《碳水化合物代谢》PPT课件.ppt

Glycolysis CarbohydrateMetabolism2 Toteachisnottofillavasebuttolightafire 一 糖酵解的研究历史 解释发酵现象的人 1822 1895LouisPaster发酵是由微生物引起的 发现酵解本质的人 1897榨酵母汁蔗糖HansBuchner和EdwardBuchner发酵并不需要整个完整细胞参与 EduardBuchner Embden Meyerhof Parnas等人贡献最多 故糖酵解过程也叫Embden Meyerhof Parnas途径 简称EMP途径 贡献最多的人 OttoFritzMeyerhof 二 糖酵解过程概述 1 碳骨架的变化 6C糖 葡萄糖 2个3C糖 丙酮酸 2乳酸 酵解 2乙醇 2CO2 2 能量的变化 1 带有极性 不易随便出入细胞 2 被酶识别 与酶结合 3 传递能量 保存能量 3 糖酵解中间产物都是磷酸化合物 发酵 三 糖酵解和酒精发酵的全过程图解 准备阶段 消耗ATP 葡萄糖 ATP 葡萄糖 6 磷酸 果糖 6 磷酸 ATP 1 6 二磷酸果糖 甘油醛 3 磷酸 二羟丙酮磷酸 四 糖酵解第一阶段的反应机制 一 葡萄糖的磷酸化PhosphorylationofGlucose 己糖激酶 1 专一性不强 mannose fructose 2 受产物葡萄糖 6 磷酸和ADP抑制 变构抑制剂 葡萄糖激酶 肝脏 1 只作用于葡萄糖 2 对葡萄糖的Km较大 与己糖激酶相比 葡萄糖 较高时作用 G6P促进糖原合成 3 不受产物葡萄糖 6 磷酸的抑制 意义 活化葡萄糖 磷酸化后葡萄糖无法出细胞 是细胞的保糖机制 葡萄糖与已糖激酶结合时的构象变化 结合前 结合后 二 G 6 P异构化成果糖 6 磷酸ConversionofGlucose 6 PhosphatetoFructose 6 Phosphate 磷酸葡萄糖异构酶 磷酸果糖异构酶 异构时开环 可逆反应使羰基从C1位转移到C2位上 C1位上 OH游离 为第二次磷酸化打基础 磷酸己糖异构酶催化机制 三 F6P形成果糖 1 6 二磷酸PhosphorylationofF6PtoFructose 1 6 Bisphosphate 磷酸果糖激酶 1ATP抑制ATP既是底物又是变构抑制剂 怎么实现 结合部位不同 AMP去除ATP抑制作用通过AMP ATP比值调节酶活性 H 过高抑制酶活性避免酸中毒 四 F 1 6 BP裂解CleavageofFructose 1 6 Bisphosphate 醛缩酶 该反应在标准状况下是吸能反应在生理条件下是放能反应 两个三碳糖不断被消耗高等植物组织 脊椎动物组织的醛缩酶不需要二价离子 Aldolase type许多微生物的 细菌 酵母 真菌及藻类 醛缩酶含Zn2 Aldolase type Fructose1 6 bisphosphateisthealdolsubstrate Aldolaseshaveanelectron withdrawinggroup X thatpolarizestheC 2carbonylgroupofthesubstrate Oneclassofaldolase fromplantsandanimals usestheaminogroupofalysineresidueattheactivesite andtheother fromfungi algae andsomemicroorganisms usesZn2 forthispurpose Abasicresidue designated B removesaprotonfromtheC 4hydroxylgroupofthesubstrate Mechanismofaldol醇醛cleavagecatalyzedbyaldolases 醛缩酶催化反应机制 五 两个磷酸丙糖的互变InterconversionoftheTriosePhosphates CH2OPO32 C O CH2OH H C O H C OH CH2OPO32 甘油醛 3 磷酸 磷酸二羟丙酮 丙糖磷酸异构酶 丙糖磷酸异构酶8股 折叠链环抱成核心 每条 折叠外围有 螺旋 由无规卷曲相连 生理状况下磷酸甘油醛不断被消耗 磷酸二羟丙酮不断地被异构化 该反应平衡点时 Enediolateintermediate Enediolintermediate Enediolateintermediate 丙糖磷酸异构酶催化机制 byradioisotopictracerstudies Carbons1 2 and3ofoneglyceraldehyde3 phosphatearederivedfromcarbons4 5 and6ofglucose Carbons1 2 and3ofthesecondglyceraldehyde3 phosphate convertedfromdihydroxyacetonephosphate originateascarbons3 2 and1ofglucose Thefateoftheindividualcarbonatomsofamoleculeofglucose 放能阶段 产生ATP和NADH 甘油醛 3 磷酸 1 3 二磷酸甘油酸 3 磷酸甘油酸 2 磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 NAD Pi NADH ADP ATP ADP ATP 五 糖酵解第二阶段 放能阶段的反应机制 六 甘油醛 3 磷酸的氧化OxidationofGlyceraldehyde 3 Phosphateto1 3 Bisphosphoglycerate 甘油醛 3 磷酸脱氢酶催化机制 甘油醛 3 磷酸脱氢酶活性中心含游离 SH 碘乙酸会抑制该酶的活性 不可逆 砷酸盐与磷酸结构相似 替代磷酸形成1 砷酸 3 磷酸甘油酸 进一步水解为3 磷酸甘油酸 无法形成形成高能磷酸键 解偶联剂 甘油醛 3 磷酸脱氢酶催化机制 七 高能磷酸基团的转移TransferofPhosphatefrom1 3 BPGtoADP 糖酵解中第一个产生ATP的反应 底物水平磷酸化 磷酸甘油酸激酶催化反应的机理MechanismofthePGKreaction 八 3 磷酸甘油酸转变为2 磷酸甘油酸Converstonof3 Phosphoglycerateto2 PG O C O H C OH CH2OPO32 3 磷酸甘油酸 O C O H C OPO32 CH2OH 2 磷酸甘油酸 磷酸甘油酸变位酶 磷酸甘油酸变位酶催化机制 九 磷酸烯醇式丙酮酸生成Dehydrationof2 PhosphoglyceratetoPhosphoenolpyruvate 烯醇化酶与2价离子结合后才有活性氟化物 抑制剂 Step9 烯醇化酶 2 磷酸甘油酸脱水酶 Enolase 2 phosphoglyceratedehydratase reaction Reactionmechanismofenolase 负碳中间物 酶分子的活性部位 慢 快 十 丙酮酸及ATP的产生TransferofthePhosphateGroupfromPhosphoenolpyruvatetoADP O C O C OPO32 CH2 磷酸烯醇式丙酮酸 O C O C OH CH2 烯醇式丙酮酸 O C O C O CH3 丙酮酸 丙酮酸激酶Mg2 糖酵解中第二个产生ATP的反应 底物水平磷酸化丙酮酸激酶催化机制 ADP ATP 糖酵解过程中ATP的消耗和产生 葡萄糖 2Pi 2ADP 2NAD 2丙酮酸 2ATP 2NADH 2H 2H2O 六 由葡萄糖转变为丙酮酸的能量变化 七 丙酮酸的去路 乳酸脱氢酶 lactatedehydrogenase LDH LDH1 H4 分布于心肌 H LDH2 H3M LDH3 H2M2 LDH4 HM3 LDH5 M4 分布于骨骼肌 M LDH催化丙酮酸还原成乳酸 乳酸脱氢氧化成丙酮酸 心脏 脑 肾LDH1含量高 Km高 生成丙酮酸骨骼肌中LDH5含量高 Km低 生成乳酸 Glucose 2Pi2 2ADP3 2Lactate 2ATP4 2H2O 乙醇生成 发酵 Glucose 2Pi2 2ADP3 2H 2Ethanol 2CO2 2ATP4 2H2O 运动员在进行不同项目运动时机体的供能方式 注 摘自2001年高考理科综合试卷第I卷第2题 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 这一步反应称限速反应 关键反应 催化该反应的酶称限速酶 关键酶 糖酵解途径限速酶 己糖激酶 磷酸果糖激酶 丙酮酸激酶 1 磷酸果糖激酶 1是最重要的调节酶 变构酶 抑制剂 ATP 柠檬酸激活剂 AMP ADP 6 磷酸果糖 2 6 二磷酸果糖 果糖 6 磷酸有加速果糖 2 6 二磷酸合成的作用 还有抑制该化合物被水解的作用 高浓度果糖 6 磷酸可导致高浓度果糖 2 6 二磷酸 进一步激活果糖磷酸激酶 1 2 己糖激酶乙酰CoA和脂肪酸对酶有抑制作用 产物葡萄糖 6 磷酸是变构抑制剂 糖酵解最关键酶是磷酸果糖激酶 不是己糖激酶 3 丙酮酸激酶变构抑制剂 ATP 丙氨酸 乙酰CoA 脂肪酸 变构激活剂 1 6 二磷酸果糖共价修饰 磷酸化后失活 果糖 2 6 二磷酸对磷酸果糖激酶的激活作用 ATP ADP Pi H2O D Fructose2 6 bisphosphate D Fructose6 bisphosphate PFK 2 Fructose2 6 bisphosphatase 丙酮酸激酶催化活性控制关系图 磷酸化的丙酮酸激酶 低活性 去磷酸化的丙酮酸激酶 高活性 H2O Pi ATP ADP 果糖 1 6 二磷酸 ATP 丙氨酸 低血糖 Pi 九 其他六碳糖进入糖酵解的途径 Fructose Galactose Mannose Conversionoffructoseintotwomoleculesofglyceraldehyde3 phosphate A FructoseisConvertedtoGlyceraldehyde3 Phosphate Glyceraldehyde3 phosphate H C O H C OH CH2OPO32 Fructose CH2OH C O HO C H H C OH H C OH CH2OH CH2OPO32 C O CH2OH H C O H C OH CH2OPO32 Dihydroxyacetonephosphate triosephosphateisomerase Glyceraldehyde3 phosphate aldolase CHO H C OH CH2OH Glyceraldehyde triosekinase ATP ADP Fructokinase ATP ADP B GalactoseIsConvertedtoGlucose1 Phosphate Thedisaccharidelactose presentinmilk isamajorsourceofenergyfornursingmammals Innewborns intestinal肠内的lactasecatalyzesthehydrolysisoflactosetoitscomponents glucoseandgalactose bothofwhichareabsorbedfromtheintestineandtransportedinthebloodstream Conversionofgalactosetoglucose6 phosphate ThemetabolicintermediateUDP glucoseisrecycledintheprocess Theoverallstoichiometryforthepathwayisgalactose ATP glucose6 phosphate ADP UDP glucose4 epimerase Galactosemia半乳糖血 症 Infantsfedanexclusivedietofmilkrelyongalactosemetabolismforabout20 oftheircaloricintake Inthemostcommonformofthegeneticdisordergalactosemia theinabilitytoproperlymetabolizegalactose infantsaredeficientingalactose1 phosphateuridylyltransferase Deficiencyofgalactose 1 phosphateuridylytransferase galactose 1 phosphateacc