高中生物 糖代谢课件 新人教版.ppt

糖代谢 p77 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 另外 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 植物和某些藻类能够利用太阳能 将二氧化碳和水合成糖类化合物 即光合作用 光合作用将太阳能转变成化学能 主要是糖类化合物 是自然界规模最大的一种能量转换过程 第一节糖类的消化 吸收 一 糖的消化 多糖 寡糖的水解 二糖在酶作用下 能水解成单糖 主要的二糖酶为蔗糖酶 半乳糖苷酶和麦芽糖酶 这三种酶广泛存在于人及动物的小肠液和微生物中 淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成 能够水解淀粉的酶称为淀粉水解酶 淀粉酶 它是一种内切酶 以随机方式水解 1 4 糖苷键 能将淀粉切断成分子量较小的糊精 淀粉酶 它是仅作用于链的末端单位 它从链的非还原性末端开始 每次切下两个葡萄糖单位 麦芽糖 葡萄糖淀粉酶 它是一种外切酶 能够将淀粉链端基葡萄糖水解下来 最终可以将淀粉完全水解成葡萄糖 1 6 糖苷酶 是一种能水解 1 6 糖苷键的淀粉酶 纤维素的酶解 纤维素是由 d 葡萄糖通过 1 4 糖苷键连接而成的长链大分子 纤维素酶能特异性地水解 1 4 糖苷键 最终将纤维素水解成葡萄糖 糖原的酶解 p114 细胞内糖原在磷酸化酶和脱分枝酶催化下形成1 磷酸葡萄糖 如图所示 二 糖的吸收 p77 食物中的糖经消化后以d 葡萄糖 d 果糖 d 半乳糖的形式被小肠吸收进入血液 不能被消化的二糖 寡糖及多糖也不能被吸收 它们经肠内细菌的分解后放出或参加代谢 第二节酵解与发酵 1 酵解酵解是酶将葡萄糖降解成丙酮酸并伴随着生成atp的过程 此反应在细胞质内进行 它是动物 植物 微生物细胞中葡萄糖分解产生能量的共同代谢途径 在好氧有机体中 酵解生成的丙酮酸进入线粒体 经三羧酸循环被彻底氧化成co2和h2o 酵解生成的nadh经呼吸链氧化而产生atp和水 所以 酵解是三羧酸循环和氧化磷酸化的前奏 若供氧不足 nadh把丙酮酸还原成乳酸 2 发酵 厌氧有机体 如酵母或其他微生物 把酵解生成的nadh中的氢交给丙酮酸脱羧生成的乙醛 使之形成乙醇 这个过程称为酒精发酵 若将氢交给丙酮酸生成乳酸 则是乳酸发酵 说明 此为发酵的狭义概念 即无氧呼吸 81 08年全国联赛 动物和植物细胞中的丙酮酸在厌氧环境中都会发生酵解反应 下列哪一化合物不是该反应的直接产物aa 乙醇b nad c 乳酸d co2 二 酵解途径 p79 酵解共10步 分为两个阶段 前5步为准备阶段 此阶段中 葡萄糖通过磷酸化分解成三碳糖 每分解一个己糖分子消耗2分子atp 后5步为产生atp的储能阶段 磷酸三碳糖变成丙酮酸 每分子三碳糖产生2分子atp 整个过程需10种酶 都在细胞质 基质 中 大部分过程都需要mg2 现分述如下 1 葡萄糖磷酸化形成6 磷酸葡萄糖 g 6 p 在已糖激酶的作用下葡萄糖被atp磷酸化而形成g 6 p 这是个耗能反应 凡是催化磷酰基键atp分子转移到受体上的酶都称为激酶 2 6 磷酸葡萄糖转化成6 磷酸果糖 f 6 p 由磷酸葡萄糖同分异构酶所催化 3 f 6 p磷酸化成1 6 二磷酸果糖 f 1 6 2p f 6 p被磷酸果糖激酶所催化 将atp上的磷酰基转移到c1位置上形成f 1 6 2p 这一步反应是酵解中的关键反应步骤 酵解的速度决定于此酶的活性 因此它是一个限速酶 4 f 1 6 2p裂解成3 磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮 dhap f 1 6 2p在1 6 二磷酸果糖醛缩酶 简称醛缩酶 的催化下使c3和c4之间键断裂 产生二个三碳糖 一个酮糖即磷酸二羟丙酮及一个醛糖即3 磷酸甘油醛 5 磷酸三碳糖的同分异构化磷酸三碳糖中只有3 磷酸甘油醛能继续进入酵解途径 磷酸二羟丙酮则不能 但是它可以在磷酸丙糖异构酶的催化下迅速转化成3 磷酸甘油醛 上述酵解的前5步需消耗2分子atp 产生2分子3 磷酸甘油醛 后5步则为产能阶段 糖酵解 emp途径 糖酵解 emp途径 糖酵解 emp途径 2007年90 若葡萄糖的1 4位用14c标记 经酵解转变为2分子乳酸时 乳酸中被标记的碳原子是哪些 a 只有羧基碳被标记b 只有羟基碳被标记c 羧基碳和羟基碳都被标记d 一分子乳酸的羧基碳被标记 另一分子的甲基碳被标记2005年11 以下哪种物质不属于糖酵解过程中的产物 a 磷酸烯醇式丙酮酸b 3 磷酸甘油酸c 2 磷酸甘油醛d 果糖 6 磷酸36 下列过程中哪一个释放能量最多 a 糖酵解b 三羧酸循环c 生物氧化d 暗反应2006年11 以下哪种物质具有高能键 a 磷酸烯醇式丙酮酸b 3一磷酸甘油酸c 2一磷酸甘油醛d 果糖 6 磷酸12 葡萄糖酵解的产物是a 丙氨酸b 丙酮醛c 丙酮酸d 乳酸e 磷酸丙酮酸 81 有一株酵母突变株 缺乏一种三羧酸循环中的酶 只有在培养基中加入仅 酮戊二酸后才能生长 该酵母缺乏什么酶 a 仅 酮戊二酸脱氢酶b 丙酮酸脱氢酶c 柠檬酸异构酶d 异柠檬酸脱氢酶e 都不是57 08年 乙酰 coa是代谢中的关键分子 下列哪种物质不是由乙酰 coa转化而来 aa 半胱氨酸b 胆固醇c 酮体d 脂肪酸 6 3 磷酸甘油醛氧化成3 磷酸甘油酸磷酸 又称1 3 二磷酸甘油酸 3 磷酸甘油醛在有nad 和h3po4时 被磷酸甘油醛脱氢酶所催化 形成l 3 二磷酸甘油酸 同时还产生了nadh和h 7 3 磷酸甘油酸磷酸将磷酰基转给adp形成了3 磷酸甘油酸和atp 这是酵解过程中的第一次产生atp 也是底物水平的磷酸化反应 此时就抵消上述前5步消耗的2分子atp 因为有两个3 磷酸甘油酸磷酸8 3 磷酸甘油酸转变成2 磷酸甘油酸 需磷酸甘油酸变位酶的催化 9 2 磷酸甘油酸脱水形成磷酸烯醇式丙酮酸 经烯醇化酶催化 10 磷酸烯醇式丙酮酸经丙酮酸激酶催化将磷酰基转移给adp形成atp和丙酮酸 这是第二个底物水平的磷酸化反应 因为有两个磷酸烯醇式丙酮酸 所以共得2分子atp 糖酵解过程中共三步不可逆 反应 因此 反应总体不能全部逆转 糖异生不是糖酵解的逆转 四 酵解过程atp的合成 一分子葡萄糖降解成两分子丙酮酸 消耗2分子atp 产生4分子atp 因此净得2分子atp 还有2分子nadh 共8个atp 葡萄糖酵解的总反应式为 p87 葡萄糖十2pi 2adp 2nad 2丙酮酸 2atp 2nadh 2h 2h2o 五 丙酮酸的去路 1 变为乙酰coa在有氧条件下丙酮酸进入线粒体变成乙酰coa参加三羧酸循环 最后氧化成co2和h2o 2 生成乳酸 在厌氧酵解时 丙酮酸接受3 磷酸甘油醛脱氢酶形成的nadh上的氢 在乳酸脱氢酶催化下 形成乳酸 3 生成乙醇 在缺氧 在酵母菌或其他微生物中 丙酮酸可经丙酮酸脱羧酶的催化 以焦磷酸硫胺素为辅酶 脱羧变成乙醛 继而在醇脱氢酶的催化下 由nadh还原形成乙醇 81 08年全国联赛 动物和植物细胞中的丙酮酸在厌氧环境中都会发生酵解反应 下列哪一化合物不是该反应的直接产物aa 乙醇b nad c 乳酸d co2 六 d 果糖进入酵解的途径1 通过己糖激酶催化变成6 磷酸果糖而进入酵解途径 2 肝中有果糖激酶 fruetokinase 可催化果糖生成1 磷酸果糖 然后被1 磷酸果糖醛缩酶断裂成甘油醛和磷酸二羟丙酮 前者再经三碳糖激酶磷酸化成3 磷酸甘油醛而进入酵解途径 其他单糖也可通过各种途径进行糖酵解 第三节丙酮酸的有氧氧化 三羧酸循环 葡萄糖通过糖酵解产生的丙酮酸 在有氧条件下 将进入三羧酸循环进行完全氧化 生成h2o和co2 并释放出大量能量 丙酮酸的有氧氧化包括两个阶段 第一阶段 丙酮酸的氧化脱羧 丙酮酸脱羧形成乙酰辅酶a 简写为乙酰coa 第二阶段 三羧酸循环 乙酰coa被彻底氧化成h2o和co2 释放出大量能量 又称柠檬酸循环 简写为tca循环 由krebs正式提出 所以又称krebs循环 一 丙酮酸氧化脱羧丙酮酸氧化脱羧形成乙酰coa 同时产生1分子nadh和h 反应是在真核细胞的线粒体基质中进行的 是连接酵解和三羧酸循环的中心环节 丙酮酸氧化脱羧反应是由丙酮酸脱氢酶系催化的 如下图所示 1 丙酮酸脱氢酶系 这是一个十分大的多酶体系 其中包括丙酮酸脱羧酶e1 二氢硫辛酸乙酰转移酶e2和二氢硫辛酸脱氢酶e3三种不同的酶及焦磷酸硫胺素 tpp 硫辛酸 fad nad coa和mg2 等6种辅助因素组装而成 2 丙酮酸脱氢酶 调控酶 的调控 丙酮酸氧化脱羧形成乙酰coa是一个不可逆步骤 处于代谢途径的分支点 是连接酵解和三羧酸循环的中心环节 因此 受到严密的调节控制 1 产物抑制 丙酮酸氧化脱羧作用的二个产物乙酰coa 对e2 nadh 对e3 都抑制丙酮酸脱氢酶系 2 核苷酸反馈调节 酶体系的活性由细胞的能荷所控制 如e1受gtp抵制 为amp所活化 3 可逆磷酸化作用的共价调节 在有atp时 丙酮酸脱羧酶分子上特殊的丝氨酸残基被专一的磷酸激酶催化磷酸化时 变得没有活性 当酶上的磷酸基团被专一的磷酸酶水解时 又恢复活性 二 三羧酸循环的途径 p96 如下图所示 细胞呼吸 柠檬酸循环 三羧酸循环 tca 细胞呼吸 柠檬酸循环 三羧酸循环 tca 1 乙酰辅酶a与草酰乙酸缩合形成柠檬酸 柠檬酸合成酶是个调控酶 次反应是可调控的限速步骤 2 柠檬酸异构化生成异柠檬酸 3 异柠檬酸氧化脱羧生成 酮戊二酸 是第一次氧化作用 被异柠檬酸脱氢酶所催化 是第二个调节酶 反应的中间物是草酰琥珀酸 进一步脱羧形成 酮戊二酸 4 酮戊二酸氧化脱羧成为琥珀酰辅酶a 酮戊二酸脱氢酶系是第三个调节酶 是第二次氧化脱羧反应 5 琥珀酰coa转化成琥珀酸 并产生gtp 这是三羧酸循环中唯一底物水平磷酸化直接产生高能磷酸键的步骤 6 琥珀酸脱氢生成延胡索酸 是第三步氧化还原反应 7 延胡索酸被水化生成苹果酸 8 苹果酸脱氢生成草酰乙酸 是第四次氧化还原反应 也是最后一步 三 三羧酸循环所生成的atp tca的总反应式 丙酮酸 4nad p fad gdp pi 3h2o3co2 4nad p h 4h fadh2 gtp 由于可见 丙酮酸经三羧酸循环降解成co2和h2o共生成15个atp 但也要注意乘以2 四 葡萄糖分解代谢过程中产生的总能量 葡萄糖在分解代谢过程中产生的能量有两种形式 一是直接产生atp 二是生成高能分子nadh或fadh2 后者在线粒体呼吸链氧化并产生atp 1 糖酵解 1分子葡萄糖产生2分子丙酮酸 共消耗了2个atp 产生了4个atp 实际上净生成了2个atp 同时产生2个nadh 2 丙酮酸氧化脱羧 丙酮酸生成乙酰coa 生成1个nadh 但1分子葡萄糖产生2分子丙酮酸 所以可得2个nadh 3 三羧酸循环 乙酰coa生成co2和h2o 产生一个gtp 即atp 3个nadh和1个fadh2 但注意同样要乘以2倍 注 每个nadh转变为3个atp 每个fadh2转变为2个atp 2002年33 1分子丙酮酸经tca循环及呼吸链氧化时 a 生成3分子co2b 生成5分子h2oc 生成12个分子atpd 有5次脱氢 均通过nad开始呼吸链26 08年 下列哪一化合物进入三羧酸循环的目的是为了进一步的分解代谢aa 乙酰 coab 酮酸c 苹果酸d 乙醇 从葡萄糖到co2和h2o的总反应式为 c6h12o6 6h2o 10nad 2fad 4adp 4pi6co2 10nadh 10h 2fadh2 4atp糖酵解 丙酮酸氧化脱羧及三羧酸循环生成的nadh和fadh2 进入线粒体呼吸链氧化并生成atp 线粒体呼吸链是葡萄糖分解代谢产生atp的最主要途径 按照一个nadh能够产生3个atp 1个fadh2能够产生2个atp计算 1分子葡萄糖在分解代谢过程中共产生38个atp 4atp 10 3 atp 2 2 atp 38atp五 tca的生物学意义1 是生物利用糖或其他物质氧化而获得能量的最有效方式 2 是三大有机物质 糖类 脂类 蛋白质 转化的枢纽 3 提供多种化合物的碳骨架 六 tca的代谢调节 tca主要受柠檬酸合成酶 异柠檬酸脱氢酶和 酮戊二酸脱氢酶等3种酶活性的调控 60 02年 1分子丙酮酸经tca循环及呼吸链氧化时aa 生成3分子co2b 生成5分子h2oc 生成12个分子atpd 有5次脱氢 均通过nad开始呼吸链61 06年 葡萄糖酵解的产物是ca 丙氨酸b 丙酮醛c 丙酮酸d 乳酸e 磷酸丙酮酸76 03年 成熟红细胞的主要能量来源是 ca 糖的有氧氧化b 脂肪酸p 氧化c 糖酵解d 磷酸戊糖途径酶 80 02年葡萄糖转变为1 磷酸葡萄糖需要aa atpb nadc 1 6 磷酸果糖d 1 6 二磷酸葡萄糖81 08年 动物和植物细胞中的丙酮酸在厌氧环境中都会发生酵解反应 下列哪一化合物不是该反应的直接产物a 乙醇b nad c 乳酸d co2 74 02年 以有机物为机制的生物氧化反应中 主要以外源无机氧化物作为最终电子受体 称ca 好氧呼吸b 无氧呼吸c 发酵d 分子内呼吸75 07年 若nadh h 和fa