生物化學(xué)ppt第五章糖代謝.ppt
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1、糖 代 謝Metabolism of Carbohydrates第第 七七 章章第一節(jié)第一節(jié) 新陳代謝概述新陳代謝概述第二節(jié)第二節(jié) 生物體內(nèi)的生物體內(nèi)的主要主要糖類及糖類及生物功能生物功能第三節(jié)第三節(jié) 雙糖雙糖和和多糖多糖的酶促降解的酶促降解第四節(jié)第四節(jié) 糖酵解糖酵解第五節(jié)第五節(jié) 三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)第六節(jié)第六節(jié) 磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑第一節(jié)第一節(jié) 新陳代謝的概念和特點新陳代謝的概念和特點 新陳代謝的研究方法新陳代謝的研究方法 示蹤法(化合物示蹤、同位素示蹤)示蹤法(化合物示蹤、同位素示蹤)抗代謝物和酶抑制劑的利用抗代謝物和酶抑制劑的利用 體內(nèi)試驗(體內(nèi)試驗(in vivoin vivo)和
2、體外試驗()和體外試驗(no vivono vivo)新新陳陳代代謝謝(metabolism)是是生生命命最最基基本本的的特特征征之之一一,泛泛指指生生物物與與周周圍圍環(huán)環(huán)境境進進行行物物質(zhì)質(zhì)交交換換和和能能量量交交換換的的過過程程。生生物物一一方方面面不不斷斷地地從從周周圍圍環(huán)環(huán)境境中中攝攝取取能能量量和和物物質(zhì)質(zhì),通通過過一一系系列列生生物物反反應(yīng)應(yīng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變變成成自自身身組組織織成成分分,即即所所謂謂同同化化作作用用(assimilation);另另一一方方面面,將將原原有有的的組組成成成成份份經(jīng)經(jīng)過過一一系系列列的的生生化化反反應(yīng)應(yīng),分分 解解 為為 簡簡 單單 成成 分分 重重 新新 利
3、利 用用 或或 排排 出出 體體 外外,即即 所所 謂謂 異異 化化 作作 用用(dissimilation),通過上述過程不斷地進行自我更新。),通過上述過程不斷地進行自我更新。特點:特異、有序、高度適應(yīng)和靈敏調(diào)節(jié)、代謝途徑逐步進行特點:特異、有序、高度適應(yīng)和靈敏調(diào)節(jié)、代謝途徑逐步進行新陳代謝的概念及內(nèi)涵新陳代謝的概念及內(nèi)涵新陳代謝的概念及內(nèi)涵新陳代謝的概念及內(nèi)涵 小分子小分子 大分子大分子合成代謝合成代謝(同化作用)(同化作用)需要能量需要能量 釋放能量釋放能量分解代謝分解代謝(異化作用)(異化作用)大分子大分子 小分子小分子物物質(zhì)質(zhì)代代謝謝能能量量代代謝謝新新陳陳代代謝謝糖糖(carbo
4、hydrates)即即碳碳水水化化合合物物,其其化化學(xué)學(xué)本本質(zhì)質(zhì)為為多多羥羥醛醛或或多多羥羥酮酮類類及及其其衍衍生生物物或或多多聚聚物。物。第二節(jié)第二節(jié) 生物體內(nèi)的糖類生物體內(nèi)的糖類一一 糖的概念糖的概念(二)糖的分類及其結(jié)構(gòu)(二)糖的分類及其結(jié)構(gòu)根據(jù)其組分,糖主要可分為以下四大類。根據(jù)其組分,糖主要可分為以下四大類。根據(jù)其組分,糖主要可分為以下四大類。根據(jù)其組分,糖主要可分為以下四大類。單糖單糖單糖單糖 (monosacchride)(monosacchride)寡糖寡糖寡糖寡糖 (oligosacchride)(oligosacchride)多糖多糖多糖多糖 (polysacchride)
5、(polysacchride)結(jié)合糖結(jié)合糖結(jié)合糖結(jié)合糖 (glycoconjugate)(glycoconjugate)1 單糖單糖 是最簡單的糖,不再被水解成更小的糖單位。根據(jù)其所含碳原子數(shù)目分為丙糖、丁糖、戊糖和己糖。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點又分為醛糖和酮糖。(galactose)D系醛糖的系醛糖的立體結(jié)構(gòu)立體結(jié)構(gòu)D(+)-阿洛糖阿洛糖 D(+)-阿桌糖阿桌糖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(+)-塔羅糖塔羅糖(allose)(altrose)(glucose)(mannose)(gulose)(idose)(talos
6、e)D(-)-赤鮮糖赤鮮糖(erythrose)D(-)-蘇糖蘇糖(threose)D(+)-甘油醛甘油醛(allose)D(-)-核核糖糖(ribose)D(-)-阿拉伯糖阿拉伯糖(arabinose)D(+)-木糖木糖(xylose)D(-)-米蘇糖米蘇糖(lysose)(tagalose)D系酮糖的系酮糖的立體結(jié)構(gòu)立體結(jié)構(gòu)D(-)-赤蘚酮糖赤蘚酮糖(erythrulose)D(-)-核酮糖核酮糖(ribulose)D(+)-核酮糖核酮糖(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(sorbo
7、se)D(-)-洛格酮糖洛格酮糖二羥丙酮二羥丙酮(dihytroasetone)吡喃型和呋喃型的吡喃型和呋喃型的吡喃型和呋喃型的吡喃型和呋喃型的D-D-葡萄糖和葡萄糖和葡萄糖和葡萄糖和D-D-果糖(果糖(果糖(果糖(HaworthHaworth式)式)式)式)吡喃吡喃呋喃呋喃-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖-D-吡喃果糖吡喃果糖-D-呋喃葡萄糖呋喃葡萄糖-D-呋喃果糖呋喃果糖D-D-葡萄糖由葡萄糖由葡萄糖由葡萄糖由FischerFischer式改寫為式改寫為式改寫為式改寫為HaworthHaworth式的步驟式的步驟式的步驟式的步驟轉(zhuǎn)折轉(zhuǎn)折旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)成環(huán)成環(huán)成環(huán)成環(huán)-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖-D-吡喃
8、葡萄糖吡喃葡萄糖重要的單糖重要的單糖重要的單糖重要的單糖戊糖戊糖戊糖戊糖-D-吡喃木糖吡喃木糖-D-呋喃核糖呋喃核糖2-脫氧脫氧-D-呋喃核糖呋喃核糖-D-芹菜糖芹菜糖 -L-呋喃阿拉伯糖呋喃阿拉伯糖 -D-呋喃阿拉伯糖呋喃阿拉伯糖D-核酮糖核酮糖D-木酮糖木酮糖重要的單糖重要的單糖重要的單糖重要的單糖己糖己糖己糖己糖-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖 -L-吡喃山梨糖吡喃山梨糖 -D-吡喃甘露糖吡喃甘露糖 -L-吡喃半乳糖吡喃半乳糖 -D-吡喃半乳糖吡喃半乳糖 -D-呋喃果糖呋喃果糖重要的單糖重要的單糖重要的單糖重要的單糖庚糖和辛糖庚糖和辛糖庚糖和辛糖庚糖和辛糖L-甘油甘油-D-甘露庚糖甘露庚糖D-
9、景天庚酮糖景天庚酮糖D-甘露庚酮糖甘露庚酮糖甘油甘油部分部分甘露糖甘露糖部分部分單糖磷酸酯單糖磷酸酯D-甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸 -D-葡萄糖葡萄糖-1-磷酸磷酸 -D-葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸 -D-果糖果糖-6-磷酸磷酸 -D-果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸2.寡糖寡糖常見的幾種二糖有常見的幾種二糖有麥芽糖麥芽糖 (maltose)葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖蔗蔗 糖糖(sucrose)葡萄糖葡萄糖 果糖果糖乳乳 糖糖(lactose)葡萄糖葡萄糖 半乳糖半乳糖能水解生成幾(能水解生成幾(2-10)個分子單糖的糖,各單)個分子單糖的糖,各單糖之間借脫水縮合的糖苷鍵相連。糖之間借脫水縮合的
10、糖苷鍵相連。重要的二糖重要的二糖蔗糖蔗糖D-麥芽糖(麥芽糖(-型)型)乳糖(乳糖(-型型)纖維二糖纖維二糖(-型)型)3.多糖多糖 能水解生成多個分子單糖的糖。能水解生成多個分子單糖的糖。常見的多糖有常見的多糖有淀淀 粉粉(starch)【糖【糖 原原(glycogen)】纖維素纖維素 (cellulose)果果 膠膠(pectin)環(huán)糊精結(jié)構(gòu)環(huán)糊精結(jié)構(gòu) -環(huán)糊精分子結(jié)構(gòu)環(huán)糊精分子結(jié)構(gòu) 環(huán)糊精分子的空間填充模型環(huán)糊精分子的空間填充模型淀粉和糖原結(jié)構(gòu)淀粉和糖原結(jié)構(gòu)NRERE直鏈淀粉直鏈淀粉支鏈淀粉或糖原分支點的結(jié)構(gòu)支鏈淀粉或糖原分支點的結(jié)構(gòu)RENRE(16)分支點分支點支鏈淀粉或糖原分子示意圖支
11、鏈淀粉或糖原分子示意圖直鏈淀粉的螺旋結(jié)構(gòu)直鏈淀粉的螺旋結(jié)構(gòu)0.8nm1.4nm6個殘基個殘基纖維素片層結(jié)構(gòu)纖維素片層結(jié)構(gòu)纖維素纖維素纖維素纖維素一級一級一級一級結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)植物細(xì)胞壁與纖維素的結(jié)構(gòu)植物細(xì)胞壁與纖維素的結(jié)構(gòu)微纖維微纖維纖維素鏈纖維素鏈植物細(xì)胞中的植物細(xì)胞中的纖維素微纖維纖維素微纖維細(xì)胞壁細(xì)胞壁4.結(jié)合糖結(jié)合糖 糖與非糖物質(zhì)的結(jié)合物。糖與非糖物質(zhì)的結(jié)合物。糖脂糖脂(glycolipid):是糖與脂類的結(jié)合物。是糖與脂類的結(jié)合物。糖蛋白糖蛋白(glycoprotein):是糖與蛋白質(zhì)的結(jié)合物。是糖與蛋白質(zhì)的結(jié)合物。常見的結(jié)合糖有常見的結(jié)合糖有 糖復(fù)合物糖復(fù)合物糖糖肽鏈肽鏈糖糖核酸
12、核酸糖糖脂質(zhì)脂質(zhì)肽聚糖肽聚糖(peptidoglycans)脂多糖脂多糖(lipopolysauhards)糖基酰基甘油糖基?;视?glycosylacylglycerols)糖鞘脂糖鞘脂(pglycosphingolipids)糖蛋白糖蛋白(glycproteins)蛋白聚糖蛋白聚糖(proteoglycans)(Complex Carbohydrates)細(xì)胞膜表面的糖鏈細(xì)胞膜表面的糖鏈蛋白聚糖蛋白聚糖糖脂糖脂糖蛋白糖蛋白細(xì)胞膜細(xì)胞膜 (三)、糖代謝的概況(三)、糖代謝的概況 葡萄糖葡萄糖 酵解途徑酵解途徑 丙酮酸丙酮酸 有氧有氧 無氧無氧 H2O及及CO2 乳酸乳酸 糖異生途徑糖異生途
13、徑 乳酸、氨基酸、甘油乳酸、氨基酸、甘油 糖原糖原 肝糖原分解肝糖原分解 糖原合成糖原合成 磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑 核糖核糖 +NADPH+H+淀粉淀粉 消化與吸收消化與吸收 ATP (四四)糖類的生物學(xué)作用糖類的生物學(xué)作用 糖糖類類是是細(xì)細(xì)胞胞中中非非常常重重要要的的一一類類有有機機化化合合物物,主主要要的的生生物物學(xué)學(xué)作用如下:作用如下:作為生物體的結(jié)構(gòu)成分作為生物體的結(jié)構(gòu)成分 作為生物體內(nèi)的主要能源物質(zhì)作為生物體內(nèi)的主要能源物質(zhì) 作為其它生物分子如氨基酸、核苷酸、脂等作為其它生物分子如氨基酸、核苷酸、脂等 合成的前體合成的前體 作為細(xì)胞識別的信息分子作為細(xì)胞識別的信息分子一、雙糖的酶促
14、降解一、雙糖的酶促降解 蔗糖蔗糖+H2O 葡萄糖葡萄糖+果糖果糖蔗糖酶蔗糖酶麥芽糖麥芽糖+H2O 2 葡萄糖葡萄糖麥芽糖酶麥芽糖酶乳糖乳糖+H2O 葡萄糖葡萄糖+半乳糖半乳糖-半乳糖苷酶半乳糖苷酶第三節(jié)第三節(jié) 雙糖和多糖的酶促降解雙糖和多糖的酶促降解 多糖和寡聚糖只有分解成小分子后才能被吸收利用,生產(chǎn)中常稱為糖化糖化。蔗糖蔗糖+UDP UDPG+果糖果糖蔗糖合成酶蔗糖合成酶二、淀粉(糖原)的酶促水解:二、淀粉(糖原)的酶促水解:1 1 淀粉的酶促水解淀粉的酶促水解水解淀粉的淀粉酶有與與淀粉酶淀粉酶,二者只能水解淀粉中的-1,4糖苷鍵,水解產(chǎn)物為麥芽糖。-淀粉酶淀粉酶可以水解淀粉(或糖原)中任何
15、部位的-1,4糖鍵。淀粉酶淀粉酶只能從非還原端開始水解。脫支酶是水解淀粉中的-1,6糖苷鍵的酶麥芽糖酶是水解淀粉水解產(chǎn)物糊精糊精和麥芽糖麥芽糖的-1,4糖鍵,產(chǎn)物為葡萄糖。還原末端非還原末端-1,4糖苷鍵-1,6糖苷鍵-1,6糖苷鍵糖苷鍵-1,4-糖苷鍵糖苷鍵淀粉酶淀粉酶淀粉酶淀粉酶2 淀粉的磷酸解3 糖原的磷酸解 糖原磷酸化酶a(活化態(tài))糖原磷酸化酶b(失活態(tài))糖糖原原磷磷酸酸解解的的步步驟驟非還原端非還原端還原端還原端磷酸化酶磷酸化酶(釋放(釋放8個個1-P-G)轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶脫支酶脫支酶(釋放(釋放1個葡萄糖個葡萄糖)三、細(xì)胞壁多糖的酶促降解1 纖維素的降解2 果膠物質(zhì)的降解 原果膠:可能
16、是可溶性果膠與纖維素 結(jié)合而成的高分子雜合物。果膠 果膠:半乳糖醛酸甲酯及少量半乳糖醛酸通 過1,4糖苷鍵連接而成的長鏈 高分子化合物。水解后產(chǎn)生半乳糖 醛酸甲酯和半乳糖醛酸。果膠酸:主要成分為1,4多聚半乳糖 醛酸 第四節(jié)第四節(jié) 糖酵解糖酵解一、糖酵解一、糖酵解(glycolysis)的定義的定義*糖酵解的反應(yīng)部位:糖酵解的反應(yīng)部位:胞漿胞漿糖糖酵酵解解是是將將葡葡萄萄糖糖降降解解為為丙丙酮酮酸酸并并伴伴隨隨著著ATP生生成成的的一一系系列列反反應(yīng)應(yīng),是是生生物物體體內(nèi)內(nèi)普普遍遍存存在在的的葡葡萄萄糖糖降降解解的的途途徑徑。該該途途徑徑也也稱稱作作Embden-Meyethof-Parnas途途徑徑,簡稱簡稱途徑。途徑。EMPEMP的化學(xué)歷程的化學(xué)歷程 糖原(或淀粉)糖原(或淀粉)1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖3-磷酸磷酸甘油甘油醛醛磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮2 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸2 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸2 丙酮酸丙酮酸第第一一階階段段第第二二
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