糖及糖代谢学习.pptx

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1、一、糖的定义、分类、结构及功能1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。葡萄糖为多羟基醛醛糖醛糖（aldose）果糖为多羟基酮酮糖酮糖（ketose）第1页/共47页2功能：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80%以上。一切生物体维持生命活动所需的能量来源；能量来源；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传递；与免疫、血型、细胞间联系有关。第2页/共47页3分类按组成及水解情况能否水解分为：单单糖：不能被水解为更小的单位，具有一个自由的醛基(酮基)以及两个以上OH。按所含C数：丙糖（3C）、丁糖（4C

2、）、戊糖（5C）、己糖（6C）、庚糖（7C）。按所含基团分为：醛糖；酮糖。寡寡糖：由2-10个单糖缩合而成，水解后产生单糖。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。如：淀粉、纤维素、糖原等。第3页/共47页4结构单糖结构：直链状；环状（5C以上）。l l单糖的直链状结构与L、D构型例如：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）C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。对C*而言，OH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：醛基写在上面，C*上，凡羟基在右边的规定为D-型；C*上，凡羟基在左边的规定为L-

3、型。*第4页/共47页其他单糖都以甘油醛为标准比较。3C以上糖有2个以上C*，构型的确定以距醛基（或酮基）最远的C*为准：在该C*上的OH在右边为D-型糖，在C*上的OH在左边为L-型糖。第5页/共47页l l单糖的环状结构与-构型5C以上单糖除直链结构外还可通过醛（酮）基与其他C原子上的OH成环生成半缩醛。如葡萄糖（6C）：C1-C5成六元环；C1-C4成五元环；六元环比五元环稳定。第6页/共47页 成环后，C1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，由此产生和两种异构体。、-的确定：-型：半缩醛羟基与决定DL构型的羟基同侧为-型；-型：半缩醛羟基与决定DL构型的羟基不同侧为

4、-型。第7页/共47页寡糖结构寡糖是由210个单糖缩合而成常见的寡糖：1）蔗糖：葡萄糖果糖。广泛存在植物，甜菜，甘蔗中最多。第8页/共47页2）麦芽糖葡萄糖葡萄糖，发芽谷物中；淀粉水解可得。3）乳糖：半乳糖葡萄糖，动物的乳汁中。第9页/共47页多糖：A淀粉：由多个-D-葡萄糖组成。存在于植物的根茎和种子中。淀粉：直链淀粉：-D-葡萄糖，以-1，4糖苷键相连。支链淀粉：-D-葡萄糖，以-1，4糖苷键相连成主链，分支处以-1，6糖苷键相连。直链淀粉：第10页/共47页支链淀粉：性质;：与碘反应呈蓝色或紫色。第11页/共47页淀粉：第12页/共47页B糖元存在存在：动物体的肝，肌肉动物淀粉。结构：结

5、构：以-D-葡萄糖为基本单元，与支链淀粉相似但分支多而短。性质：性质：与碘反应呈红色。C纤维素存在：存在：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-D-葡萄糖为基本单元。以-1，4糖苷键相连。第13页/共47页二、糖代谢（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能被吸收利用。口腔：多糖少量双糖、单糖微生物分泌胞外酶：多糖双糖、单糖，吸收胃：暂时停留，胃酸抑制唾液淀粉酶，糖不消化。肠：多糖双糖、单糖 双糖单糖血液循环全身第14页/共47页（二）糖的分解代谢糖酵解：糖乳酸；主要三条途径有氧氧化：糖CO2、H2O,（经三羧酸循环）;磷酸戊糖途径：糖CO

6、2、H2O。第15页/共47页1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CO2的生醇发酵过程类似，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+CO2酵解：乳酸乳酸（酵解）葡萄糖丙酮酸乙醛乙醇（生醇发酵）第16页/共47页糖酵解过程、途径及有关的酶第17页/共47页糖酵解过程、途径及有关的酶第18页/共47页四个阶段：AG1,6-二磷酸果糖：由葡萄糖或糖原开始，经磷酸化、磷酸解及异构等反应生成1，6-二磷酸果糖，耗能。BF-1,6-二P3-磷酸甘油醛：1，6-二磷酸果糖降解成2个

7、3C糖3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮，2个3C糖可互变，发生氧化脱氢。C3-磷酸甘油醛丙酮酸：由2分子3-磷酸甘油醛生成2分子丙酮酸，此过程有两步能产生能量，产生的能量由ADPATP贮存。D丙酮酸还原成乳酸：供氢体是NADH+H+NAD+，NADH的被氧化以保持辅酶的周转。乳酸是酵解终产物。第19页/共47页总结（特点）A总反应及自由能变化C6H12O62C3H6O3GO=-196KJ/mol（放能）葡萄糖乳酸由11种酶催化，包括12个步骤2ADP+2H3PO42ATP+2H2OGO=30.512KJ/mol（吸能）总反应：C6H12O6+2ADP+2H3PO42C3H6O3+2ATP+2H2O

8、葡萄糖乳酸GO=-134.97KJ/mol整个过程有大量自由能释放，反应平衡方向趋于-乳酸有足够的能量形成2个ATP。能量回收率：230.51/196100%=31%酵解230.51/217.6100%=28%发酵第20页/共47页B条件：无O2或O2供应不足时。C可逆性：除、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。D反应部位：细胞浆。E从G-丙酮酸之间的中间产物都是磷酸化的。第21页/共47页F能量转移及ATP形成消耗：消耗：从G开始：2分子ATPGG-6-PF-6-PF-1，6-二P从糖原开始：1分子ATPF-6-PF-1，6-二P产生：产生：4分子ATP21，3-二P甘

9、油酸3-P甘油酸2P烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸净得：净得：从G开始：4-2=2ATP从糖原开始：4-1=3ATPATPATP产生方式：产生方式：底物磷酸化。G酵解过程虽有氧化反应，但无需O2参加，是一个不需O2的产能途径。第22页/共47页 生理意义1 1、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。无O O2 2、缺O O2 2时的供能方式 激烈运动时：快速供能。运动时体内ATPATP很快耗完，此时即使氧供应充足 也需要以无氧方式供能因有氧供能慢于酵解。第23页/共47页体内能量需要增加，糖分解加速。氧消耗增加，此时即使呼吸和循环加快以增加供氧量，也不能满足体内氧化所需要

10、的氧量，机体处于相对缺氧状态，故酵解加快。乳酸产生过量，肌肉有酸痛感。病理情况如下：如失血，呼吸障碍，肺及心血管病等引起氧供应不足（注意酸中毒）。第24页/共47页3、某些组织或细胞主要获能方式成熟红细胞，视网膜、等，即使有氧也靠酵解供能。肿瘤细胞无氧分解旺盛。4、其他单糖分解的一条重要途径。5、有氧分解准备糖彻底氧化成CO2、H2O的必要准备。糖初步分解TCACO2、H2OEMPO2第25页/共47页2糖的有氧氧化定义：糖（糖原）在有氧情况下氧化成CO2和H2O并释放出大量能量的过程。（糖的无氧酵解和有氧氧化有一段共同途径：G丙酮酸）无氧酵解时：丙酮酸乳酸（还原）有氧氧化时：丙酮酸氧化脱羧乙

11、酰CoATCACO2、H2O、能（彻底氧化）第26页/共47页有氧氧化三阶段：丙酮酸的生成：G-丙酮酸（细胞液）乙酰CoA生成：丙酮酸-乙酰CoA（线粒体）乙酰CoA彻底氧化三羧酸循环：乙酰CoA-CO2+H2O（线粒体）第27页/共47页有氧氧化途径及酶1）丙酮酸生成G丙酮酸过程与糖无氧酵解相同。一点不同：3-磷酸甘油醛脱氢酶产生的H还原成乳酸无氧呼吸链有氧2）乙酰CoA生成丙酮酸脱氢酶系为一多酶复合体，有三种酶、六种辅因子组成。第28页/共47页2）乙酰CoA生成丙酮酸脱氢酶系为一多酶复合体，有三种酶、六种辅因子组成。第29页/共47页3）三羧酸循环乙酰辅酶A彻底氧化Tricarbaxyl

12、icacidCycleTCA 循环（4个三羧酸）柠檬酸循环Krebs循环(1937年）通过TCA，乙酰CoA在一系列酶作用下被氧化成CO2和H2O。反应过程：第30页/共47页第31页/共47页三羧酸循环第32页/共47页有氧氧化及三羧酸循环总结主要TCA1）总反应及自由能变化总反应：C6H12O66O2-6CO26H2OG0=-2870KJ/mol（酵解G0196KJ/mol）酵解只能释放出葡萄糖分子化学能的一小部分，酵解产物乳酸中还有许多能量。葡萄糖氧化时释放的能量多且大部分在TCA中释放。第33页/共47页2）反应情况ATCA从乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸开始，每循环一次：消耗一个乙

13、酰CoA；不消耗草酰乙酸；草酰乙酸可重复与乙酰基结合，开始又一次循环，使循环周而复始进行。第34页/共47页B每循环一次有2个C原子以乙酰CoA进入，发生二次脱羧生成2分子CO2。异柠檬酸脱羧，酮戊二酸氧化脱羧。脱羧生成的CO2的去向：提供机体生物合成；其余排到体外。第35页/共47页C有4次脱H,放出4对H（42H）H受体：3个NAD1个FAD4对H经呼吸链传递给氧H2O；同时偶联磷酸化作用生成ATP。第36页/共47页DTCA循环一次用去2个H2O：柠檬酸合成延胡索酸水化3）TCA在线粒体中进行，一些反应在生理条件下是不可逆的，其中，不可逆，使总循环不可逆，保证线粒体供能系统的稳定性。第3

14、7页/共47页5)能量计算及ATP生成.G-G-6-P-1ATPF-6-P-F-1.6-二P-1ATP3-P-甘油醛1.3二P-甘油酸+32ATP无O2：+2ATP（+22）有O2：2+6=+8ATP1.3二P甘油酸3-P-甘油酸+12ATP*（底物磷酸化）P烯醇式丙酮酸烯醇丙酮酸+12ATP*（底物磷酸化）.丙酮酸-乙酰CoA+32ATP6ATP.异柠檬酸-草酰琥珀酸+32ATP酮戊二酸-琥珀酸CoA+32ATPTCA：122=24ATP琥珀酰CoA-琥珀酸+12ATP*琥珀酸-延胡索酸+22ATP苹果酸-草酰乙酸+32ATP总计净得：38（36）ATP3P甘油醛1.3二磷酸甘油酸在胞液中进

15、行，NADH需进入线粒体才能进入呼吸链，依NADH由胞液-线粒体的方式不同，生成的ATP数不同。第38页/共47页有氧氧化生理意义1）氧化供能：提供比糖酵解大的多的能量，是机体获能的有效方式。一分子葡萄糖酵解：2分子ATP生成有氧氧化：38分子ATP生成2）TCA是糖、脂肪、蛋白质三大类物质相互转化枢纽。3）TCA中各种中间产物，对其他化合物的合成也有重要意义C骨架。第39页/共47页（三）糖的合成代谢1糖原的合成（人及动物）糖原：由多个-D-葡萄糖组成的带有分枝的大分子多糖，糖原分子中，主链：葡萄糖以-1，4-糖苷键相连；侧链：葡萄糖以-1，6-糖苷键相连。糖原合成：细胞将摄取的葡萄糖转变为

16、糖原的过程。（耗能）第40页/共47页糖原是机体内葡萄糖的贮存形式：当机体内能量供给充足时：G糖原当机体内能量供给不足时：糖原分解G糖原合成意义：贮存能量，不致浪费。机体各组织均可合成糖原，以肝、肌肉中贮存最多。脑活动旺盛但能量贮存很少，需不断由血糖供给。只有肝糖原-血糖（血液中葡萄糖）血糖正常值：80100mg/100ml血（5mmol/L）第41页/共47页第42页/共47页2糖异生作用如果完全禁食，肝脏中贮存的糖原所供应的血糖仅能维持67小时，但实际情况下，禁食数天后，血糖含量仅稍有降低。原因：肝利用其他的非糖物质糖糖原糖异生定义：由非糖物质转变成葡萄糖及糖原的作用。部位：主要是肝，另外

17、，肾上腺皮质、脑、肌肉很少细胞定位：主要胞液，线粒体很少。第43页/共47页原料：（1）凡能转变为丙酮酸的物质均可葡萄糖。如：乳酸，TCA的中间物：柠檬酸、-酮戊二酸、苹果酸。（2）凡能转变成丙酮酸、-酮戊二酸、草酰乙酸的氨基酸等。（丙氨酸）、（谷氨酸）、（天冬氨酸）（3）脂肪水解产生的甘油磷酸二羟丙酮葡萄糖乙酰CoA不能葡萄糖第44页/共47页过程：基本是糖酵解的逆过程。糖酵解过程大部分反应可逆，但有三步不可逆。不可逆：己糖激酶；磷酸果糖激酶；丙酮酸激酶。不可逆主要是有能障，故必须在其他酶催化下绕过三个能障。如何绕行：第45页/共47页糖异生生理意义：机体适应性反应，糖摄入不足时，糖异生显著增，在饥饿、剧烈运动情况下保证血糖浓度相对恒定。积累的乳酸再利用，回收乳酸的能量，防止酸中毒。同某些氨基酸代谢相联系。如氨基酸丙酮酸草酰乙酸-酮戊二酸能量：耗能2丙酮酸G,耗6个ATP第46页/共47页感谢您的观看！第47页/共47页