糖酵解（888）.ppt

第三章 糖酵解,1,医药资料,一、糖代谢总论,糖酵解、柠檬酸循环、磷酸戊糖途径、糖原的分解与合成及光合作用统称为糖代谢。 糖代谢包括分解代谢和合成代谢。 动物和大多数微生物所需的能量，主要是由糖的分解代谢提供的。另一方面，糖分解的中间产物，又为生物体合成其它类型的生物分子，如氨基酸、核苷酸和脂肪酸等，提供碳源或碳链骨架。,2,医药资料,知识回顾：糖与多糖,糖类物质是一类多羟基醛或多羟基酮类化合物或聚合物； 糖类物质可以根据其水解情况分为：单糖、寡糖和多糖； 在生物体内，糖类物质主要以均一多糖、杂多糖、糖蛋白和蛋白聚糖形式存在。,3,医药资料,重要的己糖包括：葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖等。,-D-吡喃葡萄糖,-D-吡喃半乳糖,1.单糖的结构,-D-吡喃甘露糖,-D-呋喃果糖,4,医药资料,蔗糖,2.寡糖（二糖）,葡萄糖-，（12）果糖苷,5,医药资料,葡萄糖-（14）半乳糖苷,乳 糖,麦芽糖,6,医药资料,(1).淀粉（分为直链淀粉和支链淀粉） 直链淀粉分子量约1万-200万，250-260个葡萄糖分子，以（14）糖苷键聚合而成。呈螺旋结构，遇碘显紫蓝色。 支链淀粉中除了（14）糖苷键构成糖链以外，在支点处存在（16）糖苷键，分子量较高。遇碘显紫红色。,3. 多糖,7,医药资料,(2).纤维素 由葡萄糖以（14）糖苷键连接而成 的直链，不溶于水。 (3).几丁质（壳多糖） N-乙酰-D-葡萄糖胺，以（14）糖苷键缩合而成的线性均一多糖。 (4).杂多糖 糖胺聚糖（粘多糖、氨基多糖等） 透明质酸 硫酸软骨素 硫酸皮肤素 硫酸角质素 肝素,8,医药资料,糖原,9,医药资料,酵解作用的研究历史,葡萄汁发酵产生乙醇和CO2 1854-1864 Louis Paster 微生物引起 1897年 Hans Buchner 兄弟 酵母汁液蔗糖-乙醇和CO2 1905年 磷酸促进酵母汁液发酵 果糖-1,6-二磷酸 果糖-6-二磷酸 酶和辅酶的发现 G.Embden 肌肉提取液产乳酸研究 后续步骤 O.Meyerhof 完善及能力学 Embden- Meyerhof途径,10,医药资料,巴斯德 Louis Pasteur,11,医药资料,1糖酵解概述,糖酵解在细胞胞液中进行（无氧条件），是葡萄糖经过酶催化作用降解成丙酮酸，并伴随生成ATP的过程。它是动物、植物和微生物细胞中葡萄糖分解的共同代谢途径。,12,医药资料,糖酵解（Glycolysis）与 发酵（Fermentation）,无氧条件下糖的降解过程，糖经一系列的酶促反应变成丙酮酸，并生成ATP，是一切生物细胞中葡萄糖分解产生能量的共同代谢途径，也称糖酵解途径(Glycolytic pathway），或Embden-Meyerhof-Parnas(EMP) pathway。,13,医药资料,碳水化合物进入酵解途径的前奏,除葡萄糖以外，其他碳水化合物通过酵解进入分解代谢，必须首先转变为酵解途径的任一中间物。 最重要的几种糖类化合物 1.贮存多糖（淀粉和糖原）、 2.二糖（麦芽糖、乳糖、蔗糖、海藻糖） 3.单糖（果糖、甘露糖、半乳糖）。,14,医药资料,糖原和淀粉通过相应的磷酸化酶、磷酸葡萄糖变位酶生成葡萄糖6-磷酸（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。,15,医药资料,NADH是辅酶，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸,16,医药资料,17,医药资料,18,医药资料,19,医药资料,需掌握的内容： 1、糖酵解的反应机制及反应步骤。 2、能量变化 3、糖酵解的调节 4、丙酮酸的去路 5、各步中应掌握： 底物和产物是什么？ 什么酶催化？需要什么辅因子？ 产能还是需能？是需要ATP还是产生ATP？ 是否可逆反应？是否限速步骤？受哪些物质抑制？ 大概的反应机制,20,医药资料,21,医药资料,22,医药资料,23,医药资料,24,医药资料,25,医药资料,Why?,26,医药资料,27,医药资料,28,医药资料,醛缩酶反应机制,29,医药资料,30,医药资料,31,医药资料,32,医药资料,33,医药资料,34,医药资料,35,医药资料,36,医药资料,37,医药资料,38,医药资料,39,医药资料,催化不可逆反应步骤的酶,己糖激酶 磷酸果糖激酶 丙酮酸激酶 其中磷酸果糖激酶为调控关键酶,40,医药资料,41,医药资料,砷酸盐的解耦联作用,42,医药资料,氟化物是烯醇化酶的强烈抑制剂,43,医药资料,44,医药资料,45,医药资料,46,医药资料,47,医药资料,48,医药资料,EMP总结,1) 无氧条件下，葡萄糖分解为乙醇或乳酸，为无氧分解 2). 酵母等，葡萄糖2 乙醇（ethanol)+2CO2肌肉等，葡萄糖2乳酸（ lactate) 3). 虽无O2参与，但有脱氢反应，H的受体为NAD+，细胞内NAD少，必需解决NADH的重氧化。 4). 两种发酵均净生成2ATP，且均为底物水平酸化。 5). 某些反应需要辅酶或辅助因子，如NAD+,TPP, Mg2+, K+等。,49,医药资料,50,医药资料,EMP的说明,1）己糖激酶(hexokinase) 需要Mg2+或其他二价阳离子及ATP供能，反应不可逆，是酵解过程的第一个调节（别构）酶， 肌肉中受产物G-6-P强烈别构抑制。 肝脏中主要是以葡萄糖激酶（Glccokinase）存在， 对Glc有特异活性，不受G-6-P的抑制。,51,医药资料,2）果糖磷酸激酶(phosphofructokinase)， 需要Mg2+及ATP，是酵解途径的关键反应(committed step, key reaction, rate-limiting reaction)酶，酵解进行的速度取决于该酶的活性，酶的调节也是别构调节。 ATP对其有抑制效应，柠檬酸及脂肪酸的存在会加强ATP的抑制作用， AMP、ADP及Pi可消除抑制。,52,医药资料,EMP的说明（续）,3）3-P-甘油醛脱氢酶 (phosphoglyceraldehyde dHE) 活性中心在酶的Cys-SH上，NAD+与酶紧密结合，受氢还原后与酶脱离，磷酸攻击硫酯键生成1，3-二磷酸甘油酸。只有NAD+不断取代NADH才能保持酶的催化活力，否则酵解就要停止。ICH2COOH（碘乙酸）与-SH反应，可强烈抑制酶的活性。,53,医药资料,3-P-甘油醛脱氢酶,54,医药资料,碘乙酸是3-磷酸甘油醛脱氢酶的抑制剂,碘乙酸与脱氢酶活性位点的-SH共价结合，使酶失活。,55,医药资料,4）烯醇（化）酶（enolase） 有Mg2+或Mn2+存在时，酶才有活性，F-能与Mg2+形成络合物并结合在酶上而抑制酶的活性。 5）丙酮酸激酶（pyruvate kinase） 别构调节酶，需要Mg2+，K+，催化的反应有ATP生成，是酵解途径的重要调节酶，长链脂肪酸、乙酰CoA、ATP、Ala等均抑制酶活；F-1,6-diP可活化此酶。 6）整个酵解途径的反应1、3、10为严格不可逆。,56,医药资料,底物水平磷酸化,底物氧化、分子内基团重排等所释放的能量偶联ATP的生成，涉及可溶性的酶和代谢中间物，不涉及膜结合的酶、跨膜质子梯度和电子传递。,57,医药资料,丙酮酸激酶催化PEP生成丙酮酸,也是底物水平磷酸化,58,医药资料,EMP的能量消耗与生成,59,医药资料,NADH+H+的命运,无氧条件下: 通过乙醇发酵受氢，解决重氧化 通过乳酸发酵受氢，解决重氧化 有氧条件下: 通过呼吸链递氢，最终生成H2O,并生成ATP。,60,医药资料,2 丙酮酸的代谢命运,1）无氧条件下，丙酮酸转变为乳酸。 2）无氧条件下，丙酮酸转变为乙醛， 进而生成乙醇。 3）有氧条件下，丙酮酸氧化脱羧生成 乙酰-CoA，进入三羧酸循环，氧化供能（乙酰-CoA在能量状态高的情况下可用于合成脂类物质）。,61,医药资料,4