糖酵解(葡萄糖无氧分解)
医学检验技术:糖的无氧酵解途径

医学检验技术:糖的无氧酵解途径1.概念:在无氧情况下,葡萄糖分解生成乳酸的过程。
它是体内糖代谢最主要的途径。
2.反应过程:糖酵解分三个阶段。
(1)第一阶段:葡萄糖1,6-果糖二磷酸。
①葡萄糖磷酸化成为葡萄糖-6-磷酸,由己糖激酶催化。
为不可逆的磷酸化反应,消耗1分子ATP。
②葡萄糖-6-磷酸转化为果糖-6-磷酸,磷酸己糖异构酶催化。
③果糖-6-磷酸磷酸化,转变为1,6-果糖二磷酸,由6磷酸果糖激酶催化,消耗1分子ATP。
是第二个不可逆的磷酸化反应。
是葡萄糖氧化过程中最重要的调节点。
(2)第二阶段:裂解阶段。
1,6-果糖二磷酸2分子磷酸丙糖(磷酸二羟丙酮和3-磷酸甘油醛)。
醛缩酶催化,二者可互变,最终1分子葡萄糖转变为2分子3-磷酸甘油醛。
(3)第三阶段:氧化还原阶段。
①3-磷酸甘油醛的氧化和NAD+的还原,由3-磷酸甘油醛脱氢酶催化,生成1,3-二磷酸甘油酸,产生一个高能磷酸键,同时生成NADH用于第七步丙酮酸的还原。
②1,3-二磷酸甘油酸的氧化和ADP的磷酸化,生成3-磷酸甘油酸和ATP。
磷酸甘油酸激酶催化。
③3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸。
④2-磷酸甘油酸经烯醇化酶催化脱水,生成具有一个高能磷酸键的磷酸烯醇式丙酮酸。
⑤磷酸烯醇式丙酮酸经丙酮酸激酶催化将高能磷酸键转移给ADP,生成丙酮酸和ATP,为不可逆反应。
⑥烯醇式丙酮酸与酮式丙酮酸。
⑦丙酸酸还原生成乳酸。
1分子的葡萄糖通过无氧酵解可净生成2个分子ATP,这一过程全部在胞浆中完成。
3.生理意义:(1)是机体在缺氧/无氧状态获得能量的有效措施。
(2)机体在应激状态下产生能量,满足机体生理需要的重要途径。
(3)糖酵解的某些中间产物是脂类、氨基酸等的合成前体,并与其他代谢途径相联系。
依赖糖酵解获得能量的组织细胞有:红细胞、视网膜、角膜、晶状体、睾丸等。
例题:葡萄糖转化成乳酸的过程A.糖酵解B.糖有氧氧化C.糖原合成D.糖原分解E.糖异生答案A。
第22章糖酵解

(十)磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸并产生 一个ATP分子
高能磷酸键
丙酮酸激酶
丙酮酸激酶是由4个亚基构成的四聚体,是酵解途径中的一个 重要的变构酶,其催化活性需要2价阳离子参与,如Mg2+、 Mn2+;果糖-1,6-二磷酸和磷酸烯醇式丙酮酸对该酶有激活作 用;而ATP、长链脂肪酸、乙酰-CoA、丙氨酸对该酶有抑制作 用。
催化该反应的酶为磷酸甘油酸激酶(PGK),其催化机制类似
己糖激酶,Mg2+需与ADP形成Mg2+-ADP复合物才能被酶催化。
底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation)—将底物 的高能磷酸基直接转移给ADP(或GDP)生成ATP(或GTP)。这种 ADP(或GDP)的磷酸化作用与底物的脱氢作用直接相偶联的反 应过程,称为底物水平磷酸化。
1940年被阐明。(研究历史) Embden,Meyerhof,Parnas等人贡献最多, 故糖酵解过程一也叫Embdem-MeyerhofParnas途径,简称EMP途径。
在细胞质中进行
糖酵解的研究历史:
应追溯到4000年前的制酒工业。(发酵过程)
1854-1864年,Louis Paster的观点占统治地位:认
6-磷酸果糖激酶
这一步反应是酵解中的关键反应步骤。酵解的速度 决定于此酶的活性,因此它是一个限速酶。
磷酸果糖激酶是分子量为340000的四聚体。它是一 个别构酶,ATP是该酶的变构抑制剂,对此酶有抑制效 应,在有柠檬酸、脂肪酸时对加强抑制效应。AMP或无 机磷酸可消除抑制,增加酶的活性。高H+浓度(即pH 值低)抑制该酶活性(生物学意义是,可阻止酵解途径 继续进行,防止乳酸生成;又可防止血液pH下降,避免 酸中毒)。
糖酵解

(八)、丙酮酸的去路
1、无氧条件下,生成乳酸
1)乳酸脱氢酶
2)辅酶 NADH+H+——来自甘油醛3-磷酸脱氢
CH3
乳酸脱氢酶(LDH)
CH3
CHOH
C O
COOH
丙酮酸
(12)
NADH+H+ NAD+
COOH
乳酸
1,3-二磷酸 甘油酸
( 7)
3-磷酸甘油醛脱氢酶
3-磷酸 甘油醛
2、无氧条件下,生成乙醇 1)丙酮酸脱羧酶、醇脱氢酶 2)NADH+H+——来自甘油醛3-磷酸脱氢
如从糖原开始酵解:
糖原(或淀粉)
磷酸化酶+H3PO4
葡糖磷酸变位酶 催化的变位机制
酶- P
+ 葡糖位酶
酶 +
葡糖-6-磷酸
磷酸己糖异构酶
葡糖-1,6-二磷酸
果糖-6-磷酸
酶- P
+
葡糖-6-磷酸
2. 丙糖磷酸的生成:第四、五步--果糖-1,6二磷酸分裂为两个丙糖磷酸 CH2-O- P CH2O- P C O C=O HO-C-H H-C-OH H-C-OH CH2O- P
D-甘油醛-3-磷酸
糖酵解的后续反应
3. 丙酮酸和ATP的生成—生成2个NADH, 4个ATP
NAD+ Pi NADH+H+
ADP ATP
脱氢酶
激酶
变 位 酶
ATP ADP H2O
丙酮酸激酶 丙酮酸
Mg或Mn 烯醇化酶
PEP
第六步:甘油酸-1,3-二磷酸的生成(氧化作用)
高 能 磷 酸 键
⑥
甘油醛-3-磷酸 脱氢酶
糖的无氧分解

糖酵解:葡萄糖 分解为丙酮酸和 NADH
丙酮酸还原:丙 酮酸在乳酸脱氢 酶的作用下还原 为乳酸
NADH氧化: NADH氧化生成 NAD+,为糖酵 解提供能量
乳酸积累:乳酸 在细胞内积累, 导致肌肉疲劳和 酸痛
乙醇发酵阶段
糖酵解:将葡萄 糖分解为丙酮酸 和ATP
丙酮酸脱羧:将 丙酮酸转化为乙 醛和CO2
02
糖无氧分解的阶段
糖酵解阶段
糖酵解是糖无氧分解的第一个阶段,主要发生在细胞质中。 糖酵解的过程包括一系列酶促反应,将葡萄糖分解为丙酮酸。 糖酵解过程中产生的ATP和NADH是细胞能量的主要来源。 糖酵解的终产物是丙酮酸,可以进一步转化为乳酸或乙酰CoA,进入其他代谢途径。
乳酸发酵阶段
乙醛脱氢:将乙 醛转化为乙醇和 NADH
乙醇生成:乙醇 与NADH结合生 成NAD+,完成 乙醇发酵过程
03
糖无氧分解的影响
对身体健康的影响
糖无氧分解产生 乳酸,可能导致 肌肉疲劳和酸痛
糖无氧分解产生 的能量较少,不 利于长时间运动
糖无氧分解可能 导致血糖波动, 影响血糖控制
糖无氧分解可能 增加心血管疾病 的风险
糖无氧分解的意义
提供能量:糖无氧分解是生物体内快速提供能量的重要途径 维持细胞内环境稳定:糖无氧分解产生的乳酸可以调节细胞内pH值,维持细胞内环境稳定 促进肌肉收缩:糖无氧分解产生的乳酸可以促进肌肉收缩,提高运动能力 保护细胞免受损伤:糖无氧分解产生的乳酸可以保护细胞免受氧化应激损伤,维持细胞健康
对其他方面的影响
糖无氧分解产生乳酸,导致肌肉疲劳 糖 无 氧 分 解 产 生 AT P , 为 细 胞 提 供 能 量 糖无氧分解导致血糖升高,可能引发糖尿病 糖无氧分解影响运动表现,降低运动能力
糖的无氧分解

述:如果体内无氧氧化产生的乳酸堆积,可发生乳酸中毒。
课外作业:
一、名解:糖酵解
二、简答:简述糖无氧氧化中的三个不可逆反应过程。
Ⅰ复习提问:
⒈糖的概念,葡萄糖的分子式。
⒉糖的消化吸收部位在哪里,吸收过程如何?
Ⅱ新授
第二节糖的无氧分解
一、糖无氧氧化的反应过程
⒈糖无氧氧化的定义:葡萄糖或糖原在缺氧情况下生成乳酸(lactate)的过程,又称糖酵解(glycolysis)。
⒉糖酵解分为两个阶段
第一阶段:葡萄糖分解为丙酮酸——糖酵解途径
⑵反应由丙酮酸激酶催化,是糖酵解过程的第三个关键酶。
★第二阶段――2丙酮酸转变成2乳酸(反应式见幻灯33)
由乳酸脱氢酶催化。反应中的NADH+H+来自3-磷酸甘油醛
的脱氢反应,在缺氧情况下,这对氢用于还原丙酮酸生成乳酸。
糖酵解的全过程归纳如下图中(幻灯34)
(二)糖无氧氧化的反应特点:
⒈反应部位:细胞液,且无氧参与。
磷酸二羟丙酮→3-磷酸甘油醛
述:
以上五步为糖酵解途径中的耗能阶段。1分子葡萄糖转
变为2分子3-磷酸甘油醛,消耗2分子ATP。
以下五步为能量的释放和存储阶段,可以看作是2分子
3-磷酸甘油醛的反应,最终生成丙酮酸,4分子ATP.
⒍3-磷酸甘油醛氧化成1,3-二磷酸甘油酸。(反应式见幻灯28)
※糖酵解中唯一的脱氢反应
⑴反应由3-磷酸甘油酸脱氢酶催化
⑵1,3-二磷酸甘油酸是高能化合物,含有一个高能磷酸键。
⒎1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸(反应见幻灯29)
※第一次底物水平磷酸化反应。
※在反应中,底物分子的内部能量重新分布,生成高能磷酸键,使ADP磷酸化生成ATP的过程,称底物水平磷酸化。
葡萄糖的分解代谢途径

葡萄糖的分解代谢途径
葡萄糖的分解代谢途径主要包括以下三种:
1. 无氧酵解:当机体处于相对缺氧状态下且需要较多的能量时,例如剧烈运动,机体供氧不足,葡萄糖或糖原会发生无氧酵解,分解生成乳酸,并产生能量为机体供能。
这个代谢途径多发生于运动时的骨骼肌,因与酵母的生醇发酵相似,故称为糖酵解。
反应过程中,参与糖酵解反应的一系列酶存在于细胞质中,因此糖酵解的全部反应过程均在细胞质中进行。
2. 有氧氧化:是指葡萄糖生成丙酮酸后,在有氧条件下,进一步氧化生成乙酰辅酶A,经三羧酸循环彻底氧化成水、二氧化碳及能量的过程,是糖氧化的主要方式。
3. 磷酸戊糖途径:是葡萄糖氧化分解的另一条重要途径,其功能不是产生ATP,而是产生细胞所需的具有重要生理作用的特殊物质,如NADPH和5-磷酸核糖。
这条途径存在于肝脏、脂肪组织、甲状腺、肾上腺皮质、性腺、红细胞等组织中,代谢相关的酶存在于细胞质中。
这些是葡萄糖的主要分解代谢方式。
不同的分解代谢方式满足了人体在不同条件下的能量需求,如无氧酵解主要在需要大量能量但供氧不足的情况下进行,有氧氧化是有氧代谢的主要方式,磷酸戊糖途径则能产生一些特殊的生理物质。
糖酵解过程详解

葡萄糖糖酵解详解作者为了大家的方便,在网上搜集了资料,请交流,请提意见!1,名称解析:在供氧不足时,体内组织细胞中的葡萄糖或糖元,分解为乳酸的过程称为无氧分解,由于此过程与与酵母菌使糖生醇发酵的过程基本相似,故称为糖酵解。
2,代谢位置:糖酵解是在细胞液中进行的。
3,过程可以分为两个阶段来理解:第一阶段叫活化裂解阶段:由葡萄糖或糖元变成两分子磷酸丙糖密磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮),下面分别叙述:Q如下图所示,为第一阶段的第Q小段。
这一小段分两种情况:一个是从葡萄糖开始,一个是从糖元开始。
上图就表示从葡萄糖开始,葡萄糖首先在磷酸化酶催化下进行磷酸解,由ATP提供磷酸基生成6-磷酸葡萄糖,ATP 本身变成ADP。
大家注意代谢反应方程式的写法就是上面这个简化的表示式,相当于我们通常使用的下面的意思:葡萄糖+ATP已糖激酶-1-磷酸葡萄糖+ADP+H2O,在这一阶段请注意:▲从能量的角度来看,就消耗了一个ATP。
但如果是从糖元开始,则因糖元在磷酸化酶催化下进行磷酸解是已变成了1-磷酸葡萄糖,下一步在变化酶作用下变成6-磷酸葡萄糖时就不消耗能量了,所以从糖元开始的糖酵解就少消耗这个ATP 了。
或者说因为糖原缩合时已经挂上了一分子磷酸,糖原一水解就是6磷酸葡萄糖, 所以葡萄糖就不用再磷酸化了,就少消耗了一个atp。
▲这阶段的已糖激酶是限速酶,决定反应的速度。
下面这图表示催化剂已糖酶的催化过程是把已糖酶把葡萄糖结合在一起形成1-磷酸葡萄糖(和6-磷酸葡萄糖是异构体)。
Q第二小阶段是6-磷酸葡萄糖在已糖异构化酶催化下生成6-磷酸果糖,下面是这个反应的开链式和哈沃斯式的反应式:这个图表明葡萄糖异构为果糖的实质,是醛基打开碳氧双键后,碳原子接受活泼的a -氢原子,氧原子接受活泼的 a-羟基上的更为活泼的氢原子这种异构是可逆的,什么时候变成什么结构,只是按条件而发生平衡移动而已。
但注意的是,这种异构是发生在酶的催化作用下,通常的反应条件如加热加压光照等都不能发生,因此果糖是不发生费林反应的。
生物化学 糖酵解

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三、糖酵解途径 场所:细胞质(胞液)中
氧气:不需要
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▪ 糖酵解过程
糖 原
1-磷 酸 葡 萄 糖b
6 -磷 酸 葡 萄 糖
6-磷酸果糖1
葡萄糖 果 糖
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(四)果糖-1,6-二磷酸转变成 三碳化合物
该反应的标准自由能表明该反应是趋向与缩合, 但在细胞中由于底物浓度的驱动,反应趋向于裂解。
两个三碳糖相同的原子序号其来源不同。
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(五)二羟丙酮转变成甘油醛—3-磷酸
丙糖磷酸异构酶
该反应尽管平衡点处二羟丙酮的浓度要高,但由 于后续反应对甘油醛的消耗,导致反应趋向甘油 醛方向。
1, 6-二 磷 酸 二 羟 丙 酮
丙酮酸
3-磷酸甘油酸磷酸
3-磷 酸 甘 油 酸
磷 酸 烯 醇 式 丙 酮 酸 2-磷 酸 甘 油 酸
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▪ 糖酵解可分为两个阶段: 1分子葡萄糖分解为2分子丙酮酸需经10步反
应,前5步反应为准备阶段,1Glc转变为2三碳物: 磷酸二羟丙酮和3-磷酸甘油醛,消耗2ATP。
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二、糖酵解途径的实验依据 ▪ 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。
第二阶段是能量获得阶段(payoff phase), 3-磷酸甘油醛转变为丙酮酸,生成4ATP和2NADH +H+。
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糖酵解:葡萄糖在细胞液中,经无氧分解转变为乳酸并生成少量ATP的过程称之为糖酵解。
糖酵解亦称EMP途径。
糖酵解的反应部位:胞浆
激酶:催化ATP分子的磷酸基(r-磷酰基)转移到底物上的酶称激酶,一般需要Mg2+或Mn2+作为辅因子。
哺乳类动物体内已发现有4种己糖激酶同工酶,分别称为Ⅰ至Ⅳ型。
肝细胞中存在的是Ⅳ型,称为葡萄糖激酶。
它的特点是:
①对葡萄糖的亲和力很低
②受激素调控
底物水平磷酸化:代谢物在氧化分解过程中通过脱氢、脱水等作用使底物分子内部能量重新分布,能量集中生成高能键,然后使ADP磷酸化生成ATP的过程。
变位酶:通常将催化分子内化学集团移位的酶。
糖酵解分为两个阶段:
第一阶段:由葡萄糖分解成丙酮酸,称之为糖酵解途径
1、葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖(己糖激酶)
(消耗1molATP,反应不可逆)
2、6-磷酸葡萄糖转变为6-磷酸果糖(磷酸葡萄糖异构酶)
3、6-磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖(磷酸果糖激酶)
(消耗1molATP,反应不可逆)
4、磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖(醛缩酶)
5、磷酸丙糖的同分异构化(磷酸丙糖异构酶)
6、3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸
(3-磷酸甘油醛脱氢酶)
7、1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸(磷酸甘油酸激酶)
8、3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸(磷酸甘油酸变位
(生成2molATP,反应可逆)
9、2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸(烯醇化酶)
10、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(丙酮酸激酶)(生成2molATP,反应不可逆)
第二阶段由丙酮酸转变成乳酸
糖酵解的生理意义:
①在无氧或相对缺氧的条件下,为机体提供生命活动所必需的能量。
②即使在有氧的条件下,机体有些组织也要由无氧酵解来供能,如成熟的红细胞、视网膜、肾脏髓质等。
糖酵解的特点:
⑴反应部位:胞浆,参与糖酵解各反应的酶都存在于细胞浆中。
⑵糖酵解是一个不需氧的产能过程。
⑶反应全过程不可逆,其中有三步不可逆的反应
方式:底物水平磷酸化
终产物乳酸的去路:释放入血,进入肝脏再进一步代谢。
分解利用,乳酸循环(糖异生)
备注:除葡萄糖外,其它己糖也可转变成磷酸己糖而进入酵解途径。
如:半乳糖、甘露糖、果糖。
1分子葡萄糖经EMP净生成的ATP数
反应ATP数
G→G6P(第1步)释放1mol ATP-1
F6P→F16P(第3步)释放1mol ATP-1
2×BDP→3-磷酸甘油酸(第8步)生成1mol ATP2×1
2×PEP→丙酮酸(第10步)生成1mol ATP2×1
净生成:+2
净生成ATP数量:
从葡萄糖开始:2×2-2=2ATP
从糖原开始:2×2-1=3ATP(没有第1步的1mol ATP消耗)。