糖酵解和檸檬酸循環(huán)演示文稿

糖酵解和檸檬酸循環(huán)演示文稿當(dāng)前第1頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)（優(yōu)選）糖酵解和檸檬酸循環(huán)當(dāng)前第2頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)1糖酵解1.1糖酵解（glycolysis）：在無氧條件下，葡萄糖進(jìn)行分解，形成2分子丙酮酸并提供能量(ATP)的過程。它是各種生物細(xì)胞中葡萄糖分解產(chǎn)生能量的共同代謝途徑。當(dāng)前第3頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)當(dāng)前第4頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)當(dāng)前第5頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)糖酵解途徑動畫ADPATPADPATP當(dāng)前第6頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)糖酵解:葡萄糖

+2ADP+2Pi+2NAD+

→

2丙酮酸

+2ATP+2NADH+2H++2H2O兩個階段：準(zhǔn)備階段(前5步)：葡萄糖→2個磷酸三碳糖+消耗2ATP實施階段(后5步)：2個磷酸三碳糖→2丙酮酸+產(chǎn)生4ATP

場所：細(xì)胞質(zhì)催化酶：由10種酶催化，關(guān)鍵酶是己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶。大部分過程中都需要Mg2+。當(dāng)前第7頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)準(zhǔn)備階段（Thepreparatoryphaseofglycolysis）當(dāng)前第8頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)實施階段（Thepayoffphaseofglycolysis）ADPATPADPATP當(dāng)前第9頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)第1階段：⑴葡萄糖被磷酸化形成6-磷酸葡萄糖（G-6-P）需ATP供能，第一個限速步驟,不可逆。由己糖激酶或葡萄糖激酶催化。己糖激酶：第一個調(diào)節(jié)酶，受6-磷酸葡萄糖的別構(gòu)抑制。當(dāng)前第10頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)主要用于糖的合成

主要用于糖的分解

用途

不受G-6-P抑制

受G-6-P抑制

抑制

Km高，親和力低

Km低，親和力高

對G的親和力

G

G、F等

底物

肝臟

不同組織

分布

葡萄糖激酶

已糖激酶I、II、III

當(dāng)前第11頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)兩方面意義：糖經(jīng)磷酸化后容易參與代謝；保糖機(jī)制：磷酸化糖不能透過細(xì)胞質(zhì)膜。當(dāng)前第12頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)葡萄糖誘導(dǎo)契合當(dāng)前第13頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)⑵由6-磷酸葡萄糖異構(gòu)化成6-磷酸果糖（F-6-P）磷酸葡萄糖異構(gòu)酶12當(dāng)前第14頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)⑶6-磷酸果糖磷酸化成1,6-二磷酸果糖（F-1,6-2P）

需ATP供能，第二個限速步驟，不可逆，Mg2+參加。

當(dāng)前第15頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)⑷

F-1,6-2P裂解成3-磷酸甘油醛和磷酸二羥丙酮123456123456當(dāng)前第16頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)321456AnaldehydeAketone當(dāng)前第17頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)123123⑸磷酸二羥丙酮異構(gòu)成3-磷酸甘油醛當(dāng)前第18頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)123456123456123123準(zhǔn)備階段共消耗2分子ATP，產(chǎn)生2分子3-磷酸甘油醛.原來葡萄糖的3，4位

3-磷酸甘油醛的1位2，5位2位1，6位3位當(dāng)前第19頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)第2階段：⑹3-磷酸甘油醛氧化成1,3-二磷酸甘油酸（1,3-DPG）輔酶NAD+當(dāng)前第20頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)磷酸解作用高能中間產(chǎn)物P753-磷酸甘油醛脫氫酶作用機(jī)理當(dāng)前第21頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)第一個底物水平磷酸化⑺1,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油酸當(dāng)前第22頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)底物水平磷酸化(substratelevelphosphorylation):在底物氧化還原過程中，分子內(nèi)部能量重新分布，使無機(jī)磷酸酯化形成高能磷酯鍵，后者在酶的作用下將能量轉(zhuǎn)給ADP，生成ATP。當(dāng)前第23頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)⑻3-磷酸甘油酸變成2-磷酸甘油酸需Mg2+參加。當(dāng)前第24頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)2,3-bisphosphoglycerate:bothacoenzymeandanintermediate當(dāng)前第25頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)⑼2-磷酸甘油酸脫水生成磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）

當(dāng)前第26頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)第二個底物水平磷酸化第三個限速步驟，不可逆⑽PEP轉(zhuǎn)變成丙酮酸當(dāng)前第27頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)1.2糖酵解過程中ATP的生成和消耗

2ATP+2NADH↓3~5ATP葡萄糖

+2ADP+2Pi+2NAD+→

2丙酮酸

+2ATP+2NADH+2H++2H2O當(dāng)前第28頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)糖酵解途徑ADPATPADPATP當(dāng)前第29頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)1.3丙酮酸的去路當(dāng)前第30頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)有氧時①生成乙酰輔酶A當(dāng)前第31頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)②生成乳酸厭氧菌或肌肉由于劇烈運(yùn)動而造成暫時性缺氧等。當(dāng)前第32頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)糖酵解中NAD+的再生

當(dāng)前第33頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)③生成乙醇

酵母細(xì)胞脫羧，輔酶：焦磷酸硫胺素(TPP)脫氫，NADH當(dāng)前第34頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)含硫的噻唑環(huán)和含氨基的嘧啶環(huán)。TPP(硫胺素焦磷酸)當(dāng)前第35頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)無氧時：生成乳酸或乙醇，只產(chǎn)生2個ATP糖酵解的能量變化

有氧時：

2個NADH經(jīng)蘋果酸－天冬氨酸穿梭系統(tǒng)進(jìn)入呼吸鏈可產(chǎn)生5個ATP，共產(chǎn)生7個ATP；骨骼肌和腦組織中:NADH要進(jìn)入線粒體經(jīng)過甘油磷酸穿梭系統(tǒng)

,共產(chǎn)生5個ATP。當(dāng)前第36頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)1.4糖酵解的調(diào)控三個不可逆反應(yīng):

己糖激酶磷酸果糖激酶丙酮酸激酶當(dāng)前第37頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)控制糖酵解的入口GG-6-P己糖激酶-⑴己糖激酶的調(diào)控己糖激酶同功酶中除葡萄糖激酶外，都受到葡萄糖-6-磷酸的抑制。當(dāng)前第38頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)⑵磷酸果糖激酶的調(diào)控磷酸果糖激酶(PFK-1,Phosphofructokinase-1)糖酵解中最關(guān)鍵的限速酶。果糖2，6-二磷酸果糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸當(dāng)前第39頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)

①ATP即是底物，也是別構(gòu)抑制劑，使酶對F-6-P親和力降低。

AMP是別構(gòu)激活劑當(dāng)前第40頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)②檸檬酸酶的抑制劑：反饋抑制(feedbackinhibition)③被H+抑制可防止肌肉中形成過量的乳酸而使血液酸中毒。當(dāng)前第41頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)④果糖2，6-二磷酸別構(gòu)激活劑，增加對底物的親和力。F-6-PF-2,6-2PPFK2果糖-2，6-二磷酸酶磷酸果糖激酶-2(PFK-2或FBPase-2)

雙功能酶受胰高血糖素的調(diào)控當(dāng)前第42頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)⑶

丙酮酸激酶的調(diào)控果糖1，6-二磷酸:別構(gòu)激活起活化作用，與磷酸果糖激酶協(xié)調(diào)，加速酵解。前饋激活（feed-forwardactivation）ATP:別構(gòu)抑制丙氨酸:別構(gòu)抑制丙酮酸轉(zhuǎn)氨生成，表示生物合成過剩。控制糖酵解的出口當(dāng)前第43頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)2檸檬酸循環(huán)2.1檸檬酸循環(huán)途徑2.1.1基本概念檸檬酸循環(huán):（citratecycle，三羧酸循環(huán)tricarboxylicacidcycle，TCA循環(huán)，Krebs循環(huán)）在有氧條件下，丙酮酸通過檸檬酸循環(huán)被氧化分解為CO2和水，同時釋放能量。由英國生化學(xué)家Hans

Krebs發(fā)現(xiàn)當(dāng)前第44頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)當(dāng)前第45頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)當(dāng)前第46頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)檸檬酸合酶當(dāng)前第47頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)2.1.2丙酮酸→乙酰輔酶A

在線粒體內(nèi)，不可逆反應(yīng)丙酮酸脫氫酶復(fù)合體當(dāng)前第48頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的組成：

丙酮酸脫氫酶（E1）二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙酰酶（E2）二氫硫辛酸脫氫酶（E3）酶的輔助因子:

NAD+——VPPFAD——VB2

輔酶A（CoA）——泛酸硫胺素焦磷酸（TPP）——VB1

硫辛酰胺——硫辛酸

Mg2+當(dāng)前第49頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)縮寫輔基催化反應(yīng)丙酮酸脫氫酶E1TPP丙酮酸氧化脫羧二氫硫辛酰胺乙酰轉(zhuǎn)移酶E2硫辛酰胺將乙?；D(zhuǎn)移到CoA二氫硫辛酰胺脫氫酶E3FAD將還原型硫辛酰胺轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸痛竽c桿菌的丙酮酸脫氫酶復(fù)合體組成當(dāng)前第50頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)當(dāng)前第51頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙酰酶：24個亞基（3個8聚體）(Science,1992)4個亞基當(dāng)前第52頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)當(dāng)前第53頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)當(dāng)前第54頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)反應(yīng)過程1.脫羧，生成羥乙基TPP，由E1催化。丙酮酸脫氫酶羥乙基-TPP當(dāng)前第55頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)當(dāng)前第56頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)2.羥乙基被氧化成乙?；?，轉(zhuǎn)移給硫辛酰胺。由E2催化。E2E2乙酰-二氫硫辛酰胺羥乙基-TPP3.乙?；D(zhuǎn)給輔酶A形成乙酰輔酶A。由E2催化。E2E2乙酰輔酶A二氫硫辛酰胺乙酰轉(zhuǎn)移酶Mg2+當(dāng)前第57頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)4.氧化硫辛酰胺，生成FADH2。由E3催化。E2E2二氫硫辛酰胺脫氫酶5.氧化FADH2，生成NADH。FADH2-E3

+NAD+

FAD-E3

+

NADH+H+

當(dāng)前第58頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)反應(yīng)過程

當(dāng)前第59頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)當(dāng)前第60頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的調(diào)節(jié)a.變構(gòu)調(diào)節(jié)：乙酰CoA抑制E2,NADH抑制E3

磷酸化失活；胰島素和Ca2+促進(jìn)其失去磷酸化，使其活性增加。b.共價修飾調(diào)節(jié)：丙酮酸脫氫酶激酶當(dāng)前第61頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)2.1.3檸檬酸循環(huán)途徑

線粒體基質(zhì)由8種酶催化完成。由乙酰輔酶A和草酰乙酸縮合開始，經(jīng)過一連串反應(yīng)使一分子乙?；耆趸?再生成草酰乙酸而完成一個循環(huán)。每循環(huán)一次，經(jīng)歷兩次脫羧，使乙酰輔酶A氧化生成CO2和水。當(dāng)前第62頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)檸檬酸合酶當(dāng)前第63頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)當(dāng)前第64頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)①檸檬酸的合成反應(yīng)不可逆,第一個調(diào)節(jié)酶。檸檬酸合酶當(dāng)前第65頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)二聚體草酰乙酸乙酰-CoA構(gòu)象改變當(dāng)前第66頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)②異檸檬酸的生成：兩步均為可逆反應(yīng)當(dāng)前第67頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)反應(yīng)不可逆，第二個調(diào)節(jié)酶。第一個氧化脫羧③異檸檬酸被氧化脫羧生成α-酮戊二酸

當(dāng)前第68頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)④α-酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰CoA反應(yīng)不可逆第二個氧化脫羧當(dāng)前第69頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體的組成：

α-酮戊二酸脫氫酶（E1）

轉(zhuǎn)琥珀酰酶（E2）——核心二氫硫辛酸脫氫酶（E3）酶的輔助因子:

NAD+——VPPFAD——VB2

輔酶A（CoA）——泛酸硫胺素焦磷酸（TPP）——VB1

硫辛酰胺——硫辛酸

Mg2+當(dāng)前第70頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)⑤琥珀酰CoA→琥珀酸唯一直接產(chǎn)生高能磷酸鍵的反應(yīng)（底物磷酸化）哺乳動物：GTP；植物和細(xì)菌：ATP當(dāng)前第71頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)⑥琥珀酸氧化成延胡索酸丙二酸是很強(qiáng)的競爭性抑制劑第三個氧化還原反應(yīng)反丁烯二酸當(dāng)前第72頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)反式加成，生成L型蘋果酸。

⑦延胡索酸生成L-蘋果酸當(dāng)前第73頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)⑧L-蘋果酸生成草酰乙酸第四個氧化還原反應(yīng)當(dāng)前第74頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)檸檬酸循環(huán)

檸檬酸合酶當(dāng)前第75頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)三羧酸循環(huán)的總反應(yīng)式

CH3COSCoA＋3NAD＋＋FAD＋GDP＋Pi＋2H2O

2CO2＋3NADH＋3H＋＋FADH2＋GTP＋CoASH

當(dāng)前第76頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)2.1.4檸檬酸循環(huán)的特點(diǎn)線粒體基質(zhì)。加入2C以2個CO2釋放，參與反應(yīng)的物質(zhì)沒減少。消耗了兩個水。共有4步脫氫反應(yīng),生成3個NADH和1個FADH2進(jìn)入呼吸鏈。檸檬酸循環(huán)嚴(yán)格需氧。當(dāng)前第77頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)從乙酰CoA開始

（7）

GTP

1ATP（4），（6），（10）

3NADH3×2.5ATP（8）

1FADH21.5ATP10ATP從丙酮酸開始

2.5+10=12.5ATP從葡萄糖開始

7ATP(or5ATP)+12.5ATP×2=32ATP(or30ATP)當(dāng)前第78頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)P107

2.2能量計算-葡萄糖徹底氧化分解所釋放的能量NADH1.5或2.5+3或5NADH2.5

+5NADH2.5+5NADH2.5+5NADH2.5+5FADH21.5+330或321.5或2.56C3C1ATP1ATP1GTP(ATP)2×細(xì)胞液線粒體線粒體1ATP1ATP當(dāng)前第79頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)檸檬酸合酶：抑制：ATP和NADH，琥珀酰CoA，檸檬酸激活：ADP異檸檬酸脫氫酶：抑制：ATP激活：ADP，Ca2+α-酮戊二酸脫氫酶抑制：NADH，琥珀酰CoA激活：Ca2+2.3檸檬酸循環(huán)的調(diào)控當(dāng)前第80頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)檸檬酸合酶異檸檬酸脫氫酶α-酮戊二酸脫氫酶當(dāng)前第81頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)2.4檸檬酸循環(huán)的生理意義

主要：供能為生物合成提供中間物。三大營養(yǎng)物質(zhì)的最終代謝通路。是CO2的重要來源之一。兩用代謝途徑

當(dāng)前第82頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)代謝樞紐兩用代謝途徑當(dāng)前第83頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)當(dāng)前第84頁\共有87頁\編于星期四\21點(diǎn)回補(bǔ)反應(yīng)：酶催化的補(bǔ)充TCA循環(huán)中間代謝物的供給的反應(yīng)。丙酮酸+CO2+ATP+H2O→