第5章：糖代谢1.ppt

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1、 前言：新陈代谢的概念前言：新陈代谢的概念 新陈代谢是所有生物维持其生命活动的最基本的新陈代谢是所有生物维持其生命活动的最基本的特性，是生物体内有机物合成和分解作用，包括物特性，是生物体内有机物合成和分解作用，包括物质转变和能量转化。质转变和能量转化。前言：新陈代谢的概念前言：新陈代谢的概念 新陈代谢就是在合成和分解过程中不断就新陈代谢就是在合成和分解过程中不断就得平衡。若合成大于分解，生命体旺盛；反之得平衡。若合成大于分解，生命体旺盛；反之，则衰老。，则衰老。前言：新陈代谢的概念前言：新陈代谢的概念 新陈代谢就是与糖类的分解有密切的联系，因新陈代谢就是与糖类的分解有密切的联系，因为糖类的分解

2、对生物体来讲，具重要的意义。为糖类的分解对生物体来讲，具重要的意义。1.糖类作为能源物质生物细胞的各种代谢活动，包括物质的分解和合成都生物细胞的各种代谢活动，包括物质的分解和合成都需要有足够的能量，其中需要有足够的能量，其中ATPATP是糖类降解时通过氧化磷是糖类降解时通过氧化磷酸化作用而形成的最重要的能量载体物质。生物细胞酸化作用而形成的最重要的能量载体物质。生物细胞只能利用高能化合物（主要是只能利用高能化合物（主要是ATPATP）水解时释放的化学水解时释放的化学能来做功，以满足生长发育等所需要的能量消耗。能来做功，以满足生长发育等所需要的能量消耗。前言：新陈代谢的概念前言：新陈代谢的概念2

3、.作为合成生物体内重要代谢物质的碳架和前体 葡萄糖、果糖等在降解过程中除了能提供大量能量葡萄糖、果糖等在降解过程中除了能提供大量能量外，其分解过程中还能形成许多中间产物或前体，生外，其分解过程中还能形成许多中间产物或前体，生物细胞通过这些前体产物再去合成一系列其它重要的物细胞通过这些前体产物再去合成一系列其它重要的物质，包括：物质，包括：(1)(1)乙酰辅酶乙酰辅酶A A、氨基酸、核苷酸等，它们分别是合成氨基酸、核苷酸等，它们分别是合成脂肪、蛋白质和核酸等大分子物质的前体。脂肪、蛋白质和核酸等大分子物质的前体。(2)(2)生物体内许多重要的次生代谢物、抗性物质，如生物体内许多重要的次生代谢物、

4、抗性物质，如生物碱、黄酮类等物质，它们对提高植物的抗逆性起生物碱、黄酮类等物质，它们对提高植物的抗逆性起着重要的作用。着重要的作用。前言：新陈代谢的概念前言：新陈代谢的概念3.细胞中结构物质 细胞中的结构物质如植物细胞壁等是由纤维素、半细胞中的结构物质如植物细胞壁等是由纤维素、半纤维素、果胶质等物质组成；甲壳质或几丁质为纤维素、果胶质等物质组成；甲壳质或几丁质为N-N-乙乙酰葡萄糖胺的同聚物，是组成虾、蟹、昆虫等外骨骼酰葡萄糖胺的同聚物，是组成虾、蟹、昆虫等外骨骼的结构物质。这些物质都是由糖类转化物聚合而成。的结构物质。这些物质都是由糖类转化物聚合而成。前言：新陈代谢的概念前言：新陈代谢的概念

5、4.参与分子和细胞特异性识别 由寡糖或多糖组成的糖链常存在于细胞表面，形成由寡糖或多糖组成的糖链常存在于细胞表面，形成糖脂和糖蛋白，参与分子或细胞间的特异性识别和结糖脂和糖蛋白，参与分子或细胞间的特异性识别和结合，如抗体和抗原、激素和受体、病原体和宿主细胞合，如抗体和抗原、激素和受体、病原体和宿主细胞、蛋白质和抑制剂等常通过糖链识别后再进行结合。、蛋白质和抑制剂等常通过糖链识别后再进行结合。第一节第一节 重要糖类结构和双糖、多糖的降解重要糖类结构和双糖、多糖的降解 单糖（单糖（monosaccharidemonosaccharide）是指最简单的糖，是指最简单的糖，即在温和条件下不能再分解成更

6、小的单体糖，如即在温和条件下不能再分解成更小的单体糖，如葡萄糖、果糖等。按碳原子的数目单糖又可分为葡萄糖、果糖等。按碳原子的数目单糖又可分为三碳（丙）糖、四碳（丁）糖、五碳（戊）糖、三碳（丙）糖、四碳（丁）糖、五碳（戊）糖、六碳（已）糖、七碳（庚）糖等。六碳（已）糖、七碳（庚）糖等。一、一、一些重要单糖的结构一些重要单糖的结构三三糖糖甘油醛甘油醛 二羟丙酮二羟丙酮四四碳碳糖糖赤藓糖赤藓糖 一、一、一些重要单糖的结构一些重要单糖的结构五五碳碳糖糖核 糖核酮糖木 糖一、一、一些重要单糖的结构一些重要单糖的结构六六碳碳糖糖葡萄糖果糖一、一、一些重要单糖的结构一些重要单糖的结构一、一、一些重要单糖的结

7、构一些重要单糖的结构 H COH2|C=O|HOCH|HCOH|HCOH|HCOH|H COPO232-H COH2|C=O|HOCH|HCOH|HCOH|HCOH|H COPO232-H COH2|C=O|HOCH|HCOH|HCOH|HCOH|H COPO232-H COH2|C=O|HOCH|HCOH|HCOH|HCOH|H COPO232-D-7-磷酸-景天庚酮糖 麦芽糖麦芽糖二、二、一些重要双糖的结构一些重要双糖的结构OOOCH OH2CH OH2OHOHOHOHOHHOHHHHHHHHHH-葡萄糖（葡萄糖（1414）葡萄糖苷）葡萄糖苷 蔗蔗 糖糖-葡萄糖（葡萄糖（1 12 2）-果

8、糖苷果糖苷 二、二、一些重要双糖的结构一些重要双糖的结构OOOCH OH2CH OH2OHOHOHOHHOCH OH2HHHHHHH 乳乳 糖糖二、二、一些重要双糖结构一些重要双糖结构OOOCH OH2CH OH2OHOHOHOHOHHOHHHHHHHHHH乳糖（半乳糖乳糖（半乳糖-1,4-1,4-葡萄糖）葡萄糖）淀淀 粉粉直链：a-1,4-糖苷键分支点：a-1,6-糖苷键三、三、一些重要多糖的结构一些重要多糖的结构 淀淀 粉粉直链：a-1,4-糖苷键分支点：a-1,6-糖苷键三、三、一些重要多糖的结构一些重要多糖的结构 纤纤 维维 素素-1,4-糖苷键三、三、一些重要多糖的结构一些重要多糖的

9、结构淀粉分解有两条途径：淀粉分解有两条途径：四、淀粉的降解四、淀粉的降解 水解水解 产生葡萄糖产生葡萄糖 磷酸解磷酸解 产生磷酸葡萄糖产生磷酸葡萄糖1.淀粉的水解 参与淀粉水解的酶主要有三种：参与淀粉水解的酶主要有三种：淀粉酶、脱支酶、淀粉酶、脱支酶、麦芽糖酶麦芽糖酶 淀粉酶是指参与淀粉淀粉酶是指参与淀粉a a-1,4-1,4-糖苷键水解的酶。糖苷键水解的酶。有有a a-淀粉酶淀粉酶和和-淀粉酶淀粉酶两种。两种。(1)(1)淀粉酶：淀粉酶：四、淀粉的降解四、淀粉的降解其产物为：其产物为：若直链淀粉若直链淀粉 葡萄糖葡萄糖+麦芽糖麦芽糖+麦芽三糖麦芽三糖+低聚糖低聚糖 若支链淀粉若支链淀粉 葡萄

10、糖葡萄糖+麦芽糖麦芽糖+麦芽三糖麦芽三糖+极限糊精极限糊精v a-a-淀粉酶淀粉酶：（：（a-1,4-a-1,4-葡聚糖水解酶）葡聚糖水解酶）可水解任何部位的可水解任何部位的a-1,4-a-1,4-糖苷键，所以又称为糖苷键，所以又称为内切淀粉酶内切淀粉酶。该酶对非还原末端的该酶对非还原末端的5 5个葡萄糖基不发生作用。个葡萄糖基不发生作用。CaCa2+2+需要。需要。(1)(1)淀粉酶：淀粉酶：1.淀粉的水解 四、淀粉的降解四、淀粉的降解 也水解也水解a-1,4-a-1,4-糖苷键，但须从非还原末端开始糖苷键，但须从非还原末端开始切，每次切下两个葡萄糖基。又称为切，每次切下两个葡萄糖基。又称为

11、外切淀粉酶外切淀粉酶。v-淀粉酶：淀粉酶：其产物为其产物为：若直链淀粉若直链淀粉 麦芽糖麦芽糖 若支链淀粉若支链淀粉 麦芽糖麦芽糖+极限糊精（极限糊精（P140P140）(1)(1)淀粉酶：淀粉酶：1.淀粉的水解 四、淀粉的降解四、淀粉的降解(2)(2)脱支酶脱支酶(R-R-酶酶)：（a-1,6-a-1,6-葡萄糖苷酶）葡萄糖苷酶）水解水解a-1,6-a-1,6-糖苷键糖苷键，但只能作用于外围的这，但只能作用于外围的这种键，而不能水解内部的分支。种键，而不能水解内部的分支。植物体内的麦芽糖酶通常与淀粉酶同时存在，植物体内的麦芽糖酶通常与淀粉酶同时存在，并配合使用，从而使淀粉彻底水解成葡萄糖。并

12、配合使用，从而使淀粉彻底水解成葡萄糖。(3)(3)麦芽糖酶麦芽糖酶：1.淀粉的水解 四、淀粉的降解四、淀粉的降解1.淀粉的水解Hydrolysis of glycogen and starch by a-amylase and-amylase 四、淀粉的降解四、淀粉的降解2.淀粉的磷酸解其中，其中，淀粉磷酸化酶淀粉磷酸化酶又叫又叫P-P-酶。酶。此反应为可逆反应，但在植物体内，由于此反应为可逆反应，但在植物体内，由于（1 1）PiPi很高（如施肥）很高（如施肥）（2 2）G-1-PG-1-P低（因不断被利用）低（因不断被利用）所以，反应向正方向进行。所以，反应向正方向进行。四、淀粉的降解四、淀

13、粉的降解2.淀粉的磷酸解 淀粉磷酸化酶从淀粉的非还原端开始，一淀粉磷酸化酶从淀粉的非还原端开始，一个一个地磷酸解个一个地磷酸解a a-1,4-1,4-糖苷键，直到距分支糖苷键，直到距分支点点4 4个葡萄糖基为止。个葡萄糖基为止。所以，如果是支链淀粉，还需要另外两所以，如果是支链淀粉，还需要另外两个酶的参与，即个酶的参与，即转移酶转移酶和和脱支酶脱支酶。四、淀粉的降解四、淀粉的降解2.淀粉的磷酸解 四、淀粉的降解四、淀粉的降解2.淀粉的磷酸解淀粉的磷酸解与水解相比，其优越性有：1.耗能少2.产物不易扩散到胞外(?),而水解产物葡萄糖会因扩散而流失(?)四、淀粉的降解四、淀粉的降解 五、糖原的降解

14、五、糖原的降解糖原的磷酸解糖原的磷酸解 糖原磷酸化酶（糖原磷酸化酶（glycogen phosphorylase）是降解是降解糖原的磷酸化的限速酶，有活性和非活性两种形式，糖原的磷酸化的限速酶，有活性和非活性两种形式，分别称为糖原磷酸化酶分别称为糖原磷酸化酶a（活化态）和糖原磷酸化酶活化态）和糖原磷酸化酶b（非活化态），两者在一定条件下可以相互转变。糖非活化态），两者在一定条件下可以相互转变。糖原磷酸解时，在磷酸化酶原磷酸解时，在磷酸化酶a作用下，从糖原非还原端开作用下，从糖原非还原端开始逐个加磷酸切下葡萄糖生成始逐个加磷酸切下葡萄糖生成1-磷酸葡萄糖，切至糖原磷酸葡萄糖，切至糖原分支点分支点

15、4个葡萄糖残基处为止。个葡萄糖残基处为止。五、糖原的降解五、糖原的降解糖原的磷酸解糖原的磷酸解 磷酸化酶 b 磷酸化酶 aECH2OH(Ser OH)ECH2O PO32-Ser(ATP ADPH3PO4 H2O图 311 a,b Mg2+PO32)五、糖原的降解五、糖原的降解糖原的磷酸解糖原的磷酸解 转移酶（转移酶（transferase）又称又称1,41,4葡聚糖转移酶葡聚糖转移酶，它主要它主要作用是将连接与分支点上作用是将连接与分支点上4个葡萄糖基的葡聚三糖转移至同个葡萄糖基的葡聚三糖转移至同一个分支点的另一个葡聚四糖链的末端，使分支点仅留下一个分支点的另一个葡聚四糖链的末端，使分支点仅

16、留下一个一个（1 6）糖苷键连接的葡萄糖残基。脱支酶糖苷键连接的葡萄糖残基。脱支酶，即水解，即水解（1 6）糖苷键的酶，再将这个葡萄糖水解下来，使支链淀糖苷键的酶，再将这个葡萄糖水解下来，使支链淀粉的分支结构变成直链结构，粉的分支结构变成直链结构，磷酸化酶磷酸化酶再进一步将其降解再进一步将其降解为为1-磷酸葡萄糖。由于磷酸化酶、转移酶和脱支酶的协同磷酸葡萄糖。由于磷酸化酶、转移酶和脱支酶的协同作用，将糖原（或支链淀粉）彻底降解。作用，将糖原（或支链淀粉）彻底降解。糖原磷酸化酶主糖原磷酸化酶主要存在于动物肝脏中，通过糖原分解直接补充血糖。要存在于动物肝脏中，通过糖原分解直接补充血糖。五、糖原的降解五、糖原的降解The reactions of glycogen debranching enzyme1.蔗糖的水解 六、蔗糖的降解六、蔗糖的降解由由蔗糖酶蔗糖酶催化：催化：由于底物和产物的旋光方向发生了改变，所以由于底物和产物的旋光方向发生了改变，所以蔗糖酶又称为蔗糖酶又称为转化酶转化酶。产物也因此就做。产物也因此就做转化糖转化糖。2.形成糖核苷酸由由蔗糖合酶蔗糖合酶催化：催化：蔗糖NDP N