糖酵解PPT精品文檔

1、1糖酵解糖酵解EMP途徑途徑2糖酵解概述糖酵解概述發(fā)生在所有的活細(xì)胞發(fā)生在所有的活細(xì)胞位于細(xì)胞液位于細(xì)胞液 共有十步反應(yīng)組成共有十步反應(yīng)組成在所有的細(xì)在所有的細(xì)胞都相同，但速率不同。胞都相同，但速率不同。兩個(gè)階段：兩個(gè)階段： 第一個(gè)階段第一個(gè)階段投資階段或引發(fā)階投資階段或引發(fā)階段段: 葡萄糖葡萄糖 F-1,6-2P 2G-3-P第二個(gè)階段第二個(gè)階段獲利階段：產(chǎn)生獲利階段：產(chǎn)生2丙酮酸丙酮酸+2ATP丙酮酸的三種命運(yùn)丙酮酸的三種命運(yùn)3糖酵解的兩階段反應(yīng)糖酵解的兩階段反應(yīng)葡萄糖葡萄糖 ( (6C) 甘油醛甘油醛-3-3磷酸磷酸 (2 - 3C) (G3P 或或GAP)2 ATP - 消化消化0 A

2、TP - 產(chǎn)生產(chǎn)生0 NADH - 產(chǎn)生產(chǎn)生2ATP2ADP + PC-C-C-C-C-CC-C-CC-C-C 甘油醛甘油醛-3-3-磷酸磷酸 (2 - 3C) (G3P 或或 GAP) 丙酮酸丙酮酸 (2 - 3C) (PYR)0 ATP - 消耗消耗4 ATP - 產(chǎn)生產(chǎn)生2 NADH - 產(chǎn)生產(chǎn)生4ATP4ADP + PC-C-C C-C-CC-C-C C-C-CGAPGAP (PYR) (PYR)6糖酵解的全部反應(yīng)糖酵解的全部反應(yīng)7 你所要記憶的是總反應(yīng)、三步限速步驟、三種特異性抑制劑、兩步底物磷酸化反應(yīng)和主要的調(diào)控機(jī)制。 你不需要記住任何代謝物的結(jié)構(gòu)式你不需要記住任何代謝物的結(jié)構(gòu)式8

3、糖酵解第一階段的反應(yīng)糖酵解第一階段的反應(yīng)第一步反應(yīng)第一步反應(yīng)葡萄糖的磷酸化葡萄糖的磷酸化己糖激酶或葡萄糖激酶引發(fā)反應(yīng)ATP被消耗，以便后面得到更多的ATPATP的消耗是葡萄糖的磷酸化能夠自發(fā)地進(jìn)行9己糖激酶和葡萄糖激酶己糖激酶和葡萄糖激酶 糖酵解的第一步反應(yīng)；糖酵解的第一步反應(yīng)；G 是一個(gè)大的負(fù)值是一個(gè)大的負(fù)值 葡萄糖的磷酸化至少有兩個(gè)意義：首先葡萄糖因此帶上負(fù)電葡萄糖的磷酸化至少有兩個(gè)意義：首先葡萄糖因此帶上負(fù)電荷，極性猛增，很難再?gòu)募?xì)胞中荷，極性猛增，很難再?gòu)募?xì)胞中“逃逸逃逸”出去；其次葡萄糖出去；其次葡萄糖由此變得不穩(wěn)定，有利于它在細(xì)胞內(nèi)的進(jìn)一步代謝。由此變得不穩(wěn)定，有利于它在細(xì)胞內(nèi)的進(jìn)

4、一步代謝。己糖激酶和葡萄糖激酶的比較己糖激酶和葡萄糖激酶的比較己糖激酶葡萄糖激酶存在幾乎所有的細(xì)胞肝細(xì)胞底物特異性葡萄糖、甘露糖、氨基葡萄糖、果糖、2-脫氧葡萄糖等己糖葡萄糖和2-脫氧葡萄糖對(duì)葡萄糖的Km0.1mM10mM產(chǎn)物反饋抑制G-6-P反饋抑制不受G-6-P反饋抑制基因表達(dá)組成酶誘導(dǎo)酶1011葡萄糖在細(xì)胞內(nèi)磷酸化以后不能再離開(kāi)細(xì)胞葡萄糖在細(xì)胞內(nèi)磷酸化以后不能再離開(kāi)細(xì)胞12己糖激酶的己糖激酶的“誘導(dǎo)契合誘導(dǎo)契合”13葡萄糖與己糖激酶的結(jié)合誘導(dǎo)酶發(fā)生大的構(gòu)象變化上述底物誘導(dǎo)的裂縫閉合現(xiàn)象不僅僅發(fā)現(xiàn)在己糖激酶，實(shí)際上在參與糖酵解的其它幾種激酶分子上也能夠觀測(cè)到，這說(shuō)明它已成為各種激酶的共同特

5、征。使用少一個(gè)C原子的木糖代替葡萄糖，結(jié)果發(fā)現(xiàn)己糖激酶能夠催化ATP水解。ATP之所以發(fā)生水解，很可能是因?yàn)轶w積較小的木糖進(jìn)入活性中心以后，無(wú)法趕走“水分子”，誘使酶“上當(dāng)受騙”而將ATP的-磷酸轉(zhuǎn)移給留在活性中心的水分子上的羥基所致。14葡糖-6-磷酸轉(zhuǎn)變成果糖-6-磷酸 這是一步異構(gòu)化反應(yīng)，反應(yīng)的機(jī)制牽涉到不穩(wěn)定的烯二醇中間體。通過(guò)此反應(yīng)，酮基從1號(hào)位變到2號(hào)，這既為下一步磷酸化反應(yīng)創(chuàng)造了條件，也有利于后面由醛縮酶催化的C-3和C-4之間的斷裂反應(yīng)。2-脫氧葡萄糖-6-磷酸也能夠與此酶的活性中心結(jié)合，但由于不能形成烯二醇中間物，所以無(wú)法完成反應(yīng)，反而因?yàn)樗紦?jù)活性中心而抑制酶的活性?，F(xiàn)已發(fā)

6、現(xiàn)磷酸己糖異構(gòu)酶是一種兼職蛋白，除了參與糖酵解以外，它還是一種神經(jīng)生長(zhǎng)因子。1516反應(yīng)反應(yīng)3: 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶是糖酵解的限速步驟是糖酵解的限速步驟! ! L糖酵解第二次引發(fā)反應(yīng)糖酵解第二次引發(fā)反應(yīng)L有大的自由能降低，受到高度的調(diào)控有大的自由能降低，受到高度的調(diào)控1718C6 被切成 2 C3 有兩類(lèi)醛縮酶，第一類(lèi)來(lái)源于動(dòng)物，為共價(jià)催化，在反應(yīng)中，底物與活性中心的賴(lài)氨酸殘基形成共價(jià)的Schiff氏堿中間物；第二類(lèi)主要來(lái)源于其它生物，其活性中心含有二價(jià)的Zn2，為金屬催化。如何證明第一類(lèi)醛縮酶生成Schiff氏堿中間物?192021磷酸二羥丙酮轉(zhuǎn)變成甘油醛-3-磷酸反應(yīng)機(jī)制涉及烯二醇中

7、間體活性中心的Glu充當(dāng)廣義堿 TIM是一種近乎完美的酶（為什么？） 反應(yīng)速率僅僅受到底物與酶碰撞的速率決定。2223磷酸丙糖異構(gòu)酶的作用機(jī)理磷酸丙糖異構(gòu)酶的作用機(jī)理24TIM具有獨(dú)特的防止副反應(yīng)發(fā)生的機(jī)制，在反應(yīng)中形成了磷酸烯二醇中間物，這樣的中間物如果離開(kāi)酶分子，在溶液中很容易釋放出磷酸根生成丙二醛，而能異構(gòu)化生成甘油醛-3-磷酸的并不多。但是，在細(xì)胞內(nèi)形成丙二醛的可能性幾乎為零，這是因?yàn)楫?dāng)烯二醇中間物形成以后，酶的構(gòu)象發(fā)生變化，其分子上一段由10個(gè)氨基酸殘基組成的環(huán)像一個(gè)蓋子堵住了活性中心，致使烯二醇中間物無(wú)法離開(kāi)酶分子，只能異構(gòu)化成甘油醛-3-磷酸。當(dāng)甘油醛-3-磷酸形成以后，上述環(huán)消

8、失，產(chǎn)物得以釋放。 25糖酵解糖酵解- -第二個(gè)階段的反應(yīng)第二個(gè)階段的反應(yīng)產(chǎn)生產(chǎn)生4 ATP 導(dǎo)致糖酵解凈產(chǎn)生2ATP 涉及兩個(gè)高能磷酸化合物. 1,3 BPG PEP 26甘油醛甘油醛-3-3-磷酸被氧化成甘油酸磷酸被氧化成甘油酸-1,3-1,3-二磷酸二磷酸 這是整個(gè)糖酵解途徑唯一的一步氧化還原反應(yīng) 產(chǎn)生1,3-BPG和NADH 為巰基酶，使用共價(jià)催化，碘代乙酸和有機(jī)汞能夠抑制此酶活性。砷酸在化學(xué)結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)與Pi極為相似，因此可以代替無(wú)機(jī)磷酸參加反應(yīng)，形成甘油酸-1-砷酸-3-磷酸，但這樣的產(chǎn)物很不穩(wěn)定，很快就自發(fā)地水解成為甘油酸-3-磷酸并產(chǎn)生熱，無(wú)法進(jìn)入下一步底物水平磷酸化反應(yīng)。由

9、于甘油酸-1-砷酸-3-磷酸的自發(fā)水解，將導(dǎo)致ATP合成受阻，影響細(xì)胞的正常代謝，這就是砷酸有毒性的原因。272829甘油醛甘油醛-3-3-磷酸脫氫酶的抑制劑作用機(jī)理磷酸脫氫酶的抑制劑作用機(jī)理30從高能磷酸化合物合成ATP這是一步底物水平的磷酸化反應(yīng)紅細(xì)胞內(nèi)存在生成2,3-BPG的支路313233磷酸基團(tuán)從 C-3轉(zhuǎn)移到C-2 不同來(lái)源的磷酸甘油酸變位酶具有不同的催化機(jī)制，一類(lèi)需要2,3-BPG作為輔助因子，并需要活性中心的一個(gè)His殘基；另一類(lèi)則不需要2,3-BPG，其變位實(shí)際上是甘油酸-3-磷酸分子內(nèi)的磷酸基團(tuán)的轉(zhuǎn)移。3435依賴(lài)于甘油酸依賴(lài)于甘油酸-2,3-2,3-二磷酸的磷酸甘油酸變位

10、酶的作用機(jī)制二磷酸的磷酸甘油酸變位酶的作用機(jī)制3637甘油酸-2-磷酸轉(zhuǎn)變成 PEP 烯醇化酶的作用在于促進(jìn)甘油酸-2-磷酸上某些原子的重排從而形成具有較高的磷酸轉(zhuǎn)移勢(shì)能的高能分子。氟合物能夠與Mg 2和磷酸基團(tuán)形成絡(luò)化物，而干擾甘油酸-2-磷酸與烯醇化的結(jié)合從而抑制該酶的活性。 3839反應(yīng)反應(yīng)10: 10: 丙酮酸激酶丙酮酸激酶PEP轉(zhuǎn)化成丙酮酸，同時(shí)產(chǎn)生轉(zhuǎn)化成丙酮酸，同時(shí)產(chǎn)生 ATP 產(chǎn)生兩個(gè)產(chǎn)生兩個(gè)ATP，可被視為糖酵解途徑最后的，可被視為糖酵解途徑最后的能量回報(bào)。能量回報(bào)。G為為大的大的負(fù)值負(fù)值受到調(diào)控受到調(diào)控! 4041NADH和丙酮酸的去向和丙酮酸的去向有氧還是無(wú)氧？有氧還是無(wú)氧

11、？ 在有氧狀態(tài)下在有氧狀態(tài)下NADH和丙酮酸的命運(yùn)和丙酮酸的命運(yùn) （1）NADH的命運(yùn)的命運(yùn) NADH在呼吸鏈被徹底氧化成H2O并產(chǎn)生更多的ATP。（2）丙酮酸的命運(yùn)）丙酮酸的命運(yùn) 丙酮酸經(jīng)過(guò)線(xiàn)粒體內(nèi)膜上丙酮酸運(yùn)輸體與質(zhì)子一起進(jìn)入線(xiàn)粒體基質(zhì)，被基質(zhì)內(nèi)的丙酮酸脫氫酶系氧化成乙酰-CoA 在缺氧狀態(tài)或無(wú)氧狀態(tài)下在缺氧狀態(tài)或無(wú)氧狀態(tài)下NADH和丙酮酸的命運(yùn)和丙酮酸的命運(yùn)（1）乳酸發(fā)酵）乳酸發(fā)酵（2）酒精發(fā)酵）酒精發(fā)酵42線(xiàn)粒體內(nèi)膜上的甘油線(xiàn)粒體內(nèi)膜上的甘油-3-3-磷酸和蘋(píng)果酸磷酸和蘋(píng)果酸- -天冬氨酸穿梭系統(tǒng)天冬氨酸穿梭系統(tǒng) 43蘋(píng)果酸蘋(píng)果酸- -天冬氨酸穿梭系統(tǒng)天冬氨酸穿梭系統(tǒng)44甘油甘油-3-3-磷酸穿梭系統(tǒng)磷酸穿梭系統(tǒng) 45丙酮酸的代謝去向丙酮酸的代謝去向46調(diào)控的有力證據(jù)調(diào)控的有力證據(jù)! 標(biāo)準(zhǔn)的 G 值分散分布：+和- 細(xì)胞內(nèi)多數(shù)G 接近0，10步反應(yīng)中有3步具有較大的自由能降低 G 為較大負(fù)值的反應(yīng)是調(diào)