生物化学糖代谢1课件.ppt

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1、第四章 糖代谢主要内容：了解糖类的生物学作用和重要的单糖、寡糖、多糖、复合糖的分类和结构。讨论糖的分解与合成，重点掌握以葡萄糖为代表的单糖的分解与合成的主要途径。第一节 糖的概述1、糖类的生物学作用2、单糖的链状结构和环状结构3、重要的单糖及衍生物4、重要的寡糖5、重要的多糖5、复合糖 生物体的化学组成糖自然界所有的生命物体的三类物质组成：水无机离子生物分子。无机物1、糖类的生物学作用作为生物体的细胞组成成分 植物根、茎、叶含有大量的纤维素、半纤维素和果胶物质等，构成细胞壁；属于杂多糖的肽聚糖是细菌细胞壁的结构多糖；昆虫和甲壳类的外骨骼也是一种糖类物质壳多糖P12大多数糖类物质是（CH2O）n

2、碳水化合物H：O=2：1 非糖物质：甲醛（CH2O）、乙酸（C2H4O2）、乳酸（C3H6O3）H：O=2：1 糖：多羟基的醛或多羟基酮或其衍生物，或水解时能产生这些化合物的物质。用逻辑推理和化学方法确定D系醛糖的立体结构1902年Fischer（费歇尔）获诺贝尔化学奖D系醛糖的立体结构D(+)-阿洛糖D(+)-阿桌糖 D(+)-葡萄糖 D(+)-甘露糖D(+)-古洛糖 D(-)-艾杜糖 D(+)-半乳糖 D(+)-塔罗糖(allose)(altrose)(glucose)(mannose)(gulose)(idose)(galactose)(talose)D(-)-赤鲜糖(erythrose

3、)D(-)-苏糖(threose)D(+)-甘油醛(allose)D(-)-核糖(ribose)D(-)-阿拉伯糖(arabinose)D(+)-木糖(xylose)D(-)-米苏糖(lysose)2、单糖的链状结构 D系酮糖的立体结构D(-)-赤藓酮糖(erythrulose)D(-)-核酮糖(ribulose)D(+)-核酮糖(xylulose)D(+)-阿洛酮糖D(-)-果糖D(+)-山梨糖 D(-)-洛格酮糖二羟丙酮(dihytroasetone)D-葡萄糖由Fischer式改写为Haworth（哈沃斯）式的步骤右向羟基在含氧环下方，左向在上方。转折 旋转成环成环-D-吡喃葡萄糖-D-

4、吡喃葡萄糖形成氧桥C4-C5旋转109O3、重要的单糖戊糖-D-吡喃木糖-D-呋喃核糖构成RNA2-脱氧-D-呋喃核糖构成DNA-D-芹菜糖-L-呋喃阿拉伯糖-D-呋喃阿拉伯糖 D-核酮糖 D-木酮糖重要的单糖己糖-D-吡喃葡萄糖-L-吡喃山梨糖-D-吡喃甘露糖-L-吡喃半乳糖-D-吡喃半乳糖-D-呋喃果糖D-葡萄糖：能被人体直接吸收利用，是人体和动物代谢的重要能源，是植物中淀粉和纤维素等的构件分子。正常人体血糖浓度5mmol/L。工业上用盐酸水解淀粉获取。D-半乳糖：以半乳聚糖形式存在于植物细胞壁中。L-半乳糖：存在琼脂和其他多糖中。D-甘露糖：以甘露聚糖形式存在于植物细胞壁中。用酸水解坚果

5、外壳可获取。D-果糖：自然界中最丰富的酮糖，以游离状态与葡萄糖和蔗糖存在于果汁和蜂蜜中。用菊芋块根的菊粉制取。L-山梨糖：利用发酵的山梨果汁中，是合成维生素C的重要中间产物。重要的单糖衍生物-磷酸酯D-甘油醛-3-磷酸-D-葡萄糖-1-磷酸-D-葡萄糖-6-磷酸-D-果糖-6-磷酸-D-果糖-1，6-二磷酸 单糖磷酸酯或磷酸化单糖，广泛存在于各种细胞中，是很多代谢途径的中间产物。糖的磷酸酯酸性比正磷酸还强，在细胞内以一价和二价阴离子的混合物存在.糖的磷酸酯以荷电形式存在的生物学意义是防止它们扩散到细胞外，因为荷电分子一般不能穿过生物膜。4、重要的二糖蔗糖D-麦芽糖（-型）乳糖（-型）乳汁中富含

6、乳糖纤维二糖（-型）蔗糖：广泛存在于光合植物中，不存在于动物中，甘蔗糖、甜菜糖、枫树糖都是蔗糖。蔗糖加热到200OC，变成棕褐色焦糖，在食品工业中用于酱油、饮料、糖果、面包着色剂。蔗糖溶解度大，生物活性不受高浓度的影响，是植物组织间糖的运输形式。乳糖存在于哺乳动物的乳汁中，含量5%，是还原糖。麦芽糖是饴糖的主要成分，是还原糖，被麦芽糖水解为2个分子葡萄糖。甜度为蔗糖1/3，食品工业中麦芽糖用做膨松剂，防止烘烤食品干瘪，以及冷冻食品的填充剂和稳定剂。环糊精结构-环糊精分子结构 环糊精分子的空间填充模型当链长小于6个葡萄糖时,不能形成一个螺旋圈.当聚合度为20左右时,碘遇淀粉显红色当聚合度为206

7、0时,碘遇淀粉显紫红色当聚合度大于60时,碘遇淀粉显蓝色淀粉在热水里分成两部分，溶解的部分叫直链淀粉，约占1020%，遇碘呈蓝色。不溶解部分叫支链淀粉，遇碘显紫-紫红色5、重要的多糖-淀粉和糖原结构NRE RE（还原端）直链淀粉支链淀粉或糖原分支点的结构RENRE(1 6)分支点支链淀粉或糖原分子示意图直链淀粉的螺旋结构0.8nm1.4nm6个残基 淀粉是植物生长期间以淀粉粒的形式贮存于细胞中的贮存多糖。糖原又称动物淀粉，以颗粒形式（直径10-40nm）存在于动物细胞胞液内，颗粒内还有调节蛋白和催化糖原合成与降解的酶类。体内糖原的主要存在场所是肝脏（5%）和骨骼肌（1.5%）。在大肠杆菌和甜玉

8、米中也能找到.糖原是人和动物餐间及肌肉剧烈运动时最易动用的葡萄糖贮库.动用淀粉和糖原的酶是磷酸化酶.纤维素是植物的结构多糖,是细胞壁的主要组分,纤维素组成叶杆中的10%、木材的50%、麻纤维的70-80%、棉纤维的90-98%。用于纺织和造纸。人和哺乳类缺乏纤维素酶，不能消化木头和纤维，反刍动物肠道内共生能产生纤维素酶的细菌。纤维素片层结构纤维素一级结构植物细胞壁与纤维素的结构微纤维纤维素链植物细胞中的纤维素微纤维细胞壁纤维素 糖蛋白以蛋白为主，糖是作为蛋白质的辅基，如卵清蛋白含糖基1%，蛋白多糖以多糖为主，如粘蛋白含糖基80%。糖蛋白分布广泛，功能多样，动物结缔组织的胶原蛋白、黏膜组织分泌的

9、粘蛋白、唾液中的a-淀粉酶。许多膜 内在蛋白质和分泌蛋白质都是糖蛋白。生命现象如细胞的定位、胞饮、识别、迁移、信息传递、肿瘤转移等都与细胞表面的糖蛋白密切相关。其中糖基作为蛋白质的特殊标记物，成为分子间或细胞间特异结合的识别部位。人ABO血型：人的红细胞表面存在血型抗原决定簇，不同血型糖蛋白中寡糖链末端糖基组成不同。A型在糖寡基的非还原端有一个N-乙酰氨基半乳糖，B型为半乳糖，O型无这两种残基。受基因型控制。细胞膜表面的糖链蛋白聚糖糖脂糖蛋白细胞膜 糖脂：细胞膜上有各种糖脂，暴露于细胞表面的糖脂和糖蛋白是细胞识别的分子基础。一、光合作用将CO2同化成碳水化合物P52xu二、活化形式的单糖1、U

10、DP-葡 萄 糖 焦 磷 酸 化 酶（UDP-glucose pytophosphorylase）催化1-磷酸葡萄糖与ATP反应生成UDPG（尿苷二磷酸葡萄糖）催化单糖基的活化形成糖核苷二磷酸，为各种聚糖形成时，提供糖基和能量。动物细胞中糖原合成需UDPG；植物细胞中蔗糖合成需UDPG，淀粉合成需ADPG，纤维素合成需GDPG和UDPG。P2691957年Luis Leloir 发现UDPG，为表彰在糖类合成中的贡献，于1970年获诺贝尔奖 UDPG的结构G UDP糖核苷酸UDPG的生成+PPi1-磷酸葡萄糖UTPUDPGUDP-葡萄糖焦磷酸化酶1、合成 G-1-P+果糖 蔗糖+pi（微生物）

11、UDPG+果糖 蔗糖+UDP（植物）（ADPG、TDPG、CDPG、GDPG）UDPG+6-磷酸果糖 磷酸蔗糖 蔗糖+pi+UDP（光合组织中）蔗糖磷酸化酶蔗糖合成酶磷酸蔗糖合成酶 磷酸蔗糖磷酸酯酶三、蔗糖的生物合成与降解 蔗糖是植物和微生物体内普遍存在的多糖。高等植物光合作用产物是以蔗糖的形式运输或营养物质贮藏形式。P270H2O2、蔗糖降解（植物、动物、微生物）蔗糖+水 葡萄糖+果糖 蔗糖酶四、淀粉的生物合成与降解淀粉的生物学意义：能量和碳架物质的贮存形式；容易动员的多糖。p271淀粉和糖原结构（糖原分支淀粉）NRE RE直链淀粉支链淀粉或糖原分支点的结构RENRE(1 6)分支点支链淀粉

12、或糖原分子示意图直链淀粉的螺旋结构0.8nm1.4nm6个残基淀粉的分枝结构开始分枝的残基非还原端残基两个葡萄糖单位之间的1，6-糖苷键两个葡萄糖单位之间的1，4-糖苷键1、直链淀粉合成淀粉合成酶催化:需引物（Gn,n3）;ADPG、UDPG供糖基;形成1.4糖苷键。（植物、微生物）淀粉磷酸化酶催化的底物1-磷酸葡萄糖。需引物（Gn,n3）（植物、动物、微生物）D酶：将一个短片段糖链脱下一个葡萄糖基，将剩余片段转移给受体。（植物）P271直链淀粉的合成AADPG+直链淀粉(Gn+1)AADP引物（Gn，n3）淀粉合成酶2、支链淀粉合成 淀粉合成酶:催化形成-1.4糖苷键 Q酶（分支酶）:既能催

13、化-1.4糖苷键的断裂，又能催化-1、6糖苷键的形成。将直链淀粉的非还原末端上6-8个葡糖基切下来，转移到直链淀粉某一个糖基的第六位碳原子的羟基上，形成-1、6糖苷键。在Q酶作用下的支链淀粉的合成+Q酶（1）Q酶（2）BAAABBnmmmnn3、淀粉的分解淀粉磷酸化酶 脱支酶淀粉+nH3PO4 nG-1-p+少量葡萄糖 淀粉的磷酸解 淀粉的酶促水解 淀粉酶：在淀粉分子内部任意水解-1.4糖苷键。（内切酶）淀粉酶:从非还原端开始，水解.4糖苷键，依次水解下一个麦芽糖单位（外切酶）脱支酶（R酶）:水解淀粉酶和淀粉酶作用后留下的极限糊精中的1.6 糖苷键。淀粉酶淀粉酶P220纤维素片层结构纤维素一级结构植物细胞壁与纤维素的结构微纤维纤维素链植物细胞中的纤维素微纤维细胞壁五、纤维素合成与降解P2771、合成 纤维素是植物细胞壁的重要结构成分,1.4糖苷键连接起来的大分子。UDPG 或GDPG+（葡萄糖）n UDP+（葡萄 糖）n+1 2、分解 反刍动物（或蜗牛）的胃中生长着一些含有纤维素酶的细菌，可以分解纤维素。（纤维二糖由纤维二糖酶分解成葡萄糖）纤维素合酶六、糖原累计症