糖酵解.ppt

1、第 三 节 糖酵解,Glycolysis,第 三 节 糖酵解,Glycolysis,一.糖酵解定义,糖酵解是将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随着ATP生成的一系列反应，是生物体内普遍存在的葡萄糖降解的途径。该途径也称作Embden-Meyethof-Parnas途径，简称EMP途径。,反应部位：细胞质,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,1,6-二磷酸果糖,3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮,2 1,3-二磷酸甘油酸,2 3-磷酸甘油酸,2 2-磷酸甘油酸,2 磷酸烯醇丙酮酸,2 丙酮酸,葡萄糖,（一） 葡萄糖的磷酸化,（二） 磷酸己糖的裂解,（三） 丙酮酸和ATP的生成,二、糖酵解反应历程,大体分三个阶段,（一）

2、葡萄糖磷酸化（3步反应）,1. 葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖（G-6-P),消耗1分子ATP，反应不可逆。,激酶：一类从高能供体分子（如ATP）转移磷酸基团到特定靶分子（底物）的酶；这一过程谓之磷酸化。激酶都需要Mg2+作为辅助因子。 已糖激酶：催化从ATP转移磷酸基团至各种六碳糖上去的酶。,葡萄糖的磷酸化使葡萄糖带上负电荷，不能自由逸出细胞； 葡萄糖由此变得不稳定，有利于它在细胞内的进一步代谢。,2. 6-磷酸葡萄糖异构化，生成6-磷酸果糖,磷酸己糖异构酶,反应可逆 ，反应方向由底物与产物含量水平来控制,6-磷酸葡萄糖 G-6-P,6-磷酸果糖 F-6-P,磷酸己糖异构酶,醛糖-酮糖同分异构

3、化反应 酶具有绝对的立体专一性,3. 6-磷酸果糖磷酸化，生成1,6-二磷酸果糖,消耗1分子ATP，反应不可逆。,6-磷酸果糖 F-6-P,1,6-二磷酸果糖 F-1,6-2P,磷酸果糖激酶 PFK-,磷酸果糖激酶,关键反应步骤，决定酵解速度，限速酶，该步反应再消耗一分子ATP,4. F-1,6-2P裂解成3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮(DHAP）,（二）磷酸己糖裂解（2步反应）,醛缩酶,产生二个三碳糖，即一个醛糖和一个酮糖，反应可逆。,磷酸二羟丙酮 DHAP,3-磷酸甘油醛 GAP,醛缩酶,5. 磷酸丙糖的异构化,磷酸丙糖异构酶,磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油醛#,磷酸丙糖异构酶,磷酸二羟丙酮 D

4、HAP,3-磷酸甘油醛 GAP,6. 3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸,此步为糖酵解中唯一一步脱氢反应。,（三）丙酮酸的生成（5步反应）,3-磷酸甘油醛 GAP,1,3-二磷酸甘油酸 1,3-BPG,3-磷酸甘油醛脱氢酶 GAPDH,3-甘油醛磷酸脱氢酶的辅酶是NAD+，该酶的活性部位有一个-SH，重金属离子和烷化剂如碘乙酸能抑制该酶活性。,E,E,砷酸盐（AsO4）是无机磷酸的结构类似物，能破坏1,3-二磷酸甘油酸的形成。,1-砷酸-3-磷酸甘油酸,O=COAsO,O=,O-,水解,O=COH,3-磷酸甘油酸,+ OAsO,O=,O,7. 1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸,底

5、物水平磷酸化：物质在生物氧化过程中，常生成一些含有高能键的化合物，而这些化合物可直接偶联ATP或GTP的合成，这种产生ATP等高能分子的方式称为底物水平磷酸化。 反应可逆,3-磷酸甘油酸 3-PG,磷酸甘油酸激酶,1,3-二磷酸甘油酸 1,3-BPG,8. 3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸 3-PG,2-磷酸甘油酸 2-PG,磷酸甘油酸变位酶,E,P,S,P,S,P,P,E,S,P,P,E,变位酶上结合一个磷酸基团，将之转移至底物形成二磷酸化合物，将底物上原有磷酸基团转移回变位酶。,9. 2-磷酸甘油酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸,分子内脱水形成双键，引起分子内能量重新分布，形成高

6、能磷酸键。,2-磷酸甘油酸 2-PG,磷酸烯醇式丙酮酸(PEP),烯醇化酶,10. PEP转变成丙酮酸（pyruvate),第二个底物水平磷酸化，反应不可逆。 烯醇式立即自发转变为酮式。,磷酸烯醇式丙酮酸 + ADP,烯醇式丙酮酸 + ATP,丙酮酸,磷酸烯醇式丙酮酸 PEP,丙酮酸 PA,丙酮酸激酶,1. 三步不可逆反应：己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶,2. 两步耗能反应： GG-6-P; F-6-PF-1,6-二P,3. 两步产能反应： 1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸； PEP丙酮酸,4. 一步脱氢反应：3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸；,5. 净生成能量2分子ATP,糖酵解的全

7、过程,总反应： 葡萄糖 + 2ADP + 2Pi + 2NAD+ 2丙酮酸 + 2ATP + 2NADH + 2H+ + 2H2O ATP的生成： 糖酵解时，1分子葡萄糖共生成4分子 ATP，净生成2分子ATP和2分子NADH+H+。,其它单糖的酵解,三、糖酵解的调节,细胞对酵解速度的调控是为了满足细胞对能量及碳骨架的需求。 在代谢途径中，催化不可逆反应的酶所处的部位是控制代谢反应的有力部位。 糖酵解中有三步反应不可逆，分别由己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶催化，因此这三种酶对酵解速度起调节作用。,关键酶（key enzyme）: 在一条代谢途径的多酶系统中，通常存在一种或少数几种催化不可逆

8、反应的酶，这些酶决定代谢途径反应方向。如己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶。 限速酶（rate-limiting enzyme）: 一条代谢途径中，催化活力最低，米氏常数最大，也就是催化反应速度最慢的酶，它决定整个代谢途径的速度。如磷酸果糖激酶。,（一）6-磷酸果糖激酶-1（PFK-1）最重要,() ：ATP、柠檬酸 () ：AMP、ADP、F-1,6-BP、F-2,6-BP,F-2,6-BP,F-1,6-BP,6-磷酸果糖 -F-6-P,1,6-二磷酸果糖 F-1,6-BP,6-磷酸果糖激酶- PFK-,别构抑制剂 ：ATP、柠檬酸,酶分子有2个ATP的结合部位（催化部位和别构剂结合部位）,

9、F-6-P,F-2,6-P2,ATP,ADP,6-磷酸果糖激酶-2,H2O,Pi,果糖二磷酸酶-2,F-2,6-P2是6-磷酸果糖激酶-1最强的变构激活剂。,柠檬酸,AMP,激活剂 ：AMP、ADP、F-1,6-二P、F-2,6-P2,（二）丙酮酸激酶,变构调节： F-1,6-P2和PEP是变构激活剂； ATP、柠檬酸和长链脂肪酸是变构抑制剂。 共价修饰调节： 胰高血糖素通过cAMP和PKA使其磷酸化而抑制其活性。,丙酮酸激酶 （活性）,胰高血糖素,（三）己糖激酶,己糖激酶是别构酶，有四种同工酶，存在于不同组织中，可催化多种己糖磷酸化，G-6-P可反馈抑制己糖激酶； 葡萄糖激酶不是别构酶，为己糖激酶同工酶IV型，存在与肝细胞内，只催化葡萄糖磷酸化，胰岛素可诱导葡萄糖激酶的合成。,四、丙酮酸的去路,有氧条件下，进入线粒体变成乙酰CoA参加三羧酸循环，彻底氧化产生CO2和H2O。 无氧条件下，加氢还原生成乳酸。