)参与体内羟化反应c)维持谷胱甘肽的还原状态Tip: 6-磷酸葡萄糖脱氢酶缺乏：溶血性黄疸（蚕豆病）NADPH ，体内重要的抗氧化剂－还原型谷胱甘肽减少，红细胞膜易破损。
第五节糖原的合成与分解一．概述：糖原(glycogen)--是动物体内糖的储存形式之一，是机体能迅速动用的能量储备。
糖原储存的主要器官及其生理意义：1)肌肉：肌糖原，180 ~ 300g，主要供肌肉收缩所需2)肝脏：肝糖原，70 ~ 100g，维持血糖水平二．糖原的合成代谢糖原的合成(glycogenesis) ------指由葡萄糖合成糖原的过程。
合成部位：1) 组织定位：主要在肝脏、肌肉 2) 细胞定位：胞浆 糖原的合成途径：1. 葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖葡萄糖6-磷酸葡萄糖2. 6-磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖基团转移的意义：由于延长形成α-1,4-糖苷键，所以葡萄糖分子C1上的半缩醛羟基必须活化，才利于与原来的糖原分子末端葡萄糖的游离C4羟基缩合。
戊糖磷酸途径糖异生
Summary
Bioenergy is chemical energy, studied in terms of
free energy and free energy change (G ).
ATP acts as the free energy carrier in cells. Bioenergy is mainly produced via stepwise electron flow (red-ox reactions) through a series of electron carriers having increasing levels of reduction potential (E). Electrons released from the oxidation of nutrient fuels are initially channeled to a few universal electron carriers (including NADH and FADH2).
reaction was catalyzed by phosphopentose isomerase.
H2C OH CO
HC OH HC OH H2C O P
5-磷酸核酮糖
磷酸核糖异构酶
戊糖磷酸途径糖异生
HC O HC OH HC OH HC OH H2C O P
5-磷酸核糖
戊糖磷酸途径通过转酮酶和转醛酶实现与糖酵O2 6 核酮糖-５-P
6H2O 6 NADP+ 6 NADPH+6H+
6 NADP+ 6 NADPH+6H+
2、非氧化分子重排阶段
6 核酮糖-5-P
5 果糖-6-P
Bioenergy is chemical energy, studied in terms of
free energy and free energy change (G ).
ATP acts as the free energy carrier in cells. Bioenergy is mainly produced via stepwise electron flow (red-ox reactions) through a series of electron carriers having increasing levels of reduction potential (E). Electrons released from the oxidation of nutrient fuels are initially channeled to a few universal electron carriers (including NADH and FADH2).
reaction was catalyzed by phosphopentose isomerase.
H2C OH CO
HC OH HC OH H2C O P
5-磷酸核酮糖
磷酸核糖异构酶
戊糖磷酸途径糖异生
HC O HC OH HC OH HC OH H2C O P
5-磷酸核糖
戊糖磷酸途径通过转酮酶和转醛酶实现与糖酵O2 6 核酮糖-５-P
6H2O 6 NADP+ 6 NADPH+6H+
6 NADP+ 6 NADPH+6H+
2、非氧化分子重排阶段
6 核酮糖-5-P
5 果糖-6-P
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∆G’°= (2 x 30.5) = 61 kJ/mol
∆Gtotal’°= -146 + 61 = -85 kJ/mol
• 在细胞内的实际[ATP], [ADP], [Pi], [Glc]和[pyruvate]条件下，
糖酵解中释出的能量(with pyruvate as the end product) 以ATP形式储存的效率 ≥ 60%
活性需要Mg2+
p526③
• PFK-1是变构酶，为酵解途径
③ F6P磷酸化成F-1,6-BP
- 磷酸果糖激酶-1 (PFK-1)
调节的关键反应：细胞能荷低 可激活，能荷高则抑制
- 2ndATP被消耗：不可逆 & 调节点
- ATP抑制而AMP解除抑制 - 柠檬酸和F-2,6-BP分别为
变构抑制剂和激活剂
生物化学糖酵解糖异生和戊糖磷酸途径演示文稿
P28-1
Major pathways of glucose utilization
(in plants & animals)
(cf. Fig. 11-1)
Although not the only possible fates for Glc, these 3 pathways are the most significant in terms of the amount of Glc that flows through them in most cells.
细胞内条件 下酵解过程 基本不可逆
• Note: Glc的大部分能量仍保存在丙酮酸中：
- Glc完全氧化成CO2 & H2O：
∆G’°= -2,840 kJ/mol
- 经由糖酵解转化成两分子丙酮酸时 (∆G’°= -146 kJ/mol)
仅释出其总能量的 ~5.2%
p526①
§2. 准备阶段消耗ATP (cf.
- Glc激酶(glucokinase
- keeping Glc in cell 亲核攻击
= hexokinase IV) 主要在肝细胞，KmGlc = 5~10 mmol，专一性很强 且不受G6P抑制
- 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
p290~)
① Glc磷酸化成G6P
- 己糖激酶
- 己糖激酶 I~III广泛分布 于肝肾外所- 为后续反应激活Glc
KmGlc = 0.1 mmol， 专一性不强且为变构酶： G6P为其变构抑制剂
- keeping some energy from ATP’s breakdown
屏蔽ATP磷酰基的负电荷 而使其末端P更容易受到 Glc等的–OH亲核攻击
p526②
② G6P异构化为F6P
- 磷酸己糖异构酶 = 醛-酮糖可逆异构反应
(需要以开链形式进行)
• C1羰基与C2羟基的重排是 后两步反应进行的前提
- 磷酸化需要C1的羰基先转化 成醇(形成–OH攻击ATP磷酰基)
- C3–C4的断裂则需要C2位 有一羰基(利于负碳离子形成)
G19.3
• 磷酸己糖异构酶反应机制
(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 的形成
呋喃果糖闭环
C2–OH的H+移除 导致形成C=O双键
C1-OH可攻击 ATP的磷酰基
- 人的磷酸葡糖 异构酶对G6P 高度专一，且
亲核攻击
1st调拨点 F-1,6-BP只能
进入酵解
p527④
④ F-1,6-BP裂解成二羟丙酮磷酸和甘油醛-3-P
- 醛缩酶
(DHAP)
(G3P)
= 可逆羟-醛缩合反应
- C3–C4断开
Otto F. Meyerhof 1884-1951
(shared 1922 NP in Phys./Med.)
(糖)酵解 细胞质中通过一系列 酶促反应将葡萄糖最 终降解为丙酮酸并伴 有ATP生成的全过程
发酵 无氧条件下由葡萄糖 等降解而生成乳酸或 乙醇(Glc→Pyr similar
as in Glycolysis)
Glc + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi → 2 pyruvate + 2NADH + 2H+ + 2ATP + 2H2O
• 糖酵解的能量变化可分为两段进程： - Glc + 2NAD+ → 2 pyruvate + 2NADH + 2H+ ∆G’°= -146 kJ/mol
- 2ADP + 2Pi → 2ATP + 2H2O
14-2a
• The two phases of glycolysis
己
糖
消耗
阶 段
2 ATP
⑤ Continue for 2nd phase
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
P28-3
Overall equation for glycolysis
部分自由能在糖酵 解途径中以ATP & NADH形式被保存
核糖-5-磷酸 R5P ( + NADPH)
丙酮酸 = 3C compound
LW-2
㈠ 糖酵解 Glycolysis
(Embden-Meyerhof-Parnas Pathway)
• 概述：糖酵解分为两大阶段 • 准备阶段消耗ATP • 收益阶段获得ATP和NADH • 糖酵解可以严格调控 (cf. courseware 12)
(G6P → G1P → UDP-Glc)
G15.1
• 己糖激酶作用时会发生明显的构象变化(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
(cf. Fig. 11-3) - 己糖激酶活性需要Mg2+：
G19.1
§1. 概述：糖酵解 可分为两大阶段
• 两阶段十步反应
- 前五步准备 - 后五步收益
(oxidative/non-oxidative)
• 三种重要转化类型
- Glc碳链降解产生 丙酮酸(6C→3C)
- 释能形成高能磷酸 化合物(ADP→ATP)
- 电子/:H–转移
(NAD+→NADH)
(cf. Fig. 11-2)