糖酵解和磷酸戊糖途徑

1、糖代謝,,食物（淀粉，二糖如蔗糖，麥芽糖和乳糖）口 唾液 α-淀粉酶水解α-1，4糖苷鏈 (產(chǎn)物: 麥芽糖,麥芽三糖,α-糊精)消化道 胰液腸（主要） α-糊精酶（水解α-1，4和α-1，6糖苷鍵）， 麥芽糖酶，蔗糖酶， 乳糖酶 單糖腸粘膜細(xì)胞吸收,,,,,,糖的消化,,脫枝酶,非還原性末端,糖原,糖原磷酸化酶,1-磷酸葡萄糖,α-（1,6）糖苷

2、酶,直鏈形式,,,,糖的吸收,血液循環(huán)單糖→腸粘膜細(xì)胞吸收→匯入肝 ---→ 各組織 吸收率 D-葡萄糖，100；D-半乳糖110 D-果糖43，D-甘露糖19，L-阿拉伯糖9吸收后其它糖在各種酶的催化下，轉(zhuǎn)化為Glucoseor(6-p-Glucose),,被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn),載體蛋白運(yùn)轉(zhuǎn)方向：高糖濃度→低糖濃度 不需耗能,,糖的吸收,,單糖吸收與Na+同向協(xié)同運(yùn)輸，需ATP,糖的吸收,,協(xié)同運(yùn)輸,葡萄糖,丙

3、酮酸,乙酰-CoA,乳酸,乙醇,糖的有氧分解,,,糖的無氧分解,Glucose 乳酸發(fā)酵糖的無氧分解(無氧呼吸) 丙酮酸 Glucose 乙醇發(fā)酵產(chǎn)能，但分解不完全，釋放的能量大大少于糖的有氧氧化,,,,,,,,,,糖酵解途徑發(fā)現(xiàn)歷史,1875年法國科學(xué)家巴斯德(L. Pasteur)就發(fā)現(xiàn)葡萄糖在無氧條件下被酵母菌分解生成乙醇的現(xiàn)象,1897年德國的巴克納兄弟(

4、Hans Buchner和Edward Buchner)發(fā)現(xiàn)發(fā)酵作用可以在不含細(xì)胞的酵母抽提液中進(jìn)行,1905年哈登(Arthur Harden)和揚(yáng)(William Young)實(shí)驗(yàn)中證明了無機(jī)磷酸的作用,1940年前德國的生物化學(xué)家恩伯頓(Gustar Embden)和邁耶霍夫(Otto Meyerhof)等人的努力完全闡明了糖酵解的整個(gè)途徑，揭示了生物化學(xué)的普遍性。因此糖酵解途徑又稱Embden-Meyerhof Pathway

5、(簡稱EMP),,糖酵解途徑實(shí)驗(yàn)依據(jù)（1）,酵母抽提液的發(fā)酵速度比完整酵母慢，且逐漸緩慢直至停頓如果加入無機(jī)磷酸鹽，可以恢復(fù)發(fā)酵速度，但不久又會(huì)再次緩慢，同時(shí)加入的磷酸鹽濃度逐漸下降,上述現(xiàn)象說明在發(fā)酵過程中需要磷酸，可能磷酸與葡萄糖代謝中間產(chǎn)物生成了糖磷酸酯。完整細(xì)胞可通過ATP水解提供磷酸,,糖酵解途徑實(shí)驗(yàn)依據(jù)（2）,碘乙酸對酵母生長有抑制作用將葡萄糖、酵母抽提液及碘乙酸一起保溫，可以分離出少量的磷酸丙糖（主要是3-磷酸甘油醛和

6、磷酸二羥丙酮的平衡混合物）,因此推斷磷酸己糖可能裂解為兩分子三碳糖，而碘乙酸對三碳糖進(jìn)一步分解的酶有抑制作用,,糖酵解途徑實(shí)驗(yàn)依據(jù)（3）,氟化鈉對酵母生長也有抑制作用將1,6-二磷酸果糖或磷酸丙糖、酵母抽提液以及氟化鈉一起保溫有磷酸甘油酸積累（3-和2-磷酸甘油酸的平衡混合物）,由此推斷3-磷酸甘油酸是3-磷酸甘油醛的氧化產(chǎn)物，2-磷酸甘油酸又是前者變位后的產(chǎn)物，氟化鈉對2-磷酸甘油酸進(jìn)一步反應(yīng)的酶有抑制作用,,糖酵解途徑實(shí)驗(yàn)依據(jù)（4

7、）,將酵母液透析后就會(huì)失去發(fā)酵能力將酵母液加熱到50℃也會(huì)失去發(fā)酵能力將經(jīng)過透析失活的酵母液混合在一起后又恢復(fù)發(fā)酵能力,由此推斷發(fā)酵需要兩類物質(zhì)：一是熱不穩(wěn)定的，不可透析的組分即酶；二是熱穩(wěn)定的可透析的組分，如輔酶、ATP、金屬離子等,,糖酵解途徑（EMP）,EMP：Glucose或糖原在無氧情況下經(jīng)一系列中間代謝分解為丙酮酸的途徑。 糖酵解的酶系研究比較透徹部位：全部反應(yīng)在細(xì)胞漿（細(xì)胞胞液）中進(jìn)行氧氣：不需要

8、 10步糖酵解 Glucose ---→ 丙酮酸 共分為兩個(gè)階段,,糖酵解,,第一階段,第二階段,耗能,產(chǎn)能,,葡萄糖,,,6-磷酸果糖,,,,ATP,ATP,,兩個(gè)調(diào)節(jié)酶，消耗兩分子ATP,a. EMP途徑第一階段,消耗2個(gè)ATP,己糖激酶,,,,,不易被氧化,,醇羥基易被氧化,,,,磷酸果糖激酶 PFK,限速步驟,,,,磷酸二羥丙酮,3-磷酸甘油醛,,,磷酸二羥丙酮,,醛縮酶,,,,b.第

9、二階段—醛氧化成酸，產(chǎn) 4 ATP,3-磷酸甘油醛,1,3-二磷酸甘油酸 1,3-BPG,,超高能量的?；姿?3-磷酸甘油醛脫氫酶,碘乙酸（烷化劑）是該酶的抑制劑,磷酸甘油酸激酶,1,3-二磷酸甘油酸 1,3-BPG,3-磷酸甘油酸,第一次底物水平磷酸化（p296）,磷酸甘油酸變位酶,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,脫水過程中分子內(nèi)部能量重新分布，形成高能磷酸化合物,2-磷酸甘油酸,磷酸烯醇式丙酮酸

10、 PEP,,超高能量的磷酸基,,C2氧化C3還原,烯醇化酶,調(diào)節(jié)酶,丙酮酸激酶,親核取代反應(yīng),第二次底物水平磷酸化,,,c.第三階段——丙酮酸的去向,糖酵解(無氧),發(fā)酵,乳酸脫氫酶,丙酮酸脫羧酶輔酶TPP,乙醇脫氫酶,NAD＋再生,,噻唑環(huán)N-3位的正電荷性質(zhì)有助于C-2位失去質(zhì)子變成負(fù)碳離子，從而易于和羰基發(fā)生加成反應(yīng)，有利于促進(jìn)脫羧等類型的反應(yīng)。,TPP在涉及靠近羰基的鍵的裂解反應(yīng)和涉及活性醛基從一個(gè)碳原子轉(zhuǎn)移到另

11、一個(gè)碳原子的基團(tuán)重排反應(yīng)中起著重要作用。,,Glucose +2Pi+2ADP 2乳酸+2ATP+2H2O,,氧化一個(gè)Glucose ，凈得2個(gè)ATP若從糖原開始氧化，凈得3個(gè)ATP,乳酸生成的總反應(yīng)式：,2、糖酵解的生理意義:是保證組織在氧供應(yīng)不足時(shí)提供生命活動(dòng)所需能量，是一種有效的補(bǔ)充手段，特別是激烈運(yùn)動(dòng)時(shí)肌肉組織的產(chǎn)能. 3、生醇發(fā)酵：酵母及部分微生物 終產(chǎn)物：乙醇，總反應(yīng)：Glucose+2H3P

12、O4+2ADP → 2C2H5OH+2CO2+2ATP+2H20糖酵解與生醇發(fā)酵從Glucose→丙酮酸的各步反應(yīng)兩者完全相同,2,3-二磷酸甘油酸的代謝,10％,糖酵解的調(diào)節(jié),a．己糖激酶的調(diào)節(jié)己糖激酶—?jiǎng)e構(gòu)酶 骨骼肌己糖激酶受產(chǎn)物的反饋抑制調(diào)節(jié) 肝的葡萄糖激酶不受產(chǎn)物濃度調(diào)節(jié)， 保證Glucose在肝內(nèi)轉(zhuǎn)化(如糖原合成) b. 丙酮酸激酶的

13、調(diào)節(jié) 別構(gòu)酶 ATP是其別構(gòu)抑制劑 1，6-二磷酸果糖是其別構(gòu)激活劑， 有利于酵解的進(jìn)行,,,c. 磷酸果糖激酶的調(diào)節(jié) 磷酸果糖激酶（6-磷酸果糖激酶-1）是糖酵解途徑最重要的調(diào)節(jié)酶（四聚體） ATP和檸檬酸（TCA循環(huán)）是其別構(gòu)抑制劑磷酸果糖激酶 2，6-二磷酸果糖、AMP是其別構(gòu)激活劑 2

14、，6-二磷酸果糖的作用在于增加6-磷酸果糖激酶-1對6-磷酸果糖的親和力和取消ATP的抑制作用。6-FP有促進(jìn)2，6-二磷酸果糖的合成并抑制其水解的作用。當(dāng)F-6-P濃度升高時(shí)，即可引起2，6-二磷酸果糖濃度加大，進(jìn)而激活F-6-P激酶-1，這種過程為正反饋激活作用。,糖酵解的調(diào)節(jié),,,,6-磷酸果糖（+）磷酸果糖激酶-2,,果糖二磷酸酶6-磷酸果糖（-）,,磷酸果糖激酶的調(diào)節(jié),糖酵解(a),糖酵解(b),,,,,,,,,,,糖異生

15、,糖原合成,糖原降解,磷酸戊糖途徑HMS,也稱磷酸戊糖途徑 在細(xì)胞漿中進(jìn)行 EMP途徑和TCA循環(huán)是糖分解代謝的主要途徑，HMS旁路是糖有氧分解的重要旁路之一（動(dòng)物體中約有30%G經(jīng)此途徑分解） 1．  磷酸戊糖途徑的反應(yīng)過程6-磷酸葡萄糖 磷酸戊糖 磷酸戊糖異構(gòu)化 第一階段 第二階段 糖分

16、子間的基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)：第三階段,,,,A磷酸戊糖的形成 第一階段,,5-磷酸核酮糖,氧化過程,,,B、磷酸戊糖的異構(gòu)化 —第二階段,磷酸戊糖異構(gòu)酶,磷酸核酮糖差向異構(gòu)酶,5-磷酸核酮糖,5-磷酸核糖,5-磷酸木酮糖,C、基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)—第三階段,轉(zhuǎn)酮醇酶的催化作用是聯(lián)系HMS途徑和EMP途徑的紐帶,戊糖和己糖途徑的紐帶,轉(zhuǎn)酮醇酶 TPP,轉(zhuǎn)醛醇酶,庚酮糖,赤蘚糖,5-磷酸核糖,5-磷酸木酮糖,轉(zhuǎn)酮醇酶 TPP,3-磷酸甘油

17、醛,3-磷酸甘油醛,6-磷酸果糖,6-磷酸果糖,基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng),每一分子6-磷酸葡萄糖進(jìn)入HMS途徑循環(huán) → 3CO2，6NADPH和1個(gè)3-P-甘油醛2分子3-P-甘油醛經(jīng)EMP逆行 → 1分子G-6-P，1分子G-6-P經(jīng)HMS途徑完全氧化，需循環(huán)兩次，產(chǎn)生12分子NADPH——細(xì)胞還原力的主力,HMS 途徑,調(diào)節(jié)酶: G-6-P脫氫酶是HMS途徑的第一個(gè)酶. 受NADPH/NADP+比例的調(diào)節(jié).,磷酸戊糖途徑的調(diào)節(jié),,磷酸戊

18、糖途徑的生理意義,① 生成5-磷酸核糖，它是核糖核酸衍生物如ATP，RNA及DNA等合成必不可少的，并聯(lián)系戊糖與己糖代謝. ② 生成NADPH，是體內(nèi)多種物質(zhì)生物合成的供氫體。NADPH對維持紅細(xì)胞的正常功能及血紅蛋白處于還原狀態(tài)，保護(hù)巰基酶及蛋白質(zhì)起到極其重要的作用。 ③ 提供能量，該途徑雖非體內(nèi)獲取能量的主要途徑，必要時(shí)可經(jīng)呼吸鏈生成ATP，每分子G-6-P經(jīng)HMS途徑代謝可產(chǎn)36分子ATP,磷酸戊糖途徑的總反應(yīng),6葡