糖酵解醫(yī)學(xué)課件

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糖的生理功能

1、結(jié)構(gòu)物質(zhì)

2、能量物質(zhì)

3、為其它物質(zhì)合成提供碳骨架

4、功能物質(zhì)

結(jié)構(gòu)物質(zhì)

1、糖脂、糖蛋白構(gòu)成生物膜2、核糖構(gòu)成核酸3、抗體、酶、激素、受體均有糖功能物質(zhì)

保持水分防止震動信息傳遞細(xì)胞識別防止血液凝固只從糖代謝中獲能的組織腦視網(wǎng)膜血紅細(xì)胞胚胎機(jī)體中所需的能量70%來自糖分解供能糖供能沒副作用在無氧情況下糖也可供能來源

淀粉（糖原）1、從食物中獲取纖維素（反芻動物）

2、體內(nèi)糖異生（由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化）糖類物質(zhì)進(jìn)入體內(nèi)（細(xì)胞內(nèi)）的途徑：腸腔（多糖、寡糖及二糖分解為單糖）--------腸粘膜細(xì)胞------腸壁毛細(xì)血管--------肝靜脈-------肝------血液（血糖）---組織

糖的轉(zhuǎn)運(yùn)血液中的糖主要是葡萄糖，稱為血糖。血糖含量是體內(nèi)糖代謝的一項重要指標(biāo)血糖濃度80-120mg/100ml正常血糖濃度>160mg/100ml高血糖血糖濃度<70mg/100ml低血糖受很多激素調(diào)節(jié)，范圍恒定

氧化分解CO2,H2O,ATP

血糖合成糖原轉(zhuǎn)化脂肪酸、氨基酸等糖代謝概況多糖和低聚糖的酶促降解1.胞外降解(水解過程)細(xì)胞外多糖和低聚糖胞外水解酶2.胞內(nèi)降解（磷酸分解）細(xì)胞內(nèi)儲備的糖原或淀粉磷酸化酶活化、水解轉(zhuǎn)移酶去分枝酶斷支鏈磷酸酶活化、水解單糖主要是葡萄糖（淀粉酶、寡糖酶）如此復(fù)雜步驟的生物意義？有效地控制能量的產(chǎn)生，加以轉(zhuǎn)化！

原子能→電能緩慢受控糖化學(xué)鍵能→ATP化學(xué)能

緩慢受控產(chǎn)生生物合成所需的中間產(chǎn)物！總論丙酮酸葡萄糖“糖酵解”不需氧“磷酸戊糖途徑”需氧有氧情況缺氧情況好氧生物厭氧生物“三羧酸循環(huán)”“乙醛酸循環(huán)”

CO2+H2O“乳酸發(fā)酵”乳酸“乳酸發(fā)酵”、“乙醇發(fā)酵”乳酸或乙醇

CO2+H2O重點(diǎn)有氧呼吸

糖在有氧存在下分解為CO2

、水和放出能量無氧呼吸糖的無氧分解過程

酵解、發(fā)酵糖酵解（Glycolysis)——EMP途徑無氧條件下，1葡萄糖分解產(chǎn)生2丙酮酸，并伴隨ATP生成的過程。位置：細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)

G

→

2丙酮酸+2NADH+2ATP丙酮酸一、糖酵解的研究歷史解釋發(fā)酵現(xiàn)象的人1854-1864

LouisPaster

發(fā)酵是由微生物引起的發(fā)現(xiàn)酵解本質(zhì)的人1897榨酵母汁蔗糖

HansBuchner和EduardBuchner

發(fā)酵并不需要整個完整細(xì)胞參與1897,EduardBuchner(Germany),accidentalobservation:sucrose(asapreservative)wasrapidlyfermentedintoalcoholbycell-freeyeastextract.Theacceptedviewthatfermentationisinextricablytiedtolivingcells(i.e.,thevitalisticdogma)wasshakenandBiochemistrywasborn:Metabolismbecamechemistry!1900s,ArthurHardenandWilliamYoung：Pi

isneededforyeastjuicetofermentglucose,ahexosediphosphate(fructose1,6-bisphosphate)wasisolated.1900s,ArthurHardenandWilliamYoung(GreatBritain)separatedtheyeastjuiceintotwofractions:oneheat-labile,nondialyzablezymase

(enzymes)

andtheotherheat-stable,dialyzable

cozymase(metalions,ATP,ADP,NAD+).1910s-1930s,GustavEmbdenandOttoMeyerhof(Germany),studiedmuscleanditsextracts:Reconstructedallthetransformationstepsfromglycogentolacticacidinvitro;revealedthatmanyreactionsoflacticacid(muscle)andalcohol(yeast)fermentationswerethesame!DiscoveredthatlacticacidisreconvertedtocarbohydrateinthepresenceofO2(gluconeogenesis);observedthatsomephosphorylatedcompoundsareenergy-rich.Glycolysiswasalsoknownas

Embden-Meyerhofpathway.Thewholepathwayofglycolysis(Glucosetopyruvate)waselucidatedbythe1940s.與酵解有關(guān)的物質(zhì)：（1）磷酸（磷酸酯）

PP1，6-二磷酸果糖③活化6-磷酸葡萄糖PG葡萄糖①活化P②異構(gòu)6-磷酸果糖（2）輔酶（NAD+）（3）ADP、ATP及金屬離子（4）抑制劑（碘乙酸、氟化物）二、糖酵解過程概述1、碳骨架的變化：

6C糖2個3C糖葡萄糖2乳酸或葡萄糖2乙醇+2CO22、能量的變化

酵解（產(chǎn)生乳酸）2ATP

發(fā)酵（產(chǎn)生酒精）2ATP物質(zhì)代謝放能過程ADP+PiATP吸能過程P3PPOOHOHCH2CH2OO12546P磷酸二羥丙酮123+P②異構(gòu)6-磷酸果糖P564磷酸甘油醛PP1，3-二磷酸甘油酸PCOHCOHH2COOH3-磷酸甘油酸P2-磷酸甘油酸P磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸6-磷酸葡萄糖PG葡萄糖①活化④裂解⑥脫氫⑤異構(gòu)PP1，6-二磷酸果糖③活化⑦產(chǎn)能⑨脫水⑧異構(gòu)⑩產(chǎn)能HHOH3、糖酵解中間產(chǎn)物都是磷酸化合物意義：（1）帶有極性，不易隨便出入細(xì)胞（2）被酶識別，與酶結(jié)合（3）傳遞能量

三、糖酵解過程全圖Glucose+2ADP+2Pi+2NAD+

2pyruvate+2ATP+2H2O+2NADH+2H+葡萄糖葡萄糖-6-磷酸果糖-6-磷酸果糖-1，6-二磷酸丙酮酸磷酸二甘油醛烯醇式丙酮酸羥丙酮+3-磷酸甘油酸-1，3-二磷酸磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸-甘油酸2-磷酸-甘油酸

乳酸乙醇乙醛P3PPOOHOHCH2CH2OO12546P磷酸二羥丙酮123+P②異構(gòu)6-磷酸果糖P564磷酸甘油醛PP1，3-二磷酸甘油酸PCOHCOHH2COOH3-磷酸甘油酸P2-磷酸甘油酸P磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸6-磷酸葡萄糖PG葡萄糖①活化④裂解⑥脫氫⑤異構(gòu)PP1，6-二磷酸果糖③活化⑦產(chǎn)能⑨脫水⑧異構(gòu)⑩產(chǎn)能HHOH兩個階段：1、準(zhǔn)備階段：消耗ATP2、放能階段：產(chǎn)生ATP

和NADH四、糖酵解第一階段的反應(yīng)1（一）葡萄糖的磷酸化

PhosphorylationofGlucose

irreversibleunderintracellularconditions

己糖激酶

的作用需Mg2+（或其他二價離子）

(hexokinase)HexokinaseGlucoseInducedfitMg2+-ATP結(jié)合時的構(gòu)象變化使ATP與葡萄糖上的6位羥基靠近己糖激酶：（1）專一性不強(qiáng)(mannose/fructose)（2）受產(chǎn)物葡萄糖-6-磷酸和ADP抑制（變構(gòu)抑制劑）葡萄糖激酶（肝臟）：（1）只作用于葡萄糖（2）對葡萄糖的Km較大（與己糖激酶相比）

[葡萄糖]較高時作用，G6P促進(jìn)糖原合成（3）不受產(chǎn)物葡萄糖-6-磷酸的抑制G

G6P意義：活化葡萄糖；

磷酸化后葡萄糖無法出細(xì)胞，

——是細(xì)胞的保糖機(jī)制。①葡萄糖G6-磷酸葡萄糖G-6-P己糖激酶aldose（G6P）（二）G6P異構(gòu)化成果糖-6-磷酸

ConversionofGlucose-6-PhosphatetoFructose-6-Phosphate

ketose（F6P）Reversible可逆磷酸葡萄糖異構(gòu)酶磷酸果糖異構(gòu)酶異構(gòu)時，開環(huán)意義：使羰基從1位C上轉(zhuǎn)移到2位C上，

1位C上-OH游離

——為第二次磷酸化打基礎(chǔ)②6-磷酸葡萄糖G-6-P6-磷酸果糖F-6-P磷酸己糖異構(gòu)酶（三）F6P形成果糖-1，6-二磷酸

PhosphorylationofF6PtoFructose-1,6-Bisphosphate

Onesubunitofthetetramericphosphofructokinase-1(PFK-1)RegulatoryATP6-磷酸果糖F-6-P1,6-二磷酸果糖F-1,6-BP6-磷酸果糖激酶-1PFK-2催化fructose-2,6-bisphosphate形成在一些細(xì)菌絕大多數(shù)植物中

thereisaphosphofructokinasethatusespyrophosphate(PPi),notATP,asthephosphategroupdonorinthesynthesisoffructose-1,6-bisphosphate:F-6-P+PPiF-1,6-BP+Pi

ΔG°'=-14kJ/molMg2+磷酸果糖激酶—1（1）ATP抑制

ATP既是底物又是變構(gòu)抑制劑怎么實現(xiàn)？結(jié)合部位不同（2）

AMP去除ATP抑制作用實際上，AMP/ATP比值調(diào)節(jié)酶活性（3）

[H+]過高抑制酶活性避免酸中毒（兔）不同型PFK的抑制劑PFK-A（心肌、骨骼?。毫姿峒∷?、檸檬酸、PiPFK-B（肝、紅細(xì)胞）

：2，3-二磷酸甘油酸PFK-C（腦）

：腺嘌呤核苷酸同工酶葡萄糖

1,6-二磷酸果糖2+2+2+（四）F-1,6-BP裂解

CleavageofFructose-1,6-Bisphosphate

123456

ketonealdehyde醛縮酶（aldolase）以逆反應(yīng)命名這個反應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是吸能反應(yīng)在生理條件下是放能反應(yīng)，

兩個三碳糖不斷被消耗

高等植物組織脊椎動物組織的醛縮酶不需要二價離子Aldolase-Ⅰtype（A，B，C）許多微生物的（細(xì)菌、酵母、真菌及藻類）醛縮酶含Zn2+Aldolase-Ⅱtype④1,6-二磷酸果糖F-1,6-BP磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛醛縮酶（5）

兩個磷酸丙糖的互變

InterconversionoftheTriosePhosphates

Analdose546丙糖磷酸異構(gòu)酶8股β折疊鏈環(huán)抱成核心每條β折疊外圍有α螺旋

由無規(guī)卷曲相連該反應(yīng)平衡點(diǎn)時：

[甘油醛-3-磷酸]K==4.74x10-2

[磷酸二羥丙酮]生理狀況下：磷酸甘油醛不斷被消耗磷酸二羥丙酮不斷地被異構(gòu)化1,6-二磷酸果糖

3-磷酸甘油醛酶五、糖酵解第二階段的反應(yīng)

——放能階段2Pi（一）甘油醛-3-磷酸的氧化

OxidationofGlyceraldehyde-3-Phosphate

to1,3-Bisphosphoglycerate

甘油醛-3-磷酸脫氫酶產(chǎn)生1，3-BPG，還原性輔酶Ⅰ

甘油醛-3-磷酸脫氫酶活性中心含游離-SH碘乙酸會抑制該酶的活性——不可逆砷酸鹽與磷酸結(jié)構(gòu)相似——替代磷酸形成1-砷酸-3-磷酸甘油酸水解為3-磷酸甘油酸無法形成形成高能磷酸鍵解偶聯(lián)劑⑥3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油醛脫氫酶（二）高能磷酸基團(tuán)的轉(zhuǎn)移

TransferofPhosphatefrom1,3-BPGtoADP

底物磷酸化EnzymeisnamedforthereversereactionSubstrate-levelphosphorylationForATPgeneration⑦1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶糖酵解中第一個產(chǎn)生ATP的反應(yīng)底物水平磷酸化（三）3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸

Converstonof3-Phosphoglycerateto2-PG磷酸甘油酸變位酶⑧3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸變位酶2，3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油醛

2-磷酸甘油酸2+（四）磷酸烯醇式丙酮酸生成

Dehydrationof2-Phosphoglycerateto

Phosphoenolpyruvate

烯醇化酶與2價離子結(jié)合后才有活性氟化物——抑制劑⑨2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)烯醇化酶（五）丙酮酸及ATP的產(chǎn)生

TransferofthePhosphateGroupfrom

PhosphoenolpyruvatetoADP

2-磷酸甘油酸

丙酮酸六、由葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)楸岬哪芰孔兓姿嵯┐际奖岜幄獗峒っ窤DP

ATP產(chǎn)能步驟：3-磷酸甘油醛脫氫酶磷酸甘油酸激酶12(⑦)+

2(⑩)

-1(①)-1(②)=2ATPG為起始物胞內(nèi)多糖為起始物2(⑦)+

2(⑩)

-1(②)=3ATP其他單糖通過轉(zhuǎn)化為糖酵解中間產(chǎn)物形式進(jìn)入糖酵解。

很低

很高

葡萄糖2乳酸+2ATP糖原（葡萄糖）

2乳酸+3ATP

△Go`=

—47Kcal/mol

△Go`=

—44Kcal/mol

每生成1ATP固定了7.3Kcal/mol能量葡萄糖獲能效率＝2×7.3/47=31%

糖原獲能效率＝3×7.3/44=49.7%

但葡萄糖CO2

＋H2O△Go`=

—686Kcal/mol

葡萄糖獲能效率＝2×7.3/686=2.1%

糖原獲能效率＝3×7.3/686=3.1%

糖酵解產(chǎn)能效率

七、無氧條件丙酮酸的去路有氧情況缺氧情況“三羧酸循環(huán)”“乙醛酸循環(huán)”

CO2+H2O“乳酸發(fā)酵”、“乙醇發(fā)酵”乳酸或乙醇丙酮酸（一）乳酸發(fā)酵其生物意義？消耗糖酵解脫下的H，保持細(xì)胞內(nèi)的pH穩(wěn)定。乳酸脫氫酶（LDH）LDH1（αααα，α4），分布于心肌，HLDH2（αααβ，α3β）LDH3（ααββ，α2β2）LDH4（αβββ，αβ3）LDH5（ββββ，β4），分布于骨骼肌，MLDH催化丙酮酸還原成乳酸乳酸脫氫氧化成丙酮酸心臟、腦、腎LDH1含量高——生成丙酮酸骨骼肌中LDH5含量高——生成乳酸Km高Km低（二）乙醇發(fā)酵丙酮酸脫羧酶+TPP乙醇脫氫酶

乙醇八、糖酵解作用的調(diào)節(jié)限速反應(yīng)/關(guān)鍵反應(yīng)在物質(zhì)代謝整個反應(yīng)鏈中，某一步反應(yīng)速度決定整個反應(yīng)鏈的速度，這一步反應(yīng)稱~催化該反應(yīng)的酶稱限速酶/關(guān)鍵酶

糖酵解途徑限速酶：己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶

1.磷酸果糖激酶最重要的調(diào)節(jié)酶（變構(gòu)酶）抑制劑：ATP、檸檬酸（碳骨架）激活劑：AMP、ADP6-磷酸果糖、2，6-二磷酸果糖

6-磷酸果糖2，6-二磷酸果糖激活磷酸果糖激酶

前饋刺激作用；抵消ATP的抑制。

PFK2果糖-6-磷酸激酶ATP

Onesubunitofthetetramericphosphofructokinase-1(PFK-1)Regul