12糖类的生物合成
糖类生物学的基础研究和应用前景分析
糖类生物学的基础研究和应用前景分析糖类作为生物分子中最常见的分子之一，在生命系统中扮演着重要的角色。
糖类研究具有重要的生物学意义，其基础研究和应用前景都值得关注和探讨。
一、糖类生物学的基础研究1. 糖类的生物合成和代谢糖类的合成和代谢是糖类生物学中的基础研究领域。
包括糖类分子的生物合成途径、代谢途径和代谢产物的形成等方面。
糖类的生物合成和代谢研究是研究糖类在生命系统中广泛参与的基础过程，对于深入了解糖类在生命系统中的功能和作用机制具有重要意义。
2. 糖类的生物功能和作用机制糖类在生命系统中具有重要的功能和作用，如参与能量代谢、细胞信号传递、细胞黏附和组织形成等。
糖类的功能与其结构和分子特性密切相关。
研究糖类在生命系统中的功能和作用机制对于深入认识生物系统中的糖类学分子基础和生物学机制具有重要作用。
3. 糖类的识别和相互作用糖类具有多层次的结构和多样性的分子特性，同时具有很强的亲水性。
糖类的识别和相互作用研究包括糖类与蛋白质、细胞膜中的受体和信号通路等方面。
糖类的相互作用对于生命系统中的多个过程具有重要作用，如细胞黏附、信号传导和免疫识别等。
研究糖类的识别和相互作用机制对于深入理解糖类在生命系统中的功能和作用机制具有重要的作用。
二、糖类生物学的应用前景1. 糖类药物研究糖类药物研究是研究利用糖类分子特性和功能进行药物研究的领域。
其中包括利用糖类分子特性进行药物递送、药物输送，以及糖类分子识别和作用机制进行药物筛选和优化等。
糖类药物研究在针对免疫、癌症、神经系统和代谢性疾病等领域有着广泛的应用前景。
2. 糖类生物学在生物技术领域的应用糖类生物学在生物技术领域具有广泛的应用前景，如利用糖类生物合成途径构建多糖表面表示系统，利用糖类相互作用进行生物分离和纯化等。
同时，糖类特异性识别和相互作用在生物芯片、糖组学谱等领域的应用也日益受到重视。
3. 糖类生物学在生物制造领域的应用糖类生物学在生物制造领域有着广泛的应用，如利用糖类生物合成途径合成多糖类药物、抗体靶向、生物纳米材料等。
糖的生物合成与代谢途径
糖的生物合成与代谢途径糖是生命中不可或缺的重要物质，它是生物体的主要能量来源之一，也是构成生物体的重要组成部分。
糖的生物合成与代谢是一系列复杂而精细的过程，它们通过一定的途径在细胞内进行。
在本文中，我们将探讨糖的生物合成与代谢的主要途径和相关机制。
第一节糖的生物合成糖的生物合成是细胞利用光能或化学能将无机物合成糖类化合物的过程。
主要的合成途径有光合作用和糖异生两种形式。
光合作用是指细胞通过叶绿体内的光化学反应，将二氧化碳和水转化为葡萄糖等有机物的过程。
在光照条件下，叶绿体中的叶绿素可以吸收太阳能，光合色素体可将太阳能转化为化学能，进而促使光合作用的进行。
光合作用分为光反应和暗反应两个阶段。
光反应发生在光合体系中，通过光合色素体捕捉光能，产生氧化还原电位，将光能转化为高能物质膜内的质子激励。
暗反应指的是光合作用中的还原和碳固定反应，主要在叶绿体基质内进行。
通过一系列酶的作用，将光反应所得的ATP和NADPH利用碳源还原为葡萄糖或其他有机物。
糖异生是指细胞在无光照条件下，通过有机物合成糖的过程。
糖异生主要发生在细胞质基质内，包括糖异生途径的两个重要过程：糖酵解和有机酸循环。
糖酵解是指将葡萄糖分解为丁醛酸，再将丁醛酸氧化为甲酸，最终合成糖的过程。
有机酸循环是指细胞质基质内的一系列反应，将葡萄糖分解为丙酮酸、柠檬酸等有机酸，最终通过一系列酶的作用合成糖。
第二节糖的代谢途径糖的代谢指的是细胞对糖化合物进行分解和利用的过程。
糖的代谢途径包括糖酵解、糖异生和糖氧化三个主要途径。
糖酵解是指细胞内部一系列酶的作用，将葡萄糖分解为丙酮酸或乙酸，产生ATP和还原能力分子NADH的过程。
糖酵解包括糖原糖酵解和异物糖酵解两种形式。
糖原糖酵解是指细胞内糖原被酵解，通过一系列的反应将糖原分解为葡萄糖，再进一步分解为丙酮酸，转化为乙酸最终释放能量。
异物糖酵解是指细胞利用外源性的碳水化合物，如蔗糖、木糖等进行糖酵解的过程。
糖异生是指细胞利用非糖类有机物合成糖的过程。
生物化学糖类
总体性质与多 糖更为接近。
糖胺聚糖链长 而不分支，呈 现重复双糖系 列结构
1、 蛋白聚糖中的糖肽键
① O-糖肽键：D-木糖与Ser羟基之间形成的；
② O-糖肽键：N-乙酰半乳糖胺与Thr或Ser羟基之间形成 的。
③ N-糖肽键：N-乙酰葡萄糖胺与Asn之间形成的
4、 纤维二糖(cellobiose)
结构：两分子-葡萄糖 -(1，4)糖苷键
纤维二糖[葡萄糖-(1，4)-葡萄糖苷] 性质：① 具有变旋现象 ② 具有还原性 ③
能成脎
5、 海藻糖
两分子α-D-Glc，在C1上的两个半缩醛羟基之间脱水，由 α-1.1糖苷键构成。
第四节
多糖
一、 均一性多糖 1、 淀粉
三、 糖的命名与分类
（1）单糖：不能被水解称更小分子的糖。
（2）寡糖：2-6个单糖分子脱水缩合而成 （3）多糖： 均一性多糖：淀粉、糖原、纤维素、半纤维素、几丁质 不均一性多糖：糖胺多糖类(透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素等) （4）结合糖(复合糖，糖缀合物)：
糖脂、糖蛋白(蛋白聚糖)、糖-核苷酸等 （5）糖的衍生物：糖醇、糖酸、糖胺、糖苷
① 直链淀粉：长而紧密的螺旋管形。遇碘显兰色
图7.30 直链淀粉
② 支链淀粉：不能形成螺旋管，遇碘显紫色。
2、 糖元
每隔4个葡萄糖残基便有一个分支 含有大量的非原性端，可以被迅速动员水解。 遇碘显红褐色。
3、 纤维素
-D-葡萄糖分子以-(1-4)糖苷键相连而成直链。
图7.33
5、 几丁质(壳多糖)：
2、 糖白聚糖的生物学功能
主要存在于软骨、键等结缔组织和各种腺体分泌的粘液 中，
复旦大学生命科学院生物化学 考研复习部分题目
生化复习糖类代谢、光合作用（一）是非题1.NaF 能抑制糖分解代谢中的烯醇化酶。
（1997-12 ）2.杀鼠剂氟乙酸抑制TCA 循环是因抑制了柠檬酸合成酶的活性。
（1999-16 ）3.酵解反应中有5 步反应是在高负值ΔG ’下进行的。
（1999-19 ）4.所有涉及动物细胞内CO 2 固定的羧化反应都需要辅酶TPP 。
（1999-20 ）5.人体内所有糖分解代谢的中间产物都可以成为糖原异生的前体物质。
（2000-26 ）6.HMP 途径能产生ATP , 所以可以代替TCA 循环, 作为生物体供能的主要途径。
（200 1-16 ）7.糖尿病的发生都是由于胰岛素合成障碍所引起的。
（2001-24 ）8.糖分解代谢的所有中间产物都可以作为糖异生前体物质。
（2002-6 ）9.TCA 所有的中间产物中, 只有草酰乙酸可被循环中的酶彻底降解。
（2003-28 ）10.人体不仅能利用D- 葡萄糖, 还可以利用L- 葡萄糖。
（2004-16 ）11.糖链的合成没有模板, 生物体加糖顺序和方式由基因编码的转移酶所决定。
（2004-17 ）12.葡萄糖激酶对葡萄糖专一性强, 亲和力高, 主要在肝脏中用于糖原异生。
（2004-18 ）13.丙酮酸脱氢酶复合物中的电子传递方向为硫辛酸→FAD →NAD + 。
（2004-20 ）14.糖原磷酸化酶在生物体内参与糖原生物合成。
（2005-20 ）15.人体内半乳糖不能像葡萄糖一样被直接酵解。
（2005-21 ）16.通过喝酒的办法可以缓解甲醇中毒者的甲醇毒性。
（2006-19 ）17.糖的有氧氧化可以抑制糖酵解的进行。
（2006-20 ）18.1 分子葡萄糖在酵解过程中生成2 分子ATP 。
（2006-21 ）19.糖无论是有氧分解还是无氧分解, 都必须经历糖酵解阶段。
（2007-19 ）20.糖原磷酸化酶和糖原合成酶都受到ATP 的激活。
（期末）21.乙酸衍生物可以在TCA 循环中被氧化代谢。
第十七章：糖原的分解和生物合成(1)
葡糖-6-磷酸 葡糖 磷酸
CO2+H2 O 核糖
戊糖磷 酸途径 戊糖磷酸 磷酸丙糖 丙酮酸
酵解
乳酸、 乳酸、乙醇 发酵
糖异生 生糖氨基酸
乙酰辅酶A 乙酰辅酶
三羧酸循环 乙醛酸循环
ATP CO2+H2 O
重点
本章回顾及小结： 本章回顾及小结：
糖原的分解过程（掌握三种酶）、 糖原的合成过程（三个步骤三种 酶）及其调节机制。
3、磷酸葡萄糖变位酶 、
1-磷酸葡萄糖需要转变为6-磷酸才能进入代谢 磷酸葡萄糖需要转变为6 主流。催化磷酸基团转移的酶称为磷酸葡萄糖 主流。催化磷酸基团转移的酶称为磷酸葡萄糖 变位酶。1,6-二磷酸葡萄糖转变为6 变位酶。1,6-二磷酸葡萄糖转变为6-磷酸葡萄 磷酸葡萄糖变位酶又恢复原来的形式。 糖，磷酸葡萄糖变位酶又恢复原来的形式。此 催化机理与3 磷酸甘油酸变为2 催化机理与3-磷酸甘油酸变为2-磷酸甘油酸的 机理很相似。 机理很相似。 磷酸葡萄糖变位酶发挥催化活性需要少量的 1,6-二磷酸葡萄糖的存在，1,61,6-二磷酸葡萄糖的存在，1,6-二磷酸葡萄糖 由1-磷酸葡萄糖在磷酸葡萄糖激酶的催化下形 如果1,6 1,6成。如果1,6-二磷酸葡萄糖从磷酸葡萄糖变位 酶分子上脱落，酶的活性就会钝化。 酶分子上脱落，酶的活性就会钝化。
3. 作为机体组织细胞的组成成分
是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。 是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。 4. 分子识别作用 血型物质A和 、粘附分子、整合素、 血型物质 和B、粘附分子、整合素、细菌 的各种凝集素等
二、糖类合成
A.植物的光合作用 A.植物的光合作用 在植物叶绿体中，在光能驱动下 在植物叶绿体中，在光能驱动下CO2与H2O合成葡萄 合成葡萄 放出氧气的过程。 糖，放出氧气的过程。 B.动物的糖异生 B.动物的糖异生 异生——非糖物质合成糖原。 非糖物质合成糖原。 异生 非糖物质合成糖原 部位： 部位：肝脏 a.过程 过程
第二章糖类的生物化学
第二章糖类的生物化学第二章糖类的生物化学糖类生物化学是在以糖链为“生物信息分子”的水平上，阐明多细胞生物的高层次生命现象的一门科学。
它是20世纪90年代才发展起来的生物化学中最后一个广褒前沿。
1993年科学家们提出，将研究糖类的方法和基本技术，以及把基础研究获得的知识进一步转化为生产技术等领域称为“糖生物工程”。
1993年5月在美国旧金山召开首届“国际糖生物工程会议”。
在生物体内，除核酸和蛋白质外，糖类是第三大类信息分子。
与DNA不同，糖类的作用不是贮存信息，而是进行通讯识别。
核酸和蛋白质是以分子量大为基础贮存大量的生物信息，而糖类作为信息分子则是以其结构多样性为特征。
6种不同结构的单糖可形成108种异构体，糖类化合物所拥有的异构体数和多种多样的连接方式可以构成一个巨大的信息库。
如果把20种氨基酸构成千变万化的蛋白质比拟为由26个字母组成一本厚厚的词典，那么由不到10种常见单糖构成种类纷繁的寡糖和多糖，则可比喻为由7个音符组成无数优美动听的乐谱。
糖类物质的生物学功能1 糖类是生物细胞结构的组成成分2 糖类是生物体中重要的能源物质3 糖类参与细胞识别和细胞信息传递4 糖类是合成其他重要生物分子的碳架来源5 糖类对生物机体具有保护和润滑作用第一节天然单糖天然单糖是指已在自然界发现或从生物材料中检出，并已确认其存在的单糖及其衍生物。
不包括人工合成的糖。
一、天然单糖的分布：六十年代后期，人们应用层析技术检测了多种动物、植物和生物材料，其结果是在动物体内糖含量只占其干重的2%左右，这表明动物极少贮存糖类物质，而不是不需要糖类物质。
植物体内，糖含量占干重的85-95%，表明植物体的结构和贮存物绝大多数是糖类化合物。
在微生物体内，糖含量约占其干重的10-30%，居中。
对其中的单糖进行统计分析结果表明，醛糖及其衍生物约600多种、酮糖及其衍生物180多种。
游离单糖中除D-葡萄糖和D-果糖大量存在外，其它天然存在的单糖基本上是以微量存在的。
第十二章 糖 类
一、单糖的结构 (一)葡萄糖的结构 1．开链式
2．氧环式
H H HO H H
OH C C C C C CH2OH OH H OH O
H C H HO H H C C C C
O OH H OH OH
HO H HO H H
H C C C C C CH2OH OH H OH O
CH2OH
（四）半乳糖 半乳糖为结晶。半乳糖与葡萄糖结合成乳 糖存在于哺乳动物的乳汁中。也是脑苷和 神经节苷的组分，这两种苷存在于大脑和 神经组织中。 （五）氨基糖 单糖分子中醇羟基被氨基或烃氨基取代而 成的化合物称为氨基糖。氨基糖常以结合 态存在于体内的粘多糖中。链霉素、软骨 素和甲壳素中都含有氨基糖。
2．绞股蓝皂苷 绞股蓝为葫芦科多年生草质藤本植物。它 含有多种生物活性物质，皂苷为其主要活 性成分。绞股蓝皂苷有抗癌作用，临床用 于20多种癌症的治疗，其抗癌机理既直接 作用与癌细胞，又调节了机体的免疫功能。 研究还表明，长期饮用绞股蓝提取物可促 进肝脏核酸和蛋白质的合成，对大脑中枢 有良好的兴奋和镇静双向调节作用，并且 有抗疲劳、抗衰老和降血脂等功能。
第十二章 糖 类
许昌卫生学校
郑学锋
学习目标 葡萄糖、果糖、核糖、脱氧核糖的哈沃斯 结构，双糖和多糖的结构。 单糖重要化学性质的化学现象，还原糖和 非还原糖的含义。
第一节 概述
糖类，又做碳水化合物。是自然界中存在最 多的一类有机物。植物干重的50%~80%为 糖类化合物。糖是重要的食物之一，生物体 维持生命活动所不可缺少的物质之一。 糖类是绿色植物吸收空气中的CO2，经过复杂 的光合作用而产生的。
（二）果糖 纯净的果糖是无色棱形晶体，易溶于水， 可溶于乙醚及乙醇中。 （三）核糖和脱氧核糖 核糖为片状结晶。核糖是核糖核酸(RNA) 的重要组成部分。脱氧核糖是脱氧核糖核 酸(DNA)的重要组成部分。RNA参与蛋白 质和酶的生物合成过程，DNA是传送遗传 密码的要素。它们是人类生命活动中非常 重要的物质。
糖类生物合成途径及其应用研究
糖类生物合成途径及其应用研究糖类是人类和其他生物体内不可或缺的重要营养物质，也是许多药物的基础。
糖类的合成和利用涉及多种生物化学反应，其中最重要的是糖类的生物合成途径。
本文将介绍糖类的生物合成途径及其应用研究。
一、糖类生物合成途径1. 糖原生物合成途径糖原是一种储存多余能量的多糖，也是人体内最重要的能量储备物质。
糖原的生物合成途径包括两种途径：糖原合成途径和糖原分解途径。
糖原合成途径主要涉及到葡萄糖，通过多个酶催化反应将葡萄糖转化为α-1,4- -D-葡萄糖苷键之间的分枝多糖分子，最终形成糖原。
糖原分解途径，则是糖原的分解过程，将其转化为葡萄糖分子释放能量。
2. 葡萄糖合成途径葡萄糖是生命活动所必需的主要能量源，其生物合成途径也是多种反应的复杂组合。
葡萄糖的生物合成途径同样需要多种酶的参与，在体内主要通过六碳糖的环化来合成葡萄糖分子。
此外，生命体需要维持体内葡萄糖水平的稳定，因此在葡萄糖的生物合成途径中，还需要进行调节糖联的产生和分解等。
3. 糖类的修饰途径糖类的修饰起到了重要的作用，可以改变糖类的结构、功能、稳定性、相互作用等等。
常见的糖类修饰途径包括糖基化、乙酰化、硫化、酯化等。
其中，糖基化是最为常见和复杂的一种修饰方式，通过酶的催化反应将糖分子与蛋白质、核酸等生物大分子连接，形成糖蛋白、糖核酸等新的复合生物大分子，所修饰的糖类不仅可做生物活性调节剂，同时也被广泛应用于医药、农业等领域。
二、糖类合成途径在医药、化妆品等领域的应用研究1. 新型药物开发糖类合成途径在新型药物开发领域有着广泛的应用。
糖蛋白、糖核酸等复合生物大分子是人体内最基本的分子之一，其糖基化修饰的差异常常会影响到人体生理状况。
因此，针对人体糖基化修饰失调的疾病，如糖尿病、肿瘤等，研究人员可以开发新型药物，调节糖基化修饰的平衡，减轻疾病症状。
2. 化妆品制造糖类作为功能性成分，除了在医药领域广泛应用外，在化妆品领域也有着广泛的应用。
高中生物 第四章 糖类代谢
P 果糖-6-P
P 果糖-6-P
P
P
果糖-1，6-2P
P
P
果糖-1，6-2P
P 磷酸二羟丙酮
3-磷酸甘油醛 P
Pi
P 3-磷酸甘油醛
P
P 1，3-二磷酸甘油酸
P
P 1，3-二磷酸甘油酸
P 3-磷酸甘油酸
P 3-磷酸甘油酸
P 2-磷酸甘油酸
P 2-磷酸甘油酸
P
磷酸烯醇式丙酮酸 （PEP）
P
大部分步骤可以逆糖酵解途 径进行，但有三步不可逆反应，需 绕道而行。
糖的异生作用
（四 ）丙酮酸的去路
•乳酸发酵
在无氧条 件下，葡萄糖 分解为乳酸， 并释放出少量 能量的过程。
在无氧 条件下，葡 萄糖分解为 乙醇，并释 放少量能量 的过程
•乙醇发酵
四、三羧酸循环
三羧酸循环在线粒体中 进行，在糖酵解中形成的丙酮 酸先进入线粒体中，在有氧的 条件下被分解。
HO-C-COOH H C-COOH H2C-COOH
CO -COOH CH -COOH CH2-COOH
CO -COOH CO2 CO -COOH
CH -COOH
CH2
CH2-COOH
CH2-COOH
CO -COOH
CH2 CH2-COOH
CO2
Pi
H2O
H2C-COOH HO-C-COOH
五 种因 辅子 助
TPP 硫辛酸 CoA-SH FAD NAD
（二） 三羧酸 循环的反应历程
H2C-COOH HO-C-COOH
H2C-COOH
H2C-COOH HO-C-COOH
H2C-COOH
HC-COOH C-COOH
糖类代谢过程
糖类代谢过程糖类是一类重要的生物大分子，也是生物体内主要的能量来源。
它们不仅是细胞内的主要代谢物质，还可以在细胞外提供能量。
糖类代谢是生物体内将糖类转化为能量的过程，包括糖的降解和合成两个方面。
下面我们来详细了解一下糖类代谢的过程。
糖类代谢的第一步是糖的降解，即糖酵解（糖的无氧氧化）过程。
在这一过程中，一分子葡萄糖分解为两分子丙酮酸，同时产生两分子ATP和两分子NADH。
首先，葡萄糖在细胞质中经过一系列酶的作用被磷酸化，生成葡萄糖-6-磷酸。
然后，葡萄糖-6-磷酸被分解为两分子丙酮酸。
这个过程中产生两个分子ATP和两个分子NADH。
丙酮酸进一步被氧化为乙酸，最后乙酸进入线粒体进行柠檬酸循环和呼吸链等过程，最终生成大量的ATP。
糖类代谢的第二步是糖的合成，即糖异生过程。
在这一过程中，细胞利用非糖类物质合成糖类。
糖异生可以通过两种途径进行：糖异生途径和三羧酸循环途径。
在糖异生途径中，细胞主要利用乳酸、脂肪酸和氨基酸等物质合成糖类。
而在三羧酸循环途径中，细胞通过线粒体中的一系列反应，将大量的葡萄糖和其他底物转化为丙酮酸，最终生成糖类。
整个糖类代谢过程中，有许多重要的酶在调控着代谢过程的进行。
其中最重要的酶之一是丙酮酸脱氢酶。
丙酮酸脱氢酶可以通过修改蛋白质结构或改变酶活性来调整代谢过程，从而适应细胞内的能量需求。
此外，还有糖原合成酶、糖解酶等酶也在这个过程中发挥重要的作用。
糖类代谢的调控还受到一些调节因子的影响。
其中最重要的是胰岛素和葡萄糖浓度。
当葡萄糖浓度升高时，胰岛素会被释放出来，从而促进葡萄糖的合成和储存。
而当葡萄糖浓度降低时，胰岛素的分泌减少，细胞开始分解存储的糖类。
这样，细胞内的糖类代谢会根据能量需求来调整。
总结起来，糖类代谢是生物体内将糖类转化为能量的过程。
通过糖酵解过程，细胞可以将糖类分解为丙酮酸，产生大量的ATP。
通过糖异生过程，细胞可以利用其他底物合成糖类。
糖类代谢过程可以通过一系列酶的作用和调控因子的调节来实现。
糖原合成与分解的原理
糖原合成与分解的原理糖原合成和分解是机体中糖类代谢的重要过程，既是能量存储的一种形式，也是供给机体运动和生物合成所需的重要物质。
糖原是由葡萄糖分子通过糖合酶的作用在细胞质中合成的多聚糖，是一种高度分支的链状聚合物，由数千个葡萄糖分子组成。
糖原合成从糖原核心部分的基板开始，通过连续添加葡萄糖分子生成一个高度分支的糖原分子。
糖原分解则是通过糖原分解酶的作用，将糖原分子中的葡萄糖分子逐渐剥离出来，以供能量供应或转化为其他有机物质。
糖原合成的原理主要与糖原合成酶以及相关调节因子的作用有关。
糖原合成酶主要由磷酸葡萄糖单酯合成酶（UDP-Glc合成酶）和糖原合成酶（GS）组成。
在糖原合成过程中，糖原核心部分的基板首先通过UDP-Glc合成酶的作用将葡萄糖与尿苷酸结合形成UDP-Glc，然后通过糖原合成酶的作用将UDP-Glc添加到已存在的糖原链上，形成新的糖原分子。
同时，还有一些辅助因子对糖原合成的调节起到重要作用，如磷酸化酶和糖源性转录调控因子等。
磷酸化酶主要通过对GS的磷酸化和去磷酸化来调节GS的活性，进而影响糖原合成速率。
糖源性转录调控因子主要参与调节相关基因的转录水平，从而控制糖原合成酶和其他调节因子的表达水平。
糖原分解的原理主要与糖原分解酶以及相关调节因子的作用有关。
糖原分解酶主要由糖原磷酸酶（GP）和磷酸葡萄糖磷酸酶（PP）组成。
在糖原分解过程中，糖原磷酸酶将糖原链中的葡萄糖分子从糖原链上剥离下来，形成糖-1-磷酸（G1P）。
然后，磷酸葡萄糖磷酸酶将G1P进一步催化为葡萄糖-6-磷酸（G6P）。
G6P可以进一步通过糖酮酸途径产生ATP或者通过磷酸异构酶的作用转化为葡萄糖，以供给机体细胞能量需要。
同时，糖原分解也受到一些调控因子的调节，如激素和神经调节因子等。
胰岛素作为一种重要的激素，能够通过激活糖原合成酶和抑制糖原分解酶的活性来促进糖原合成和抑制糖原分解。
而其他激素如肾上腺素和胰高血糖素等则能够通过反向的作用来抑制糖原合成和促进糖原分解。
糖代谢-糖原的分解和生物合成
三 糖原的生物合成
糖基的直接供体: UDPG（尿苷二磷酸葡萄糖） 1. UDP- 葡萄糖焦磷酸化酶:
G–1–P + UTP UDPG焦磷酸化酶 UDPG + PPi
催化单糖基的活化, 形成糖核苷二磷酸， 2Pi
为各种聚糖形成时，提供糖基和能量。
动物细胞：UDPG→糖原
植物细胞：UDPG →蔗糖
ADPG →淀粉
4
细胞溶胶5
6
一 糖原的生物学意义
二 是在肝脏和骨骼肌中作为容易动 员的能量贮存物质.
三 糖原是葡萄糖的一种高效的贮能形 式.
糖原→G-1-P →G-6-P →31(33)个ATP
耗1个ATP
G → G-6-P
→G-1-P耗1→个UUTPDPG糖原→引糖物 原,
7
选择糖原作为不可缺少的贮能物质的三重意义: ☺ 动员迅速 ☺ 无氧分解 ☺ 能分解成葡萄糖, 维持血糖正常水平
糖 原 分 解 图 示：
Pi
G-6-P
H2O
12
复习
Pi
H2O
13
课外阅读
14
磷酸化酶 糖原 ＋H3PO4 (磷酸解）
＋H2O (水解）
脱支酶
G-1-P 少量G
G-6-P
糖酵解
15
16
钙结合稳定蛋白
肝细胞
复
习
Glc transporter T3
Pi transporter T2
P11782
38
Casein kinase II
39
40
41
第六节 糖原的分解和生物合成
要点回顾
◆ 糖原的分解和生物合成途径及其关键酶 ◆ 糖原代谢的调控因素
合成糖概念
合成糖概念
一、糖的合成
糖的合成是指通过化学或生物合成的方法，将不同的碳源、氢源和氮源等基本原料转化为糖的过程。
根据所需合成的糖的类型不同，可以采用不同的合成方法。
常见的糖类包括单糖、双糖和多糖，其中单糖是最简单的糖类，也是其他糖类的基本单元。
二、合成糖的方法
1.化学合成法：化学合成法是利用不同的化学原料，通过一系列的化学反应，
最终得到目标糖的过程。
该方法具有反应速度快、产率高等优点，但同时也存在反应条件苛刻、需要使用大量有机溶剂等缺点。
2.生物合成法：生物合成法是利用微生物或酶催化剂，将不同的碳源、氢源
和氮源等基本原料转化为糖的过程。
该方法具有反应条件温和、对环境友好等优点，但同时也存在反应速度慢、产率低等缺点。
三、合成糖的应用
1.食品工业：合成糖在食品工业中应用广泛，如糖果、饮料、甜点等食品的
生产。
通过使用合成糖，可以控制食品的甜度、口感和质地等方面，提高食品的品质和口感。
2.制药工业：合成糖在制药工业中也有着广泛的应用，如抗生素、抗病毒药
物和抗肿瘤药物等的生产。
通过使用合成糖，可以控制药物的化学结构和药理活性，提高药物的疗效和安全性。
3.生物技术领域：合成糖在生物技术领域中也有着重要的应用，如糖蛋白、
糖脂和多糖等生物分子的合成。
通过使用合成糖，可以研究这些生物分子的结构和功能，为疾病诊断和治疗提供新的思路和方法。
4.材料科学领域：合成糖在材料科学领域中也有着一定的应用，如生物降解
塑料、生物医用材料和生物粘合剂等的制备。
通过使用合成糖，可以改善这些材料的生物相容性和降解性能，提高其安全性和实用性。
生物化学糖类课件
糖类的水解反应
总结词
糖类的水解反应是指糖类分子在酸或酶 的作用下，被水分子分解成单糖或寡糖 的过程。
VS
详细描述
糖类的水解反应是生物体内糖类分解代谢 的重要过程之一。在酶的作用下，多糖或 寡糖被水分子分解成单糖或寡糖。这个过 程是可逆的，单糖或寡糖可以在特定条件 下重新合成多糖或寡糖。
糖类的分类
总结词
糖类可以根据分子结构和组成的不同分为单糖、双糖和多糖。
详细描述
根据分子结构和组成的不同，糖类可以分为单糖、双糖和多糖。单糖是最简单的糖类，由一个分子构成的糖；双 糖由两个单糖分子连接而成，常见的双糖有蔗糖、麦芽糖等；多糖由多个单糖分子连接而成，常见的多糖有淀粉 、纤维素等。
糖类的生物学功能
单糖在水溶液中会发 生分子内或分子间的 氢键形成二聚体或多 聚体。
单糖具有旋光性，即 能使平面偏振光旋转 一定角度。
单糖的生物合成与分解
在植物体内，单糖主要通过光合 作用合成，并储存于淀粉等多糖
中。
在动物体内，单糖主要来源于食 物的消化吸收，并用于合成各种
生物分子。
单糖的分解代谢主要发生在细胞 质中，通过糖解和三羧酸循环等 途径释放能量或合成其他生物分
要点一
生物合成
植物和微生物通过一系列酶促反应将简单单糖合成复杂的 复合糖。
要点二
分解
复合糖在生物体内通过水解酶的作用被分解为单糖或简单 二糖。
糖类的生物化学反
06
应
糖类的氧化反应
总结词
糖类的氧化反应是指糖类分子中的氢原子和氧原子在氧化剂的作用下被氧化，生成水和 二氧化碳的过程。
详细描述
糖类的氧化反应是生物体内糖类分解代谢的重要过程之一。在酶的作用下，糖类分子中 的特殊化学键转移给氧气，生成水和二氧化碳。这个过程释放能量，供细胞代谢和维持
生物化学第六章糖类代谢
一、单糖
单糖只含有一个羰基，不能再水解为更简单 的糖。最简单的单糖是甘油醛和二羟丙酮。
D-甘油醛
二羟丙酮
含有醛基的单糖叫醛糖，如甘油醛、葡萄糖、 核糖等；
含有酮基的单糖叫酮糖，如二羟丙酮、果糖、 核酮糖等。
单糖又根据C原子数分为三、四、五、六、 七碳糖，习惯也称为丙、丁、戊、己、庚糖。 例如三碳糖也称为丙糖，六碳糖称为己糖。
图6-4 乳糖的结构
三、多糖
（一）多糖的特征
多糖是由多个单糖通过糖苷键聚合成的高分 子聚合物。单糖数目随机而不固定，所以多 糖没有固定的分子质量和确定的物理常数。 多糖是自然界存在量最大的一类有机物质。 也是人类重要的食物来源和工业原料。
多糖一般难溶于水或根本不溶于水，也不 能形成晶体，没有甜味，旋光性不明显， 化学性质比较稳定，除了在一定条件下发 生降解反应外，很难发生氧化、还原、成 苷、成酯等反应，尤其是构成动植物骨架 的多糖如纤维素、几丁质等，化学性质更 为稳定。
麦芽糖是由两分子α–D葡萄糖缩合组成，为α （14）糖苷键连接。麦芽糖保留了半缩 醛羟基，属于还原糖（图6-3）。
生物体内麦芽糖含量极少，几乎测不到（包 括动物和植物），但并非不存在。植物种 子在萌发时贮藏的淀粉水解，麦芽糖含量 略有增多，然后迅速由麦芽糖酶水解为葡 萄糖。
图6-3 麦芽糖的结构
另一种是五肽，一般是五聚甘氨酸，将两条 多糖链上的四肽侧链之间以五肽桥连接 （图6-10）。革兰氏阳性菌与革兰氏阴性 菌的肽聚糖交联方式略有不同。
溶菌酶可作用于肽聚糖的多糖链，使多糖链 断裂导致菌体吸水膨胀破裂而杀死细菌。 青霉素类抗生素可抑制肽聚糖短肽之间的 交联，无法合成完整的细胞壁而发挥抑菌 作用。
（二）麦芽糖的降解
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多分支，提高水 溶性，利于储存;
多处磷酸化酶作 用点，提高效率， 迅速提供能量
2、变位 G-1-P 磷酸葡萄糖变位酶
G-6-P
3、G的生成（只存在于肝、肾中，肌组织中没有此步骤）
G-6-
G
P
葡萄糖-6-磷酸酶
糖原的合成与分解代谢
UDP
Gn+1
Pi
Gn
糖原合酶 分支酶
UDPG
糖原磷酸化酶
Gn
• 酵解途径与糖异生途径多数反应是共有 的，除了酵解途径中3个不可逆反应。 糖异生方向
1.丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸 2.1,6-双磷酸果糖 6-磷酸果糖 3.6-磷酸葡萄糖 葡萄糖
丙 酮
丙酮酸羧化酶
草 酰 磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶
酸
乙
CO2 ATP ADP+Pi酸 GTP GDP CO2
磷酸 烯醇 式丙 酮酸
3.调节酸碱平衡
长期饥饿时，肾糖异生增加，排氢保钠。 有利于维持酸碱平衡。
谷氨酰胺
谷氨酸
H2O
NH3
+
原尿H+
NH4+
-酮戊二酸 NH3
糖异生
糖异生的调节
1.激素的调节作用
6-磷酸果糖和1,6-双磷酸果糖之间，糖酵解和糖异 生之间
肝脏:胰高血糖素 腺苷酸环化酶
（无活性） 腺苷酸环化酶（活性）
ATP
2 胰高血糖素，主要的升血糖激素。
3 糖皮质激素，可引起血糖升高，肝糖原增加。
4 肾上腺素，强有力的升血糖激素。
• 胰岛素：降低血糖的唯一激素 1、促进G转运入细胞，加强利用 2、增强磷酸二酯酶的活性，降低cAMP水平，
激活糖原合酶，抑制磷酸化酶
3、激活丙酮酸脱氢酶磷酸酶→活化丙酮酸脱氢
酶 4、抑制肝内糖异生 5、抑制激素敏感性脂肪酶，减少脂肪动员
丙酮酸 乳酸
耗能过程,4个ATP
饥饿早期： 蛋白质分解为氨基酸，每天生成90-120g葡萄糖
甘油每天生成10-15g葡萄糖
长期饥饿： 脑消耗葡萄糖减少，其余器官依赖酮体为主
蛋白质分解减少至35g 甘油每天生成20g葡萄糖
2.补充肝糖原
肝脏在体内不能直接利用葡萄糖合成糖 原，摄入的相当部分的葡萄糖先分解成 丙酮酸、乳酸等三碳化合物，后者再异 生成糖原。合成糖原的这条途径称为三 碳途径（间接途径）。
(G)n + Pi
(G)n-1 + G-1-P
磷酸吡哆醛：辅助因子
磷酸化酶： 当糖链上的葡萄糖基磷酸解至分支点4个葡萄糖基 时,磷酸化酶不能发挥作用 2）转移酶：将3个糖残基从一个糖链转移到另一个4糖残基链 3）脱支酶：糖原分支点的1，6-糖苷键水解，生成游离的G
转移酶、脱支酶：同一个酶上的两个活性部位
焦磷酸化酶
UDPG + PPi
2、缩合：
糖原合酶（关键酶），原有糖原分子为引物，添加新的G， 形成1,4-糖苷键
UDPG + (G)n
糖原合酶·
(G)n+1 + UDP
3、分支：合成1，6-糖苷键，分支糖原
直链长度达11个G残基以上时，分支酶(branching enzyme) 的催化下，将距末端6～7个葡萄糖残基组成的寡糖链由-1,4-糖 苷键→-1,6-糖苷键，糖原出现分支
第十二章 糖类的生物合成
第一节 糖原的合成与分解
糖原：葡萄糖分子聚合而成的带有 分支的高分子多糖类化合物 特点：α-1，4糖苷键
α-1，6糖苷键（分枝点） 合成、分解速度受激素和别构 酶的精细调节，直接影响血糖水平
• 血糖浓度是恒定的(3.89-6.11mmol/L) • 糖原是体内糖的储存形式 • 可以迅速提供机体需要 • 贮存于 肝：血糖的重要来源
主要原料：乳酸、氨基酸和甘油
乳酸循环（Cori循环）
• 肌肉收缩通过糖酵解产生乳酸。乳酸通过细胞膜弥散进 入血循环，再入肝，在肝内异生为葡萄糖。葡萄糖释入 血液又可被肌肉摄取，构成乳酸循环。
• 意义在于避免损失乳酸，防止因乳酸堆积引起酸中毒。
葡萄糖 糖异生途径
丙酮酸 乳酸
葡萄糖 乳酸
葡萄糖 糖酵解途径
• 胰岛功能异常、减退，导致胰岛素分泌减少→ 葡萄糖转运受阻，糖异生增加，乙酰CoA合成 脂肪减少 组织可利用的糖减少→饥饿感→进食增多→血 糖增多→尿糖→排出大量水分→多尿→口渴→ 多饮 组织可利用的糖减少→分解体内脂肪和蛋白质, 同时脂肪动员增多→消瘦
三多一少症状
• 糖酵解和糖异生途径中共同的酶是( ) A.3-磷酸甘油醛脱氢酶 B.已糖激酶 C.丙酮酸激酶 D.果糖二磷酸酶 E.丙酮酸羧化酶
（一）糖原的生物合成 非分解途径的逆转 三个阶段
1、活化：G → UDPG （尿苷二磷酸葡萄糖） ⑴ 磷酸化
己糖激酶(葡萄糖激酶) G + ATP
G-6-P + ADP
⑵ 异构：G-6-P→G-1-P
G-6-P
磷酸葡萄糖变位酶
G-1-P
⑶ 转形：G-1-P → UDPG
G-1-P + UTP
尿苷二磷酸葡萄糖
胰高血糖素
• 升血糖的机制 1.激活蛋白激酶,抑制糖原合酶,激活磷酸化
酶. 2.通过抑制6-磷酸果糖激酶-2,激活果糖二
磷酸酶-2,减少2,6-二磷酸果糖的合成. 3.促进磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成,促
进糖异生. 4.激活激素敏感性脂肪酶,加速脂肪动员.
血糖水平异常：高血糖和糖尿病
• 标准：空腹血糖高于7.28mmol/L:高血糖；高 于8.96mmol/L:糖尿病。
cAMP
蛋白激酶
R、 cAMP
（无活性） 蛋白激酶（活性）
ATP
6-磷酸果糖激酶 -2（活性）
ADP
（无活性）
糖分解和异生 的主要信号
2,6-二磷酸果糖 水平降低
抑制糖酵解, 促进糖异生
2.代谢物的调节作用 饥饿情况，脂肪动员、蛋白质分解，甘油、 氨基酸，促进糖异生。
3.乙酰CoA增多 乙酰CoA抑制丙酮酸脱氢酶，使丙酮酸堆积， 促进糖异生。
• 下述因素中,不能降低血糖的是( ) A.肌糖原合成 B.肝糖原合成 C.胰岛素增加 D.糖异生作用 E.糖的有氧氧化
• 糖原分解的关键酶是( ) A.分支酶 B.脱支酶 C.磷酸化酶 D.磷酸化酶b激酶 E.葡萄糖-6-磷酸酶
PPi
UDPG焦磷酸化酶
脱支酶
UTP
G-1-P
磷酸葡萄糖变位酶
葡萄糖-6-磷酸原代谢的调节
• 糖原合成和分解代谢 • 合成活跃时，分解被抑制，才能有效进行
调节；反之亦然 • 糖原合酶、磷酸化酶 • 共价修饰（磷酸化、去磷酸化）
变构调节
糖异生
糖异生概念
糖异生是指从非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过
① 丙酮酸羧化酶(只存在于线粒体中) ② 磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶
G
胞液
线粒体 乙酰CoA
PEP
丙酮酸
② 草酰乙酸
苹果酸/ 天冬氨酸
丙酮酸 ①
草酰乙酸
②
苹果酸/ 天冬氨酸
PEP
葡萄糖-6-磷酸酶
• 糖异生作用的总反应式如下：
2丙酮酸 +4ATP +2GTP +2NADH +2H+ +4H2O → 1葡萄糖 +2NAD+ +4ADP +2GDP +6Pi
肌肉：提供收缩时能量 • 糖原合成酶 糖原合酶：直链糖原
分支酶：形成分支 • 糖原分解酶 糖原磷酸化酶
脱支酶 葡萄糖-6-磷酸酶：只存在于肝肾
• 游离的单糖不能参与双糖或多糖的合成，延长反 应中提供的单糖基必须是活化的糖供体——糖与 核苷酸结合的化合物。
• UDPG：蔗糖、糖原合成酶、纤维素合成酶 • ADPG：淀粉合成酶 • GDPG：纤维素合成酶
糖酵解途径生成的能量？
问题：糖异生消耗的ATP比糖酵解产 生的更多,是一种能量的浪费吗? 长期饥饿，肝肾糖异生作用活跃，糖异生生成 的糖用于供给只能利于G的器官。
糖异生的生理意义
1.维持血糖恒定 糖异生作用是一个十分重要的生物合成葡萄糖 的途径。红细胞和脑是以葡萄糖为主要燃料 的，成人每天约需要160克葡萄糖，其中 120克用于脑代谢，而糖原的贮存量是很有 限的，所以需要糖异生来补充糖的不足。
• 分解和合成代谢不是逆反应
• 分解和合成代谢可由同一种作用相反的方 式调控，分解促进则合成被抑制
• 合成所消耗的能量要超过分解所产生的能 量
血糖水平的调节
• 来源和去路：
• 四种激素共同调节血糖
1 胰岛素，是惟一降血糖的激素，也是唯一同时 促进糖原、脂肪、蛋白质合成的激素。受血糖 调控，血糖升高胰岛素分泌增加，血糖降低， 分泌减少。
程。非糖物质包括乳酸、生糖氨基酸、甘油等均 可以在哺乳动物的肝脏中转变为葡萄糖或糖原。
这一过程基本上是糖酵解途径的逆过程，但具体过程并不 是完全相同，因为在酵解过程中有三步是不可逆的反应， 而在糖异生中要通过其它的旁路途径来绕过这三步不可逆 反应，完成糖的异生过程。
(一)糖异生的途径
• 从丙酮酸生成葡萄糖的具体反映过程称为糖异 生途径（gluconeogenic pathway)
分支酶
(branching enzyme)
-1,4-糖苷键
α-1,6-糖苷键
（二）糖原分解代谢（glycogenolysis） 肝肾、肌肉
三个阶段：
1．水解：三步，循环进行
1）解磷酸：糖原磷酸化酶（glycogen phosphorylase）
磷酸解-1,4-糖苷键 → G-1-P
*
糖原磷酸化酶