生化第二章糖酵解作用

教學(xué)目標(biāo)1、了解糖類的消化和吸收2、理解記憶糖酵解途徑及反應(yīng)機(jī)制3、熟悉糖酵解途徑的調(diào)節(jié)因素和機(jī)理4、熟悉糖酵解途徑的生理意義5、了解其他單糖進(jìn)入糖酵解的途徑當(dāng)前第1頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)第一節(jié)糖的消化和吸收當(dāng)前第2頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)一、消化系統(tǒng)的基本組成消化系統(tǒng)由消化管和消化腺組成。消化管包括口腔、咽、食管、胃、小腸（十二指腸、空腸和回腸）、大腸（盲腸、結(jié)腸和直腸）。消化腺包括口腔腺、肝、胰和消化管壁腺

消化系統(tǒng)的主要功能是消化吸收食物，并將食物殘?jiān)约S便的形式排出體外。當(dāng)前第3頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)當(dāng)前第4頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)二、糖類的消化與吸收淀粉(starch)等

口腔，-amylase，少量作用

胃，幾乎不作用

小腸，胰-amylase，主要的消化場所麥芽糖、糊精、蔗糖、乳糖等（食物中所混入）

麥芽糖酶，糊精酶，蔗糖酶，乳糖酶等

葡萄糖、半乳糖、果糖等

腸黏膜細(xì)胞腸壁毛細(xì)血管門靜脈血液組織、細(xì)胞（…代謝）當(dāng)前第5頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)三、D-葡萄糖的代謝途徑D-葡萄糖是多數(shù)生物的主要代謝燃料，在代謝中占有中心地位。葡萄糖含有較高的能量，氧化生成H2O和CO2放出自由能2840kj/mol；轉(zhuǎn)變成淀粉或糖元貯存又可維持相對低的摩爾滲透壓濃度，而需要能量時(shí)又可分解成葡萄糖氧化供能。 葡萄糖不僅僅是一個(gè)能量分子，還是一個(gè)常見的前體分子，可為生物合成反應(yīng)提供中間物，如大腸桿菌可利用葡萄糖和其碳架合成所有的氨基酸、核苷酸、輔酶、脂肪酸和生長所需的各種代謝中間物。葡萄糖有成千上萬種轉(zhuǎn)化，高等動(dòng)植物中主要有三種：變成糖元或淀粉貯存、酵解為三碳化合物（丙酮酸）或通過HMP（磷酸戊糖途徑）變?yōu)槲焯?。?dāng)前第6頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)葡萄糖的主要代謝命運(yùn)當(dāng)前第7頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)第二節(jié)糖酵解(Glycolysis)Embden-Meyerhof-Parnaspathway(EMP-pathway)。當(dāng)前第8頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)一、糖酵解的概念糖酵解（Glycolysis,希臘語glykys，意為sweet和lysis)。一分子葡萄糖通過一系列的酶促反應(yīng)生成2分子三碳化合物—丙酮酸，并生成ATP和NADH的過程。1897年EdwardBuchner通過發(fā)酵的酵母抽提物發(fā)現(xiàn)，最終搞清楚是1941年由FritzLipmann和HermanKalckar完成。當(dāng)前第9頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)二、糖酵解與發(fā)酵

[Fermentation]1、乙醇發(fā)酵：無氧條件，糖經(jīng)一系列的酶促反應(yīng)變成丙酮酸，并生成ATP，厭氧生物（酵母及其他微生物）把酵解中生成的NADH+H+用于還原丙酮酸生成乙醛，進(jìn)而產(chǎn)生乙醇，稱為乙醇（酒精）發(fā)酵。當(dāng)前第10頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)二、糖酵解與發(fā)酵

[續(xù)]2、乳酸發(fā)酵：肌肉等組織或微生物在無氧或暫時(shí)缺氧條件下，將酵解中生成的NADH+H+用于把丙酮酸乳酸，稱為乳酸發(fā)酵。

當(dāng)前第11頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)三、糖酵解途徑（

EMPPathway

）EMP途徑可以分為三個(gè)階段：1）葡萄糖磷酸化形成己糖磷酸酯，消耗2ATP，產(chǎn)物為果糖-1,6-二磷酸。2）磷酸己糖裂解為兩分子三碳糖，由醛縮酶(aldolase)催化，產(chǎn)物為3-P-甘油醛（G-3-P）和磷酸二羥丙酮(DHAP)；3）三碳糖經(jīng)一系列的反應(yīng)生成丙酮酸，此過程生成NADH+H+，并生成高能磷酸化合物生成2ATP（底物水平磷酸化）。當(dāng)前第12頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)第一階段（第1步反應(yīng)）1、葡萄糖葡萄糖-6-磷酸己糖激酶（Mg2+）ATPADP當(dāng)前第13頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)己糖激酶己糖激酶(hexokinase)

需要Mg2+或其他二價(jià)陽離子及ATP供能，反應(yīng)不可逆，是酵解過程的第一個(gè)別構(gòu)[調(diào)節(jié)]酶，肌肉中受產(chǎn)物G-6-P強(qiáng)烈別構(gòu)抑制。肝臟中主要是以葡萄糖激酶（glucokinase）存在，對Glc有特異活性，不受G-6-P的抑制。當(dāng)前第14頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)第一階段（第2步反應(yīng)）2、葡萄糖-6-磷酸果糖-6-磷酸磷酸葡萄糖異構(gòu)酶當(dāng)前第15頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)第一階段（第3步反應(yīng)）3、果糖-6-磷酸果糖-1.6-二磷酸果糖磷酸激酶

Mg2+ATPADP當(dāng)前第16頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)果糖磷酸激酶（phosphofructokinase）需要Mg2+及ATP，是酵解途徑的關(guān)鍵反應(yīng)(committedstep,keyreaction,rate-limitingreaction)酶，酵解進(jìn)行的速度取決于該酶的活性，酶的調(diào)節(jié)也是別構(gòu)調(diào)節(jié)，ATP對其有抑制效應(yīng)，檸檬酸及脂肪酸的存在會(huì)加強(qiáng)ATP的抑制作用，AMP、ADP及Pi可消除抑制。果糖磷酸激酶當(dāng)前第17頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)第二階段（第4步反應(yīng)）果糖-1.6-二磷酸甘油醛-3-P

磷酸二羥丙酮醛縮酶當(dāng)前第18頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)第二階段（第5步反應(yīng)）甘油醛-3-P磷酸二羥丙酮磷酸丙糖異構(gòu)酶當(dāng)前第19頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)第一--二階段小結(jié)當(dāng)前第20頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)第三階段（第6步反應(yīng)）3-P-甘油醛1,3-二磷酸甘油酸

磷酸甘油醛脫氫酶

H3PO4NAD+NADH+H+當(dāng)前第21頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)磷酸甘油醛脫氫酶活性中心在酶的Cys-SH上，NAD+與酶緊密結(jié)合，受氫還原后與酶脫離，磷酸攻擊硫酯鍵生成1,3-二磷酸甘油酸，其分子中含一高能磷酸鍵。只有NAD+不斷取代NADH才能保持酶的催化活力，否則酵解就要停止。碘乙酸可強(qiáng)烈抑制酶的活性。磷酸甘油醛脫氫酶當(dāng)前第22頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)第三階段（第7步反應(yīng)）1,3-二磷酸甘油酸3-P-甘油酸磷酸甘油酸激酶Mg2+ADPATP底物水平磷酸化當(dāng)前第23頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)第三階段（第8步反應(yīng)）

3-P-甘油酸2-P-甘油酸磷酸甘油酸變位酶當(dāng)前第24頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)第三階段（第9步反應(yīng)）2-P-甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸

烯醇化酶H2OMg2+Mn2+

H2O當(dāng)前第25頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)烯醇化酶（enolase）

有Mg2+或Mn2+存在時(shí)，酶才有活性，F(xiàn)-能與Mg2+形成絡(luò)合物并結(jié)合在酶分子上而抑制酶的活性。此反應(yīng)產(chǎn)物磷酸烯醇式丙酮酸含有一高能磷酸鍵烯醇化酶（enolase）當(dāng)前第26頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)第三階段（第10步反應(yīng)）磷酸烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸

丙酮酸

丙酮酸激酶Mg2+k+ADPATP底物水平磷酸化當(dāng)前第27頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)丙酮酸激酶（pyruvatekinase）別構(gòu)調(diào)節(jié)酶，需要Mg2+、K+，催化的反應(yīng)有ATP生成，是酵解途徑的重要調(diào)節(jié)酶，長鏈脂肪酸、乙酰CoA、ATP等均抑制酶活；F-1,6-diP可活化此酶。所催化此步反應(yīng)為糖酵解的第三個(gè)限速步驟。丙酮酸激酶（pyruvatekinase）當(dāng)前第28頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)第三階段小結(jié)當(dāng)前第29頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)1）無氧條件下，丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗帷?）無氧條件下，丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)橐胰?，進(jìn)而生成乙醇。3）有氧條件下，丙酮酸氧化脫羧生成乙酰-CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán)氧化供能。（乙酰-CoA在能量狀態(tài)高的情況下可用于合成脂類物質(zhì)）。4)丙酮酸作為其他物質(zhì)合成的前體丙酮酸的代謝去路當(dāng)前第30頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)酵解產(chǎn)生的丙酮酸的三個(gè)可能的分解代謝去路當(dāng)前第31頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)丙酮酸乳酸乳酸生成(發(fā)酵)

乳酸脫氫酶NADH+H+NAD+當(dāng)前第32頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)丙酮酸乙醛乙醇乙醇生成(發(fā)酵)丙酮酸脫羧酶CO2

乙醇脫氫酶NADH+H+NAD+當(dāng)前第33頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)

EMP反應(yīng)總表當(dāng)前第34頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)EMP反應(yīng)總結(jié)1、酵解10步反應(yīng)有2步是耗能反應(yīng)（1、3二步反應(yīng)）；有2步產(chǎn)能反應(yīng)（7、10步反應(yīng)）2、整個(gè)酵解途徑的反應(yīng)1、3、10為嚴(yán)格不可逆反應(yīng)，為EMP途徑的三個(gè)限速步驟。相關(guān)酶為限速酶。當(dāng)前第35頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)酵解途徑的總匯TheGlycolyticPathway當(dāng)前第36頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)EMP的能量消耗與生成當(dāng)前第37頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)NADH+H+的命運(yùn)無氧條件下:

通過乙醇發(fā)酵受氫，解決重氧化

通過乳酸發(fā)酵受氫，解決重氧化有氧條件下:

通過呼吸鏈遞氫，最終生成H2O,并生成ATP

。

（需要經(jīng)過穿梭作用進(jìn)入線體）當(dāng)前第38頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)1、無氧條件下，葡萄糖分解為乙醇或乳酸，為無氧分解。（1）酵母等，葡萄糖2乙醇（ethanol）+2CO2（2）肌肉等，葡萄糖2乳酸（lactate）2、雖無O2參與，但有脫氫反應(yīng)，H的受體為NAD+，胞質(zhì)中NAD+少，須解決NADH的重氧化。3、兩種發(fā)酵均凈生成2ATP，為底物水平磷酸化。4、需要輔酶或輔助因子，如NAD+,TPP,Mg2+,K+等。EMP總結(jié)當(dāng)前第39頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)酵解途徑的總結(jié)當(dāng)前第40頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)四、其它單糖進(jìn)入EMP的方式1、果糖進(jìn)入EMP途徑2、半乳糖進(jìn)入EMP途徑3、甘露糖進(jìn)入EMP途徑當(dāng)前第41頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)（一）D-果糖（D-Fructose

）1、通過己糖激酶（hexokinase）轉(zhuǎn)變?yōu)镕-6-P進(jìn)入EMP，但酶對Glc的親和力大于對Fru的12倍，肝中幾乎不發(fā)生這種反應(yīng)，而脂肪組織中則FruGlc，可走這一途徑。2、肝臟中，果糖激酶（Fructokinase）催化Fru生成F-1-P，再由F-1-P醛縮酶aldolase催化裂解為磷酸二羥丙酮和甘油醛，甘油醛激酶催化甘油醛生成3-P-G(消耗1ATP)進(jìn)入EMP。當(dāng)前第42頁\共有45頁\編于星期四\4點(diǎn)果糖進(jìn)入EMP肌肉和腎中，己糖激酶催化Fru+ATPF-6-P，直接進(jìn)入