第22章糖酵解作用ppt課件

1、第第2222章章 糖酵解作用糖酵解作用Department of biological science and technology, USTB糖酵解全過程糖酵解全過程 在劇烈運動，肌肉局部血流不足，肌肉在劇烈運動，肌肉局部血流不足，肌肉收縮時相對缺氧，葡萄糖有氧氧化過程收縮時相對缺氧，葡萄糖有氧氧化過程較長，供能較慢，可由糖酵解迅速提供較長，供能較慢，可由糖酵解迅速提供能量。在缺氧、缺血性疾病時，機體供能量。在缺氧、缺血性疾病時，機體供氧不足，也需由糖酵解迅速供能；氧不足，也需由糖酵解迅速供能； 成熟紅細胞沒有線粒體，不能進行有氧成熟紅細胞沒有線粒體，不能進行有氧氧化，完全依賴糖酵解供應能量

2、；氧化，完全依賴糖酵解供應能量； 神經、白細胞、骨髓等代謝活躍組織，神經、白細胞、骨髓等代謝活躍組織，即使不缺氧也由糖酵解提供部分能量。即使不缺氧也由糖酵解提供部分能量。 糖酵解的生理意義主要內容 糖酵解第一階段糖酵解第一階段 糖酵解第二階段糖酵解第二階段 丙酮酸的去路丙酮酸的去路 糖酵解的調節(jié)糖酵解的調節(jié) 其它其它C6糖進入糖酵解途徑糖進入糖酵解途徑糖酵解第一階段反應1、葡萄糖的磷酸化、葡萄糖的磷酸化催化此反應的酶為已糖激酶，該反應必需有Mg2+參與，已糖激酶的底物除Glc外，還可以是其它六碳糖，如D-甘露糖、D-果糖、氨基葡萄糖等。在反應過程中Mg2+與ATP形成復合物。糖酵解第一階段反應

3、1、葡萄糖的磷酸化、葡萄糖的磷酸化 葡萄糖與葡萄糖與ATP反應機制：反應機制：糖酵解第一階段反應1、葡萄糖的磷酸化、葡萄糖的磷酸化 葡萄糖與已糖激酶結合時的構象變化葡萄糖與已糖激酶結合時的構象變化結合前結合后糖酵解第一階段反應1、葡萄糖的磷酸化、葡萄糖的磷酸化 已糖激酶是一種調節(jié)酶，它所催化的已糖激酶是一種調節(jié)酶，它所催化的反應產物反應產物G-6-P和和ADP能使該酶受到變能使該酶受到變構抑制。這一反應也可由葡萄糖激酶構抑制。這一反應也可由葡萄糖激酶催化，但此酶不受產物催化，但此酶不受產物G-6-P的抑制，的抑制，且對且對Glc的的Km比已糖激酶要大得多，比已糖激酶要大得多，即親和力要小，因此

4、要高濃度時才起即親和力要小，因此要高濃度時才起作用。作用。糖酵解第一階段反應1、葡萄糖的磷酸化、葡萄糖的磷酸化 反應的能量變化反應的能量變化-D-Glu + ATP4- G6P2- + ADP3- + H+G = -16.7 KJ/mol胞內條件下，G = -33.9 KJ/mol 生理意義：生理意義： 帶負電荷的磷酸基團使中間產物具有極帶負電荷的磷酸基團使中間產物具有極性，從而使這些產物不易透過脂膜而失性，從而使這些產物不易透過脂膜而失散。散。 磷酸基團在各反應步驟中，對酶來說，磷酸基團在各反應步驟中，對酶來說，起著信號基團的作用，有利于與酶結合起著信號基團的作用，有利于與酶結合而被催化。而

5、被催化。 葡萄糖向葡萄糖向G6PG6P的迅速轉化，便于保持胞內的迅速轉化，便于保持胞內低濃度，使葡萄糖易于向胞內運輸。低濃度，使葡萄糖易于向胞內運輸。糖酵解第一階段反應糖酵解第一階段反應2、G-6-P異構成異構成F-6-P葡萄糖磷酸異構酶糖酵解第一階段反應2、G-6-P異構成異構成F-6-P葡萄糖磷酸異構酶催化該反應的催化該反應的PGIPGI具有絕對的底物專一性和立體專一性，具有絕對的底物專一性和立體專一性，一些一些C5C5磷酸代謝途徑的中間物如赤蘚糖磷酸代謝途徑的中間物如赤蘚糖-4-4-磷酸、景天庚酮磷酸、景天庚酮糖糖-7-7-磷酸等都是它的競爭性抑制劑。磷酸等都是它的競爭性抑制劑。糖酵解第

6、一階段反應2、G-6-P異構成異構成F-6-P葡萄糖磷酸異構酶催化機制糖酵解第一階段反應3、F-6-P形成形成F-1,6-2P磷酸果糖激酶該反應為不可逆反應，PFK是一種變構酶，它的催化效率很低，糖酵解的速率嚴格地依賴于該酶的活力水平，是哺乳動物糖酵解的關鍵調控酶，PFK是一四聚體蛋白。糖酵解第一階段反應3、F-6-P形成形成F-1,6-2PATP可降低PFK對F-6-P的親和力，AMP可解除ATP的別構作用。另外，H+濃度上升對該酶有抑制作用。 Question： 細胞內存在如下反應： 已知在細胞中ATP的濃度是1850 uM，ADP的濃度是145 uM，AMP濃度是5 uM，總的腺苷核苷酸

7、濃度是2000，平衡常數K=0.44，計算當ATP濃度下降8%時，AMP的濃度?糖酵解第一階段反應腺苷酸激酶ATP + AMPADP + ADP糖酵解第一階段反應4、F-1,6-2P形成甘油醛形成甘油醛- 3-P和二羥丙酮和二羥丙酮磷酸磷酸醛縮酶醛縮酶有2種不同類型：醛縮酶I：高等動、植物，不需要2價金屬離子。醛縮酶II ：細菌、酵母、真菌、藻類，需要2價金屬離子。二者作用機制也不同。糖酵解第一階段反應糖酵解第一階段反應糖酵解第一階段反應醛縮酶I經歷西佛堿中間體的化學證據：糖酵解第一階段反應5、二羥丙酮磷酸異構成甘油醛、二羥丙酮磷酸異構成甘油醛- 3-P丙糖磷酸異構酶糖酵解第一階段反應5、二羥

8、丙酮磷酸異構成甘油醛、二羥丙酮磷酸異構成甘油醛- 3-P丙糖磷酸異構酶的活性部位是以谷氨酸的游離羧基與底物結合.糖酵解第一階段反應5、二羥丙酮磷酸異構成甘油醛、二羥丙酮磷酸異構成甘油醛- 3-P糖酵解第二階段反應6、甘油醛、甘油醛- 3-P氧化形成氧化形成1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸甘油醛-3-磷酸脫氫酶1,3-BPG是一高能酰基磷酸化合物，催化該反應的酶也是SH基酶。糖酵解第二階段反應6、甘油醛、甘油醛- 3-P氧化形成氧化形成1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸催化機制糖酵解第二階段反應6、甘油醛、甘油醛- 3-P氧化形成氧化形成1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸砷酸鹽可破壞1,3-BPG的

9、形成。因為它可代替磷酸進攻硫酯中間物的高能鍵，產生1-砷酸-3-磷酸甘油酸，而該化合物不穩(wěn)定迅速水解生成3-磷酸甘油酸。砷酸鹽的加入使甘油酸-3-磷酸釋放的能量未能與磷酸化作用相偶聯而被貯藏。1-砷酸-3-磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸+ 砷酸水解糖酵解第二階段反應7、1,3-二磷酸甘油酸轉移高能鍵形成二磷酸甘油酸轉移高能鍵形成ATP磷酸甘油酸激酶該反應是糖酵解產生的第一個ATP。此步反應也稱為底物水平磷酸化（ substrate-level phosphorylation, ADP或某些其它的核苷-5-二磷酸的磷酸化是通過來自一個非核苷酸底物的磷酰基的轉移實現的。 ）糖酵解第二階段反應8、3-磷酸

10、甘油酸轉變成磷酸甘油酸轉變成2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸動物及酵母細胞中，該反應需要2，3-二磷酸甘油酸2，3-BPG作為引物中間產物）。磷酸甘油酸變位酶糖酵解第二階段反應2，3-二磷酸甘油酸2，3-BPG作為引物，啟動催化反應。糖酵解第二階段反應麥芽中的磷酸甘油酸變位酶催化分子內磷酸轉移反應糖酵解第二階段反應8、3-磷酸甘油酸轉變成磷酸甘油酸轉變成2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸變位酶2,3-二磷酸甘油酸磷酸酶2,3-二磷酸甘油酸的合成和降解是糖酵解途徑中的一個短支路糖酵解第二階段反應8、3-磷酸甘油酸轉變成磷酸甘油酸轉變成2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸二磷酸甘油酸變位酶催化的磷酸基團轉移反應糖酵解

11、第二階段反應9、2-磷酸甘油酸脫水生成磷酸烯醇式丙磷酸甘油酸脫水生成磷酸烯醇式丙酮酸酮酸烯醇化酶糖酵解第二階段反應10、磷酸烯醇式丙酮酸轉變成丙酸酸、磷酸烯醇式丙酮酸轉變成丙酸酸丙酮酸激酶丙酮酸激酶是糖酵解中重要的變構調節(jié)酶，ATP、長鏈脂肪酸、乙酰CoA、丙氨酸等都對該酶有抑制作用；而果糖-1,6-二磷酸和PEP對它有激活作用；該酶是一四聚體蛋白，并至少有三種同工酶。糖酵解全過程ADPATPPhosphoglycerate kinaseADPATP丙酮酸的去路丙酸酸的三種去向丙酸酸的三種去向丙酮酸TCA ycle有氧條件乳酸乙醇無氧條件丙酮酸的去路、生成乳酸、生成乳酸乳酸脫氫酶LDH有五種同

12、工酶M4、M3H、M2H2、MH3、H4LDH具有絕對立體異構專一性丙酮酸的去路、生成乙醇、生成乙醇先經丙酮酸脫羧酶生成乙醛再氧化成乙醇。先經丙酮酸脫羧酶生成乙醛再氧化成乙醇。乙醇脫氫酶丙酮酸脫羧酶TPP糖酵解作用的調節(jié)、磷酸果糖激酶是關鍵酶、磷酸果糖激酶是關鍵酶在糖酵解中由已糖激酶、磷酸果糖激酶在糖酵解中由已糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶催化的反應實際上是不可和丙酮酸激酶催化的反應實際上是不可逆的，因此都有調節(jié)糖酵解途徑的作用。逆的，因此都有調節(jié)糖酵解途徑的作用。它們的活性受到變構效應物及酶共價修它們的活性受到變構效應物及酶共價修飾的調節(jié)。飾的調節(jié)。高濃度高濃度ATP對對PFK有有抑制作用

13、；抑制作用；ADP和和AMP可消除可消除ATP對對PFK的別構的別構抑制；抑制；糖酵解作用的調節(jié)、磷酸果糖激酶是關鍵酶、磷酸果糖激酶是關鍵酶檸檬酸也是檸檬酸也是PFK的別構抑制劑；的別構抑制劑； 果糖果糖-2,6-二磷酸是二磷酸是PFK的激活劑；的激活劑；糖酵解作用的調節(jié)2、果糖、果糖-2,6-二磷酸對糖酵解的調節(jié)二磷酸對糖酵解的調節(jié)果糖果糖-2,6-二磷酸是二磷酸是PFK的變構激活劑，的變構激活劑，它可提高果糖激酶與果糖它可提高果糖激酶與果糖-6-磷酸的親和磷酸的親和力并降低力并降低ATP的抑制效應。的抑制效應。糖酵解作用的調節(jié)3、已糖激酶、已糖激酶HK和丙酮酸激酶和丙酮酸激酶PVK對糖對糖

14、酵解的調節(jié)酵解的調節(jié)G-6-P對對HK有別構抑制作用。有別構抑制作用。 丙酮酸激酶是糖酵解另一重要別構酶。丙酮酸激酶是糖酵解另一重要別構酶。 丙酮酸激酶通過磷酸化和去磷酸化來轉丙酮酸激酶通過磷酸化和去磷酸化來轉變其活性，其活性形式是去磷酸化形式。變其活性，其活性形式是去磷酸化形式。丙氨酸和丙氨酸和ATP是該酶的變構抑制劑。是該酶的變構抑制劑。糖酵解作用的調節(jié)3、已糖激酶、已糖激酶HK和丙酮酸激酶和丙酮酸激酶PVK對糖對糖酵解的調節(jié)酵解的調節(jié)不活躍的磷酸化的丙酮酸激酶活躍的去磷酸化的丙酮酸激酶葡萄糖濃度減少添加H2OPiATPADPF-1,6-BP激活ATP丙氨酸抑制抑制其它六碳糖進入糖酵解途徑

15、1、果糖、果糖果糖由己糖激酶催化磷酸化形成果糖由己糖激酶催化磷酸化形成F-6-P。 但是在肝臟中只含有葡萄糖激酶，不能直接但是在肝臟中只含有葡萄糖激酶，不能直接催化果糖的磷酸化，需要經過六種酶的轉化催化果糖的磷酸化，需要經過六種酶的轉化來完成，即先形成來完成，即先形成F-1-P，再裂解成二羥丙酮，再裂解成二羥丙酮磷酸和甘油醛，甘油醛再磷酸化成甘油醛磷酸和甘油醛，甘油醛再磷酸化成甘油醛-3-P，它也可再脫氫形成甘油，甘油在激酶作，它也可再脫氫形成甘油，甘油在激酶作用下形成甘油用下形成甘油-3-P，最后脫氫形成二羥丙酮，最后脫氫形成二羥丙酮磷酸，最后二羥丙酮磷酸都轉變成甘油醛磷酸，最后二羥丙酮磷酸都轉變成甘油醛-3-P。HEXOKINASE己糖激酶己糖激酶其它六碳糖進入糖酵解途徑1、果糖、果糖 其它六碳糖進入糖酵解途徑2、半乳糖、半乳糖半乳糖與葡萄糖結構極為相似，它進入半乳糖與葡萄糖結構極為相似，它進入糖酵解途徑需要糖酵解途徑需要5步反應，最后形成步反應，最后形成G-6-P而進入。而進入。 其它六碳糖進入糖酵解途徑2、半乳糖、半乳糖其它六碳糖進入糖酵解途徑2、半乳糖血癥、半乳糖血癥這是一種遺傳病，不能將半乳糖轉變成這是一種遺傳病，不能將半乳糖轉變成葡萄糖。原因是缺乏半乳糖葡萄糖。原