糖類代謝-糖的合成代謝（生物化學(xué)課件）

糖元的合成代謝知識(shí)點(diǎn)二又稱動(dòng)物淀粉，是人類等動(dòng)物和真菌儲(chǔ)存糖類的主要形式，是多糖的一種，由葡萄糖脫水縮合作用而成。

主要生物學(xué)功能是作為動(dòng)物和真菌的能量?jī)?chǔ)存物質(zhì)。一、糖原的結(jié)構(gòu)1.糖原2.糖原的分子結(jié)構(gòu)球狀分子二維剖面圖糖原分子呈球形，其直徑約21nm，分子量100萬(wàn)Da至1000萬(wàn)Da，整個(gè)球狀顆粒大約由30,000個(gè)葡萄糖單元組成。糖原中心是糖原核心蛋白，向外排列12層支鏈。內(nèi)層支鏈再分2個(gè)支鏈，在外層可存在非分支鏈。糖原由α-1,4-糖苷鍵鏈接葡萄糖形成直鏈，α-1,6-糖苷鍵鏈接葡萄糖形成支鏈。每?jī)蓚€(gè)支鏈的間隔距離是8～12個(gè)葡萄糖單元，每個(gè)支鏈有12～18個(gè)葡萄糖分子。

支鏈末端為非還原端，分支越多，非還原端越多，糖原的溶解度越高。

糖原由α-葡萄糖聚合而成。由α-1,4糖苷鍵連接為直鏈結(jié)構(gòu)，由α-1,6糖苷鍵連接為分支結(jié)構(gòu)。糖原分子結(jié)構(gòu)解析

肝糖原肝重的5%，總量為90-100g，維持血糖水平，血糖的主要來(lái)源。肌糖原肌肉重量的1～2%，總量為200-400g，供肌肉收縮急需。3.糖原的分布二、糖原的合成原料：葡萄糖、果糖、半乳糖等催化劑：己糖激酶、葡萄糖激酶、葡萄糖變位酶、

尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶、糖原合酶、部位：肝臟、肌肉等組織細(xì)胞的胞漿中。

三階段完成。1．葡萄糖磷酸化為6-磷酸葡萄糖反應(yīng)由已糖激酶催化，ATP提供磷酸基團(tuán)。（一）葡萄糖活化為尿苷二磷酸葡萄糖葡萄糖激酶（肝）已糖激酶是酵解途徑限速酶，Mg2+是其必需激活劑。哺乳動(dòng)物體內(nèi)已糖激酶同工酶有四種：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。其中，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型主要存在于肝外組織。己糖激酶的特點(diǎn)是：1.專一性不強(qiáng)，對(duì)多種已糖起作用2.Km較低，在0.1mmol/L，對(duì)葡萄糖有較強(qiáng)親和力。3.保證大腦等組織器官在血糖濃度較低時(shí)有葡萄糖可用。關(guān)于己糖激酶（一）關(guān)于己糖激酶（二）Ⅳ型酶存在于肝細(xì)胞中，也稱葡萄糖激酶。1.專一性較強(qiáng)，只對(duì)葡萄糖起作用2.Km較高，在10mmol/L左右，對(duì)葡萄糖的親和力較低，只有在血糖濃度較高時(shí)才能發(fā)揮作用

3.在維持血糖水平中起重要作用反應(yīng)由磷酸葡萄糖變位酶催化。CH2OPOHHHOHOHOHCH2OHOPOHHHOHOHOH磷酸葡萄糖變位酶2.葡糖-6-磷酸轉(zhuǎn)變成葡萄糖-1-磷酸在此反應(yīng)中，磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移的意義在于：由于延長(zhǎng)炭鏈形成α-1,4-糖苷鍵，所以葡萄糖分子C1上的半縮醛羥基必須活化，才利于與原來(lái)的糖原分子末端葡萄糖的游離C4羥基縮合。半縮醛羥基與磷酸基之間形成的O-P鍵具有較高的能量。反應(yīng)說(shuō)明：葡萄糖-1-磷酸磷酸葡萄糖變位酶葡糖-6-磷酸3.葡糖-1-磷酸轉(zhuǎn)變成尿苷二磷酸葡萄糖在尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的催化下，尿苷三磷酸（UTP）與1-磷酸葡萄糖反應(yīng)生成尿苷二磷酸葡萄糖（UDPG）。核苷二磷酸激酶UTP+1-磷酸葡萄糖

UDPG+PPiUDPG可看作“活性葡萄糖”，在體內(nèi)充作葡萄糖供體。（二）尿苷二磷酸葡萄糖連接形成直鏈和支鏈糖原引物+UDPG糖原n+1+UDP糖原合酶UDPUTPADPATP4.UDPG中的葡萄糖連接到糖原引物上糖原引物

為原有的細(xì)胞內(nèi)的較小糖原分子，稱為糖原引物(primer)，作為UDPG上葡萄糖基的接受體。糖的異生作用知識(shí)點(diǎn)三一、糖異生基本知識(shí)糖異生概念：非糖化合物在肝臟中酶的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^(guò)程。非糖物質(zhì)：乳酸、丙酮酸，TAC中各種羧酸，甘油、生糖氨基酸發(fā)生部位：

主要在肝、腎細(xì)胞的胞漿及線粒體

1.糖異生概念2.糖的異生途徑從丙酮酸生成葡萄糖的具體反應(yīng)過(guò)程。乳酸→葡萄糖：糖異生丙酮酸→葡萄糖：糖異生途徑葡萄糖→丙酮酸：糖酵解途徑葡萄糖→乳酸：糖酵解糖異生途徑與酵解途徑大多數(shù)反應(yīng)是可逆的；酵解途徑中有3個(gè)關(guān)鍵酶催化的不可逆反應(yīng)，在糖異生時(shí)，須由另外的反應(yīng)和酶代替。第一個(gè)不可逆反應(yīng)第二個(gè)不可逆反應(yīng)第三個(gè)不可逆反應(yīng)3.糖異生過(guò)程中存在的能障和膜障糖異生是沿著糖酵解的逆向進(jìn)行，但有三個(gè)不可逆反應(yīng)，還有一個(gè)從線粒體轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)的穿膜過(guò)程。分別需要四種關(guān)鍵酶才能解決。二、糖異生過(guò)程及能障和膜障的克服1、葡萄糖6磷酸酶催化6磷酸葡萄糖生成葡萄糖。2、果糖1，6二磷酸酶催化1，6二磷酸果糖生成6磷酸果糖。3、丙酮酸在一元羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)酶的幫助下進(jìn)入線粒體，在丙酮酸羧化酶的催化下，消耗一分子ATP，生成草酰乙酸。草酰乙酸不能通過(guò)線粒體膜。在蘋果酸-天冬氨酸循環(huán)里草酰乙酸通過(guò)了線粒體膜之后，在磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶的幫助下成為磷酸烯醇式丙酮酸。反應(yīng)消耗一分子GTP。丙酮酸羧化支路及膜障的克服糖異生過(guò)程中關(guān)鍵酶的作用位點(diǎn)三、糖異生的生理意義維持血糖濃度恒定：保證某些主要依賴葡萄糖供能的組織的功能具有重要意義補(bǔ)充肝糖原：機(jī)體攝入的葡萄糖先分解為丙酮酸、乳酸等三碳化合物，后者再異生成糖原的途徑稱為三碳途徑，也稱之為間接途徑調(diào)節(jié)酸堿平衡。知識(shí)點(diǎn)一糖合成代謝概述在地球生態(tài)系統(tǒng)中，生物群落與無(wú)機(jī)環(huán)境是一個(gè)不可分割的整體，生物群落的新城代謝離不開(kāi)無(wú)機(jī)環(huán)境物質(zhì)和能量的支持。光合作用是地球生物新陳代謝能量和物質(zhì)的源泉，陽(yáng)光、空氣、水分是地球人類生生不息的先決條件。一、光合作用提供糖合成物質(zhì)和能量基礎(chǔ)1.光合作用2.光合作用的意義在光反應(yīng)中，水解被光解成氧氣，產(chǎn)生的H+把將NADP+水還原成NADPH2為，為暗反應(yīng)準(zhǔn)備了物質(zhì)條件

光能ATP中化學(xué)能有機(jī)物中的化學(xué)能

（1）形成了大量的NADP2糖類合成物質(zhì)基礎(chǔ)（2）在光反應(yīng)中，光合磷酸化儲(chǔ)存了能量在暗反應(yīng)中，將CO2固定成C3化合物，為糖的合成積累了物質(zhì)基礎(chǔ)，且形成了大量的NADPH2，為脂肪合成提供了氫源。二、蔗糖的合成蔗糖在植物界分布最廣，特別是在甘蔗、甜菜、菠蘿的汁液中很多。蔗糖不僅是重要的光合作用和高等植物的主要成分，而且是糖類在植物體中運(yùn)輸?shù)闹饕问?。蔗糖在高等植物中的合成主要有兩種途徑：一種是在蔗糖合酶催化下合成，第二種是在蔗糖磷酸酶催化下合成。（1）尿苷二磷酸葡萄糖的生成在尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的催化下，尿苷三磷酸UTP與1-磷酸葡萄糖反應(yīng)生成尿苷二磷酸葡萄糖UDPG。1、蔗糖合成酶途徑（2）蔗糖合酶與果糖合成蔗糖本途徑利用UDPG作為葡萄糖給體，與果糖磷酸酯合成蔗糖磷酸酯，再經(jīng)專一的磷酸酯酶作用脫去磷酸形成蔗糖。2.蔗糖磷酸合成酶途徑根據(jù)蔗糖磷酸合成酶的活性較大，且平衡常數(shù)有利，以及蔗糖磷酸的磷酸酯酶存在量大，一般認(rèn)為途徑(2)是植物合成蔗糖的主要途徑。由于發(fā)現(xiàn)蔗糖合成酶有兩個(gè)同功酶，人們認(rèn)為一個(gè)是催化蔗糖合成的，另一個(gè)是催化蔗糖分解的。因此有人認(rèn)為蔗糖合成酶催化的途徑(1)主要是分解蔗糖的作用，特別是在貯藏淀粉的組織器官里把蔗糖轉(zhuǎn)變成淀粉的時(shí)候。三、直鏈淀粉的生物合成1.淀粉合酶途徑式中：①引物的n≥3；②活化的葡糖基ADPG從引物的非還原端延長(zhǎng)；③淀粉合酶催化連接的鍵是

-1，4糖苷鍵。2.淀粉D酶合成途徑D酶是一種糖苷基轉(zhuǎn)移酶，作用的鍵是α-1，4糖苷鍵；轉(zhuǎn)移的基團(tuán)主要是麥芽糖殘基；催化的底物可以是葡萄糖、麥芽多糖；起著加成反應(yīng)作用。故有人稱之為加成酶。D酶的存在，有利于葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)辂溠?/p>