生物化學(xué)--糖代謝

1、2022-5-111 7 7 糖類分解代謝糖類分解代謝7.1 7.1 新陳代謝概論新陳代謝概論7.2 7.2 生物體內(nèi)的糖類生物體內(nèi)的糖類7.3 7.3 雙糖和多糖的酶促降解雙糖和多糖的酶促降解7.4 7.4 糖酵解糖酵解7.5 7.5 三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)7.6 7.6 磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑 7.1 7.1 新陳代謝概述新陳代謝概述概念：概念：新陳代謝（新陳代謝（Metabolism）泛指生物與周圍環(huán)境進行泛指生物與周圍環(huán)境進行的的物質(zhì)物質(zhì)和和能量交換能量交換的過程。的過程。化學(xué)本質(zhì)化學(xué)本質(zhì)：活細胞內(nèi)，由多酶體系協(xié)同作用并高度協(xié)調(diào)的：活細胞內(nèi)，由多酶體系協(xié)同作用并高度協(xié)調(diào)的化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。

2、化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。二個方面：二個方面：同化作用同化作用(合成代謝合成代謝)和和異化作用異化作用(分解代謝分解代謝) 。 “生之本，本于陰陽生之本，本于陰陽”（黃帝內(nèi)經(jīng)）（黃帝內(nèi)經(jīng)）, “新陳代謝是宇宙間普遍的永遠新陳代謝是宇宙間普遍的永遠不可抵抗的規(guī)律不可抵抗的規(guī)律”(毛澤東毛澤東)，只有新陳代謝才是生命最基本的特征。，只有新陳代謝才是生命最基本的特征。 新陳代謝內(nèi)涵新陳代謝內(nèi)涵 小分子小分子 大分子大分子合成代謝合成代謝（同化作用）（同化作用） 需要能量需要能量 釋放能量釋放能量分解代謝分解代謝（異化作用）（異化作用） 大分子大分子 小分子小分子物物質(zhì)質(zhì)代代謝謝能能量量代代謝謝新新陳陳代代謝謝2

3、022-5-114新陳代謝的三個特點：新陳代謝的三個特點： 1、新陳代謝的化學(xué)反應(yīng)是由多步反應(yīng)步驟完新陳代謝的化學(xué)反應(yīng)是由多步反應(yīng)步驟完成的，且順序性很強，環(huán)環(huán)相扣。成的，且順序性很強，環(huán)環(huán)相扣。 2、反應(yīng)條件比較溫和，均是由酶且往往是由反應(yīng)條件比較溫和，均是由酶且往往是由多酶系統(tǒng)或別構(gòu)酶催化下逐步完成，代謝效率多酶系統(tǒng)或別構(gòu)酶催化下逐步完成，代謝效率極高。極高。 3、表現(xiàn)出高度靈敏的自我調(diào)節(jié)能力。表現(xiàn)出高度靈敏的自我調(diào)節(jié)能力。新陳代謝研究方法：新陳代謝研究方法：u 同位素示蹤法同位素示蹤法u 酶抑制劑的應(yīng)用酶抑制劑的應(yīng)用u 利用遺傳缺陷癥研究代謝途徑利用遺傳缺陷癥研究代謝途徑見書見書P132

4、7.2 7.2 生物體內(nèi)的糖類生物體內(nèi)的糖類( (復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)) )7.3.1 7.3.1 糖類定義糖類定義7.3.2 7.3.2 糖類的生物學(xué)作用糖類的生物學(xué)作用7.3.3 7.3.3 生物體內(nèi)的糖類生物體內(nèi)的糖類1 1、單糖、單糖2 2、寡糖、寡糖3 3、多糖、多糖7.3.1 糖類定義糖類定義 糖類糖類是是多羥基醛多羥基醛，酮酮或或水解時產(chǎn)生這類水解時產(chǎn)生這類化合物化合物的物質(zhì)，是自然界數(shù)量最多的有的物質(zhì)，是自然界數(shù)量最多的有機化合物。機化合物。 7.3.2 糖類的主要生物學(xué)功能糖類的主要生物學(xué)功能 構(gòu)成動植物構(gòu)成動植物骨架結(jié)構(gòu)骨架結(jié)構(gòu)的組成成分，的組成成分，如纖維素；如纖維素； 生物體內(nèi)的生

5、物體內(nèi)的主要能源物質(zhì)主要能源物質(zhì), ,維持正常生命活動維持正常生命活動 其它生物分子合成的其它生物分子合成的前體前體, 如氨基酸、核苷如氨基酸、核苷酸、脂等酸、脂等 特殊的特殊的生物活性生物活性，人體中的肝素有抗凝血作用，人體中的肝素有抗凝血作用，肺炎球菌細胞壁中的多糖有抗原作用。肺炎球菌細胞壁中的多糖有抗原作用。2022-5-1197.3.3 生物體內(nèi)的糖類生物體內(nèi)的糖類 D系醛糖的立體結(jié)系醛糖的立體結(jié)構(gòu)構(gòu)(Fischer式式)D(+)-阿洛糖阿洛糖 D(+)-阿卓糖阿卓糖D(+)-葡萄糖葡萄糖D(+)-甘露糖甘露糖D(+)-古洛糖古洛糖D(-)-艾杜糖艾杜糖D(+)-半乳糖半乳糖D(+)-

6、塔洛糖塔洛糖(allose)(altrose)(glucose)(mannose)(gulose)(idose)(galactose)(talose)D(-)-赤鮮糖赤鮮糖(erythrose)D(-)-蘇阿糖蘇阿糖(threose)D(+)-甘油醛甘油醛(allose)D(-)-核糖核糖(ribose)D(-)-阿拉伯糖阿拉伯糖(arabinose)D(+)-木糖木糖(xylose)D(-)-來蘇糖來蘇糖(lysose) D系酮糖的立體結(jié)系酮糖的立體結(jié)構(gòu)構(gòu)(Fischer式式)D(-)-赤蘚酮糖赤蘚酮糖(erythrulose)D(-)-核酮糖核酮糖(ribulose)D(+)-木酮糖木酮糖

7、(xylulose)D(+)-阿洛酮糖阿洛酮糖(psicose,allulose)D(-)-果糖果糖(fructose)D(+)-山梨糖山梨糖(sorbose)D(-)-塔洛糖塔洛糖(tagalose)二羥丙酮二羥丙酮(dihytroasetone)從左轉(zhuǎn)從左轉(zhuǎn)折折旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)成環(huán)成環(huán)成環(huán)成環(huán) -D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖 -D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖C1上的上的-OH“ 下下 上上”D-葡萄糖由葡萄糖由Fischer式式改寫為改寫為Haworth式式的步驟的步驟 由于由于Fischer式式不能反應(yīng)單糖分不能反應(yīng)單糖分子中原子和基團在空間的相互關(guān)系子中原子和基團在空間的相互關(guān)系，故常用，故常用Hawo

8、rth式式612345繞繞C4-C5鍵轉(zhuǎn)鍵轉(zhuǎn)1202022-5-1114 重要的二糖重要的二糖 D-麥芽糖麥芽糖 乳糖乳糖 蔗糖蔗糖 纖維二糖纖維二糖2022-5-1116 多糖多糖u 淀粉淀粉（starch）u 糖原糖原(glycogen)u 纖維素纖維素(cellulose)u (見書見書P146)糖的種類糖的種類2022-5-1117 淀粉淀粉廣泛地存在于許多植物的種子、塊莖和根中，廣泛地存在于許多植物的種子、塊莖和根中，如大米中約含如大米中約含70%-80%，小麥中約含，小麥中約含60%-65%。 淀粉可分為淀粉可分為糖淀粉糖淀粉（又稱（又稱直鏈淀粉直鏈淀粉）和）和膠淀粉膠淀粉（又（又

9、 稱稱支鏈淀粉支鏈淀粉）。其所占比例隨植物品種而不同，一）。其所占比例隨植物品種而不同，一般糖淀粉的含量為般糖淀粉的含量為20%-30%，膠淀粉含量為，膠淀粉含量為70%-80%。 淀粉淀粉糖的種類糖的種類2022-5-1118n定義：定義：由由D-D-葡萄糖單位通過葡萄糖單位通過-1-1，4-4-糖苷鍵連糖苷鍵連接而成的鏈狀化合物。接而成的鏈狀化合物。n溶于熱水，溶于熱水，遇碘顯藍色。遇碘顯藍色。分子量分子量1.01042.0106直鏈淀粉直鏈淀粉D-D-葡萄糖以葡萄糖以-1-1，4 4糖苷鍵相連，糖苷鍵相連，同時，每隔同時，每隔20-2520-25個葡個葡萄糖單位，有一個以萄糖單位，有一個

10、以-1-1，6 6糖糖苷鍵相連的支鏈苷鍵相連的支鏈。純的支鏈淀粉在熱水中膨脹成糊狀純的支鏈淀粉在熱水中膨脹成糊狀。遇碘顯紫紅色。遇碘顯紫紅色。RENRE分支點分支點支鏈淀粉示意圖支鏈淀粉示意圖 分子量分子量5.01044.0108支鏈淀粉支鏈淀粉2022-5-1120l糖原是動物組織內(nèi)糖的貯存形式。主要貯存在糖原是動物組織內(nèi)糖的貯存形式。主要貯存在肌肉肌肉和和肝肝臟臟中，其他組織，如心肌、腎臟、腦等，也含有少量糖原。中，其他組織，如心肌、腎臟、腦等，也含有少量糖原。肌糖原肌糖原分解為肌肉自身收縮供給能量，分解為肌肉自身收縮供給能量，肝糖原肝糖原分解主要維分解主要維持血糖濃度持血糖濃度 。l結(jié)構(gòu)

11、與支鏈淀粉相似，由結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉相似，由D-D-葡萄糖單體以葡萄糖單體以-1-1，4 4 糖苷糖苷鍵和鍵和-1-1，6 6糖苷鍵糖苷鍵( (分支點分支點) )結(jié)合形成。結(jié)合形成。l糖原分子比支鏈淀粉更大，分支更多，結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。糖原分子比支鏈淀粉更大，分支更多，結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。糖的種類糖的種類 糖原糖原2022-5-1121相對分子質(zhì)量大于相對分子質(zhì)量大于11082022-5-1122u糖原是無定性粉末，溶于熱水，溶解后呈膠體溶液。糖原是無定性粉末，溶于熱水，溶解后呈膠體溶液。u糖原溶液遇碘呈紫紅色。糖原溶液遇碘呈紫紅色。 2022-5-1123 纖維素纖維素l 植物細胞壁的主要成分，植物細胞壁的主

12、要成分，由由D-葡萄糖單體葡萄糖單體以以-1，4 糖苷鍵糖苷鍵連接形成的一種連接形成的一種非分支多糖非分支多糖。l不能被人體消化吸收不能被人體消化吸收 ，但卻具有，但卻具有重要生理功能重要生理功能?？稍黾尤梭w腸道益生菌，改善腸胃功能、減可增加人體腸道益生菌，改善腸胃功能、減少結(jié)腸癌發(fā)病率、增強機體免疫等功能。少結(jié)腸癌發(fā)病率、增強機體免疫等功能。幫助減肥幫助減肥:多吃粗糧肚子里就裝不下其他熱量多吃粗糧肚子里就裝不下其他熱量高的食物了。高的食物了。 糖的種類糖的種類纖維素纖維素一級一級結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)植物細胞壁與纖維素的結(jié)構(gòu)植物細胞壁與纖維素的結(jié)構(gòu)微纖維微纖維纖維素鏈纖維素鏈植物細胞中的植物細胞中的纖維素

13、微纖維纖維素微纖維細胞壁細胞壁 7.3.1 7.3.1 雙糖的降解雙糖的降解 7.3.2 7.3.2 淀粉的降解淀粉的降解 7.3.3 7.3.3 糖原的降解糖原的降解 7.3.4 7.3.4 細胞壁多糖（纖維素和果膠質(zhì)）的降解細胞壁多糖（纖維素和果膠質(zhì)）的降解（自學(xué)，了解）（自學(xué)，了解）7.37.3 雙糖和多糖的酶促降解雙糖和多糖的酶促降解 蔗糖蔗糖 + H+ H2 2O O 葡萄糖葡萄糖 + + 果糖果糖 1.1.蔗糖的降解蔗糖的降解 有兩種方式：有兩種方式：蔗糖酶蔗糖酶(轉(zhuǎn)化酶轉(zhuǎn)化酶) 蔗糖蔗糖+UDP 果糖果糖+UDPG(尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖)蔗糖合成酶蔗糖合成酶7.3.1

14、 雙糖的降解雙糖的降解蔗糖蔗糖 2022-5-1127 麥芽糖麥芽糖 + H+ H2 2O 2O 2葡萄糖葡萄糖 2.2.麥芽糖的降解麥芽糖的降解麥芽糖酶麥芽糖酶麥芽糖麥芽糖2022-5-1128 乳糖乳糖 + H+ H2 2O O 葡萄糖葡萄糖+ +半乳糖半乳糖 3.3.乳糖的降解乳糖的降解-半乳糖苷酶半乳糖苷酶乳糖乳糖 7.3.2 淀粉的降解淀粉的降解 直鏈淀粉（直鏈淀粉（ -1，4糖苷鍵）糖苷鍵）支鏈淀粉（支鏈淀粉（ -1，4糖苷鍵和糖苷鍵和-1，6糖苷鍵）糖苷鍵）主要有兩個途徑：主要有兩個途徑：2022-5-1130 淀粉的酶促水解淀粉的酶促水解 ） ）( (debranching e

15、nzyme ）2022-5-1131u 2022-5-11322022-5-1133 2022-5-1134 兩種淀粉酶性質(zhì)的比較兩種淀粉酶性質(zhì)的比較 -淀粉酶淀粉酶不耐酸，不耐酸，pH3.3pH3.3時失活時失活耐高溫，耐高溫，7070 C C時時1515分鐘仍保持分鐘仍保持活性活性( (發(fā)酵工程中篩選耐高溫的發(fā)酵工程中篩選耐高溫的-淀粉酶，淀粉酶，105105 C C）廣泛分布于廣泛分布于和和中。中。在種子萌發(fā)時誘導(dǎo)合成。在種子萌發(fā)時誘導(dǎo)合成。 - -淀粉酶淀粉酶耐酸，耐酸，pH3.3pH3.3時仍保持活性時仍保持活性不耐高溫，不耐高溫，7070 C15C15分鐘失活分鐘失活主要存在主要存

16、在中中存在于休眠種子或大豆種子及塊根、存在于休眠種子或大豆種子及塊根、塊莖等器官中。塊莖等器官中。2022-5-1136在在體內(nèi)是體內(nèi)是，在，在體內(nèi)是體內(nèi)是。l水解水解-1-1，6 6糖苷鍵糖苷鍵，將，將及及-淀粉酶作用后的支淀粉酶作用后的支鏈淀粉留下的鏈淀粉留下的極限糊精的分支點進行水解極限糊精的分支點進行水解。l不能直接水解支鏈淀粉內(nèi)部的不能直接水解支鏈淀粉內(nèi)部的-1-1，6 6糖苷鍵。糖苷鍵。2022-5-1137 l 催化麥芽糖水解為葡萄糖，是淀粉水解的最催化麥芽糖水解為葡萄糖，是淀粉水解的最后一步。后一步。u 淀粉的徹底水解需要上述水解酶的共同作用，淀粉的徹底水解需要上述水解酶的共同

17、作用，其最終產(chǎn)物是其最終產(chǎn)物是葡萄糖。葡萄糖。（二）淀粉的磷酸解（二）淀粉的磷酸解1 1、直鏈淀粉的磷酸解、直鏈淀粉的磷酸解需要的酶：需要的酶：淀粉磷酸化酶淀粉磷酸化酶作用的鍵：作用的鍵： -1-1，4 4糖苷鍵糖苷鍵方式：方式：從直鏈淀粉的非還原端每次催化從直鏈淀粉的非還原端每次催化1 1個個G G殘殘基轉(zhuǎn)移給正磷酸，產(chǎn)生基轉(zhuǎn)移給正磷酸，產(chǎn)生1 1分子分子1-P-G1-P-G 直鏈淀粉直鏈淀粉+nH3PO4 nG-1-P淀粉磷酸化酶淀粉磷酸化酶2022-5-11392 2、支鏈淀粉的磷酸解、支鏈淀粉的磷酸解( (需要需要三種酶三種酶的共的共同作用同作用) )(1)(1)淀粉磷酸化酶淀粉磷酸化酶(2)(2)轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶(3)-1,6-(3)-1,6-糖苷酶糖苷酶第三步、第三步、 脫支酶脫支酶降解降解-1,6-糖糖苷鍵。分支結(jié)構(gòu)變成直鏈結(jié)苷鍵。分支結(jié)構(gòu)變成直鏈結(jié)構(gòu)，進一步完全磷酸解。構(gòu)，進一步完全磷酸解。第二步、第二步、轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶將其中將其中3個葡萄個葡萄糖殘基轉(zhuǎn)移到另一個分支上，糖殘基轉(zhuǎn)移到另一個分支上，形成新的形成新的-1,4-糖苷鍵。糖苷鍵。支鏈淀粉的磷酸解過程支鏈淀粉的磷酸解過程第一步、第一步、淀粉磷酸化酶淀粉磷酸化酶從非還從非還原性末端依次降解并釋放出原性末端依次降解并釋放出1 1分