高中生物奧賽輔導(dǎo)生化——糖代謝學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1高中生物奧賽輔導(dǎo)生化高中生物奧賽輔導(dǎo)生化糖代謝糖代謝第一頁，編輯于星期三：六點 四十五分。第1頁/共66頁第二頁，編輯于星期三：六點 四十五分。第2頁/共66頁第三頁，編輯于星期三：六點 四十五分。第3頁/共66頁第四頁，編輯于星期三：六點 四十五分。淀粉酶纖維素酶半纖維素酶果膠酶a-淀粉酶b-淀粉酶葡萄糖淀粉酶異淀粉酶麥芽糖酶蔗糖酶乳糖酶1.1 糖類水解酶第4頁/共66頁第五頁，編輯于星期三：六點 四十五分。1.2 糖類在人體中的消化糖類食物唾液淀粉酶咀嚼、部分水解HCl有限水解胰淀粉酶a-糊精、麥芽糖和少量葡萄糖糖苷酶單糖吸收第5頁/共66頁第六頁，編輯于星期三：六點 四十五分。

2、糖的吸收就是指游離的葡萄糖（單糖）進(jìn)入到生物體內(nèi)（細(xì)胞內(nèi)）的過程。糖的吸收方式主動運輸促進(jìn)擴(kuò)散基團(tuán)轉(zhuǎn)位 糖的吸收第6頁/共66頁第七頁，編輯于星期三：六點 四十五分。血糖80120 mg/100 ml4070， 120180低 高血糖的來源、去向uGlucose is very soluble source of quick and ready energy.uIt is a relatively stable and easily transported.uGlucose is the only source of energy in red blood cells第7頁/共66頁第八頁，編

3、輯于星期三：六點 四十五分。第8頁/共66頁第九頁，編輯于星期三：六點 四十五分。酵解（glycolysis): 是酶將葡萄糖降解成丙酮酸并伴隨著生成ATP的過程。它是動物、植物、微生物細(xì)胞中葡萄糖分解產(chǎn)生能量的共同代謝途徑。發(fā)酵（fermentation)：厭氧有機(jī)體把酵解生成的NADH中的氫交給丙酮酸，生成乳酸；或丙酮酸脫羧生成的乙醛，生成乙醇。2.1 概念 第9頁/共66頁第十頁，編輯于星期三：六點 四十五分。Glycolysis 第10頁/共66頁第十一頁，編輯于星期三：六點 四十五分。糖酵解概況丙酮酸Anaerobic conditionsAerobic conditionsExer

4、cising muscleYeastThe fate of glucose is varies with physiological conditions, tissues, and organisms.葡萄糖第11頁/共66頁第十二頁，編輯于星期三：六點 四十五分。2. 糖酵解是無氧條件下的反應(yīng)(fermentations);3. 糖酵解發(fā)生的部位是細(xì)胞質(zhì)；2.2.2 糖酵解概況第12頁/共66頁第十三頁，編輯于星期三：六點 四十五分。Preparatary phasePayoff phase(產(chǎn)能)22 ATP2.2.2 糖酵解概況4糖酵解途徑包括兩個階段(耗能) 2ATPNet: 2 A

5、TP； a limited amount第13頁/共66頁第十四頁，編輯于星期三：六點 四十五分。碳原子途徑磷酸途徑氧化還原反應(yīng)的電子途徑2.2.2 糖酵解概況第14頁/共66頁第十五頁，編輯于星期三：六點 四十五分。2.2.2 糖酵解概況Glucose is phosphorylated. The negative charge concentrates glucose in the cell and glucose becomes less stable. (P ，C ，e )第15頁/共66頁第十六頁，編輯于星期三：六點 四十五分。2.2.2 糖酵解概況8. Types of react

6、ions occurring in glycolysisPhosphoryl group transfer: kinase(激酶);磷酸化酶+ATPRROHO-POOO-+ADP+H+KinaseABCD激酶第16頁/共66頁第十七頁，編輯于星期三：六點 四十五分。2.2.2 糖酵解概況8. Types of reactions occurring in glycolysisPhosphoryl group shift: mutase（變位酶）RCMutaseO HHC H2O-POOO-RCOHC H2OHO-PO-OPhosphoryl shift. A phosphoryl group

7、is shifted from one oxygen atom to another within a molecule by a mutase.第17頁/共66頁第十八頁，編輯于星期三：六點 四十五分。2.2.2 糖酵解概況8. Types of reactions occurring in glycolysisIsomerization: isomerase(異構(gòu)酶);RIsomeraseCCH2OHORCCOHHOHIsomerization. A ketose (酮糖） is converted into an aldose （醛醣）, or vice versa, by an iso

8、merase.第18頁/共66頁第十九頁，編輯于星期三：六點 四十五分。2.2.2 糖酵解概況8. Types of reactions occurring in glycolysisDehydration: dehydratase（enolase, 烯醇化酶）Dehydration. A molecule of water is eliminated by a dehydratase.HDehydrataseCCO HHHHCCH+H2O第19頁/共66頁第二十頁，編輯于星期三：六點 四十五分。2.2.2 糖酵解概況8. Types of reactions occurring in gly

9、colysisAldol cleavage: aldolase（醛縮酶）Aldol cleavage. A carbon-carbon bond is split in a reversal of an aldol condensation by an aldolase.RAldolaseCCOHHCHOHRORCCOHCHOHROH第20頁/共66頁第二十一頁，編輯于星期三：六點 四十五分。糖酵解概況第21頁/共66頁第二十二頁，編輯于星期三：六點 四十五分。Preparatory phase:Phosphorylation of glucose and its conversion to

10、glyceraldehyde-3-phosphatePayoff phaseConversion of glyceraldehyde-3-phosphate to pyruvate and the coupled formation of ATP第22頁/共66頁第二十三頁，編輯于星期三：六點 四十五分。2.2.3 糖酵解的反應(yīng)葡萄糖葡萄糖-6-磷酸果糖-6-磷酸果糖-1,6-二磷酸甘油醛-3-磷酸二羥丙酮磷酸第23頁/共66頁第二十四頁，編輯于星期三：六點 四十五分。甘油醛-3-磷酸二羥丙酮磷酸1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸第24頁/共66頁第二十

11、五頁，編輯于星期三：六點 四十五分。Intermediary metabolites are phosphated（磷酸化的）第25頁/共66頁第二十六頁，編輯于星期三：六點 四十五分。(1) Glucose is Phosphorylated First to Enter GlycolysisG= -4.0 kcal mol-1Hexokinase己糖激酶第26頁/共66頁第二十七頁，編輯于星期三：六點 四十五分。(1) Glucose is Phosphorylated First to Enter Glycolysis己糖激酶與葡萄糖結(jié)合時的構(gòu)象變化第27頁/共66頁第二十八頁，編輯于星

12、期三：六點 四十五分。(2) Glucose-6-P Isomerizes from an Aldose to a Ketose G= 0.40 kcal/molPhosphoglucose Isomerase磷酸葡萄糖同分異構(gòu)酶第28頁/共66頁第二十九頁，編輯于星期三：六點 四十五分。(2) Glucose-6-P Isomerizes from an Aldose to a Ketose Phosphoglucose IsomeraseThe enzyme opens the ring, catalyzes the isomerization, and promotes the clos

13、ure of the five member ring. 第29頁/共66頁第三十頁，編輯于星期三：六點 四十五分。(3) Fructose-6-P is Further Activated by PhosphorylationPhosphofructokinasePFK（磷酸果糖激酶）G= -3.4 kcal mol-1The 2nd investment of an ATP in glycolysis.第30頁/共66頁第三十一頁，編輯于星期三：六點 四十五分。(3) Fructose-6-P is Further Activated by Phosphorylation第31頁/共66頁

14、第三十二頁，編輯于星期三：六點 四十五分。(4) Fructose-1,6-Bisphosphate is Cleaved (lysed) in the MiddleAldolase (醛縮酶）G= 5.7 kcal mol-1Reverse aldol condensation; converts a 6 carbon atom sugar to 2 molecules, each containing 3 carbon atoms.第32頁/共66頁第三十三頁，編輯于星期三：六點 四十五分。果糖-1，6-二磷酸FBP二羥丙酮磷酸（DHAP）甘油醛-3-磷酸（GAP）第33頁/共66頁第三十

15、四頁，編輯于星期三：六點 四十五分。(5) Triose phosphate InterconvertTriose phosphate isomerase丙糖磷酸異構(gòu)酶 ，TIM二羥丙酮磷酸（DHAP）甘油醛-3-磷酸（GAP）G = 1.8 kcal mol-1第34頁/共66頁第三十五頁，編輯于星期三：六點 四十五分。甘油醛-3-磷酸(5) Triose phosphate Interconvert第35頁/共66頁第三十六頁，編輯于星期三：六點 四十五分。All the DHAP is converted to glyceraldehyde 3-phosphate（GAP）. Altho

16、ugh, the reaction is reversible it is shifted to the right since glyceraldehyde 3-phosphate is a substrate for the next reactions of glycolysis. Thus, both 3-carbon fragments are subsequently oxidized.(5) Triose phosphate Interconvert二羥丙酮磷酸（DHAP）甘油醛-3-磷酸（GAP）單烯二羥負(fù)離子中間體G = 1.8 kcal mol-1第36頁/共66頁第三十七

17、頁，編輯于星期三：六點 四十五分。(6) Glyceraldehyde-3-phosphate is OxidizedGlyceraldehyde 3-phosphate DH甘油醛-3-磷酸脫氫酶，GAPDHThe energy yielding phaseG = 1.5 kcal mol-11，3二磷酸甘油酸第37頁/共66頁第三十八頁，編輯于星期三：六點 四十五分。(6) Glyceraldehyde-3-phosphate is OxidizedGAPDH碘乙酸無活性的酶甘油醛-3-磷酸脫氫酶第38頁/共66頁第三十九頁，編輯于星期三：六點 四十五分。第39頁/共66頁第四十頁，編輯于

18、星期三：六點 四十五分。(7) The anhydride phosphate in 1,3-BPG is used to generate ATPPhosphoglycerate Kinase （磷酸甘油酸激酶，PGK）Substrate-level phosphorylation （ 底物水平的磷酸化）G = -4.5 kcal mol-1Remember: 2 molecules of ATP are produced per glucose.1，3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸第40頁/共66頁第四十一頁，編輯于星期三：六點 四十五分。(8) Phosphate reversibly s

19、hifts between C2 and C3 on glyceratePhosphate shiftPhosphoglycerate mutase磷酸甘油酸變位酶G = 1.1 kcal mol-13-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸第41頁/共66頁第四十二頁，編輯于星期三：六點 四十五分。(9) The Phosphoryl Group Transfer Potential is Markedly Elevated by DehydrationEnolase（烯醇化酶）G = 0.4 kcal mol-1Dehydration reaction第42頁/共66頁第四十三頁，編輯于星期三：六點 四

20、十五分。(10) The Phosphate Group on PEP is Transferred to ADPPyruvate Kinase，丙酮酸激酶G = -7.5 kcal mol-1烯醇式酮式第43頁/共66頁第四十四頁，編輯于星期三：六點 四十五分。2nd example of substrate level phosphorylation （底物水平磷酸化）. The net yield from glycolysis （酵解） is 2 ATP.Substrate level phosphorylcation is the synthesis of ATP from ADP

21、that is not linked to the electron transport system（電子傳遞系統(tǒng)）.PEP+ADPPyr+ATP(10) The Phosphate Group on PEP is Transferred to ADP第44頁/共66頁第四十五頁，編輯于星期三：六點 四十五分。紅血球標(biāo)準(zhǔn)態(tài)Summary: G at each step of GlycolysisGlucosePyruvate第45頁/共66頁第四十六頁，編輯于星期三：六點 四十五分。Glucose + 2 Pi + 2 ADP + 2 NAD+ 2 pyruvate + 2 ATP + 2

22、NADH +2 H+The Energy released from the anaerobic conversion of glucose to pyruvate is -47 kcal mol-1. Under aerobic conditions much more chemical bond energy can be extracted from pyruvate.The question still remains: How is NAD+ supplied under anaerobic conditions? Or how is redox balance maintained

23、?Summary: The Conversion of Glucose to Pyruvate第46頁/共66頁第四十七頁，編輯于星期三：六點 四十五分。2.2.4 丙酮酸的代謝去路第47頁/共66頁第四十八頁，編輯于星期三：六點 四十五分。(1) Pyruvate is the final electron acceptor in lactic acid fermentationWhat happens to the lactate after a run?第48頁/共66頁第四十九頁，編輯于星期三：六點 四十五分。G0 = -10.46 kJ/mol(2) Acetaldehyde is

24、the final electron acceptor in alcohol fermentation第49頁/共66頁第五十頁，編輯于星期三：六點 四十五分。Remember! 酵解過程必須提供NAD+，而缺氧的情況下, NADH不能夠把H傳遞給電子傳遞鏈而產(chǎn)生NAD+；NADH的H可以選擇傳遞給產(chǎn)物從而使酵解過程得以進(jìn)行從而產(chǎn)生能量。第50頁/共66頁第五十一頁，編輯于星期三：六點 四十五分。Glucose(6C)2pyruvate(3C)n磷原子途徑 (ATP的變化):消耗G6P 的形成 1FBP的形成 1產(chǎn)生1,3-二磷酸甘油酸的形成 + 2PEP的形成 + 2u氧化還原反應(yīng)的電子途徑

25、:1,3-二磷酸甘油酸的形成終產(chǎn)物2 NADH + H+2.2.5 Overal balance of glycolysis第51頁/共66頁第五十二頁，編輯于星期三：六點 四十五分。2.2.6 Regulation of the Glycolytic pathway第52頁/共66頁第五十三頁，編輯于星期三：六點 四十五分。High levels of ATP inhibit, increased levels of AMP reverses the action of ATP.Citrate(檸檬酸） also inhibits PFK. High levels of citrate in

26、dicates that the cell is rich in biosynthetic precursors（生物合成前導(dǎo)物） emanating from the pathway.2.2. PFK is an allosteric enzyme糖酵解作用不僅是提供能量，也為生物合成提供碳骨架。第53頁/共66頁第五十四頁，編輯于星期三：六點 四十五分。2.2. PFK is an allosteric enzyme 酶的可逆變構(gòu)，磷酸化作用的調(diào)節(jié)及轉(zhuǎn)錄的控制根據(jù)不同情況下可在百萬之一秒、幾秒或幾小時內(nèi)發(fā)生變化。第54頁/共66頁第五十五頁，編輯于星期三：六點 四十五分。n這步反應(yīng)是磷酸解而不是水解.2.2.7 其它糖進(jìn)入糖酵解的途徑第55頁/共66頁第五十六頁，編輯于星期三：六點 四十五分。2.2.7 其它糖進(jìn)入糖酵解的途徑Mutase 變位酶第56頁/共66頁第五十七頁，編輯于星期三：六點 四十五分。FructoseFructokinase（激酶）Fructose-1-PFBPFructose-1-P-kinaseFructose-1-P aldolase （醛縮酶）triose kinaseglyceraldehyde-3-phosphate (G3P)2.2.7 其它糖進(jìn)入糖酵解的途徑肝臟肌肉第57頁/共66頁第五十八頁，編輯于星期三：六點 四十五分。Gala