糖酵解葡萄糖丙酮酸PPT课件

.,第22章糖酵解作用（glycolysis）六个碳的葡萄糖分解为两个三碳的丙酮酸，一般在无氧条件下进行，又称为无氧分解。净得两个ATP，同时还产生NADH。但是要解决NADH变回到NAD问题。在细胞质中进行，动物、植物和微生物共同。是葡萄糖氧化分解的最初历程。,.,1糖酵解,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。三羧酸循环在线粒体中进行（有氧条件）。在有氧条件下，糖酵解生成的丙酮酸进入线粒体，经三羧酸循环被氧化成CO2和H2O。酵解过程中产生的NADH，则经呼吸链氧化产生ATP和H2O。所以，糖酵解是三羧酸循环和氧化磷酸化的前奏。如果供氧不足，NADH不进入呼吸链，而是把丙酮酸还原成乳酸。,.,葡萄糖进入细胞后，在一系列酶的催化下，发生分解代谢过程。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。由于此氧化过程是通过柠檬酸等几种三元羧酸的循环反应来完成的，通常称为三羧酸循环或柠檬酸循环。由于分子氧是此系列反应的最终受氢体，所以又称为有氧分解。,葡萄糖的分解代谢,.,二、糖的分解代谢,生物体内葡萄糖（糖原）的分解主要有三条途径：,1.无O2情况下，葡萄糖（G）丙酮酸（Pyr）乳酸（Lac）,2.有O2情况下，GCO2+H2O（经三羧酸循环）,3.有O2情况下，GCO2+H2O（经磷酸戊糖途径）,.,1.糖酵解丙酮酸2.丙酮酸的去路,糖酵解亦称EMPpathway，以纪念Embden，Mayerholf和Parnas。,.,糖酵解过程,a,b,1,2,3,4,.,前奏a,细胞内糖原在磷酸化酶和脱枝酶催化下形成1-磷酸葡萄糖,.,前奏b,该反应由磷酸葡萄糖异构酶催化,.,（1）第一阶段：葡萄糖1,6-二磷酸果糖,.,活化(activation)己糖磷酸酯的生成：,活化阶段是指葡萄糖经磷酸化和异构反应生成1,6-双磷酸果糖(FBP，FDP)的反应过程。该过程共由三步化学反应组成。,.,.,己糖激酶/葡萄糖激酶,磷酸己糖异构酶,磷酸果糖激酶-1,ATP,ADP,ATP,ADP,*,*,(1),(2),(3),肝脏特有,.,（2）第二阶段：1,6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛,.,裂解（lysis)磷酸丙糖的生成：,一分子F-1,6-BP裂解为两分子可以互变的磷酸丙糖（triosephosphate)，包括两步反应：,F-1,6-BP裂解为3-磷酸甘油醛(glyceraldehyde-3-phosphate)和磷酸二羟丙酮(dihydroxyacetonephosphate)；,磷酸二羟丙酮异构为3-磷酸甘油醛。,.,磷酸丙糖异构酶,醛缩酶,(4),(5),.,（3）第三阶段：3-磷酸甘油醛2-磷酸甘油酸,.,(6),(7),(8),ATP,ADP,磷酸甘油酸变位酶,3-磷酸甘油醛脱氢酶,磷酸甘油酸激酶,NAD+Pi,NADH+H+,.,（4）第四阶段：2-二磷酸甘油酸丙酮酸,.,烯醇化酶,丙酮酸激酶,*,ATP,ADP,自发,H2O,.,a,b,1,2,3,4,糖酵解过程,.,糖酵解：1分子葡萄糖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,底物水平磷酸化：DPGA或者PEP的高能磷酸键转移给ADP形成ATP,.,糖酵解途径,.,无氧条件下丙酮酸发酵（乳酸、酒精等）有氧：三羧酸循环,.,丙酮酸的其它代谢途径,丙酮酸除了脱羧生成乙酰CoA进入三羧酸循环氧化外，也可以有其它的代谢途径。在不同条件下，丙酮酸可以被转化成乳酸、乙醇、乙酸、丁酸和丙酮等。工业上常利用微生物发酵方法生产这些化合物。,.,乙醇,乳酸,.,糖的无氧酵解,C6H12O6,2CH3COCOOH,2CH3CH(OH)COOH,+2(2H),-2CO2,糖酵解Glycolysis,2CH3CHO,2CH3CH2OH,生醇发酵Fermentation,.,（1）丙酮酸乳酸（乳酸发酵）,.,（2）丙酮酸乙醇（酒精发酵）,在酵母作用下，糖可以转变成乙醇，这是酿酒和发酵法生产乙醇的基本过程，称为生醇发酵。酵母中含有多种酶系，可以催化不同的反应过程。生醇发酵的化学反应中，从葡萄糖到丙酮酸这一段反应与葡萄糖的酵解完全相同。生成的丙酮酸在酵母催化下，脱羧产生乙醛，乙醛在醇脱氢酶催化下被NADH还原成乙醇。乙醇在人体及动物体中可以氧化成乙醛，再转变成乙酰CoA进入三羧酸循环氧化。,.,.,（3）丙酮酸乙酸和丁酸,丙酮酸氧化脱羧产生的乙酰CoA可以与磷酸作用，生成乙酰磷酸，再在乙酸激酶催化下产生乙酸。,.,二、糖酵解的调节,糖酵解代谢途径的调节主要是通过各种变构剂对三个关键酶进行变构调节不可逆,1.己糖激酶或葡萄糖激酶：,葡萄糖激酶是肝脏调节葡萄糖吸收的主要的关键酶。,.,己糖激酶及葡萄糖激酶的变构剂,己糖激酶hexokinase,葡萄糖激酶glucokinase,G-6-P，ATP（无镁离子）,长链脂酰CoA,受限速酶的制约：F6PG6P,.,2.磷酸果糖激酶：PFK磷酸果糖激酶糖酵解代谢的关键酶、限速酶。主要因素。,磷酸果糖激酶phosphofructokinase,ATP柠檬酸（合成前体）,AMP2,6-双磷酸果糖,6-磷酸果糖导致2，6-二磷酸果糖的生成：前馈刺激,由磷酸果糖激酶II催化,3.丙酮酸激酶：,丙酮酸激酶pyruvatekinase,ATP丙氨酸(肝),1,6-二磷酸果糖,活性形式：去磷酸化，Glc的减少会导致磷酸化出现，血糖平衡,.,.,己糖激酶和丙糖磷酸异构酶对底物的诱导契合，避开了不需要的副反应，提高效率。丙糖磷酸异构酶的催化效率是最完善的典型。瞬间碰撞即完成反应DPAG的高能磷酸键可被砷酸盐破坏，并使氧化与磷酸化解偶连。酵解继续进行，无高能磷酸键。,.,.,三、糖酵解的生理意义,1.在无氧和缺氧条件下，作为糖分解供能的补充途径。,2.在有氧条件下，作为某些组织细胞主要的供能途径。3.提供生物合成的碳骨架,.,无氧酵解的全部反应过程在胞液(cytoplasm)中进行，代谢的终产物为乳酸(lactate)，一分子葡萄糖经无氧酵解可净生成两分子ATP。,无氧酵解的反应过程可分为活化、裂解、放能和还原四个阶段。,小结,.,己糖激酶/葡萄糖激酶,磷酸己糖异构酶,磷酸果糖激酶-1,ATP,ADP,ATP,ADP,*,*,(1),(2),(3),.,磷酸丙糖异构酶,醛缩酶,(4),(5),.,(6),(7),(8),ATP,ADP,磷酸甘油酸变位酶,3-磷酸甘油醛脱氢酶,磷酸甘油酸激酶,NAD+Pi,NADH+H+,.,烯醇化酶,丙酮酸激酶,*,ATP,ADP,自发,H2O,.,4还原(reduction)乳酸的生成：,利用丙酮酸接受酵解代谢过程中产生的NADH，使NADH重新氧化为NAD+，以确保反应的继续进行。,乳酸脱氢酶,NAD+,NADH+H+,.,四、其他六碳糖进入酵解途径,果糖：相似途径，2分子ATP不同点：1-磷酸果糖在B型醛缩酶下裂解，果糖不耐症半乳糖：需要UDPG的参与转化葡萄糖1分子ATP，否则白内障，智力迟缓等甘露糖：2分子ATP磷酸甘露糖异构酶转化成磷酸果糖,.,.,.,思考与练习1、人血浆中的葡萄糖大约维持在5mM。而在肌肉细胞中的游离葡萄糖浓度要低得多。细胞内的葡萄糖浓度为什么如此之低？临床上常用静脉注射葡萄糖来补充病人食物来源，由于葡萄糖转换为葡萄糖-6-磷酸要消耗ATP的，那么临床上却不能直接静脉注射葡萄糖-6-磷酸呢？2、把C-1位用14C标记的葡萄糖与能进行糖酵解的无细胞提取物共同温育，标记物出现在丙酮酸的什么位置？3、增加以下各种代谢物的浓度对糖酵解有什么影响？（a）葡萄糖-6-磷酸（b）果糖-1.6-二磷酸（C）柠檬酸（d）果糖-2.6-二磷酸4、在严格的厌氧条件下酒精发酵过程中，使用放射性标记的碳源进行示踪原子实验。（a）如果葡萄糖的第1个碳用14C标记，那么14C将出现在产物乙醇的哪个