第7章糖类分解代谢-145页PPT精选文档

第七章糖类（Carbohydrate）糖是自然界分布最广泛，地球上含量最丰富的一类有机分子。（动物植物微生物？）第一节序1、糖类的元素组成与化学本质大多数糖类物质只由C、H、O三种元素组成。碳水化合物葡萄糖C6H12O6鼠李糖C6H12O5乳酸C3H6O3甲醛CH2O糖类是多羟基醛、多羟基酮或其衍生物或水解时能够产生这些化合物的物质。2、糖的命名与分类（根据聚合度分类：单糖、寡糖、多糖）（1）单糖：不能被水解成更小分子的糖类。醛糖酮糖丙糖甘油醛二羟丙酮丁糖赤藓糖赤藓酮糖戊糖脱氧核糖、核糖己糖葡萄糖、半乳糖、甘露糖果糖庚糖景天庚糖（2）寡糖：能被水解成少数（2~6）单糖分子的糖类。由2-6个单糖通过糖苷键形成的糖类二糖（蔗糖、麦芽糖、乳糖）、三糖（棉子糖）、四糖、五糖、六糖等（3）多糖：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、纤维素等。杂多糖：水解产生一种以上的单糖或/和单糖衍生物。如透明质酸、半纤维素等。复合糖：与非糖物质共价结合形成的结合物。如糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等。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。（4）作为细胞识别的信息分子信息传递（受体）如糖蛋白、糖脂中的糖链。一、单糖的结构单糖的种类很多，其中以葡萄糖（游离的、结合形式的）数量最多，在自然界亦广，具有代表性。（一）、单糖的链状结构实验推出：己醛糖立体链状结构有四个手性碳原子，存在八对对映体；己酮糖立体链状结构有三个手性碳原子，存在四对对映体二羟丙酮不含手性碳；甘油醛含一个手性碳，有两个旋光异构体组成一对对映体。含n个手性碳的化合物的旋光异构体的数目为2n，组成2n-1对对映体。（二）、D系单糖、L系单糖D/L甘油醛的醛基C下端逐个插入手性碳延伸而成D/L系醛糖。二羟丙酮、D/L赤藓酮糖的酮基碳下端逐个插入手性碳延伸而成D/L系酮糖。L系醛糖是相应的D系醛糖的对映体。规定：D(+)—甘油醛、L(-)—甘油醛甘油醛的构型为所有单糖构型的参照物。单糖的构型与旋光方向无直接联系。旋光方向及程度由整个分子的立体结构决定。单糖的构型是指分子中离羰基碳最远的那个手性碳原子的构型。几个重要的D型己醛糖Fischer式：书写Fischer投影式时规定：碳链处于垂直方向，羰基写在链的上端，羟甲基写在下端，氢原子和羟基位于链的两侧。戊醛糖Fischer式：D型己酮糖Fischer式：（三）、单糖的环状结构1、变旋现象：许多单糖的新配置的溶液会发生旋光度改变的现象。如：新配置的葡萄糖水溶液测定其比旋光度为+112，放置一段时间，数值下降，直至+52.7才不再变化，该现象用开链式结构无法解释。2、环状半缩醛：葡萄糖具有分子内的醛基与醇羟基形成半缩醛的环状结构。开链的单糖形成环状半缩醛时最容易出现五元环和六元环的结构。环状结构常用Haworth式表示。D－G由Fischer式改写成Haworth式的步骤：（βα）上下变左右3、与异头物：羰基碳上形成的差向异构体在标准定位的Haworth式中羟甲基在环平面上方的为D型糖，在环平面下方的为L型糖。无论是D型糖还是L型糖，异头碳羟基与末端羟甲基是反式的为异头物，顺式的为异头物。解释变旋现象：D-G有-D-G和-D-G两种稳定的晶体，在水溶液中能够开环并与链式结构能够转化。无论何种晶型溶于水中所得的水溶液中-D-G、-D-G和链式结构三者并存并处于动态平衡。由不平衡到动态平衡的过程即为变旋现象本质：糖在水溶液中要发生链式结构与环式结构的互变、吡喃环与呋喃环的互变以及α型与β型的互变，最后达到平衡。4、吡喃糖和呋喃糖D－G主要以吡喃糖存在，D－F主要以呋喃糖存在。第二节寡糖一、寡糖的结构与性质二、常见的二糖1、麦芽糖（还原糖）O－－D－吡喃葡糖基－（14）－－D－吡喃葡糖葡萄糖（14）葡萄糖苷Glc（14）Glc2、蔗糖（非还原糖）O－－D－吡喃葡糖基－（12）－－D－呋喃果糖苷Glc（12）Fru转化糖焦糖3、乳糖（还原性糖）O－－D－吡喃半乳糖基－（14）－－D－吡喃葡糖Gal（14）Glc4、纤维二糖纤维素经酸处理后水解生成，主要是型。O－－D－吡喃葡糖基－（14）－－D－吡喃葡糖Glc（14）Glc三、其他简单寡糖棉子糖为（非还原三糖）四、环糊精（非还原糖）第三节多糖自然界中的糖类主要以多糖形式存在一、同多糖1、淀粉（starch）直链淀粉是线形分子，麦芽糖是它的二糖单位，立体结构为六个残基旋转一圈的左手螺旋。支链淀粉糖代谢的概况葡萄糖酵解途径丙酮酸有氧无氧H2O及CO2乳酸糖异生途径乳酸、氨基酸、甘油糖原肝糖原分解糖原合成磷酸戊糖途径核糖+NADPH+H+淀粉消化与吸收ATP糖代谢包括分解代谢和合成代谢一、双糖的水解蔗糖+H2O葡萄糖+果糖转化酶蔗糖酶双糖和多糖的酶促降解1.转化酶2.蔗糖合成酶催化蔗糖与UDP反应生成果糖和尿苷二磷酸葡萄糖蔗糖+UDPUDPG+果糖（一）蔗糖的水解（二）麦芽糖的水解麦芽糖+H2O麦芽糖酶2葡萄糖（三）乳糖的水解乳糖+H2O葡萄糖半乳糖+乳糖酶β-半乳糖苷酶二、淀粉（糖原）的降解1.淀粉的水解2.淀粉的磷酸解α-淀粉酶β-淀粉酶R-酶(脱支酶）麦芽糖酶磷酸化酶转移酶脱支酶是淀粉内切酶，作用于淀粉分子内部的任意的α-1，4糖苷键。极限糊精是指淀粉酶不能再分解的支链淀粉残基。α-极限糊精是指含α-1，6糖苷键由3个以上葡萄糖基构成的极限糊精。（一）淀粉的水解1、α-淀粉酶直链淀粉葡萄糖+麦芽糖+麦芽三糖+低聚糖的混合物支链淀粉葡萄糖+麦芽糖+麦芽三糖+α-极限糊精2、β-淀粉酶是淀粉外切酶，水解α-1，4糖苷键，从淀粉分子外即非还原端开始，每间隔一个糖苷键进行水解，每次水解出一个麦芽糖分子。直链淀粉麦芽糖支链淀粉麦芽糖+β-极限糊精β-极限糊精是指β-淀粉酶作用到离分支点2-3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•不耐酸，pH3时失活•耐高温，70C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，70C15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-淀粉酶作用支链淀粉最后留下的极限糊精的分支点水解，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。不能直接水解支链淀粉内部的α-1，6糖苷键。4、麦芽糖酶催化麦芽糖水解为葡萄糖，是淀粉水解的最后一步。淀粉的彻底水解需要上述水解酶的共同作用，其最终产物是葡萄糖（二）淀粉的磷酸解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G-1-P支链淀粉G-1-P+磷酸化酶极限糊精磷酸化酶不能将支链淀粉完全降解，只能降解到距分支点4个葡萄糖残基为止，留下一个大而有分支的多糖链，称为磷酸化酶极限糊精。糖原降解主要有糖原磷酸化酶和糖原脱支酶催化进行。肝脏肌肉G+Pi（葡萄糖-6-磷酸酶）进入糖酵解糖原磷酸化酶：从非还原端催化1-4糖苷键的磷酸解。（三）糖原的降解磷酸葡萄糖变位酶G-6-PG-1-P糖原+Pi糖原+G-1-P（n残基）（n-1残基）淀粉（或糖原）降解☉1.到分枝前4个G时，淀粉磷酸化酶停止降解☉2.由转移酶切下前3个G，转移到另一个链上☉3.脱支酶水解α-1，6糖苷键形成直链淀粉。脱下的Z是一个游离葡萄糖☉4.最后由磷酸化酶降解形成G-1-PG—1—P脱支酶磷酸化酶例肝糖元的分解77磷酸化酶(别构酶)ATP抑制-AMP激活+H3PO4α葡萄糖1，4糖苷键α葡萄糖1，6糖苷键糖原核心糖原核心G-1-P+去分枝酶+H3PO41G-1-P糖原核心磷酸化酶+H3PO4G-1-P去单糖降解转移酶糖原核心1、纤维素纤维素是生物圈里最丰富的有机物质。占植物界碳素的一半以上。最纯的纤维素来源是棉花，它含高于百分之九十的纤维素。纤维素是植物的结构多糖，是细胞壁的主要成分。三、细胞壁多糖的酶促降解纤维素是由许多-D-Glc分子以-1,4糖苷键连接而成的直链。直链间彼此平行。链间葡萄糖的羟基之间极易形成氢键，加上果胶等的粘结作用，使完整的纤维素高度不溶于水。纤维素经弱酸水解得纤维二糖。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。7.4糖无氧分解（糖酵解）一、糖酵解的概述二、糖酵解过程三、糖酵解中产生的能量四、糖酵解的意义五、糖酵解的调控六、丙酮酸的去路丙酮酸葡萄糖“糖酵解”不需氧“磷酸戊糖途径”需氧有氧情况缺氧情况好氧生物厌氧生物“三羧酸循环”“乙醛酸循环”CO2+H2O“乳酸发酵”乳酸“乳酸发酵”、“乙醇发酵”乳酸或乙醇CO2+H2O一、糖酵解的概述1、糖酵解的概念糖酵解作用：在无氧条件下，葡萄糖进行分解形成2分子的丙酮酸并提供能量。这一过程称为糖酵解作用。是一切有机体中普遍存在的葡萄糖降解途径，也是葡萄糖分解代谢所经历的共同途径。也称为EMP途径。糖酵解是在细胞质中进行。不论有氧还是无氧条件均能发生。E：Embden；M:Meyerhof；P:Parnas10个酶催化的多步反应第一阶段：已糖的磷酸化三个阶段第二阶段：磷酸己糖的裂解第三阶段：ATP和丙酮酸的生成二、糖酵解过程(G)HCCCCCCH2OHOHOHOHHHOHHOH已糖激酶ATPADPMg2+糖酵解过程的第一个限速酶(G-6-P）HCCCCCCH2OHOHOHOHHHOHHOHOHO-OHOP⑴葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖糖酵解过程1已糖激酶(hexokinase)激酶：能够在ATP和底物之间起催化作用，转移磷酸基团的一类酶。已糖激酶：是催化从ATP转移磷酸基团至各种六碳糖（G、F）上去的酶。激酶都需离子，要Mg2+作为辅助因子1、催化不可逆反应特点2、催化效率低3、受激素或代谢物的调节4、常是在整条途径中催化初始反应的酶5、活性的改变可影响整个反应体系的速度和方向限速酶/关键酶⑵6-磷酸葡萄糖异构化转变为6-磷酸果糖(F-6-P）OHCH2CCCCCH2OOOHHHOHHOHPOOHOH糖酵解过程1磷酸葡萄糖异构酶(G-6-P）HCCCCCCH2OOHOHOHHHOHHOHPOOHOH⑶6-磷酸果糖再磷酸化生成1,6-二磷酸果糖糖酵解过程1(F-1,6-2P）O-CH2CCCCCH2OOOHHHOHHOHPOOHOHO-POOHOH磷酸果糖激酶（PFK）ATPADPMg2+糖酵解过程的第二个限速酶(F-6-P）OHCH2CCCCCH2OOOHHHOHHOHPOOHOH磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶是一种变构酶,是糖酵解三个限速酶中催化效率最低的酶,因此被认为是糖酵解作用最重要的限速酶。变构激活剂：AMP、ADP、1,6-二磷酸果糖、2,6-二磷酸果糖变构抑制剂：ATP、柠檬酸、长链脂肪酸⑷磷酸丙糖的生成磷酸二羟丙酮OHCH2COCH2OPOOHOH3-磷酸甘油醛OHHOCCHCH2OPOOHOH(F-1,6-2P）CCCCCH2OOOHHHOHHOHCH2OPOOHOHPOOHOH醛缩酶+糖酵解过程2⑸磷酸丙糖的互换糖酵解过程2磷酸二羟丙酮(dihydroxyacetonephosphate)OHCH2COCH2OPOOHOHOHHOCCHCH2OPOOHOH3-磷酸甘油醛(glyceraldehyde3-phosphate)磷酸丙糖异构酶1,6-二磷酸果糖2×3-磷酸甘油醛上述的5步反应完成了糖酵解的