糖酵解医学课件

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糖的生理功能

1、结构物质

2、能量物质

3、为其它物质合成提供碳骨架

4、功能物质

结构物质

1、糖脂、糖蛋白构成生物膜2、核糖构成核酸3、抗体、酶、激素、受体均有糖功能物质

保持水分防止震动信息传递细胞识别防止血液凝固只从糖代谢中获能的组织脑视网膜血红细胞胚胎机体中所需的能量70%来自糖分解供能糖供能没副作用在无氧情况下糖也可供能来源

淀粉（糖原）1、从食物中获取纤维素（反刍动物）

2、体内糖异生（由非糖物质转化）糖类物质进入体内（细胞内）的途径：肠腔（多糖、寡糖及二糖分解为单糖）--------肠粘膜细胞------肠壁毛细血管--------肝静脉-------肝------血液（血糖）---组织

糖的转运血液中的糖主要是葡萄糖，称为血糖。血糖含量是体内糖代谢的一项重要指标血糖浓度80-120mg/100ml正常血糖浓度>160mg/100ml高血糖血糖浓度<70mg/100ml低血糖受很多激素调节，范围恒定

氧化分解CO2,H2O,ATP

血糖合成糖原转化脂肪酸、氨基酸等糖代谢概况多糖和低聚糖的酶促降解1.胞外降解(水解过程)细胞外多糖和低聚糖胞外水解酶2.胞内降解（磷酸分解）细胞内储备的糖原或淀粉磷酸化酶活化、水解转移酶去分枝酶断支链磷酸酶活化、水解单糖主要是葡萄糖（淀粉酶、寡糖酶）如此复杂步骤的生物意义？有效地控制能量的产生，加以转化！

原子能→电能缓慢受控糖化学键能→ATP化学能

缓慢受控产生生物合成所需的中间产物！总论丙酮酸葡萄糖“糖酵解”不需氧“磷酸戊糖途径”需氧有氧情况缺氧情况好氧生物厌氧生物“三羧酸循环”“乙醛酸循环”

CO2+H2O“乳酸发酵”乳酸“乳酸发酵”、“乙醇发酵”乳酸或乙醇

CO2+H2O重点有氧呼吸

糖在有氧存在下分解为CO2

、水和放出能量无氧呼吸糖的无氧分解过程

酵解、发酵糖酵解（Glycolysis)——EMP途径无氧条件下，1葡萄糖分解产生2丙酮酸，并伴随ATP生成的过程。位置：细胞质细胞质

G

→

2丙酮酸+2NADH+2ATP丙酮酸一、糖酵解的研究历史解释发酵现象的人1854-1864

LouisPaster

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EduardBuchner

发酵并不需要整个完整细胞参与1897,EduardBuchner(Germany),accidentalobservation:sucrose(asapreservative)wasrapidlyfermentedintoalcoholbycell-freeyeastextract.Theacceptedviewthatfermentationisinextricablytiedtolivingcells(i.e.,thevitalisticdogma)wasshakenandBiochemistrywasborn:Metabolismbecamechemistry!1900s,ArthurHardenandWilliamYoung：Pi

isneededforyeastjuicetofermentglucose,ahexosediphosphate(fructose1,6-bisphosphate)wasisolated.1900s,ArthurHardenandWilliamYoung(GreatBritain)separatedtheyeastjuiceintotwofractions:oneheat-labile,nondialyzablezymase

(enzymes)

andtheotherheat-stable,dialyzable

cozymase(metalions,ATP,ADP,NAD+).1910s-1930s,GustavEmbdenandOttoMeyerhof(Germany),studiedmuscleanditsextracts:Reconstructedallthetransformationstepsfromglycogentolacticacidinvitro;revealedthatmanyreactionsoflacticacid(muscle)andalcohol(yeast)fermentationswerethesame!DiscoveredthatlacticacidisreconvertedtocarbohydrateinthepresenceofO2(gluconeogenesis);observedthatsomephosphorylatedcompoundsareenergy-rich.Glycolysiswasalsoknownas

Embden-Meyerhofpathway.Thewholepathwayofglycolysis(Glucosetopyruvate)waselucidatedbythe1940s.与酵解有关的物质：（1）磷酸（磷酸酯）

PP1，6-二磷酸果糖③活化6-磷酸葡萄糖PG葡萄糖①活化P②异构6-磷酸果糖（2）辅酶（NAD+）（3）ADP、ATP及金属离子（4）抑制剂（碘乙酸、氟化物）二、糖酵解过程概述1、碳骨架的变化：

6C糖2个3C糖葡萄糖2乳酸或葡萄糖2乙醇+2CO22、能量的变化

酵解（产生乳酸）2ATP

发酵（产生酒精）2ATP物质代谢放能过程ADP+PiATP吸能过程P3PPOOHOHCH2CH2OO12546P磷酸二羟丙酮123+P②异构6-磷酸果糖P564磷酸甘油醛PP1，3-二磷酸甘油酸PCOHCOHH2COOH3-磷酸甘油酸P2-磷酸甘油酸P磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸6-磷酸葡萄糖PG葡萄糖①活化④裂解⑥脱氢⑤异构PP1，6-二磷酸果糖③活化⑦产能⑨脱水⑧异构⑩产能HHOH3、糖酵解中间产物都是磷酸化合物意义：（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

三、糖酵解过程全图Glucose+2ADP+2Pi+2NAD+

2pyruvate+2ATP+2H2O+2NADH+2H+葡萄糖葡萄糖-6-磷酸果糖-6-磷酸果糖-1，6-二磷酸丙酮酸磷酸二甘油醛烯醇式丙酮酸羟丙酮+3-磷酸甘油酸-1，3-二磷酸磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸-甘油酸2-磷酸-甘油酸

乳酸乙醇乙醛P3PPOOHOHCH2CH2OO12546P磷酸二羟丙酮123+P②异构6-磷酸果糖P564磷酸甘油醛PP1，3-二磷酸甘油酸PCOHCOHH2COOH3-磷酸甘油酸P2-磷酸甘油酸P磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸6-磷酸葡萄糖PG葡萄糖①活化④裂解⑥脱氢⑤异构PP1，6-二磷酸果糖③活化⑦产能⑨脱水⑧异构⑩产能HHOH两个阶段：1、准备阶段：消耗ATP2、放能阶段：产生ATP

和NADH四、糖酵解第一阶段的反应1（一）葡萄糖的磷酸化

PhosphorylationofGlucose

irreversibleunderintracellularconditions

己糖激酶

的作用需Mg2+（或其他二价离子）

(hexokinase)HexokinaseGlucoseInducedfitMg2+-ATP结合时的构象变化使ATP与葡萄糖上的6位羟基靠近己糖激酶：（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G

G6P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。①葡萄糖G6-磷酸葡萄糖G-6-P己糖激酶aldose（G6P）（二）G6P异构化成果糖-6-磷酸

ConversionofGlucose-6-PhosphatetoFructose-6-Phosphate

ketose（F6P）Reversible可逆磷酸葡萄糖异构酶磷酸果糖异构酶异构时，开环意义：使羰基从1位C上转移到2位C上，

1位C上-OH游离

——为第二次磷酸化打基础②6-磷酸葡萄糖G-6-P6-磷酸果糖F-6-P磷酸己糖异构酶（三）F6P形成果糖-1，6-二磷酸

PhosphorylationofF6PtoFructose-1,6-Bisphosphate

Onesubunitofthetetramericphosphofructokinase-1(PFK-1)RegulatoryATP6-磷酸果糖F-6-P1,6-二磷酸果糖F-1,6-BP6-磷酸果糖激酶-1PFK-2催化fructose-2,6-bisphosphate形成在一些细菌绝大多数植物中

thereisaphosphofructokinasethatusespyrophosphate(PPi),notATP,asthephosphategroupdonorinthesynthesisoffructose-1,6-bisphosphate:F-6-P+PPiF-1,6-BP+Pi

ΔG°'=-14kJ/molMg2+磷酸果糖激酶—1（1）ATP抑制

ATP既是底物又是变构抑制剂怎么实现？结合部位不同（2）

AMP去除ATP抑制作用实际上，AMP/ATP比值调节酶活性（3）

[H+]过高抑制酶活性避免酸中毒（兔）不同型PFK的抑制剂PFK-A（心肌、骨骼肌）：磷酸肌酸、柠檬酸、PiPFK-B（肝、红细胞）

：2，3-二磷酸甘油酸PFK-C（脑）

：腺嘌呤核苷酸同工酶葡萄糖

1,6-二磷酸果糖2+2+2+（四）F-1,6-BP裂解

CleavageofFructose-1,6-Bisphosphate

123456

ketonealdehyde醛缩酶（aldolase）以逆反应命名这个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-Ⅰtype（A，B，C）许多微生物的（细菌、酵母、真菌及藻类）醛缩酶含Zn2+Aldolase-Ⅱtype④1,6-二磷酸果糖F-1,6-BP磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛醛缩酶（5）

两个磷酸丙糖的互变

InterconversionoftheTriosePhosphates

Analdose546丙糖磷酸异构酶8股β折叠链环抱成核心每条β折叠外围有α螺旋

由无规卷曲相连该反应平衡点时：

[甘油醛-3-磷酸]K==4.74x10-2

[磷酸二羟丙酮]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1,6-二磷酸果糖

3-磷酸甘油醛酶五、糖酵解第二阶段的反应

——放能阶段2Pi（一）甘油醛-3-磷酸的氧化

OxidationofGlyceraldehyde-3-Phosphate

to1,3-Bisphosphoglycerate

甘油醛-3-磷酸脱氢酶产生1，3-BPG，还原性辅酶Ⅰ

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-磷酸甘油酸水解为3-磷酸甘油酸无法形成形成高能磷酸键解偶联剂⑥3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油醛脱氢酶（二）高能磷酸基团的转移

TransferofPhosphatefrom1,3-BPGtoADP

底物磷酸化EnzymeisnamedforthereversereactionSubstrate-levelphosphorylationForATPgeneration⑦1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶糖酵解中第一个产生ATP的反应底物水平磷酸化（三）3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸

Converstonof3-Phosphoglycerateto2-PG磷酸甘油酸变位酶⑧3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶2，3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油醛

2-磷酸甘油酸2+（四）磷酸烯醇式丙酮酸生成

Dehydrationof2-Phosphoglycerateto

Phosphoenolpyruvate

烯醇化酶与2价离子结合后才有活性氟化物——抑制剂⑨2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)烯醇化酶（五）丙酮酸及ATP的产生

TransferofthePhosphateGroupfrom

PhosphoenolpyruvatetoADP

2-磷酸甘油酸

丙酮酸六、由葡萄糖转变为丙酮酸的能量变化磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸⑩丙酮酸激酶ADP

ATP产能步骤：3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油酸激酶12(⑦)+

2(⑩)

-1(①)-1(②)=2ATPG为起始物胞内多糖为起始物2(⑦)+

2(⑩)

-1(②)=3ATP其他单糖通过转化为糖酵解中间产物形式进入糖酵解。

很低

很高

葡萄糖2乳酸+2ATP糖原（葡萄糖）

2乳酸+3ATP

△Go`=

—47Kcal/mol

△Go`=

—44Kcal/mol

每生成1ATP固定了7.3Kcal/mol能量葡萄糖获能效率＝2×7.3/47=31%

糖原获能效率＝3×7.3/44=49.7%

但葡萄糖CO2

＋H2O△Go`=

—686Kcal/mol

葡萄糖获能效率＝2×7.3/686=2.1%

糖原获能效率＝3×7.3/686=3.1%

糖酵解产能效率

七、无氧条件丙酮酸的去路有氧情况缺氧情况“三羧酸循环”“乙醛酸循环”

CO2+H2O“乳酸发酵”、“乙醇发酵”乳酸或乙醇丙酮酸（一）乳酸发酵其生物意义？消耗糖酵解脱下的H，保持细胞内的pH稳定。乳酸脱氢酶（LDH）LDH1（αααα，α4），分布于心肌，HLDH2（αααβ，α3β）LDH3（ααββ，α2β2）LDH4（αβββ，αβ3）LDH5（ββββ，β4），分布于骨骼肌，MLDH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——生成丙酮酸骨骼肌中LDH5含量高——生成乳酸Km高Km低（二）乙醇发酵丙酮酸脱羧酶+TPP乙醇脱氢酶

乙醇八、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~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.磷酸果糖激酶最重要的调节酶（变构酶）抑制剂：ATP、柠檬酸（碳骨架）激活剂：AMP、ADP6-磷酸果糖、2，6-二磷酸果糖

6-磷酸果糖2，6-二磷酸果糖激活磷酸果糖激酶

前馈刺激作用；抵消ATP的抑制。

PFK2果糖-6-磷酸激酶ATP

Onesubunitofthetetramericphosphofructokinase-1(PFK-1)Regul