第5章 糖及糖代谢-32hr.ppt
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1、第五章第五章 糖及糖代谢糖及糖代谢 一、糖的定义、分类、结构及功能一、糖的定义、分类、结构及功能1定义:定义:糖是多羟基醛或多羟基酮及其缩聚物和衍生物的总称。糖是多羟基醛或多羟基酮及其缩聚物和衍生物的总称。葡萄糖为多羟基醛葡萄糖为多羟基醛醛糖醛糖(aldose)果糖为多羟基酮果糖为多羟基酮酮糖酮糖(ketose)2功能:功能:糖是自然界存在的一类有机物,广泛存在于动、植物糖是自然界存在的一类有机物,广泛存在于动、植物及微生物体内,尤其以植物含量最多,约占干重的及微生物体内,尤其以植物含量最多,约占干重的80%以上。以上。一切生物体维持生命活动所需的一切生物体维持生命活动所需的能量来源;能量来源
2、;生物体合成其它化合物的基本原料生物体合成其它化合物的基本原料C C源;源;参与细胞识别和信息参与细胞识别和信息传递传递;与免疫、血型、细胞间联系有关。与免疫、血型、细胞间联系有关。3分类分类按组成及水解情况按组成及水解情况能否水解分为:能否水解分为:单单糖:不能被水解为更小的单位,具有一个自由的醛基糖:不能被水解为更小的单位,具有一个自由的醛基(酮酮基基)以及两个以上以及两个以上OH。按所含按所含C数:丙糖(数:丙糖(3C)、)、丁糖(丁糖(4C)、)、戊糖戊糖(5C)、)、己糖(己糖(6C)、)、庚糖(庚糖(7C)。)。按所含基团分为:醛糖;按所含基团分为:醛糖;酮糖。酮糖。寡寡糖:由糖:
3、由2-10个单糖缩合而成,水解后产生单糖。个单糖缩合而成,水解后产生单糖。如:蔗糖、麦芽糖、乳糖等。如:蔗糖、麦芽糖、乳糖等。多多糖:由多个单糖缩合而成,水解后产生多个单糖。糖:由多个单糖缩合而成,水解后产生多个单糖。如:如:淀粉、纤维素、糖原等。淀粉、纤维素、糖原等。4结构结构单糖结构:单糖结构:直直链状;链状;环环状(状(5C以上)。以上)。l l单糖的直链状结构与单糖的直链状结构与L、D构型构型例如:甘油醛分子(最简单的单糖)例如:甘油醛分子(最简单的单糖)甘油醛分子中有一个不对称(手性)甘油醛分子中有一个不对称(手性)C原子原子C*。C C*:C上的四个单键与四个不同的原子或基团相连。
4、上的四个单键与四个不同的原子或基团相连。对对C*而言,而言,OH可在左或右,形成一对对映异构体。可在左或右,形成一对对映异构体。为便于研究,人为规定如下:为便于研究,人为规定如下:醛基写在上面,醛基写在上面,C*上,凡羟基在右边的规定为上,凡羟基在右边的规定为D-型;型;C*上,凡羟基在左边的规定为上,凡羟基在左边的规定为L-型。型。*其他单糖都以甘油醛为标准比较。其他单糖都以甘油醛为标准比较。3C以上糖有以上糖有2个以上个以上C*,构型的确定以距醛基(或酮,构型的确定以距醛基(或酮基)最远的基)最远的C*为准:为准:在该在该C*上的上的OH在右边为在右边为D-型糖,型糖,在在C*上的上的OH
5、在左边为在左边为L-型糖。型糖。l l单糖的环状结构与单糖的环状结构与-构型构型5C以上单糖除直链结构外还可通过醛(酮)基与其以上单糖除直链结构外还可通过醛(酮)基与其他他C原子上的原子上的OH成环生成半缩醛。成环生成半缩醛。如葡萄糖(如葡萄糖(6C):):C1-C5成六元环;成六元环;C1-C4成五元环;成五元环;六元环比五元环稳定。六元环比五元环稳定。成环后,成环后,C1也成为不对称也成为不对称C*原子,半缩醛羟基可有两种不同的排列方式,原子,半缩醛羟基可有两种不同的排列方式,由此产生由此产生和和两种异构体。两种异构体。、-的确定:的确定:-型:型:半缩醛羟基与决定半缩醛羟基与决定DL构型
6、的羟基同侧为构型的羟基同侧为-型;型;-型:型:半缩醛羟基与决定半缩醛羟基与决定DL构型的羟基不同侧为构型的羟基不同侧为-型。型。寡糖结构寡糖结构寡糖是由寡糖是由210个单糖缩合而成个单糖缩合而成常见的寡糖:常见的寡糖:1)蔗糖:)蔗糖:葡萄糖果糖葡萄糖果糖。广泛存在植物,甜菜,甘蔗中最广泛存在植物,甜菜,甘蔗中最多。多。2)麦芽糖)麦芽糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖,发芽谷物中;淀粉水解可得。发芽谷物中;淀粉水解可得。3)乳糖:半乳糖葡萄糖,)乳糖:半乳糖葡萄糖,动物的乳汁中。动物的乳汁中。多糖:多糖:A淀粉:由淀粉:由多个多个-D-葡萄糖葡萄糖组成。存在于植物的根茎和种子组成。存在于植物的根茎
7、和种子中。中。淀粉:直链淀粉:淀粉:直链淀粉:-D-葡萄糖,以葡萄糖,以-1,4糖苷键相连。糖苷键相连。支链淀粉:支链淀粉:-D-葡萄糖,以葡萄糖,以-1,4糖苷键相连成主链,糖苷键相连成主链,分支处以分支处以-1,6糖苷键相连。糖苷键相连。直链淀粉:直链淀粉:支链淀粉:支链淀粉:性质性质;:与碘反应呈蓝色或紫色。:与碘反应呈蓝色或紫色。淀粉:淀粉:B糖元糖元存在存在:动物体的肝,肌肉动物体的肝,肌肉动物淀粉。动物淀粉。结构:结构:以以-D-葡萄糖为基本单元,与支链淀粉相似但分支多葡萄糖为基本单元,与支链淀粉相似但分支多而短。而短。性质:性质:与碘反应呈红色。与碘反应呈红色。C纤维素纤维素存在
8、:存在:植物细胞壁或支撑组织,是地球上最丰富的有机物。植物细胞壁或支撑组织,是地球上最丰富的有机物。结构:结构:以以-D-葡萄糖为基本单元。葡萄糖为基本单元。以以-1,4糖苷键相连。糖苷键相连。二、糖代谢二、糖代谢(一)糖的消化吸收(一)糖的消化吸收寡糖或多糖都不能被机体直接吸收,必须经降解成单糖后才寡糖或多糖都不能被机体直接吸收,必须经降解成单糖后才能被吸收利用。能被吸收利用。口腔:多糖口腔:多糖少量双糖、单糖少量双糖、单糖微生物分泌胞外酶:多糖微生物分泌胞外酶:多糖双糖、单糖,吸收双糖、单糖,吸收胃:暂时停留,胃酸抑制唾液淀粉酶,糖不消化。胃:暂时停留,胃酸抑制唾液淀粉酶,糖不消化。肠:多
9、糖肠:多糖双糖、单糖双糖、单糖 双糖双糖单糖单糖血液循环血液循环全身全身(二)糖的分解代谢(二)糖的分解代谢糖酵解:糖糖酵解:糖乳酸;乳酸;主要三条途径主要三条途径有氧氧化:糖有氧氧化:糖CO2、H2O,(经三羧酸循环)经三羧酸循环);磷酸戊糖途径:糖磷酸戊糖途径:糖CO2、H2O。1糖无氧分解(酵解):糖在无氧或缺氧条件下,经一系列中糖无氧分解(酵解):糖在无氧或缺氧条件下,经一系列中间步骤分解成(丙酮酸)乳酸,并释间步骤分解成(丙酮酸)乳酸,并释放少量能量的过程。放少量能量的过程。此过程与酵母菌在无氧条件下产生乙醇和此过程与酵母菌在无氧条件下产生乙醇和CO2的生醇发酵过的生醇发酵过程类似,
10、故称为酵解或无氧酵解。程类似,故称为酵解或无氧酵解。酵解与发酵的区别,仅产物不同:发酵:乙醇酵解与发酵的区别,仅产物不同:发酵:乙醇+CO2酵解:乳酸酵解:乳酸乳酸乳酸(酵解)(酵解)葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙醛乙醛乙醇乙醇(生醇发酵)(生醇发酵)糖酵解过程、途径及有关的酶糖酵解过程、途径及有关的酶糖糖酵酵解解过过程程、途途径径及及有有关关的的酶酶四个阶段:四个阶段:AG1,6-二磷酸果糖:二磷酸果糖:由葡萄糖或糖原开始,经磷酸化、磷酸解及异构等反应生成由葡萄糖或糖原开始,经磷酸化、磷酸解及异构等反应生成1,6-二磷酸果糖,二磷酸果糖,耗能。耗能。BF-1,6-二二P3-磷酸甘油醛:磷酸甘油醛
11、:1,6-二磷酸果糖降解成二磷酸果糖降解成2个个3C糖糖3-磷酸甘油醛和磷酸二磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮,羟丙酮,2个个3C糖可互变,发生氧化脱氢。糖可互变,发生氧化脱氢。C3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛丙酮酸:丙酮酸:由由2分子分子3-磷酸甘油醛生成磷酸甘油醛生成2分子丙酮酸,此过程有两步能产分子丙酮酸,此过程有两步能产生能量,产生的能量由生能量,产生的能量由ADPATP贮存。贮存。D丙酮酸丙酮酸还原成乳酸:还原成乳酸:供氢体是供氢体是NADH+H+NAD+,NADH的被氧化以保持辅酶的的被氧化以保持辅酶的周转。周转。乳酸是酵解终产物。乳酸是酵解终产物。总结(特点)总结(特点)A总反应及自由能变化总
12、反应及自由能变化C6H12O62C3H6O3GO=-196KJ/mol(放能)放能)葡萄糖葡萄糖乳酸乳酸由由11种酶催化,包括种酶催化,包括12个步骤个步骤2ADP+2H3PO42ATP+2H2OGO=30.512KJ/mol(吸能)吸能)总反应:总反应:C6H12O6+2ADP+2H3PO42C3H6O3+2ATP+2H2O葡萄糖葡萄糖乳酸乳酸GO=-134.97KJ/mol整个过程有大量自由能释放,反应平衡方向趋于整个过程有大量自由能释放,反应平衡方向趋于-乳酸乳酸有足够的能量形成有足够的能量形成2个个ATP。能量回收率:能量回收率:230.51/196100%=31%酵解酵解230.51
13、/217.6100%=28%发酵发酵B条件:无条件:无O2或或O2供应不足时。供应不足时。C可逆性:除可逆性:除、不可逆,其他都可逆,不可逆,其他都可逆,使整个过程不可逆。不可逆处均为限速酶。使整个过程不可逆。不可逆处均为限速酶。D反应部位:细胞浆。反应部位:细胞浆。E从从G-丙酮酸之间的中间产物都是磷酸化的。丙酮酸之间的中间产物都是磷酸化的。F能量转移及能量转移及ATP形成形成消耗:消耗:从从G开始:开始:2分子分子ATP GG-6-P F-6-PF-1,6-二二P从糖原开始:从糖原开始:1分子分子ATPF-6-PF-1,6-二二P产生:产生:4分子分子ATP 21,3-二二P甘油酸甘油酸3
14、-P甘油酸甘油酸 2P烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸净得:净得:从从G开始:开始:4-2=2ATP从糖原开始:从糖原开始:4-1=3ATPATPATP产生方式:产生方式:底物磷酸化。底物磷酸化。G酵解过程虽有氧化反应,但无需酵解过程虽有氧化反应,但无需O2参加,参加,是一个不需是一个不需O2的产能途径。的产能途径。生理意义生理意义1 1、为厌氧微生物供能。、为厌氧微生物供能。2 2、提供能量使机体或组织有效地适应缺氧情况。、提供能量使机体或组织有效地适应缺氧情况。无无O O2 2、缺、缺O O2 2时的供能方式时的供能方式 激烈运动时:激烈运动时:快速供能。快速供能。运动时体
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- 第5章 糖及糖代谢-32hr 代谢 32 hr
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