第5章：糖代谢1.ppt
第五章 糖及糖的分解代谢,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。,合成代谢 物质上-小分子-大分子 （同化作用）能量上-积能过程 生物体新陈代谢 分解代谢 物质上-大分子-小分子 （异化作用）能量上-放能过程,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得平衡。若合成大于分解，生命体旺盛；反之，则衰老。,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需要有足够的能量，其中ATP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。生物细胞只能利用高能化合物（主要是ATP）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。,前言：新陈代谢的概念,2.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质，包括： (1) 乙酰辅酶A、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。 (2) 生物体内许多重要的次生代谢物、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着重要的作用。,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、半纤维素、果胶质等物质组成；甲壳质或几丁质为N-乙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。,前言：新陈代谢的概念,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、蛋白质和抑制剂等常通过糖链识别后再进行结合。,第一节 重要糖类结构和双糖、多糖的降解,单糖（monosaccharide）是指最简单的糖，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三碳（丙）糖、四碳（丁）糖、五碳（戊）糖、六碳（已）糖、七碳（庚）糖等。,一、 一些重要单糖的结构,一、 一些重要单糖的结构,一、 一些重要单糖的结构,一、 一些重要单糖的结构,一、 一些重要单糖的结构,D-7-磷酸-景天庚酮糖,麦芽糖,二、 一些重要双糖的结构,-葡萄糖（14）葡萄糖苷,蔗 糖,-葡萄糖（12）-果糖苷,二、 一些重要双糖的结构,乳 糖,二、 一些重要双糖结构,乳糖（半乳糖-1, 4-葡萄糖）,淀 粉,三、 一些重要多糖的结构,淀 粉,三、 一些重要多糖的结构,纤 维 素,三、 一些重要多糖的结构,淀粉分解有两条途径：,四、淀粉的降解,水解 产生葡萄糖,磷酸解 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：淀粉酶、脱支酶、 麦芽糖酶,淀粉酶是指参与淀粉a-1,4-糖苷键水解的酶。 有a-淀粉酶和b-淀粉酶两种。,(1)淀粉酶：,四、淀粉的降解,其产物为： 若直链淀粉 葡萄糖 + 麦芽糖 + 麦芽三糖 + 低聚糖 若支链淀粉 葡萄糖 + 麦芽糖 + 麦芽三糖 + 极限糊精,a-淀粉酶：（a-1,4-葡聚糖水解酶）,可水解任何部位的a-1,4-糖苷键，所以又称为内切淀粉酶。,该酶对非还原末端的5个葡萄糖基不发生作用。Ca2+需要。,(1)淀粉酶：,1. 淀粉的水解,四、淀粉的降解,也水解a-1,4-糖苷键，但须从非还原末端开始切，每次切下两个葡萄糖基。又称为外切淀粉酶。,-淀粉酶：,其产物为： 若直链淀粉 麦芽糖 若支链淀粉 麦芽糖 + 极限糊精（P140）,(1)淀粉酶：,1. 淀粉的水解,四、淀粉的降解,(2)脱支酶(R-酶)：（a-1,6-葡萄糖苷酶）,水解a-1,6-糖苷键，但只能作用于外围的这种键，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，并配合使用，从而使淀粉彻底水解成葡萄糖。,(3)麦芽糖酶：,1. 淀粉的水解,四、淀粉的降解,1. 淀粉的水解,Hydrolysis of glycogen and starch by -amylase and -amylase,四、淀粉的降解,2. 淀粉的磷酸解,其中，淀粉磷酸化酶又叫P-酶。,此反应为可逆反应，但在植物体内，由于 （1）Pi很高（如施肥） （2）G-1-P低（因不断被利用） 所以，反应向正方向进行。,四、淀粉的降解,2. 淀粉的磷酸解,淀粉磷酸化酶从淀粉的非还原端开始，一个一个地磷酸解a-1,4-糖苷键，直到距分支点4个葡萄糖基为止。 所以，如果是支链淀粉，还需要另外两个酶的参与，即转移酶和脱支酶。,四、淀粉的降解,2. 淀粉的磷酸解,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,五、糖原的降解,糖原的磷酸解,糖原磷酸化酶（glycogen phosphorylase）是降解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a（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。糖原磷酸解时，在磷酸化酶a作用下，从糖原非还原端开始逐个加磷酸切下葡萄糖生成1-磷酸葡萄糖，切至糖原分支点4个葡萄糖残基处为止。,五、糖原的降解,糖原的磷酸解,五、糖原的降解,糖原的磷酸解,转移酶（transferase）又称1, 41, 4葡聚糖转移酶，它主要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（16）糖苷键连接的葡萄糖残基。脱支酶，即水解（16）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，磷酸化酶再进一步将其降解为1-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。 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。,五、糖原的降解,The reactions of glycogen debranching enzyme,1. 蔗糖的水解,六、蔗糖的降解,由蔗糖酶催化：,由于底物和产物的旋光方向发生了改变，所以蔗糖酶又称为转化酶。产物也因此就做转化糖。,2. 形成糖核苷酸,由蔗糖合酶催化：,六、蔗糖的降解,2. 形成糖核苷酸,NDP主要是ADP和UDP，其产物分别为ADPG(腺苷二磷酸葡萄糖)和UDPG(尿苷二磷酸葡萄糖)。 UDPG和ADPG是葡萄糖的活化形式，在合成寡糖和多糖时作为葡萄糖基的供体。这比将蔗糖水解要经济，因为从水解产物葡萄糖合成NDPG需要消耗能量。,蔗糖的这种降解方式在高等植物中普遍存在。 例如，在正在发育的谷类作物的籽粒能够将输入的蔗糖分解为ADPG，然后用以合成淀粉。,六、蔗糖的降解,2. 形成糖核苷酸,The structure of UDP-glucose, a sugar nucleotide,六、蔗糖的降解,
