第二十二章 糖酵解

合集下载

生物化学第22章糖酵解作用

生物化学第22章糖酵解作用

磷酸果糖激酶
果糖果糖-6-磷酸
果糖果糖-1,6-二磷酸
二磷酸转变为甘油醛(四)果糖-1,6-二磷酸转变为甘油醛 果糖 二磷酸转变为甘油醛 3-磷酸和二羟丙酮磷酸 磷酸和二羟丙酮磷酸
醛缩酶
果糖-1,6果糖-1,6-二磷酸
二羟丙酮磷酸
甘油醛甘油醛-3-磷酸
(五)二羟丙酮磷酸转变为甘油醛-3-磷酸 二羟丙酮磷酸转变为甘油醛 磷酸
葡萄糖 → 2乳酸 乳酸 2ADP + 2Pi → 2ATP + 2H2O 总能量变化为 ∆G10’=-196.7kJ/mol - ∆G20’= +61.1kJ/mol ∆G0’=∆G10’+ ∆G20’=-135.6kJ/mol -
其中由ATP捕获的能量的比例为 捕获的能量的比例为 其中由 61.1/196.7 ×100% = 31%
丙糖磷酸异构酶
二羟丙酮磷酸
甘油醛甘油醛-3-磷酸
五、酵解第二阶段的反应
磷酸氧化成1,3-二磷酸甘油酸 (一)甘油醛-3-磷酸氧化成 甘油醛 磷酸氧化成 二磷酸甘油酸
甘油醛甘油醛-3-磷酸 脱氢酶
甘油醛甘油醛-3-磷酸
1,3-二磷酸甘油酸
砷酸盐是磷酸的类似物, 砷酸盐是磷酸的类似物,可以代替磷酸结合 到甘油酸的1位 并很快水解, 到甘油酸的 位 , 并很快水解 , 使得不能形成 1,3-二磷酸甘油酸, 不能产生 二磷酸甘油酸, 二磷酸甘油酸 不能产生ATP, 导致解偶联 。 , 导致解偶联。
第22章 糖酵解作用
(Glycolysis)
一、糖酵解作用的研究历史 二、糖酵解过程概述 三、糖酵解和酒精发酵的全过程图解 四、糖酵解第一阶段的反应机制 五、糖酵解第二阶段——放能阶段的反应机制 糖酵解第二阶段 放能阶段的反应机制 六、由葡萄糖转变为两分子丙酮酸能量转变的估算 七、丙酮酸的去路 八、糖酵解作用的调节 九、其他六碳糖进入糖酵解途径

糖酵解作用Glycolysis

糖酵解作用Glycolysis

(2)第二阶段:3-磷酸甘油醛 2-磷酸甘油酸:3步反应
O COPO3H2 CHOH CH2OPO3H2 1,3- 二磷酸甘油酸 NADH + H+ NAD
+
O 磷酸甘油酸激酶 ADP Mg A TP COH CHOH CH2OPO3H2 3- 磷酸甘油酸 O COH CHOPO3H2
甘油醛-3-P-脱氢酶 磷酸甘油酸变位酶
生 油成 醛 2 (分 第子 一 3 阶 段磷 )酸 甘
-
丙 酮 (酸 第是 二酵 阶解 段的 )终 产 物
(1)第一阶段:葡萄糖 1, 6-二 磷酸果糖:3步反应
CH OPO H • H H
2 3 2
H2O3PO 磷酸己糖异构酶
CH2 O H OH
CH2OH OH OH H ADP Mg 己糖激酶 HO ATP CH2OH OH OH OH H
抑制
柠檬酸
激活
F-2,6-BP对 磷酸果糖激酶的调节作用
磷 酸 果 糖 激 酶 1 的 活 力
ADP
果糖1,6-二磷 酸
-
大肠杆菌 PFK四亚基 中的两个
(3)丙酮酸激酶的调节作用
磷酸化
果糖-1,6-二磷酸对丙 酮酸激酶有激活作用
Байду номын сангаас
去磷酸化
六、其它六碳糖进入EMP
(一)果糖 A. 在肌肉中,通过己糖激酶 hexokinase 转变为F-6-P进入EMP。 B. 肝脏中只有葡萄糖激酶,其只催化葡萄 糖磷酸化。在肝脏中由果糖激酶 Fructokinase 催化Fru生成F-1-P,再由F-1-P 醛缩酶aldolase 催化裂解为磷酸二羟丙酮 DHAP和甘油醛,甘 油 醛 激 酶 催 化 甘 油 醛 生 成 3-P- 甘 油 醛 ( 消 耗 1ATP)进入EMP。

第22章糖酵解

第22章糖酵解
COOH C CH3
CO2
+ NADH + H
+ NAD
O丙酮酸脱羧酶 HC
+ TPP
O 乙醇脱氢酶
CH2OH CH3
乙醇
CH3
八、糖酵解作用的调节
限速反应/关键反应 在物质代谢整个反应链中,某一步反应速度决定 整个反应链的速度,这一步反应称~ 催化该反应的酶称限速酶/关键酶
CH2O
CH2O
6-磷酸果糖
F-6-P
1,6-二磷酸果糖
F-1,6-BP
磷酸果糖激酶—1 (1)ATP抑制
ATP既是底物又是变构抑制剂 怎么实现? 结合部位不同
(2) AMP去除ATP抑制作用
实际上, AMP/ATP 比值调节酶活性
(3) [H+]过高抑制酶活性
避免酸中毒
葡萄糖 1, 6-二磷酸果糖
磷酸果糖激酶 ADP
ATP CH2OH H O H OH H OH OH H OH 葡萄糖
H2O3PO CH2 O H OH
CH2OPO3H2 OH OH H
果糖
1,6- 二磷酸果糖
(四)F-1,6-BP裂解
Cleavage of Fructose-1,6-Bisphosphate
1
4
2
3
5 6
ketone
糖原(淀粉) ①活化 Δ G= -7.5kcal/mol 磷酸化酶 (不可逆) 磷酸 磷酸葡萄糖变位酶 ②异构 Δ G= -0.6kcal/mol (可逆) ③二次活化 Δ G= -5.0kcal/mol (不可逆) 1-磷酸葡萄糖
1
④裂解 Δ G= -0.3kcal/mol 磷酸二羟丙酮 (可逆)
Enzyme is named for the reverse reaction

2020年生物化学第22章参照模板

2020年生物化学第22章参照模板
由葡萄糖经历丙酮酸最后生成乙醇,称为发酵 过程,其碳原子的变化可作如下概括:
C-C-C-C-C-C → C-C-C + C-C-C
123456 123 456
葡萄糖(六碳糖)
三碳糖 三碳糖
→ CH3CH2OH + CO2 + CH3CH2OH + CO2
12
3 65
4
乙醇
乙醇

酵解途径的能量代谢
从能量的观点出发,可以将酵解过程划分为两

有氧呼吸
在有氧条件下,丙酮酸进入柠檬酸循环途

,在
柠檬





底氧
化成
C
O

2
柠檬

途径中产生的NADH进入呼吸电子传递链,在
呼吸电子传递链中产生大量的ATP,最终将
NADH中
的电子交
给O
,生成
2
H2O。所以
把糖
酵解途径、柠檬酸循环加上呼吸电子传递链合
称为有氧呼吸途径。

呼吸途径示意图

二、糖酵解过程概述
-33.47
2. G-6-P → F-6-P
磷酸葡糖异构酶
-2.51
3. F-6-P + ATP → F-1,6-2P + ADP
磷酸果糖激酶
-22.18
4. F-1,6-2P → DHAP + GAP
醛缩酶
-1.25
5. DHAP → GAP
丙糖磷酸异构酶
+2.51
6. GAP + Pi + NAD+ → 1,3-BPG + NADH + H+

生物化学 第22章 糖酵解

生物化学 第22章 糖酵解

糖酵解途径实验依据
氟化钠对酵母生长也有抑制作用
将1,6-二磷酸果糖或磷酸丙糖、酵母抽提 液以及氟化钠一起保温有磷酸甘油酸积累 (3-和2-磷酸甘油酸的平衡混合物)
由此推断1,6-二磷酸果糖分解为三碳糖 和3-磷酸甘油酸是3-磷酸甘油醛的氧化产 物,2-磷酸甘油酸又是前者变位后的产物, 氟化钠对2-磷酸甘油酸进一步反应的酶有 抑制作用
1.淀粉在口腔和小肠内转变为葡萄糖 2.双糖的水解-----膜消化 3.纤维素的水解 4.淀粉和糖原的磷酸解:1-p-G
•糖类的吸收
1. 主动转运 2. 被动转运
主动转运
小肠中葡萄糖 的吸收示意图
返回
被动转运
载体蛋白运 转的方向总 是从糖浓度 高处向低处, 因此不需耗 能
返回
糖酵解途径发现历史
为不可逆反应
糖酵解代谢总结:
一.三步不可逆反应
己糖激酶,6-p-果糖激酶,丙酮酸激酶所催化为
限速步骤;但磷酸甘油酸激酶为可逆反应。
二.一步氧化反应生成2NADH+H+,由3-p-甘 油醛
脱氢酶催化
三.反应过程中能量的消耗和生成
1.G------6-P-G

-1ATP
2.6-P-F-------1,6-2P-F
如果加入无机磷酸盐,可以恢复发酵速度, 但不久又会再次缓慢,同时加入的磷酸盐 浓度逐渐下降。
上述现象说明在发酵过程中需要磷酸,可 能磷酸与葡萄糖代谢中间产物生成了糖磷 酸酯。完整细胞可通过ATP水解提供磷酸。
糖酵解途径实验依据
从体外发酵中分离到果糖-1,6二磷酸糖 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, 可以造成果糖-1,6二磷酸糖积累。 果糖-1,6二磷酸糖加入发酵液中一样被酵 解。

第22章、糖酵解作用(下册P63).doc

第22章、糖酵解作用(下册P63).doc

第22章、糖酵解作用(下册P63)本章重点:糖酵解是代谢中的重中之重,要求全面掌握,尤其是:1、糖酵解的过程和步骤,2、调节步骤,3、调节酶,4、糖酵解的生物学意义和中心代谢途径,5、糖酵解中的脱氢作用,6、糖酵解途径有氧呼吸和无氧酵解的关系。

本章主要内容:糖类是细胞中非常重要一类物质,在几乎所有重要生理过程中都有举足轻重的作用。

(一)糖的生物学作用:C1)生物体的结构成分:动植物躯壳,如纤维素和甲壳素(昆虫和甲壳类动物的外骨骼)。

C2)能源物质:贮存能源的糖类,如淀粉、糖原和葡萄糖。

C3)转变为其他物质(碳源物质):为合成其他生物分子如氨基酸、核昔酸和脂肪酸等提供碳骨架。

C4)作为细胞识别的信息分子:大多数蛋白质是糖蛋白,如免疫球蛋白、激素、毒素、凝集素、抗原以至酶和结构蛋白。

在糖蛋白中起信息分子作用的为糖链。

如B-型血外端的半乳糖用a-半乳糖昔酶(来自海南产的咖啡豆中)切除掉,则B-抗原活性丧失,呈现0-型血的典型特征。

糖在几乎所有重要生理过程中都有举足轻重的作用。

1.生命开始,卵细胞受精、细胞凝集、胚胎形成,细胞的运转和粘附。

2.细胞间的相互识别,通讯与相互作用。

3.免疫保护(抗原与抗体),代谢调控(激素与受体),形态发生、发育, 器官的移植。

4.癌症发生与转移,衰老、病变等过程。

糖是生物体内重要信息物质,在细胞识别、信号传递与传导、免疫过程、细胞通讯和代谢调控中都扮演重要作用。

糖生物学已发展成为生命科学研究的重要内谷。

(二)糖的结构特点:糖的分子结构比蛋白质和核酸复杂。

如葡萄糖有4个不对称碳原子,成环后G又形成a、B两个异头体结构,葡萄糖同分异构体有2、=32个。

结构复杂多样的糖分子成为携带生物信息的极好载体。

多肽与核酸携带信息仅依赖于其组成单体的种类、数量和连接顺序,而糖链携带信息除单体种类、数量和排列外还有分支结构和异头碳构型。

因此糖的聚合体单位重量携带的信息量比蛋白质和核酸大的多。

22糖酵解PPT课件

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。

生物化学第22章糖酵解作用

生物化学第22章糖酵解作用

丙酮酸生成乳酸的反应
丙酮酸
乳酸脱氢酶
乳酸
酵解的总反应式
在无氧条件下,每分子葡萄糖代谢形成乳酸的总 反应方程式如下: C6H12O6 + 2ADP + 2Pi → 2C3H6O3 + 2ATP + 2H2O
(二)生成乙醇
1.丙酮酸脱羧形成乙醛
丙酮酸脱羧酶
丙酮酸
乙醛
(二)生成乙醇
2.乙醛还原成乙醇
合成糖原 磷酸戊糖途径
葡萄糖
己糖激酶
葡萄糖-6-磷酸(可能不积累)
磷酸葡萄糖异构酶
果糖-பைடு நூலகம்-磷酸(积累)
磷酸果糖激酶被抑制
果糖-1,6-二磷酸
Return
丙酮酸激酶对糖酵解 的调节作用
九、其他六碳糖进入糖酵解途径
四种六碳糖构型比较
D-葡萄糖
D-甘露糖
D-半乳糖
D-果糖
果糖进入糖酵解途径
(肌肉中)
己糖激酶
果糖
果糖-6-磷酸
果糖进入糖酵解途径
(肝脏中)

果糖激酶
果糖
果糖-1-磷酸
果糖进入糖酵解途径
(肝脏中)

果糖-1-磷酸醛缩酶
果糖-1-磷酸

甘油醛激酶
甘油醛 二羟丙酮磷酸
甘油醛
甘油醛-3-磷酸
甘油醛 甘油 甘油-3-磷酸

醇脱氢酶

甘油激酶

甘油磷酸脱氢酶


甘油



甘油-3-磷酸

在代谢途径中,催化基本上不可逆反应的酶 所处的部位是控制代谢反应的有力部位。在糖酵 解途径中,由己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸 激酶催化的反应实际上都是不可逆反应,因此, 这三种酶都具有调节糖酵解途径的作用。

生物化学:糖酵解

生物化学:糖酵解

•1900s, Arthur Harden and William Young :Pi is needed for yeast juice to ferment glucose, a hexose diphosphate (fructose 1,6-bisphosphate) was isolated.
机体中所需的能量70%来自糖分解供能 糖供能没副作用 在无氧情况下糖也可供能
来源
淀粉(糖原) 1、从食物中获取
纤维素(反刍动物) 2、体内糖异生 (由非糖物质转化)
糖类物质进入体内(细胞内)的途径: 肠腔(多糖、寡糖及二糖分解为单糖) --------肠粘膜细胞------肠壁毛细 血管--------肝静脉-------肝-----血液(血糖)---组织
•1900s, Arthur Harden and William Young (Great Britain) 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+).
•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 energyrich.

第22章、糖酵解作用(下册P63).doc

第22章、糖酵解作用(下册P63).doc

第22章、糖酵解作用(下册P63)本章重点:糖酵解是代谢中的重中之重,要求全面掌握,尤其是:1、糖酵解的过程和步骤,2、调节步骤,3、调节酶,4、糖酵解的生物学意义和中心代谢途径,5、糖酵解中的脱氢作用,6、糖酵解途径有氧呼吸和无氧酵解的关系。

本章主要内容:糖类是细胞中非常重要一类物质,在几乎所有重要生理过程中都有举足轻重的作用。

(一)糖的生物学作用:C1)生物体的结构成分:动植物躯壳,如纤维素和甲壳素(昆虫和甲壳类动物的外骨骼)。

C2)能源物质:贮存能源的糖类,如淀粉、糖原和葡萄糖。

C3)转变为其他物质(碳源物质):为合成其他生物分子如氨基酸、核昔酸和脂肪酸等提供碳骨架。

C4)作为细胞识别的信息分子:大多数蛋白质是糖蛋白,如免疫球蛋白、激素、毒素、凝集素、抗原以至酶和结构蛋白。

在糖蛋白中起信息分子作用的为糖链。

如B-型血外端的半乳糖用a-半乳糖昔酶(来自海南产的咖啡豆中)切除掉,则B-抗原活性丧失,呈现0-型血的典型特征。

糖在几乎所有重要生理过程中都有举足轻重的作用。

1.生命开始,卵细胞受精、细胞凝集、胚胎形成,细胞的运转和粘附。

2.细胞间的相互识别,通讯与相互作用。

3.免疫保护(抗原与抗体),代谢调控(激素与受体),形态发生、发育, 器官的移植。

4.癌症发生与转移,衰老、病变等过程。

糖是生物体内重要信息物质,在细胞识别、信号传递与传导、免疫过程、细胞通讯和代谢调控中都扮演重要作用。

糖生物学已发展成为生命科学研究的重要内谷。

(二)糖的结构特点:糖的分子结构比蛋白质和核酸复杂。

如葡萄糖有4个不对称碳原子,成环后G又形成a、B两个异头体结构,葡萄糖同分异构体有2、=32个。

结构复杂多样的糖分子成为携带生物信息的极好载体。

多肽与核酸携带信息仅依赖于其组成单体的种类、数量和连接顺序,而糖链携带信息除单体种类、数量和排列外还有分支结构和异头碳构型。

因此糖的聚合体单位重量携带的信息量比蛋白质和核酸大的多。

第二十二章 糖酵解

第二十二章 糖酵解

反应7: 第一步底物水平的磷酸化
从高能磷酸化合物合成ATP
由磷酸甘油酸激酶催化 红细胞内存在生成2,3-BPG的支路
第一步底物水平的磷酸化
反应8: 磷酸甘油酸的变位
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。
丙酮酸激酶的活性调节
制此酶活性。 砷酸在化学结构和化学性质与Pi极为相似,因此可以
代替无机磷酸参加反应,形成1-砷酸-3-磷酸甘油酸, 但这样的产物很容易自发地水解成为3-磷酸甘油酸并 产生热,无法进入下一步底物水平磷酸化反应。
3-磷酸甘油醛脱氢酶催化的反应及其作用机理
碘代乙酸和甲基汞抑制3-磷酸甘油醛脱氢酶的机理
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 有两类醛缩酶,第一类来源于动物,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;第二类主要来源 于其他生物,其活性中心含有Zn2+,为金属催 化。 如何证明第一类醛缩酶生成Schiff碱中间物?
已发现磷酸己糖异构酶是一种兼职蛋白,除了参 与糖酵解,它还是一种神经生长因子。
磷酸葡糖的异构化
反应3:磷酸果糖的磷酸化
是糖酵解最重要的限速步骤!
是第二步不可逆反应 由磷酸果糖激酶-1(PFK-1)催化 糖酵解的第二次引发反应 有大的自由能降低,受到高度的调控
磷酸果糖的磷酸化
TIM具有独特的防止副反应 发生的机制:在反应中形成 的磷酸烯二醇中间物若离开 酶分子,在溶液中很容易释 放出磷酸根生成丙二醛,而 异构化生成3-磷酸甘油醛的 并不多。但在细胞内形成丙 二醛的可能性几乎为零,这 是因为当烯二醇中间物形成 以后,酶分子上一段由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,只能异构化成3-磷酸甘 油醛。当3-磷酸甘油醛形成 以后,上述环消失,产物得 以释放。 长期的进化使其成 为最完美的酶!

生物化学-22章糖酵解作用

生物化学-22章糖酵解作用

三. 糖酵解作用的调节
糖酵解的调节: 磷酸果糖激酶催化的反应是糖酵解的限速步骤,该酶受 ATP和柠檬酸的抑制,受AMP和2,6-二磷酸-果糖激活。如 果磷酸果糖激酶受到抑制,则使6-磷酸-果糖浓度增加,也必 然使6-磷酸-葡萄糖积累。 己糖激酶受6-磷酸-葡萄糖抑制。 丙酮酸激酶受ATP和丙氨酸抑制,受1,6-二磷酸-果糖激活。 该酶的活性受磷酸化的调节,去磷酸化为其活性形式。 在糖酵解的10步反应中,有5步反应的△G0’ > 0,即反应 是吸能的,这5步反应是可逆的(磷酸葡萄糖异构酶、醛缩 酶、磷酸丙糖异构酶、3-磷酸甘油醛脱氢酶、烯醇化酶); 葡萄糖分子的第3,4位碳原子形成了2分子3-磷酸甘油醛的 醛基碳原子,葡萄糖分子的第1,6位碳原子形成了3-磷酸甘 油醛的第3位碳原子,第2,5位碳原子形成3-磷酸甘油醛的第 2位碳原子。
1,6-二磷磷二二 二
3)3-磷酸甘油醛 → 2-磷酸甘油酸
O COPO 3 H2 CHOH CH 2OPO3 H 2 1,3-二磷磷磷磷磷 二 NADH + H+ NAD
+
O 磷 磷 磷 磷磷 丙 丙 Mg ADP A TP COH CHOH CH2 OPO 3 H2 3-磷磷磷磷磷 磷 磷 磷 磷 磷磷 磷 磷 丙 O COH CHOPO 3 H2 CH 2 OH 2-磷磷磷磷磷 磷
同型乳酸发酵) (1) 乳酸发酵(同型乳酸发酵)lactic fermation
动物 乳酸菌(乳杆菌、乳链球菌) G +2ADP+ 2Pi 2乳酸 +2ATP+2水
酒精发酵(酵母的第Ⅰ (2)酒精发酵(酵母的第Ⅰ型发 酵) alcoholic fermation
甘油发酵(酵母的第Ⅱ型发酵) (3)甘油发酵(酵母的第Ⅱ型发酵)

第22章 糖酵解作用

第22章 糖酵解作用

Ⅱ型醛缩酶存在于微生物,相对分子质量只有Ⅰ型 醛缩酶的一半,含有二价金属离子。
果糖-1,6-二磷酸浓度较低时,容易转变为甘油醛3-磷酸和二羟丙酮磷酸。 P73 图22-5
P74 图22-6
P74 图22-7
甘油醛-3-磷酸脱氢酶的反应机制
P75 图22-8
P75
P77 图22-9
G-6-P F-1,6-2P
丙酮酸
糖酵解的生理意义


是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。 是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途 径。

无线粒体的细胞,如:红细胞 增殖活跃的细胞,如:白细胞、骨髓细胞、肿瘤 细胞等

糖有氧氧化的准备阶段; 其逆反应为糖异生提供途径。
八、糖酵解作用的调节
(3)
NAD+ CH2 –OH ATP ADP CH2 –OH NAD+ NADH+H+ 甘油激酶 甘油磷酸脱氢酶 3-P-甘油醛 CH –OH CH –OH (glyceraldehyde kinase CH2 –OH CH2 -OPO32-
(甘油)
(3 –P-甘油)
2. 半乳糖(galactose)
丙酮酸激酶为四聚体,反应可以看作2步。
烯醇互变异构体
酮互变异构体
P80
糖酵解总结(10步反应)
1.糖酵解无氧参 ATP ADP 与,乳酸是糖 G 酵解必然产物; 己糖激酶 2.1mol葡萄糖净 ATP ADP 生成2molATP; 1mol糖原净生 F-6-P 磷酸果糖激酶-1 成3molATP; 3.反应全过程中 ADP ATP 有3步不可逆的 PEP 反应。 丙酮酸激酶

P67 图22-1
三 · 糖 酵 解 第 一 阶 段 的 反 应 机 制

第22章 糖糖酵解作用

第22章 糖糖酵解作用

细胞质
中心体 线粒体 高尔基体 细胞核 内质网 吞噬 溶酶体
叶绿体
有色体
白色体
液体 晶体
分泌物
细胞膜
动物细胞
植物细胞
二、葡萄糖的分解代谢
葡萄糖的分解代谢分两步进行:
• 1、糖酵解:葡萄糖 丙酮酸。 • 此反应过程一般在无氧条件下进行,又称为无氧分解。 • 2、三羧酸循环:丙酮酸 CO2 + H2O 。
第二阶段: 放能阶段(payoff phase)
• 三碳糖( 3-磷酸甘油醛)经一系列的反应(反应 5~10)生成丙酮酸,
• 反应6:生成2NADH + H+,并生成高能磷酸化合物 (1,3-二磷酸甘油酸);
• 反应7: 生成2ATP( 底物水平磷酸化) • 反应10:生成2ATP (底物水平磷酸化)
过程一也叫Embdem-Meyerhof-Parnas途径,简称
EMP途径。 • 在细胞质中进行
糖酵解的研究历史
★应追溯到4000年前的制酒工业。(发酵过程) ★ 1854-1864年,Louis Paster的观点占统治地位:认为发
酵由微生物引起的,是离不开生命物质活力的过程,即不需要 空气的生命。
巴斯德
Lous Laster
一、糖酵解过程
糖原 1-磷酸葡萄糖
葡萄糖 1
6-磷酸葡萄糖
2
6-磷酸果糖
果糖
3
1,6-二磷酸果糖
4 乙醇(发酵) 乳酸(酵解) 3-磷酸甘油醛 6 乙醛
丙酮酸
5
磷酸二羟丙酮
7
3-磷酸甘油酸
10
1,3-二磷酸甘油酸
9
磷酸烯醇式丙酮酸
8
2-磷酸甘油酸
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
1. NADH的命运:NADH在呼吸链被彻底氧化成 H2O并产生更多的ATP。 2. 丙酮酸的命运:丙酮酸经过线粒体内膜上丙酮 酸运输体与质子一起进入线粒体基质,被基质 内的丙酮酸脱氢酶系氧化成乙酰-CoA
在缺氧状态或无氧状态下NADH和丙酮酸 的命运
1. 乳酸发酵 2. 酒精发酵
线粒体内膜上的3-甘油磷酸穿梭系统
磷酸丙糖异构酶(TIM) 反应机制涉及烯二醇中间体 活性中心的Glu充当广义碱催化剂 TIM是一种近乎完美的酶(为什么?)
磷酸丙糖异构酶催化的反应及其作用机理
TIM具有独特的防止副反应 发生的机制:在反应中形成 的磷酸烯二醇中间物若离开 酶分子,在溶液中很容易释 放出磷酸根生成丙二醛,而 能异构化生成3-磷酸甘油醛 的并不多。但在细胞内形成 丙二醛的可能性几乎为零, 这是因为当烯二醇中间物形 成以后,酶分子上一段由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,只能异构化成3-磷酸 甘油醛。当3-磷酸甘油醛形 成以后,上述环消失,产物 得以释放。
磷酸葡糖的异构化
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

磷酸果糖的磷酸化
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
当ATP不足时,糖酵解被激活
糖酵解限速酶的别构调节
有两类醛缩酶: 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; 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。
第一类醛缩酶
第二类醛缩酶
醛缩酶的催化机制
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
(二)柠檬酸的别构抑制
柠檬酸
离开线粒体 进入细胞质
抑制PFK-1
大量ATP
(三)质子的抑制
(四)AMP和ADP的别构激活
(五)F-2,6-BP的别构激活 F-2,6-BP被视为PFK-1最重要的正别构效应物。
PFK-2或F-2,6-BPase的结构
PFK-2和F-2,6-BPase的活性调节和相互转变
4ATP
丙酮酸 (2 - 3C) (PYR)
C-C-C C-C-C (PYR) (PYR)
糖酵解的全部反应
休要惊慌!
你所要记忆的是总反应、三步限 速步骤、三种特异性抑制剂、两 步底物磷酸化反应和主要的调控 机制。 你不需要记住任何代谢物的结构式
反应1:葡萄糖的磷酸化
葡萄糖的磷酸化
第一步不可逆反应
苹果酸-天冬氨酸穿梭系统
丙酮酸的代谢去向
丙酮酸转变成乙酰-CoA 的四步反应
砒霜的毒性机理
糖酵解的能量学
调控的有力证据!
标准的 G 值分散分布:+和 细胞内多数G 接近0,10步反应中有3步 具有较大的自由能降低 G 为较大负值的反应是调控位点!
第四节 其他物质进入糖酵解
3-磷酸甘油醛脱氢酶催化的反应及其作用机理
碘代乙酸和甲基汞抑制3-磷酸甘油醛脱氢酶的机理
反应7: 第一步底物水平的磷酸化 从高能磷酸化合物合成ATP
由磷酸甘油酸激酶催化 红细胞内存在生成2,3-BPG的支路
底物水平磷酸化:是指物质在脱氢或脱水过程中, 产生高能代谢物并直接将高能代谢物中能量转移到 ADP生成ATP的过程。
PEP的合成
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
是第三步不可逆反应 由丙酮酸激酶催化 产生两个ATP,可被视为糖酵解途径最后的能 量回报。 ΔG为大的负值——受到调控!
第二次底物水平的磷酸化
NADH和丙酮酸的去向
取决于细胞有氧还是无氧??
在有氧状态下NADH和丙酮酸的命运
C-C-C-C-C-C
2ADP + P 3-磷酸甘油醛 (2 - 3C) (G3P 或GAP)
C-C-C
C-C-C
能量收获阶段
甘油醛-3-磷酸 (2 - 3C) (G3P 或 GAP) 4ADP + P
0 ATP - 消耗 4 ATP - 产生 2 NADH - 产生 GAP GAP
C-C-C C-C-C
(一)ATP的别构抑制
ATP浓度对PFK-1的活性影响
The Pasteur Effect
☺氧气对糖酵解的抑制效应即巴斯德效应(Pasteur effect)可以使用上面的理论加以解释:在氧气存在 的情况下,生物体利用有氧代谢(三羧酸循环和氧 化磷酸化)产生大量的ATP,高水平的ATP作为负 别构效应物通过抑制PFK-1而抑制了糖酵解。
甘油、果糖、甘露糖和半乳糖
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 半乳糖通过Leloir途径进入
甘油和其它单糖进入糖酵解的途径
半乳糖进入糖酵解的途径(Leloir途径)
第五节 糖酵解的生理意义
产生ATP 提供生物合成的原料 糖酵解与肿瘤:缺氧与缺氧诱导的转录 因子 参与糖酵解途径的一些酶的兼职功能
第一步底物水平的磷酸化
反应8: 磷酸甘油酸的变位
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。
磷酸甘油酸变位酶催化的反应及其作用机理
反应9:PEP的形成 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。
胰高血糖素对糖酵解的影响
F-2,6-BP对PFK-1活性的调节
四、丙酮酸激酶的调节
别构调节 ATP 丙氨酸 F-1,6-BP
共价修饰
调节方式
可逆的 蛋白质 磷酸化
丙酮酸激酶的活性调节
糖酵解活性与细胞的能量状态有关
当 ATP水平较高,糖酵解活性降低
1. 2. 3. 1. 2. 3. 己糖激酶受到过量6-磷酸葡糖的抑制 PFK-1受到ATP和柠檬酸抑制 丙酮酸激酶受到ATP抑制 ATP解除ATP对 PFK-1的抑制 F-2,6-BP解除ATP对PFK-1的抑制 F-1,6-BP激活丙酮酸激酶
TIM防止副反应发生的机制
糖酵解第二个阶段的反应
产生4 ATP
导致糖酵解净产生2ATP 涉及两个高能磷酸化合物 1. 二磷酸甘油酸( 1,3- BPG ) 2. 磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)
反应6: 3-磷酸甘油醛的脱氢
3-磷酸甘油醛被氧化成1,3-二磷酸甘油酸
这是整个糖酵解途径唯一的一步氧化还原反应 由3-磷酸甘油醛脱氢酶催化 产生1,3-BPG和NADH 为巯基酶,使用共价催化,碘代乙酸和有机汞能够抑 制此酶活性。 砷酸在化学结构和化学性质与Pi极为相似,因此可以 代替无机磷酸参加反应,形成1-砷酸-3-磷酸甘油酸, 但这样的产物很容易自发地水解成为3-磷酸甘油酸并 产生热,无法进入下一步底物水平磷酸化反应。
由己糖激酶或葡萄糖激酶催化 引发反应——ATP被消耗,以便后面得到
更多的ATP ATP的消耗使葡萄糖的磷酸化能够自发地 进行
己糖激酶和葡萄糖激酶的比较
葡萄糖的磷酸化至少有三个意义: 一有利于胞外的葡萄糖通过GLUT 进入胞内;
二带上负电荷葡萄糖很难再从细胞中“逃逸” 出去;
其次葡萄糖由此变得不稳定,有利于它在细胞
糖酵解某些中间物的代谢流向
第六节 糖酵解的调节
己糖激酶 控制葡萄糖的进入
磷酸果糖激酶 (PFK)
丙酮酸激酶
最关键的调控酶
可调节酵解途径代谢物的输出
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、葡萄糖的可得性
二、己糖激酶和葡萄糖激酶的调节
三、PFK-1的调节:别构调节
1 2
负别构调节 正别构调节
ATP、柠檬酸、质子
AMP、ADP、F-2,6-BP
第二十二章 糖酵解
杨荣武 生物化 学原理 第二版
提纲
一、糖酵解概述 二、糖酵解的全部反应 三、 NADH和丙酮酸的命运
1. 在有氧状态下NADH和丙酮酸的命运 2. 在缺氧或无氧状态下NADH和丙酮酸的命运
四、其他物质进入糖酵解 五、糖酵解的生理功能 六、糖酵解的调节
1. 2. 3. 4. 葡萄糖的可得性 己糖激酶和葡糖激酶的调节 PFK-1的调节 丙酮酸激酶的调节
糖酵解概述

发生在所有的活细胞 位于细胞质基质 共有十步反应组成——在所有的细胞 都相同,但速率不同。 通过该途径:葡萄糖或其他单糖在没 有氧气的参与下被氧化成丙酮酸,并 产生NADH和少量的ATP。
糖酵解的两阶段反应
能量投资阶段
葡萄糖 (6C) 2ATP
2 ATP - 消化 0 ATP - 产生 0 NADH - 产生
内的进一步代谢。
葡萄糖在细胞内磷酸化以后不能再离开细胞
反应2: 磷酸葡糖的异构化
6-磷酸葡糖-转变成6-磷酸果糖 由磷酸己糖异构酶催化 这是一步异构化反应,反应的机制牵涉 到不稳定的烯二醇中间体。通过此反应, 羰基从1号位变到2号,这既为下一步磷 酸化反应创造了条件,也有利于后面由 醛缩酶催化的C3和C4之间的断裂反应。
相关文档
最新文档