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第10,11章糖酵解和三羧酸循环
氧气:不需要
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c.第三阶段——丙酮酸的去向, 有氧和无氧条件下产物不同
(1) 乳酸发酵(同型乳酸发酵)lactic fermation 动物 乳酸菌(乳杆菌、乳链球菌)
G +2ADP+ 2Pi
2乳酸 +2ATP+2水
(2)酒精发酵(酵母的第Ⅰ型发酵) alcoholic fermation
糖酵解无氧途径的产能
(1)葡萄糖的磷酸化
1. 2. 3.
反应机理:ATP的γ-磷酸基团在葡萄糖催化下,转移 到葡萄糖分子上。糖酵解中的限速酶 意义:
将葡萄糖分子磷酸化成了易参加代谢反应的活化形式; 磷酸化的葡萄糖分子带有很强的极性基团,不能透过细胞膜, 能够防止细胞内的葡萄糖分子向外渗出; 为以后底物水平磷酸化贮备了磷酸基。
利用糖酵解途径进行甘油发酵
酒精发酵之初:
C NADH +H
即:
(导致)
+
α-磷酸甘油
α-磷酸甘油脱氢酶
磷酸二羟丙酮+NADH+H+ α-磷酸甘油+H2O
α-磷酸甘油+NAD+
磷酯酶
甘油+Pi
当有了足够的乙醛作为受氢体,代谢途径的流向就不再
朝甘油方向了。将受氢体乙醛除去,则势必造成发酵液中甘 油的积累。
烯醇式丙酮酸 丙酮酸
O COH COOH C O CH3 丙酮酸
CHOH
CH2 烯醇式丙酮酸
糖酵解中的能量变化
糖酵解
伴随着生成ATP的反应序列。
——糖的共同分解途径
酵解(glycolysis)是酶将葡萄糖降解成丙酮酸并 场所:细胞质中
葡萄糖酵解的总反应式:
Glc+2Pi+2ADP+2NAD+ 2丙酮酸+2ATP+2NADH+H++2H2O
糖酵解途径实验依据
将酵母液透析后就会失去发酵能力 将酵母液加热到50℃也会失去发酵能力 由此推断发酵需要两类物质: 一是热不稳定的,不可透析的组分即酶; 二是热稳定的可透析的组分,如辅酶、 ATP、金属离子等。
糖酵解途径实验依据
酵母抽提液的发酵速度比完整酵母慢,且 逐渐缓慢直至停顿 如果加入无机磷酸盐,可以恢复发酵速度, 但不久又会再次缓慢,同时加入的磷酸盐 浓度逐渐下降。 上述现象说明在发酵过程中需要磷酸,可 能磷酸与葡萄糖代谢中间产物生成了糖磷 酸酯。完整细胞可通过ATP水解提供磷酸。
O
CHO 甘油醛3-磷酸脱氢酶 C O PO 3H 2 CHOH NAD + NADH + H + 1,3-二磷酸甘油酸 C H 2O PO 3H 2
CHOH
+
C H 2O PO 3H 2 3-磷酸甘油醛
1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸
O
O
C O PO 3H 2
CHOH C H 2O PO 3H 2 1,3-二磷酸甘油酸
糖酵解途径实验依据
碘乙酸对酵母生长有抑制作用 将葡萄糖、酵母抽提液及碘乙酸一起保温, 可以分离出少量的磷酸丙糖(主要是3-磷 酸甘油醛和磷酸二羟丙酮的平衡混合物) 因此推断磷酸己糖可能裂解为两分子三 碳糖,而碘乙酸对三碳糖进一步分解的酶 有抑制作用
糖酵解途径实验依据
氟化钠对酵母生长也有抑制作用 将1,6-二磷酸果糖或磷酸丙糖、酵母抽提 液以及氟化钠一起保温有磷酸甘油酸积累 (3-和2-磷酸甘油酸的平衡混合物) 由此推断3-磷酸甘油酸是3-磷酸甘油醛 的氧化产物,2-磷酸甘油酸又是前者变位 后的产物,氟化钠对2-磷酸甘油酸进一步 反应的酶有抑制作用
若以糖原为起始物: 糖原先经磷酸化酶作用,磷酸解为1-磷酸葡萄糖,再 由磷酸葡萄糖变位酶催化转变为 6-磷酸葡萄糖,从而 进入共同分解途径。不需要ATP(能量)
(2)G-6-P的异构化 异构化反应是以开链形式进行,异构结束后又 转变成环状结构。 己醛糖变成己酮糖。
(3)F-6-P磷酸化反应
(5) 1, 6-二磷酸果糖 两分子 3-磷酸甘
油醛
糖的裂解——EMP途径第一阶段是耗能的
Glucose
2*3磷酸-甘油醛
Glucose通过磷酸化作用为分解代谢作好准备,然后裂解为丙糖(3磷 酸-甘油醛)共5步第一阶段有两个调节酶,消耗两分子ATP
b.第二阶段—醛氧化成酸
3-磷酸甘油醛 1,3-二磷酸甘油酸
磷酸果糖激酶(PFK)特性: 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。
(4)裂解反应 1,6-二磷酸果糖在第 3与第四碳原子之 间裂解为两个三碳化合物。
磷酸戊糖途径(pentose phosphate pathway, PPP),也
称为磷酸己糖旁路(hexose monophosphate pathway/ shunt,HMP)。参与磷酸戊糖途径的酶类都分布在动物细胞
浆中,动物体中约有30%的葡萄糖通过此途径分解。
磷酸戊糖途径的两个阶段
1、氧化脱羧阶段 6 G-6-P 6H2O 6 NADP+ 6 NADPH+6H+ 6 NADP+ 6 NADPH+6H+ 6 葡萄糖酸-6-P 6CO2 6 核酮糖-5-P
第十章
糖代谢
糖代谢包括分解代谢和合成代谢
植物和某些藻类能够利用太阳能,将二氧化 碳和水合成糖类化合物,即光合作用。是自 然界规模最大的一种能量转换过程。 动物和大多数微生物所需的能量,主要是由 糖的分解代谢提供的。另方面,糖分解的中 间产物,又为生物体合成其它类型的生物分 子,如氨基酸、核苷酸和脂肪酸等,提供碳 源或碳链骨架。
Glc+2Pi+2ADP+2NAD+
——糖的共同分解途径
氧气:不需要
2丙酮酸+2ATP+2NADH+H++2H2O
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1、糖酵解 EMP途径
糖酵解的酶系 研究比较 透彻 部位:全部反 应在细胞 浆(细胞 胞液)中 进行 10步 糖酵解 Glucose ---→ 丙 酮酸 → 乳酸 可分为两个 阶段
糖的消化与吸收
人及哺乳动物:食物(淀粉,二糖如蔗糖,麦芽糖和乳糖) 口入 唾液 α-淀粉酶水解α-1,4糖苷链 (产物: 麦芽糖,麦芽三糖,α-糊精) 消化道 胰液
肠(主要) α-糊精酶(水解α-1,4和α-1,6糖苷键), 麦芽糖酶,蔗糖酶, 乳糖酶 单糖
肠粘膜细胞吸收
血液循环 单糖→肠粘膜细胞吸收→汇入肝 ---→ 各组织
糖酵解的调节
a. 磷酸果糖激酶的调节 磷酸果糖激酶(6-磷酸果糖激酶-1)是糖酵解途径最重 要的调节酶(四聚体) ATP和柠檬酸(TCA循环)是其抑制剂 磷酸果糖激酶 2,6-二磷酸果糖、AMP是其激活剂 2,6-二磷酸果糖的作用在于增加6-磷酸果糖激酶对6磷酸果糖的亲和力和取消ATP的抑制作用。6-FP有促进2, 6-二磷酸果糖的合成并抑制其水解的作用。当F-6-P浓 度升高时,即可引起2,6-二磷酸果糖浓度加大,进而 激活F-6-P激酶,这种过程为正反馈激活作用。
磷酸甘油酸激酶 ADP M g
2 +
COH CHOH
A TP
C H 2O PO 3H 2 3-磷酸甘油酸
3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸
O COH CHOH 磷酸甘油酸变位酶
M g
2 +
O COH CHOPO 3 H 2 CH 2 OH 2-磷酸甘油酸
CH 2 OPO 3 H 2
3-磷酸甘油酸
2-二磷酸甘油酸 磷酸烯丙酮酸
1940年前德国的生物化学家恩伯顿, G(Gustar Embden)和迈耶霍夫, O(Otto Meyerhof)等人的努力完全 阐明了糖酵解的整个途径,揭示了 生物化学的普遍性。因此糖酵解途 径又称Embden- Meyerhof途径(简称 EMP)。
糖酵解
场所:细胞质中
葡萄糖酵解的总反应式:
Glucose +2H3PO4+2ADP
2乳酸+2ATP+2H2O (2乙醇)
氧化一个Glucose ,净得2个ATP 若从糖原开始氧化,净得3个ATP
糖酵解的作用
化学反应历程(10步反应) 糖酵解有二重作用:一是降解产生ATP,二是 产生含碳的中间物为合成反应提供原料。 在酵解过程中有三个不可逆反应,也就是说有 三个调控步骤,分别被三个酶多点调节:己糖 激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶。己糖激酶 可以控制葡萄糖的进入,丙酮酸激酶调节酵解 的出口。
第一节 糖酵解
糖酵解葡萄糖降解成丙酮酸并伴随着生 成ATP的酶促反应序列。
糖酵解途径发现历史
1.1875年法国科学家巴斯得(L.Pasteur) 就发现葡萄糖在无氧条件下被酵母菌 分解生成乙醇的现象。 2.1897年德国的汉斯· 巴克纳兄弟(Hans buchner和Edward buchner)发现发酵 作用可以在不含细胞的酵母抽提液中 进行。
磷酸己糖旁路、HMS途径 (Hexose Monophosphate shunt)
糖酵解是机体内糖分解代谢的主要途径,但不是唯一 途径。实验研究也表明:在组织中添加酵解抑制剂如碘乙 酸或氟化物等,葡萄糖仍可以被消耗,这说明葡萄糖还有 其它的代谢途径。 许多组织细胞中都存在有另一种葡萄糖降解途径,即
2、非氧化分子重排阶段 6 核酮糖-5-P 5 果糖-6-P 5 葡萄糖-6-P