生物化学第八章 糖代谢课件.ppt
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1、,第八章 糖代谢(saccharometabolism),糖是生物体内主要能源,生命过程消耗能量,第八章:糖代谢,1 多糖和底聚糖的酶促降解 2 糖的分解代谢 3 糖的合成代谢,葡萄糖的主要代谢细胞定位,丙酮酸氧化三羧酸循环,磷酸戊糖途径糖酵解糖异生,动物细胞,植物细胞,葡萄糖的主要代谢途径,葡萄糖,丙酮酸,乳酸,乙醇,乙酰 CoA,6-磷酸葡萄糖,磷酸戊糖途径,糖酵解,(有氧),(无氧),(有氧或无氧),糖异生,第八章:糖代谢,1 多糖和底聚糖的酶促降解 2 糖的分解代谢 3 糖的合成代谢,1 多糖和低聚糖的酶促降解,淀粉的酶促水解 水解淀粉的淀粉酶有与淀粉酶,二者只能水解淀粉中的-1,4糖
2、苷键,水解产物为麦芽糖.,淀粉的酶促水解,淀粉酶:在淀粉分子内部任意水解-1.4糖苷键(内切酶)淀粉酶:从非还原端开始,水解.4糖苷键,依次水解下一个麦芽糖单位(外切酶)脱支酶(R酶):水解淀粉酶和淀粉酶作用后留下的极限糊精中的1.6 糖苷键。,淀粉酶的作用,糖原的酶促降解,糖原的酶促降解,磷酸解作用,糖原的降解需要4种酶的作用:糖原磷酸化酶(glycogen phosphorylase)糖原脱支酶(glycogen debranching enzyme)磷酸葡萄糖变位酶(phosphoglucomutase)葡萄糖-6-磷酸酶(glucose-6-phosphatase),2 糖的分解代谢,
3、主要有以下途径:(一)糖的无氧酵解(二)糖的有氧氧化(三)乙醛酸循环(四)戊糖磷酸途径,反应实质,个酶作用,途径具体过程,进程变化,学习途径时要重点注意噢!,提示,酵解过程要学好首条途径很重要总结经验找规律后边学习基础牢举一反三相比较触类旁通有参照事半功倍学的巧一路轻松兴趣高,温馨提示,加油!,糖酵解即糖的发酵分解,是葡萄糖经1,6-二磷酸果糖和3-磷酸甘油酸转变为丙酮酸,同时生成 ATP 的过程。是所有生物进行葡萄糖分解代谢所必经的公共通路 定位于细胞胞质。又称 Embden Meyerhof Parnas途径,简称EMP途径(EMP pathway)。,(一)糖的无氧酵解(anaerobe
4、ic glycolysis),1.糖酵解过程碳骨架的变化:一分子6碳的葡萄糖经历丙酮酸最后生成两分子3碳的乳酸.,(一)糖的无氧酵解(anaerobeic glycolysis),(一)糖的无氧酵解,2.对于细菌的生醇发酵作用产生的酒精,其碳原子 的变化情况如下:,(一)糖的无氧酵解,从能量角度看,糖酵解过程是一个放能的过程。:一方面从葡萄糖转变为乳酸是物质的分解过程,其中伴有自由能的释放。另一方面ADP和无机磷酸形成ATP,是吸收能量的过程。,糖酵解过程:10步反应 葡萄糖 丙酮酸 乳酸 能量转换发生在前10步.可划分为两个主要阶段:前五步为准备阶段,葡萄糖通过磷酸化、异构化裂解为三碳糖。每
5、裂解一个已糖分子,共消耗2分子ATP。使己糖分子的1,6位磷酸化。最后形成一个共同的中间产物甘油醛-3-磷酸。后五步为产生ATP的贮能阶段。磷酸三碳糖转变成丙酮酸,每分子三碳糖产生2分子ATP。整个过程需要10种酶,这些酶都在细胞质中,所以,EMP途径的发生部位在细胞质中。,糖无氧酵解的实质 在无氧条件分解:G 丙酮酸 2乳酸(放出能量),看一看总览图示P167,找一找,起始物和终产物 ATP消耗和ATP生成 碳链断裂和分子异构 脱氢氧化和加氢还原,预热环节,标一标图中步号,欲速则不达,答一答图中要点?,耗能(底物磷酸化)放能或贮能(底物去磷酸化)催化磷酸化、去磷酸化酶的特点断裂反应,6C变两
6、倍的3C(标记)脱氢反应、H的去向生醇发酵途径为什么分支,糖酵解,糖的无氧酵解,1,2,3,5,6,7,8,9,10,算算能量,4,4,1、葡萄糖的磷酸化,己糖激酶是能够在ATP和任何一种底物之间催化磷酸基团转移的一类酶。1、ATP必须与Mg2+形成Mg2+-ATP复合物。游离的ATP分子对己糖激酶反而有强的竞争性抑制作用。2、己糖激酶是一种调节酶。它受其催化的产物葡萄糖 6-磷酸和ADP的变构抑制。,磷酸化(消耗ATP),葡萄糖的磷酸化,葡萄糖,葡萄糖-6-磷酸,己糖激酶,2.葡萄糖-6-磷酸异构化(G-6-PF-6-P),酶:磷酸葡萄糖异构酶(phosphoglucose isomeras
7、e)又称磷酸己糖异构每酶。G-6-P经烯醇式异构转变为果糖-6-磷酸(F-6-P)反应可逆。,2.异构化(G-6-PF-6-P),2.葡萄糖-6-磷酸异构化(G-6-PF-6-P),3、再磷酸化(消耗ATP),二次磷酸化。形成果糖-1,6-二磷酸。该反应不可逆酶:称为磷酸果糖激酶(PFK),该酶需要Mg2+参加反应。ATP可降低该酶对果糖-6-磷酸的亲和力,但ATP对该酶的这种变构抑制效应可被AMP解除。因此ATP/AMP的比例关系对此有明显的调节作用。H+对酶活性也有很大影响。,3.再磷酸化(消耗ATP),发生部位 在几位?,4.裂解(6C3C),4.裂解(6C3C),唯一的 裂解反应,5.
8、异构化(二羟丙酮磷酸甘油醛-3-P),5、异构化,磷酸二羟丙酮 的出路,5.异构化,二羟丙酮磷酸必须转变为甘油醛-3-磷酸才能进入糖酵解途径。之后,甘油醛-3-磷酸等都是2倍的。酶:丙糖磷酸异构酶(0triose phosphate isomerase)至此完成第一阶段,消耗了2分子ATP(第1、3步)。,氧化脱氢,产生 NADH+H+(磷酸化,使用无机磷酸),6.氧化脱氢,产生 NADH+H+(磷酸化,使用无机磷酸),产生 的 NADH+H+的氢,条件不同,H的去向不同,走进的途径不同。,7、去磷酸化,产生ATP,终于见到了回报!,8、3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸,磷酸甘油酸变位酶(m
9、utase)催化甘油酸-3-磷酸变位生成甘油酸-2-磷酸,反应可逆。需要一个重要的辅助因子:甘油酸-2,3-二磷酸,不论正反应还是逆反应,都必需先暂时形成甘油酸-2,3-二磷酸,然后才能生成终产物。,8、磷酸基变位(3位2位)3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸,9、2-磷酸甘油酸脱水烯醇化,9、2-磷酸甘油酸的脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸,烯醇化酶(enolase)这一步反应也可看作分子内氧化还原反应,分子内能量重新分布,又一次产生了高能磷酯键。反应可以被氟离子抑制,取代天然情况下酶分子上镁离子的位置,使酶失活。,10、磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸并产生一个ATP分子,这是由葡萄糖形成丙酮酸的最后
10、一步反应。催化此反应的酶称为丙酮酸激酶(Pyruvate kinase,PK)丙酮酸激酶的催化活性需要2价阳离子的参与,如镁离子和锰离子。PK是糖酵解途径重要的一个重要变构调节酶,ATP、长链脂肪酸、乙酰-CoA、丙氨酸都对该酶有抑制作用。而果糖-1,6-二磷酸和磷酸烯醇式丙酮酸对该酶有激活作用。,10、磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸并产生一个ATP分子,10.再去磷酸化,产生ATP,10.再去磷酸化,产生ATP(中间有一步过渡反应),自发,烯醇式不稳定!,11.丙酮酸还原成乳酸(NADH+H+是6步产生的),因为无氧,2H只能交给丙酮酸,丙酮酸的羰基被还原,生成乳酸。,生醇发酵(酵母菌),AT
11、P产生底物水平磷酸化,酵解过程的能量计算,糖解酵的生理意义:缺氧时,糖氧化供能的重要补充途径特殊组织和细胞糖分解供能的唯一途径;中间产物为其他物质的合成提供碳架。糖解酵的调节 P168:通过催化三步不可逆反应的酶的调控实现。,(二)糖的有氧氧化,在有氧条件下,葡萄糖的分解产生的丙酮酸继续进行有氧分解,最后形成二氧化碳和水。1.丙酮酸脱氢酶系 2.三羧酸循环 3.糖有氧分解中的能量 变化 4.三羧酸循环的生物学意义,糖的有氧氧化主要产能途径,(二)糖的有氧氧化,1.丙酮酸脱氢酶系 2.三羧酸循环 3.生物学意义,G,糖的有氧氧化,第一阶段 G 丙酮酸(同糖酵解)关键:酵解6步产生2NADH+H+
12、(有氧能进入呼吸链,产生6ATP),分三个基本阶段,糖的有氧氧化,第二阶段丙酮酸脱氢酶系的作用 丙酮酸脱氢酶系(三个酶)丙酮酸 乙酰-COA,糖的有氧氧化,第三阶段三羧酸循环(TCAC)乙酰COATCAC(脱H)呼吸链 CO2+H2O,1.丙酮酸氧化脱羧,此反应在真核细胞的线粒体基质中进行。丙酮酸脱氢酶系是一个非常复杂的多酶体系:丙酮酸脱羧酶E1 二氢硫辛酸乙酰转移酶E2 二氢硫辛酸脱氢酶E3),6种辅因子:(TTP、硫辛酸、FAD、NAD+、CoA和Mg2+)。,第二阶段:丙酮酸脱氢酶系的作用实质:丙酮酸脱氢酶系(三个酶)丙酮酸乙酰-COA1.生成乙酰基(丙酮酸脱羧酶)2.转乙酰基,与COA
13、-SH生成乙酰-COA(乙酰移换酶酶)3.硫辛酸复原(二氢硫辛酸脱氢酶),丙酮酸脱氢酶系,丙酮酸脱氢酶系,催化丙酮酸转变为乙酰CoA 的反应步骤,反应历程可以分为4步:1、丙酮酸脱羧反应 E1 使丙酮酸的酮基的加成,挂在TPP上(羰基碳带正电性,TPP带有负离子)脱羧生成羟乙基-TPP,并将乙酰基转给E2 2、E2使乙酰基转移到CoA分子上形 成乙酰-CoA 3、E3催化E2的氧化复原(还原型酶脱H氧化,形成氧化型的酶)而E3 被还原打开二硫键,形成-SH,再将两个H交给E3自身的FADFADH2 4、还原型的E3再氧化复原:E3-FADH2把2H交给NAD+。,丙酮酸脱氢酶系,注意!,产生的
14、乙酰-COA进入三羧酸循环产生的NADH+H+进入呼吸链产生能量。,2.三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle),P172(tricarboxylic acid cycleTCAC),有氧条件 多次脱氢 呼吸链配合 ATP贮能。氧化彻底 充分放能 发生部位 线粒体中,名称来历,2.三羧酸循环,多次脱氢(GTP生成),循环结局,TCAC名称的来历:首先草酰乙酸和乙酰CoA缩合成具有三个羧基的柠檬酸开始的一个循环故此得名(又称柠檬酸循环citric cycle?,找一找途径要点,起始物和起始产物 脱氢和辅酶脱羧、底物磷酸化何物被消耗,预热环节,看看图纵览全貌P172,跟踪化学
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