第七章糖类代谢案例

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第七章 糖代谢—糖酵解

第七章 糖代谢—糖酵解

⑦、 1,3-二磷酸甘油酸将磷酰基转给 , 二磷酸甘油酸将磷酰基转给ADP形成 磷酸甘油 形成3-磷酸甘油 二磷酸甘油酸将磷酰基转给 形成 酸和ATP 酸和
磷酸甘油酸激酶
催化此反应的酶是磷酸甘油酸激酶。 3- 磷酸甘油醛氧化产生 催化此反应的酶是磷酸甘油酸激酶。 磷酸甘油酸激酶 的高能中间物再转化成3 磷酸甘油酸并产生ATP, 产生ATP 的高能中间物再转化成3-磷酸甘油酸并产生ATP,这是酵解过程中 第一次产生ATP的反应 也是底物水平磷酸化反应。 底物水平磷酸化反应 第一次产生ATP的反应,也是底物水平磷酸化反应。因为葡萄糖分 ATP的反应, 解成2分子三碳糖,故可产生2分子ATP。 解成2分子三碳糖,故可产生2分子ATP。 ATP
糖原
非糖物质 脂肪、 脂肪、氨基酸
第二节 葡萄糖的分解代谢
1、无氧分解 、 指少数生物或生物的某些组织在缺氧的条件下, 指少数生物或生物的某些组织在缺氧的条件下,糖分 解并释放能量,但分解不完全, 解并释放能量,但分解不完全,释放的能量也大大少于 糖的有氧氧化。 糖的有氧氧化。
EMP
无氧
酵解: 酵解: 葡萄糖
2 、纤维素的水解
纤维素酶
纤维素
葡萄糖
3 、寡糖的降解
麦芽糖酶
麦芽糖
蔗糖酶
2 α-葡萄糖
蔗 糖
α-葡萄糖 + β-果糖
乳糖酶
乳 糖
α-葡萄糖 + β-半乳糖 葡萄糖 半乳糖
二 、糖的的来源和去路
消化吸收
氧化分解
CO2、H2O、ATP 、 、
食物中的糖
分解 来源 去路 合成
肝糖原
血糖
糖异生 转化
③ பைடு நூலகம்酸烯醇式丙酮酸

生物化学第七章糖类代谢糖的有氧氧化

生物化学第七章糖类代谢糖的有氧氧化
H2C COOH
柠檬酸
CH2 COOH
HOOC CH
三羧酸循环总图 HC COOH HO-C COOH
异柠檬酸
HC
延胡索酸
COOHH
2H
2021/3/17
CH2 COOH
H2C COOH 琥珀酸
GTP
琥珀酰CoA
生物化学第C七H章2糖C类代O谢O糖H的有氧 H2C C氧O化~SCoA2H
CH2 COOH H2C O=C COOH
2021/3/17
生物化学第七章糖类代谢糖的有氧
20
氧化
⑹ 琥珀酸氧化脱氢生成延胡索酸
FAD H CH COOH
FADH2 HOOCCH
H CH COOH 琥珀酸脱氢酶
琥珀酸 (succinate)
HC COOH
延胡索酸 (fumarate)
2021/3/17
生物化学第七章糖类代谢糖的有氧
21
氧化
α-酮戊二酸
CO2
CO2 2H
24
三、有氧氧化的反应过程及能量计算
G(Gn)
• 糖的有氧氧化代谢 途径可分为:葡萄糖 酵解、丙酮酸氧化脱
胞液 丙酮酸
乙酰CoA 线粒体
羧和三羧酸循环三个
[O]
H2阶O 段。
ATP ADP
NADH+H+ FADH2
TAC循环
2021/3/17
生物化学第七章糖类代谢糖的有氧 氧化
2021/3/17
生物化学第七章糖类代谢糖的有氧
19
氧化
⑸ 琥珀酰CoA转变为琥珀酸
H 2C COOH
CH2
O C SCoA 琥珀酰CoA (succinyl CoA)

第七章 糖代谢—有氧氧化和三羧酸循环

第七章 糖代谢—有氧氧化和三羧酸循环

(8). 苹果酸脱氢生成草酰乙酸:
TCA中第4次氧化还原反应,由L-苹果酸脱氢酶催化,NAD+是辅酶。
TCA循环小节: 1、总体概况
乙酰CoA
H2 O NADH + H+
草酰乙酸 苹果酸
HSCoA
柠檬酸
H2O
H2O
延胡索酸
FAD.2H
琥珀酸
HSCoA
GTP
三 羧 酸 循 环
GDP + Pi
(顺乌头酸)
6×6-磷酸葡萄糖 + 12 NADP+ 5×6-磷酸果糖 + 12NADPH+H+ + 6CO2
一、 磷酸戊糖途径的生理意义: 1955年Gunsalas发现并提出单磷酸己糖支路(HMP),又 称戊糖途径。
磷酸戊糖途径具有以下功能: (1)产生的NAPH为生物合成提供还原力,例 如脂肪酸、固醇类物质的合成。 (2)在无氧和有氧分解受阻的情况下,也能将 糖分解成CO2,并释放出大量的能量。 (3)5-磷酸核糖是核酸合成的原料。
6 种辅助因子:焦磷酸硫胺素(TPP)、硫辛酸、CoA、FAD、NAD、
Mg2+
丙酮酸的氧化脱羧
丙酮酸 + NAD+ + HSCoA
丙酮酸脱氢酶复合体(系)
丙酮酸脱氢酶(E1) 二氢硫辛酰胺转乙酰酶(E2) 二氢硫辛酰胺脱氢酶(E3)
乙酰CoA + NADH + H+ + CO2
丙酮酸脱氢酶复合体的组成及其作用机制
CH2OH C O
转醛酶是催化含有一个酮基、二 个醇基的三碳基团转移的酶。其 接受体是亦是醛,但不需要TPP。
CH2OH C HO C O H

生物化学 第七章 糖类与糖类代谢

生物化学 第七章 糖类与糖类代谢

β -淀粉酶
两种淀粉酶性质的比较
α-淀粉酶 不耐酸,pH3时失活 耐高温,70C时15分 钟仍保持活性 广泛分布于动植物和 微生物中。 -淀粉酶 耐酸,pH3时仍保持活性 不耐高温,70C15分钟 失活 主要存在植物体中




3、R-酶(脱支酶)
水解α-1,6糖苷键,将α及β-淀粉酶作用于 支链淀粉最后留下的极限糊精的分支点或支链淀粉 分子外围分支点水解,产生短的只含α-1,4糖苷 键的糊精,使之可进一步被淀粉酶降解。
ATP CH2 OH H O H OH H OH OH H OH 葡萄糖
CH2 O H OH
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 96%
H2O3PO
CH2 O H OH
CH2OPO3H2 OH OH H 醛缩酶
CH2OH 磷酸二羟丙酮
第二节
双糖和多糖的酶促降解
一、双糖的酶促降解
二、多糖的酶促降解
一、双糖的酶促降解
蔗糖+H2O 蔗糖+UDP
蔗糖酶
蔗糖合酶
葡萄糖+果糖 果糖+UDPG
2 葡萄糖
麦芽糖+H2O
-乳糖 +H2O
麦芽糖酶
β-半乳糖苷酶
葡萄糖+半乳糖
二、多糖的酶促降解
淀粉的酶促降解 糖原的酶促降解
(一)、淀粉的酶促降解
1、磷酸化酶

催化淀粉非还原末端的葡萄糖残基转移给P,生成G-1-P, 同时产生一个新的非还原末端,重复上述过程。 直链淀粉
支链淀粉
G-1-P
G-1-P + 磷酸化酶极限糊精

(整理)7第七章糖代谢7

(整理)7第七章糖代谢7

第七章糖代谢目录第一节糖类化学概述第二节单糖的代谢第三节糖原的分解和生物合成第四节光合作用(自学)第一节糖类化学概述一、糖类的生物学作用主要的生物学作用:1、作为生物体的结构成分(植物、动物、微生物)2、作为生物体内的主要能源物质(糖类通过生物氧化释放能量,作为能源储存的糖类有糖原、淀粉)3、有些糖类是重要的中间代谢物,通过这些中间物可以为氨基酸、核苷酸、脂类等的合成提供前体。

4、作为细胞识别的信息分子(糖蛋白和糖脂)二、糖类的元素组成和化学本质大多数糖类物质由碳、氢、氧三种元素组成,糖类是多羟醛、多羟酮或其衍生物,或水解可以产生这些化合物的物质。

三、糖类的命名和分类糖类命名经常根据糖的来源,果糖、蔗糖、乳糖等糖类物质的分类:1、单糖:不能被水解成更小分子的糖类,如葡萄糖、果糖、核糖。

2、寡糖:二糖(蔗糖、麦芽糖)、三糖、四糖等等3、多糖多糖是水解产生20个以上单糖分子的糖类。

同多糖:水解只产生一种单糖或单糖衍生物,如糖原、淀粉、壳多糖。

杂多糖:水解产生一种以上的单糖或单糖衍生物,如透明质酸、半纤维素。

四、糖的结构D系醛糖的立体结构D(+)-甘油醛醛糖还原糖D(-)-赤鲜糖D(-)-苏糖(threose)D(-)-核糖(ribose) D(-)-阿拉伯糖(arabinose)D(+)-木糖(xylose)D(-)-米苏糖(lysose)D系酮糖的立体结构D(-)-赤藓酮糖(erythrulose) 二羟丙酮(dihytroasetone)酮糖D(-)-核酮糖(ribulose) D(+)-核酮糖(xylulose)吡喃六元环-D-吡喃葡萄糖呋喃五元环-D-呋喃葡萄糖-D-吡喃果糖-D-呋喃果糖-D-呋喃核糖 2-脱氧-D-呋喃核糖-D-吡喃木糖-D-芹菜糖-L-呋喃阿拉伯糖-D-呋喃阿拉伯糖D-核酮糖D-木酮糖重要的单糖—己糖- L -吡喃半乳糖-D-吡喃葡萄糖 -D-吡喃半乳糖-D-吡喃甘露糖-D-呋喃果糖 -L-吡喃山梨糖重要的单糖—庚糖和辛糖甘露糖部分甘油部分D-景天庚酮糖D-甘露庚酮糖L -甘油- D-甘露庚糖单糖磷酸酯D-甘油醛-3-磷酸 -D-葡萄糖-1-磷酸-D-葡萄糖-6-磷酸-D-果糖-6- -D-果糖-1,6-重要的二糖D-麦芽糖( -型)纤维二糖( -型)蔗糖乳糖( -环糊精结构:像一个轮胎,在医药、食品、化妆品中用作稳定剂、抗氧化剂、抗光解剂、乳化剂和增溶剂。

第七章 糖代谢

第七章  糖代谢

甘油醛-3-磷酸脱氢酶的作用机理: 甘油醛-3-磷酸脱氢酶由4个相同亚基组成,每个亚 基牢固地结合一个分子的NAD+,并能独立参与催化作 用。亚基中第149位的半胱氨酸残基的-SH是活性基团, NAD+的吡啶环与活性-SH基很近,共同组成酶的活性 部位。
甘油酸-1,3-二磷酸将磷酰基转给ADP形成了磷酸甘油酸和 ATP,催化这个反应的酶是磷酸甘油酸激酶 。
第七章 糖代谢
生物化学
教 学 内 容
多糖和低聚糖的酶促降解 糖的分解代谢 糖的合成代谢
糖类的重要的生物学功能
供给能量:糖的主要功能是供给能量,人体所需
能量的70%以上是由糖氧化分解供应的。1克葡萄糖在 体内完全氧化分解,可释放能量16.7千焦。 供给碳源:糖分解过程中形成的中间产物可以提 供合成脂类和蛋白质等物质所需要的碳架。 构成组织细胞的重要组成成分:如核糖和脱氧 核糖是细胞中核酸的成分;糖与脂类形成的糖脂是组 成神经组织与细胞膜的重要成分;糖与蛋白质结合的 糖蛋白,具有多种复杂的功能。
第一节 多糖和低聚糖的酶促降解
教 学 内 容
淀粉的酶促降解 糖原的降解 纤维素的酶促降解 双糖的酶水解
一、淀粉的酶促降解
淀粉的种类:有直链淀粉和支链淀粉两类。
淀粉的水解:
α-淀粉酶:又称α-1,4-葡萄糖水解酶。其作用方式是从淀 粉分子的内部,随机水解分子内的α-1,4-糖苷键,若底物 是直链淀粉,生成葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖等混合物。 如果底物是支链淀粉,则水解产物中有葡萄糖、麦芽糖和 α-糊精等混合物。 β-淀粉酶:又称β-1,4-麦芽糖苷酶。此酶具有外切酶的特 性,能专一地从直链淀粉或支链淀粉外层的非还原性末端, 依次切下两个葡萄糖单位(即麦芽糖)。 α-1,6糖苷酶:支链淀粉分子中的α-1.6糖苷键需要由α-1,6 糖苷酶作用,如植物中的R酶和动物小肠中的α-糊精酶, 其作用方式是从支链淀粉的外部开始,将α-1,6糖苷键水解 掉,其产物是由α-1,4糖苷键组成的直链片段。 麦芽糖酶:麦芽糖酶可催化麦芽糖水解成葡萄糖。

第七章 糖代谢

第七章  糖代谢

K2=3250
在植物光合组织中蔗糖磷酸合酶的活性较高,而非光合组 织中蔗糖合酶的活性较高。这是目前认为可能在光合组织中合 成蔗糖的主要途径。
(二)淀粉的合成:
存在于植物体内,尤其是谷类、豆类、薯类 作物的籽粒和贮藏组织都含丰富的淀粉。
淀粉合成中的糖基供体有ADPG、UDPG, 主要是ADPG。
合成分两阶段进行,先合成直链淀粉,然后 分支形成支链淀粉。
二、反应过程 反应可分为两个阶段: 第一阶段:氧化阶段,生成NADPH+H+和 CO2;由6-磷酸葡萄糖直接脱氢脱羧生 成磷酸戊糖; 第二阶段:非氧化阶段,一系列基团转 移反应;磷酸戊糖分子再经重排最终又 生成6-磷酸葡萄糖。
第一阶段:氧化阶段
1、脱氢反应:6-磷酸葡萄糖脱氢酶以NADP+ 为辅酶,催化6-磷酸葡萄糖脱氢生成6-磷酸 葡萄糖酸δ内酯,不可逆。
生物合成的供氢体
脂肪酸、胆固醇和类固醇化合物 的生物合成,均需要大量的NADPH。
0 R-CH2-C-R’
=
OH R-CH2-CH-R’ NADP+
R-CH2-CH2-R’
NADPH + H+
H R-C=C-R’
3、磷酸戊糖途径与疾病
神经精神病
(neuropsychiatric disorder)
第六节 糖的合成代谢
一、光合作用 二、糖异生途径 三、蔗糖和多糖的生物合成
一、光合作用
• 光合作用是糖合成代谢的主要途径。 • 绿色植物、光合细菌或藻类等将光能转变成化学 能的过程,即利用光能,由CO2和H2O合成糖类化 合物并释放出氧气的过程,称为光合作用。 • 光合作用的总反应式可表示如下: 光能 • n CO2 + n H2O (CH2O)n + n O2 叶绿体 糖类化合物

第七章 糖代谢 第二次课

第七章 糖代谢 第二次课
草酰乙酸
乙酰CoA+草酰乙酸 草酰乙酸 乙酰
TCA循环 循环
⑵ 柠檬酸异构化生成异柠檬酸 H2O
H2C COOH HO C COOH H CH COOH
H2C COOH C COOH HC COOH
H2C COOH H C COOH
COOH HO CH
柠檬酸
顺乌头酸 异柠檬酸
顺乌头酸酶 柠檬酸 异柠檬酸
异柠檬酸脱氢酶
异柠檬酸+NAD+ 异柠檬酸
α-酮戊二酸 +CO2+NADH+H+ 酮戊二酸
TCA循环 循环
酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰辅酶 ⑷ α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰辅酶 酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰辅酶A HSCoA NAD+ H2C COOH
H2C COOH CH2
O C SCoA
CH2 O C COOH
6-磷酸 磷酸 果糖激 酶-2
1,6-二磷酸果糖 二磷酸果糖
2,6-二磷酸果糖 二磷酸果糖
丙酮酸激酶
原料增多 时,促进 转化 * 别构调节 别构激活剂: 别构激活剂:1,6-双磷酸果糖 双磷酸果糖 别构抑制剂: 别构抑制剂:ATP, 丙氨酸
丙氨酸 丙酮酸, 丙酮酸, 相当于产物, 相当于产物,产物 抑制酶活性
称之未-科综合征,乙醇会妨碍 称之未 科综合征,乙醇会妨碍VB1的 科综合征 吸收及促进其排泄? 吸收及促进其排泄?
Why? ?
丙酮酸的脱氢酶复合体 多酶复合体:是催化功能上有联系的几种酶通过非 多酶复合体:是催化功能上有联系的几种酶通过非
连接彼此嵌合形成的复合体。 共价键连接彼此嵌合形成的复合体 共价键连接彼此嵌合形成的复合体。
糖酵解途径

食品生物化学第7章 糖类代谢

食品生物化学第7章 糖类代谢
食品生物化学第7章 糖类代谢
一、 糖类的消化和吸收
1、糖类的消化
① 人类能消化和吸收的糖 ② 膳食纤维
① 人类能消化和吸收的糖
单糖可被人体直接吸收。 低聚糖和多糖人体必须水解成单糖,才能被吸收。
例如:
蔗糖在小肠中被转化酶水解成葡萄糖和果糖。 乳糖被小肠的乳糖酶水解为D-葡萄糖和D-半乳糖。 淀粉和糖原受唾液淀粉酶和胰α-淀粉酶水解产生碎片、胰β-
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
ATP
丙酮酸
Glu
ATP
ADP
G-6-P
(3) 6-磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖
F-6-P
ATP ADP
F-1,6-2P
磷酸二 3-磷酸 羟丙酮 甘油醛
NAD+
NADH+H+
1,3-二磷酸甘油酸
ADP ATP
3-磷酸甘油酸
2-磷酸甘油酸
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
ATP
丙酮酸
ATP
2、糖类的吸收
糖类被消化为单糖后,在小肠中被黏膜细胞吸收, 再经门静脉进入肝脏,其中一部分转变为肝糖原, 其余则经肝静脉进入血液循环,运输至全身各组织 器官进行代谢。
小肠黏膜细胞对葡萄糖的摄入是一个依赖于特定载 体转运的、主动的耗能过程。
D-葡萄糖吸收速度快,可达9.979 Kg/天。 D-半乳糖吸收亦较快,其它糖吸收较慢,戊糖慢于己糖。
3 糖酵解过程的概括
① 糖酵解过程概括图 ② 十个反应和两个阶段
① 糖酵解过程概括图
② 十个反应和两个阶段
糖酵解途径涉及十个酶催化反应,途径中的酶都位 于细胞质中,一分子葡萄糖通过该途径被转换成两 分子丙酮酸。糖酵解十个反应可以分为己糖和丙糖 两个阶段。

第七章华中农业大学生物化学课件 糖类代谢1

第七章华中农业大学生物化学课件 糖类代谢1

合成与分解的通道。 (4)代谢中间产物是合成其它物
质的原料。
四、糖酵解的调节:
限速酶:
催化一系列化学反应中, 反应速度最慢的酶,也是这 一系列反应中关键酶。
在糖酵解的化学历程中,有三个
不可逆反应: (1)已糖激酶; (2)磷酸果
糖激酶; (3)丙酮酸激酶是糖酵解的限
速反应,这三种酶激酶均为别构酶, 其活性受变构剂调节,其中最关键的 酶是磷酸果糖激酶,是糖酵解中主要 控制部位,此外3-磷酸甘油醛脱氢酶
3.糖原的磷酸解
降解糖原的糖原磷酸化酶是限速酶, 有活性和非活性两种形式,分别称为 糖原磷酸化酶a,糖原磷酸化酶b,两 者在一定条件下可相互转变。
在磷酸化酶a的作用下从糖原的非 还原性端逐个加磷酸切下Glucose生 成 G-1-P , 切 至 离 分 支 点 4 个 Glucose残基处停止然后由a-1,4糖 苷转移酶将abc三个Glucose残基转 移到d上形成新的a-1,4糖苷链,最后 由脱支酶水解a-1,6糖苷链。切下的 直链部分仍由磷酸化酶a来磷酸解。
3. 丙酮酸激酶的调节: 酵解途径中第三个不可逆步骤 (1) F-1,6-2P果糖使丙酮酸激酶活化,使 其与磷酸果糖激酶催化加速相协调,接受 大量代谢中间物,因此加速酵解。 PEP+ADP+H+ → 丙酮酸+ATP (2)酵解产物丙酮酸合成 的 Ala也可以别 构抑制这个酶的活性,这是生物合成前体 过剩的信号。
2. 发酵: 厌氧有机体(如酵母或其它微 生物)把酵解生成的NADH中的H交 给丙酮酸脱羧生成的乙醛,使之形 成乙醇(酒精发酵),这个过程称 为生醇发酵。若把H交给丙酮酸则 生成乳酸 (乳酸发酵)。
二、酵解途径
从G开始,酵解全过程共有 10步,可分为两个阶段,前5步 为准备阶段,这期间G通过磷酸 化分解成C3糖,每分解一个已糖 分子消耗又分子ATP,后5步为产 生ATP的贮能阶段。

第七章 糖代谢—糖的合成

第七章 糖代谢—糖的合成

糖异生的生理意义
(一)维持血糖浓度恒定 (二)补充肝糖原,回收乳酸能量(乳酸循环) 补充肝糖原,回收乳酸能量(乳酸循环) (三)协助氨基酸代谢 (四)调节酸碱平衡(乳酸异生为糖) 调节酸碱平衡(乳酸异生为糖)
五、糖代谢的紊乱
糖尿病:体内胰岛素缺乏,血糖分解缓慢, 糖尿病:体内胰岛素缺乏,血糖分解缓慢,导致血糖过高由尿 排出。患者的肝糖原合成和糖的氧化能力均降低,脂代谢增加 排出。患者的肝糖原合成和糖的氧化能力均降低, 产生过多的酮体(乙酰乙酸、 羟丁酸 丙酮), 羟丁酸、 ),并发酮血症 ,产生过多的酮体(乙酰乙酸、β-羟丁酸、丙酮),并发酮血症 和酮尿症。 和酮尿症。
G-1-P
UTP (a) ADP ATP
G-6-P
Pi
G
糖原的合成与分解代谢
第六节 糖的异生
* 概念
糖异生(gluconeogenesis)是指从非糖化 糖异生(gluconeogenesis)是指从非糖化 (gluconeogenesis) 合物转变为葡萄糖或糖原的过程。 合物转变为葡萄糖或糖原的过程。
合成具有α 糖苷键的有分支的糖原, 3. 合成具有α-1,6糖苷键的有分支的糖原,反应由 分支酶催化 催化: 分支酶催化:
糖原 n+1
UDP (c)
Pi
(d)
UDPG UDPG
PPi (b)
(a) 磷酸葡萄糖变 位酶 UDPG焦磷酸 (b) UDPG焦磷酸 化酶 (c) 糖原合成酶 分支酶) (分支酶) (d) 磷酸化酶 脱支酶) (脱支酶)
2、UDPG在糖原合成酶催化下合成新糖原 UDPG在糖原合成酶催化下合成新糖原 新的葡萄糖残基加在糖原引物的非还原末端的葡萄糖 残基的第四碳的羟基上, 糖苷键。 残基的第四碳的羟基上,形成α-1,4糖苷键。UDP被 , 糖苷键 被

第7章糖类分解代谢

第7章糖类分解代谢

7.4 糖无氧分解(糖酵解)
机体的生存需要能量,机体内主要提供 能量的物质是ATP。
ATP的形成主要通过两条途径: 一条是由葡萄糖彻底氧化为CO2和水,从 中释放出大量的自由能形成大量的ATP。 另外一条是在没有氧分子参加的条件下, 即无氧条件下,由葡萄糖降解为丙酮酸,并 在此过程中产生2分子ATP。
脱支酶 磷酸化酶 G—1—P
例 肝糖元的分解
α葡萄糖1,4糖苷键
+ 7H3PO4
α葡萄糖1,6糖苷键
糖原核心
磷酸化酶(别构酶)
ATP抑制-AMP激活
7 G-1-P +
糖原核心
1 G-1-P
转移酶 糖原核心
去分枝酶 + H3PO4
糖原核心
G-1-P
磷酸化酶+ H3PO4
去单糖降解
三、细胞壁多糖的酶促降 解
3、糖类的生物学作用
(1)作为生物体内的主要能源物质(最先
动用)
植物体内的淀粉,动物体内的肝糖元、肌 糖元。(能源贮存)
(2)作为生物体内的结构成分
植物细胞壁中的纤维素、半纤维素、果胶 物质等;细菌细胞壁中的肽聚糖;昆虫外骨骼 中的壳多糖。
(3)在生物体 内转变为其他物 质
作为中间代 谢物为合成其他生 物分子提供碳骨架。
直链淀粉 支链淀粉
麦芽糖 麦芽糖+β-极限糊精
β-极限糊精是指β-淀粉酶作用到离分支点23个葡萄糖基为止的剩余部分。
两种淀粉酶降解的终产物主要是麦芽糖
两种淀粉酶性质的比较
α-淀粉酶
-淀粉酶
• 不耐酸,pH3时失 • 耐酸,pH3时仍

保持活性
• 耐高温,70C时15• 不耐高温, 分钟仍保持活性 70C15分钟失活
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麦芽糖分子结构(葡萄糖α-1,4-葡萄糖苷)
CH2OH O H H OH H OH
CH2OH O OH H 1 H OH H H H OH
H O
4
H OH
β-半乳糖
α-葡萄糖
乳糖分子结构(葡萄糖β,α-1,4-半乳糖苷)
乳糖和麦芽糖有半缩醛羟基,因此具有还原性。 • 蔗糖没有游离的半缩醛羟基,是非还原糖。

三、多糖
多糖属于非还原性糖。 按生物来源:植物多糖、动物多糖和微生物多糖; 按生物功能:贮存多糖和结构多糖; 按组成的不同:同多糖和杂多糖。
(一) 同多糖
• 1. 淀粉(分为直链 淀粉和支链淀粉)
• 直链淀粉以(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 (1→4)糖苷键构成糖链以外,在支点 处存在 (1→6)糖苷键,分子量较高。遇碘显紫红色。
糖的分类
根据其水解产物的情况,糖主要可分为: • 单糖 (monosacchride):仅包含一个多羟基醛或多羟基 酮单位;是构成寡糖和多糖的基本单位。 • 寡糖 (oligosacchride):由2-20多个单糖通过糖苷键连接 而成的糖类物质; • 多糖 (polysacchride):由多个单糖(20个以上)单位通 过糖苷键连接而构成的糖类物质; • 结合糖 (glycoconjugate):糖和非糖物质共价结合而成 的复合物。
二、糖酵解的生物化学过程
糖酵解的全过程在细胞质(cytoplasm)中进 行,共10步,可分为两大阶段: • 酵解准备阶段(第1-5步); • 产能阶段(第6-10步)。
糖酵解途径(1)
将ATP上的磷酸基团转移到受体上的酶称为激酶(kinase)。 己糖激酶(肝外组织)与葡萄糖激酶(肝脏)为同工酶,对葡萄糖的 Km值分别为0.1mmol/L、5~10mmol/L;葡萄糖激酶是一种诱导酶, 葡萄糖浓度较高时才起作用。 己糖激酶是糖酵解过程中第一个调节酶,受产物的别构抑制。 该反应为糖酵解途径的第一个限速步骤。
• 活化过程:
G-1-P + ATP G-1-P + UTP
ADPG焦磷酸化酶 UDPG焦磷酸化酶
ADPG + ppi UDPG + ppi
二、蔗糖的合成与降解
• 蔗糖是植物体内普遍存在的双糖; • 高等植物光合作用的产物主要以蔗糖的形式运输; • 部分植物也以蔗糖作为主要贮存的营养物质。
1. 蔗糖的生物合成
一、糖酵解的研究历史
• 1875 年法国科学家巴斯德 (L. Pasteur) 就发现葡萄糖 在无氧条件下被酵母菌分解生成乙醇的现象。 • 1897 年德国的巴克纳兄弟 (Hans Buchner 和 Edward Buchner) 发现发酵作用可以在不含细胞的酵母抽提液 中进行。 • 1905年哈登(Arthur Harden)和扬(William Young)实 验中证明了无机磷酸的作用。 • 1940年前德国的生物化学家恩伯顿(Gustar Embden) 和迈耶霍夫 (Otto Meyerhof) 等人的努力完全阐明了糖 酵解的整个途径。
四、复合糖 / 结合糖
• 复合糖(glycoconjugate)是糖类与蛋白质或脂类等生
物大分子以共价键连接而成的糖复合物。 • 糖脂 (glycolipid):是糖与脂类的结合物。
• 糖蛋白 (glycoprotein):是糖与蛋白质的结合物。
代谢概念
• 新陈代谢简称代谢,是活细胞中进行的所有化学反应的 总称。 • 细胞内的化学反应不是相互独立的,而是相互联系的, 一个反应的产物可能就是下一个反应的底物,这样构成 一连串的反应,称之为代谢途径。 • 在酶催化的连续反应中产生的各种酶促产物,除最终产 物不计在内,统称为中间产物或中间物或中间体。 • 反应物、中间产物和产物统称为代谢物。 • 代谢途径的各个中间环节统称为中间代谢。
新 陈 代 谢
• 分解代谢(catabolism)是大分子(多糖、蛋白质、 脂类等)不断氧化降解为小分子(如CO2、NH3、 H2O),同时伴随着能量的释放; • 合成代谢(anabolism)是由小分子(如氨基酸等) 生成大分子(如蛋白质)的过程。
• 合成代谢一般不是分解代谢简单的逆向反应,而是由不同 酶催化的,通常需要消耗ATP,还原供氢体多为NADPH。
糖酵解途径(2)
糖酵解途径(3)
• 磷酸果糖激酶是一个变构酶,催化效率很低,糖酵解的 速率严格地依赖该酶的活力水平。 • 磷酸果糖激酶为糖酵解途径中最重要的调节酶,此反应 是糖酵解途径的第二个限速步骤。
糖酵解途径(4)
糖酵解途径(5)
糖酵解途径
至此,1分子 葡萄糖生成2 分子3-磷酸甘 油醛,通过两 次磷酸化作用 消耗2分子 ATP。
1,6-二磷酸果糖
葡萄糖和果糖的磷酸酯
二、寡糖
• 根据糖水解后的残基数量,寡糖又可分为二糖、三糖、 四糖… • 二糖(Disaccharides):包含两个通过糖苷键连接的单糖。 • 蔗糖(sucrose)、乳糖(lactose) 和麦芽糖 (maltose)是自然界最为丰富的二糖。 • 麦芽糖是淀粉的水解产物,由两个α-D-葡萄糖通过α-1,4 糖苷键连接而成。
CHO H C OH CH2OH D-甘油醛
CH2OH C O CH2OH 二羟基丙酮
CHO H C OH CHOPO323-磷酸甘油醛
CH2OH C O CH2OPO32磷酸二羟丙酮
丙糖及其磷酸酯
丁糖与戊糖
主要的己糖
葡萄糖是动物机体最重要的单糖 在生物体中的主要形式是D-吡喃-葡萄糖
单糖的环状结构 — Haworth透视式
• β-淀粉酶:又称β-1,4-麦芽糖苷酶,具有外切酶性质。不 能水解β -1,6-糖苷键。 • R酶:又称脱支酶,水解 -1,6-糖苷键。 • -葡萄糖苷酶、 -糊精酶分别把麦芽糖、糊精彻底分 解。
2. 淀粉的磷酸解
四、纤维素的合成与降解(自学)
• 纤维素是地球上最丰富的有机物质。纤维素是 植物细胞壁的重要结构成分,是由β-1,4糖苷 键连接起来的大分子。纤维素的分子不分支。 • 合成:纤维素合成酶 — 需要引物 • 分解:纤维素酶
(1)蔗糖磷酸化酶途径 — 微生物
(2)蔗糖合成酶途径 — 高等植物
(3)磷酸蔗糖合成酶途径 — 高等植物
2. 蔗糖的分解
三、淀粉的生物合成与分解
(一)淀粉的生物合成
1. 直链淀粉的生物合成
(1) (2)
引子:α1,4-葡 聚寡糖。 n≥3。最 小为麦芽 三糖。
(3)
D酶 — 将短片段糖链转移到另一个具有α-1,4-糖苷 键的糖链上形成直链淀粉的酶。
五碳糖(Pentose) 六碳糖(Hexose) 七碳糖(Heptose) 八碳糖(Octose)
C4H8O4
C5H10O5 C6H12O6 C7H14O7 C8H16O8
例外:甲醛(CH2O) ,乙酸(C2H4O2),乳酸(C3H6O3); 脱氧核糖(C5H10O4),鼠李糖(C6H12O5)等。
Amylopectin
纤维素的分子结构
β-1,4-糖苷键
糖原(Glycogen):主要存在于肝脏和骨骼肌。 糖原由多个α-D-葡萄糖通过α-1,4糖苷键连接而成, 结构有分支,分支点由α-1,6糖苷键链接。
α-1,6-糖苷键 α-1,4-糖苷键
(二)杂多糖
由多种单糖或单糖衍生物所组成的多糖,常见的有: • 果胶 (Pectin) • 半纤维素 (Hemicellulose) • 琼脂 (Agar) 和琼脂糖 (Agarose) • 糖胺聚糖(或称黏多糖)(Glycosaminoglycan)
一、单糖
• 单糖含有一个羰基和多个羟基。它是构成寡糖和多糖的 基本单位,自身不能水解成更简单的糖类物质。
• 根据羰基在碳链上的位置可分 为:醛糖和酮糖 。 最简单的醛糖是甘油醛 最简单的酮糖是二羟丙酮 • 含有不同碳原子数的单糖都有 其醛糖和酮糖形式。
单糖的链状结构
• 以多羟基醛或多羟基酮通式来表示单糖的链状结构 。 • 除了二羟丙酮以外的其他单糖都具有一个或多个不对称 (手性)碳原子。 • 醛糖与酮糖的构型是由分子中离羰基最远的不对称碳原 子上的羟基方向来决定的。该羟基在Fischer投影式右 侧的称为D-型,在左侧的称为L-型。
• 在Fischer投影式中形成过长的氧桥是不合理的。1926年 Haworth提出透视式表达糖的环状结构。 • 如果氧环上的碳原子按顺时针方向排列,羟甲基在平面之 上的为D-型,在平面之下的为L-型。在D-型糖中,半缩醛 羟基在平面之下的为α型,在平面之上的为β型。
从链状式到Haworth式的转换
糖的生物学功能
• 1. 能源:淀粉和糖原是重要的能源物质; • 2. 结构物质:植物细胞壁中的纤维素、细菌细胞 壁的肽聚糖; • 3. 在生物体内转变为其他物质: • 4. 识别信号分子:参与分子和细胞识别、细胞粘 附、糖复合物的定位和代谢等。
常用单词、前缀和后缀
• 单词 – sugar, carbohydrate,saccharide… • 前缀 – Glycobiology, Glycoconjugate, Glycoprotein, Glycolipid… • 后缀 – -ose, -saccharide or -glycan • Glucose(葡萄糖),Fructose(果糖), Galactose(半乳糖), Sucrose(蔗糖)…
分解代谢主要分三个阶段进行
糖原 甘油三酯 蛋白质
葡萄糖
脂肪酸+甘油
氨基酸
乙酰CoA
TCA
CO2
ADP+Pi
ATP
2H
呼吸链
H2O
第二节 糖的合成与分解
• 糖的活化
• 蔗糖的合成与降解 • 淀粉的生物合成与降解
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