高中生物奥赛辅导生化糖代谢

高中生物奥赛辅导生化糖代谢第2页,共63页，2024年2月25日，星期天第3页,共63页，2024年2月25日，星期天第一节糖的消化与吸收第4页,共63页，2024年2月25日，星期天多糖水解酶淀粉酶纤维素酶半纤维素酶果胶酶a-淀粉酶b-淀粉酶葡萄糖淀粉酶异淀粉酶糖苷水解酶麦芽糖酶蔗糖酶乳糖酶●●●1.1糖类水解酶第5页,共63页，2024年2月25日，星期天1.2糖类在人体中的消化糖类食物唾液淀粉酶咀嚼、部分水解HCl有限水解胰淀粉酶a-糊精、麦芽糖和少量葡萄糖糖苷酶单糖第二阶段第一阶段吸收第6页,共63页，2024年2月25日，星期天

糖的吸收就是指游离的葡萄糖（单糖）进入到生物体内（细胞内）的过程。糖的吸收方式主动运输促进扩散基团转位1.3

糖的吸收第7页,共63页，2024年2月25日，星期天血糖80－120mg/100ml40－70，120－180低高血糖的来源、去向Glucoseisverysolublesourceofquickandreadyenergy.Itisarelativelystableandeasilytransported.Glucoseistheonlysourceofenergyinredbloodcells第8页,共63页，2024年2月25日，星期天第二节单糖的分解代谢第9页,共63页，2024年2月25日，星期天酵解（glycolysis):

是酶将葡萄糖降解成丙酮酸并伴随着生成ATP的过程。它是动物、植物、微生物细胞中葡萄糖分解产生能量的共同代谢途径。发酵（fermentation)：厌氧有机体把酵解生成的NADH中的氢交给丙酮酸，生成乳酸；或丙酮酸脱羧生成的乙醛，生成乙醇。2.1概念

第10页,共63页，2024年2月25日，星期天Glycolysis

第11页,共63页，2024年2月25日，星期天糖酵解是葡萄糖生成丙酮酸的代谢途径糖酵解概况丙酮酸AnaerobicconditionsAerobicconditionsExercisingmuscleYeastThefateofglucoseisvarieswithphysiologicalconditions,tissues,andorganisms.葡萄糖第12页,共63页，2024年2月25日，星期天2.糖酵解是无氧条件下的反应(fermentations);3.糖酵解发生的部位是细胞质；2.2.2糖酵解概况第13页,共63页，2024年2月25日，星期天PreparataryphasePayoffphase(产能)2×2ATP2.2.2糖酵解概况4糖酵解途径包括两个阶段(耗能)2ATPNet:2ATP；alimitedamount第14页,共63页，2024年2月25日，星期天5.中间代谢产物是磷酸化的;6.化学变化的三种类型；7.糖酵解是严密调控的.碳原子途径磷酸途径氧化还原反应的电子途径2.2.2糖酵解概况第15页,共63页，2024年2月25日，星期天2.2.2糖酵解概况Glucoseisphosphorylated.Thenegativechargeconcentratesglucoseinthecellandglucosebecomeslessstable.(P

，C，e)第16页,共63页，2024年2月25日，星期天2.2.2糖酵解概况8.TypesofreactionsoccurringinglycolysisPhosphorylgrouptransfer:kinase(激酶);磷酸化酶激酶第17页,共63页，2024年2月25日，星期天2.2.2糖酵解概况8.TypesofreactionsoccurringinglycolysisPhosphorylgroupshift:mutase（变位酶）Phosphorylshift.Aphosphorylgroupisshiftedfromoneoxygenatomtoanotherwithinamoleculebyamutase.第18页,共63页，2024年2月25日，星期天2.2.2糖酵解概况8.TypesofreactionsoccurringinglycolysisIsomerization:

isomerase(异构酶);Isomerization.Aketose(酮糖）isconvertedintoanaldose（醛醣）,orviceversa,byanisomerase.第19页,共63页，2024年2月25日，星期天2.2.2糖酵解概况8.TypesofreactionsoccurringinglycolysisDehydration:dehydratase（enolase,烯醇化酶）Dehydration.Amoleculeofwateriseliminatedbyadehydratase.第20页,共63页，2024年2月25日，星期天2.2.2糖酵解概况8.TypesofreactionsoccurringinglycolysisAldolcleavage:aldolase（醛缩酶）Aldolcleavage.Acarbon-carbonbondissplitinareversalofanaldolcondensationbyanaldolase.第21页,共63页，2024年2月25日，星期天Phosphorylgrouptransfer:kinase;Phosphorylgroupshift:mutase（变位酶）;Isomerization:isomerase;Dehydrogenation:dehydrogenase（脱氢酶）;Dehydration:dehydratase(enolase，烯醇化酶);Aldolcleavage:aldolase（醛缩酶）.糖酵解概况第22页,共63页，2024年2月25日，星期天Preparatoryphase:Phosphorylationofglucoseanditsconversiontoglyceraldehyde-3-phosphatePayoffphaseConversionofglyceraldehyde-3-phosphatetopyruvateandthecoupledformationofATP第23页,共63页，2024年2月25日，星期天2.2.3糖酵解的反应葡萄糖葡萄糖-6-磷酸果糖-6-磷酸果糖-1,6-二磷酸甘油醛-3-磷酸二羟丙酮磷酸第24页,共63页，2024年2月25日，星期天甘油醛-3-磷酸二羟丙酮磷酸1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸第25页,共63页，2024年2月25日，星期天带有负电荷的磷酸基团使中间产物具有极性，从而使这些产物不易透过脂膜而失散。磷酸基团在各反应步骤中，对酶来说，起到信号基团的作用，有利于与酶结合而被催化。磷酸基团经酵解作用后，最终形成ATP的末端磷酸基团，因此具有保存能量的作用。Intermediarymetabolitesarephosphated（磷酸化的）第26页,共63页，2024年2月25日，星期天(1)GlucoseisPhosphorylatedFirsttoEnterGlycolysisΔG°’=-4.0kcalmol-1Hexokinase己糖激酶第27页,共63页，2024年2月25日，星期天(1)GlucoseisPhosphorylatedFirsttoEnterGlycolysis己糖激酶与葡萄糖结合时的构象变化第28页,共63页，2024年2月25日，星期天先开环

异构化闭环受6-磷酸-葡萄糖酸抑制（在酸性条件下）(2)Glucose-6-PIsomerizesfromanAldosetoaKetoseΔG°’=0.40kcal/molPhosphoglucoseIsomerase磷酸葡萄糖同分异构酶第29页,共63页，2024年2月25日，星期天(2)Glucose-6-PIsomerizesfromanAldosetoaKetosePhosphoglucoseIsomeraseTheenzymeopensthering,catalyzestheisomerization,andpromotestheclosureofthefivememberring.第30页,共63页，2024年2月25日，星期天(3)Fructose-6-PisFurtherActivatedbyPhosphorylationPhosphofructokinasePFK（磷酸果糖激酶）ΔG°’=-3.4kcalmol-1The2ndinvestmentofanATPinglycolysis.第31页,共63页，2024年2月25日，星期天磷酸果糖激酶是一种变构酶，糖酵解的速率严格地依赖该酶的活力水平，它是哺乳动物糖酵解途径最重要的调控关键酶。肝中PFK受高浓度的ATP的抑制。ATP结合于调节部位。ATP对该酶的别构抑制效应可被AMP解除。因此ATP/AMP的比例关系对此酶有明显的调节作用。(3)Fructose-6-PisFurtherActivatedbyPhosphorylation第32页,共63页，2024年2月25日，星期天413(4)Fructose-1,6-BisphosphateisCleaved(lysed)intheMiddleAldolase(醛缩酶）ΔG°’=5.7kcalmol-1Reversealdolcondensation;convertsa6carbonatomsugarto2molecules,eachcontaining3carbonatoms.第33页,共63页，2024年2月25日，星期天果糖-1，6-二磷酸FBP二羟丙酮磷酸（DHAP）甘油醛-3-磷酸（GAP）第34页,共63页，2024年2月25日，星期天(5)TriosephosphateInterconvertTriosephosphateisomerase丙糖磷酸异构酶，TIM二羟丙酮磷酸（DHAP）甘油醛-3-磷酸（GAP）ΔG°’=1.8kcalmol-1第35页,共63页，2024年2月25日，星期天甘油醛-3-磷酸(5)TriosephosphateInterconvert第36页,共63页，2024年2月25日，星期天AlltheDHAPisconvertedtoglyceraldehyde3-phosphate（GAP）.Although,thereactionisreversibleitisshiftedtotherightsinceglyceraldehyde3-phosphateisasubstrateforthenextreactionsofglycolysis.Thus,both3-carbonfragmentsaresubsequentlyoxidized.(5)TriosephosphateInterconvert二羟丙酮磷酸（DHAP）甘油醛-3-磷酸（GAP）单烯二羟负离子中间体ΔG°’=1.8kcalmol-1第37页,共63页，2024年2月25日，星期天(6)Glyceraldehyde-3-phosphate isOxidizedGlyceraldehyde3-phosphateDH甘油醛-3-磷酸脱氢酶，GAPDHTheenergyyieldingphaseΔG°’=1.5kcalmol-11，3二磷酸甘油酸第38页,共63页，2024年2月25日，星期天(6)Glyceraldehyde-3-phosphate isOxidizedGAPDH碘乙酸无活性的酶甘油醛-3-磷酸脱氢酶第39页,共63页，2024年2月25日，星期天甘油醛-3-磷酸脱氢酶（GAPDH）能够利用砷酸代替磷酸参加反应，生成3-P-甘油酰砷酸，这是一个高度不稳定的化合物，在水溶液中，可立刻自发地分解为3-P-甘油酸和砷酸。因此，砷酸不抑制糖酵解的继续进行，但它不能产生高能磷酸键。所以，砷酸是糖酵解中基质水平磷酸化的解偶联剂。第40页,共63页，2024年2月25日，星期天~(7)Theanhydridephosphatein1,3-BPGisusedtogenerateATPPhosphoglycerateKinase（磷酸甘油酸激酶，PGK）Substrate-levelphosphorylation（底物水平的磷酸化）ΔG°’=-4.5kcalmol-1Remember:2moleculesofATPareproducedperglucose.1，3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸第41页,共63页，2024年2月25日，星期天Mutasebelongstotheisomerasefamily.(8)PhosphatereversiblyshiftsbetweenC2andC3onglyceratePhosphateshiftPhosphoglyceratemutase磷酸甘油酸变位酶ΔG°’=1.1kcalmol-13-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸第42页,共63页，2024年2月25日，星期天磷酸烯醇式丙酮酸，PEPhashighphosphorylgrouptransferpotential（高基团转移势能）.(9)ThePhosphorylGroupTransferPotentialisMarkedlyElevatedbyDehydrationEnolase（烯醇化酶）ΔG°’=0.4kcalmol-1Dehydrationreaction第43页,共63页，2024年2月25日，星期天(10)ThePhosphateGrouponPEPisTransferredtoADPPyruvateKinase，丙酮酸激酶ΔG°’=-7.5kcalmol-1烯醇式酮式第44页,共63页，2024年2月25日，星期天2ndexampleofsubstratelevelphosphorylation（底物水平磷酸化）.Thenetyieldfromglycolysis（酵解）is2ATP.SubstratelevelphosphorylcationisthesynthesisofATPfromADPthatisnotlinkedtotheelectrontransportsystem（电子传递系统）.PEP+ADPPyr+ATP(10)ThePhosphateGrouponPEPisTransferredtoADP第45页,共63页，2024年2月25日，星期天红血球标准态Summary:∆GateachstepofGlycolysisGlucosePyruvate第46页,共63页，2024年2月25日，星期天Glucose+2Pi+2ADP+2NAD+

→2pyruvate+2ATP+2NADH+2H+TheEnergyreleasedfromtheanaerobicconversionofglucosetopyruvateis-47kcalmol-1.Underaerobicconditionsmuchmorechemicalbondenergycanbeextractedfrompyruvate.Thequestionstillremains:HowisNAD+suppliedunderanaerobicconditions?Orhowisredoxbalancemaintained?Summary:

TheConversionofGlucosetoPyruvate第47页,共63页，2024年2月25日，星期天∆G0’=-10.46kJ/mol∆G0’=-25.1kJ/mol2.2.4丙酮酸的代谢去路第48页,共63页，2024年2月25日，星期天Pyruvatereduced(还原)andNAD+regenerated(生成);Catalyzedbylactatedehydrogenase(乳酸脱氢酶);ThishappensinanimaltissueswhenO2islimited;Thisalsohappensinmanymicroorganisms(e.g.,lactobacilli).(1)PyruvateisthefinalelectronacceptorinlacticacidfermentationWhathappenstothelactateafterarun?第49页,共63页，2024年2月25日，星期天Pyruvatedecarboxylase

丙酮酸脱羧酶(presentonlyinthosealcoholfermentativeorganisms)andalcoholdehydrogenase

乙醇脱氢酶(presentinmanyorganismsincludinghuman)catalyzesthetwo-stepreactions.∆G0’=-10.46kJ/mol(2)Acetaldehydeisthefinalelectronacceptorinalcoholfermentation第50页,共63页，2024年2月25日，星期天Remember!酵解过程必须提供NAD+，而缺氧的情况下,NADH不能够把H传递给电子传递链而产生NAD+；NADH的H可以选择传递给产物从而使酵解过程得以进行从而产生能量。第51页,共63页，2024年2月25日，星期天碳原子途径（碳骨架的去向）:Glucose(6C)2pyruvate(3C)23C22C+2CO2磷原子途径

(ATP的变化):消耗G6P的形成－1FBP的形成－1产生1,3-二磷酸甘油酸的形成+2PEP的形成+2氧化还原反应的电子途径:1,3-二磷酸甘油酸的形成终产物2

NADH+H+2.2.5Overalbalanceofglycolysis第52页,共63页，2024年2月25日，星期天2.2.6

RegulationoftheGlycolyticpathwayEnzymereactionsthathaveasignificantnegativeΔG°’areoftencontrolsites.INglycolysis:HexokinasePhosphofuctokinase(PFK)PyruvateKinaseareregulatoryenzymes.PFKisthemostimportant.磷酸果糖激酶催化的反应是糖酵解的限速反应。第53页,共63页，2024年2月25日，星期天HighlevelsofATPinhibit,increasedlevelsofAMPreversestheactionofATP.Citrate(柠檬酸）

alsoinhibitsPFK.Highlevelsofcitrateindicatesthatthecellisrichinbiosyntheticprecursors（生物合成前导物）emanatingfromthepathway.2.2.6.1PFKisanallostericenzyme糖酵解作用不仅是提供能量，也为生物合成提供碳骨架。第54页,共63页，2024年2月25日，星期天2.2.6.1PFKisanallostericenzyme酶的可逆变构，磷酸化作用的调节及转录的控制根据不同情况下可在百万之一秒、几秒或几小时内发生变化。第55页,共63页，2024年2月25日，星期天2.2.7.1.糖原磷酸解转变为1-磷酸葡萄糖进入糖酵解这步反应是磷酸解而不是水解.

G0’=3.05kJ/mol2.2.7其它糖进入糖酵解的途径第56页,共63页，2024年2月25日，星期天

G0’=-7.28kJ/mol2.2.7其它糖进入糖酵解的途径Mutase变位酶第57页,共63页，2024年2月25日，星期天FructoseFructokinase（激酶）Fructose-1-PATPMg+

ADPFBPATPADPFructose-1-P-kinaseFructose-1-Paldolase（醛缩酶）GA+DHAPtriosekinaseglyceraldehyde-3-phosphate(G3P)HexokinaseATPADPF6PATPADP2.2.7.2Fructose(果糖）entersglycolysismainlyviaF-1-Ppathway2.2.7其它糖进入糖酵解的途径肝脏肌肉第58页,共63页，