糖酵解和磷酸戊糖途径

糖代谢,食物（淀粉，二糖如蔗糖，麦芽糖和乳糖）口 唾液 -淀粉酶水解-1，4糖苷链 (产物: 麦芽糖,麦芽三糖,-糊精)消化道 胰液肠（主要） -糊精酶（水解-1，4和-1，6糖苷键）， 麦芽糖酶，蔗糖酶， 乳糖酶 单糖肠粘膜细胞吸收,糖的消化,脱枝酶,非还原性末端,糖原,糖原磷酸化酶,1-磷酸葡萄糖,-（1,6）糖苷酶,直链形式,糖的吸收,血液循环单糖肠粘膜细胞吸收汇入肝 - 各组织 吸收率 D-葡萄糖，100；D-半乳糖110 D-果糖43，D-甘露糖19，L-阿拉伯糖9吸收后其它糖在各种酶的催化下，转化为Glucoseor(6-p-Glucose),被动转运,载体蛋白运转方向：高糖浓度低糖浓度 不需耗能,糖的吸收,单糖吸收与Na+同向协同运输，需ATP,糖的吸收,协同运输,葡萄糖,丙酮酸,乙酰-CoA,乳酸,乙醇,糖的有氧分解,糖的无氧分解,Glucose 乳酸发酵糖的无氧分解(无氧呼吸) 丙酮酸 Glucose 乙醇发酵产能，但分解不完全，释放的能量大大少于糖的有氧氧化,糖酵解途径发现历史,1875年法国科学家巴斯德(L. Pasteur)就发现葡萄糖在无氧条件下被酵母菌分解生成乙醇的现象,1897年德国的巴克纳兄弟(Hans Buchner和Edward Buchner)发现发酵作用可以在不含细胞的酵母抽提液中进行,1905年哈登(Arthur Harden)和扬(William Young)实验中证明了无机磷酸的作用,1940年前德国的生物化学家恩伯顿(Gustar Embden)和迈耶霍夫(Otto Meyerhof)等人的努力完全阐明了糖酵解的整个途径，揭示了生物化学的普遍性。因此糖酵解途径又称Embden-Meyerhof Pathway (简称EMP),糖酵解途径实验依据（1）,酵母抽提液的发酵速度比完整酵母慢，且逐渐缓慢直至停顿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（2）,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，可以分离出少量的磷酸丙糖（主要是3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮的平衡混合物）,因此推断磷酸己糖可能裂解为两分子三碳糖，而碘乙酸对三碳糖进一步分解的酶有抑制作用,糖酵解途径实验依据（3）,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,糖酵解途径实验依据（4）,将酵母液透析后就会失去发酵能力将酵母液加热到50也会失去发酵能力将经过透析失活的酵母液混合在一起后又恢复发酵能力,由此推断发酵需要两类物质：一是热不稳定的，不可透析的组分即酶；二是热稳定的可透析的组分，如辅酶、ATP、金属离子等,糖酵解途径（EMP）,EMP：Glucose或糖原在无氧情况下经一系列中间代谢分解为丙酮酸的途径。 糖酵解的酶系研究比较透彻部位：全部反应在细胞浆（细胞胞液）中进行氧气：不需要 10步糖酵解 Glucose - 丙酮酸 共分为两个阶段,糖酵解,第一阶段,第二阶段,耗能,产能,葡萄糖,6-磷酸果糖,ATP,ATP,两个调节酶，消耗两分子ATP,a. EMP途径第一阶段,消耗2个ATP,己糖激酶,不易被氧化,醇羟基易被氧化,磷酸果糖激酶 PFK,限速步骤,磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油醛,磷酸二羟丙酮,醛缩酶,b.第二阶段醛氧化成酸，产 4 ATP,3-磷酸甘油醛,1,3-二磷酸甘油酸 1,3-BPG,超高能量的酰基磷酸,3-磷酸甘油醛脱氢酶,碘乙酸（烷化剂）是该酶的抑制剂,磷酸甘油酸激酶,1,3-二磷酸甘油酸 1,3-BPG,3-磷酸甘油酸,第一次底物水平磷酸化（p296）,磷酸甘油酸变位酶,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,脱水过程中分子内部能量重新分布，形成高能磷酸化合物,2-磷酸甘油酸,磷酸烯醇式丙酮酸 PEP,超高能量的磷酸基,C2氧化C3还原,烯醇化酶,调节酶,丙酮酸激酶,亲核取代反应,第二次底物水平磷酸化,c.第三阶段丙酮酸的去向,糖酵解(无氧),发酵,乳酸脱氢酶,丙酮酸脱羧酶辅酶TPP,乙醇脱氢酶,NAD再生,噻唑环N-3位的正电荷性质有助于C-2位失去质子变成负碳离子，从而易于和羰基发生加成反应，有利于促进脱羧等类型的反应。,TPP在涉及靠近羰基的键的裂解反应和涉及活性醛基从一个碳原子转移到另一个碳原子的基团重排反应中起着重要作用。,Glucose +2Pi+2ADP 2乳酸+2ATP+2H2O,氧化一个Glucose ，净得2个ATP若从糖原开始氧化，净得3个ATP,乳酸生成的总反应式：,2、糖酵解的生理意义:是保证组织在氧供应不足时提供生命活动所需能量，是一种有效的补充手段，特别是激烈运动时肌肉组织的产能. 3、生醇发酵：酵母及部分微生物 终产物：乙醇，总反应：Glucose+2H3PO4+2ADP 2C2H5OH+2CO2+2ATP+2H20糖酵解与生醇发酵从Glucose丙酮酸的各步反应两者完全相同,2,3-二磷酸甘油酸的代谢,10,糖酵解的调节,a己糖激酶的调节己糖激酶别构酶 骨骼肌己糖激酶受产物的反馈抑制调节 肝的葡萄糖激酶不受产物浓度调节， 保证Glucose在肝内转化(如糖原合成) b. 丙酮酸激酶的调节 别构酶 ATP是其别构抑制剂 1，6-二磷酸果糖是其别构激活剂， 有利于酵解的进行,c. 磷酸果糖激酶的调节 磷酸果糖激酶（6-磷酸果糖激酶-1）是糖酵解途径最重要的调节酶（四聚体） ATP和柠檬酸（TCA循环）是其别构抑制剂磷酸果糖激酶 2，6-二磷酸果糖、AMP是其别构激活剂 2，6-二磷酸果糖的作用在于增加6-磷酸果糖激酶-1对6-磷酸果糖的亲和力和取消ATP的抑制作用。6-FP有促进2，6-二磷酸果糖的合成并抑制其水解的作用。当F-6-P浓度升高时，即可引起2，6-二磷酸果糖浓度加大，进而激活F-6-P激酶-1，这种过程为正反馈激活作用。,糖酵解的调节,6-磷酸果糖（+）磷酸果糖激酶-2,果糖二磷酸酶6-磷酸果糖（-）,磷酸果糖激酶的调节,糖酵解(a),糖酵解(b),糖异生,糖原合成,糖原降解,磷酸戊糖途径HMS,也称磷酸戊糖途径 在细胞浆中进行 EMP途径和TCA循环是糖分解代谢的主要途径，HMS旁路是糖有氧分解的重要旁路之一（动物体中约有30%G经此途径分解） 1 磷酸戊糖途径的反应过程6-磷酸葡萄糖 磷酸戊糖 磷酸戊糖异构化 第一阶段 第二阶段 糖分子间的基团转移反应：第三阶段,A磷酸戊糖的形成 第一阶段,5-磷酸核酮糖,氧化过程,B、磷酸戊糖的异构化 第二阶段,磷酸戊糖异构酶,磷酸核酮糖差向异构酶,5-磷酸核酮糖,5-磷酸核糖,5-磷酸木酮糖,C、基团转移反应第三阶段,转酮醇酶的催化作用是联系HMS途径和EMP途径的纽带,戊糖和己糖途径的纽带,转酮醇酶 TPP,转醛醇酶,庚酮糖,赤藓糖,5-磷酸核糖,5-磷酸木酮糖,转酮醇酶 TPP,3-磷酸甘油醛,3-磷酸甘油醛,6-磷酸果糖,6-磷酸果糖,基团转移反应,每一分子6-磷酸葡萄糖进入HMS途径循环 3CO2，6NADPH和1个3-P-甘油醛2分子3-P-甘油醛经EMP逆行 1分子G-6-P，1分子G-6-P经HMS途径完全氧化，需循环两次，产生12分子NADPH细胞还原力的主力,HMS 途径,调节酶: G-6-P脱氢酶是HMS途径的第一个酶. 受NADPH/NADP+比例的调节.,磷酸戊糖途径的调节,磷酸戊糖途径的生理意义,生成5-磷酸核糖，它是核糖核酸衍生物如ATP，RNA及DNA等合成必不可少的，并联系戊糖与己糖代谢. 生成NADPH，是体内多种物质生物合成的供氢体。NADPH对维持红细胞的正常功能及血红蛋白处于还原状态，