高中生物奧賽輔導(dǎo)生化糖代謝

關(guān)于高中生物奧賽輔導(dǎo)生化糖代謝第1頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日第2頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日第3頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日第一節(jié)糖的消化與吸收第4頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日多糖水解酶淀粉酶纖維素酶半纖維素酶果膠酶a-淀粉酶b-淀粉酶葡萄糖淀粉酶異淀粉酶糖苷水解酶麥芽糖酶蔗糖酶乳糖酶●●●1.1糖類水解酶第5頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日1.2糖類在人體中的消化糖類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、麥芽糖和少量葡萄糖糖苷酶單糖第二階段第一階段吸收第6頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日

糖的吸收就是指游離的葡萄糖（單糖）進(jìn)入到生物體內(nèi)（細(xì)胞內(nèi)）的過程。糖的吸收方式主動(dòng)運(yùn)輸促進(jìn)擴(kuò)散基團(tuán)轉(zhuǎn)位1.3

糖的吸收第7頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日血糖80－120mg/100ml40－70，120－180低高血糖的來源、去向Glucoseisverysolublesourceofquickandreadyenergy.Itisarelativelystableandeasilytransported.Glucoseistheonlysourceofenergyinredbloodcells第8頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日第二節(jié)單糖的分解代謝第9頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日酵解（glycolysis):

是酶將葡萄糖降解成丙酮酸并伴隨著生成ATP的過程。它是動(dòng)物、植物、微生物細(xì)胞中葡萄糖分解產(chǎn)生能量的共同代謝途徑。發(fā)酵（fermentation)：厭氧有機(jī)體把酵解生成的NADH中的氫交給丙酮酸，生成乳酸；或丙酮酸脫羧生成的乙醛，生成乙醇。2.1概念

第10頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日Glycolysis

第11頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日糖酵解是葡萄糖生成丙酮酸的代謝途徑糖酵解概況丙酮酸AnaerobicconditionsAerobicconditionsExercisingmuscleYeastThefateofglucoseisvarieswithphysiologicalconditions,tissues,andorganisms.葡萄糖第12頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日2.糖酵解是無氧條件下的反應(yīng)(fermentations);3.糖酵解發(fā)生的部位是細(xì)胞質(zhì)；2.2.2糖酵解概況第13頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日PreparataryphasePayoffphase(產(chǎn)能)2×2ATP2.2.2糖酵解概況4糖酵解途徑包括兩個(gè)階段(耗能)2ATPNet:2ATP；alimitedamount第14頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日5.中間代謝產(chǎn)物是磷酸化的;6.化學(xué)變化的三種類型；7.糖酵解是嚴(yán)密調(diào)控的.碳原子途徑磷酸途徑氧化還原反應(yīng)的電子途徑2.2.2糖酵解概況第15頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日2.2.2糖酵解概況Glucoseisphosphorylated.Thenegativechargeconcentratesglucoseinthecellandglucosebecomeslessstable.(P

，C，e)第16頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日2.2.2糖酵解概況8.TypesofreactionsoccurringinglycolysisPhosphorylgrouptransfer:kinase(激酶);磷酸化酶激酶第17頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日2.2.2糖酵解概況8.TypesofreactionsoccurringinglycolysisPhosphorylgroupshift:mutase（變位酶）Phosphorylshift.Aphosphorylgroupisshiftedfromoneoxygenatomtoanotherwithinamoleculebyamutase.第18頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日2.2.2糖酵解概況8.TypesofreactionsoccurringinglycolysisIsomerization:

isomerase(異構(gòu)酶);Isomerization.Aketose(酮糖）isconvertedintoanaldose（醛醣）,orviceversa,byanisomerase.第19頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日2.2.2糖酵解概況8.TypesofreactionsoccurringinglycolysisDehydration:dehydratase（enolase,烯醇化酶）Dehydration.Amoleculeofwateriseliminatedbyadehydratase.第20頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日2.2.2糖酵解概況8.TypesofreactionsoccurringinglycolysisAldolcleavage:aldolase（醛縮酶）Aldolcleavage.Acarbon-carbonbondissplitinareversalofanaldolcondensationbyanaldolase.第21頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日Phosphorylgrouptransfer:kinase;Phosphorylgroupshift:mutase（變位酶）;Isomerization:isomerase;Dehydrogenation:dehydrogenase（脫氫酶）;Dehydration:dehydratase(enolase，烯醇化酶);Aldolcleavage:aldolase（醛縮酶）.糖酵解概況第22頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日Preparatoryphase:Phosphorylationofglucoseanditsconversiontoglyceraldehyde-3-phosphatePayoffphaseConversionofglyceraldehyde-3-phosphatetopyruvateandthecoupledformationofATP第23頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日2.2.3糖酵解的反應(yīng)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-磷酸二羥丙酮磷酸第24頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日甘油醛-3-磷酸二羥丙酮磷酸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頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日帶有負(fù)電荷的磷酸基團(tuán)使中間產(chǎn)物具有極性，從而使這些產(chǎn)物不易透過脂膜而失散。磷酸基團(tuán)在各反應(yīng)步驟中，對(duì)酶來說，起到信號(hào)基團(tuán)的作用，有利于與酶結(jié)合而被催化。磷酸基團(tuán)經(jīng)酵解作用后，最終形成ATP的末端磷酸基團(tuán)，因此具有保存能量的作用。Intermediarymetabolitesarephosphated（磷酸化的）第26頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日(1)GlucoseisPhosphorylatedFirsttoEnterGlycolysisΔG°’=-4.0kcalmol-1Hexokinase己糖激酶第27頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日(1)GlucoseisPhosphorylatedFirsttoEnterGlycolysis己糖激酶與葡萄糖結(jié)合時(shí)的構(gòu)象變化第28頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日先開環(huán)異構(gòu)化閉環(huán)受6-磷酸-葡萄糖酸抑制（在酸性條件下）(2)Glucose-6-PIsomerizesfromanAldosetoaKetoseΔG°’=0.40kcal/molPhosphoglucoseIsomerase磷酸葡萄糖同分異構(gòu)酶第29頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日(2)Glucose-6-PIsomerizesfromanAldosetoaKetosePhosphoglucoseIsomeraseTheenzymeopensthering,catalyzestheisomerization,andpromotestheclosureofthefivememberring.第30頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日(3)Fructose-6-PisFurtherActivatedbyPhosphorylationPhosphofructokinasePFK（磷酸果糖激酶）ΔG°’=-3.4kcalmol-1The2ndinvestmentofanATPinglycolysis.第31頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日磷酸果糖激酶是一種變構(gòu)酶，糖酵解的速率嚴(yán)格地依賴該酶的活力水平，它是哺乳動(dòng)物糖酵解途徑最重要的調(diào)控關(guān)鍵酶。肝中PFK受高濃度的ATP的抑制。ATP結(jié)合于調(diào)節(jié)部位。ATP對(duì)該酶的別構(gòu)抑制效應(yīng)可被AMP解除。因此ATP/AMP的比例關(guān)系對(duì)此酶有明顯的調(diào)節(jié)作用。(3)Fructose-6-PisFurtherActivatedbyPhosphorylation第32頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日413(4)Fructose-1,6-BisphosphateisCleaved(lysed)intheMiddleAldolase(醛縮酶）ΔG°’=5.7kcalmol-1Reversealdolcondensation;convertsa6carbonatomsugarto2molecules,eachcontaining3carbonatoms.第33頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日果糖-1，6-二磷酸FBP二羥丙酮磷酸（DHAP）甘油醛-3-磷酸（GAP）第34頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日(5)TriosephosphateInterconvertTriosephosphateisomerase丙糖磷酸異構(gòu)酶，TIM二羥丙酮磷酸（DHAP）甘油醛-3-磷酸（GAP）ΔG°’=1.8kcalmol-1第35頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日甘油醛-3-磷酸(5)TriosephosphateInterconvert第36頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日AlltheDHAPisconvertedtoglyceraldehyde3-phosphate（GAP）.Although,thereactionisreversibleitisshiftedtotherightsinceglyceraldehyde3-phosphateisasubstrateforthenextreactionsofglycolysis.Thus,both3-carbonfragmentsaresubsequentlyoxidized.(5)TriosephosphateInterconvert二羥丙酮磷酸（DHAP）甘油醛-3-磷酸（GAP）單烯二羥負(fù)離子中間體ΔG°’=1.8kcalmol-1第37頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日(6)Glyceraldehyde-3-phosphate isOxidizedGlyceraldehyde3-phosphateDH甘油醛-3-磷酸脫氫酶，GAPDHTheenergyyieldingphaseΔG°’=1.5kcalmol-11，3二磷酸甘油酸第38頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日(6)Glyceraldehyde-3-phosphate isOxidizedGAPDH碘乙酸無活性的酶甘油醛-3-磷酸脫氫酶第39頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日甘油醛-3-磷酸脫氫酶（GAPDH）能夠利用砷酸代替磷酸參加反應(yīng)，生成3-P-甘油酰砷酸，這是一個(gè)高度不穩(wěn)定的化合物，在水溶液中，可立刻自發(fā)地分解為3-P-甘油酸和砷酸。因此，砷酸不抑制糖酵解的繼續(xù)進(jìn)行，但它不能產(chǎn)生高能磷酸鍵。所以，砷酸是糖酵解中基質(zhì)水平磷酸化的解偶聯(lián)劑。第40頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日~(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頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日Mutasebelongstotheisomerasefamily.(8)PhosphatereversiblyshiftsbetweenC2andC3onglyceratePhosphateshiftPhosphoglyceratemutase磷酸甘油酸變位酶ΔG°’=1.1kcalmol-13-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸第42頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日磷酸烯醇式丙酮酸，PEPhashighphosphorylgrouptransferpotential（高基團(tuán)轉(zhuǎn)移勢(shì)能）.(9)ThePhosphorylGroupTransferPotentialisMarkedlyElevatedbyDehydrationEnolase（烯醇化酶）ΔG°’=0.4kcalmol-1Dehydrationreaction第43頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日(10)ThePhosphateGrouponPEPisTransferredtoADPPyruvateKinase，丙酮酸激酶ΔG°’=-7.5kcalmol-1烯醇式酮式第44頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日2ndexampleofsubstratelevelphosphorylation（底物水平磷酸化）.Thenetyieldfromglycolysis（酵解）is2ATP.SubstratelevelphosphorylcationisthesynthesisofATPfromADPthatisnotlinkedtotheelectrontransportsystem（電子傳遞系統(tǒng)）.PEP+ADPPyr+ATP(10)ThePhosphateGrouponPEPisTransferredtoADP第45頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日紅血球標(biāo)準(zhǔn)態(tài)Summary:?GateachstepofGlycolysisGlucosePyruvate第46頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日Glucose+2Pi+2ADP+2NAD+

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

TheConversionofGlucosetoPyruvate第47頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日?G0’=-10.46kJ/mol?G0’=-25.1kJ/mol2.2.4丙酮酸的代謝去路第48頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日Pyruvatereduced(還原)andNAD+regenerated(生成);Catalyzedbylactatedehydrogenase(乳酸脫氫酶);ThishappensinanimaltissueswhenO2islimited;Thisalsohappensinmanymicroorganisms(e.g.,lactobacilli).(1)PyruvateisthefinalelectronacceptorinlacticacidfermentationWhathappenstothelactateafterarun?第49頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日Pyruvatedecarboxylase

丙酮酸脫羧酶(presentonlyinthosealcoholfermentativeorganisms)andalcoholdehydrogenase

乙醇脫氫酶(presentinmanyorganismsincludinghuman)catalyzesthetwo-stepreactions.?G0’=-10.46kJ/mol(2)Acetaldehydeisthefinalelectronacceptorinalcoholfermentation第50頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日Remember!酵解過程必須提供NAD+，而缺氧的情況下,NADH不能夠把H傳遞給電子傳遞鏈而產(chǎn)生NAD+；NADH的H可以選擇傳遞給產(chǎn)物從而使酵解過程得以進(jìn)行從而產(chǎn)生能量。第51頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日碳原子途徑（碳骨架的去向）:Glucose(6C)2pyruvate(3C)23C22C+2CO2磷原子途徑

(ATP的變化):消耗G6P的形成－1FBP的形成－1產(chǎn)生1,3-二磷酸甘油酸的形成+2PEP的形成+2氧化還原反應(yīng)的電子途徑:1,3-二磷酸甘油酸的形成終產(chǎn)物2NADH+H+2.2.5Overalbalanceofglycolysis第52頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日2.2.6

RegulationoftheGlycolyticpathwayEnzymereactionsthathaveasignificantnegativeΔG°’areoftencontrolsites.INglycolysis:HexokinasePhosphofuctokinase(PFK)PyruvateKinaseareregulatoryenzymes.PFKisthemostimportant.磷酸果糖激酶催化的反應(yīng)是糖酵解的限速反應(yīng)。第53頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日HighlevelsofATPinhibit,increasedlevelsofAMPreversestheactionofATP.Citrate(檸檬酸）

alsoinhibitsPFK.Highlevelsofcitrateindicatesthatthecellisrichinbiosyntheticprecursors（生物合成前導(dǎo)物）emanatingfromthepathway.PFKisanallostericenzyme糖酵解作用不僅是提供能量，也為生物合成提供碳骨架。第54頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日PFKisanallostericenzyme酶的可逆變構(gòu)，磷酸化作用的調(diào)節(jié)及轉(zhuǎn)錄的控制根據(jù)不同情況下可在百萬之一秒、幾秒或幾小時(shí)內(nèi)發(fā)生變化。第55頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日.糖原磷酸解轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸葡萄糖進(jìn)入糖酵解這步反應(yīng)是磷酸解而不是水解.G0’=3.05kJ/mol2.2.7其它糖進(jìn)入糖酵解的途徑第56頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日G0’=-7.28kJ/mol2.2.7其它糖進(jìn)入糖酵解的途徑Mutase變位酶第57頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日FructoseFructokinase（激酶）Fructose-1-PATPMg+

ADPFBPATPADPFructose-1-P-kinaseFructose-1-Paldolase（醛縮酶）GA+DHAPtriosekinaseglyceraldehyde-3-phosphate(G3P)HexokinaseATPADPF6PATPADPFructose(果糖）entersglycolysismainlyviaF-1-Ppathway2.2.7其它糖進(jìn)入糖酵解的途徑肝臟肌肉第58頁，共66頁，2023年，2月20日，星期日Galactose（半乳糖）entersglycolysispathwayviathegalactose-glucoseinterconversionpathway（p87-88）GalactoseATPADPGalactose-1-phosphateUDP-GlucoseUDP-GalactoseGlucose-1-phosphateGlucose-6-phosphategalactokinasemutaseNAD+UDP-4-ket