糖的生物合成
7 糖的生物合成
第七章糖的生物合成
7.1 光合作用
7.1.1 光合作用概述
7.1.2 光能的吸收、转变和同化力产生
7.1.3 光合的碳素途径（卡尔文循环）
途径
7.1.4 C
4
7.2 糖异生作用
7.2.1 糖异生途径
7.2.2 糖酵解和糖异生的互补调节
7.3 蔗糖和多糖的生物合成
7.3.1 糖核苷酸的作用
7.3.2 蔗糖的生物合成
7.3.3 淀粉（糖原）的合成
7.3.4 纤维素的生物合成
7.3.5 半纤维素的生物合成
7.3.6 果胶的生物合成
7.4 植物糖代谢的调节
7.4.1 植物光合细胞丙糖、蔗糖、淀粉的相互转化
7.4.2 果糖-2 , 6-二磷酸（F - 2 ,6 - BP）对糖酵解的调节
7.4.3 光合作用形成的能量和还原力的外运
7.4.4 植物光合细胞中糖酵解及蔗糖和淀粉合成的调节
7.1 光合作用
7.1光合作用
光合作用(photosynthensis)是生物界中规模最大的有机合成过程，通过光合作用使太阳能转变为化学能贮存于碳水化合物中，每年约为8.36×1018 kJ。放出的氧气约535×1011 t，同化的碳素约2×1011 t。
7.1.1光合作用概述
光合作用的基本过程可用下式表示。
式中CO2是碳的氧化态，而生成物碳水化合物(CH2O)中的碳是相对还原态，因此，这是一个氧化还原反应。CO2为氧化剂，在反应中被还原，H2O为还原剂，本身被氧化而提供CO2还原所需的电子。CO2/(CH2O)系统的E′为-0.4 V，而O2/H2O的E′是+0.82 V，显然，
在电子从水转移至CO2分子时是逆电势梯度(+1.22 V)，因此，不能自发进行。要使这一过程进行，必须供给能量。在光合作用中，这些能量是由叶绿素吸收的光能提供的。
7.1.2光能的吸收、转变和同化力产生
7.1.2.1光合色素和光化学反应
1光合色素高等植物叶绿体中含有两类色素分子:叶绿素和类胡萝卜素。叶绿素包括叶绿素a和b；类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素。这些色素分子与叶绿体类囊体膜上的蛋白质形成色素蛋白复合物，完成对光能的吸收、传递和光化学反应。根据色素的作用可将其分为天线色素(辅助色素)和作用中心色素。天线色素(antenna pigment)包括全部叶绿素b、类胡萝卜素和大部分叶绿素a，它们的功能是吸收光能并传递到作用中心色素分子。作用中心色素(reaction centre pigment)是位于类囊体膜上具有特殊状态和光化学活性的少数叶绿素a分子，其作用是利用光能产生光化学反应，将光能转变成电能。
2 光化学反应根据吸收光波长的不同，把作用中心色素分为两类:P700(700 nm)和
P680(680 nm)，它们分别是色素蛋白复合物光系统Ⅰ(photosystem Ⅰ，PSⅠ) 和光系统Ⅱ(photosystemⅡ，PSⅡ)的光合作用中心色素。在高等植物中光合作用中心是指叶绿体中进行光合作用原初反应的最基本的色素蛋白结构，至少包括一个作用中心色素分子P(代表
P680或P700)、一个原初电子受体(A)和一个原初电子供体(D)。A和D分别是直接接受或供给作用中心色素电子的物质。
光化学反应发生时，作用中心色素P接受光能被激发成激发态P*，此时P*的一个电子被激发处于高能轨道，极易失去。P*把1个电子传给原初电子受体A，使A变成A-，P*失去电子后回到基态变成P+，P+对电子有极大的吸引力，再从原初电子供体D得到一个电子，本身恢复成P而D变成D+，实现了电荷的分离。
7.1.2.2光合电子传递链(photosynthetic chain)
如上述，在光合作用中水中的电子经过一系列的电子递体的传递，最后到达NADP+。这些递体在类囊体膜上是有序的排列，互相衔接着，被称为电子传递链。如果把这些物质按
其氧化还原电位(E′)排列起来，其形状像英文中Z，所以又称为Z链，如图7-1所示。从图上可以看出:
图7-1高等植物光合作用电子传递链
1 通过光对两个作用中心色素分子P680和P700的激发，提高了P*680和P*700的氧化还原电势，H2O中的电子逆电势传递到NADP+。但在P*680→P700和P*700→NADP+之间是顺电势梯度的自发过程。
2 电子传递过程是电子递体之间的一系列氧化还原反应。
3 电子传递的结果是把光能变成电能，又变成了NADPH+H+中的活跃的化学能。同时在电子传递过程中还偶联ATP的产生，这也是一个把光能转变成活跃化学能的过程。光合作用中通过电子传递形成NADPH+H+和ATP，合称之为同化力，用于后文提到的卡尔文循环中CO2的固定和还原，从而形成有机化合物糖。
4 光合链电子的最终供体为H2O，这就导致水的光解，形成光合放氧。
Z链是按电子传递体的生物氧化还原电势排列的。它并不反映这些物质在类囊体中的排列状况。图7-2显示了电子传递体在类囊体中实际排列的电子传递链。
图7-2质子梯度的形成和ATP产生
7.1.2.3光合磷酸化
叶绿体利用光能使ADP+Pi生成ATP的反应，称之为光合磷酸化(photosynthetic phosphorylation)。利用光能生成ATP的过程有两种。一种是来自于水的电子经过PSⅡ，Cytb6/f和PSⅠ的传递到达NADP+，在传递过程中释放能量用于ADP磷酸化生成ATP，同时将NADP+还原成NADPH+H+。此过程其电子传递是开放的，所以称之为非环式光合磷酸化。另一种是PSⅠ的电子传给Fd后，再传给Cytb6/f，然后经PC又回到PSⅠ，形成一个环式电子流。在电子流动过程中释放的能量使ADP+Pi形成ATP，因其电子传递路程是闭合的，所以称之为环式光合磷酸化。
形成ATP的机理可以用化学渗透学说来解释(参阅62)。如在图7-3非环式电子传递过程中，当来自水的电子还原PQ成PQH2时，要从叶绿体基质中得到两个质子，而当PQH2将电子传给Cytb6/f时，要将两个质子释放到类囊体腔中，类囊体膜对质子是不可随
便通过的。因此使腔内的质子浓度大于基质的质子浓度。即利用电子传递释放的能量建立了一个质子势。当质子通过ATP合酶从腔中进入基质时，就利用这部分能量使ADP+Pi形成ATP。这样，就很好地解释了非环式光合磷酸化中ATP的形成(图7-3)。而对于环式光合磷酸化，因为电子传递过程没有完全搞清楚，因此没有一个满意的答案。环式电子传递过程是PSⅠ→Fd→Cytb6/f→PC→PSⅠ时，就同样可以建立类囊体膜内外的质子势，用于ATP 的形成。这一问题的解决还有待进一步研究。
7．1．3光合的碳素途径(卡尔文循环)
基本的光合碳素途径——还原的戊糖途径是1946年M Calvin等科学家用单细胞绿藻作试验材料，应用14C示踪技术并结合纸上层析法，经过十年努力搞清楚的光合作用碳素同化途径。因此也称作卡尔文循环(Calvin cycle)。由于卡尔文在光合作用碳转化途径上作出了重大贡献，他于1961年获得诺贝尔奖。卡尔文循环的最初产物为3-磷酸甘油酸，因此，此途径也称C3途径。整个循环可分为三个阶段。
1 CO2的固定CO2与核酮糖-1，5-二磷酸(ribulose bisphosphate,RuBP)反应生成两分子三磷酸甘油酸(3-PGA)。在此反应中，酶的作用使RuBP异构成烯醇式二磷酸核酮糖，后者羧化成中间产物2-羧基，3-酮基-1，5-二磷酸核糖，再加水分解生成2分子3-磷酸甘油酸(3-PGA)。
这一反应由核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶(ribulose bisphosphate carboxylase oxygenase， Rubisco)催化，该酶位于叶绿体间质中，含量占叶片可溶性蛋白一半以上。由八个大亚基和八个小亚基组成，大小亚基分别由叶绿体基因和核基因编码。催化部位在大亚基上，而小亚基则具有调节作用。该酶还具有加氧酶活性，加氧产物为3-PGA和磷酸乙醇酸，加氧和羧化作用发生在同一个活性中心，而且两种活性均可为CO2和Mg2+所活化。
2羧化产物的还原包括两步反应:3-PGA在激酶催化下磷酸化生成1，3-二磷酸甘油酸(1，3-diPGA)；后者在脱氢酶催化下还原为3-磷酸甘油醛。此反应所消耗的ATP和NADPH 称之为光合同化力，来自光合作用的光反应。反应产物3-磷酸甘油醛是一个三碳糖。
3 RuBP的再生由一系列转酮酶、转醛酶和异构酶催化，经10步反应(表7-1，图7-4)使RuBP再生。反应及酶类似于磷酸戊糖途径中分子重排阶段的逆过程。
表7-1光合作用碳还原循环的反应
卡尔文循环的总反应式中的6-磷酸果糖可进一步转化为葡萄糖: 总反应式可写成:
图7-4卡尔文循环(C3循环)
表明每同化1分子CO2需3分子ATP和2分子NADPH。7．1．4 C4途径
M．D．Hatch和C。R。Slack发现，某些起源于热带的植物例如甘蔗、玉米等在光合作用中还存在一种辅助途径——C4途径。它的作用是固定、转运和集中CO2到C3途径所在的维管束鞘细胞中，使其中CO2浓度升高，从而提高了光合速率。
C4途径开始于叶肉细胞中，在磷酸稀醇式丙酮酸羧化酶(PEP羧化酶)的作用下，CO2与磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)缩合形成草酰乙酸。后者是一种含四个碳原子的二羧酸，故将该反应途径叫C4途径。在某些C4植物中草酰乙酸被转变成苹果酸，在另一些植物中它也可被转变成天冬氨酸，然后转入维管束鞘细胞中，经过脱羧作用分解成CO2和一个C3化合物(如PEP)，C3化合物被转运回叶肉细胞中，进行下一次固定CO2的循环；CO2则进入卡尔文循环，形成糖。简要过程见图7-5。
图7-5C4途径的简要过程
在C4植物中，卡尔文循环只存在于维管束鞘细胞中，这些细胞中的O2浓度较低，而又由于C4途径的转运和集中，CO2浓度升高，因而提高了细胞中的CO2/O2之比，这有利于RuBisco的羧化作用而不利于其加氧作用，提高了光合作用的速率。
7．2糖异生作用
糖异生(gluconeogenesis)作用是由非糖前体如丙酮酸、草酰乙酸等合成葡萄糖的过程。可通过糖酵解的逆过程完成，但糖异生途径又非糖酵解的简单逆转。在糖酵解中，由己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶催化的反应是不可逆的，若以另一些酶代替，这三步反应即可逆(图7-6)。
各类中药化学成分的生物合成途径
各类中药化学成分的主要生物合成途径 乙酸-丙二酸途径:脂肪酸类,酚类,醌类；甲戊二羟酸途径:萜类,甾类；莽草酸途径:即桂皮酸途径,苯丙素类,木脂素类,香豆素类；氨基酸途径 :生物碱类 溶剂提取法（常用溶剂及极性） （1）溶剂按极性分类：三类，即亲脂性有机溶剂、亲水性有机溶剂和水。溶剂按极性由弱到强的顺序如下：石油醚＜四氯化碳＜苯＜二氯甲烷＜氯仿＜乙醚＜乙酸乙酯＜正丁醇＜丙酮＜甲醇（乙醇）＜水。 甲醇（乙醇）是最常用的溶剂,能用水任意比例混合. 分子大,C多,极性小,反之,大..按相似相溶原理,极性大的溶剂提取极性大的化合物 提取方法 ①煎煮法：挥发性及加热易破坏,多糖类不宜用。 ②浸渍法：不用加热，适用于遇热易破坏或挥发性成分，含淀粉或黏液质多的成分,但效率不高。 ③渗漉法：效率较高。④回流提取法:受热易破坏的成分不宜用。⑤连续回流提取法：有机溶剂，索氏提取器或连续回流装置。⑥水蒸气蒸馏法: 适于具挥发性，能随水蒸气蒸馏而不被破坏的。挥发油、小分子生物碱、酚类、游离醌类等：⑥超临界萃取法:以CO2为溶剂.用于极性低的化合物，室温下工作,几乎不用有机溶剂,环保 分离方法 ①吸附色谱：利用吸附剂对被分离化合物分子的吸附能力的差异，而实现分离的一类色谱。硅胶用于大多数中药成分；氧化铝用于碱性或中性亲脂性成分如生物碱、萜、甾；活性炭用于水溶性物质如氨基酸、糖类和某些苷类；聚酰胺用于酚醌如黄酮、蒽醌及鞣质。②凝胶色谱：主要是分子筛作用，根据凝胶的孔径和被分离化合物分子的大小而达到分离目的。③离子交换色谱：基于各成分解离度的不同而分离。主要用于生物碱、有机酸及氨基酸、蛋白质、多糖等水溶性成分的分离纯化。④大孔树脂色谱：一类没有可解离基团，具有多孔结构，不溶于水的固体高分子物质。它可以通过物理吸附有选择地吸附有机物质而达到分离的目的。是反相的性质，一般被分离物质极性越大，越先被洗脱下来，极性越小，越后洗脱下来。应用于中药有效部位或有效成分的分离富集。⑤分配色谱：利用物质在固定相和流动相之间分配系数不同而达到分离。正相色谱：固定相极性>流动相极性，用于分离极性和中等极性的成分。常用固定相：氰基或氨基键合相；常用流动相为有机溶剂。反相色谱：固定相极性<流动相极性，用于离非极性和中等极性的成分，常用C18或C8键合相。常用流动相为甲醇-水或乙腈-水。 糖和苷类化合物 糖：多羟基醛或多羟基酮及其衍生物、聚合物的总称 苷：糖或糖额衍生物与另一非糖物质通过糖的端基碳原子连接而成，又称配糖体 构型D，L，α，β : 向上D,向下L; 同侧:β异侧:α 苷键酸水解：苷键原子首先发生质子化，然后苷键断裂生成苷元和糖的阳碳离子中间体，在水中阳碳离子经溶剂化，再脱去氢离子形成糖分子。难易顺序：N-苷>O-苷>S-苷>C-苷。强酸水解：得到糖，苷元易破坏；弱酸水解：得到次级苷，确定糖的连接顺序；两相酸水解：保护苷元 酶水解：对难以水解或不稳定的苷，在酶水解条件温和，不会破坏苷元，可得到真正的苷元 显色反应 Molish反应:加入5%α-萘酚乙醇液，沿管壁缓慢滴入浓硫酸，在两层液面间会出现一个紫色环。又称α-萘酚反应.说明含有糖类或苷类. (但碳苷和糖醛酸例外,呈阴性.) 菲林和多伦反应:阳性,有还原糖.可以利用这两个反应来区别还原糖和非还原糖。 单糖：都是还原糖。双糖：麦芽糖、乳糖为还原糖。蔗糖为非还原糖 苷键构型的判断 糖苷的1H-NMR：成苷的端基质子H的耦合常在较低场。如:β构型J H1-H2=6~9Hz(8左右)；α构型J H1-H2=2~3.5Hz (4左右) 醌类 酸性（规律） -COOH > 二个β-OH > 一个β-OH >二个α- OH > 一个α–OH 可用PH 梯度萃取分离。 其结果为①和②被5%碳酸氢钠溶液提出；③被5%碳酸钠提出；④被1%氢氧化钠提出；⑤只能被5%氢氧化钠提出 可用PH梯度萃取分离。 颜色反应 1、Feigl反应：全部醌类均阳性。碱性条件加热,紫色 2、Borntrager’s反应：也叫碱液试验,羟基蒽醌阳性。——颜色变化与OH数目及位置有关,红-紫色. 3、醋酸镁反应：含α-酚羟基或邻二酚羟基的蒽醌类阳性。 4、与活性亚甲基试剂反应kesting-Craven和无色亚甲蓝显色反应: 苯醌和萘醌类的专属反应.在碱性条件下 5、对亚硝基-二甲苯胺反应: 蒽酮类的特异性反 应.(唯一).蒽酮就是9或10位没有被取代的羟基 蒽酮类. 醌类化合物的提取与分离 (大题,看书) pH梯度萃取法P82 例:大黄蒽醌苷类的分离 苯丙素类（一个或几个C6-C3） 香豆素：一般具有苯骈α-吡喃酮母核的天然产物 母核（画） 内酯性质和碱水解反应 碱性开环,酸性闭环。但长时间加热,异构化,不可 恢复闭环. 显色反应有荧光性质 1、Gibb’s反应: 试剂：2，6-二氯（溴）苯醌氯 亚胺 C6位没取代,阳性,蓝色 2、Emerson反应试剂：4-氨基安替比林,铁氰化 钾反应 C6位没取代,阳性,红色 木脂素鉴识 Labat反应：具有亚甲二氧基的木脂素加浓硫酸 后，再加没食子酸，可产生蓝绿色 黄酮（C6-C3-C6） 结构与基本骨架(芦丁,槲皮素,鼠李糖,葡萄糖的 结构都要求会写)138页 经典结构是2-苯基色原酮，现在泛指两个苯环通 过三个碳原子相互连接而成的一类化合物 黄酮类：以2-苯基色原酮为母核，且3位上无含 氧基团取代的一类化合物 黄酮醇：在黄酮基本母核的3位上连有羟基或含 氧基团 二氢黄酮：黄酮基本母核的2、3位双键被氢化而 成 二氢黄酮醇：黄酮醇类的2、3位被氢化的基本母 核 交叉共轭体系：黄酮结构中色原酮部分本身无 色，但在2位上引入苯环后，即形成交叉共轭体 系，通过电子转移、重排，使共轭链延长而显出 颜色。在7位或4’位上引入-OH及-OCH3等助色 团后，产生p-π共轭，使化合物颜色加深。 溶解度：游离黄酮一般难溶于水，易溶于甲醇、 乙醇、乙酸乙酯、氯仿、乙醚等有机溶剂及稀碱 水中。引入羟基增多，水溶性增大，脂溶性降 低；而羟基被甲基化后，脂溶性增加。黄酮苷一 般易溶于水、甲醇、乙醇等强极性溶剂中，但难 溶于苯、氯仿、乙醚等有机溶剂中 平面型如黄酮、黄酮醇、查尔酮等溶解度较小， 非平面型如二氢黄酮及二氢黄酮醇的溶解性较 大，异黄酮的也较大 酸性：7,4’-二OH黄酮＞7-或4’-OH黄酮＞一 般酚羟基＞5-OH黄酮 显色反应：（1）HCl-Mg反应：样品溶于甲醇或乙 醇1ml中，加入少许Mg，再加几滴浓HCl，一两 分钟显红~紫红色。（2）AlCl3反应：样品的乙醇 溶液和1%乙醇溶液AlCl3反应，生成黄色络合 物。（3）锆盐-枸橼酸反应：可鉴别黄酮类化合 物是否纯在3-或5-OH。样品的甲醇溶液加2%二氯 氧锆甲醇溶液。黄色不褪，有3-OH或3，5-OH， 如果减褪，无3-OH而有5-OH pH梯度萃取法：5%NaHCO3可萃取7，4’-二羟基 黄酮，5%NaCO3可萃取7-或4‘-羟基黄酮， 2%NaOH可萃取一般酚羟基的黄酮，4%NaOH可以萃 取5-羟基黄酮。 柱色谱分离 硅胶柱：利用极性差异，几乎适用于任何类型黄 酮（主要分离异黄酮、二氢黄酮，二氢黄酮醇及 高度驾机皇或乙酰化的黄酮及黄酮醇） 聚酰胺柱：通过酰胺羰基与黄酮类化合物分子上 的酚羟基形成氢键缔合而产生。化合物结构与Rf 值：酚羟基少＞多；易形成分子内氢键＞难；芳 香化程度低＞高；异黄酮＞二氢黄酮醇＞黄酮＞ 黄酮醇；游离黄铜＞单糖苷＞双糖苷＞叁糖苷 （含水移动相做洗脱剂）；有机溶剂做洗脱剂反 之。洗脱能力由弱至强；水＜甲醇或乙醇（浓度 由低到高）＜丙酮＜稀氢氧化钠水溶液或氨水＜ 甲酰胺＜二甲基甲酰胺＜尿素水溶液 紫外 黄酮类型带II(弱峰) 带I(强峰) 取代) 黄酮醇(3-OH 游离) 250-280 358-385 异黄酮245-270 310-330肩峰 二氢黄酮/醇370-295 300-330 查耳酮220-270低强度340-390 氢谱: 黄酮或黄酮类H-3是一个尖锐的单峰出现在 6.3 处 邻位耦合:耦合常数为8Hz左右 间位耦合:2-3Hz 对位耦合:很弱,数值很小或没有 5,7-二OH黄酮δppm：H-6小于 H-8 . 7- OH 黄酮: δppm：H-6 > H-8 6’δ比较大,5’较小 同时还要看 单峰S,就没有邻,间位双锋d说明有邻位或间位 其中一个双双锋dd就说明有邻,和间两个 生物合成途径 经验异戊二烯法则：基本碳架均是由异戊二烯以 头-尾顺序或非头-尾顺序相连而成；生源异戊二 烯法则：甲戊二羟酸是各种萜类化合物生物合成 的关键前体 单萜：无环，单环，双环，三环，环烯醚。知道 卓酚酮，环烯醚萜，薄荷醇，青蒿素的二级结构 和性质 性质：萜类多具苦味，单萜及倍半萜可随水蒸气 蒸馏，其沸点随其结构中的C5单位数、双键数、 含氧基团数的升高而规律性升高 提取：挥发性萜可用水蒸气蒸馏法；一般萜可用 甲醇或乙醇提取；萜内酯可先用提取萜的方法提 取出总萜，然后利用内酯的特性，用碱水提取酸 化沉淀的方法纯化；萜苷多用甲醇、乙醇或水提 取 柱色谱：吸附剂多用硅胶。中性氧化铝。含双键 者可用硝酸银络合柱色谱分离（利用硝酸银可与 双键形成π络合物，而双键数目位置及立体构型 不同的萜在络合程度及络合稳定性方面有一定差 异）。洗脱剂多以石油醚、正己烷、环己烷分离 萜烯，或混以不同比例的乙酸乙酯分离含氧萜 鉴识：卓酚酮类的检识 (硫酸铜反应：绿色结 晶)；环烯醚萜的检识(Weiggering法：蓝色/紫红 色；Shear反应：黄变棕变深绿)；薁类的检识 (Ehrlich反应：蓝紫绿；对－二甲胺基苯甲醛) 挥发油 也称精油，是存在于植物体内的一类具有挥发 性、可随水蒸气蒸馏、与水不相容的油状液体。 分为：芳香族，萜类，脂肪族 检识：化学测定常数：酸值、酯值、皂化值 提取方法：①蒸馏法：提取挥发油最常用的方 法，对热不稳定的挥发油不能用。②溶剂萃取 法：脂溶性杂质较多。③吸收法：油脂吸收法， 用于提取贵重挥发油。④压榨法：该方法可保持 挥发油的原有新鲜香味，但可能溶出原料中的不 挥发性物质。⑤二氧化碳超临界流体萃取法：有 防止氧化热解及提高品质的突出优点，用于提取 芳香挥发油 三萜 醋酐-浓硫酸反应（Liebermann-Burchard） 红－紫－蓝－绿色－褪色（甾体皂苷） 黄－红－紫－蓝－褪色（三萜皂苷） 胆甾醇沉淀法：胆甾醇复合物——乙醚回流提 取，去除胆甾醇，得皂苷。因为甾体皂苷比三萜 皂苷形成的复合物稳定. 甾类 C21甾醇C2H5 昆虫变态激素8-10个碳的脂肪烃 强心苷不饱和内酯环 甾体母核的C-17位上均连一个不饱和内酯环。根 据内酯环的不同：五元不饱和内酯环叫甲型强心 苷元；六元不饱和内酯环叫乙型。 苷和糖连接的顺序分: I型强心苷：苷元-(2，6-二去氧糖)x-(D-葡萄
糖的生理功能
第七章糖代谢 第一节概述 一、糖的生理功能 （一）氧化分解，供应能量 生命活动需要能量，糖是最主要的能源物质 （二）储存能量，维持血糖 糖在体内可以糖原的形式进行储存，这是机体储存能源的重要方式。当机体需要时，糖原分解，释放入血，可有效地维持正常血糖浓度，保证重要生命器官地能量供应。 （三）提供原料，合成其他物质 糖分解代谢的中间产物可为体内其他含碳化合物的合成提供原料。如糖在体内可转变为脂肪酸和甘油，进而合成脂肪；可转变为某些氨基酸以供机体合成蛋白质所需；可转变为葡萄糖醛酸，参与机体的生物转化反应等；因而糖是人体重要的碳源。 （四）参与构造组织细胞 糖是体内重要的结构组织 （五）其他功能 糖能参与构成体内一些具有生理功能的物质。 二、糖代谢概况 糖的合成代谢包括糖原合成、糖异生和结构多糖的合成；糖的分解代谢包括糖酵解、有氧氧化、磷酸戊糖途径及糖原分解等。 第二节糖的无氧氧化 （一）概念：在缺氧条件下，葡萄糖或糖原分解为乳酸的过程称无氧氧化，又称糖酵解。（二）反应过程 1.葡萄糖生成2分子磷酸丙糖 （1）葡萄糖生成6-磷酸葡萄糖己糖激酶 （2）6-磷酸葡萄糖生成6-磷酸果糖变构酶 （3）6-磷酸果糖生成1，6-二磷酸果糖磷酸果糖激酶 （4）磷酸丙糖的生成醛缩酶 2.磷酸丙糖氧化为丙酮酸 （1）3-磷酸甘油醛氧化 3-磷酸甘油醛脱氢酶 3-磷酸甘油酸的生成磷酸甘油酸激酶(3) 2-磷酸甘油酸的生成变位酶 (4) 磷酸烯醇式丙酮酸的生成烯醇化酶 (5) 丙酮酸的生成丙酮酸激酶
3. 丙酮酸还原为乳酸 乳酸脱氢酶 （三） 反应特点 1．没有氧参与。 2．1分子葡萄糖净生成2分子ATP ，从糖原开始，净生成3分子ATP 。 3．有三步不可逆反应，分别由己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶催化。 4．红细胞中存在2，3-二磷酸甘油酸支路 （四） 生理意义 1. 糖酵解是机体在缺氧情况下供应能量的重要方式。 2. 糖酵解是红细胞供能的主要方式。 3. 2，3-二磷酸甘油酸对调节红细胞的带氧功能有重要意义。 4. 某些组织在有氧条件下仍以糖酵解为主要供能方式。 （五） 糖酵解的调节 1. 激素的调节作用 胰岛素的诱导 2. 代谢物对限速酶的变构调节 1，6-二磷酸果糖、ATP 、AMP 等是磷酸果糖激酶的变构 激活剂。 第三节 糖的有氧氧化 （一） 概念：在有氧条件下，葡萄糖或糖原彻底氧化为CO 2和H 2O 的过程称糖的有氧氧化。 有氧氧化是糖氧化产能的主要方式。 （二） 反应过程： 1. 葡萄糖生成丙酮酸 葡萄糖经糖酵解途径生成丙酮酸 2. 丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A 丙酮酸进入线粒体在丙酮酸脱氢酶复合体催化下氧化脱羧，并与辅酶A 结合生成乙酰CoA 。此反应不可逆，总反应式为： 丙酮酸脱氢酶复合体+HSCoA + NAD +NADH+H +CO 2++C=O COOH CH 3C CH 3O ~SCoA 丙酮酸脱氢酶复合体由丙酮酸脱氢酶、二氢硫辛酰胺转乙酰酶和二氢硫辛酰胺脱氢酶三种酶组成的多酶复合体，有5种辅酶，即TPP 、硫辛酸、FAD 、NAD ＋ 和HSCoA ，分别含有B 1、硫辛酸、B 2、PP 、泛酸等维生素。当这些维生素缺乏将导致糖代谢障碍。 3. 乙酰辅酶A 彻底氧化分解（三羧酸循环） 三羧酸循环是指乙酰CoA 和草酰乙酸缩合生成柠檬酸，经过一系列脱氢、脱羧反应，再生成草酰乙酸的循环过程。
12糖类的种类和功能教案-高中生物必修一
安分生物备课组第2周集体备课同案 备课内容：糖类的种类和功能课时： 2 一、学情分析 本节的授课对象是高一学生，他们在初中学习过营养知识，知道人体生命活动所需的能量主要是由糖类提供的，但对其他相关内容了解的很少。在教学中可利用学生的基础，遵循认知规律，由浅入深，通过恰当的启发和指导，让学生的知识得到丰富和提升。 二、教材分析 本节内容是苏教版教材必修一第二章第二节内容，糖类的种类和功能，与学生的生活和健康有密切的关系。本节要求重点掌握细胞中的糖类的种类和功能，除相关理论知识外，还要引导学生认识生物科学的价值，并学会运用生物学知识来解决实际生活中的一些生物学问题。另外，本节连同本章其他章节内容是对组成细胞的物质的学习，是学习细胞的结构和功能的基础。 三、教学重难点 重难点：细胞中的糖类的种类和功能； 四、教学目标 1.概述糖类的种类和作用； 2.尝试检测生物组织中的糖类，探讨细胞中的糖类的种类。 3.通过鉴定糖类的实验活动，培养探究意识和良好的合作意识，培养实事求是和严谨的科学态度。 五、教法和学法
启发、讲解法：采用师生互动探讨式教学，通过具体事例，启发学生发现，思考相关知识并得出结论。 分类、归纳法：列表比较实际糖类的种类和功能。 六、教学过程 第1、2 课时糖类的种类和功能 教师活动学生活动设计意图【导入新课】 用学生感兴趣的图片或话题引入：假如今天已经上到最后一节课了，你的身体会有什么感觉？你认为能尽快为你补充能量的食物是什么？ 一．糖类的种类和功能 指导学生阅读教材P14-15页内容，提问：糖类由哪些元素组成？包括哪几类？有什么功能？ 1.糖类的元素组成：C、H、O 2.糖类的种类及功能： （1）单糖：指不能再水解可直接被细胞吸收的糖。常见的有葡萄糖，果糖，半乳糖，核糖，脱氧核糖，其中葡糖糖是细胞生命活动所需的主要的能源在物质。 （2）二糖：有两分子单糖脱水缩合而成的糖类。学生思考， 自由发言， 回答问题 阅读教材， 思考，找出 问题答案。 从学生感兴趣的 话题引入新课 通过生活实例， 提升学习兴趣， 掌握糖类的种类 和功能。
乳酸菌胞外多糖的生物合成及其遗传调控
乳酸菌胞外多糖的生物合成及其遗传调控 * 姚晶1，任婧2，吴正钧2，王荫榆2，郭本恒 1，2 1（上海海洋大学食品学院，上海， 201306）2（乳业生物技术国家重点实验室光明乳业股份有限公司技术中心，上海， 200436）摘 要 作为食品级的乳酸菌分泌的胞外多糖，由于其具有很多优良的功能特性，成为了近年来的研究热点。 胞外多糖产量偏低限制了其工业化应用，因此从基因水平上探索增加乳酸菌胞外多糖产量的途径是大有裨益的。文中详细阐述了胞外多糖的分类、结构，同型多糖和异性多糖生物合成过程及其差异，以及在合成过程中的遗传调控，并介绍了一些增加产量的有效调控手段，为深入的研究提供理论参考。关键词 乳酸菌，胞外多糖，生物合成，遗传调控 第一作者：硕士研究生（郭本恒教授为通讯作者，E-mail ：guo-benheng@https://www.360docs.net/doc/5212998695.html, ）。 *“十一五”国家科技支撑计划（2006BAD04A14， 2006BAD04A06）。收稿日期：2010－08－13，改回日期：2010－12－17 胞外多糖（Exopolysaccharide ， EPS ）是一种微生物在生长过程中分泌到细胞外的长链多糖。以荚膜的形式附着在细胞表面的胞外多糖称为荚膜多糖（capsular polysaccharides ，CPS ），以黏液的形式分散在胞外环境中的胞外多糖称为游离多糖（或黏液多 糖）。很多微生物都能分泌EPS ， 尤其是乳酸菌（Lac-tic acid bacteria ，LAB ）。LAB 是公认安全（generally recognized as safe ， GRAS ）的食品级微生物，EPS 作为LAB 重要的次生代谢产物，具有很高的研究和利用价值。20世纪40年代开发出的由肠膜明串珠菌 （L .mesenteroides ）产生的右旋糖酐（dextrans ）是最早被开发利用的乳酸菌胞外多糖，也是食品和药品管理 局（Food and Drug Administration ， FDA ）批准的第一种食品级微生物胞外多糖。至今，人们已经筛选出了多 株产EPS 的LAB 。不同LAB 菌株EPS 的合成量是不同的， 而EPS 合成量的高低决定其发酵菌株是否适用于工业化生产。目前，对于培养基、培养条件、生长因子等外部因素影响EPS 合成量的报道已经很多，而从LAB 的遗传和生理角度对其EPS 合成量影响的报道甚是少见。深入理解和研究LAB 基因簇对EPS 的合成调控，可以从基因水平促进EPS 合成量的增加，从而实现EPS 的工业化生产。本文系统阐述了LAB EPS 相关的生物合成途径、遗传调控体系以及一些有效的调控手段。 1 产EPS 的LAB 菌株及其分类 1.1 产EPS 的菌株 产EPS 的LAB 来源广泛，绝大部分来源于乳制 品，如［1］ 酸奶、Kefir 制品、奶酪等，还有一些来源于发 酵肉制品和蔬菜等。目前已经报道的产EPS 的LAB 有 ［2］ ：嗜热链球菌（S .thermophilus ）、嗜酸乳杆菌（Lb .acidophilus ）、干酪乳杆菌（L .casei ）、德氏乳杆菌 保加利亚亚种（Lb .delbruec kii ssp.bulgaricus ）、瑞士乳杆菌（Lb .helveticus ）、乳酸乳球菌乳脂亚种 （Lc .lactis ssp.cremoris ）、乳酸乳球菌（Lc .lactis ）、植物乳杆菌（L .plantarum ）、肠膜明串珠菌（Leuc .mesenteroides ）、酒样乳杆菌（L .kefiranofaciens ）等等。其中研究较多的是 ［3］ ：嗜热链球菌筛选菌株 S .thermophilus EU20，NCFB2393，IMDO 01，SFi6，SFi39和Sfi12等；保加利亚乳杆菌（Lb .bulganicus ）筛 选菌株L .bulganicus CNRZ 397， CNRZ 1187，CNRZ 416， Lb1，LY03等；乳酸乳球菌乳脂亚种筛选菌株L .lactis subsp.cremoris NIZO B35，NIZO B40，AHR 53等。 1.2EPS 的种类及其结构 根据所在位置的不同，可以分为荚膜多糖和黏液多糖。荚膜多糖又可以分为：（1）大荚膜，简称荚膜，可在光学显微镜下看到，最低厚度为0.25μm ，具有 相当大的外部表面积；（2）微荚膜， 厚度在0.2μm 以下，光学显微镜看不到，可用免疫学方法检验；（3）粘液层堆积在细胞表面，其多糖成分常渗入培养基中。粘液多糖可以进入培养基形成黏液 ［4］ 。 根据合成位点和模式的不同， LAB EPS 又可以分为同型多糖（homopolysaccharides ， HoPS ）和异型多糖
糖的生理功能
糖的生理功能 Prepared on 22 November 2020
第七章糖代谢 第一节概述 一、糖的生理功能 （一）氧化分解，供应能量 生命活动需要能量，糖是最主要的能源物质 （二）储存能量，维持血糖 糖在体内可以糖原的形式进行储存，这是机体储存能源的重要方式。当机体需要时，糖原分解，释放入血，可有效地维持正常血糖浓度，保证重要生命器官地能量供应。 （三）提供原料，合成其他物质 糖分解代谢的中间产物可为体内其他含碳化合物的合成提供原料。如糖在体内可转变为脂肪酸和甘油，进而合成脂肪；可转变为某些氨基酸以供机体合成蛋白质所需；可转变为葡萄糖醛酸，参与机体的生物转化反应等；因而糖是人体重要的碳源。 （四）参与构造组织细胞 糖是体内重要的结构组织 （五）其他功能 糖能参与构成体内一些具有生理功能的物质。 二、糖代谢概况 糖的合成代谢包括糖原合成、糖异生和结构多糖的合成；糖的分解代谢包括糖酵解、有氧氧化、磷酸戊糖途径及糖原分解等。 第二节糖的无氧氧化
（一）概念：在缺氧条件下，葡萄糖或糖原分解为乳酸的过程称无氧氧化，又称糖酵解。 （二）反应过程 1.葡萄糖生成2分子磷酸丙糖 （1）葡萄糖生成6-磷酸葡萄糖己糖激酶 （2） 6-磷酸葡萄糖生成6-磷酸果糖变构酶 （3） 6-磷酸果糖生成1，6-二磷酸果糖磷酸果糖激酶 （4）磷酸丙糖的生成醛缩酶 2.磷酸丙糖氧化为丙酮酸 （1） 3-磷酸甘油醛氧化 3-磷酸甘油醛脱氢酶 3-磷酸甘油酸的生成磷酸甘油酸激酶(3) 2-磷酸甘油酸的生成变位酶 (4) 磷酸烯醇式丙酮酸的生成烯醇化酶 (5) 丙酮酸的生成丙酮酸激酶 3. 丙酮酸还原为乳酸乳酸脱氢酶 （三）反应特点 1．没有氧参与。 2．1分子葡萄糖净生成2分子ATP，从糖原开始，净生成3分子ATP。 3．有三步不可逆反应，分别由己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶催化。 4．红细胞中存在2，3-二磷酸甘油酸支路 （四）生理意义 1.糖酵解是机体在缺氧情况下供应能量的重要方式。 2.糖酵解是红细胞供能的主要方式。
鼠李糖脂资料
表面活性剂综述 皂素（saponin) 烷基多苷（Alkyl polyglucosides） 表面活性剂： 表面活性剂是一类集亲水基和憎水基于一体，可显著降低溶剂的表面张力或液一液界面张力的一类化合物。其分子结构一般包括长链疏水基团和亲水性离子基团或极性基团两个部分。通常，表面活性剂分子的两个部分的基团是不对称的。此种结构上的两亲特点，决定了表面活性剂的许多物理化学性质，是产生表面活性的内在原因。 不仅具有很高的活性，即在水中加入很少量就能使水的表面张力大幅度地降低，而且还具有独特的渗透;润湿和反润湿(防水、防油);乳化和破乳:发泡和消泡;洗涤、分散与絮凝，抗静电，润滑和加溶等应用性能。从广义上讲，可将表面活性剂称为这样一类物质即在加入很少量时就能明显改变体系的界面性质和状态的物质。 表面活性剂的化学结构特点： 表面活性剂是由性质不同的两部份组成。一部份是由疏水亲油的碳氢链组成的非极性基团，另一部份为亲水疏油的极性基。这两部份分别处于表面活性剂分子的两端，为不对称结构。因此表面活性剂分子结构的特性是一种既亲油又亲水的两亲分子。它不仅能防止油水相排斥，而且具有把两相连接起来的功能。 表面活性剂的分类：
按表面活性剂有水溶液中能否解离，分为离子型与非离子型表面活性剂。而离子型表面活性剂又按产生电荷的性质分为阴离子、阳离子型和两性离子型; 按表面活性剂在水和油中的溶解性可分为水溶性和油溶性表面活性剂;前者占多数，但后者日益重要，只是其品种不多。 按分子量分类，可将分子量大于104者称为高分子表面活性剂，在103一104称为中分子量表面活性剂及分子量大于102一103者称为低分子量表面活性剂。 还有按表面活性剂的功能来进行分类的。有表面张力降低剂、渗透剂、润湿剂、乳化剂、增溶剂、消泡剂等。 表面活性剂的性质： 表面活性剂的两亲特性使其能定向地吸附于两相界面上，亲水基一端朝向水相，疏水基一端朝向油相，从而降低了水溶液的表面张力或油水界面张力。表面活性剂在界面上吸附越多，界面张力降低得越多。表面活性剂在溶液表面的吸附量随溶液浓度增大而增多，当表面活性剂浓度达到或超过某一数值后，表面吸附量不再增加。此时溶液中的表面活性剂分子会从单体缔合为胶态聚集物，即形成胶束。胶束内部是由表面活性剂憎水基形成的疏水性内核;胶束外部是由亲水基组成的外壳。表面活性剂在溶液中形成胶束时的浓度称为临界胶束浓度(Critical micellar concenrtation，CMC)。CMC可作为表面活性剂的表面活性的一个量度。CMC越小，则表示此种表面活性剂形成胶团所需浓度越低，因而，改变表/界面性质，起到乳化、增溶等作用所需的浓度也就越低。表面活性剂在固一液界面上的吸附作用，如土壤一水或故态有机物一水界面，同样可降低固一液界面张力，促进有机污染物分子脱离固体表面。 当表面活性剂达到一定浓度后，活性剂分子形成球状、层状或棒状的聚集体，它们的亲油基团彼此靠在一起，而亲水基团向外伸向水相，这样的聚集体叫做胶束。能够形成胶束的最低表面活性剂浓度叫做临界胶束浓度，简称cMc。 表面活性剂的水溶液当表面活性剂浓度超过临界胶束浓度(CMC)时，能使不溶或微溶于水的有机化合物的溶解度显著提高的现象称之为表面活性剂的增溶作用。 水溶液中表面活性剂的存在能使不溶或微溶于水的有机化合物的溶解度显著增加，此即表面活性剂的增溶作用。 增溶作用为一胶团现象，与表面活性剂在溶液中形成胶团有密切关系。胶束具有疏水性的微环境，对有机物的增溶作用显著，可大大提高憎水性有机物在水相的表观溶解度。表面活性剂的增溶作用与表面活性剂的结构、被增溶物的结构密切相关。另外，溶液中所存在的有机添加物和无机盐以及温度等环境因素也会对增溶作用具有明显影响。表面活性剂对难溶性有机污染物的增溶作用受表面活性剂的种类和浓度、胶束的结构、有机物的性质、表面活性剂的HLB值、无机电解质、环境温度、共存有机物等因素的影响。 增溶作用的特点: 1)只有在表面活性剂浓度高于CMC时增溶作用才明显表现出来，也就是微溶物溶解度的增加是由于胶团的形成，表面活性剂浓度越大(>CMC)，胶团形成的越多，微溶物也就溶解得越多。 2)增溶作用不同于水溶助长作用。水溶助长作用是使用混合溶剂来增大溶解度，以苯为例，大量乙醇(或乙酸)的加入会使苯在水中的溶解度大大增加，这称之为水溶助长作用。其原因在于:相当大量的乙醇(或乙酸)的加入大大改变了溶剂的性质，而在增溶作用中，表面活性剂的用量相当少，溶剂性质也无明显变化。
结冷胶生物合成机理研究进展_百替生物
结冷胶生物合成机理研究进展 中国生物工程杂志China Biotechnology,2005,25(11):62～65 王霞袁永黎盛基许平* (山东大学微生物技术国家重点实验室济南250100) 摘要结冷胶是少动鞘氨醇单胞菌（Sphingomonas paucimobilis）产生的一种新型微生物多糖，其独特的流变特性使结冷胶具有广泛的工业用途。虽然在结冷胶的理化特性方面的研究比较详尽，但是对结冷胶的发酵生产及其生物合成机制还缺乏深入了解。主要关注最近在结冷胶生物合成途径分子生物学方面的研究，用于编码结冷胶生物合成所需蛋白质的基因主要有三类：与糖核苷酸合成有关的基因、与四碳重复单元合成有关的基因及与长链聚合和多糖分泌有关的基因。基因工程是结冷胶分子改造和产量增加最具前景的方法。 关键词少动鞘氨醇单胞菌结冷胶合成途径基因工程 收稿日期：2005 04 21修回日期：2005 06 20 *通讯作者，电子信箱：pingxu@https://www.360docs.net/doc/5212998695.html,结冷胶是由好氧的革兰氏阴性杆菌——少动鞘氨醇单胞菌Sphingomonas paucimobilis ATCC31461发酵产生的，葡萄糖转化率为50%［1］。这与黄原胶相比，结冷胶低产率、低转化率是限制其大规模产业化的主要障碍。低产率、低转化率的影响因素除了环境因素（如营养物、温度、溶氧及反应器等）外，更重要的是对结冷胶的合成途径缺乏深入了解。因此，对结冷胶生物合成机理进行分子水平上的研究对提高结冷胶产量和转化率及拓宽结冷胶应用具有重要意义。 1结冷胶的组成和结构特征结冷胶是相对分子量高达100万的阴离子型线性多糖，具有平行的双螺旋结构，其结构如图1所示［2］。 图1天然结冷胶的化学结构重复单元 Fig.1Repeating unit of proposed chemical structure of crude gellan 结冷胶主链结构是葡萄糖、葡萄糖醛酸、鼠李糖以2∶1∶1摩尔比聚合而成的四碳重复单元的长链分子，主链上重复的四碳糖单元均为： 3) β D Glc (1 4) β D GlcA (1 4) β D Glc (1 4) α L Rha(1 。天然结冷胶与低乙酰基结冷胶在结构上的不同点在于：前者在每个以β 1,3键连接的葡萄糖分子C2处被L 甘油酸酯化，C6处被乙酸酯化，据Videira等［3］研究，ces10基因编码的蛋白质负责乙酸和甘油酸的连接。 结冷胶的功能特性是由它非常微妙的结构特征决定的，与流变学研究相联系的结构分析表明，结构不同的结冷胶流变学性质变化很大［4］。显微镜观察结冷胶，发现它是由多股链形成的小圈状结构［5］。这种结构（在其它微生物胞外多糖，如黄原胶、硬葡聚糖，普遍存在）导致形成一张大的分子网截留水分子而产生凝胶现象。此外，在一价或二价阳离子存在的情况下，该区域明显增多，并使它们更具耐热性，从而提高结冷胶潜在的胶化能力及结冷胶溶液的粘度［6］。 2结冷胶生物合成中有关的酶和基因少动鞘氨醇单胞菌S.paucimobilis ATCC31461胞外多糖的生物合成涉及大量基因产物的一致作用，因此十分复杂。构建结冷胶主要结构的糖核苷酸有UDP 葡萄糖、UDP 葡萄糖酸和dTDP 鼠李糖。用于编码结冷胶生物合成所需蛋白质基因包括3类：与糖核苷酸合成有关的基因、与四碳重复单元合成有关的基因及与长链聚合和多糖分泌有关的基因［7,8］。多糖sphingan S-88与结冷胶有相同的主链结构，其合成基因簇（sps基因簇）已经被完全测序［9］。最近，Videira等［10］对结冷胶合成基因簇（gel基因簇）进行了研究，结冷胶基因簇中已经被识别的结构和序列与已经测序的多糖sphingan S 88合成基因簇（sps基因簇）十分相似，且相对应的基因也有很高的同源性（图2），这为gel基因簇的研究提供了方便。
糖的生理功能
第七章糖代 第一节概述 一、糖的生理功能 （一）氧化分解，供应能量 生命活动需要能量，糖是最主要的能源物质 （二）储存能量，维持血糖 糖在体可以糖原的形式进行储存，这是机体储存能源的重要方式。当机体需要时，糖原分解，释放入血，可有效地维持正常血糖浓度，保证重要生命器官地能量供应。 （三）提供原料，合成其他物质 糖分解代的中间产物可为体其他含碳化合物的合成提供原料。如糖在体可转变为脂肪酸和甘油，进而合成脂肪；可转变为某些氨基酸以供机体合成蛋白质所需；可转变为葡萄糖醛酸，参与机体的生物转化反应等；因而糖是人体重要的碳源。 （四）参与构造组织细胞 糖是体重要的结构组织 （五）其他功能 糖能参与构成体一些具有生理功能的物质。 二、糖代概况 糖的合成代包括糖原合成、糖异生和结构多糖的合成；糖的分解代包括糖酵解、有氧氧化、磷酸戊糖途径及糖原分解等。 第二节糖的无氧氧化 （一）概念：在缺氧条件下，葡萄糖或糖原分解为乳酸的过程称无氧氧化，又称糖酵解。（二）反应过程 1.葡萄糖生成2分子磷酸丙糖 （1）葡萄糖生成6-磷酸葡萄糖己糖激酶 （2）6-磷酸葡萄糖生成6-磷酸果糖变构酶 （3）6-磷酸果糖生成1，6-二磷酸果糖磷酸果糖激酶 （4）磷酸丙糖的生成醛缩酶 2.磷酸丙糖氧化为丙酮酸 （1）3-磷酸甘油醛氧化 3-磷酸甘油醛脱氢酶 3-磷酸甘油酸的生成磷酸甘油酸激酶(3) 2-磷酸甘油酸的生成变位酶 (4) 磷酸烯醇式丙酮酸的生成烯醇化酶 (5) 丙酮酸的生成丙酮酸激酶
3. 丙酮酸还原为乳酸 乳酸脱氢酶 （三） 反应特点 1．没有氧参与。 2．1分子葡萄糖净生成2分子ATP ，从糖原开始，净生成3分子ATP 。 3．有三步不可逆反应，分别由己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶催化。 4．红细胞中存在2，3-二磷酸甘油酸支路 （四） 生理意义 1. 糖酵解是机体在缺氧情况下供应能量的重要方式。 2. 糖酵解是红细胞供能的主要方式。 3. 2，3-二磷酸甘油酸对调节红细胞的带氧功能有重要意义。 4. 某些组织在有氧条件下仍以糖酵解为主要供能方式。 （五） 糖酵解的调节 1. 激素的调节作用 胰岛素的诱导 2. 代物对限速酶的变构调节 1，6-二磷酸果糖、ATP 、AMP 等是磷酸果糖激酶的变构激 活剂。 第三节 糖的有氧氧化 （一） 概念：在有氧条件下，葡萄糖或糖原彻底氧化为CO 2和H 2O 的过程称糖的有氧氧化。 有氧氧化是糖氧化产能的主要方式。 （二） 反应过程： 1. 葡萄糖生成丙酮酸 葡萄糖经糖酵解途径生成丙酮酸 2. 丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A 丙酮酸进入线粒体在丙酮酸脱氢酶复合体催化下氧化脱羧，并与辅酶A 结合生成乙酰CoA 。此反应不可逆，总反应式为： 丙酮酸脱氢酶复合体+HSCoA + NAD +NADH+H +CO 2++C=O COOH CH 3C CH 3O ~SCoA 丙酮酸脱氢酶复合体由丙酮酸脱氢酶、二氢硫辛酰胺转乙酰酶和二氢硫辛酰胺脱氢酶三种酶组成的多酶复合体，有5种辅酶，即TPP 、硫辛酸、FAD 、NAD ＋ 和HSCoA ，分别含有B 1、硫辛酸、B 2、PP 、泛酸等维生素。当这些维生素缺乏将导致糖代障碍。 3. 乙酰辅酶A 彻底氧化分解（三羧酸循环） 三羧酸循环是指乙酰CoA 和草酰乙酸缩合生成柠檬酸，经过一系列脱氢、脱羧反应，再生成草酰乙酸的循环过程。
两类糖苷类化合物和两类杂环化合物的设计、合成及其生物活性研究
两类糖苷类化合物和两类杂环化合物的设计、合成及其生物活性 研究 当前,为寻找新的活性分子,通常都是采用合成化合物库的方法对一类分子进行生物活性的研究。这样不但可以对分子的各种生物活性进行广泛的研究,更可以依据大量的测试数据确定一定的构效关系,也就为新药物的研究开发奠定了基础。 一、抑制高致病禽流感病毒H5N1进入宿主的皂苷的合成及构效关系研究皂苷是一类具有多种药效活性的三萜及甾体的糖缀合物,不仅显示了广谱的抗肿瘤作用而且对多种病毒都具有显著的抑制作用。本论文以首次发现的作用于H5N1高致病禽流感病毒的血凝素蛋白的小分子活性抑制剂——chlorogenin 3-O-β-chacotrioside YC-72 and chlorogenin 6-α-O-actyl-3-O-β-chacotrioside GC-29。 为研究该系列化合物的构效关系以便于开发活性更高的H5N1小分子活性抑制剂,我们以化合物YC-72为先导化合物设计合成了8个结构类似物来研究其甾体母核和糖链对活性的影响。研究发现马铃薯三糖熊果酸甲酯衍生物5具有同化合物YC-72相似的抗病毒活性。 初步构效关系研究表明:苷元的多稠环结构是活性必需的;马铃薯三糖片段在皂苷抗禽流感病毒中扮演着重要角色,简化为二糖后活性消失。二、抗肿瘤蒽环鼠李糖苷的合成及构效关系研究大黄素对多种肿瘤细胞株显示了一定的抑制作用,由于其与DNA的结合能力不强造成了其抗肿瘤作用较弱,而天然存在的大黄素β糖苷显示了很强的细胞毒活性。 本文设计合成了三个系列的蒽环鼠李糖糖苷化合物包括大黄素鼠李糖糖苷、
蒽酮鼠李糖糖苷和杂原子蒽酮鼠李糖糖苷,并进行了相关的生物活性测试,初步阐明了其构效关系。为有效地降低蒽酮鼠李糖糖苷的心脏毒性,设计合成了系列在其C-10亚甲基引入Ac的衍生物。 活性测试表明C-10亚甲基引入Ac不仅可以提高化合物的细胞毒活性而且可以降低其毒性。此外,本论文应用生物电子等排体原理设计合成了三个不同系列的杂原子蒽酮鼠李糖糖苷化合物,并进行了相关的生物活性测试,初步阐明了其构效关系,发现了一个具有新型的结构骨架的抗肿瘤先导化合物2-[4-O-(2’,3’-Di-O-acetyl-α -L-rhamnopyranosyl)-8-methyl-2H-chromeno[4,3,2-c,d]indazol-2-yl]-1-N, N-diethylethanamine (119)。 采用荧光滴定法测试了所合成的蒽环鼠李糖糖苷类似物与CT-DNA的结合能力。实验结果显示所合成的蒽环鼠李糖糖苷化合物与DNA的作用存在插入结合模式,即化合物插入DNA双链中,与碱基结合,从而可能阻止DNA的进一步复制。 这为从分子水平上研究治疗癌症等疾病的新型药物提供了一定的实验依据。 三、选择性PDE4抑制剂的设计、合成及构效关系研究选择性PDE4抑制剂是一类治疗慢性阻塞性肺病(COPD)的有效药物,但用于临床的现有的选择性PDE4抑制剂大都有致呕吐等副作用。 本文通过计算机辅助设计了解了PDE4结合腔的特征和活性位点的结合方式,明确了了选择性PDE4抑制剂的药效团特征,建立了PDE4抑制剂的药效团模型。分别设计合成了以四氢异喹啉和氨基苯酞为骨架的两类小分子杂环化合物,并对部分四氢异喹啉衍生物测试了其相关的生物活性,初步确定了其构效关系,发现了两个对PDE4有较好抑制活性的先导化合物
糖的生物合成
7 糖的生物合成 第七章糖的生物合成 7.1 光合作用 7.1.1 光合作用概述 7.1.2 光能的吸收、转变和同化力产生 7.1.3 光合的碳素途径（卡尔文循环） 途径 7.1.4 C 4 7.2 糖异生作用 7.2.1 糖异生途径 7.2.2 糖酵解和糖异生的互补调节 7.3 蔗糖和多糖的生物合成 7.3.1 糖核苷酸的作用 7.3.2 蔗糖的生物合成 7.3.3 淀粉（糖原）的合成 7.3.4 纤维素的生物合成 7.3.5 半纤维素的生物合成 7.3.6 果胶的生物合成 7.4 植物糖代谢的调节
7.4.1 植物光合细胞丙糖、蔗糖、淀粉的相互转化 7.4.2 果糖-2 , 6-二磷酸（F - 2 ,6 - BP）对糖酵解的调节 7.4.3 光合作用形成的能量和还原力的外运 7.4.4 植物光合细胞中糖酵解及蔗糖和淀粉合成的调节 7.1 光合作用 7.1光合作用 光合作用(photosynthensis)是生物界中规模最大的有机合成过程，通过光合作用使太阳能转变为化学能贮存于碳水化合物中，每年约为8.36×1018 kJ。放出的氧气约535×1011 t，同化的碳素约2×1011 t。 7.1.1光合作用概述 光合作用的基本过程可用下式表示。 式中CO2是碳的氧化态，而生成物碳水化合物(CH2O)中的碳是相对还原态，因此，这是一个氧化还原反应。CO2为氧化剂，在反应中被还原，H2O为还原剂，本身被氧化而提供CO2还原所需的电子。CO2/(CH2O)系统的E′为-0.4 V，而O2/H2O的E′是+0.82 V，显然，
在电子从水转移至CO2分子时是逆电势梯度(+1.22 V)，因此，不能自发进行。要使这一过程进行，必须供给能量。在光合作用中，这些能量是由叶绿素吸收的光能提供的。 7.1.2光能的吸收、转变和同化力产生 7.1.2.1光合色素和光化学反应 1光合色素高等植物叶绿体中含有两类色素分子:叶绿素和类胡萝卜素。叶绿素包括叶绿素a和b；类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素。这些色素分子与叶绿体类囊体膜上的蛋白质形成色素蛋白复合物，完成对光能的吸收、传递和光化学反应。根据色素的作用可将其分为天线色素(辅助色素)和作用中心色素。天线色素(antenna pigment)包括全部叶绿素b、类胡萝卜素和大部分叶绿素a，它们的功能是吸收光能并传递到作用中心色素分子。作用中心色素(reaction centre pigment)是位于类囊体膜上具有特殊状态和光化学活性的少数叶绿素a分子，其作用是利用光能产生光化学反应，将光能转变成电能。 2 光化学反应根据吸收光波长的不同，把作用中心色素分为两类:P700(700 nm)和 P680(680 nm)，它们分别是色素蛋白复合物光系统Ⅰ(photosystem Ⅰ，PSⅠ) 和光系统Ⅱ(photosystemⅡ，PSⅡ)的光合作用中心色素。在高等植物中光合作用中心是指叶绿体中进行光合作用原初反应的最基本的色素蛋白结构，至少包括一个作用中心色素分子P(代表 P680或P700)、一个原初电子受体(A)和一个原初电子供体(D)。A和D分别是直接接受或供给作用中心色素电子的物质。 光化学反应发生时，作用中心色素P接受光能被激发成激发态P*，此时P*的一个电子被激发处于高能轨道，极易失去。P*把1个电子传给原初电子受体A，使A变成A-，P*失去电子后回到基态变成P+，P+对电子有极大的吸引力，再从原初电子供体D得到一个电子，本身恢复成P而D变成D+，实现了电荷的分离。 7.1.2.2光合电子传递链(photosynthetic chain) 如上述，在光合作用中水中的电子经过一系列的电子递体的传递，最后到达NADP+。这些递体在类囊体膜上是有序的排列，互相衔接着，被称为电子传递链。如果把这些物质按
天然多糖的生物功能
天然多糖的生物功能 谢红丽 11环境工程 1102031009 摘要：天然多糖是生物体合成的，位于细胞壁、细胞内、细胞间以及分泌质细胞外的生物大分子，是生命活动的必需成分。天然多糖在生物体内是生物体结构的组组成部分、能量储存物质、保护物质、调控和修饰蛋白质的结构和功能、细胞之间相互作用与信息传递。生物体内存在的糖分子在机体的生命活动中扮演着重要角色，它的生物学功能丰富多样。特别是糖的分子识别和信息传递功能，人们对他的认识还刚刚开始。糖生物学研究作为基因组时代的最重要的研究领域之一，已逐渐成为生命科学领域的研究热点。 关键词：天然多糖、免疫调节、抗肿瘤、抗病毒、疫苗 1.多糖免疫增强与免疫调节作用 1.1多糖免疫功能概述 1.1.1作为生物应答调节剂调节或增强机体的调节功能 免疫系统使机体的防御系统，对外承担抵御各种微生物病原体的入侵和清除功能，保护机体免受各种侵袭性疾病的困扰，维持机体于外环境的协调平衡；对内测负责维护机体内环境的稳定和平衡，清除衰老、损伤和凋亡的细胞，灭杀肿瘤细胞，监视可能发生的恶变细胞，并通过细胞因子网络和信号转导途径调控免疫系统精准高效运行。免疫系统和免疫功能正常是机体健康的保证。然而在某些病理情况下免疫系统的功能往往受到损害，导使机体免疫功能下降，如在艾滋病、肺结核、糖尿病、肿瘤、创伤、辐射等情况下都会出现免疫功能低下或抑制，在这种情况下，应用多糖制剂干预治疗可增强和激活免疫细胞的功能，使机体免疫系统恢复正常，大大提高机体抵抗各种疾病的能力。 1.1.2作为疫苗刺激或辅佐机体建立特异性免疫应答 一些细菌的荚膜多糖或细胞壁聚糖是免疫细胞识别的靶点，能刺激机体免疫系统产生针对该病原菌的特异免疫应答，因而可作为疫苗预防相应疾病。已开发的细菌荚膜多糖疫苗在预防由肺炎链球菌、脑膜炎球菌、流感嗜血杆菌、伤寒杆菌等引起的侵袭性疾病方面发挥了重要作用。将细菌多糖与蛋白质偶联研制的新一代细菌多糖结合疫苗更是克服了单纯多糖疫苗为非T细胞依赖抗原、免疫原性弱及不能诱导免疫记忆等不足，大大提高了多糖疫苗的免疫效果。多糖结合疫苗能增加多糖抗原的免疫原性，实现抗原类型的转变（TI-抗原向TD-抗原转变），诱生保护性IgG类抗体，并产生记忆性B细胞，使机体获得更有效、更长时的保护。 1.2.天然多糖对免疫细胞/免疫分子功能的调节 1.2.1多糖对巨噬细胞免疫功能的影响 大量的研究表明，天然多糖是强有力的巨噬细胞激活剂，能刺激和调节巨噬细胞的各种功能，活化的巨噬细胞发挥着强大的免疫效应功能。一些多糖的抗瘤功能也与多糖激活巨噬细胞密切相关。多糖在体内、体外对局势细胞的免疫调节作用已被广泛研究，其对巨噬细胞免疫调节作用主要表现在以下方面：提高巨噬细胞的吞噬能力；刺激巨噬细胞一氧化氮的合成和活性氧的产生；刺激巨噬细胞分泌细胞因子，发挥免疫调理与递呈抗原功能。多糖还能抑制脂多糖诱导的巨噬细胞炎性细胞因子的分泌，具有抗炎作用。 1.2.2多糖对特异性免疫细胞的免疫调节作用 机体特异性免疫细胞主要包括T淋巴细胞和B淋巴细胞。T淋巴细胞是免疫系统中最重