生物化学糖的生物合成精选PPT.ppt
关于生物化学糖的生物合成第1页，讲稿共27张，创作于星期二概述：概述：单糖的生物合成单糖的生物合成 高等植物葡萄糖的合成可有多个途径高等植物葡萄糖的合成可有多个途径:u光合作用光合作用u蔗糖、淀粉的降解蔗糖、淀粉的降解u糖异生糖异生第2页，讲稿共27张，创作于星期二7.17.1糖异生作用糖异生作用一、糖异生的概念一、糖异生的概念二、糖酵解和糖异生的比较二、糖酵解和糖异生的比较三、糖异生作用的三、糖异生作用的主要途径主要途径和和关键反应关键反应四、糖酵解四、糖酵解与糖异生的互补调节与糖异生的互补调节第3页，讲稿共27张，创作于星期二一、糖异生的一、糖异生的概念概念1.1.1.1.定义：定义：由由非糖前体非糖前体非糖前体非糖前体如丙酮酸、草酰乙酸等转变成如丙酮酸、草酰乙酸等转变成如丙酮酸、草酰乙酸等转变成如丙酮酸、草酰乙酸等转变成葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖的过程称为的过程称为糖异生糖异生糖异生糖异生。2.2.2.2.证据：证据：证据：证据：大鼠禁食大鼠禁食大鼠禁食大鼠禁食24242424小时，肝中糖原含量从小时，肝中糖原含量从7%7%降到降到1%1%1%1%；喂喂喂喂乳酸乳酸乳酸乳酸、丙酮酸丙酮酸，糖原量增加。，糖原量增加。，糖原量增加。，糖原量增加。3.3.细胞定位：细胞定位：在在线粒体线粒体和和细胞质细胞质中进行。中进行。中进行。中进行。第4页，讲稿共27张，创作于星期二糖异生的非糖前体糖异生的非糖前体提问：提问：哪些物质可以转变成哪些物质可以转变成G G或糖原？或糖原？或糖原？或糖原？答案：答案：凡能转变成糖代谢中间产物的物质凡能转变成糖代谢中间产物的物质。包括：包括：乳酸、丙酮酸乳酸、丙酮酸乳酸、丙酮酸乳酸、丙酮酸 TCATCATCATCA循环中间产物循环中间产物循环中间产物循环中间产物 甘油甘油甘油甘油 生糖氨基酸生糖氨基酸生糖氨基酸生糖氨基酸第5页，讲稿共27张，创作于星期二第6页，讲稿共27张，创作于星期二4.4.糖异生作用的主要生理意义糖异生作用的主要生理意义 保证在饥饿情况下，血糖浓度的相对恒定。保证在饥饿情况下，血糖浓度的相对恒定。保证在饥饿情况下，血糖浓度的相对恒定。保证在饥饿情况下，血糖浓度的相对恒定。协助氨基酸代谢。协助氨基酸代谢。回收乳酸分子中的能量回收乳酸分子中的能量 ：在激烈运动产生的乳酸，在激烈运动产生的乳酸，在激烈运动产生的乳酸，在激烈运动产生的乳酸，经血液运到肝脏可再合成葡萄糖，防止乳酸酸中毒经血液运到肝脏可再合成葡萄糖，防止乳酸酸中毒经血液运到肝脏可再合成葡萄糖，防止乳酸酸中毒经血液运到肝脏可再合成葡萄糖，防止乳酸酸中毒的发生的发生的发生的发生-CoriCoriCoriCori循环循环循环循环第7页，讲稿共27张，创作于星期二1.1.相同点：相同点：相同点：相同点：糖异生途径的大部分反应是糖酵解的逆糖异生途径的大部分反应是糖酵解的逆糖异生途径的大部分反应是糖酵解的逆糖异生途径的大部分反应是糖酵解的逆反应；反应；反应；反应；2.2.2.2.两方面不同两方面不同：(1)(1)糖异生必须糖异生必须糖异生必须糖异生必须克服克服克服克服糖酵解的糖酵解的糖酵解的糖酵解的三步不可逆反应三步不可逆反应三步不可逆反应三步不可逆反应。(2)(2)(2)(2)细胞定位：细胞定位：细胞定位：细胞定位：糖酵解在糖酵解在糖酵解在糖酵解在细胞液细胞液细胞液细胞液中进行，糖异生则分中进行，糖异生则分中进行，糖异生则分中进行，糖异生则分别在别在别在别在线粒体和细胞液线粒体和细胞液中进行。中进行。二、糖酵解和糖异生的比较二、糖酵解和糖异生的比较第8页，讲稿共27张，创作于星期二糖酵解和糖异生的比较糖酵解和糖异生的比较第9页，讲稿共27张，创作于星期二三、糖异生作用的三、糖异生作用的主要途径主要途径和和关键反应关键反应第10页，讲稿共27张，创作于星期二PEP羧激酶羧激酶(细胞质中细胞质中)ATP+H2O ADP+Pi丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶(线粒体中线粒体中)P磷酸烯醇式丙酮磷酸烯醇式丙酮酸（酸（PEP）GTPGDP丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸CO2CO2关键反应关键反应迂回措施迂回措施1 1第11页，讲稿共27张，创作于星期二草酰乙酸草酰乙酸PEPPEPGTPGTPGDP+CGDP+C2 2O OPEPPEP羧激酶羧激酶丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸（不能跨越（不能跨越 线粒体膜）线粒体膜）ADP+PiADP+Pi丙酮酸羧化酶（生物素为辅基）丙酮酸羧化酶（生物素为辅基）丙酮酸丙酮酸苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸胞液胞液线粒体线粒体NADH+H+NADH+H+COCO2 2+ATPATP+H+H2 2O O草酰乙酸草酰乙酸关键反应关键反应迂回措施迂回措施1 1第12页，讲稿共27张，创作于星期二1，6-二磷酸果糖酶二磷酸果糖酶+H2O+Pi1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖PPOH2COH2COHOOHHOHHHHH2COOH6-磷酸果糖磷酸果糖POH2COHOOHHHH关键反应关键反应迂回措施迂回措施2 2第13页，讲稿共27张，创作于星期二+H2O+Pi6-磷酸葡糖酶磷酸葡糖酶P6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖H葡萄糖葡萄糖关键反应关键反应迂回措施迂回措施3 3第14页，讲稿共27张，创作于星期二3-磷酸甘油激酶3-磷酸甘油脱氢酶第15页，讲稿共27张，创作于星期二糖异生的能量计算糖异生的能量计算：6-P 6-P葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖6-P6-P果糖果糖1 1，6-6-二二P P果糖果糖3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛P-P-二羟丙酮二羟丙酮2X12X1，3-3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸2X3-2X3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2X2-2X2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2XPEP2XPEP2丙酮酸丙酮酸消耗消耗2ATP+2GTP消耗消耗2ATP2NADH+2H+2分子丙酮酸生成分子丙酮酸生成1分子分子葡萄糖共消耗：葡萄糖共消耗：4ATP 2GTP 2NADH第16页，讲稿共27张，创作于星期二四、糖异生的调节四、糖异生的调节 糖异生的限速酶主要有以下糖异生的限速酶主要有以下4个酶：个酶：丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶葡萄糖磷酸酶。葡萄糖磷酸酶。第17页，讲稿共27张，创作于星期二 糖酵解糖酵解与糖异生的互补调节与糖异生的互补调节磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶果糖果糖1,6-1,6-二磷酸酶二磷酸酶1 1、6-6-二磷酸果糖二磷酸果糖PEP丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸丙酮酸激酶丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶PEPPEP羧激酶羧激酶G GF-2,6BPF-2,6BPAMPAMPATPATP柠檬酸柠檬酸H+H+活化活化抑制抑制 F-1,6BP F-1,6BP 活化活化 ATPATP F-2F-2、6BP6BP AMP AMP 柠檬酸柠檬酸 活化活化抑制抑制 ADP ADP 抑制抑制 乙酰乙酰CoA CoA 活化活化 ADP ADP 抑制抑制6-P果糖果糖糖酵解作用糖酵解作用糖异生作用糖异生作用 抑制抑制互补调节的核心互补调节的核心是原料的争夺是原料的争夺第18页，讲稿共27张，创作于星期二7.2 7.2 蔗糖和多糖的生物合成蔗糖和多糖的生物合成一、糖核苷酸一、糖核苷酸的作用及形成的作用及形成 1.1.定义定义：单糖单糖与与核苷酸核苷酸通过磷酸酯键结合的化合物称为通过磷酸酯键结合的化合物称为糖核苷酸糖核苷酸。2.2.作用：作用：糖核苷酸是糖核苷酸是葡萄糖的活化形式葡萄糖的活化形式与与供体供体。3.3.种类：种类：目前发现的糖核苷酸主要有目前发现的糖核苷酸主要有UDPG,ADPG,TDPG,GDPG,CDPGUDPG,ADPG,TDPG,GDPG,CDPG等。等。在糖类代谢中，以在糖类代谢中，以UDPG,ADPGUDPG,ADPG为最重要为最重要。4.4.形成：形成：UDPGUDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶1-P-G+UTPUDPG+PPi第19页，讲稿共27张，创作于星期二1 1 1 1、蔗糖磷酸化酶途径（微生物）、蔗糖磷酸化酶途径（微生物）、蔗糖磷酸化酶途径（微生物）、蔗糖磷酸化酶途径（微生物）1-P1-P1-P1-P葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖+果糖果糖果糖果糖 蔗糖蔗糖蔗糖蔗糖+Pi+Pi+Pi+Pi2 2 2 2、蔗糖合成酶、蔗糖合成酶、蔗糖合成酶、蔗糖合成酶(植物）植物）植物）植物）UDPG+UDPG+UDPG+UDPG+果糖果糖果糖果糖 UDP+UDP+UDP+UDP+蔗糖蔗糖蔗糖蔗糖 也可利用也可利用也可利用也可利用ADPG,GDPG,TDPG,CDPGADPG,GDPG,TDPG,CDPGADPG,GDPG,TDPG,CDPGADPG,GDPG,TDPG,CDPG作为葡萄糖基供体。作为葡萄糖基供体。作为葡萄糖基供体。作为葡萄糖基供体。3 3 3 3、磷酸蔗糖合成酶途径（、磷酸蔗糖合成酶途径（、磷酸蔗糖合成酶途径（、磷酸蔗糖合成酶途径（植物光合组织植物光合组织植物光合组织植物光合组织）UDPG+6-PUDPG+6-PUDPG+6-PUDPG+6-P果糖果糖果糖果糖 磷酸蔗糖磷酸蔗糖磷酸蔗糖磷酸蔗糖+UDP+UDP+UDP+UDP 磷酸蔗糖磷酸蔗糖磷酸蔗糖磷酸蔗糖 蔗糖蔗糖蔗糖蔗糖+Pi+Pi+Pi+Pi 一般认为，此途径是植物合成蔗糖的主要途径。一般认为，此途径是植物合成蔗糖的主要途径。一般认为，此途径是植物合成蔗糖的主要途径。一般认为，此途径是植物合成蔗糖的主要途径。二、蔗糖的生物合成二、蔗糖的生物合成-有三条途径：有三条途径：蔗糖磷酸化酶蔗糖磷酸化酶蔗糖合成酶蔗糖合成酶 磷酸蔗糖合成酶磷酸蔗糖合成酶磷酸蔗糖酯酶磷酸蔗糖酯酶第20页，讲稿共27张，创作于星期二三、淀粉的生物合成三、淀粉的生物合成 1、淀粉磷酸化酶淀粉磷酸化酶 1-P葡萄糖葡萄糖+引物引物 淀粉淀粉+Pil 引物引物:最小为麦芽三糖，含最小为麦芽三糖，含-1，4糖苷键。转移来的葡萄糖糖苷键。转移来的葡萄糖分子结合在引物非还原末端分子结合在引物非还原末端C4的羟基上。的羟基上。l 该酶的作用主要是催化淀粉的分解该酶的作用主要是催化淀粉的分解（植物细胞中磷酸的浓（植物细胞中磷酸的浓度较高）。度较高）。淀粉磷酸化酶淀粉磷酸化酶（一）直链淀粉的生物合成（一）直链淀粉的生物合成-方式方式1第21页，讲稿共27张，创作于星期二2.D-2.D-酶酶 D-D-酶酶是糖苷转移酶，作用于是糖苷转移酶，作用于-1，4糖苷键，糖苷键，用来合成引物用来合成引物。+D酶酶麦芽三糖麦芽三糖 给体给体麦芽三糖麦芽三糖 受体受体麦芽五糖麦芽五糖葡萄糖葡萄糖+（一）直链淀粉的生物合成（一）直链淀粉的生物合成-方式方式2第22页，讲稿共27张，创作于星期二3、淀粉合成酶淀粉合成酶 是淀粉合成的主要途径是淀粉合成的主要途径。ADPG+引物引物 淀粉淀粉+ADP也可用也可用UDPG做供体。做供体。但用但用ADPG合成速度比合成速度比UDPG快快10倍。倍。淀粉合成酶淀粉合成酶（一）直链淀粉的生物合成（一）直链淀粉的生物合成-方式方式3第23页，讲稿共27张，创作于星期二直链淀粉的合成直链淀粉的合成-淀粉合成酶淀粉合成酶AADPG引物（引物（Gn）+直链淀粉直链淀粉(Gn+1)AADP淀粉合成酶淀粉合成酶第24页，讲稿共27张，创作于星期二4、蔗糖转化为淀粉蔗糖转化为淀粉（一）直链淀粉的生物合成（一）直链淀粉的生物合成-方式方式412345671、蔗糖合成酶；、蔗糖合成酶；2、UDPG焦磷酸化酶；焦磷酸化酶；3、ADPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶4、淀粉合成酶；、淀粉合成酶；5、果糖激酶；、果糖激酶；6、异构酶；、异构酶；7、变位酶；、变位酶；8、淀粉磷酸化酶、淀粉磷酸化酶引引物物8Pi第25页，讲稿共27张，创作于星期二(二二)支链淀粉的合成支链淀粉的合成 1 1 1 1、淀淀淀淀粉粉粉粉合合合合成成成成酶酶酶酶:只只能能催催化化形形成成-1.4-1.4-1.4-1.4糖糖苷苷键键，合合合合成直链淀粉。成直链淀粉。成直链淀粉。成直链淀粉。2 2 2 2、Q Q Q Q酶酶酶酶（分分分分支支支支酶酶酶酶）:既既既既能能能能催催催催化化化化-1.4-1.4-1.4-1.4糖糖苷苷键键的的断断裂裂，又能催化又能催化-1-1-1-1、6 6 6 6糖苷键的形成糖苷键的形成 注：支链淀粉降解时用的是脱支酶注：支链淀粉降解时用的是脱支酶注：支链淀粉降解时用的是脱支酶注：支链淀粉降解时用的是脱支酶(R(R(R(R酶酶酶酶)第26页，讲稿共27张，创作于星期二感谢大家观看第27页，讲稿共27张，创作于星期二
