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第五章糖酵解..ppt

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2025-09-07 14:37

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1、第五章糖代谢,一、概述二、糖的分解代谢三、糖原合成与分解四、糖异生五、血糖及其调节,第一节概述,（一）糖的生理功能 1、氧化功能（最主要，16.7kJ/g）能量供应顺序：糖类脂肪蛋白质 2、构成机体组织细胞 3、参与构成生物活性物质,（二）、糖的消化吸收,（少量）,（主要）,（三）糖代谢的概况,第二节糖的分解代谢,一、糖酵解 1 、概念：葡萄糖或糖原在无氧条件下分解成乳酸的过程，成为糖的无氧氧化。此过程与酵母菌的生醇发酵过程相似，又称为糖酵解。 2、过程：、葡萄糖分解成丙酮酸并伴随着ATP的生成（糖酵解途径-EMP）（十步反应）、丙酮酸转变成乳酸(乳酸发酵), 葡萄

2、糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖,己糖激酶 (hexokinase),（一）、糖酵解的途径,己糖激酶能催化一切己糖(如D-果糖、D-甘露糖等，但对葡萄糖亲和力较大)，存在于细菌、酵母及多种动植物中；葡萄糖激酶只能催化葡萄糖转变为6-磷酸-葡萄糖，只存在于肝脏，肌肉中没有。肝脏中的葡萄糖激酶量比己糖激酶量高。,己糖激酶与葡萄糖激酶的区别：, 6-磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖,磷酸己糖异构酶,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖 (fructose-6-phosphate, F-6-P), 6-磷酸果糖转变为1,6-二磷酸果糖,磷酸果糖激酶-1,磷酸果糖激酶-1(phosphfructokinase-1，PF

3、K-1),ATP ADP,Mg2+,6-磷酸果糖,1,6-二磷酸果糖 F-1,6-2P),1）需要二价金属离子Mg2+或Mn2+作为辅助因子； 2）别构酶：ATP是其别构抑制剂，柠檬酸、脂肪酸可增强其抑制作用，ADP、AMP、无机磷是其别构激活剂； 3）限速酶：糖酵解中最重要的限速酶。,磷酸果糖激酶-1（PFK-1）特性：,1,6-二磷酸果糖, 磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖,磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油醛,+,磷酸丙糖异构酶,磷酸丙糖异构酶 (phosphotriose isomerase),3-磷酸甘油醛,磷酸二羟丙酮, 磷酸丙糖的同分异构化, 3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸,3-磷

4、酸甘油醛脱氢酶,3-磷酸甘油醛脱氢酶 (glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase), 1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸,磷酸甘油酸激酶,ADP ATP,1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinase),化学反应过程中，底物分子内部能量重新分布，生成高能键，使ADP磷酸化生成ATP的过程.,底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation),高能化合物类型,1,3-二磷酸甘油酸, 3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸,磷酸甘油酸变位酶,磷酸甘油酸变位酶 (pho

5、sphoglycerate mutase), 2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸,2-磷酸甘油酸,+ H2O,磷酸烯醇式丙酮酸 (phosphoenolpyruvate, PEP),高能化合物类型,丙酮酸激酶 (pyruvate kinase), 磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸，并通过底物水平磷酸化生成ATP,b,-,-,-,-,磷酸己糖异构酶,己糖激酶,磷酸果糖激酶,磷酸丙糖异构酶,3-磷酸甘油醛脱氢酶,磷酸甘油醛激酶,变位酶,烯醇化酶,丙酮酸激酶,糖酵解小结, 反应部位：胞浆糖酵解是一个不需氧的产能过程反应全过程中有三步不可逆的反应,1mol 葡萄糖酵解过程中所产生的ATP mol数

6、,反应,ATP mol数,葡萄糖葡萄糖-6-磷酸,-1,果糖-6-磷酸果糖-1，6-二磷酸,-1,甘油酸-1，3-二磷酸甘油酸-3-磷酸,+12,烯醇式丙酮酸磷酸丙酮酸,+12,净产生ATP mol数,+2,（二）、糖酵解的调节,关键酶,调节方式, 别构调节, 共价修饰调节,(一) 己糖激酶或葡萄糖激酶,6-磷酸葡萄糖可反馈抑制己糖激酶，但肝葡萄糖激酶不受其抑制。,长链脂肪酰CoA可别构抑制肝葡萄糖激酶。,（二） 6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1),* 别构调节,别构激活剂：AMP; ADP; F-1,6-2P; F-2,6-2P,别构抑制剂：柠檬酸; ATP（高浓度）,（三）丙酮酸激酶,1

7、. 别构调节,别构抑制剂：ATP, 丙氨酸,别构激活剂：1,6-二磷酸果糖,2. 共价修饰调节,（三）、糖酵解的生理意义,1. 是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。,2. 是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。, 无线粒体的细胞，如：红细胞, 代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞,O2,O2,G,6-磷酸葡萄糖丙酮酸,丙酮酸乙酰CoA,三羧酸循环,H+ + e,O2,H2O,CO2,胞液线粒体,葡萄糖有氧氧化概况,二、葡萄糖的有氧氧化糖在有氧的条件下，彻底分解成H2O和CO2，同时释放出能量的过程。,(1),(2),(3),有氧氧化反应过程（一）葡萄糖分解成丙酮酸（二）丙酮

8、酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A （三）乙酰辅酶A进入三羧酸循环,丙酮酸的有氧氧化（一）丙酮酸的氧化脱羧（二）三羧酸循环的化学途径（三）葡萄糖氧化分解所产生的能量（四）三羧酸循环的生物学意义,CH3COCOOH + HS-CoA,丙酮酸脱氢酶系,CH3COSCoA,NAD+,NADH+H+,CO2,（一）丙酮酸的氧化脱羧,丙酮酸脱氢酶系-丙酮酸氧化脱羧酶系丙酮酸硫辛酸氧化还原酶（ E1）二氢硫辛酰胺转乙酰酶（E2）二氢硫辛酰胺脱氢酶（E3）,辅助因子焦磷酸硫胺素(TPP) 硫辛酸 FAD NAD+ CoA Mg2+,丙酮酸氧化脱羧作用,丙酮酸脱氢酶（E1）二氢硫辛酰胺转乙酰酶（E2）

9、二氢硫辛酰胺脱氢酶（E3）,丙酮酸氧化脱羧的总反应式：,（二）三羧酸循环化学途径,1.乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合形成柠檬酸,Citrate synthase柠檬酸合酶,单向不可逆柠檬酸合酶是一个调控酶，是柠檬酸循环中的限速酶,+,柠檬酸,乙酰辅酶A,草先乙酸,2.柠檬酸异构化生成异柠檬酸（顺乌头酸酶催化）,柠檬酸,顺乌头酸,异柠檬酸,3.异柠檬酸氧化脱羧生成-酮戊二酸,TCA中第一次氧化作用、脱羧过程三羧酸到二羧酸的转变异柠檬酸脱氢酶为第二个关键酶,异柠檬酸脱氢酶 Isocitrate dehydyogenase,异柠檬酸,4. -酮戊二酸氧化脱羧成为琥珀酰辅酶A,-酮戊二酸脱氢酶系,T

10、CA中第二次氧化作用、脱羧过程琥珀酰辅酶A为高能磷酸化合物 -酮戊二酸脱氢酶复合体与丙酮酸脱氢酶复合体相似 -酮戊二酸脱氢酶-E1 TPP、硫辛酸、NAD+、Mg2+ 琥珀酰转移酶-E2 COA、FAD 二氢硫辛酸脱氢酶-E3,NAD+ NADH+H+ HSCoA CO2,琥珀酰辅酶A,5.琥珀酰COA转化成琥珀酸，并生成GTP,TCA中唯一底物水平磷酸化直接产生高能磷酸化合物的步骤 GTP+ADP GDP+ATP,6.琥珀酸脱氢生成延胡索酸,+FAD,+FADH2,琥珀酸脱氢酶,TCA中第三次氧化的步骤丙二酸为该酶的竞争性抑制剂开始四碳酸之间的转变,2H,7.延胡索酸被水化生成苹果酸

11、,延胡索酸酶,8.苹果酸脱氢生成草酰乙酸,L苹果酸脱氢酶,TCA中第四次氧化的步骤,-,2H,异柠檬酸脱氢酶,柠檬酸合成酶,-酮戊二酸脱氢酶系,TCA循环特点：（1）进行部位：主要是线粒体（2）关键酶：柠檬酸合酶，异柠檬酸脱氢酶，-酮戊二酸脱氢酶系（3）三羧酸循环： 4次脱氢（其中三次以NAD+为受氢体,一次以FAD为受氢体） 2次脱羧 3个关键酶 1次底物水平磷酸化每循环一周产生12个ATP （4）三羧酸循环的中间产物不会因参与循环而被消耗，但可以参加其他代谢而被消耗, 草酰乙酸,丙酮酸,丙氨酸,CH3,C = O + CO2,COOH,COOH,COOH,CH2,C O,生物素,

12、丙酮酸羧化酶,丙酮酸,草酰乙酸,（三）葡萄糖氧化分解所产生的能量,1、糖酵解： 1分子葡萄糖 2分子丙酮酸，共消耗了2个ATP，产生了4 个ATP，实际上净生成了2个ATP，同时产生2个NADH相当于6ATP,2、丙酮酸氧化脱羧：丙酮酸乙酰CoA，生成1个NADH，生成3ATP x 2 3、三羧酸循环：乙酰CoA CO2和H2O，产生一个GTP（相当于ATP） 3个NADH和1个FADH2，共生成12ATP x 2,葡萄糖有氧分解共产生38个ATP,1、三羧酸循环是糖、脂、蛋白质三大物质最终氧化的共同途径 2、三羧酸循环是糖、脂、某些氨基酸代谢联系和互变的枢纽 3、三羧酸循环是体内产生

13、CO2和能量的主要机制之一一分子葡萄糖经EMP和TCA彻底氧化成H2O、CO2，可生成38个ATP 4、中间产物可以为其他物质的合成提供C骨架,（四）三羧酸循环的生物学意义,三、磷酸戊糖途径,磷酸戊糖途径是糖酵解途径的一条旁路，所以又称磷酸戊糖旁路。在胞浆中进行。磷酸戊糖途径反应的主要特点是：6-磷酸葡萄糖直接氧化脱氢和脱羧，脱氢酶的辅酶不是NAD+而是NADP+，产生的NADPH+H+主要作为生物合成的氢供体，而不是将氢传递给O2进行氧化；反应过程中无ATP的产生与消耗。,磷酸戊糖途径概况,磷酸戊糖途径的生理意义,1为核酸的生物合成提供核糖。 2提供NADPH+H作为供氢体参与多种代谢

14、反应。 NADPH+H是体内许多合成代谢的供氢体；如脂肪酸及胆固醇等物质的合成 NADPH+H参与体内羟化反应；药物，毒素等的生物转化。 NADPH+H用于维持谷胱甘肽的还原状态。NADPH作为谷胱甘肽还原酶的辅酶，可以维持细胞中还原型谷胱甘肽（GSH）的正常含量，从而对维持细胞特别是红细胞膜的完整性有重要作用。,第三节糖原的合成与分解,糖原 (glycogen) 是糖的贮存形式。（肝糖原与肌糖原）性状：树枝状糖原分子只有一个还原端（1位的羟基是自由的）。糖原的合成分解都是在非还原端（4位的羟基是自由的）上进行的。,1、主要部位：肝脏，肌肉 2、过程：,葡萄糖 + ATP,己糖激酶,葡萄

15、糖激酶（肝）,6-磷酸G + ADP,6-磷酸G,变位酶,1-磷酸G,1-磷酸G + UTP,UDPG + PPi（焦磷酸）,UDPG + 糖元（Gn）,糖原合酶,UDP + 糖原（Gn+1）,一、糖原的合成,当链长度达到12-18个葡萄糖残基时，分枝酶就将链长约为7个葡萄糖残基的糖链移至邻近的糖链上，并以1,6-糖苷键进行连接，从而形成糖原分子的分枝。,3、特点：,（1）耗能过程，糖原合成中，每增加一个G单位，消耗2个 P。（2）关键酶：糖原合酶。（3）UDPG是葡萄糖的活性形式，是葡萄糖基的供体。,二、糖原的分解代谢,糖原分解习惯上指肝糖原分解成G。磷酸化酶是糖原分解的关键酶。肌肉

16、中无葡萄糖-6-磷酸酶。,非还原端,-1,6-糖苷键,糖原磷酸化酶,Glucose,脱支酶的转移酶活性,脱支酶的作用,脱支酶的 -1,6-糖苷酶活性,脱支酶含有葡聚糖转移酶和-1，6-葡萄糖苷酶两种活性。在磷酸化酶和脱支酶共同作用下，糖原分解的终产物是G-1-P和葡萄糖。,糖原n+1,第四节糖异生,概念：由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖异生。原料：乳酸、甘油、丙酮酸和生糖氨基酸等。部位：主要在肝脏，其次是肾脏。,一、糖异生途径,从丙酮酸生成G的具体反应过程称为糖异生途径。基本上是糖酵解的逆过程，但是糖酵解途径的三个关键酶催化的反应是放能的不可逆反应，又叫能障。需要另外的酶催化绕

17、过这三个能障。,葡萄糖,6-P葡萄糖,6-P果糖,1，6-二P果糖,3-磷酸甘油醛,P-二羟丙酮,1，3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,丙酮酸,PEP,大多数氨基酸,TCA的中间产物,草酰乙酸,反刍动物体内乙酸、丙酸丁酸,琥珀酰C0A,糖异生途径及其前体,COOH,COOH,CH2,C O,丙酮酸羧化酶,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶,CH2,C OPO32-,COOH,丙酮酸,草酰乙酸,磷酸烯醇式丙酮酸,（1）,一、糖异生途径,ATP ADP+Pi CO2,GTP GDP+CO2,（2）,+ H2O,果糖二磷酸酶,+ Pi2-,1,6-二磷酸果糖,6-磷酸果糖,(3),OH,o

18、,OH,OH,OH,CH2OP32-,+ H2O,葡萄糖6磷酸酶,OH,o,OH,OH,OH,CH2OH,6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,特点：,关键酶：丙酮酸羧化酶，磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶，果糖二磷酸酶，葡萄糖磷酸酶,二、糖异生的生理意义,（一）维持血糖浓度的相对恒定（二）有利于乳酸的利用（乳酸循环）（三）调节酸碱平衡,乳酸循环,当肌肉在缺氧或剧烈运动时，肌糖原经酵解产生大量乳酸，通过血液循环运到肝脏，在肝内异生为葡萄糖，葡萄糖可再经血液返回肌肉利用，这个循环称为乳酸循环，也叫Cori循环。意义：防止酸中毒；利于乳酸再利用。,乳酸循环,第五节血糖及其调节,一、血糖的来源与去路,二、血糖水平

19、的调节,（一）器官的调节调节血糖浓度的主要器官是肝。（二）激素调节 1.胰岛素主要是降低血糖一旦缺乏或不能正常发挥作用，就会产生糖尿病促进肌细胞、脂肪细胞摄取葡萄糖促进糖原合成，抑制糖原分解加快糖有氧氧化抑制糖异生作用减缓脂肪的动员，从而减少脂肪酸对糖氧化的抑制,2. 胰高血糖素生物学作用与胰岛素相反，是一种促进分解代谢的激素促进肝脏糖原分解、抑制糖原的合成，促进肝糖原分解抑制糖酵解、促进糖异生促进脂肪的动员,3、肾上腺素-升高血糖促进糖原分解促进糖异生 4、糖皮质激素升高血糖促进糖异生抑制肝外组织摄取和利用葡萄糖协助促进脂肪的动员,高血糖和低血糖,（一）高血糖与

20、糖尿几个名词：高血糖：空腹血糖高于7.2mmol/L 尿糖：血糖浓度高于8.8mmol/L 肾糖域：尿中不出现葡萄糖的最高血糖浓度低血糖：空腹时血糖浓度低于3.3mmol/L,糖耐量与糖耐量曲线,糖耐现象糖耐现象失常糖耐量曲线,习题,1、肌糖原不能分解补充血糖，是因为缺乏（） A 丙酮酸激酶 B 磷酸烯醇式丙酮酸 C 糖原磷酸化酶 D 葡萄糖-6-磷酸酶 E 脱枝酶 2、下列哪个酶在糖酵解和糖异生中都起作用（） A 丙酮酸激酶 B 3-磷酸甘油醛脱氢酶 C 果糖二磷酸酶 D 己糖激酶 E 葡萄糖-6-磷酸酶 3、下列哪个激素可使血糖浓度下降（） A 肾上腺素 B 胰高血糖素 C 生长素 D 糖皮质激素 E 胰岛素,4、成熟红细胞主要以糖酵解供能的原因是（） A 缺氧 B 缺少TPP C 缺少辅酶A D 缺少线粒体 E 缺少微粒体 5、主要在线粒体中进行的糖代谢途径是（） A 糖酵解 B 糖异生 C 糖原合成 D 三羧酸循环 E 磷酸戊糖途径,