糖酵解和柠檬酸循环演示文稿

糖酵解和柠檬酸循环演示文稿当前第1页\共有87页\编于星期四\21点（优选）糖酵解和柠檬酸循环当前第2页\共有87页\编于星期四\21点1糖酵解1.1糖酵解（glycolysis）：在无氧条件下，葡萄糖进行分解，形成2分子丙酮酸并提供能量(ATP)的过程。它是各种生物细胞中葡萄糖分解产生能量的共同代谢途径。当前第3页\共有87页\编于星期四\21点当前第4页\共有87页\编于星期四\21点当前第5页\共有87页\编于星期四\21点糖酵解途径动画ADPATPADPATP当前第6页\共有87页\编于星期四\21点糖酵解:葡萄糖

+2ADP+2Pi+2NAD+

→

2丙酮酸

+2ATP+2NADH+2H++2H2O两个阶段：准备阶段(前5步)：葡萄糖→2个磷酸三碳糖+消耗2ATP实施阶段(后5步)：2个磷酸三碳糖→2丙酮酸+产生4ATP

场所：细胞质催化酶：由10种酶催化，关键酶是己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶。大部分过程中都需要Mg2+。当前第7页\共有87页\编于星期四\21点准备阶段（Thepreparatoryphaseofglycolysis）当前第8页\共有87页\编于星期四\21点实施阶段（Thepayoffphaseofglycolysis）ADPATPADPATP当前第9页\共有87页\编于星期四\21点第1阶段：⑴葡萄糖被磷酸化形成6-磷酸葡萄糖（G-6-P）需ATP供能，第一个限速步骤,不可逆。由己糖激酶或葡萄糖激酶催化。己糖激酶：第一个调节酶，受6-磷酸葡萄糖的别构抑制。当前第10页\共有87页\编于星期四\21点主要用于糖的合成

主要用于糖的分解

用途

不受G-6-P抑制

受G-6-P抑制

抑制

Km高，亲和力低

Km低，亲和力高

对G的亲和力

G

G、F等

底物

肝脏

不同组织

分布

葡萄糖激酶

已糖激酶I、II、III

当前第11页\共有87页\编于星期四\21点两方面意义：糖经磷酸化后容易参与代谢；保糖机制：磷酸化糖不能透过细胞质膜。当前第12页\共有87页\编于星期四\21点葡萄糖诱导契合当前第13页\共有87页\编于星期四\21点⑵由6-磷酸葡萄糖异构化成6-磷酸果糖（F-6-P）磷酸葡萄糖异构酶12当前第14页\共有87页\编于星期四\21点⑶6-磷酸果糖磷酸化成1,6-二磷酸果糖（F-1,6-2P）

需ATP供能，第二个限速步骤，不可逆，Mg2+参加。

当前第15页\共有87页\编于星期四\21点⑷

F-1,6-2P裂解成3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮123456123456当前第16页\共有87页\编于星期四\21点321456AnaldehydeAketone当前第17页\共有87页\编于星期四\21点123123⑸磷酸二羟丙酮异构成3-磷酸甘油醛当前第18页\共有87页\编于星期四\21点123456123456123123准备阶段共消耗2分子ATP，产生2分子3-磷酸甘油醛.原来葡萄糖的3，4位

3-磷酸甘油醛的1位2，5位2位1，6位3位当前第19页\共有87页\编于星期四\21点第2阶段：⑹3-磷酸甘油醛氧化成1,3-二磷酸甘油酸（1,3-DPG）辅酶NAD+当前第20页\共有87页\编于星期四\21点磷酸解作用高能中间产物P753-磷酸甘油醛脱氢酶作用机理当前第21页\共有87页\编于星期四\21点第一个底物水平磷酸化⑺1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸当前第22页\共有87页\编于星期四\21点底物水平磷酸化(substratelevelphosphorylation):在底物氧化还原过程中，分子内部能量重新分布，使无机磷酸酯化形成高能磷酯键，后者在酶的作用下将能量转给ADP，生成ATP。当前第23页\共有87页\编于星期四\21点⑻3-磷酸甘油酸变成2-磷酸甘油酸需Mg2+参加。当前第24页\共有87页\编于星期四\21点2,3-bisphosphoglycerate:bothacoenzymeandanintermediate当前第25页\共有87页\编于星期四\21点⑼2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）

当前第26页\共有87页\编于星期四\21点第二个底物水平磷酸化第三个限速步骤，不可逆⑽PEP转变成丙酮酸当前第27页\共有87页\编于星期四\21点1.2糖酵解过程中ATP的生成和消耗

2ATP+2NADH↓3~5ATP葡萄糖

+2ADP+2Pi+2NAD+→

2丙酮酸

+2ATP+2NADH+2H++2H2O当前第28页\共有87页\编于星期四\21点糖酵解途径ADPATPADPATP当前第29页\共有87页\编于星期四\21点1.3丙酮酸的去路当前第30页\共有87页\编于星期四\21点有氧时①生成乙酰辅酶A当前第31页\共有87页\编于星期四\21点②生成乳酸厌氧菌或肌肉由于剧烈运动而造成暂时性缺氧等。当前第32页\共有87页\编于星期四\21点糖酵解中NAD+的再生

当前第33页\共有87页\编于星期四\21点③生成乙醇

酵母细胞脱羧，辅酶：焦磷酸硫胺素(TPP)脱氢，NADH当前第34页\共有87页\编于星期四\21点含硫的噻唑环和含氨基的嘧啶环。TPP(硫胺素焦磷酸)当前第35页\共有87页\编于星期四\21点无氧时：生成乳酸或乙醇，只产生2个ATP糖酵解的能量变化

有氧时：

2个NADH经苹果酸－天冬氨酸穿梭系统进入呼吸链可产生5个ATP，共产生7个ATP；骨骼肌和脑组织中:NADH要进入线粒体经过甘油磷酸穿梭系统

,共产生5个ATP。当前第36页\共有87页\编于星期四\21点1.4糖酵解的调控三个不可逆反应:

己糖激酶磷酸果糖激酶丙酮酸激酶当前第37页\共有87页\编于星期四\21点控制糖酵解的入口GG-6-P己糖激酶-⑴己糖激酶的调控己糖激酶同功酶中除葡萄糖激酶外，都受到葡萄糖-6-磷酸的抑制。当前第38页\共有87页\编于星期四\21点⑵磷酸果糖激酶的调控磷酸果糖激酶(PFK-1,Phosphofructokinase-1)糖酵解中最关键的限速酶。果糖2，6-二磷酸果糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸当前第39页\共有87页\编于星期四\21点

①ATP即是底物，也是别构抑制剂，使酶对F-6-P亲和力降低。

AMP是别构激活剂当前第40页\共有87页\编于星期四\21点②柠檬酸酶的抑制剂：反馈抑制(feedbackinhibition)③被H+抑制可防止肌肉中形成过量的乳酸而使血液酸中毒。当前第41页\共有87页\编于星期四\21点④果糖2，6-二磷酸别构激活剂，增加对底物的亲和力。F-6-PF-2,6-2PPFK2果糖-2，6-二磷酸酶磷酸果糖激酶-2(PFK-2或FBPase-2)

双功能酶受胰高血糖素的调控当前第42页\共有87页\编于星期四\21点⑶

丙酮酸激酶的调控果糖1，6-二磷酸:别构激活起活化作用，与磷酸果糖激酶协调，加速酵解。前馈激活（feed-forwardactivation）ATP:别构抑制丙氨酸:别构抑制丙酮酸转氨生成，表示生物合成过剩。控制糖酵解的出口当前第43页\共有87页\编于星期四\21点2柠檬酸循环2.1柠檬酸循环途径2.1.1基本概念柠檬酸循环:（citratecycle，三羧酸循环tricarboxylicacidcycle，TCA循环，Krebs循环）在有氧条件下，丙酮酸通过柠檬酸循环被氧化分解为CO2和水，同时释放能量。由英国生化学家Hans

Krebs发现当前第44页\共有87页\编于星期四\21点当前第45页\共有87页\编于星期四\21点当前第46页\共有87页\编于星期四\21点柠檬酸合酶当前第47页\共有87页\编于星期四\21点2.1.2丙酮酸→乙酰辅酶A

在线粒体内，不可逆反应丙酮酸脱氢酶复合体当前第48页\共有87页\编于星期四\21点丙酮酸脱氢酶复合体的组成：

丙酮酸脱氢酶（E1）二氢硫辛酸转乙酰酶（E2）二氢硫辛酸脱氢酶（E3）酶的辅助因子:

NAD+——VPPFAD——VB2

辅酶A（CoA）——泛酸硫胺素焦磷酸（TPP）——VB1

硫辛酰胺——硫辛酸

Mg2+当前第49页\共有87页\编于星期四\21点缩写辅基催化反应丙酮酸脱氢酶E1TPP丙酮酸氧化脱羧二氢硫辛酰胺乙酰转移酶E2硫辛酰胺将乙酰基转移到CoA二氢硫辛酰胺脱氢酶E3FAD将还原型硫辛酰胺转变为氧化型大肠杆菌的丙酮酸脱氢酶复合体组成当前第50页\共有87页\编于星期四\21点当前第51页\共有87页\编于星期四\21点二氢硫辛酸转乙酰酶：24个亚基（3个8聚体）(Science,1992)4个亚基当前第52页\共有87页\编于星期四\21点当前第53页\共有87页\编于星期四\21点当前第54页\共有87页\编于星期四\21点反应过程1.脱羧，生成羟乙基TPP，由E1催化。丙酮酸脱氢酶羟乙基-TPP当前第55页\共有87页\编于星期四\21点当前第56页\共有87页\编于星期四\21点2.羟乙基被氧化成乙酰基，转移给硫辛酰胺。由E2催化。E2E2乙酰-二氢硫辛酰胺羟乙基-TPP3.乙酰基转给辅酶A形成乙酰辅酶A。由E2催化。E2E2乙酰辅酶A二氢硫辛酰胺乙酰转移酶Mg2+当前第57页\共有87页\编于星期四\21点4.氧化硫辛酰胺，生成FADH2。由E3催化。E2E2二氢硫辛酰胺脱氢酶5.氧化FADH2，生成NADH。FADH2-E3

+NAD+

FAD-E3

+

NADH+H+

当前第58页\共有87页\编于星期四\21点反应过程

当前第59页\共有87页\编于星期四\21点当前第60页\共有87页\编于星期四\21点丙酮酸脱氢酶复合体的调节a.变构调节：乙酰CoA抑制E2,NADH抑制E3

磷酸化失活；胰岛素和Ca2+促进其失去磷酸化，使其活性增加。b.共价修饰调节：丙酮酸脱氢酶激酶当前第61页\共有87页\编于星期四\21点2.1.3柠檬酸循环途径

线粒体基质由8种酶催化完成。由乙酰辅酶A和草酰乙酸缩合开始，经过一连串反应使一分子乙酰基完全氧化,再生成草酰乙酸而完成一个循环。每循环一次，经历两次脱羧，使乙酰辅酶A氧化生成CO2和水。当前第62页\共有87页\编于星期四\21点柠檬酸合酶当前第63页\共有87页\编于星期四\21点当前第64页\共有87页\编于星期四\21点①柠檬酸的合成反应不可逆,第一个调节酶。柠檬酸合酶当前第65页\共有87页\编于星期四\21点二聚体草酰乙酸乙酰-CoA构象改变当前第66页\共有87页\编于星期四\21点②异柠檬酸的生成：两步均为可逆反应当前第67页\共有87页\编于星期四\21点反应不可逆，第二个调节酶。第一个氧化脱羧③异柠檬酸被氧化脱羧生成α-酮戊二酸

当前第68页\共有87页\编于星期四\21点④α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA反应不可逆第二个氧化脱羧当前第69页\共有87页\编于星期四\21点α-酮戊二酸脱氢酶复合体的组成：

α-酮戊二酸脱氢酶（E1）

转琥珀酰酶（E2）——核心二氢硫辛酸脱氢酶（E3）酶的辅助因子:

NAD+——VPPFAD——VB2

辅酶A（CoA）——泛酸硫胺素焦磷酸（TPP）——VB1

硫辛酰胺——硫辛酸

Mg2+当前第70页\共有87页\编于星期四\21点⑤琥珀酰CoA→琥珀酸唯一直接产生高能磷酸键的反应（底物磷酸化）哺乳动物：GTP；植物和细菌：ATP当前第71页\共有87页\编于星期四\21点⑥琥珀酸氧化成延胡索酸丙二酸是很强的竞争性抑制剂第三个氧化还原反应反丁烯二酸当前第72页\共有87页\编于星期四\21点反式加成，生成L型苹果酸。

⑦延胡索酸生成L-苹果酸当前第73页\共有87页\编于星期四\21点⑧L-苹果酸生成草酰乙酸第四个氧化还原反应当前第74页\共有87页\编于星期四\21点柠檬酸循环

柠檬酸合酶当前第75页\共有87页\编于星期四\21点三羧酸循环的总反应式

CH3COSCoA＋3NAD＋＋FAD＋GDP＋Pi＋2H2O

2CO2＋3NADH＋3H＋＋FADH2＋GTP＋CoASH

当前第76页\共有87页\编于星期四\21点2.1.4柠檬酸循环的特点线粒体基质。加入2C以2个CO2释放，参与反应的物质没减少。消耗了两个水。共有4步脱氢反应,生成3个NADH和1个FADH2进入呼吸链。柠檬酸循环严格需氧。当前第77页\共有87页\编于星期四\21点从乙酰CoA开始

（7）

GTP

1ATP（4），（6），（10）

3NADH3×2.5ATP（8）

1FADH21.5ATP10ATP从丙酮酸开始

2.5+10=12.5ATP从葡萄糖开始

7ATP(or5ATP)+12.5ATP×2=32ATP(or30ATP)当前第78页\共有87页\编于星期四\21点P107

2.2能量计算-葡萄糖彻底氧化分解所释放的能量NADH1.5或2.5+3或5NADH2.5

+5NADH2.5+5NADH2.5+5NADH2.5+5FADH21.5+330或321.5或2.56C3C1ATP1ATP1GTP(ATP)2×细胞液线粒体线粒体1ATP1ATP当前第79页\共有87页\编于星期四\21点柠檬酸合酶：抑制：ATP和NADH，琥珀酰CoA，柠檬酸激活：ADP异柠檬酸脱氢酶：抑制：ATP激活：ADP，Ca2+α-酮戊二酸脱氢酶抑制：NADH，琥珀酰CoA激活：Ca2+2.3柠檬酸循环的调控当前第80页\共有87页\编于星期四\21点柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶α-酮戊二酸脱氢酶当前第81页\共有87页\编于星期四\21点2.4柠檬酸循环的生理意义

主要：供能为生物合成提供中间物。三大营养物质的最终代谢通路。是CO2的重要来源之一。两用代谢途径

当前第82页\共有87页\编于星期四\21点代谢枢纽两用代谢途径当前第83页\共有87页\编于星期四\21点当前第84页\共有87页\编于星期四\21点回补反应：酶催化的补充TCA循环中间代谢物的供给的反应。丙酮酸+CO2+ATP+H2O→