第五章-糖代謝-1

回憶復習同功酶輔酶和輔基酶活力、酶的比活力VB2中文名稱，缺乏會導致什么疾病氫載體有哪些？代謝總論

新陳代謝是體內(nèi)化學反應(yīng)的總稱，是生物體表現(xiàn)其生命活動的重要特征之一。

體內(nèi)的化學反應(yīng)通常由酶催化，一系列的連續(xù)反應(yīng)構(gòu)成代謝途徑，代謝途徑的個別步驟稱作中間代謝，個別步驟的產(chǎn)物稱作中間產(chǎn)物。數(shù)以千計的酶作用的專一性、精密靈活的調(diào)節(jié)機制，使機體錯綜復雜的代謝過程成為高度協(xié)調(diào)的、整合在一起的化學反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。新陳代謝的基本概念

1、從環(huán)境中獲得營養(yǎng)物質(zhì)

2、將外界獲取的營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨硇枰慕Y(jié)構(gòu)元件

3、將結(jié)構(gòu)元件組裝成自身的大分子

4、形成或分解生物體特殊功能所需的生物分子

5、提供生命活動所需的一切能量

6、排出自身產(chǎn)生的廢棄物新陳代謝的功能新陳代謝途徑及其調(diào)節(jié)控制和信息代謝新陳代謝合成代謝（同化）分解代謝（異化）生物小分子生物大分子需要能量能量代謝物質(zhì)代謝釋放能量生物大分子生物小分子信息代謝新陳代謝的主要作用合成代謝:獲取營養(yǎng)物質(zhì)，并將其轉(zhuǎn)化為自身所需的物質(zhì)。分解代謝:分解營養(yǎng)物質(zhì)提供生命活動所需的能量。合成代謝和分解代謝可以在不同的細胞器中進行。兩用代謝途徑：是合成代謝和分解代謝共同利用的代謝環(huán)節(jié)。1點1線或1點2線:410個；1點3線:71個；1點4線:20個；1點5線:11個；1點6線或6線以上:8個代謝途徑的一覽圖擬南芥中脂肪酸的合成Barkeretal.,2007;PlantPhysiol,144:1827-42.糖酵解過程概述代謝途徑的類型（a）多種游離酶構(gòu)成的代謝途徑（b）多酶復合體構(gòu)成的代謝途徑（c）膜結(jié)合酶構(gòu)成的代謝途徑分解代謝的三個階段生物大分子結(jié)構(gòu)元件分子共同降解產(chǎn)物單質(zhì)、小分子及分解代謝產(chǎn)物終產(chǎn)物蛋白質(zhì)多糖脂質(zhì)氨基酸葡萄糖甘油、脂肪酸丙酮酸乙酰輔酶A（1）（2）（3）代謝途徑的區(qū)域化糖酵解在細胞質(zhì)中進行三羧酸循環(huán)和氧化磷酸化在線粒體中進行代謝過程幾乎都是酶促有機反應(yīng)，酶促有機反應(yīng)機制可歸納為以下幾種：代謝中常見的有機反應(yīng)機制酸堿催化共價催化金屬離子催化靜電催化生物化學中的反應(yīng)可歸納為四類：代謝中常見的有機反應(yīng)機制基團轉(zhuǎn)移反應(yīng)氧化還原反應(yīng)消除、異構(gòu)化和重排反應(yīng)碳－碳鍵的形成或斷裂反應(yīng)新陳代謝的研究方法使用酶的抑制劑利用遺傳缺欠癥研究代謝途徑同位素示蹤法核磁共振波譜法氣體測量法第五章

糖代謝第一節(jié)雙糖和多糖的酶促降解第二節(jié)糖酵解※※第三節(jié)三羧酸循環(huán)※

※第四節(jié)

磷酸戊糖途徑※第五節(jié)單糖的生物合成第六節(jié)蔗糖和淀粉的生物合成?糖類概述一、糖類是地球上數(shù)量最多的一類有機化合物糖類概述地球的生物量干重的50%以上是由葡萄糖的聚合物構(gòu)成。地球上糖類物質(zhì)的根本來源是綠色細胞進行的光和作用。二、

糖的概念元素組成：CH2O（俗稱：碳水化合物）化學本質(zhì)：多羥基的醛類（醛糖）或酮類（酮糖）化合物，以及它們的衍生物或聚合物。（5）糖的衍生物：糖醇、糖酸、糖胺、糖苷三、

糖的命名與分類（1）單糖：不能被水解稱更小分子的糖（2）寡糖：2-6個單糖分子脫水縮合而成（3）多糖：均一性多糖：淀粉、糖原、纖維素、半纖維素、幾丁質(zhì)不均一性多糖：糖胺多糖類(透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、硫酸皮膚素等)（4）結(jié)合糖(復合糖，糖綴合物)：糖脂、糖蛋白(蛋白聚糖)、糖-核苷酸等(4)生物大分子之間識別的信息分子四、

糖類的生物學功能(1)作為生物體的結(jié)構(gòu)成分(2)作為生物體內(nèi)的主要能源物質(zhì)(3)在生物體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)

單糖確定鏈狀結(jié)構(gòu)的方法（葡萄糖）：

a.與Fehling試劑或其它醛試劑反應(yīng)，含有醛基。

b.與乙酸酐反應(yīng)，產(chǎn)生具有五個乙?；难苌铩?/p>

c.用鈉、汞劑作用，生成山梨醇。

一、

單糖的結(jié)構(gòu)1、單糖的鏈狀結(jié)構(gòu)2.鏈狀結(jié)構(gòu)用Fisher投影式表示：

碳骨架豎直寫，氧化程度最高的碳原子在上方

葡萄糖果糖核糖脫氧核糖3、

單糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)折旋轉(zhuǎn)成環(huán)成環(huán)-D-吡喃葡萄糖-D-吡喃葡萄糖開鏈的單糖形成環(huán)狀半縮醛時，最容易出現(xiàn)五元環(huán)和六元環(huán)結(jié)構(gòu)半縮醛:據(jù)羰基性質(zhì)，醇與醛或酮可以發(fā)生快速而可逆的親核加成，形成半縮醛。如果羥基和羰基處于同一分子內(nèi)，可發(fā)生分子內(nèi)親核加成，導致環(huán)狀半縮醛的形成。(5)庚糖：D-景天庚酮糖4、幾種重要的單糖(1)丙糖：D-甘油醛二羥丙酮(2)丁糖：D-赤鮮糖D-赤鮮酮糖(3)戊糖：D-核糖D-脫氧核糖

D-核酮糖(4)己糖：D-葡萄糖(-型及型)D-果糖對映體結(jié)構(gòu)的示意圖對于葡萄糖來說，D型是右旋，即D-（+）-Glc，L型是左旋，即L-（-）-Glc。天然葡萄糖為右旋，屬于D型。Fischer投影式溶解性：易溶于水而難溶于乙醚、丙酮等有機溶劑二、

單糖的物理化學性質(zhì)（一）物理性質(zhì)旋光性：是鑒定糖的一個重要指標甜度：以蔗糖的甜度為標準旋光性：糖分子中都有不對稱碳原子，因此具有使偏振光的平面向左（-）或向右（+）旋轉(zhuǎn)的能力。在溶液中，糖的鏈狀結(jié)構(gòu)和環(huán)狀結(jié)構(gòu)之間可以相互轉(zhuǎn)變，最后達到一個動態(tài)平衡，稱為變旋現(xiàn)象。(二)化學性質(zhì)1、變旋還原性糖：能被弱氧化劑(如Fehhing試劑、Benedict試劑)氧化的糖2、氧化反應(yīng)醛基氧化：生成糖酸(aldonicacid)H2OCOOH(CHOH)nCH2OHCHO(CHOH)nCH2OH+2Cu2+4OH-+→2CuOH++2CuOH→H2O+Cu2O↓醛糖醛糖酸不穩(wěn)定黃色或紅色氧化只發(fā)生在開鏈形式上所有的單糖都是還原性糖3、還原反應(yīng)單糖的羰基在適當?shù)倪€原條件（例如：用硼氫化鈉處理醛糖或酮糖）下，可以被還原成多元醇（糖醇）。在弱堿性溶液中，D-葡萄糖、D-甘露糖和D-果糖，可以通過烯醇而相互轉(zhuǎn)化。4、異構(gòu)化（弱堿的作用）5、

酯化糖的酯化通常是在堿催化下用酰氯或酸酐進行的。所有的羥基都能被酯化。6、糖苷化環(huán)狀單糖的半縮醛（或半縮酮）羥基與另一個化合物發(fā)生縮合形成的縮醛（或縮酮）稱為糖苷。7、形成糖脎許多還原性糖能生成含有兩個苯腙基（=N-NH-C6H5）的衍生物，即糖脎。戊糖與鹽酸共熱脫水生成糠醛己糖則生成羥甲基糠醛羥甲基糠醛與間苯二酚生成紅色縮合物糠醛與間苯二酚生成朱紅色物質(zhì)糠醛與甲基間苯二酚生成藍綠色物質(zhì)糖類物質(zhì)脫水與蒽酮生成藍綠色物質(zhì)這些反應(yīng)可用于糖的定性和定量測定8、單糖脫水三、重要的單糖衍生物1、糖醇單糖的羰基被還原成則生成糖醇，是生物體的代謝產(chǎn)物。山梨醇甘露醇木糖醇核糖醇肌醇半乳糖醇2、糖醛酸

葡萄糖酸內(nèi)酯單糖的伯醇基被氧化成-COOH，形成糖醛酸。糖醛酸可形成穩(wěn)定的分子內(nèi)的酯，即內(nèi)酯。3、氨基糖(糖胺）aminosugar,glycosamine氨基糖是分子中一個羥基被氨基取代的單糖2-脫氧D-核糖4、脫氧糖脫氧糖是指分子的一個或多個羥基被氫原子取代的單糖6-脫氧D-甘露糖L-巖藻糖L-鼠李糖Β-D-毛地黃毒素糖泰威糖泊雷糖阿比可糖5、糖苷環(huán)狀單糖的半縮醛（或半縮酮）羥基與另一個化合物發(fā)生縮合形成的縮醛（或縮酮）稱為糖苷。甲醇α-葡萄糖甲基-α-D-吡喃葡萄糖苷甲基-β-D-吡喃葡萄糖苷甲醇β-葡萄糖

寡糖寡糖是由2~10個單糖通過糖苷鍵連接而成的糖類物質(zhì)。③能成脎1、麥芽糖（飴糖）一、雙糖最簡單的寡糖，由2分子單糖縮合而成①變旋現(xiàn)象②具有還原性甜度為蔗糖的1/3，食品工業(yè)用作烘烤食品的蓬松劑，冷凍食品的填充劑和穩(wěn)定劑。14142、

蔗糖[葡萄糖-，(1-2)-果糖苷]③不能成脎①變旋現(xiàn)象②無還原性為什么蔗糖是非還原性糖，而麥芽糖是還原性糖？麥芽糖蔗糖蔗糖是由葡萄糖的C1和果糖的C2半縮醛得到，其結(jié)構(gòu)中不存在能轉(zhuǎn)為醛基的部分，不能被氧化，因此蔗糖是非還原性糖。麥芽糖是由兩個葡萄糖的C1和C4半縮醛得到，結(jié)構(gòu)中有能轉(zhuǎn)為醛基的部分，能被氧化，因此麥芽糖是還原性糖。3、纖維二糖(cellobiose)[葡萄糖-(1，4)-葡萄糖苷]③能成脎①具有變旋現(xiàn)象②具有還原性結(jié)構(gòu)：兩種異構(gòu)體。(或)-乳糖性質(zhì)：①有變旋現(xiàn)象②具有還原性③能成脎4、乳糖5、海藻糖乳糖海藻糖蔗糖多糖多糖，也稱聚糖，是由很多個單糖單位構(gòu)成的糖類物質(zhì)自然界中的糖類主要以多糖形式存在同多糖雜多糖1、淀粉（starch）一、同多糖①直鏈淀粉（amylose）：長而緊密的螺旋管形，遇碘顯蘭色②支鏈淀粉（amylopetin）：不能形成螺旋管，遇碘顯紫色葡萄糖殘基直鏈淀粉（amylose）麥芽糖（α-1→4）糖苷鍵連接的D-葡萄糖每隔4個葡萄糖殘基便有一個分支2、糖元（動物淀粉）含有大量的非原性端，可以被迅速動員水解遇碘顯紅褐色支鏈淀粉糖原糖原的主鏈和支鏈主鏈（a1-4糖苷鍵）支鏈（a1-6糖苷鍵）淀粉-D-葡萄糖分子以-(1-4)糖苷鍵相連而成直鏈多糖3、纖維素（cellulose）纖維素4、

幾丁質(zhì)(殼多糖)N-乙酰--D-葡萄糖胺以(1，4)糖苷鏈相連成的直鏈二、雜多糖果膠物質(zhì)瓊脂角叉聚糖半纖維素藻酸（褐藻酸）樹膠

一、雙糖的酶促降解

1、蔗糖的降解蔗糖的水解主要通過轉(zhuǎn)化酶的作用，這個酶也稱蔗糖酶，在植物中廣泛存在。

蔗糖酶

蔗糖+H2O葡萄糖+果糖（轉(zhuǎn)化糖）

蔗糖+UDP、ADP蔗糖合成酶果糖+UDPG、ADPG第一節(jié)雙糖和多糖的酶促降解蔗糖合成酶催化的反應(yīng),以降解反應(yīng)為主

麥芽糖+H2O麥芽糖酶

2葡萄糖3、乳糖的降解乳糖+H2Oβ-半乳糖苷酶葡萄糖+半乳糖2、麥芽糖的降解

-淀粉酶

β-淀粉酶切

-1,4-糖苷鍵

淀粉的水解麥芽糖酶

酶促脫支酶切

-1,6-糖苷鍵

降解異麥芽糖酶

磷酸解淀粉磷酸化酶二、淀粉的降解-1，6糖苷鍵-1，4-糖苷鍵

-淀粉酶β-淀粉酶作用淀粉內(nèi)切酶，淀粉分子淀粉外切酶，從非還原端

方式內(nèi)部任意-1,4-糖苷鍵兩兩相切（麥芽糖單位）性質(zhì)耐70度高溫，不耐酸耐pH=3.3酸性，不耐高溫產(chǎn)物直鏈淀粉：G、麥芽糖直鏈淀粉：麥芽糖

麥芽三糖

低聚糖

支鏈淀粉：G、麥芽糖支鏈淀粉：麥芽糖

麥芽三糖β-極限糊精

-極限糊精分布發(fā)芽種子休眠種子(一)淀粉的水解1、淀粉酶：水解

-1,4-糖苷鍵極限糊精：帶有分枝和直鏈的多于三個葡萄糖殘基的寡聚糖，為淀粉酶水解支鏈淀粉的極限。專一性水解

-1,6-糖苷