全国硕士研究生招生考试农学门类联考植物生理学与生物化学考点归纳与典型题详解(糖类代谢)【圣才出品】

第5章糖类代谢
5.1 考点归纳
一、生物体内的糖类
糖类是多羟基的醛或酮及其缩合物和某些衍生物。

糖类化合物分类依据其水解情况不同分为单糖、寡糖和多糖。

1．单糖
单糖是指不能水解成为更小分子的糖。

（1）单糖的分类
单糖按结构分为醛糖和酮糖。

单糖按碳原子数目分为丙糖、丁糖、戊糖、己糖、庚糖，其中戊糖和己糖在自然界中分布较广泛。

最简单的单糖是甘油醛和二羟丙酮。

（2）单糖的化学性质
单糖主要以环状结构存在，但在溶液中可与开链结构互变，因此单糖的化学反应以环状结构或开链结构进行。

①氧化反应
醛糖、酮糖都可以被弱氧化剂氧化，能将Fehling试剂和Benedict试剂还原成砖红色氧化亚铜沉淀。

能将Tollen’s试剂还原成银镜。

也可被硝酸、溴水等氧化。

②酯化作用
单糖作为多元醇能与酸作用生成酯。

③成苷作用
糖的半缩醛羟基能与醇和酚的羟基反应，失水生成缩醛式衍生物，通称为糖苷。

（3）单糖的衍生物
①糖醇
糖醇是单糖还原后的产物，较稳定，有甜味，如甘露糖和山梨醇等。

②糖醛酸
糖醛酸由单糖的伯醇氧化得到，如葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸等。

③氨基糖
糖中的羟基被氨基所替代，如氨基半乳糖。

2．寡糖
寡糖是指能水解成少数（2-10个）单糖分子的糖。

常见的寡糖是双糖。

重要的双糖包括：
（1）麦芽糖
麦芽糖是由两分子葡萄糖脱水缩合而成，具有还原性和变旋光现象。

（2）乳糖
乳糖是由一分子半乳糖和一分子葡萄糖脱水缩合而成，具有还原性和变旋光现象。

（3）蔗糖
蔗糖是由一分子葡萄糖和一分子果糖脱水缩合而成，无还原性和变旋光现象。

3．多糖
多糖是指能水解为多个单糖分子的糖。

分类有：
（1）同多糖
同多糖是由相同的单糖单位组成的多糖，多作为能量的储存形式和细胞结构组成成分。

①储存多糖
a．淀粉
第一，淀粉由葡萄糖脱水形成，可分为直链淀粉和支链淀粉；
第二，淀粉在酸或体内淀粉酶的作用下，可逐步水解成一系列产物，最后得到葡萄糖。

即淀粉→红色糊精→麦芽糖→葡萄糖；
第四，直链淀粉遇碘变为蓝色，支链淀粉遇碘变为紫红色。

b．糖原
糖原是动物体内储存的一种多糖，也称动物淀粉。

糖原与支链淀粉相似，但分支较支链淀粉多，遇到碘变为紫红色。

c．葡聚糖
葡聚糖是一种在酵母和细菌中的葡萄糖高聚物，作为储存糖和细胞膜的组成成分。

②结构多糖
a．纤维素
纤维素是由许多β-D-葡萄糖分子以β-（1→4）糖苷键连接的非支链多糖。

b．几丁质
几丁质是有N-乙酰-D-葡萄糖胺以β-（1→4）糖苷键缩合形成线性同多糖。

结构和功能与纤维素相似。

（2）杂多糖
①粘多糖
粘多糖是己醛糖、氨基己糖和其他己糖作为结构单位组成的高分子化合物。

是结缔组织的主要成分。

包括透明质酸，肝素，硫酸软骨素等。

②糖蛋白
糖蛋白是由比较短的分支的寡糖与多肽链共价连接形成的结合蛋白质。

③蛋白多糖
蛋白多糖是由大量的黏多糖通过共价键与蛋白质连接的大分子化合物，其性质主要取决于多糖而非蛋白质。

④脂多糖
脂多糖是溶于水的脂-多糖复合物。

二、单糖的分解作用
1．糖酵解
糖酵解是指在机体缺氧情况下，葡萄糖经一系列酶促反应生成丙酮酸的过程。

（1）糖酵解的过程
①己糖激酶催化葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖，需Mg2+，ATP，反应不可逆；
②磷酸己糖异构酶催化6-磷酸葡萄糖转变为6-磷酸果糖，需Mg2+，反应可逆；
③6-磷酸果糖激酶-l催化6-磷酸果糖转变为1，6-二磷酸果糖，需ATP和Mg2+，反应不可逆；
④醛缩酶催化磷酸己糖裂解成磷酸二羟丙酮和3-磷酸甘油醛，反应可逆；
⑤磷酸丙糖异构酶催化磷酸二羟丙酮转变为3-磷酸甘油醛；
⑥3-磷酸甘油醛脱氢酶催化3-磷酸甘油醛氧化为l，3-二磷酸甘油酸；
⑦磷酸甘油酸激酶催化1，3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸，需Mg2+，产生ATP，发生底物水平磷酸化作用，反应可逆；
⑧磷酸甘油酸变位酶催化3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸，需Mg2+，反应可逆；
⑨烯醇化酶催化2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸；
⑩丙酮酸激酶催化磷酸烯醇式丙酮酸将高能磷酸基转移给ADP形成ATP和丙酮酸，发
生第二次底物水平磷酸化，需K+和Mg2+，反应不可逆。

（2）糖酵解的终产物、产能和调控
①无氧状态和有氧状态
糖酵解过程不需要氧气的参与，无论机体处于有氧或无氧状态，糖酵解过程不会变化，但丙酮酸的去路会有变化。

a．有氧状态
丙酮酸脱氢酶催化丙酮酸生成乙酰CoA，进入三羧酸循环，该循环与电子传递体系一起，将乙酰辅酶A彻底氧化成二氧化碳和水。

同时NADH经电子传递系氧化为NAD+；
b．无氧状态
丙酮酸不会生成乙酰辅酶A，NADH也不会经电子传递系统氧化。

丙酮酸由乳酸脱氢酶催化还原为乳酸，并同时将NADH氧化为NAD+。

②科里循环
肌肉中葡萄糖无氧氧化产生乳酸→乳酸随血液到达肝脏→乳酸在肝脏重新氧化成丙酮酸→丙酮酸在肝脏经糖异生作用转变为葡萄糖→血液又将葡萄糖运送至肌肉。

③丙酮酸还可经转氨基作用生成氨基酸。

（3）糖酵解过程ATP的生成
糖酵解代谢是在胞质中进行，分为两个阶段：
①从葡萄糖到3-磷酸甘油醛为糖酵解途径中的耗能阶段，l分子葡萄糖的代谢消耗了2分子ATP，产生了2分子3-磷酸甘油醛；
②从3-磷酸甘油醛到丙酮酸为产能阶段，生成4分子ATP。

结果为净生成2分子ATP。

（4）巴斯德效应和克雷布里特效应
①巴斯德效应指氧气抑制糖酵解的现象；
②克雷布里特效应指增加葡萄糖浓度会抑制氧的消耗的现象。

（5）糖酵解的调控
在糖酵解的10步反应中，有3步不可逆反应，分别由己糖激酶/葡萄糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶催化，这三个酶也是该途径调控的关键酶。

其中磷酸果糖激酶是调节整个途径最关键的酶。

①6-磷酸果糖激酶-1的活性调节（最重要）
a．AMP、ADP、1，6-二磷酸果糖和2,6-二磷酸果糖是此酶的变构激活剂，其中2,6-二磷酸果糖的作用最强；
b．ATP、柠檬酸、长链脂肪酸和NADH是此酶的变构抑制剂。

②丙酮酸激酶的调节
a．1，6-二磷酸果糖是此酶的变构激活剂；
b．ATP、丙氨酸是此酶的变构抑制剂。

③己糖激酶受到反应产物葡萄糖-6-磷酸的反馈抑制调节
（6）糖酵解的生理意义
①糖酵解最主要的生理意义在于迅速提供能量，这对肌收缩更为重要；
②红细胞没有线粒体，完全依赖糖酵解提供能量；
③神经细胞、白细胞、骨髓细胞代谢极为活跃，即使不缺氧也常由糖酵解提供部分能量。

2．三羧酸循环
三羧酸循环是指以乙酰CoA和草酰乙酸缩合生成柠檬酸开始，经经过4次脱氢、2次脱羧，生成4分子还原当量和2分子CO2，重新生成草酰乙酸的这一循环反应过程，亦称柠檬酸循环。

（1）三羧酸循环步骤。