生物化学：第九章 糖及糖的分解代谢

第一节 重要糖类结构和双糖、多糖的降解
单糖（monosaccharide）是指最简单的糖，即在温 和条件下不能再分解成更小的单体糖，如葡萄糖、果 糖等。按碳原子的数目单糖又可分为三碳（丙）糖、 四碳（丁）糖、五碳（戊）糖、六碳（已）糖、七碳 （庚）糖等。
一、 一些重要单糖的结构
甘油醛
三 糖
二羟丙酮
淀粉
直链： a-1,4-糖苷键 分支点： a-1,6-糖苷键
淀粉分子末端保留有的自由羰基（C1），叫做还原端
淀粉
b-1,4-糖苷键
纤维素
四、麦芽糖和蔗糖的降解
麦芽糖酶切开麦芽糖中的α-1,4糖苷键，产物为葡萄
糖。
蔗糖的降解 1. 蔗糖的水解
由蔗糖酶催化：
由于底物和产物的旋光方向发生了改变，所以蔗 糖酶又称为转化酶。产物也因此就做转化糖。
(1)淀粉酶：
❖ a-淀粉酶：（a-1,4-葡聚糖水解酶） 可水解任何部位的a-1,4-糖苷键，所以又称为内切淀粉酶。 该酶对非还原末端的5个葡萄糖基不发生作用。Ca2+需要。
其产物为： 若直链淀粉 → 葡萄糖 + 麦芽糖 + 麦芽三糖 + 低聚糖 若支链淀粉 → 葡萄糖 + 麦芽糖 + 麦芽三糖 + 极限糊精
(3)麦芽糖酶： 植物体内的麦芽糖酶通常与淀粉酶同时存在，并
配合使用，从而使淀粉彻底水解成葡萄糖。
Hydrolysis of glycogen and starch by a-amylase and bamylase
2. 淀粉的磷酸解
其中，淀粉磷酸化酶又叫P-酶。 此反应为可逆反应，但在植物体内，由于 （1）[Pi]很高（如施肥） （2）[G-1-P]低（因不断被利用） 所以，反应向正方向进行。
2.作为合成生物体内重要代谢物质的碳架和前体
葡萄糖、果糖等在降解过程中除了能提供大量能量 外，其分解过程中还能形成许多中间产物或前体，生 物细胞通过这些前体产物再去合成一系列其它重要的 物质，包括：
(1) 乙酰辅酶A、氨基酸、核苷酸等，它们分别是合成 脂肪、蛋白质和核酸等大分子物质的前体。
(2) 生物体内许多重要的次生代谢物、抗性物质，如生 物碱、黄酮类等物质，它们对提高植物的抗逆性起着 重要的作用。
淀粉磷酸化酶从淀粉的非还原端开始，一 个一个地磷酸解a-1,4-糖苷键，直到距分支 点4个葡萄糖基为止。
所以，如果是支链淀粉，还需要另外两个 酶的参与，即转移酶和脱支酶。
2. 淀粉的磷酸解
六、糖原的降解
糖原的磷酸解
糖原磷酸化酶（glycogen phosphorylase）是降解糖 原的磷酸化的限速酶，有活性和非活性两种形式，分别 称为糖原磷酸化酶a（活化态）和糖原磷酸化酶b（非 活化态），两者在一定条件下可以相互转变。糖原磷酸 解时，在磷酸化酶a作用下，从糖原非还原端开始逐个 加磷酸切下葡萄糖生成1-磷酸葡萄糖，切至糖原分支点 4个葡萄糖残基处为止。
蔗糖的这种降解方式在高等植物中普遍存在。
例如，在正在发育的谷类作物的籽粒能够将输 入的蔗糖分解为ADPG，然后用以合成淀粉。
五、淀粉的降解
淀粉分解有两条途径： 水解 → 产生葡萄糖
磷酸解 → 产生磷酸葡萄糖
1. 淀粉的水解
参与淀粉水解的酶主要有三种：淀粉酶、脱支酶、 麦芽糖酶
(1)淀粉酶：
淀粉酶是指参与淀粉a-1,4-糖苷键水解的酶。 有a-淀粉酶和b-淀粉酶两种。
❖ β-淀粉酶： 也水解a-1,4-糖苷键，但须从非还原末端开始切，
每次切下两个葡萄糖基。又称为外切淀粉酶。
其产物为： 若直链淀粉 → 麦芽糖 若支链淀粉 → 麦芽糖 + 极限糊精
(2)脱支酶(R酶)：（a-1,6-葡萄糖苷酶） 水解a-1,6-糖苷键，但只能作用于外围的这种
键，而不能水解内部的分支。
3. 作为细胞中结构物质
细胞中的结构物质如植物细胞壁等是由纤维素、半 纤维素、果胶质等物质组成；甲壳质或几丁质为N-乙 酰葡萄糖胺的同聚物，是组成虾、蟹、昆虫等外骨骼 的结构物质。这些物质都是由糖类转化物聚合而成。
4. 参与分子和细胞特异性识别
由寡糖或多糖组成的糖链常存在于细胞表面，形成 糖脂和糖蛋白，参与分子或细胞间的特异性识别和结 合，如抗体和抗原、激素和受体、病原体和宿主细胞 、蛋白质和抑制剂等常通过糖链识别后再进行结合。
蔗糖
1，4糖苷键连接而成。
C H 2O H
C H 2O H
H OH O
O HH H
HO HHHO O HHO H
H O H
H O H
乳糖
麦芽糖是由2分子D-葡萄糖通过α-1，4糖苷键连 接而成。
麦芽糖
三、 一些重要多糖的结构
直链： a-1,4-糖苷键 分支点： a-1,6-糖苷键
糖原的磷酸解
转移酶（transferase）又称1, 41, 4葡聚糖转 移酶，它主要作用是将连接与分支点上4个葡萄糖基 的葡聚三糖转移至同一个分支点的另一个葡聚四糖 链的末端，使分支点仅留下一个α（16）糖苷键连 接的葡萄糖残基。
糖原的磷酸解
脱支酶，即水解α（16）糖苷键的酶，再将 这个葡萄糖水解下来，使支链淀粉的分支结构变成 直链结构，磷酸化酶再进一步将其降解为1-磷酸葡 萄糖。由于磷酸化酶、转移酶和脱支酶的协同作用 ，将糖原（或支链淀粉）彻底降解。 糖原磷酸化 酶主要存在于动物肝脏中，通过糖原分解直接补充 血糖。
四 碳 赤藓糖 糖
核糖
五
碳 核酮糖 糖
木糖
葡萄糖
六
碳
糖
果糖
D-7-磷酸-景天庚酮糖
H 2C O H |
C=O
| HOCH
|
HCOH |
HCOH |
H 2C O H |
C=O
|
HOCH
|
HCOH |
HCOH |
HCOH
|
H
2C
O
P
O
23
HCOH
|
H
2C
O
P
O
23
二、 一些重要双糖的结构
α-葡萄糖（1→2）β-果糖苷
2. 形成糖核苷酸
由蔗糖合酶催化：
蔗糖＋NDP
NDPG ＋果糖
NDP主要是ADP和UDP，其产物分别为ADPG(腺苷 二磷酸葡萄糖)和UDPG(尿苷二磷酸葡萄糖)。UDPG和 ADPG是葡萄糖的活化形式，在合成寡糖和多糖时作为 葡萄糖基的供体。这比将蔗糖水解要经济，因为从水解 产物葡萄糖合成NDPG需要消耗能量。
第九章 糖及糖的分解代谢
糖类的生物学功能
1. 糖类作为能源物质
生物细胞的各种代谢活动，包括物质分解和合成都 需要有足够的能量，其中ATP是糖类降解时通过氧化 磷酸化作用而形成的最重要的能量载体物质。生物细 胞只能利用高能化合物（主要是ATP）水解时释放的 化学能来做功，以满足生长发育等所需要的能量消耗 。