糖分解代謝的學(xué)習(xí)教案

糖分解代謝的學(xué)習(xí)教案第1頁/共72頁糖類的生物學(xué)功能1.糖類作為能源物質(zhì)生物細(xì)胞的各種代謝活動，包括物質(zhì)分解和合成都需要有足夠的能量，其中ATP是糖類降解時通過氧化磷酸化作用而形成的最重要的能量載體物質(zhì)。生物細(xì)胞只能利用高能化合物（主要是ATP）水解時釋放的化學(xué)能來做功，以滿足生長發(fā)育等所需要的能量消耗。

第2頁/共72頁2.作為合成生物體內(nèi)重要代謝物質(zhì)的碳架和前體葡萄糖、果糖等在降解過程中除了能提供大量能量外，其分解過程中還能形成許多中間產(chǎn)物或前體，生物細(xì)胞通過這些前體產(chǎn)物再去合成一系列其它重要的物質(zhì)，包括：(1)乙酰輔酶A、氨基酸、核苷酸等，它們分別是合成脂肪、蛋白質(zhì)和核酸等大分子物質(zhì)的前體。(2)生物體內(nèi)許多重要的次生代謝物、抗性物質(zhì)，如生物堿、黃酮類等物質(zhì)，它們對提高植物的抗逆性起著重要的作用。第3頁/共72頁3.作為細(xì)胞中結(jié)構(gòu)物質(zhì)

細(xì)胞中的結(jié)構(gòu)物質(zhì)如植物細(xì)胞壁等是由纖維素、半纖維素、果膠質(zhì)等物質(zhì)組成；甲殼質(zhì)或幾丁質(zhì)為N-乙酰葡萄糖胺的同聚物，是組成蝦、蟹、昆蟲等外骨骼的結(jié)構(gòu)物質(zhì)。這些物質(zhì)都是由糖類轉(zhuǎn)化物聚合而成。第4頁/共72頁4.參與分子和細(xì)胞特異性識別

由寡糖或多糖組成的糖鏈常存在于細(xì)胞表面，形成糖脂和糖蛋白，參與分子或細(xì)胞間的特異性識別和結(jié)合，如抗體和抗原、激素和受體、病原體和宿主細(xì)胞、蛋白質(zhì)和抑制劑等常通過糖鏈識別后再進(jìn)行結(jié)合。第5頁/共72頁第一節(jié)重要糖類結(jié)構(gòu)和雙糖、多糖的降解單糖（monosaccharide）是指最簡單的糖，即在溫和條件下不能再分解成更小的單體糖，如葡萄糖、果糖等。按碳原子的數(shù)目單糖又可分為三碳（丙）糖、四碳（?。┨?、五碳（戊）糖、六碳（已）糖、七碳（庚）糖等。第6頁/共72頁三糖甘油醛

二羥丙酮一、一些重要單糖的結(jié)構(gòu)第7頁/共72頁四碳糖赤蘚糖

第8頁/共72頁五碳糖核糖核酮糖木糖第9頁/共72頁六碳糖葡萄糖果糖第10頁/共72頁D-7-磷酸-景天庚酮糖

第11頁/共72頁蔗糖α-葡萄糖（1→2）β-果糖苷二、一些重要雙糖的結(jié)構(gòu)第12頁/共72頁乳

糖乳糖由1分子D-半乳糖和1分子D-葡萄糖通過β-1，4糖苷鍵連接而成。第13頁/共72頁麥芽糖麥芽糖是由2分子D-葡萄糖通過α-1，4糖苷鍵連接而成。第14頁/共72頁淀粉直鏈：

a-1,4-糖苷鍵分支點(diǎn)：

a-1,6-糖苷鍵三、一些重要多糖的結(jié)構(gòu)第15頁/共72頁淀粉直鏈：

a-1,4-糖苷鍵分支點(diǎn)：

a-1,6-糖苷鍵淀粉分子末端保留有的自由羰基（C1），叫做還原端

第16頁/共72頁纖維素b-1,4-糖苷鍵第17頁/共72頁四、麥芽糖和蔗糖的降解麥芽糖酶切開麥芽糖中的α-1,4糖苷鍵，產(chǎn)物為葡萄糖。第18頁/共72頁由蔗糖酶催化：

由于底物和產(chǎn)物的旋光方向發(fā)生了改變，所以蔗糖酶又稱為轉(zhuǎn)化酶。產(chǎn)物也因此就做轉(zhuǎn)化糖。蔗糖的降解1.蔗糖的水解第19頁/共72頁由蔗糖合酶催化：蔗糖＋NDP

NDPG＋果糖2.形成糖核苷酸第20頁/共72頁NDP主要是ADP和UDP，其產(chǎn)物分別為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，在合成寡糖和多糖時作為葡萄糖基的供體。這比將蔗糖水解要經(jīng)濟(jì)，因?yàn)閺乃猱a(chǎn)物葡萄糖合成NDPG需要消耗能量。

蔗糖的這種降解方式在高等植物中普遍存在。例如，在正在發(fā)育的谷類作物的籽粒能夠?qū)⑤斎氲恼崽欠纸鉃锳DPG，然后用以合成淀粉。第21頁/共72頁淀粉分解有兩條途徑：

水解→產(chǎn)生葡萄糖磷酸解→產(chǎn)生磷酸葡萄糖五、淀粉的降解第22頁/共72頁參與淀粉水解的酶主要有三種：淀粉酶、脫支酶、麥芽糖酶

淀粉酶是指參與淀粉a-1,4-糖苷鍵水解的酶。有a-淀粉酶和b-淀粉酶兩種。(1)淀粉酶：1.淀粉的水解第23頁/共72頁其產(chǎn)物為：若直鏈淀粉→葡萄糖+麥芽糖+麥芽三糖+低聚糖若支鏈淀粉→葡萄糖+麥芽糖+麥芽三糖+極限糊精

a-淀粉酶：（a-1,4-葡聚糖水解酶）可水解任何部位的a-1,4-糖苷鍵，所以又稱為內(nèi)切淀粉酶。該酶對非還原末端的5個葡萄糖基不發(fā)生作用。Ca2+需要。(1)淀粉酶：第24頁/共72頁

也水解a-1,4-糖苷鍵，但須從非還原末端開始切，每次切下兩個葡萄糖基。又稱為外切淀粉酶。

β-淀粉酶：其產(chǎn)物為：若直鏈淀粉→麥芽糖若支鏈淀粉→麥芽糖+極限糊精第25頁/共72頁(2)脫支酶(R酶)：（a-1,6-葡萄糖苷酶）水解a-1,6-糖苷鍵，但只能作用于外圍的這種鍵，而不能水解內(nèi)部的分支。植物體內(nèi)的麥芽糖酶通常與淀粉酶同時存在，并配合使用，從而使淀粉徹底水解成葡萄糖。(3)麥芽糖酶：第26頁/共72頁Hydrolysisofglycogenandstarchby-amylaseand-amylase第27頁/共72頁其中，淀粉磷酸化酶又叫P-酶。

此反應(yīng)為可逆反應(yīng)，但在植物體內(nèi)，由于（1）[Pi]很高（如施肥）（2）[G-1-P]低（因不斷被利用）所以，反應(yīng)向正方向進(jìn)行。2.淀粉的磷酸解第28頁/共72頁

淀粉磷酸化酶從淀粉的非還原端開始，一個一個地磷酸解a-1,4-糖苷鍵，直到距分支點(diǎn)4個葡萄糖基為止。

所以，如果是支鏈淀粉，還需要另外兩個酶的參與，即轉(zhuǎn)移酶和脫支酶。第29頁/共72頁2.淀粉的磷酸解第30頁/共72頁糖原的磷酸解

糖原磷酸化酶（glycogenphosphorylase）是降解糖原的磷酸化的限速酶，有活性和非活性兩種形式，分別稱為糖原磷酸化酶a（活化態(tài)）和糖原磷酸化酶b（非活化態(tài)），兩者在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)變。糖原磷酸解時，在磷酸化酶a作用下，從糖原非還原端開始逐個加磷酸切下葡萄糖生成1-磷酸葡萄糖，切至糖原分支點(diǎn)4個葡萄糖殘基處為止。六、糖原的降解第31頁/共72頁糖原的磷酸解

轉(zhuǎn)移酶（transferase）又稱1,41,4葡聚糖轉(zhuǎn)移酶，它主要作用是將連接與分支點(diǎn)上4個葡萄糖基的葡聚三糖轉(zhuǎn)移至同一個分支點(diǎn)的另一個葡聚四糖鏈的末端，使分支點(diǎn)僅留下一個α（16）糖苷鍵連接的葡萄糖殘基。第32頁/共72頁糖原的磷酸解

脫支酶，即水解α（16）糖苷鍵的酶，再將這個葡萄糖水解下來，使支鏈淀粉的分支結(jié)構(gòu)變成直鏈結(jié)構(gòu)，磷酸化酶再進(jìn)一步將其降解為1-磷酸葡萄糖。由于磷酸化酶、轉(zhuǎn)移酶和脫支酶的協(xié)同作用，將糖原（或支鏈淀粉）徹底降解。糖原磷酸化酶主要存在于動物肝臟中，通過糖原分解直接補(bǔ)充血糖。

第33頁/共72頁Thereactionsofglycogendebranchingenzyme第34頁/共72頁第二節(jié)糖酵解glycolysis第35頁/共72頁指葡萄糖通過一系列步驟，降解成三碳化合物（丙酮酸）的過程。糖酵解途徑又稱EMP途徑(Embden-MeyerhofParnaspathway)

一.糖酵解的概念第36頁/共72頁第一步：葡萄糖的磷酸化激酶：催化將ATP上的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到受體上的酶。激酶都需要Mg2+作為輔助因子。二.糖酵解的過程第一階段第37頁/共72頁第一步：葡萄糖的磷酸化第38頁/共72頁第39頁/共72頁第二步：6-磷酸果糖的生成第40頁/共72頁第二步：6-磷酸果糖的生成第41頁/共72頁第三步：1,6-二磷酸果糖的生成

磷酸果糖激酶(PFK)是EMP途徑的關(guān)鍵酶，其活性大小控制著整個途徑的進(jìn)程。第42頁/共72頁第三步：1,6-二磷酸果糖的生成

磷酸果糖激酶(PFK)是EMP途徑的關(guān)鍵酶，其活性大小控制著整個途徑的進(jìn)程。第43頁/共72頁P(yáng)hosphofructokinasewithATPshowninwhiteandfructose-6-Pinred第44頁/共72頁碳鏈不變，但兩頭接上了磷酸基團(tuán)，為斷裂作好準(zhǔn)備。消耗兩個ATP。第45頁/共72頁第四步：1,6-二磷酸果糖的裂解

1個己糖分裂成2個丙糖——丙酮糖和丙醛糖，它們?yōu)橥之悩?gòu)體。第46頁/共72頁第47頁/共72頁第五步：磷酸丙糖的同分異構(gòu)化1分子二磷酸已糖裂解成2分子3-磷酸甘油醛。第48頁/共72頁第六步：3-磷酸甘油醛氧化糖酵解過程中第一次產(chǎn)生高能磷酸鍵，并且產(chǎn)生了還原劑NADH。催化此反應(yīng)的酶是巰基酶，所以它可被碘乙酸(ICH2COOH)不可逆地抑制。故碘乙酸能抑制糖酵解。

第二階段第49頁/共72頁第六步：3-磷酸甘油醛氧化

第50頁/共72頁第七步：3-磷酸甘油酸和ATP的生成糖酵解過程中第一次產(chǎn)生ATP。

第51頁/共72頁醛氧化成羧酸NAD+還原成NADH糖酵解中第一次產(chǎn)生ATP第52頁/共72頁第八步：3-磷酸甘油酸異構(gòu)Mg2+第53頁/共72頁Thephosphoglyceratemutaseofwheatgermcatalyzesanintramolecularphosphoryltransfer第54頁/共72頁第九步：PEP的生成

這一步其實(shí)是分子內(nèi)的氧化還原，使分子中的能量重新分布，使能量集中，第二次產(chǎn)生了高能磷酸鍵。Mg2+第55頁/共72頁第十步：丙酮酸的生成糖酵解過程中第二次產(chǎn)生ATP。

Mg2+或K+第56頁/共72頁第57頁/共72頁第58頁/共72頁通過分子內(nèi)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,生成了樞紐物質(zhì)丙酮酸第59頁/共72頁三.糖酵解的能量計(jì)算第60頁/共72頁1.全過程：兩個階段，10步反應(yīng)，需10種酶2.三個關(guān)鍵酶？不可逆反應(yīng)！3.調(diào)節(jié)位點(diǎn)：已糖激酶G-6-P；

磷酸果糖激酶

ATP、檸檬酸、脂肪酸；ADP、AMP；

丙酮酸激酶乙酰CoA、ATP；ADP、AMP要點(diǎn)：第61頁/共72頁4.定位：細(xì)胞質(zhì)5.意義：產(chǎn)生少許能量，產(chǎn)生一些中簡產(chǎn)物如，丙酮酸和甘油等6.底物水平的磷酸化

第62頁/共72頁(1)在無氧或相對缺氧時——發(fā)酵有兩種發(fā)酵：酒精發(fā)酵、乳酸發(fā)酵酒精發(fā)酵：由葡萄糖→乙醇的過程丙酮酸脫羧酶需要TPP（硫胺素叫硫酸酯）作為輔酶。四.糖酵解產(chǎn)物的去路1.丙酮酸的去路第63頁/共72頁(1)在無氧或相對缺氧時——酒精發(fā)酵第64頁/共72頁(2)在無氧或相對缺氧時——乳酸發(fā)酵乳酸發(fā)酵：由葡萄糖→乳酸的過程乳酸脫氫酶在動物體內(nèi)有5種同工酶：H4、H3M、H2M2、HM3、M4

第65頁/共72頁(2)在無氧或相對缺氧時——乳酸發(fā)酵

許多微生物常進(jìn)行這種過程。此外，高等動物在氧不充足時，也可進(jìn)行這條途徑，如肌肉強(qiáng)烈運(yùn)動時即產(chǎn)生大量乳酸。第66頁/共72頁(3)在有氧條件下——丙酮酸有氧氧化

丙酮酸被徹底氧化成CO2。

這一過程在線粒體中進(jìn)行。通過此過程可以使葡萄糖徹底降解、氧化成CO2。第67頁/共72頁