第五章糖類代謝PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1第五章糖類代謝第五章糖類代謝第一節(jié) 新陳代謝概述第二節(jié) 生物體內(nèi)的主要糖類及生物功能第三節(jié) 雙糖和多糖的酶促降解第四節(jié) 單糖的分解代謝第五節(jié) 糖的生物合成第1頁/共82頁 新陳代謝的研究方法示蹤法（化合物示蹤、同位素示蹤）抗代謝物和酶抑制劑的利用體內(nèi)試驗(yàn)（in vivo）和體外試驗(yàn)（no vivo） 新陳代謝（metabolism）是生命最基本的特征之一，泛指生物與周圍環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換和能量交換的過程。生物一方面不斷地從周圍環(huán)境中攝取能量和物質(zhì)，通過一系列生物反應(yīng)轉(zhuǎn)變成自身組織成分，即所謂同化作用（assimilation）；另一方面，將原有的組成成份經(jīng)過一系列的生化反應(yīng)，分解為簡單成

2、分重新利用或排出體外，即所謂異化作用（dissimilation ），通過上述過程不斷地進(jìn)行自我更新。 特點(diǎn)：特異、有序、高度適應(yīng)和靈敏調(diào)節(jié)、代謝途徑逐步進(jìn)行第2頁/共82頁 小分子 大分子合成代謝（同化作用） 需要能量 釋放能量分解代謝（異化作用） 大分子 小分子物質(zhì)代謝能量代謝新陳代謝第3頁/共82頁1、單糖的鏈狀結(jié)構(gòu)和環(huán)狀結(jié)構(gòu)2、重要的單糖及衍生物3、重要的寡糖4、重要的多糖5、復(fù)合糖5、糖類的生物學(xué)作用第4頁/共82頁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(+)-塔羅糖(allose)(altrose)(glu

3、cose)(mannose)(gulose)(idose)(galactose)(talose)D(-)-赤鮮糖(erythrose)D(-)-蘇糖(threose)D(+)-甘油醛(allose)D(-)-核糖(ribose)D(-)-阿拉伯糖(arabinose)D(+)-木糖(xylose)D(-)-米蘇糖(lysose)第5頁/共82頁D(-)-赤蘚酮糖(erythrulose)D(-)-核酮糖(ribulose)D(+)-核酮糖(xylulose)D(+)-阿洛酮糖(psicose,allulose)D(-)-果糖(fructose)D(+)-山梨糖(sorbose)D(-)-洛格酮

4、糖(tagalose)二羥丙酮(dihytroasetone)第6頁/共82頁吡喃呋喃-D-吡喃葡萄糖-D-吡喃果糖-D-呋喃葡萄糖-D-呋喃果糖第7頁/共82頁轉(zhuǎn)折旋轉(zhuǎn)成環(huán)成環(huán)-D-吡喃葡萄糖-D-吡喃葡萄糖第8頁/共82頁-D-吡喃木糖-D-呋喃核糖2-脫氧-D-呋喃核糖-D-芹菜糖 -L-呋喃阿拉伯糖 -D-呋喃阿拉伯糖D-核酮糖D-木酮糖第9頁/共82頁-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-呋喃果糖第10頁/共82頁L -甘油- D-甘露庚糖D-景天庚酮糖D-甘露庚酮糖甘油部分甘露糖部分第11頁/共82頁D-甘油醛-3-磷酸

5、-D-葡萄糖-1-磷酸 -D-葡萄糖-6-磷酸 -D-果糖-6-磷酸 -D-果糖-1，6-二磷酸第12頁/共82頁蔗糖D-麥芽糖（ -型）乳糖（ -型 ）纖維二糖（ -型）第13頁/共82頁 -環(huán)糊精分子結(jié)構(gòu) 環(huán)糊精分子的空間填充模型第14頁/共82頁NRERE直鏈淀粉支鏈淀粉或糖原分支點(diǎn)的結(jié)構(gòu)RENRE(16)分支點(diǎn)支鏈淀粉或糖原分子示意圖直鏈淀粉的螺旋結(jié)構(gòu)0.8nm1.4nm6個(gè)殘基第15頁/共82頁纖維素片層結(jié)構(gòu)植物細(xì)胞壁與纖維素的結(jié)構(gòu)微纖維纖維素鏈植物細(xì)胞中的纖維素微纖維細(xì)胞壁第16頁/共82頁糖肽鏈糖核酸糖脂質(zhì)肽聚糖(peptidoglycans)脂多糖(lipopolysauhar

6、ds)糖基?；视?glycosylacylglycerols)糖鞘脂(pglycosphingolipids)糖蛋白(glycproteins)蛋白聚糖(proteoglycans)(Complex Carbohydrates)第17頁/共82頁蛋白聚糖糖脂糖蛋白細(xì)胞膜第18頁/共82頁 糖類是細(xì)胞中非常重要的一類有機(jī)化合物，主要的生物學(xué)作用如下：作為生物體的結(jié)構(gòu)成分作為生物體內(nèi)的主要能源物質(zhì)作為其它生物分子如氨基酸、核苷酸、脂等 合成的前體作為細(xì)胞識別的信息分子第19頁/共82頁蔗糖+H2O 葡萄糖+果糖蔗糖酶麥芽糖+H2O 2 葡萄糖麥芽糖酶乳糖 +H2O 葡萄糖+半乳糖-半乳糖苷酶第2

7、0頁/共82頁1、糖原的分解 糖原的結(jié)構(gòu)及其連接方式 磷酸化酶） 三種酶協(xié)同作用： 轉(zhuǎn)移酶（催化寡聚葡萄糖片段轉(zhuǎn)移） 脫枝酶） 糖原的磷酸解 -1，6糖苷鍵-1，4-糖苷鍵第21頁/共82頁非還原端還原端磷酸化酶（釋放8個(gè)1-P-G）轉(zhuǎn)移酶脫枝酶（釋放1個(gè)葡萄糖）第22頁/共82頁淀粉磷酸化酶 脫支酶淀粉+nH3PO4 nG-1-p+少量葡萄糖 淀粉的磷酸解 淀粉的酶促水解解 淀粉酶：在淀粉分子內(nèi)部任意水解糖苷鍵。（內(nèi)切酶） 淀粉酶:從非還原端開始，水解糖苷鍵，依次水解下一個(gè)麥芽糖單位（外切酶） 脫支酶（R酶）:水解淀粉酶和淀粉酶作用后留下的極限糊精中的1.6 糖苷鍵。淀粉酶淀粉酶第23頁/共

8、82頁一、生物體內(nèi)單糖的主要分解代謝途徑及細(xì)胞定位二、糖酵解（EMP）三、丙酮酸的去路：無氧降解和有氧降解途徑四、三羧酸循環(huán)（TCA）五、磷酸戊糖途徑（PPP）六、其它糖進(jìn)入單糖分解的途徑第24頁/共82頁植物細(xì)胞細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)線粒體 高爾基體細(xì)胞核內(nèi)質(zhì)網(wǎng)溶酶體細(xì)胞壁葉綠體有色體白色體液體晶體分泌物吞噬中心體胞飲細(xì)胞膜丙酮酸氧化三羧酸循環(huán)磷酸戊糖途徑糖酵解第25頁/共82頁葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇乙酰 CoA6-磷酸葡萄糖磷酸戊糖途徑糖酵解（有氧）（無氧）三羧酸循環(huán)（有氧或無氧）第26頁/共82頁1、化學(xué)歷程和催化酶類2、 化學(xué)計(jì)量和生物學(xué)意義3、 糖酵解的調(diào)控 糖酵解是將葡萄糖降解為丙酮酸并伴隨著

9、ATP生成的一系列反應(yīng)，是生物體內(nèi)普遍存在的葡萄糖降解的途徑。該途徑也稱作Embden-Meyethof-Parnas途徑，簡稱途徑。第27頁/共82頁 糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮21，3-二磷酸甘油酸23-磷酸甘油酸22-磷酸甘油酸2磷酸烯醇丙酮酸2丙酮酸第一階段第二階段第三階段葡萄糖葡萄糖的磷酸化磷酸己糖的裂解丙酮酸和ATP的生成第28頁/共82頁ATP ADPATPADP葡萄糖激酶磷酸果糖激酶異構(gòu)酶第29頁/共82頁醛縮酶異構(gòu)酶第30頁/共82頁NAD+ NADH+H+ PiADP ATPH2OMg或MnATP AD

10、P 丙酮酸PEP丙酮酸激酶脫氫酶激酶變位酶烯醇化酶第31頁/共82頁第32頁/共82頁總反應(yīng)式: C6H12O6+2NAD+2ADP+2Pi 2C3H4O3 +2NADH +2H+2ATP+2H2O生物學(xué)意義 是葡萄糖在生物體內(nèi)進(jìn)行有氧或無氧分解的共同途徑,通過糖酵解，生物體獲得生命活動(dòng)所需要的能量； 形成多種重要的中間產(chǎn)物，為氨基酸、脂類合成提供碳骨架； 為糖異生提供基本途徑。能量計(jì)算：氧化一分子葡萄糖凈生成 2ATP 2NADH 6ATP 或 4ATP 第33頁/共82頁 糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮21，3-二磷酸甘油

11、酸23-磷酸甘油酸22-磷酸甘油酸2磷酸烯醇丙酮酸2丙酮酸葡萄糖abc 調(diào)控位點(diǎn) 激活劑 抑制劑a 己糖激酶 ATP G-6-P ADPb 磷酸果糖 ADP ATP 激酶 AMP 檸檬酸（限速酶） 果糖-2,6-二磷酸 NADHc 丙酮酸激酶 果糖-1,6-二磷酸 ATP Ala 規(guī)律：主要通過調(diào)節(jié)反應(yīng)途徑中幾種酶的活性來控制整個(gè)途徑的速度，被調(diào)節(jié)的酶多數(shù)為催化反應(yīng)歷程中不可逆反應(yīng)的酶，通過酶的變構(gòu)效應(yīng)實(shí)現(xiàn)活性的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)物多為本途的中間物中間物或與本途徑有關(guān)的代謝產(chǎn)物。第34頁/共82頁（有氧）（無氧）葡萄糖葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇乙酰 CoA三羧酸循環(huán)（有氧或無氧）丙酮酸乳酸乙醇乙酰 CoA糖

12、酵解途徑三羧酸循環(huán)（有氧或無氧）第35頁/共82頁葡萄糖EMP NADH+H+ NAD+CH2OHCH3乙醇 NADH+H+ NAD+CO2 乳酸COOHCH(OH)CH3乙醛CHOCH3COOHC=OCH3丙酮酸 葡萄糖的無氧分解第36頁/共82頁（EPM）葡萄糖COOHC=OCH3丙酮酸CH3-C-SCoAO乙酰CoA三羧酸循環(huán) NAD+ NADH+H+CO2CoASH 葡萄糖的有氧分解 丙酮酸脫氫酶系第37頁/共82頁NAD+ +H+丙酮酸脫羧酶FAD硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶二氫硫辛酸脫氫酶CO2乙酰硫辛酸二氫硫辛酸NAD+ +H+TPP硫辛酸CoASHNAD+CH3-C-SCoAO第38頁/共

13、82頁C-H+C-CH3-C-COOHOHCO2丙酮酸第39頁/共82頁氧化型硫辛酸SSCCC(CH2)4COO-SHSCCC(CH2)4COO-乙酰二氫硫辛酸+2H-2H二氫硫辛酸HSHSCCC(CH2)4COO-第40頁/共82頁SH?；Y(jié)合位點(diǎn)第41頁/共82頁RNAD+: R=HNADP+: R=PO3H2 遞氫體作用：NAD+2H NADH+H+第42頁/共82頁遞氫體作用：FAD+2H FADH2第43頁/共82頁1、三羧酸循環(huán)的化學(xué)歷程2、三羧循環(huán)及葡萄糖有氧氧化的化學(xué)計(jì)量和能量計(jì)量3、 三羧循環(huán)的生物學(xué)意義4、 三羧酸循環(huán)的調(diào)控5、草酰乙酸的回補(bǔ)反應(yīng)（自學(xué)）第44頁/共82頁

14、OCH3-C-SCoACoASHNADH+CO2FADH2H2ONADH+CO2NADHGTP草酰乙酸 再生階段檸檬酸的生成階段氧化脫 羧階段檸檬酸異檸檬酸順烏頭酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酰CoA延胡索酸蘋果酸草酰乙酸酸NAD+NAD+FADNAD+第45頁/共82頁H2O草酰乙酸 OCH3-C-SCoACoASHH2O檸檬酸合成酶順烏頭酸酶第46頁/共82頁CO2GDPPiGTPNAD+ NADH+H+ NAD+ NADH+H+CoASH異檸檬酸脫氫酶CO2酮戊二酸脫氫酶琥珀酸脫氫酶第47頁/共82頁FAD FADH2H2ONAD+NADH+H+草酰乙酸琥珀酸脫氫酶延胡索酸酶蘋果酸脫氫酶第48頁/

15、共82頁 a、總反應(yīng)式: CH3COSCoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O 2CO2+CoASH+3NADH+3H+ +FADH2+GTP能量“現(xiàn)金” : 1 GTP 能量“支票”: 3 NADH 1 FADH2兌換率 1：39ATP兌換率 1：22ATP1ATP12ATPb、三羧酸循環(huán)的能量計(jì)量第49頁/共82頁酵解階段： 2 ATP 2 1 NADH兌換率 1：3 (或2)2 ATP2 (3ATP或2 ATP )三羧酸循環(huán)：2 1 GTP 2 3 NADH 2 1 FADH22 1 ATP2 9 ATP2 4 ATP兌換率 1：3兌換率 1：3丙酮酸氧化：2 1NADH兌換率

16、1：32 3 ATP總計(jì)：38 ATP或36 ATP第50頁/共82頁abc 調(diào)控位點(diǎn) 激活劑 抑制劑a 檸檬酸合成酶 NAD+ ATP （限速酶） NADH 琥珀酰CoA 脂酰CoAb 異檸檬酸 ADP ATP 脫氫酶 NAD+ NADHc -酮戊二酸 ADP NADH 脫氫酶 NAD+ 琥珀酰CoA 關(guān)鍵因素： NADH/NAD+ ATP/ADP第51頁/共82頁是有機(jī)體獲得生命活動(dòng)所需能量的主要途徑是糖、脂、蛋白質(zhì)等物質(zhì)代謝和轉(zhuǎn)化的中心樞紐形成多種重要的中間產(chǎn)物 是發(fā)酵產(chǎn)物重新氧化的途徑第52頁/共82頁1、化學(xué)反應(yīng)歷程及催化酶類 特點(diǎn)：氧化脫羧階段和非氧化分子重排階段2、總反應(yīng)式和生理

17、意義第53頁/共82頁 2、非氧化分子重排階段 6 核酮糖-5-P 5 果糖-6-P 5 葡萄糖-6-P1、氧化脫羧階段 6 G-6-P 6 葡萄糖酸-6-P 6 核酮糖-P 6 NADP+ NADPH 6 NADP+ 6NADPH6CO26H2O第54頁/共82頁NADP+ NADPH+H+ H2O NADPH+H+NADP+5-磷酸核酮糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯6-磷酸葡萄糖酸CO26-磷酸葡萄糖 脫氫酶內(nèi)酯酶6-磷酸葡萄糖酸 脫氫酶第55頁/共82頁H2OPi6 5-磷酸核酮糖2 5-磷酸核糖2 5-磷酸木酮糖2 3-磷酸甘油醛2 7-磷酸景天庚酮糖2 4-磷酸赤蘚丁糖2 6-

18、磷酸果糖2 5-磷酸木酮糖2 3-磷酸甘油醛2 6-磷酸果糖1， 6-二磷酸果糖1 6-磷酸果糖轉(zhuǎn)醛酶異構(gòu)酶轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)酮酶醛縮酶階段之一階段之二階段之三第56頁/共82頁差向異構(gòu)酶異構(gòu)酶5-磷酸木酮糖5-磷酸核糖5-磷酸核酮糖第57頁/共82頁+24-磷酸赤蘚糖+25-磷酸核糖23-磷酸甘油醛轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)醛酶26-磷酸果糖+7-磷酸景天庚酮糖2H25-磷酸木酮糖第58頁/共82頁+24-磷酸赤蘚糖+23-磷酸甘油醛26-磷酸果糖轉(zhuǎn)酮酶25-磷酸木酮糖第59頁/共82頁H2O Pi1,6-二 磷酸果糖23-磷酸甘油醛6-磷酸果糖醛縮酶二磷酸果糖酯酶異構(gòu)酶第60頁/共82頁6 G-6-P + 12NAD

19、P+ +7 H2O 5 G-6-P + 6CO2 + 12NADPH +12H+ 磷酸戊糖途徑的生理意義產(chǎn)生大量NADPH,主要用于還原（加氫）反應(yīng)，為細(xì)胞提供還原力產(chǎn)生大量的磷酸核糖和其它重要中間產(chǎn)物與光合作用聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)某些單糖間的轉(zhuǎn)變第61頁/共82頁半乳糖半乳糖-1-PUDP-半乳糖UDP-葡萄糖葡萄糖-1-磷酸糖原或淀粉葡萄糖葡萄糖-6-磷酸果糖葡萄糖果糖-6-磷酸果糖-1、6-磷酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油甘油3-磷酸甘油醛進(jìn)入糖酵解甘露糖甘露糖-6-磷酸ATPADPATPADPATPADPATPADPATPADPATPADPNADH+H+NAD+PiUTPPPi第62頁/共82頁一、

20、單糖的生物合成二、雙糖的生物合成三、多糖的生物合成第63頁/共82頁1、葡萄糖生物合成的最基本途徑：光合作用2、糖異生作用 糖異生作用的主要途徑和關(guān)鍵反應(yīng) 糖酵解與糖異生作用的關(guān)系 糖分解與糖異生作用的關(guān)系第64頁/共82頁CO2+H2O(CH2O) +光能12O2第65頁/共82頁 非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化成糖代謝的中間產(chǎn)物后，在相應(yīng)的酶催化下,繞過糖酵解途徑的三個(gè)不可逆反應(yīng),利用糖酵解途徑其它酶生成葡萄糖的途徑稱為糖異生。 糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮2磷酸烯醇丙酮酸2丙酮酸葡萄糖己糖激酶果糖激酶二磷酸果糖磷酸酯酶丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶6-磷酸葡

21、萄糖磷酸酯酶6-磷酸葡萄糖2草酰乙酸PEP羧激酶第66頁/共82頁+ H2O+Pi6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶P6-磷酸葡萄糖H葡萄糖第67頁/共82頁二磷酸果糖磷酸酯酶+ H2O+ Pi1,6-二磷酸果糖PPOH2COH2COHOOHHOHHHHH2COOH6-磷酸果糖POH2COHOOHHHH第68頁/共82頁P(yáng)EP羧激酶ATP+H2O ADP+Pi丙酮酸羧化酶P磷酸烯醇丙酮酸（PEP）GTPGDP丙酮酸草酰乙酸CO2CO2第69頁/共82頁ABC1C2A G-6-P磷酸酯酶磷酸酯酶C1 丙酮酸羧化酶C2 PEP羧激酶（胞液）（線粒體）葡萄糖丙酮酸草酰乙酸天冬氨酸磷酸二羥丙酮3-P-甘油醛-酮戊二酸乳酸谷氨酸丙氨酸TCA循環(huán)乙酰CoAPEPG-6-PF-6-PF-1.6-P丙酮酸草酰乙酸谷氨酸-酮戊二酸天冬氨酸3-P-甘油甘油第70頁/共82頁（胞液）（線粒體）（PEP）丙酮酸天冬氨酸谷氨酸（轉(zhuǎn)氨基作用）第71頁/共82頁1 、單糖