生物化学--糖代谢

1、2022-4-221 7 7 糖类分解代谢糖类分解代谢7.1 7.1 新陈代谢概论新陈代谢概论7.2 7.2 生物体内的糖类生物体内的糖类7.3 7.3 双糖和多糖的酶促降解双糖和多糖的酶促降解7.4 7.4 糖酵解糖酵解7.5 7.5 三羧酸循环三羧酸循环7.6 7.6 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 7.1 7.1 新陈代谢概述新陈代谢概述概念：概念：新陈代谢（新陈代谢（Metabolism）泛指生物与周围环境进行泛指生物与周围环境进行的的物质物质和和能量交换能量交换的过程。的过程。化学本质化学本质：活细胞内，由多酶体系协同作用并高度协调的：活细胞内，由多酶体系协同作用并高度协调的化学反应网络。

2、化学反应网络。二个方面：二个方面：同化作用同化作用(合成代谢合成代谢)和和异化作用异化作用(分解代谢分解代谢) 。 “生之本，本于阴阳生之本，本于阴阳”（黄帝内经）（黄帝内经）, “新陈代谢是宇宙间普遍的永远新陈代谢是宇宙间普遍的永远不可抵抗的规律不可抵抗的规律”(毛泽东毛泽东)，只有新陈代谢才是生命最基本的特征。，只有新陈代谢才是生命最基本的特征。 新陈代谢内涵新陈代谢内涵 小分子小分子 大分子大分子合成代谢合成代谢（同化作用）（同化作用） 需要能量需要能量 释放能量释放能量分解代谢分解代谢（异化作用）（异化作用） 大分子大分子 小分子小分子物物质质代代谢谢能能量量代代谢谢新新陈陈代代谢谢2

3、022-4-224新陈代谢的三个特点：新陈代谢的三个特点： 1、新陈代谢的化学反应是由多步反应步骤完新陈代谢的化学反应是由多步反应步骤完成的，且顺序性很强，环环相扣。成的，且顺序性很强，环环相扣。 2、反应条件比较温和，均是由酶且往往是由反应条件比较温和，均是由酶且往往是由多酶系统或别构酶催化下逐步完成，代谢效率多酶系统或别构酶催化下逐步完成，代谢效率极高。极高。 3、表现出高度灵敏的自我调节能力。表现出高度灵敏的自我调节能力。新陈代谢研究方法：新陈代谢研究方法：u 同位素示踪法同位素示踪法u 酶抑制剂的应用酶抑制剂的应用u 利用遗传缺陷症研究代谢途径利用遗传缺陷症研究代谢途径见书见书P132

4、7.2 7.2 生物体内的糖类生物体内的糖类( (复习复习) )7.3.1 7.3.1 糖类定义糖类定义7.3.2 7.3.2 糖类的生物学作用糖类的生物学作用7.3.3 7.3.3 生物体内的糖类生物体内的糖类1 1、单糖、单糖2 2、寡糖、寡糖3 3、多糖、多糖7.3.1 糖类定义糖类定义 糖类糖类是是多羟基醛多羟基醛，酮酮或或水解时产生这类水解时产生这类化合物化合物的物质，是自然界数量最多的有的物质，是自然界数量最多的有机化合物。机化合物。 7.3.2 糖类的主要生物学功能糖类的主要生物学功能 构成动植物构成动植物骨架结构骨架结构的组成成分，的组成成分，如纤维素；如纤维素； 生物体内的生

5、物体内的主要能源物质主要能源物质, ,维持正常生命活动维持正常生命活动 其它生物分子合成的其它生物分子合成的前体前体, 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，人体中的肝素有抗凝血作用，人体中的肝素有抗凝血作用，肺炎球菌细胞壁中的多糖有抗原作用。肺炎球菌细胞壁中的多糖有抗原作用。2022-4-2297.3.3 生物体内的糖类生物体内的糖类 D系醛糖的立体结系醛糖的立体结构构(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(-)-赤鲜糖赤鲜糖(erythrose)D(-)-苏阿糖苏阿糖(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(-)-来苏糖来苏糖(lysose) D系酮糖的立体结系酮糖的立体结构构(Fischer式式)D(-)-赤藓酮糖赤藓酮糖(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)二羟丙酮二羟丙酮(dihytroasetone)从左转从左转折折旋转旋转成环成环成环成环 -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式式改写为改写为Haworth式式的步骤的步骤 由于由于Fischer式式不能反应单糖分不能反应单糖分子中原子和基团在空间的相互关系子中原子和基团在空间的相互关系，故常用，故常用Hawo

8、rth式式612345绕绕C4-C5键转键转1202022-4-2214 重要的二糖重要的二糖 D-麦芽糖麦芽糖 乳糖乳糖 蔗糖蔗糖 纤维二糖纤维二糖2022-4-2216 多糖多糖u 淀粉淀粉（starch）u 糖原糖原(glycogen)u 纤维素纤维素(cellulose)u (见书见书P146)糖的种类糖的种类2022-4-2217 淀粉淀粉广泛地存在于许多植物的种子、块茎和根中，广泛地存在于许多植物的种子、块茎和根中，如大米中约含如大米中约含70%-80%，小麦中约含，小麦中约含60%-65%。 淀粉可分为淀粉可分为糖淀粉糖淀粉（又称（又称直链淀粉直链淀粉）和）和胶淀粉胶淀粉（又（又

9、 称称支链淀粉支链淀粉）。其所占比例随植物品种而不同，一）。其所占比例随植物品种而不同，一般糖淀粉的含量为般糖淀粉的含量为20%-30%，胶淀粉含量为，胶淀粉含量为70%-80%。 淀粉淀粉糖的种类糖的种类2022-4-2218n定义：定义：由由D-D-葡萄糖单位通过葡萄糖单位通过-1-1，4-4-糖苷键连糖苷键连接而成的链状化合物。接而成的链状化合物。n溶于热水，溶于热水，遇碘显蓝色。遇碘显蓝色。分子量分子量1.01042.0106直链淀粉直链淀粉D-D-葡萄糖以葡萄糖以-1-1，4 4糖苷键相连，糖苷键相连，同时，每隔同时，每隔20-2520-25个葡个葡萄糖单位，有一个以萄糖单位，有一个

10、以-1-1，6 6糖糖苷键相连的支链苷键相连的支链。纯的支链淀粉在热水中膨胀成糊状纯的支链淀粉在热水中膨胀成糊状。遇碘显紫红色。遇碘显紫红色。RENRE分支点分支点支链淀粉示意图支链淀粉示意图 分子量分子量5.01044.0108支链淀粉支链淀粉2022-4-2220l糖原是动物组织内糖的贮存形式。主要贮存在糖原是动物组织内糖的贮存形式。主要贮存在肌肉肌肉和和肝肝脏脏中，其他组织，如心肌、肾脏、脑等，也含有少量糖原。中，其他组织，如心肌、肾脏、脑等，也含有少量糖原。肌糖原肌糖原分解为肌肉自身收缩供给能量，分解为肌肉自身收缩供给能量，肝糖原肝糖原分解主要维分解主要维持血糖浓度持血糖浓度 。l结构

11、与支链淀粉相似，由结构与支链淀粉相似，由D-D-葡萄糖单体以葡萄糖单体以-1-1，4 4 糖苷糖苷键和键和-1-1，6 6糖苷键糖苷键( (分支点分支点) )结合形成。结合形成。l糖原分子比支链淀粉更大，分支更多，结构更复杂。糖原分子比支链淀粉更大，分支更多，结构更复杂。糖的种类糖的种类 糖原糖原2022-4-2221相对分子质量大于相对分子质量大于11082022-4-2222u糖原是无定性粉末，溶于热水，溶解后呈胶体溶液。糖原是无定性粉末，溶于热水，溶解后呈胶体溶液。u糖原溶液遇碘呈紫红色。糖原溶液遇碘呈紫红色。 2022-4-2223 纤维素纤维素l 植物细胞壁的主要成分，植物细胞壁的主

12、要成分，由由D-葡萄糖单体葡萄糖单体以以-1，4 糖苷键糖苷键连接形成的一种连接形成的一种非分支多糖非分支多糖。l不能被人体消化吸收不能被人体消化吸收 ，但却具有，但却具有重要生理功能重要生理功能。可增加人体肠道益生菌，改善肠胃功能、减可增加人体肠道益生菌，改善肠胃功能、减少结肠癌发病率、增强机体免疫等功能。少结肠癌发病率、增强机体免疫等功能。帮助减肥帮助减肥:多吃粗粮肚子里就装不下其他热量多吃粗粮肚子里就装不下其他热量高的食物了。高的食物了。 糖的种类糖的种类纤维素纤维素一级一级结构结构植物细胞壁与纤维素的结构植物细胞壁与纤维素的结构微纤维微纤维纤维素链纤维素链植物细胞中的植物细胞中的纤维素

13、微纤维纤维素微纤维细胞壁细胞壁 7.3.1 7.3.1 双糖的降解双糖的降解 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 细胞壁多糖（纤维素和果胶质）的降解细胞壁多糖（纤维素和果胶质）的降解（自学，了解）（自学，了解）7.37.3 双糖和多糖的酶促降解双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 有两种方式：有两种方式：蔗糖酶蔗糖酶(转化酶转化酶) 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、 双糖的降解双糖的降解蔗糖蔗糖 2022-4-2227 麦芽糖麦芽糖 + H+ H2 2O 2O 2葡萄糖葡萄糖 2.2.麦芽糖的降解麦芽糖的降解麦芽糖酶麦芽糖酶麦芽糖麦芽糖2022-4-2228 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 直链淀粉（直链淀粉（ -1，4糖苷键）糖苷键）支链淀粉（支链淀粉（ -1，4糖苷键和糖苷键和-1，6糖苷键）糖苷键）主要有两个途径：主要有两个途径：2022-4-2230 淀粉的酶促水解淀粉的酶促水解 ） ）( (debranching e

15、nzyme ）2022-4-2231u 2022-4-22322022-4-2233 2022-4-2234 两种淀粉酶性质的比较两种淀粉酶性质的比较 -淀粉酶淀粉酶不耐酸，不耐酸，pH3.3pH3.3时失活时失活耐高温，耐高温，7070 C C时时1515分钟仍保持分钟仍保持活性活性( (发酵工程中筛选耐高温的发酵工程中筛选耐高温的-淀粉酶，淀粉酶，105105 C C）广泛分布于广泛分布于和和中。中。在种子萌发时诱导合成。在种子萌发时诱导合成。 - -淀粉酶淀粉酶耐酸，耐酸，pH3.3pH3.3时仍保持活性时仍保持活性不耐高温，不耐高温，7070 C15C15分钟失活分钟失活主要存在主要存

16、在中中存在于休眠种子或大豆种子及块根、存在于休眠种子或大豆种子及块根、块茎等器官中。块茎等器官中。2022-4-2236在在体内是体内是，在，在体内是体内是。l水解水解-1-1，6 6糖苷键糖苷键，将，将及及-淀粉酶作用后的支淀粉酶作用后的支链淀粉留下的链淀粉留下的极限糊精的分支点进行水解极限糊精的分支点进行水解。l不能直接水解支链淀粉内部的不能直接水解支链淀粉内部的-1-1，6 6糖苷键。糖苷键。2022-4-2237 l 催化麦芽糖水解为葡萄糖，是淀粉水解的最催化麦芽糖水解为葡萄糖，是淀粉水解的最后一步。后一步。u 淀粉的彻底水解需要上述水解酶的共同作用，淀粉的彻底水解需要上述水解酶的共同

17、作用，其最终产物是其最终产物是葡萄糖。葡萄糖。（二）淀粉的磷酸解（二）淀粉的磷酸解1 1、直链淀粉的磷酸解、直链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键：作用的键： -1-1，4 4糖苷键糖苷键方式：方式：从直链淀粉的非还原端每次催化从直链淀粉的非还原端每次催化1 1个个G G残残基转移给正磷酸，产生基转移给正磷酸，产生1 1分子分子1-P-G1-P-G 直链淀粉直链淀粉+nH3PO4 nG-1-P淀粉磷酸化酶淀粉磷酸化酶2022-4-22392 2、支链淀粉的磷酸解、支链淀粉的磷酸解( (需要需要三种酶三种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)转移酶转移酶(3)-1,6-(3)-1,6-糖苷酶糖苷酶第三步、第三步、 脱支酶脱支酶降解降解-1,6-糖糖苷键。分支结构变成直链结苷键。分支结构变成直链结构，进一步完全磷酸解。构，进一步完全磷酸解。第二步、第二步、转移酶转移酶将其中将其中3个葡萄个葡萄糖残基转移到另一个分支上，糖残基转移到另一个分支上，形成新的形成新的-1,4-糖苷键。糖苷键。支链淀粉的磷酸解过程支链淀粉的磷酸解过程第一步、第一步、淀粉磷酸化酶淀粉磷酸化酶从非还从非还原性末端依次降解并释放出原性末端依次降解并释放出1 1分