生物化学-糖类及其分解代谢

β-淀粉酶:外切酶，只能从非还原端开始水解， 以两个糖单位切下来，故水解直链淀粉产物为 麦芽糖，水解支链淀粉为麦芽糖和极限糊精。
麦芽糖酶专一水解麦芽糖为两分子葡萄糖； 水解淀粉中的α-1，6糖苷键的酶是脱支酶 （α-1，6糖苷键酶）

还原末端 非还原末端 α-1，4糖苷键 α-1，6糖苷键
淀粉的磷酸解
6- 磷酸果糖 ATP
磷酸果糖激酶 ADP
ATP CH2OH H O H OH H OH OH H OH 葡萄糖
CH2 O H OH
CH2OPO3H2 OH OH H
果糖
1,6- 二磷酸果糖
2）第二阶段：1, 6-二磷酸果糖 3磷酸甘油醛
CH2OPO3H2 C O H2O3PO CH2 O H CH2OPO3H2 OH OH OH H 1,6- 二磷酸果糖 醛缩酶 CH2OH 磷酸二羟丙酮 磷酸丙糖异构酶 CHO CHOH CH2OPO3H2 3 －磷酸甘油醛 4％ 96 ％
(2)纤维素
• 由葡萄糖以（14）糖苷键连接而成的直链，不 溶于水。
(3)几丁质（壳多糖）
• N-乙酰-D-葡萄糖胺，以（14）糖苷键缩合而 成的线性均一多糖。比较坚硬，为甲壳动物等的 机构材料。
(4)杂多糖 • 果胶物质； • 糖胺聚糖（粘多糖、氨基多糖等）；
含有氨基己糖或乙酰氨基糖； 典型代表有： 透明质酸 硫酸软骨素
6-磷酸果糖
1，6-二磷酸果糖
3-磷酸甘油醛
2 3 4
磷酸二羟丙酮
丙酮酸
3-磷酸甘油酸磷酸
3-磷酸甘油酸
2-磷酸甘油酸
磷酸烯醇式丙酮酸
1）第一阶段：葡萄糖 1, 6-二磷酸果糖
CH2OPO3H2 H O H OH H OH OH H OH 6 －磷酸葡萄糖 ADP Mg 己糖磷酸激酶 H2O3PO Mg H2O3PO 磷酸己糖异构酶 CH2 O H OH CH2OH OH OH H 己糖激酶 HO ADP Mg ATP CH2 O H OH CH2OH OH OH H
三羧酸循环的生物学意义 1.普遍存在 2.生物体获得能量的最有效方式 3.是糖类、蛋白质、脂肪三大物质转化的枢纽 4.获得微生物发酵产品的途径
柠檬酸、谷氨酸
葡萄糖有氧氧化概况
葡萄糖分解代谢过程中产生的总能量





糖酵解、丙酮酸氧化脱羧及三羧酸循环生成的NADH 和FADH2 ，进入线粒体呼吸链氧化并生成ATP。线粒 体呼吸链是葡萄糖分解代谢产生ATP的最主要途径。 葡萄糖分解代谢总反应式 C6H6O6 + 6 H2O + 10 NAD+ + 2 FAD + 4 ADP + 4Pi 6 CO2 + 10 NADH + 10 H+ + 2 FADH2 + 4 ATP 按照一个NADH能够产生3个ATP，1个FADH2能够产生2 个ATP计算，1分子葡萄糖在分解代谢过程中共产生 38个ATP： 4 ATP +（10 3）ATP + （2 2）ATP = 38 ATP
CHO CHOH
CH2OPO3H2 3 －磷酸甘油醛
4）第四阶段：2-二磷酸甘油酸 丙 酮酸
O COH C OPO3H2 CH2 磷 酸 烯 醇 式 丙 酮 酸 Mg
2+
O 丙 酮 酸 激 酶 ADP Mg
2+
COH CHOH A TP CH2 烯 醇 式 丙 酮 酸
烯 醇 化 酶
O COH CHOPO3H2 CH2OH 2 -磷 酸 甘 油 酸 COOH C O CH3 丙 酮 酸

淀粉磷酸化酶 糖原磷酸化酶
细胞壁多糖的酶促降解
纤维素降解 果胶物质降解：原果胶，果胶，果胶酸
三、糖酵解
1.糖酵解途径(glycolysis) （Embden-Meyerhof-Parnas，EMP）
(1)
EMP途径的生化历程
糖酵解过程
糖原 a 1-磷酸葡萄糖
b
1
6-磷酸葡萄糖
葡萄糖 果糖
mirror plan
物理和化学的方法证明，单糖不仅以直链结构存在， 而且以环状结构存在。由于单糖分子中同时存在羰基和羟 基，因而在分子内便能由于生成半缩醛（或半缩酮）而构 成环。
C6H2OH H C OH C H OH C H O H C2 OH H C1 OH 1CHO 2 C 3 HO C 4 H C 5 H C H OH H H OH OH OH H OH
（2） 糖酵解过程的意义

糖酵解在生物体中普遍存在，在无氧及有 氧条件下都能进行。通过糖酵解，生物体 获得生命活动所需要的部分能量。 糖酵解途径中形成的许多中间产物，可以 作为合成其他物质的原料。

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。

糖类：

糖的元素组成：C、H、O
大多数糖类化合物可用通式Cn(H2O)m表示，又称 为碳水化合物；这只是一种狭义的理解！

糖类物质：鼠李糖及岩藻糖（C6H12O5)、脱氧核糖 （C5H10O4)等； 非糖类物质：甲醛（CH2O），乙酸（C2H4O2）等；
• 定义：糖类物质是一类多羟基醛或多羟基酮类 化合物或其衍生物，或水解时能产生这些化合 物的物质； • 糖的生物学意义？
3）第三阶段：3-磷酸甘油醛 2-磷酸甘 油酸
O COPO3H2 CHOH CH2OPO3H2 1,3- 二磷酸甘油酸 NADH + H+ NAD
+
O 磷酸甘油酸激酶 ADP Mg A TP COH CHOH CH2OPO3H2 3- 磷酸甘油酸 磷酸甘油酸变位酶 O COH CHOPO3H2 CH2OH 2- 磷酸甘油酸
1
糖
• 麦芽糖
CH2OH OH
4
CH2OH
CH2OH
1
O
O
4
1 3 2
O
OH OH
O
OH
OH
3. 多糖
(1)淀粉（分为直链淀粉和支链淀粉）
• 直链淀粉分子量约1万-200万，250-260个葡萄 糖分子，以（14）糖苷键聚合而成。呈螺 旋结构，遇碘显紫蓝色。
• 支链淀粉中除了（14）糖苷键构成糖链以外， 在支点处存在（16）糖苷键，分子量较高。遇 碘显紫红色。
第五章
糖类及其分解代谢
管骁
上海理工大学
医疗器械与食品学院
内
容：
• 一、糖代谢总论 • 二、生物体内的糖类 • 三、双糖和多糖的酶促降解 • 四、糖酵解 • 五、三羧酸循环 • 六、磷酸戊糖途径
一、糖代谢总论

新陈代谢包括分解代谢（异化作用）和合成代 谢（同化作用）。

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。同时糖分解的中间产物，又 为合成其它的生物分子提供碳源或碳链骨架。 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。光合作用 是地球上糖类物质的根本来源。
糖原
二、双糖和多糖的酶促降解

1.概述
多糖和寡聚糖只有分解成小分子后才能被 吸收利用。生产中常称为糖化。

2. 蔗糖水解
植物界中分布最广的双糖，在甘蔗、甜菜 和菠萝汁液中含量丰富。蔗糖水解主要有两种 酶（P147）： 蔗糖合成酶 蔗糖酶

3.麦芽糖水解
麦芽糖酶 植物体中麦芽糖酶与淀粉酶同时存在；
糖类物质可以根据其水解情况分为：单糖、 寡糖和多糖；
单糖 ：不能水解的最简单糖类，是多羟基的 醛或酮的衍生物（醛糖或酮糖） 糖类化合物 寡糖 ：有2~10个分子单糖缩合而成，水解 后产生单糖
多糖 ：由多分子单糖或其衍生物所组成，水 解后产生原来的单糖或其衍生物。
在生物体内，糖类物质主要以均一多糖、杂多糖、 糖蛋白和蛋白聚糖形式存在。
反应类型

缩合1、脱水1、氧化4、底物水平磷酸化1、水化2
生成3分子NADH
生成1分子FADH2
生成1分子ATP

三羧酸循环总反应式




前四步反应为三羧酸反应，后五步为二羧酸反应。 乙酰CoA进入循环，又有两个碳原子以CO2形式离开循环， 相当于乙酰CoA的两个碳原子被氧化成CO2 循环中底物上有4对氢原子通过4步氧化反应脱下，其中3 对是在异柠檬酸、酮戊二酸及苹果酸氧化时用以还原NAD+， 1对是琥珀酸氧化时用以还原FAD 由琥珀酰CoA形成琥珀酸时偶联有底物水平磷酸化生成ATP 循环中消耗两分子水，一分子用于合成异柠檬酸，另一分 子用于延胡索酸加水。水的加入相当于向中间物加入了氧 原子，促进了还原性碳原子的氧化。 三羧酸循环形成的NADH及FADH2在以后被电子传递链氧化。 每个NADH生成三个ATP，每个FADH2生成2个ATP，因此一分 子乙酰CoA通过TCA循环可生成12分子ATP 分子氧不直接参加到三羧酸循环中，但若无氧，NADH及 FADH2不能再生，从而使三羧酸循环不能进行。因此三羧 酸循环是严格需要氧的。
EMP
pyr
TCA
可衍生许多其他物质
pyr脱羧 TCA
1. 丙酮酸氧化脱羧—乙酰CoA的生成

基本反应： 糖酵解生成的丙酮酸可穿过线粒体膜 进入线粒体内室。在丙酮酸脱氢酶系的催 化下，生成乙酰辅酶A。

催化酶： 这一多酶复合体位于线粒体内膜 上，原核细胞则在胞液中。
E1-丙酮酸脱羧酶（也叫丙酮酸脱氢酶） E2-硫辛酸乙酰基转移酶 E3-二氢硫辛酸脱氢酶。 焦磷酸硫胺素（TPP)、硫辛酸、 COASH、FAD、NAD+、Mg2+