丙酮酸的生成課件(PPT 59頁)

1、第二節(jié) 糖酵解第1頁，共59頁。無氧酵解途徑（EMP）有氧氧化途徑（TAC）磷酸戊糖途徑(PPP/HMS)單糖的異生多糖的異生分解代謝合成代謝2第2頁，共59頁。糖原的細(xì)胞內(nèi)酶促磷酸解 糖原的結(jié)構(gòu)及其連接方式 磷酸化酶a（催化1.4-糖苷鍵磷酸解斷裂） 三種酶協(xié)同作用： 轉(zhuǎn)移酶（催化寡聚葡萄糖片段轉(zhuǎn)移） 脫支酶（催化1.6-糖苷鍵水解斷裂）-1，4-糖苷鍵-1，6糖苷鍵非還原性末端3第3頁，共59頁。糖原磷酸解的步驟非還原端糖原核心磷酸化酶a轉(zhuǎn)移酶脫枝酶（釋放1個葡萄糖） G -1-P90%G10% G -6-PG4第4頁，共59頁。葡萄糖的主要代謝途徑葡萄糖磷酸戊糖途徑乙酰 CoA（有氧）三

2、羧酸循環(huán)丙酮酸乳酸乙醇6-磷酸葡萄糖糖酵解（無氧）（有氧無氧）糖異生5第5頁，共59頁。6第6頁，共59頁。第二節(jié)糖的分解代謝7第7頁，共59頁。（一）概念 （二）過程（三） 能量計算（四）生理意義（五）丙酮酸的去路（六）無氧酵解的調(diào)節(jié)（七）其他已糖進(jìn)入EMP途徑一、無氧酵解途徑（EMP）8第8頁，共59頁。（一）糖酵解概念：體內(nèi)組織在無氧或缺氧情況下，葡萄糖或糖原在胞漿中分解產(chǎn)生乳酸和少量ATP的過程，也稱糖酵解途徑Embden-Meyethof-Parnas(EMP)途徑。1、化學(xué)歷程和催化酶類2、 化學(xué)計量和生物學(xué)意義3、 糖酵解的調(diào)控9第9頁，共59頁。耗能階段放能階段（二）過程10第

3、10頁，共59頁。（1）葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖ATPglucose(G)glucose-6-phosphate (G-6-P） 已糖激酶Mg2+ADP1.耗能階段11第11頁，共59頁。Mg2+12第12頁，共59頁。葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖的意義：1.葡萄糖磷酸化后容易參與反應(yīng)2.磷酸化后的葡萄糖帶負(fù)電荷，不能透過 細(xì)胞質(zhì)膜，因此是細(xì)胞的一種保糖機(jī)制13第13頁，共59頁。（2）6-磷酸葡萄糖異構(gòu)化轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸果糖fructose-6-phosphate(F-6-P） 磷酸已糖異構(gòu)酶glucose-6phosphate(G-6-P）14第14頁，共59頁。（3） 6-磷酸果糖

4、再磷酸化生成1,6-二磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖(fructose-1,6-diphosphate)ATP 磷酸果糖激酶Mg2+ (F-6-P）ADP15第15頁，共59頁。（4）磷酸丙糖的生成3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮fructose-1,6-diphosphate(F-1,6-2P） 醛縮酶16第16頁，共59頁。（5）磷酸丙糖的互變磷酸二羥丙酮(dihydroxyacetone phosphate)3-磷酸甘油醛(glyceraldehyde 3-phosphate)磷酸丙糖異構(gòu)酶1,6-二磷酸果糖 2 3-磷酸甘油醛17第17頁，共59頁。（6）3-磷酸甘油醛氧化為1,3-二磷酸甘油

5、酸3-磷酸甘油醛脫氫酶3-磷酸甘油醛(glyceraldehyde 3-phosphate)1,3-二磷酸甘油酸1,3-diphospho- -glycerae (1,3-DPG)NADH3PO4NADH+H+2.能量釋放階段18第18頁，共59頁。（7）1,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸激酶 3-磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate)ADPATP1,3-二磷酸甘油酸(1,3-diphosphoglycerate)(1,3-DPG)19第19頁，共59頁。底物水平磷酸化：在底物分子發(fā)生脫氫或脫水時，能量重新分配時形成某種高能狀態(tài)或高能中間產(chǎn)物，再通過酶的作用將能

6、量傳遞給ADP生成ATP的過程20第20頁，共59頁。（8）3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸3-磷酸甘油(3-phosphoglycerate)磷酸甘油酸變位酶 2-磷酸甘油酸(2-phosphoglycerate)21第21頁，共59頁。（9） 2-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖?-磷酸甘油酸(2-phosphoglycerate) 磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate)烯醇化酶Mg2+或Mn2+H2O22第22頁，共59頁。（10）磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)橄┐际奖酇DPATP丙酮酸激酶磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate)Mg2+或Mn2+丙酮

7、酸(pyruvate)23第23頁，共59頁。24第24頁，共59頁。無氧酵解的全部反應(yīng)過程在胞液(cytoplasm)中進(jìn)行，共11步，無氧酵解代謝的終產(chǎn)物是乳酸（lactate），一分子葡萄糖經(jīng)無氧酵解可凈生成2分子ATP。一、糖酵解的反應(yīng)過程25第25頁，共59頁。無氧酵解的反應(yīng)過程可分為活化、裂解、放能和還原四個階段。其中，活化、裂解、放能三個階段又可合稱為糖酵解途徑（glycolytic pathway)。26第26頁，共59頁。EMP的化學(xué)歷程 糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮21，3-二磷酸甘油酸23-磷酸甘油酸2

8、2-磷酸甘油酸2磷酸烯醇丙酮酸2丙酮酸第一階段第二階段第三階段葡萄糖葡萄糖的磷酸化(活化）磷酸己糖的裂解丙酮酸和ATP的生成（放能）27第27頁，共59頁。1. 活化(activation) 己糖磷酸酯的生成：活化階段是指葡萄糖經(jīng)磷酸化和異構(gòu)反應(yīng)生成1,6-雙磷酸果糖（F-1,6-BP，F(xiàn)DP）的反應(yīng)過程?；罨A段由3步化學(xué)反應(yīng)組成。28第28頁，共59頁。 葡萄糖(glucose)磷酸化生成6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate, G-6-P)； G-6-P異構(gòu)為6-磷酸果糖（fructose-6-phosphate, F-6-P）； F-6-P再磷酸化為 1,6-雙磷酸果糖

9、（fructose-1,6-bisphosphate, F-1,6-BP）。29第29頁，共59頁。無氧酵解的活化階段glucose (1)己糖激酶/葡萄糖激酶ATPADP*glucose-6-phosphate 磷酸己糖異構(gòu)酶(2)fructose-6-phosphate 磷酸果糖激酶-1ATPADP*(3)fructose-1,6-bisphosphate 30第30頁，共59頁。2.裂解（lysis)磷酸丙糖的生成： 一分子F-1,6-BP裂解為兩分子可以互變的磷酸丙糖（triose phosphate)，包括兩步反應(yīng)： F-1,6-BP 裂解為3-磷酸甘油醛(glyceraldehyd

10、e-3-phosphate)和磷酸二羥丙酮(dihydroxy-acetone phosphate)； 磷酸二羥丙酮異構(gòu)為3-磷酸甘油醛。31第31頁，共59頁。fructose-1,6-bisphosphate 無氧酵解的裂解階段磷酸丙糖異構(gòu)酶(5)醛縮酶(4)dihydroxyacetone phosphate glyceraldehyde-3-phosphate 32第32頁，共59頁。3.放能(releasing energy)丙酮酸的生成：3-磷酸甘油醛經(jīng)脫氫、磷酸化、脫水及放能等反應(yīng)生成丙酮酸，包括五步反應(yīng)。 3-磷酸甘油醛脫氫并磷酸化生成1,3-二磷酸甘油酸（glycerate-

11、1,3-diphosphate)； 1,3-二磷酸甘油酸脫磷酸，將其交給ADP生成ATP ；33第33頁，共59頁。 3-磷酸甘油酸異構(gòu)為2-磷酸甘油酸； 2-磷酸甘油酸(glycerate-2-phosphate)脫水生成磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate, PEP)； 磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）將高能磷酸基交給ADP生成ATP。34第34頁，共59頁。glyceraldehyde-3-phosphate (6)3-磷酸甘油醛脫氫酶NAD+PiNADH+H+glycerate-1,3-diphosphate (7)ATPADP磷酸甘油酸激酶glycerate-3-pho

12、sphate (8)磷酸甘油酸變位酶glycerate-2-phosphate 無氧酵解的放能階段35第35頁，共59頁。glycerate-2-phosphate 烯醇化酶H2Ophosphoenolpyruvate 丙酮酸激酶*ATPADPpyruvate 36第36頁，共59頁。4還原(reduction)乳酸的生成：利用丙酮酸接受酵解代謝過程中產(chǎn)生的NADH，使NADH重新氧化為NAD+，以確保反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行。 37第37頁，共59頁。無氧酵解的還原階段乳酸脫氫酶NAD+NADH+H+pyruvate lactate 38第38頁，共59頁。糖酵解途徑39第39頁，共59頁。糖的無氧酵

13、解途徑40第40頁，共59頁。-6-P-6-P1,6-FBP磷酸二羥丙酮3-P-GATPATP1,3-B-P-G3-P甘油酸ATPATP2H+2-P甘油酸PEP丙酮酸ATPATPEMP能量變化簡圖41第41頁，共59頁。糖 原 (Gn)H3PO4磷酸化酶 糖 原 (Gn-1)1-磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate)磷酸葡萄糖變位酶6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)42第42頁，共59頁。（三）糖酵解過程中ATP的生成+2 1葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 6 - 磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸 丙 酮 酸 反 應(yīng)

14、ATP -1 1 mol 葡萄糖 2 mol 乳酸 + ？mol ATP糖原中的1mol葡萄糖2mol 乳酸 +？mol ATP+2 1-143第43頁，共59頁。糖酵解中能量利用的效率：從葡萄糖開始：2 30.5 / 196 = 61/196 = 31(%)從糖原開始：2 51.6 / 196 = 103.2/196 = 52.6(%) 1mol葡萄糖 2mol 乳酸 + 能量 G0= -196kJ ATP儲存能量: G0= -30.5 kJ/mol(體外標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下) G0= -51.6 kJ/mol(體內(nèi)生理狀態(tài)下 )糖酵解中能量的利用率：44第44頁，共59頁。乙醇發(fā)酵中能量利用的效率：

15、2 30.5 / 217.6 = 28(%) 1mol葡萄糖 2mol 乙醇 + 能量 G0= -217.6 kJ ATP儲存能量: G0= -30.5 kJ/mol乙醇發(fā)酵中能量的利用率：45第45頁，共59頁。（四）丙酮酸的去路 NADH+H+ NAD+ 乳酸COOHCH(OH)CH3CH2OHCH3乙醇 NADH+H+ NAD+CO2乙醛CHOCH3葡萄糖EMPCOOHC=OCH3丙酮酸無氧 有氧 TAC46第46頁，共59頁。（五）糖酵解的生理意義(1)在無氧條件下迅速提供能量,供機(jī)體需要(2)是某些細(xì)胞在不缺氧條件下的能量來源(3)是某些病理情況下機(jī)體獲得能量的方式(4) 也是糖、脂

16、肪和氨基酸代謝相聯(lián)系的途徑47第47頁，共59頁。48第48頁，共59頁。49第49頁，共59頁。（六）糖酵解的調(diào)節(jié)：一、葡萄糖激酶/已糖激酶二、磷酸果糖激酶三、丙酮酸激酶50第50頁，共59頁。糖酵解過程的調(diào)節(jié)酶：酶 的 名 稱已糖激酶葡萄糖激酶(肝)磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶變構(gòu)激活劑Mg2+, Mn2+Mg2+, Mn2+Mg2+, AMP, ADP,F-1,6-2P, F-2,6-2P Mg2+, K+, F-1,6-2P變構(gòu)抑制劑G-6-P - ATP，H+、檸檬酸，長鏈脂肪酸ATP51第51頁，共59頁。已糖激酶的分型 型 型 中文名稱 已糖激酶(HK) 葡萄糖激酶(GK) 存在范

17、圍 在組織細(xì)胞中 僅在肝臟和胰腺 廣泛存在 細(xì)胞存在與葡萄糖親和力 高 低 Km: 0.01mmol/L Km: 10100mmol/L產(chǎn)物反饋抑制 有 無 激素調(diào)控不受受激素調(diào)控 1、葡萄糖激酶/已糖激酶52第52頁，共59頁。53第53頁，共59頁。2、磷酸果糖激酶54第54頁，共59頁。限速酶 / 關(guān)鍵酶(rate-limiting enzyme / key enzyme)1.催化非可逆反應(yīng)特點(diǎn)2.催化效率低3.受激素或代謝物的調(diào)節(jié)4.常是在整條途徑中催化初始反應(yīng)的酶5.活性的改變可影響整個反應(yīng)體系的速度和方向EMP途徑的限速酶：磷酸果糖激酶55第55頁，共59頁。丙酮酸激酶催化活性控制關(guān)系圖Pi磷酸化的丙酮酸激酶（低活性）去磷酸化的丙酮酸激酶（高活性）H2OPiATPADP果糖-1，6-二磷酸ATP丙氨酸+低血糖+3、丙酮酸激酶56第56頁，共59頁。糖酵解過程小結(jié)：葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗幔悍磻?yīng)的條件：葡萄糖 2 乳酸 + 2 ATP無氧或缺氧無氧或缺氧反應(yīng)的部位：細(xì)胞的胞漿反應(yīng)的底物：葡萄糖/糖原反應(yīng)的產(chǎn)物：反應(yīng)過程特點(diǎn)：乳酸、AT