重點大學(xué)教授的生物化學(xué)筆記

生物化學(xué)Biochemistry【教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時】第1講:1一2學(xué)時;序論1學(xué)時,單糖1學(xué)時;【教學(xué)目的和要求】了解生物化學(xué)的概念、研究對象和生物化學(xué)的發(fā)展簡史;掌握單糖的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。【教學(xué)重點與難點】生物化學(xué)的概念、單糖的立體結(jié)構(gòu)、單糖的顏色反應(yīng)。緒論ー、生物化學(xué)的概念生物化學(xué)是研究生命現(xiàn)象化學(xué)本質(zhì)的學(xué)科。生物化學(xué)就是生命的化學(xué)。生物化學(xué)是研究生物體內(nèi)的化學(xué)分子構(gòu)成,分子結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、功能及其在體內(nèi)代謝過程的學(xué)科?！x包括物質(zhì)和能量兩方面。生物化學(xué)是研究生物的化學(xué)組成和化學(xué)變化的,所以生物化學(xué)也可以分作兩大部分內(nèi)容:①化學(xué)組成部分，也稱為靜態(tài)生物化學(xué),主要探討構(gòu)成生物體的分子類型、分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)及生物功能;②化學(xué)變化部分,討論的是生物體內(nèi)的化學(xué)分子之間如何進(jìn)行轉(zhuǎn)化,即研究生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)，以及這些反應(yīng)發(fā)生的部位和反應(yīng)機(jī)理,以及伴隨這些反應(yīng)所產(chǎn)生的能量變化。簡單講——生物化學(xué)就研究生物體的化學(xué)組成和生命中的化學(xué)變化。生命的本質(zhì)倒底是什么?說起來很簡單,但嚴(yán)格定義又困難。二、生物化學(xué)的發(fā)展史生物化學(xué)的研究始于18世紀(jì)卜.半葉，但作為ー門獨立的學(xué)科是在20世紀(jì)初。1629年荷蘭人海爾蒙特進(jìn)行了柳枝試驗,100磅土，2磅而柳枝,只澆水，5年后土和柳枝共帀169磅，土減少了二兩,論文發(fā)表于1648年（死后2年）。1775年拉瓦錫進(jìn)行定量試驗，證明呼吸過程和化學(xué)氧化是相同的。并推測呼吸形成的CO2也是山于吸入了氧氣，與體內(nèi)的有機(jī)物結(jié)合并氧化為CO2,從而將呼吸氧化與燃燒聯(lián)系在ー起。1783年拉瓦錫和拉普拉斯在法國科學(xué)院院報發(fā)表論文,提出動物熱理論——呼吸相當(dāng)于不發(fā)光的燃燒。并測定了釋放COZ和釋熱的關(guān)系?，F(xiàn)在一般把這一年稱為生化開始年。并把拉瓦錫稱為生物化學(xué)之父。但在這同一時期的開拓者還有普利斯特列和舍勒（Scheele）,前者發(fā)現(xiàn)了光合現(xiàn)象；后者在1770年發(fā)現(xiàn)了灑石酸,之后乂從膀胱結(jié)石中分離出尿酸,并對蘋果酸、檸檬酸，甘油等進(jìn)行了大量研究。舍勒是瑞典人，學(xué)徒エ出身,非常熱愛化學(xué)，最后成為化學(xué)家。進(jìn)入十九世紀(jì)，科學(xué)發(fā)展大大加快，成就不斷涌現(xiàn),例如:1828年維勒（李比西的學(xué)生）人工合成了第一個有機(jī)物——尿素,證明有機(jī)物可以大造。1838年施來登與施旺發(fā)表細(xì)胞學(xué)說。（在1839年）細(xì)胞是有機(jī)體，整個動物和植物乃是細(xì)胞的集合體。它們按照一定的規(guī)律排列在動植物體內(nèi)。這一學(xué)說把植物和動物統(tǒng)ー起來。*1842年李比西（德國人）在《有機(jī)化學(xué)在生理學(xué)與病理學(xué)上的應(yīng)用》一書中首次提出新陳代謝ー詞。*1860年巴斯德又對灑精發(fā)酵進(jìn)行了研究——首次提出發(fā)酵是由酵母菌或細(xì)菌引起的,此研究為后來的糖代謝和呼吸作用研究奠定了基礎(chǔ)。1871年米切爾（Miescher霍佩的學(xué)生一瑞典人）發(fā)表文章分離出核素，即DNA。當(dāng)時年僅24歲,是首次從膿細(xì)胞中分離出脫氧核糖核蛋白。實際分離在1868年完成，論文在1871年發(fā)表。1877年德國生理學(xué)家 醫(yī)生霍佩?賽勒，首次提出生物化學(xué)ー詞Biochemie,英文為Biochemistry。并且首次提出蛋白質(zhì)ー詞。1897年Buchner用酵母無細(xì)胞提取液發(fā)酵成功，證明酶的存在。許多人開始提取酶,但都未成功。二十世紀(jì)初，在維生素、激素、酶的研究方面發(fā)展較快。1902年艾貝爾（Abel美國人）在德國學(xué)習(xí)七年，1903年制成腎上腺素晶體;后來又在1926年制成胰島素晶體。1905年Knoop提出了脂肪酸的氧化作用。同年Starling提出激素（Hormere）一詞。1907年霍克（池延登的學(xué)生,美國人）發(fā)表《實驗生理化學(xué)》一書,實際上就是生物化學(xué)的前身。這就標(biāo)志著生物化學(xué)已經(jīng)形成,已經(jīng)從生理學(xué)中獨立出來。1911年波蘭科學(xué)家Funk結(jié)晶出抗神經(jīng)炎維生素,并命名為Vitamine,意為生命的胺,實際是復(fù)合維生素B。1913年米利切斯和曼頓研究了髓的動力學(xué)提出了米曼方程。同年Wilstatter和Stoll分離出了葉綠素。1930年Northrop分離出胃蛋白酶,并證明是蛋白質(zhì)。1933年Krebs和Henselen發(fā)現(xiàn)尿素循環(huán);同年Embdem和Meyerhof初步完成了糖酵解途彳仝的中間產(chǎn)物研究。提出了糖酵解途徑。1937年Krebs提出了三段酸循環(huán)的假說;同年Lohmann和Selitser證明硫胺素是丙酮酸按化的軸基的組成成分:在此期間Kalcker及Belitser各自對氧化磷酸化作用進(jìn)行了定量研究。1944年Avery,Maeleod和McCarty完成了肺炎球菌轉(zhuǎn)化試驗，證明DNA是遺傳物質(zhì)。1948年Calvin和Bessen發(fā)現(xiàn)磷酸甘油酸是光合作用中CO2固定的最初產(chǎn)物,并用了卜年時間完成了卡爾文循環(huán)的整個代謝途徑研究。同年Leloir等人發(fā)現(xiàn)了尿甘酸在碳水化合物代謝中的作用。1953年Watson和Criek利用Xー射線衍射分析了DNA結(jié)構(gòu),提出了DNA結(jié)構(gòu)的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。這ー發(fā)現(xiàn)為生物的遺傳研究奠定了分子基礎(chǔ)。通常把這年確定為分子生物學(xué)的誕生年。同年（1953年），Sanger和Trhompson完成了胰島素A鏈及B鏈的氨基酸序列測定，二年后報道了胰島素中二硫鍵位置。1956年A.Komberg發(fā)現(xiàn)了DNA聚合酶。與此同年Ubarger發(fā)現(xiàn)了從蘇氨酸合成異亮氨酸時終產(chǎn)物異亮氨酸能抑制合成鏈中的第一個酶，即發(fā)現(xiàn)了生物合成過程的反饋作用。1958年S.B.Weiss和Hurwitz等人發(fā)現(xiàn)了DNA指導(dǎo)的RNA聚合酶;同在此年Crik提出分子遺傳的中心法則;Meselson和Stahl用同位素標(biāo)記方法證明了DNA的半保留変制假說。1961年Jacob和Monod提出了操縱子學(xué)說,并指出了mRNA的功能:同年Weiss和Hurwitz從大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)了DNA指導(dǎo)的RNA聚合酶;同年M.Nirenberg和H.Matthei發(fā)現(xiàn)了遺傳密碼（苯丙氨酸的）。為三連體核甘酸。1965中國首次人工全合成了牛胰島素。從七十年代后，生物化學(xué)的發(fā)展主要集中在分子生物學(xué)方面。關(guān)于中國的生物化學(xué)發(fā)展，也做ー簡略回顧?！舅伎碱}】.生物化學(xué)的研究對象是什么?.生物化學(xué)的研究從什么時候開始,進(jìn)入二十世紀(jì)生物化學(xué)的發(fā)展有什么特點?主要參考書.王鏡巖等生物化學(xué)第三版高教出版社.羅繼盛等生物化學(xué)簡明教程第三版高教出版社.沈仁權(quán)顧其敏主編基礎(chǔ)生物化學(xué)第二版高教出版社.王希成編著生物化學(xué)清華大學(xué)出版社.周愛儒主編生物化學(xué)第五版人民衛(wèi)生出版社.寧正祥趙謀明編著食品生物化學(xué)華南理工大學(xué)出版社生物化學(xué)習(xí)題集.生物化學(xué)習(xí)題解析陳鈞輝等編 南京大學(xué)出版社1986年8月第一版科學(xué)出版社2001年9月第二版.生物化學(xué)習(xí)題集張來群謝麗濤主編科學(xué)出版社1998年10月第二版【教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時】第1講:糖類/單糖1學(xué)時（上接序論1學(xué)時）【教學(xué)目的和要求】了解單糖的?般性質(zhì)、化學(xué)結(jié)構(gòu)、生物功能。［教學(xué)重點與難點】單糖的結(jié)構(gòu)特點。第一章糖類糖類是指含有多羥基的醛類或酮類化合物,及其產(chǎn)生的縮聚物或衍生物(水解后產(chǎn)生多羥基醛或酮)。糖類也稱為碳水化合物,因大多數(shù)單糖的元素比為C：H:〇為1：2：lo有時寫成Cn(H2O)n,所以稱為碳水化合物。但個別單糖并不遵循這ー比例。例如:鼠李糖為CeHnOs;巖藻糖為C6Hl2O5;脫氧核糖為C5H10O4等等,這樣就不符合碳水化合物的通式。第一節(jié)單糖一、糖類概述.糖的分類按照功能基團(tuán)可把糖分為解糖和酮糖。按照有無其他非糖成分又可分為單成分糖和復(fù)合糖。單成分糖習(xí)慣上分為單糖、寡糖和多糖三類。(1)單糖單糖只含有一個炭基，不能再水解為更簡單的糖。取簡單的單糖是甘油醛和二羥丙酮。最常見的單糖是葡萄糖和果糖。含有醛基的叫醛糖，如甘油醛、葡萄糖等;含的酮基的叫酮糖，如二羥丙酮、果糖等。單糖又根據(jù)C原子數(shù)分為三、四、五、六、七碳糖，習(xí)慣也稱為丙、丁、戊、己、庚糖。例如六碳糖就稱為己糖。(2)寡糖也叫低聚糖。天然的寡糖?般由2?6個單糖聚合成。自然界中較多的是二糖和三糖，最常見的:糖是蔗糖和乳糖。(3)多糖是由多個單糖通過糖苜鍵聚合成的高分子化合物。單糖數(shù)隨機(jī)而不固定,所以多糖沒有固定的分子量和確定的物理常數(shù)。如果多糖分子由同一種單糖聚合成,稱為稱同聚多糖或均一多糖,如淀粉、纖維素等;如多糖分子中有兩種或多種單糖或其他非糖物質(zhì),稱為雜聚多糖或簡稱雜多糖，如肽聚糖、果膠、透明質(zhì)酸、海藻酸等。.糖類的生物學(xué)作用糖類的生物學(xué)作用主要有以下幾方面:能量物質(zhì);結(jié)構(gòu)物質(zhì);信息及生理活性物質(zhì)。(1)糖是生物能量的主要來源糖是人類的主要食物，人體能夠代謝的糖類主要是葡萄糖和淀粉,撮入體內(nèi)經(jīng)胃酸分解為葡萄糖，經(jīng)血液運(yùn)輸?shù)礁鱾€細(xì)胞及組織微生物和低等動物除可以利用葡糖外，也能利用其它糖類，例如真菌可分解纖維素。(2)糖是細(xì)胞及組織的重要結(jié)構(gòu)成分如核酸屮的核糖,細(xì)胞膜的糖蛋白、糖脂;結(jié)締組織的透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素等；低等生物的胞壁酸、幾丁質(zhì)等；植物細(xì)胞壁的主要成分是纖維素和半纖維素及果膠等多糖組成。(3)作為生理活性物質(zhì)例如肝素具有抗凝血作用。(4)作為生物信息載體糖類有多種異構(gòu)體，結(jié)構(gòu)變化豐富,再與蛋白結(jié)合形成糖蛋白,作為分子間識別及細(xì)胞間識別的重要信息物質(zhì)。例如人體的免疫反應(yīng)，植物花粉和柱頭的識別等。二、單糖的分子結(jié)構(gòu).單糖的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)所有單糖均可以鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)存在。(1)分子構(gòu)型的概念構(gòu)型是指ー個分子中各原子或基團(tuán)在空間的固定排列,使分子呈現(xiàn)特有的立體結(jié)構(gòu)。構(gòu)型發(fā)生轉(zhuǎn)變時,共價鍵要發(fā)生斷裂和重新形成。構(gòu)型與構(gòu)象不同，構(gòu)象是由于單鍵旋轉(zhuǎn)使分子中基團(tuán)之間位置發(fā)生相對變化，構(gòu)象可隨時變化，但不發(fā)生共價鍵斷裂。構(gòu)造異構(gòu)是分子中原子連接的次序不同,而構(gòu)型異構(gòu)是分子中原子連接的次序相同,但在空間排列方式不同。構(gòu)型異構(gòu)和構(gòu)象異構(gòu)又都叫立體異構(gòu)。（2）單糖的立體異構(gòu)表示法①D-L型表示法以甘油醛作參照物,按Fischer投影式表示:把命名時編號最小的碳原子放在上面,基本碳鏈的碳原子放在下邊,手性碳放在中間,上下的碳原子指向紙平面的背面，中心碳原子左右的基團(tuán)指向紙平面的前面。根據(jù)分子手性碳上羥基位置排列確定構(gòu)型:OH在左側(cè)為L型;OH在右側(cè)為D型。這是人為規(guī)定的。D型甘油醛和L型甘油醛是對映體，或叫旋光異構(gòu)體（光學(xué)異構(gòu)體）,也就是通常所講的立體異構(gòu)體。面甘油醛和二羥丙酮之間就是同分異構(gòu)體,或者稱構(gòu)造異構(gòu)體（結(jié)構(gòu)異構(gòu)體）,屬官能團(tuán)異構(gòu)。其他單糖的構(gòu)型都以廿油醛作參照。②R-S型表示法這種表示法不用參照物,比較準(zhǔn)確但麻煩。按手性碳上四個基團(tuán)大小排列順序,最小的基團(tuán)遠(yuǎn)離眼睛,余ド三個基團(tuán)排在眼前，由大小到小順序排列為順時針方向的為R構(gòu)型:反時針方向的為S構(gòu)型。按R-S構(gòu)型則D型甘油醛為R型;L型甘油醉為S型。（3）對映體的旋光性對映體有旋光性。偏振光通過有旋光物質(zhì)的溶液時，偏振光會發(fā)生旋轉(zhuǎn)一定角度。沿順時針方向旋轉(zhuǎn)稱右旋,用（+）表示；沿反時針方向旋轉(zhuǎn)稱左旋，用（一）表示。旋方向和D-L構(gòu)型無關(guān)（無必然聯(lián)系）。偏振光旋轉(zhuǎn)的角度叫旋光度。是旋光物質(zhì)的ー種物理常數(shù)。在一定條件下測定是不變的。為了便于比較,常將溫度、濃度、光波長、旋光管長度固定。這樣測得結(jié)果稱旋光率（過去叫比旋度）。（4）單糖的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)（略）.單糖的環(huán)式結(jié)構(gòu)（1）縮合方式潞基同分子中哪ー個羥基縮合,關(guān)鍵看鍵角穩(wěn)定性。C原子鍵角為109。28',六元環(huán)內(nèi)角為120°,比較接近。再者由于不是在同一平面上，鍵角可能接近109。。相對講,4元5元不如六元環(huán)穩(wěn)定。六元環(huán)也叫ロ比喃型環(huán)。從實驗得知,葡萄糖?般形成六元環(huán),果糖一般形成五元環(huán)。單糖從鏈?zhǔn)睫D(zhuǎn)為環(huán)式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)式也改為環(huán)式結(jié)構(gòu)。但用費(fèi)雪式投影式不方便,用哈沃斯投影式更接近實際?？蓮馁M(fèi)雪式改成哈沃斯式。a、0型異構(gòu)體——新形成的非對映異構(gòu)體單糖成環(huán)后，由于環(huán)狀分子鍵不能旋轉(zhuǎn)，又多出ー個手性碳。如葡萄糖1位碳和果糖的2位碳。新產(chǎn)生的手性碳衍生出兩個異構(gòu)體,分別稱a型和。型。也叫異頭物。兩種類型異構(gòu)體旋光度不同。例如葡萄糖,a°-（D）型為112°,B-（D）型為18.7°,所以配制的葡萄糖液會變旋,達(dá)到二者平均值52.7。。a與0型也達(dá)到平衡。環(huán)式結(jié)構(gòu)更有利于分子的穩(wěn)定性,因醛基沒了,鍵的轉(zhuǎn)動減小了,鍵角也可能張カ更小些,所以在多聚糖中，大都是以環(huán)狀結(jié)構(gòu)存在，否則長鏈易亂。自然界中的單糖大多是Dー型，極少數(shù)為Lー型。大體及高等動植物，也只能利用D型糖,大只能利用a-D箱萄糖。.單糖分子的構(gòu)象構(gòu)象是構(gòu)型相同,但由于單鍵的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的基團(tuán)空間排列相對位置變化。以葡萄糖為例，六元環(huán)并不是處于同一平面，犍角的存在使六元環(huán)有兩種構(gòu)象:椅式和船式。從熱力學(xué)角度出發(fā),能量越低越穩(wěn)定。在室溫下,以椅式占大多數(shù),比船式更穩(wěn)定。穩(wěn)定的依據(jù)是環(huán)的張カ大小和環(huán)上原子形成的鍵角。有兩種,ー種為直立鍵a,另ー種為平伏鍵e,椅式中平伏健更多一些。三、單糖的理化性質(zhì).物理通性（1）除二羥丙酮外，都具有旋光性。（2）溶解性好,大多糖可在水中較大溶解度,易提取。（3）単糖均有不同程度甜味，一般以蔗糖為標(biāo)準(zhǔn)，果糖最甜,其次為蔗糖、葡萄糖。.主要的化學(xué)反應(yīng)（1）氧化還原反應(yīng)單糖的自由醛基或酮基在堿液中轉(zhuǎn)為烯二醇,變得活潑,可還原一些金屬離子如C「、Ag-、Hg++等。與裴林試劑反應(yīng)生成磚紅色沉淀（氧化亞銅）。單糖的還原反應(yīng)要求強(qiáng)還原劑,如鈉汞齊（Na2HgHCl）或鋅汞齊（ZnHgHCl）。（2）縮合反應(yīng)一般是通過脫水縮合生成昔或酯。這也是生物體內(nèi)經(jīng)常發(fā)生的反應(yīng)。①成酯糖在體內(nèi)代謝時首先要磷酸化生成磷酸酯。②成甘糖的OH可以和配糖物的H或其他基團(tuán)脫水成昔,如核昔等。嚴(yán)格說是糖的羥基與另一含有羥基化合物脫水形成糖背鍵,如苦杏仁背。糖與糖之間縮合形成二糖、三:糖或多糖也是糖甘，但卻不稱為昔。（3）單糖的脫水作用及顏色反應(yīng)單糖可與強(qiáng)酸作用脫水生成糖醛，再與蔥酮或酚類反應(yīng)顯色。例如用12%濃鹽酸加熱獲得糠醛（也可用硫酸）。但ー酮糖ワHC1作用產(chǎn)生aー羥甲基糖醛反應(yīng)速度快些。糖醛可與酚類或恵酮產(chǎn)生顏色物質(zhì)。（但結(jié)構(gòu)不清楚）（4）氨基化反應(yīng)生成糖胺主要生物體內(nèi)進(jìn)行，一般在C2位或C3位OH被取代。在微生物中,主要產(chǎn)生Nー乙酰氨基糖。NAG和Nー乙酰胞壁酸是構(gòu)成肽聚糖的成分,細(xì)菌細(xì)胞壁主要成分就是NAG和NAMワ短肽交織聯(lián)接形成的肽聚糖。NAG也是殼多糖（幾丁質(zhì)）的單體成分，是甲殼類動物及昆蟲外殼的結(jié)構(gòu)成分。Nー乙酰半乳糖胺是軟骨蛋白的成分。有些抗生素有氨基糖,如氨基糖甘類及大環(huán)內(nèi)酯內(nèi)抗生素?！窘虒W(xué)內(nèi)容與學(xué)時】第二講:寡糖與多糖3~4學(xué)時【教學(xué)目的和要求】了解寡糖與多糖的主要化學(xué)性質(zhì):掌握多糖的結(jié)構(gòu)特點?！窘虒W(xué)近點與難點】寡糖與多糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)。第二節(jié)寡糖與多糖寡糖與多糖的共同點是都屬于單糖的聚合物，只是聚合的程度不同。寡糖和多糖是人類重要的食物來源和工業(yè)原料。多糖是自然界存在量最大的ー類有機(jī)物質(zhì)。多糖又分為同聚多糖和雜聚多糖。盡管多糖種類變化多樣,仍然存在ー些共性,例如在物理性質(zhì)上:都是高分子化合物,分子量不固定，難溶于水或根本不溶于水,也不能形成晶體，沒有甜味,旋光性不明顯。在化學(xué)性質(zhì)上:化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定,除了在一定條件下發(fā)生水解反應(yīng)外，很難發(fā)生氧化、還原、成首、成酯等反應(yīng)，尤其是構(gòu)成動植物骨架的多糖如纖維素、幾J.質(zhì)等，化學(xué)性質(zhì)更為穩(wěn)定。一、寡糖寡糖一般為2?6或2?8個單糖聚合物，以二糖和三糖多見，尤其是二糖在生物體內(nèi)的作用更為重要。常見的二糖主要有蔗糖和乳糖。寡糖也屬糖件,習(xí)慣上不叫糖甘，稱寡糖，糖甘多指糖與非糖（配糖物）的縮合物。.蔗糖化學(xué)名稱應(yīng)為葡萄糖&卩（1-2）果糖背。分子式為：蔗糖沒有半縮醛羥基,在化學(xué)性質(zhì)上沒有還原性，叫非還原糖。物理上有變旋現(xiàn)象。因葡糖為a-D（+52.5。），果糖為P-D（-92℃）,蔗糖66.5。，水解后果糖葡糖各一半,取平均旋光約為ー20.2。度，旋光度從右旋+666轉(zhuǎn)為左旋ー20.2°,稱為變旋現(xiàn)象。故蔗糖又叫轉(zhuǎn)化糖，蔗糖前也叫轉(zhuǎn)化前。.麥芽糖又叫飴糖,重要的制糖工業(yè)原料?,一般由淀粉制取，是淀粉的水解產(chǎn)物。可以被麥芽糖酶水解為2分子葡萄糖。如果是alf6糖首鍵則為異麥芽糖,也是淀粉水解時產(chǎn)生,是支鏈處產(chǎn)物。麥芽糖保留了半縮醛羥基,仍是還原糖。.乳糖也是還原糖,化學(xué)名為,分子式為:乳糖也是重要的二糖,大量存在于乳汁及乳制品中，不很甜，溶解性略差，所以奶粉呈乳狀。體外可被稀鹽酸水解,體內(nèi)可被乳糖酶水解。.其它寡糖其它ー些寡糖,對人類不重要。例如:纖維二糖為二分子p-D葡萄糖，人不能消化;密二糖是a-D半乳（1.6）a-D葡糖計,再接a（1.2）P-D果糖構(gòu)成棉子糖:還有海藻二糖（在海藻中多）、龍膽二糖等。二、多糖.淀粉及糖原直鏈均為a-D葡糖以1.4首鍵聚成，支鏈al.6昔鍵形成。淀粉山植物合成,有的是直鏈，分子量在1?5萬,有的有支鏈,分子量在5-10萬,天然淀粉中為直鏈和支鏈淀粉的混合物。淀粉可在淀粉酶ド水解或經(jīng)酸水解:淀粉ー紅色糊精一無色糊精一麥芽糖ー葡糖糖原是由動物合成，特點是全部分枝,并且支鏈分支多而短,支鏈?般20?30葡糖。支鏈還可再分支。糖原也可在淀粉歯作用下水解形成糊精和麥芽糖,再水解為葡萄糖。在性質(zhì)上,直鏈淀粉微溶于水,溶于熱水,支鏈不溶于水,但遇水吸收膨脹或糊狀。糖原可溶于沸水。淀粉遇碘顯紫色（宜鏈）或紫紅色（枝鏈）,糖原遇碘顯棕紅色。在淀粉鏈的螺旋圈里,每圈可容納ー個碘分子。.纖維素全由P-D葡萄糖以31.4昔鍵聚成。纖維素和淀粉相似但無分支,不溶于水,対稀酸堿穩(wěn)定，可被纖維素酶水解為纖維二糖。真菌等?些微生物可分泌纖維素酶分解纖維素。纖維素可溶于濃硝酸及磷酸,濃硫酸也可以,但易炭化。濃堿也使其溶解。.幾「質(zhì)（殼多糖）是N一甲酰葡糖胺的聚合物，也是。1.4背鍵。分子片段為:幾丁質(zhì)是甲殼動物及昆蟲體壁物質(zhì),稱無脊椎動物外骨骼?，F(xiàn)在經(jīng)過開發(fā)研究,已經(jīng)能夠大量應(yīng)用于工業(yè)或其他方面。.瓊膠也叫瓊脂,存在于海藻的石花菜尾石範(fàn)中,是由B-D半乳糖以。1.3糖昔鍵縮合,但在鏈的末端不是半乳糖，而是ー個a-L半乳糖的硫酸酯,-SO3H接在半乳糖的6位OH上。瓊膠可溶于熱水,吸水膨脹，冷卻后凝膠狀,微生物不能使其液化,故多用于培養(yǎng)基。是生物實驗室必備試劑，也用于電泳,負(fù)疫擴(kuò)散等等。以上幾種多糖均由同?種單糖聚成,稱為同聚多糖,否則稱為雜聚多糖.自然界中雜聚多糖存在非常廣泛，種類也不知有多少。但有一些已為人們所熟悉。.肽聚糖是細(xì)菌細(xì)胞壁主要成分。分子中有短肽鏈,結(jié)構(gòu)片段如下:構(gòu)成細(xì)菌細(xì)胞壁時以肽鏈進(jìn)行交織成網(wǎng)狀，單體以NAG、NAM和五肽為主,有一些不常見的氨基酸連在側(cè)鏈上。有些和高等動物透明質(zhì)酸相似，也有Nー乙酰葡糖胺單體。.透明質(zhì)酸由P-D葡萄糖醛酸和P-D葡糖胺重変交替聯(lián)接聚成,以Ppl-3背鍵連接，屬糖胺聚糖,結(jié)構(gòu)片段如下:透明質(zhì)酸主要存在于動物的結(jié)締組織中，以及關(guān)節(jié)腔,滑膜腔等。在某些細(xì)菌中也有此成分,如甲型鏈球菌,是唯一的人菌同源成分,所以易侵染?，F(xiàn)在透明質(zhì)酸是藥用和工業(yè)用品，醫(yī)藥用于眼科手術(shù),エ業(yè)用于化妝品用作保濕因子，應(yīng)用逐漸增多。三、復(fù)合糖（結(jié)合糖）糖可非糖物質(zhì)結(jié)合，如脂類及蛋白質(zhì)，共價結(jié)合形成糖脂或糖蛋白,或蛋白多糖。前述的肽聚糖實際就屬結(jié)合多糖。在雜聚多糖和結(jié)合糖之間也沒有明顯界線,如糖蛋白和蛋白多糖,這里就是說,非糖組分較大則看作結(jié)合糖，二者共價結(jié)合在ー起,而不是作為基團(tuán)存在。糖蛋白的功能較多，結(jié)構(gòu)也不淸,如血漿糖蛋白、免疫球蛋白,粘液粘蛋白、及在消化道和唾液中的糖蛋白等。糖脂是糖與脂之間通過糖昔鍵連接的,如腦背脂類，神經(jīng)節(jié)甘脂類等，還有脂多糖。［田老題］.糖類是ー類什么物質(zhì),對生物有什么作用?.單糖的同分異構(gòu)體是怎樣產(chǎn)生的?.如何用簡便方法鑒別糖類?.單糖怎樣聚合成多糖,同聚多糖和雜聚多糖在結(jié)構(gòu)上有何區(qū)別?教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時】第15講:多糖的分解;葡萄糖的分解途徑;第29-30學(xué)時?！窘虒W(xué)目的和要求】了解淀粉、糖原、麥芽糖等在動植物體內(nèi)的降解過程?！窘虒W(xué)重點與難點】代謝的概念；淀粉ワ糖原的降解。第十章糖代謝第一節(jié)多糖與寡糖的分解和轉(zhuǎn)運(yùn)ー、代謝的概念.代謝（metabolism）概念是指活細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的所有化學(xué)反應(yīng)（包括能量變化）的總稱。和生物化學(xué)反應(yīng)是同義語。但現(xiàn)在很多生化反應(yīng)可以在體外模擬進(jìn)行,所以代謝就是指生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)。化學(xué)反應(yīng)的類型很多,按有機(jī)化學(xué)反應(yīng)類型有取代反應(yīng)、消去反應(yīng)、加成反應(yīng)、重排反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等,按反應(yīng)歷程分離子型反應(yīng)和自由基反應(yīng),按酶促反應(yīng)有氧化還原反應(yīng)、基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)（相當(dāng)取代反應(yīng)）、水解反應(yīng)（也是取代反應(yīng)）、異構(gòu)反應(yīng)（相當(dāng)重排反應(yīng)）、合成反應(yīng)（相當(dāng)加成反應(yīng)）、縮合反應(yīng)（相當(dāng)消去反應(yīng)）等。代謝除上述化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致的物質(zhì)轉(zhuǎn)化外，還包括能量和信息的代謝。能量代謝離不開物質(zhì)變化,物質(zhì)代謝也離イ〈開能量變化。根據(jù)物質(zhì)的變化,?般將代謝反應(yīng)分為兩類,分解代謝與合成代謝。分解代謝反應(yīng)又叫異化作用。是大分子降解為小分子，同時釋放能量，例如糖酵解中葡萄糖生成小分子丙酮酸或乙醇。合成代謝反應(yīng)也叫同化作用。多是由小分子物質(zhì)合成大分子或聚合成高分子化合物。小分子可以是簡單的無機(jī)物,也可以是有機(jī)物。在合成代謝反應(yīng)中,常需要供給能量。.生物代謝的一般特點生物體內(nèi)的代謝反應(yīng)與自然界中其它化學(xué)反應(yīng)相比，有以下一些特點（特征）（1）生物體內(nèi)的代謝反應(yīng)全部山悔催化完成。（2）代謝反應(yīng)條件和緩穩(wěn)定。（3）代謝受生物u身的調(diào)節(jié)——代謝可調(diào)節(jié)性。（4）代謝反應(yīng)的區(qū)域化。（5）代謝反應(yīng)的有序性。生物體內(nèi)的很多代謝反應(yīng)并不是單ー的，往往是很多反應(yīng)連在ー起，形成一個反應(yīng)序列。可以是直鏈?zhǔn)降?也可以是分枝的,還有是循環(huán)圈式的。很多代謝反應(yīng)的序列比較固定,通常稱這樣ー個有序的反應(yīng)序列為?個代謝途徑。二、動物對糖類的消化與吸收糖類在動物體內(nèi)的水解稱為消化,消化后由腸細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)到血液中稱吸收，然后由血液運(yùn)往周身。.多糖的消化人類攝入體內(nèi)的糖類中可消化的多糖主要有植物淀粉和動物糖元可以消化,消化的能為a-淀粉酶。產(chǎn)生aー淀粉酶主要是唾液腺和胰腺。唾液中aー淀粉酶很少,淀粉在口腔中只消化一小部分。胃中不分泌a-淀粉酶,但胃酸可少量水解淀粉。胰腺是aー淀粉酶分泌主要場所。aー淀粉酶水解淀粉是水解a-1.4背鍵，從中間內(nèi)切作用,全打斷淀粉生成麥芽糖、異麥芽糖及4~9個葡糖的糊精。水解產(chǎn)物是極限糊精、麥芽糖和葡糖的混合物。.寡糖及雙糖的消化人類可以消化水解的:糖主要是麥芽糖、蔗糖、乳糖及小分子糊精，小腸含有麥芽糖酶、蔗糖酶、乳糖酶，可將上述二糖水解為單糖,即葡糖、果糖、半乳糖而被吸收。食入的纖維素及多聚戊糖不能消化吸收。.糖在腸內(nèi)吸收單糖容易在腸腔中被吸收,但吸收速度不同。速度為半乳糖〉葡糖〉果糖〉甘露糖,木糖〉阿拉伯糖。糖的吸收是一種協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)，即隨Na+吸收而進(jìn)入的,即不直接依賴能量,但轉(zhuǎn)運(yùn)離子濃度梯度也是能量，在濃度差下伴隨進(jìn)入細(xì)胞,可能也有專?載體。動物細(xì)胞中還有一種變旋酶,可使a、p-D葡糖互變達(dá)到平衡。二、植物體內(nèi)淀粉的水解植物積累淀粉的器官主要是種子及ー些貯藏根類,淀粉水解由aー淀粉酶和陽淀粉酶催化。a-淀粉酶是內(nèi)切淀粉酶，水解產(chǎn)物是小分子糊精為主,只能水解a-1.4苜鍵,水解速度很快,此前往往只存在于發(fā)芽的種子中，如麥芽中含量豐富。レ淀粉醜又叫al.キ葡萄糖基一麥芽糖基水解前,水解產(chǎn)物是麥芽糖，屬外切淀粉酶。田淀粉酶是從非還原末端切下麥芽糖，遇分枝處產(chǎn)生異麥芽糖。a和陽淀粉酶只能水解淀粉達(dá)45—55%左右,剩下的分支組成一個淀粉酶不能作用的糊精——稱極限糊精。植物體內(nèi)有?種脫枝酶,或稱R醜,水解a-1.6苜鍵。植物體內(nèi)還有一種淀粉磷酸化醜,催化淀粉產(chǎn)牛.葡糖レ磷酸，必須磷酸存在。植物不存在吸收問題，水解為葡糖還要轉(zhuǎn)化為蔗糖運(yùn)走，或直接用于呼吸分解。蔗糖水解山蔗糖酶完成，轉(zhuǎn)化由蔗糖合成酶完成:非綠色組織UDPG+果糖=f蔗糖+UDP綠色組織中UDPG+果糖6?磷酸=磷酸蔗糖+UDP。此外,微生物可分解幾乎所有的糖類。【教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時】第16講:葡萄糖的分解途徑;第31-32學(xué)時。（教學(xué)目的和要求】了解葡萄糖在生物細(xì)胞內(nèi)的分解途徑?！窘虒W(xué)重點ワ難點】糖酵解途徑、檸檬酸循環(huán)、磷酸戊糖途徑。第二節(jié)葡萄糖的分解代謝途徑葡糖的分解也是多個反應(yīng)オ完成的,其分解途徑也不止ー種。多條代謝途徑的存在也是適應(yīng)自然環(huán)境的結(jié)果,有效地保證糖分解代謝進(jìn)行，維持生命活動正常。ー、糖酵解途徑EMP糖酵解途徑是糖代謝分解的基本途徑,廣泛存在于所有生物細(xì)胞中,由于開始是在微生物發(fā)酵中發(fā)現(xiàn)（酒精發(fā)酵），所以稱為糖酵解。糖酵解途徑是山多位生物化學(xué)家努力完成,其中Embden、Meyerhof和Pamas三位貢獻(xiàn)較大，為紀(jì)念他們,將糖酵解途徑稱作EMP途徑。.途徑特征:糖酵解底物為葡萄糖，經(jīng)十步酶促反應(yīng)生成丙酮酸。反應(yīng)在細(xì)胞液中進(jìn)行，整個反應(yīng)不需分子氧。又稱分子內(nèi)呼吸。丙酮酸去路:在有氧條件下，繼續(xù)進(jìn)入另ー個分解途徑——三撥酸循環(huán);在無氧條件下脫瘦并還原生成乙醇（酵母、植物），或宜接還原為乳酸（動物）。在微生物中，有些是無氧產(chǎn)生乙醇，有些是無氧產(chǎn)生乳酸,如酸奶制作。.代謝反應(yīng)整個代謝途徑如下：整個途徑有10步反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)果是：ー葡糖分子形成2分子丙酮酸，2分子NADH,4分子ATP。但葡糖和果糖磷酸化用共2ATP,凈剩2ATP,還形成1分子水。NADH在線粒體中氧化可產(chǎn)生3分子ATP,所以糖酵解等于生成8分子ATP。但NADH不能且接進(jìn)線粒體，需通過?種轉(zhuǎn)換將2H交換進(jìn)去，交換中會消耗掉?個ATP的能量,所以一般書中寫生成6個ATP,胞液中NAD,有限，如果得不到氧化,NADH只好還原丙酮酸——生成乳酸。在酵母菌中則丙酮酸脫竣生成乙醛,NADH還原乙醛生成乙醇——這即是酒精發(fā)酵。糖酵解途徑（無氧呼吸）不消耗氧,這一途徑所有生物基本都有，也可以證明生物起源的同源性。另外，酵解產(chǎn)生的磷酸二羥丙酮可直接竣化生成草酰乙酸一再還原為蘋果酸進(jìn)入線粒體,還原可用NADH,也可用NADPH。進(jìn)線粒體可再轉(zhuǎn)化為丙酮酸或草酰二酸,作為草酰乙酸補(bǔ)充途徑。二、三較酸循環(huán)途徑(檸檬酸循環(huán))三竣酸環(huán)又叫TCA環(huán),Krebs環(huán)。循環(huán)包括兩部分,丙酮酸脫酸和檸檬酸環(huán)。.丙酮酸脫竣丙酮酸在細(xì)胞液中不能繼續(xù)氧化，必須進(jìn)入線粒體,進(jìn)行氧化脫竣,生成乙酰CoA,即活化乙酸，才能進(jìn)三段酸環(huán)中進(jìn)?步氧化,最后形成COユ和H2O。在原核生物中也有TCA環(huán),但無線粒體,是在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行,牛.物氧化在質(zhì)膜內(nèi)膜上發(fā)生。丙酮酸在線粒體中脫竣是由丙酮酸脫氫酶系來完成。此酶是多酶復(fù)合體,共有三個酶構(gòu)成，位于線粒體內(nèi)膜上，原核生物也是多酶體系,三個隨El、E2、E3還有6種輔助因子。①丙酮酸脫凌醉(El)TPP為輔酶②ニ氫硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶(E2)硫辛酸為輔酶,還有CoASH③ニ氫硫辛酸脫氫酶(E3)此酶有輔基FAD,還有輔酶NAD卡,以及Mg^離子參加。丙酮酸脫氫能系也是ー個調(diào)節(jié)前和限速酶，其中:乙酰CoA和NADH都對此酶系抑制，乙酰CoA抑制E2,NADH抑制E3。抑制效應(yīng)可被CoA和NAD’逆轉(zhuǎn)。.三竣酸循環(huán)的反應(yīng)是ー個循環(huán)反應(yīng)圈,ー圈共十步反應(yīng)。乙酰CoA加入后第一產(chǎn)物是三按酸，檸檬酸,故名之。.三竣酸循環(huán)的調(diào)節(jié)酶及能量轉(zhuǎn)化循環(huán)中大多反應(yīng)是可逆的，有三處不可逆，即檸檬酸合成，異檸檬酸脫段(實際是草酰琥珀酸脫凌)和aー酮戊二酸脫段,這三步也都是調(diào)節(jié)酶，尤其是檸檬酸合成酶，是限速酶。其中蘋果酸f草酰乙酸ー步,是不利于正反應(yīng)的，在體外單獨反應(yīng)不能進(jìn)行，在TCA環(huán)中可能在草酰乙酸過度消耗下，二者濃度懸殊時可以正反應(yīng)。草酰乙酸和aー酮戊二酸常離開循環(huán),用于天冬氨酸和谷氨酸合成，維持循環(huán)要補(bǔ)充?！Q回補(bǔ)。一般是回補(bǔ)草酰乙酸，途徑有二:(1)丙酮酸+CO2+ATP+H2O ＞草酰乙酸+ADP。(2)磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)+CO2+GDP ＞草酰乙酸+GTP在循環(huán)中，除琥珀酸脫氫能外，輔醜脫氫都是NAD，全反應(yīng)結(jié)果為:1丙酮酸+1GDP+1FAD+4NAD++3H20f3cO2+1GTP+1FADH2+4NADH(4H+)(4NAD+中包括丙酮酸脫竣的1個),但脫下的5對氫經(jīng)電子傳遞可與分子02形成5分子水,凈耗水2個分子。(應(yīng)該消耗3分子水)NADH在線粒體呼吸鏈中氧化,其P/O比為3,即可生成3分子ATP,而FADH2的P/O為2I可生成2ATPo一分子丙酮酸總共生成4X3+1X2+1=15ATP。ー葡糖可生2分子丙酮酸,可產(chǎn)生30ATP,產(chǎn)能較多。如果將糖酵解算在內(nèi)，酵解產(chǎn)2NADH和2個ATP,相當(dāng)于8ATP,所以一分子葡糖完全氣化可產(chǎn)生38ATP。一摩爾葡糖完全氧化自山能686大卡,ATP水解為7.3大卡，7.3X38=277.4——277.4+686=40.4,如果按36ATP算,轉(zhuǎn)化率為38.3%,轉(zhuǎn)化率比較髙。但外源NADH進(jìn)線粒體才能氧化，進(jìn)線粒體時要交給FAD,結(jié)果少生成2個ATP,所以書中常寫生成36ATP。三、戊糖磷酸途徑此途徑也叫已糖支路HMS、HMP、PPP途徑等。在胞液中進(jìn)行。.途徑的代謝反應(yīng)反感式:.能量及物質(zhì)轉(zhuǎn)化,分子葡糖每次脫去?分子CO2,生成-分子核酮糖和2分子NADPH,總反應(yīng)為:葡萄糖+ATPー葡萄6ー磷酸+ADP葡萄糖6ー磷酸+2NADP*+H20f核酮糖5ー磷酸+2NADPH(2H*)3分子核酮糖5ー磷酸ー2分子果糖6ー磷酸+1分子甘油醛3ー隣酸,如果按葡糖脫瘦5次全轉(zhuǎn)化為CO2,則可生成10NADPH。在整個反應(yīng)中轉(zhuǎn)化形成五碳糖三種，四碳糖1種，七碳糖ー種?？梢哉f中間產(chǎn)物從C3-C7碳全有。生成的NADPH是無法直接氧化，主要用于脂肪合成或其它合成反應(yīng)。要進(jìn)線粒體，只能轉(zhuǎn)化為FADHz,只能生成2分子ATP。.途徑的特點:此途徑:(1)在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行(2)不需分子氧(3)NADP+為脫氫酶輔防(4)不直接產(chǎn)生ATP(5)中間產(chǎn)物有多種碳架從C3—C7。此途徑中葡糖6-磷酸脫氧酶是調(diào)節(jié)的，受NADPH反饋抑制。.途徑的生理意義(1)作為糖酵解和三.浚酸循環(huán)的補(bǔ)充途徑，在無氧時仍可氧化葡糖,提供NADPH。(2)為其他物質(zhì)合成提供碳架，此途徑中間產(chǎn)物有C3-C7碳架，例如核糖5ー磷酸可用于合成核酸,這是主要的意義,赤辭糖4ー磷酸和甘油醛可用于合成莽草酸,進(jìn)ー步合成芳香氨基酸，有利于蛋白合成,在植物還有利于木質(zhì)素等多種次生物質(zhì)合成。（3）形成的NADPH可用于多種合成途徑作供多I體,朮要是脂肪酸合成需大量NADPH,動物在紅細(xì)胞中用于還原谷胱甘肽。（4）此途徑可溝通糖酵解,在植物還可溝通光合作用的卡爾文循環(huán),卡環(huán)幾乎是此途徑的倒轉(zhuǎn)。【教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時】第17講:單糖的合成（光合作用和糖異生作用）;第33-34學(xué)時。【教學(xué)目的和要求】了解植物的光合作用及糖異生作用過程和生物學(xué)意義。【教學(xué)近點與難點】光合作用的原初反應(yīng),糖異生的調(diào)節(jié)。第三節(jié)單糖的合成ー、光合作用（一）光合作用的概念及意義.概念光合作用是綠色植物將光能轉(zhuǎn)化為生物可以利用的化學(xué)自由能的過程。如果準(zhǔn)確講:是綠色植物分解水釋放〇2,還原CO2為有機(jī)碳,將光能轉(zhuǎn)變?yōu)樯锟傻糜玫幕瘜W(xué)自由能過程。在這?系列過程中,二氧化碳被還原為有機(jī)碳,同時釋放出氧氣。光合作用的簡單化學(xué)式表示如ド:6CO2+12H2O—葉綠體ゆ―>C6Hl2。6+602+6H2O當(dāng)然,反應(yīng)是由一系列酶催化形成的反應(yīng)途徑,反應(yīng)途徑中有很多中間代謝產(chǎn)物,這些中間產(chǎn)物可以離開代謝途徑用于其他代謝中。凡具有光合作用能力的生物稱自養(yǎng)生物,主要為綠色植物及?些光合細(xì)菌。.意義:光合作用有三個重大意義:（1）同化太陽能為化學(xué)自由能存貯于有機(jī)物中。是地球上除核能外的所有能量來源。（2）同化無機(jī)碳為有機(jī)碳,構(gòu)成有機(jī)物的主要來源。是所有生物的食物來源。（3）釋放氧氣,維持生態(tài)環(huán)境平衡。其他星球無氧氣。（二）葉綠體與光合色素光合作用是生物界最重要的生化反應(yīng),屬于碳同化代謝。但只有綠色植物的葉綠體才能進(jìn)行光合作用（光合細(xì)菌不能進(jìn)行完整的光合作用）,綠色植物細(xì)胞中葉綠體數(shù)相差很大,葉片的葉肉細(xì)胞中可多達(dá)100從匕有的藻類細(xì)胞只有?個。.葉綠體的結(jié)構(gòu)扁橢園形（透鏡形）,普通光學(xué)顯微鏡下看不到,5~10微米大小,兩層單位膜,兩膜之間有一空間相隔,外內(nèi)膜不相聯(lián),內(nèi)膜不折疊（與線粒體不同）。葉綠體充滿基質(zhì),并懸浮?個層膜系統(tǒng)。這些層膜圍成多個扁平封閉的囊,叫類囊體,如餡餅?樣,多個類囊體疊垛ー起，叫基粒，單個的叫間質(zhì)片層。ー個葉綠體中基粒數(shù)不等,20~200個。.光合色素在葉綠體的基粒及片層中排列大量光合色素,有兩類:葉綠素和類胡蘿卜素。（1）葉綠素分子式:（2）類胡蘿卜素包括葉黃素和類胡蘿卜素。都屬于菇類化合物。胡蘿卜素又分為a、仇y二種。在葉中一般為B型。類胡蘿卜素不是光合主要色素,而是輔助色素,又稱天線色素,幫助接收光能。（三）光合作用的原初反應(yīng).光合作用中心和光色素系統(tǒng)上述很多色素分子構(gòu)成光合單位，排列有序,這種有序是靠色素蛋白質(zhì)形成ー個固定結(jié)構(gòu),色素不是游離的。在這個色素分子和色素蛋白形成的有序排列結(jié)構(gòu)中,有一部分是核心部位，稱光合作用中心。ー一就是能進(jìn)行原初反應(yīng)的核心結(jié)構(gòu)單位。在這個核心結(jié)構(gòu)單位中（光合作用中心中）,有一一個中心色素分子，葉綠素a,還有一個原初電子受體和一個原初電子供體。中心色素分子接受光量子（傳來的或車輻射來的）發(fā)生電子躍遷，躍遷后如不再傳遞則返回不做功，如傳遞,則需有另?分子接受,能接受電子的分子及其結(jié)構(gòu)體就是電子受體。那么電子躍遷轉(zhuǎn)移后,留下個電子空穴，還要有人補(bǔ)充。這個補(bǔ)充電子的分子集團(tuán)就是電子供體。光色素系統(tǒng)包括:最初電子供體―中間電子傳遞體ー原初電子供體ー中心色素分子一原初電子受體ー中間電子傳遞體f最終電子受體。在植物細(xì)胞中，光色素系統(tǒng)經(jīng)實驗表明有2套。證據(jù)是雙光增藍(lán)和紅降。根據(jù)中心色素分子的最大吸收峰稱為PSI和PSII,系統(tǒng)I和系統(tǒng)II（PSI700：PSII680）..光合原初反應(yīng)中的電子傳遞（1）電子傳遞的方向在原初反應(yīng)中，電子是從水傳到NADP+,中間山一系列電子傳遞體組成。中間遞體反復(fù)氧化還原，反復(fù)利用。（與呼吸鏈相似但組成不同。）電子傳遞方向是由相鄰電子遞體的氧化還原電位決定的，電位負(fù)值越大，還原カ越強(qiáng)，電子應(yīng)從甩位負(fù)值大流向負(fù)值小處,一流向正電位處，這是熱力學(xué)決定的,順能量梯度傳遞的。（2）電子傳遞鏈參加光反應(yīng)的所有電子遞體,按一定順序（氧化還原電位）排列起來就構(gòu)成一個鏈，稱電子傳遞鏈。關(guān)于鏈中有些成員目前還不十分清楚。在這個電子傳遞鏈中,進(jìn)行了一系列的氧化還原反應(yīng),但中間遞體是反復(fù)利用,最終受體不斷形成NADPH+ビ。最初電子供體幾廉價的水,取之不盡，取走電子后水被光解離,生成2ピ和1/202。生成的ビ最后與NADP,結(jié)合，并傳入電子成還原態(tài)NADPHo在電遞體之間,電勢落差超過30KJ/mol的ATP水解能,則形成ATP。因在光合過程中形成,故稱為光合磷酸化。光反應(yīng)的結(jié)果,是形成了還原態(tài)NAPPH和ATP,這都是高能量物質(zhì)，可用于碳同化中的還原過程及能量需要,所以又稱同化カ。.光合磷酸化在光反應(yīng)的電子傳遞過程中,形成ATP的過程主要在PSII和PSI之間，電勢落差在0.43伏，相當(dāng)于41KJ,遠(yuǎn)大于ATP水解能30KJ。但ATP形成是化學(xué)反應(yīng),要在電子傳遞過程中同這個化學(xué)反應(yīng)偶聯(lián)起來，需ー個偶聯(lián)因子。這ー偶聯(lián)因子已找到，有5個亞單位，具有ATP合成酶的性質(zhì)。四、光合作用的碳同化反應(yīng)COZ的同化形成糖,同化途徑有三條,卡爾文循環(huán)途徑,C4途徑和景天酸代謝途徑，但比較普遍存在的是卡爾文循環(huán)途徑:卡爾文循環(huán)途徑大致可分為三個階段:CO2的竣化PGA的還原及RuBP的再生。CO2的竣化分子式：是親核進(jìn)攻，直接加上去?的。核酮糖1.5二磷酸，先轉(zhuǎn)變成烯醇式。催化反應(yīng)的酶稱RuBP竣化酶。圖RuBP般化誨也簡寫為Rubisco,廣泛存在于葉綠體中，有8個大亞基和8小亞基，書上說，但文獻(xiàn)中都說有16對大亞基和16對小亞基,總共64個亞基。PGA的還原分子式：能量消耗：同化1分子CO2要消耗2分子ATP和2分子NADPH+ビ,如此計算，形成一分子葡萄糖需12ATP和12NADPH,這其中還不算RuBP再生能量需要。每再生一個RuBP還要消耗1個ATP,所以形成一個六碳糖要消耗18ATP,含能量140千卡，12NADPH含能量615千卡，總755千卡,葡萄為680千卡，轉(zhuǎn)化率達(dá)90%,效率非常高。RuBP的再生（更新）CO2粉化用掉了RuBP,須及時補(bǔ)充,這就是卡爾文循環(huán)。分子式：一個6碳糖和3個三碳糖可生成3個RuBP,整個卡爾文循環(huán)葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行。二、糖異生途徑所謂異生是指從非糖物質(zhì)合成葡糖的過程,例如食入的脂肪、蛋白質(zhì)、氨基酸及有機(jī)酸等等。.糖異生途徑的反應(yīng)如下：分子式可以看出,糖異生途徑基本就是糖酵解過程的逆轉(zhuǎn),中間產(chǎn)物是相同的。起點物是丙酮酸或草酰乙酸,終產(chǎn)物是葡萄糖。糖酵解中多數(shù)反應(yīng)是可逆反應(yīng),只有三步不可逆。所以,在這三步不可逆反應(yīng)中糖異生需走另外途徑繞過，這就是糖異生的關(guān)鍵處。.糖異生的三處關(guān)鍵反應(yīng)（D丙酮酸ー磷酸烯醉式丙酮酸糖酵解中，磷酸烯醇式丙酮酸ー丙酮酸這一步不可逆，丙酮酸激酶不催化逆反應(yīng)，須繞過此處，繞過方式是通過草酰乙酸返回。分子式:生成磷酸烯醇式內(nèi)酮酸即可按糖酵解逆反應(yīng)返回到甘油醛3ー磷酸和磷酸二羥內(nèi)酮,再經(jīng)醛縮酶催化逆反應(yīng)形成果糖1.6二磷酸。但問題在于，丙酮酸?；冈诰€粒中,不在細(xì)胞液中,所以丙酮酸要進(jìn)線粒體才能竣化產(chǎn)生草酰乙酸,丙酮酸可以自由通過線粒體。草酰乙酸不能通過線粒膜自由出入到達(dá)細(xì)胞液，而蘋果酸可以出來,所以草:酰乙酸要在三瘦酸環(huán)中按逆行反應(yīng)生成蘋果酸。分子式:蘋果酸再出線粒體來到細(xì)胞液，由蘋果酸脫氫酶催化脫氫生成草酰乙酸。從PEP到丙酮酸在酵解中產(chǎn)生一個ATP,而逆反應(yīng)則消耗2個ATP?所以糖異生是必須在能量充足條件下才能進(jìn)行。?般在肝細(xì)胞中進(jìn)行，肝血流量大，供氧充足。（2）果糖1.6二磷酸1果糖6-磷酸在糖異生逆行中,生成果糖1.6二磷酸后，此反應(yīng)再不能逆行轉(zhuǎn)為果糖6-磷酸，磷酸果糖激隨不催化逆反應(yīng)，須繞過。反應(yīng)由果糖二磷酸酶（過去稱果糖磷酸酯酶）催化：分子式：這?步反應(yīng)也是不可逆反應(yīng),在糖酵解中這?步正反應(yīng)消耗1分子ATP,而逆反應(yīng)卻不生成ATP。這ー步反應(yīng)是糖異生的關(guān)鍵反應(yīng)，也是糖異生的調(diào)節(jié)部位。果糖二磷酸酶是別構(gòu)酶，——可被AMP和2.6二磷酸果糖強(qiáng)烈抑制,而被ATP、檸檬酸、三磷酸甘油酸激活。（3）葡萄糖6ー磷酸ー葡萄糖果糖6ー磷酸可經(jīng)逆反應(yīng)生成葡糖6-磷酸，是可逆反應(yīng)。但葡萄糖要脫去磷酸基,須經(jīng)葡糖れ磷酸酶催化。已糖激酶不催化逆反應(yīng)。葡萄糖6ー磷酸+此。 葡糖6ー磷酸酶Mg"__,葡萄糖+百葡糖ヘ磷酸酶在腦和肌肉中不存在，原因可能腦和肌肉消耗糖多，不存在輸出。葡糖れ磷酸酶還可將葡糖運(yùn)送到血中去。整個途徑能量計算:2丙酮酸+2NADH++4ADP+2GDP+4H20 >1葡糖+2NAD++4ADP+2GDP+6Pi全過程共消耗6個ATP,而酵解過程產(chǎn)生2個ATP,糖異生相當(dāng)于消耗4個ATP,即凈損失4個ATP。.糖異生途徑的前體（1）凡是能轉(zhuǎn)化為両酮酸或草:酰乙酸的物質(zhì)均可轉(zhuǎn)為福糖。（2）生糖氨基酸。多數(shù)氨基酸（15個）可轉(zhuǎn)變?yōu)楸?只有亮氨酸、賴氨酸、色氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸不牛.糖。（3）肌肉劇烈運(yùn)動產(chǎn)生乳酸,可經(jīng)血液運(yùn)至肝臟進(jìn)入糖異生。（4）脂肪酸氧化產(chǎn)生的乙酰CoA可經(jīng)乙醛酸循環(huán)轉(zhuǎn)為草:酰乙酸進(jìn)入糖異生。但此途徑只限于植物。.糖異生的意義糖異生通過非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化為糖,為動物擴(kuò)大糖代謝底物來源,使之能徹底分解氧化供能。同時由于糖異生，使糖原合成原料增加,不只依賴于外源糖類攝入。并且體內(nèi)的脂肪也可經(jīng)糖異生轉(zhuǎn)化為糖（植物）,溝通糖和脂及蛋白質(zhì)之間的代謝。更主要意義在于動物運(yùn)動產(chǎn)生大量乳酸是代謝行路,只有通過糖異生オ能重新利用，否則積累過多產(chǎn)生毒素?！窘虒W(xué)內(nèi)容與學(xué)時】第18講:多糖與寡糖的合成;糖代謝的調(diào)節(jié);第35-36學(xué)時?！窘虒W(xué)目的和要求】了解多糖與寡糖在動植物體內(nèi)的合成途徑;了解糖代謝的調(diào)節(jié)概況?！窘虒W(xué)重點與難點】糖代謝的調(diào)節(jié)。第四節(jié)多糖及寡糖的合成ー、蔗糖與淀粉的合成.蔗糖的合成蔗糖的合成主要在細(xì)胞質(zhì)中,非?；钴S。CO2在葉綠體內(nèi)還原后，大多認(rèn)為是以三碳糖運(yùn)至細(xì)胞質(zhì),（有人認(rèn)為是磷酸二羥丙酮），進(jìn)ー步合成六碳糖再合成蔗糖。因六碳糖不易進(jìn)入葉綠體,而磷酸丙糖可通過ー種專ー載體Pi轉(zhuǎn)換器和Pi對等交換，將磷酸丙糖從葉綠體運(yùn)至細(xì)胞質(zhì)，合成磷酸果糖及磷酸葡萄糖——再合成蔗糖。（1）葡萄糖活化合成蔗糖前,葡糖要先與尿甘三磷酸結(jié)合,然后才能進(jìn)行合成。葡萄糖6磷酸,己糖磷酸變位酶 ?葡萄糖ー1ー磷酸葡萄糖ー1-P+UTP——焦璘酸化酶 >UDPG+Ppi（2）蔗糖合成:UDPG+果糖ー6-P磷酸蔗糖合成晦 ＞磷酸蔗糖+UDP磷酸蔗糖+ホ。—磷酸酯醉—-＞蔗糖+磷酸 這?途徑主要在綠色組織中進(jìn)行。此酶對UDPG有專ー性,并要求果糖為F6P。 在非綠色組織中,還有另?條途徑:UDPG+果糖 蔗糖合成酶 ＞蔗糖+UDP此酶對UDPG不專ー，也可利用其他糖件，如ADPG、GDPG、TDPG、CDPG都可以，并此合成途徑受產(chǎn)物濃度影響較大。.淀粉的合成植物的大部分組織或器官都能合成淀粉,合成最多的器官是種子及塊根塊莖。淀粉合成時葡萄糖也要活化成UTPG或ADPG,還要有引物，引物至少是麥芽二.糖。UDPG+引物葡糖n UDPG1LG＞ ＞引物葡糖n+1+UDP催化的酶叫尿甘二磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)葡萄糖甘酶,簡稱UDPG轉(zhuǎn)葡萄糖昔酶，過去也叫1ー磷酸葡萄糖尿許酰轉(zhuǎn)移酶。葡萄糖基接在非還原未端?？山尤氲街辨溨?也可加在支鏈上。催化淀粉合成的另?個酶是ADPG轉(zhuǎn)G酶,底物要求是腺甘二磷酸葡萄糖ADPG,也要求引物。此酶催化活性大,合成淀粉速度快，是主要的合成醒。此途徑是淀粉的主要合成途徑。二、糖原的合成糖原是動物淀粉,需要能量時能迅速水解,進(jìn)入代謝產(chǎn)生能量供應(yīng),這是脂肪和氨基酸所不及的。關(guān)鍵在于迅速,幾秒鐘見效——如激素作用,可迅速提髙血.糖。.糖原合成醒途徑此途徑是糖原合成主要途徑，反應(yīng)中需尿背酸參與，并需要至少4個葡糖的引物，引物提供非還原端的C4Y5H,即后續(xù)延長的尿甘葡糖基C1Y5H與多糖鏈上C4-OH脫水形成糖背鍵。催化的酶就叫糖原合成醜。分子式：其中葡萄糖1ー磷酸リ尿甘三磷酸結(jié)合稱為葡萄糖活化，活化過程等于消耗2個ATP。在植物體內(nèi)合成淀粉主要是山腺甘酸活化。糖原合成前是另構(gòu)前,還受共價調(diào)節(jié)。具體調(diào)節(jié)后面再講。.分枝酶增加糖原分枝糖原的分枝特別多，多枝處為a-1.6背鍵，是由分枝酶催化的，分支多的優(yōu)點在于合成和分解速度快,有多個生長點或降解點。但對于分支酶是否需要UTP活化支鏈書中未講,分枝處是?小段糖原鏈直接加上的,而不是ー個?個逐漸加上。分枝前攜帶ー小段多葡糖鏈，至少7個以上，將其轉(zhuǎn)移至一段直鏈葡萄糖基中的C6羥基上,直鏈的多糖受體鏈至少要!I個葡糖基。.糖原磷酸化酶途徑糖原磷酸化酶可催化糖原合成與降解的可逆反應(yīng),但反應(yīng)條件不同。在pH為酸性條件下，pH5時，催化合成活性大,在中性或偏堿時催化糖原分解活性大。動物細(xì)胞內(nèi)pH為7.41所以糖原磷酸化酶在細(xì)胞內(nèi)主要催化分解。分解產(chǎn)物為葡萄糖1ー磷酸。另外,磷酸濃度也影響催化活性,磷酸根濃度大時主要趨于分解糖原,磷酸根濃度小時オ催化合成。Pi/G-1-P濃度比值要小于3.6オ行，細(xì)胞內(nèi)則遠(yuǎn)大于此值,所以不利于合成。此前也是別構(gòu)能，效應(yīng)物是ATP和AMP。也有共價調(diào)節(jié)。第五節(jié)糖代謝的調(diào)節(jié)生物體內(nèi)各個代謝都受到機(jī)體自身的精確調(diào)節(jié),使代謝活動即滿足機(jī)體活動需要,又不致造成浪費(fèi)或失衡。對整個機(jī)體代謝的協(xié)調(diào)一般是由激素來進(jìn)行的，一種激素也可對不同途徑進(jìn)行同時調(diào)節(jié)或同步調(diào)節(jié)。ー、糖酵解的調(diào)節(jié)糖酵解是所有生物共有的糖代謝途徑，即為三竣酸環(huán)提供底物,又可在無氧下應(yīng)付能量供應(yīng)，同時也為其他合成反應(yīng)提供原料。對此調(diào)節(jié),歷來帀視,研究也多。糖酵解過程,有三步為不可逆反應(yīng),這三步正是糖酵解的調(diào)節(jié)部位,由三個調(diào)節(jié)酶控制:.磷酸果糖激酸(PFK|)此前是變構(gòu)前,是糖酵解過程的限速酶，也是糖酵解過程的巴斯徳效應(yīng)中心。在動物細(xì)胞此酶有4個亞基，有同工酶。其別構(gòu)效應(yīng)物主要有三個:ATP髙濃度ATP存在時,降低前對果糖6ー磷酸的親和カ,使Km增大。須提示的是此前可能有兩個ATP結(jié)合位點：ー個是調(diào)節(jié)別構(gòu)結(jié)合點，ATP結(jié)合后引起變構(gòu)對FF-P親和力降低，可被AMP競爭性解除。另ー個是催化ATP水解產(chǎn)生磷酸化的結(jié)合點,即磷酸化的催化結(jié)合位點。(2)檸檬酸作為負(fù)效應(yīng)物抑制酶PFKi活性,濃度高可加強(qiáng)ATP對酶的抑制(書中表示)，機(jī)理未講，可能是降低pH。(3)果糖ー2.6二磷酸(F2.6BP)正效應(yīng)物?？上鼳TP對醜PFKi抑制。此物來自果糖ー6-磷酸的磷酸化。當(dāng)葡糖水平降低,血糖過低時,胰高血糖素分泌,導(dǎo)致PFK2磷酸化f轉(zhuǎn)為果糖二磷酸酶ーF2.6BP分解，正效應(yīng)物消失,糖酵解減慢。當(dāng)葡糖豐富血糖高時一果糖二磷酸酶去磷酸基f轉(zhuǎn)為PFK2f使F2.6BP增多，正效應(yīng)增大,糖酵解加快。激素作用是對整體及整個細(xì)胞,作用的結(jié)果是快或慢都是統(tǒng)計數(shù)字,不是指某ー個反應(yīng)或酶。胰高血糖素是抑制PFK2活性的。PFKユ的雙重功能有利于調(diào)節(jié)和穩(wěn)定FBP的濃度及糖醉解的速度。.己糖激醜由葡萄糖磷酸化產(chǎn)生葡糖6ー磷酸，是己糖激酶催化（還有一種葡糖激酶），此酶可被產(chǎn)物G-6-P反饋抑制。一但要積累到ー定濃度。己糖激酶対葡糖的Km很?。╨OT-ioYmoi/L）,只有當(dāng)即不需能量，乂無糖原合成時,G-6-Pオ會積累一些，但對酶的抑制不大。.丙酮酸激酶丙酮酸激酶催化PEP生成丙酮酸,反應(yīng)不可逆,這一反應(yīng)也是控制糖酵解的出口。哺乳動物有四種同功酶，在不同組織受調(diào)節(jié)也不同,肝中為L型,肌肉中為M型,腦也為M型，其他組織一般都是A型。還有一種類型未查到。丙酮酸激酶效應(yīng)物主要有3個:（1）果糖ー1.6二磷酸——正效應(yīng)物。當(dāng)一個途徑前面產(chǎn)物對后面反應(yīng)的催化酶有激活作用，稱前饋激活。起加速反應(yīng)作用ーー以免中間產(chǎn)物積累。ATP——是負(fù)效應(yīng)物。當(dāng)ATP水平高時抑制此前活性。（3）丙氨酸是此酶別構(gòu)抑制劑。（4）長鏈脂肪酸、乙酰CoA也有抑制。二、三較酸循環(huán)的調(diào)節(jié)糖類在體外只有通過燃燒才能轉(zhuǎn)為CO2,能量轉(zhuǎn)化為熱能,并且釋放劇烈，無法控制,對生物來講是不能用這種方式獲得能量的。整個三殻酸環(huán)調(diào)節(jié)，可認(rèn)為有三個控制點,加上丙酮酸脫狡，可以說有4個控制點。但調(diào)節(jié)酶不止4個，因有多酶體系存在,如內(nèi)酮酸脫氫酶系和aー酮戊二酸脫氫酶系。三段酸環(huán)調(diào)節(jié)部位如ド:.丙酮酸脫氫酶系此酶系有三個酶,是ー個調(diào)節(jié)前系，調(diào)節(jié)作用如下:（1）丙酮酸脫氧酶（E1）,整個丙酮酸脫粉過程只有第一步脫竣反應(yīng)是不可逆的。從丙酮酸到乙酰CoA是糖代謝屮一個重要的分支點,受到嚴(yán)密的調(diào)控。(2)產(chǎn)物的反饋抑制丙酮酸脫浚時形成的兩個產(chǎn)物乙酰CoA和NADH都抑制此酶系。其中乙酰CoA抑制乙酰轉(zhuǎn)移酶E2,CoA可逆轉(zhuǎn)。而NADH抑制二氫硫辛酸脫氫酶E3,NAD+可逆轉(zhuǎn)。二者抑制效應(yīng)可被相應(yīng)的反應(yīng)物CoA和NADf逆轉(zhuǎn)。.檸檬酸合成的此酶是TCA環(huán)的限速前,為2個亞基二聚體,主要效應(yīng)物有3個:ATP是負(fù)效應(yīng)物，可增加能對乙酰CoA的Km值，即降低親和カ。NADH是負(fù)效應(yīng)物。(3)琥珀酰CoA水平升高可競爭抑制酶結(jié)合乙酰CoA。長鏈脂酰CoA也是競爭抑制劑。.異檸檬酸脫氧酶調(diào)節(jié)取決于能荷或ATP/ADP和NADH/NAD+比值。ATP一負(fù)效應(yīng)物，抑制活性，ADP正效應(yīng)物,激活酶，降低Km值。NADH一負(fù)效應(yīng)物，抑制活性，NAD+激活。.aー酮戊二酸脫氫酶系調(diào)節(jié)作用ワ丙酮酸脫氫酶系相似。ATP,GTP為負(fù)效應(yīng)物抑制酶系活性(抑制E1)。NADH為負(fù)效應(yīng)物抑制二氫硫辛酸脫氫能E3。(3)城珀酰CoA為負(fù)效應(yīng)物抑制E2o三、磷酸戊糖途徑的調(diào)節(jié)此途徑中主要有兩個調(diào)節(jié)部位,加上己糖激酶是3個部位,調(diào)節(jié)主要氧化階段。非氧化階段的己糖再生過程沒有調(diào)節(jié)。.葡萄糖6ー磷酸脫氫酶此酶是限速酶,是調(diào)節(jié)前，或者說是是別構(gòu)酶。負(fù)效應(yīng)物為NADPH,受NADP,激活,活性受ANDPH/NADP+比值調(diào)節(jié)。.れ磷酸葡萄糖酸脫氫酶也是調(diào)節(jié)酶,受NADPH抑制，NADP+激活，是否受核酮糖5ー磷酸抑制不清楚。.己糖激腦同糖酵解ー樣,由葡萄糖轉(zhuǎn)為葡萄糖6ー磷酸進(jìn)入途徑入口。此調(diào)節(jié)也不是市要的?！舅伎碱}】.什么是代謝,生物代謝有何特點?.動物能消化哪些糖類，降解淀粉的酶有哪幾種,由什么器官分泌?.福萄糖的分解代謝有哪幾種途徑,相互有何聯(lián)系?.糖分解代謝如何進(jìn)行自身調(diào)節(jié)?.什么是糖異生作用,對動物有何意義?糖異生和糖酵解之間如何調(diào)控?.糖原的分解與合成是如何調(diào)節(jié)的?有哪些激素參與?.光合作用有哪些色素參加,光合色素對光吸收有何特點?【教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時】第19講:37-38學(xué)時;脂肪的分解代謝【教學(xué)目的和要求】了解動物對脂肪的消化吸收:脂肪及磷脂的降解;脂肪酸的氧化過程及酮體代謝、植物的乙醛酸循環(huán)?！窘虒W(xué)重點與難點】脂肪酸的氧化及酮體代謝。第十一章脂類代謝第一節(jié)脂肪的分解代謝ー、脂肪的消化與吸收.脂肪的消化脂肪在動物消化道中水解過程稱為消化。(1)消化部位消化脂肪部位在小腸,主要在十二指腸。因胰腺和膽囊都開口于十二指腸,可分泌脂肪酶和膽汁,但膽汁來源于肝。(2)水解脂肪的酶胰腺分泌多種酶,除脂肪前外還有膽固醇酯酶和磷脂酶。脂肪酶有兩種，另有?種輔脂酶:①胰脂肪酶也叫三酰甘油酯脂肪酶,過去也叫aー脂肪酶,催化甘油三酯的aー酯鍵水解,產(chǎn)物為2分子脂肪酸和一分子ーー酯酰甘油,也叫2ー甘油ー酯或卜油ー酯。此酶也可水解除P-酯鍵,但作用很慢。②單酯酰廿油單酯脂肪酶過去叫P-脂肪前，專門水解脂肪的P?酯健。(有書上講是三種酶，還有廿油二酯脂肪酶。還有書上講甘油ー酯由磷脂酶Aユ催化水解)。③輔脂酶也叫共脂肪酶,為10KD蛋白,功能是吸引并將胰脂肪酶固定在油相表面,使胰脂肪酶易發(fā)揮作用,催化油相內(nèi)的甘油三酯水解。(3)膽汁的作用膽汁可促進(jìn)脂類的乳化和溶解,具有幫助脂肪消化作用，同時也具有協(xié)助吸收的作用。.消化物的吸收脂肪經(jīng)過消化后，產(chǎn)生脂肪酸、甘油、及甘油?酯。甘油與膽汁酸鹽乳化成混合微因，具有很大極性,可穿過小腸粘膜細(xì)胞表面的水屏障，由腸細(xì)胞吸收。そ油、短鏈及中等長度鏈脂肪酸,易被腸粘膜直接吸收，進(jìn)入門靜脈。但長鏈的脂肪酸也吸收。甘油三酯的脂酸如果是短或中鏈，未被消化也可被吸收一部分。關(guān)于磷脂和膽固醉的水解和吸收將在后面介紹。植物的脂肪水解,一般在乙醛酸體中進(jìn)行,植物脂肪多貯薦在園球體(乙醛酸體)及高等基體內(nèi)。植物脂肪酶有自我催化物點，即在酸性大時活性增加,所以水解后脂酸增多,水解更快，所以植物油料在高溫多濕情況ト,脂酶活性加大,易發(fā)生變質(zhì)。二、甘油的代謝脂肪水解產(chǎn)生的甘油被吸收后,基本上有兩個去路:ー是帀新用于脂肪及磷脂的合成;二是甘油被磷酸化為磷酸甘油,再經(jīng)aー磷酸甘油脫氫酶氧化為磷酸二羥丙酮,可進(jìn)入糖酵解途徑，也可以進(jìn)入糖異生途徑。三、脂肪酸的氧化.脂肪酸進(jìn)入線粒體(1)脂肪酸的活化脂肪酸在氧化前先要形成脂酰CoA。是由脂肪酸硫激酶催化,也叫脂肪酰CoA合成前。R-COOH+ATP+CoA一脂肪酸硫激酶Mg >R-CO-S-CoA+AMP+PPi此酶在胞漿和線粒體中都有，但線粒體中的只能活化12個C以下的小分子脂酸,胞漿中的多在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上,又叫內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脂酰CoA合成酶。反應(yīng)中消化兩個高能鍵,消耗1個ATP,生成AMP和焦磷酸。實際這?反應(yīng)很難進(jìn)行,逆反應(yīng)很快。但由于焦磷酸可被焦磷酸酶迅速水解,オ使反應(yīng)幾乎不可逆。(2)脂肪酸跨膜進(jìn)入線粒體叩氧化在動物中是在線粒體中進(jìn)行?；罨闹oA要進(jìn)入線粒體才能氧化，小分子脂肪酸可直接進(jìn)入線粒體再活化。大于12c的脂肪酸形成CoA形式后進(jìn)線粒體困難,但有?種引導(dǎo)物叫肉毒堿Carmitine,和脂酰CoA結(jié)合后能進(jìn)入線粒體。.脂酰CoA的ケ氧化途徑關(guān)于"氧化是本世紀(jì)初1904年由Knoop發(fā)現(xiàn)的。發(fā)現(xiàn)進(jìn)食帶奇數(shù)脂肪酸側(cè)鏈的苯基脂肪酸時排苯甲尿酸,進(jìn)食偶數(shù)側(cè)鏈的排苯乙尿酸，由此推論氧化是在p~C位上進(jìn)行的。所以稱為陽氧化。所有P?氧化途徑的前都在線粒體中。反應(yīng)共四步:脫氫、加水，再脫氫、硫解:(1)脂酰CoA的a.p-C脫氫——脂酰CoA脫氫能催化，以FAD為輔隨(輔基?)也有書上寫FMN為輔基的。a0ー烯脂酰CoA加水反應(yīng)——也叫水化反應(yīng)，山水合酶(或水化酶)催化。a.p-烯脂酰CoA乂叫屋反式烯脂酰CoA。L-p-羥脂酰CoA脫氫由L-［し羥脂酰CoA脫氫酶催化，NAD+為輔前(基)Bー酮脂酰CoA硫解,由田酮脂酰CoA硫解酶催化，也叫硫醇脂酶。反應(yīng)結(jié)果,生成比原脂肪酸少2個碳的脂酰CoA和一個乙酰CoAo硫解酶有3種,催化不同長度C鏈裂解。脂酰CoA脫氫酶也三種,催化C鏈長度為C4-C6,C6—C14,C]4一C|8。上述四步反應(yīng)原則上都可逆，但由于自由能變化,幾乎不可逆，尤其是硫解自由能為ー28.03"下ー次卩-氧化仍看復(fù)上述四步反應(yīng),直至全部轉(zhuǎn)為乙酰CoA為止。每一次P-氧化,都生成?個乙酰CoA和少2個C的脂酰CoA,生成?個FADH2和1個NADH+H+?如果以軟脂酸(棕檀!酸)的氧化進(jìn)行能量計算,有16個C,可以進(jìn)行7次。一氧化,生成8個乙酰CoA,7個NADH和7個FAD%?？砂?個NADH氧化產(chǎn)生3個ATP,!個FADH,氧化產(chǎn)生2個ATP,可生成7X3+7X2=35ATP,。1個乙酰CoA可產(chǎn)生12個ATP,8個乙酰CoA可產(chǎn)生8X12=96ATP?？偣部僧a(chǎn)生96+35=131個ATP。脂肪酸激活用去ー個ATP,所以ー個軟脂酸可產(chǎn)生130個ATP。但脂酸激活時用去2個高能健,實際相當(dāng)于2個ATP,所以，嚴(yán)格說是產(chǎn)生129個ATP。一分子脂肪有3個脂肪酸和1分子甘油，全部氣化右產(chǎn)生至少400個ATP。而1分子葡萄糖只有36或38ATP,1分子脂肪相當(dāng)于10分子葡萄糖。所以脂肪是含能量最高的代謝底物。但脂肪的運(yùn)輸和分解速度都不如葡萄糖快，尤其是在劇烈運(yùn)動時。.脂肪酸的其他氧化途徑(1)不飽合脂肪酸的氧化其氧化過程大致和ル氧化相似，但遇到有雙鍵外，且雙鏈不在。位時,須借助丁一脂酰CoA異構(gòu)酶將雙鍵移位。例如:RC=C-C-CO-S-CA脂酰CoA異構(gòu)酶__>R-C=C-CO-S-CoA移位后可免去脫氫?步,直接水化反應(yīng)。對多不飽合脂酸也?樣,如亞油酸、亞麻酸。這種烯脂酰CoA異構(gòu)酶，不但可以將雙鏈移位，還可以將順式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為反式結(jié)構(gòu),否則不能水化，不飽合脂酸中的雙鍵大多是順式結(jié)構(gòu)。(2)奇數(shù)碳脂肪酸氧化有些生物體內(nèi)有奇數(shù)C脂酸，反復(fù)氧化后,最后剩下丙酰CoA,不能進(jìn)入三粉酸環(huán)。對其繼續(xù)氧化途徑有以下兩條:①轉(zhuǎn)化為琥珀酰CoA進(jìn)TCA環(huán):此輔酶在大鼠肝臟中是腺背鉆胺素。②通過パ丙酸支路形成乙酰CoA-TCA環(huán)。這一途徑在植物和微生物中較普遍。(3)脂肪酸的aー氧化首先在植物中發(fā)現(xiàn)此途徑，后來發(fā)現(xiàn)動物中也存在。這一途徑的重要性還不清楚，似乎不主要。在此系統(tǒng)中僅以游離脂肪酸為底物,直接涉及到分子02參與,產(chǎn)物可以是D-aー羥脂肪酸,也可以是少ー個碳的脂酸。這?途徑的意義可能在于為P-氧化開辟道路，移去隙礙基團(tuán)。(4)脂肪酸的3ー氧化特點是在另一端——CH3末端被氧化。在動物體中12個C以上脂酸可以p-氣化,12c以下脂酸可發(fā)生3ー氧化產(chǎn)生二竣酸和乙酰CoA.結(jié)果是少2個C的:陵酸。例如11碳酸?>9C二羥酸,9c酸f7c二竣酸。加氧化涉及未端甲基的羥基化,形成ー級爵酸，并繼續(xù)氧化成醛再成酸。這?途徑在微生物中可分解姪類的甲基,如清除不油污染等,在生物體內(nèi)并不重要。四、乙醛酸循環(huán)在動物組織內(nèi),脂肪酸的P-氧化主要在線粒體中進(jìn)行。植物體內(nèi)的脂肪酸叩氧化,在個別情況下在線粒體進(jìn)行,但占很小比例。在ー些油料植物種子萌發(fā)時,有大量脂肪酸P-氧化,都在乙醛酸體中進(jìn)行。萌發(fā)時，乙醛酸體數(shù)量明顯增多。.乙醛酸循環(huán)的代謝反應(yīng)此循環(huán)共5步,與三羥酸循環(huán)有些相似,比TCA環(huán)多兩個關(guān)鍵酶:異糖檬酸裂解酶和蘋果酸合成酶。在ー個循環(huán)中,消耗2分子乙酰CoA,生成一分子琥珀酸和1分子NADH。反應(yīng)如下:.琥珀酸的去向認(rèn)為是先轉(zhuǎn)化成蘋果酸,再進(jìn)入其它代謝。琥珀酸可以從乙醛酸體轉(zhuǎn)運(yùn)至線粒體進(jìn)入TCA環(huán),與CoA結(jié)合生成琥珀酰CoA,沿TCA環(huán)脫氫，產(chǎn)生延胡索酸，再水化生成蘋果酸。(1)蘋果酸繼續(xù)沿TCA環(huán)運(yùn)行一再脫氫生成草酰乙酸，轉(zhuǎn)化為aー酮戊二酸用于合成天冬氨酸或谷氨酸。或徹底氧化掉。(2)蘋果酸也可在線粒體脫竣生成內(nèi)酮酸，再合成丙氨酸。脫竣由蘋果酸酶催化。據(jù)說此蘋果酸酶有兩種，或是ー種酶可以用兩種輔解，即能利用NAD+又能利用NADP+。另外通過生成Xー堿成=酸和草酰乙酸，可用于合成氨酸在細(xì)胞質(zhì)中可轉(zhuǎn)化為丙酮酸(走PEP)生成丙氨酸，五、酮體代謝酮體是指動物組織或細(xì)胞中的乙酰乙酸、D-？?羥丁酸和內(nèi)酮三種物質(zhì)。在人的正常代謝情況下，血液中酮體很少，尤其是丙酮含量極低微。.酮體的生成主要在肝、腎細(xì)胞中產(chǎn)生，原料是乙酰CoA。肌肉中的乙酰CoA在線粒體中產(chǎn)生就進(jìn)入TCA環(huán),但肝腎細(xì)胞中乙酰CoA還有另?條去路,即產(chǎn)生酮體。合成過程如下:當(dāng)饑餓、或糖尿病等情況ド,糖代謝受阻，機(jī)體能量供應(yīng)得不到充足的糖分氧化,就會促使脂肪組織中大量脂肪水解，向肝臟運(yùn)輸，這稱為脂肪動員。.酮體的分解在肌細(xì)胞中線粒體中:(1)ケ羥丁酸分解(2)乙酰乙酸還可直接在乙酰乙酸CoA合成酶催化下,直接與CoA結(jié)合f乙酰乙酸ーCoA(3)丙酮含量較前二者少,可氧化為丙酮酸或隨尿排出,過多時也可經(jīng)肺呼出小部分?！窘虒W(xué)內(nèi)容與學(xué)時】第20講:脂肪的生物合成;39Y0學(xué)時。【教學(xué)目的和要求】了解脂肪酸及脂肪的合成過程:菇類及畫體的合成路線;以及脂肪酸和膽固醇合成的調(diào)節(jié)?！窘虒W(xué)重點與難點】軟脂酸的合成及調(diào)節(jié)。第二節(jié)脂肪的生物合成ー、脂肪的合成脂肪的合成場所是細(xì)胞質(zhì)，(外國書上說是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上)，合成原料是磷酸甘油和一定碳鏈長度的脂肪酰CoA,磷酸甘油主要來自糖酵解產(chǎn)生的磷酸二羥丙酮,在aー磷酸甘油脫氫酶作用下還原為磷酸甘油。脫氫酶以NADH為輔基。——反應(yīng)過程前已講過。另外脂肪水解產(chǎn)生的甘油也可再用于合成。甘油在甘油激酶作用ド生成磷酸甘油。磷酸甘油和脂酰CoA縮合由酰基轉(zhuǎn)移酶催化，叫甘油磷酸脂酰轉(zhuǎn)移酶。反就如下:Ri多為飽合脂酸,R2多為不飽合脂酸。實際就是酯化反應(yīng)。前兩步縮合反應(yīng)生成磷脂酸,即是甘油三酯的前體,也是合成磷脂的前體。?般在細(xì)胞內(nèi)游離含量極低。磷脂酸再合成甘油三酯,須先脫去磷酸基，是一水解反應(yīng)。由磷脂酸磷酸酶催化,形成a.p甘油二酯。此酶和磷脂酶C不是同一個酶,磷脂酶C是將磷脂上磷酸基連同側(cè)鏈ー同水解下，但水解鏈?zhǔn)签`樣的。在動物體內(nèi),脂肪合成主要在脂肪組織及肝臟,植物則多種細(xì)胞均合成,但油性種子細(xì)胞中合成多。甘油可來自酵解,但脂肪酸來源可能是自行合成。因脂肪酸在細(xì)胞之間長途運(yùn)輸是不方便的。但不等于沒有。二、軟脂酸的生物合成脂肪合成需要脂肪酸。不同生物合成脂肪酸略有區(qū)別,但合成軟脂酸的途徑基本相同。其它脂肪酸都是在軟脂酸基礎(chǔ)上再加工,然后衍生出其他脂肪酸。脂肪酸合成原料是乙酰輔酶A,合成在胞質(zhì)中。.乙酰CoA的來源——檸檬酸穿梭糖酯解產(chǎn)生丙酮酸進(jìn)入線粒體產(chǎn)生乙酰CoA,但乙酰CoA不能自由出線粒體。要經(jīng)過檸檬酸穿梭運(yùn)至細(xì)胞質(zhì)中。乙酰CoA來源可能不止一條。除糖酵解外,ー些氨基酸氧化及脂肪酸氧化也可產(chǎn)生乙酰CoA,但都在線粒體中,線粒體外的游離乙酰CoA很少。.丙二酸單酰CoA的合成SalihWakifs發(fā)現(xiàn)脂肪酸生物合成時需要HCCh」。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),乙酰CoA還不能用來合成脂肪酸,還必須進(jìn)ー步竣化形成丙二酸單酰CoA作為二碳供體才能用于合成偶數(shù)碳鏈脂肪酸。而乙酰CoA只是作為脂肪酸合成的引物,或作為丙二酰CoA合成前體。生物素是CO2分子的中間載體。乙酰CoA段化前是別構(gòu)前,也是限速酶。檸檬酸是正效應(yīng)物(在真核),最終產(chǎn)物軟脂酸是負(fù)效應(yīng)物。.脂肪酸合成酶系統(tǒng)及脂?；d體蛋白ACP脂肪酸合成酶系統(tǒng)是一個典型的多酶復(fù)合物,即多酶體系。共有六種酶和一個酰基載體蛋臼(大腸桿菌)。高等生物真核細(xì)胞的多酚體系是由一條肽鏈多個結(jié)構(gòu)域構(gòu)成,每個結(jié)構(gòu)域有一個催化功能。即一個酶蛋白分子有多個催化功能。多酶體系包括:(1)乙酰CoA-ACP轉(zhuǎn)酰酶——簡稱乙酰轉(zhuǎn)酰酶(2)丙二酸單酰CoA-ACP轉(zhuǎn)?；浮喎Q丙二酰轉(zhuǎn)酰酶(3)酮脂酰ACP合成前——簡稱縮合駒(4)。ー酮脂酰ACP還原能——簡稱酮脂酰還原酶(5)加羥脂酰ーACP脫水酶——簡稱羥脂酰脫水陶(6)烯脂酰ーACP還原酶——簡稱烯脂酰還原酶(7)軟脂酰ーACP硫解酶。這ー多解更合物的中心，就是?；d體蛋白，英文縮寫為ACP(acyl-carrier-protein)。當(dāng)脂肪酸合成時，這ー泛酰林基乙胺就相當(dāng)于吊車的手臂,反復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn),將?；鶑囊粋€酶轉(zhuǎn)移到另ー個酶上。所以反應(yīng)物始終連在ACP上,然后山不同酶來作業(yè),如同流水線。.軟脂酸的合成過程(1)起始反應(yīng)(原初反應(yīng))由ACP作為橋梁,將乙酰CoA的乙?；D(zhuǎn)移到酶復(fù)合物上。即ACP先接乙酰CoA,然后轉(zhuǎn)移到酶上。田酮脂酰合成酶上有一個半胱酸疏基，接受乙?；B上，起始完畢。(2)碳鏈的延長與脂肪酸的卜氧化相似,但方向相反。每次延長2個C,山6步反應(yīng)完成:①丙二酸單酰單酰轉(zhuǎn)移這樣多酶體上等于連接了兩個?；?E{S-乙?；?如此有利于縮合反應(yīng)進(jìn)行,是連在パ酮脂酰合成醜上。 〔s-丙?；诳s合反應(yīng)——乙?；c丙二酸單?；s合,實際是乙?；晦D(zhuǎn)移到丙二酰上。生成物為乙酰乙酰ACP,釋放CO2有利反應(yīng)向右進(jìn)行。③第一次還原④脫水⑤第二次還原,〇型Bー羥「酰脫水,形成X、B反式J,烯酰——ACP也叫Aユ反J,烯酰⑥?；D(zhuǎn)移丁?；D(zhuǎn)移后,可繼續(xù)重復(fù)上面反應(yīng),碳鏈可不斷延長。(3)終止反應(yīng)當(dāng)碳鏈延長到16個C時，パ酮脂酰ACP合成酶對棕梱酰ACP無能為カ了，即失去活性。這時棕桐酰ACP和CoA作用交換脂?；?，由棕梱酰ACP硫解酶催化?！纬勺貤y酰ーS-CoA。也叫軟脂酰CoA,從多酶復(fù)合物上脫離。如若再延長碳鏈，或形成不飽合雙鍵,則需另走其他途徑。從多前體上脫下的軟脂酰CoA也可貞接用于脂肪合成。反應(yīng)中兩次還原所用NADPH,主要來自戊糖磷酸途徑。.軟脂酸合成的調(diào)節(jié)其他脂酸大多由軟脂酸轉(zhuǎn)化，所以細(xì)胞內(nèi)軟脂酸的合成控制著整個脂肪及磷脂的合成速度。軟脂酸合成的調(diào)控,主在通過乙酰CoA羥化前進(jìn)行調(diào)節(jié),有兩個方面調(diào)節(jié):(1)檸檬酸作為正效應(yīng)物,提高乙酰CoA竣化酶活性;軟脂酸是負(fù)效應(yīng)物。(2)受激素調(diào)節(jié)，通過對乙酰CoA竣化酶磷酸化使其失去活性，腎上腺素、胰高血糖素使磷酸化失去活性，胰島素促去磷酸化,使恢復(fù)活性。三、其他脂肪酸的合成因多數(shù)生物脂肪酸合成經(jīng)7次循環(huán)后，就限于軟脂酸這ー產(chǎn)物，不能再增長碳鏈,這是由于p?酮脂酰合成酶可能對碳鏈長度有專一性，只能適于14個碳以下的碳鏈，而對16個碳的軟脂酰不再有活力，所以不能接受。.16碳以上長鏈脂酸的碳鏈延長16c以上都須在軟脂酸基礎(chǔ)上加長碳鏈，一般在合成軟脂酸后，由兩個酶系統(tǒng)經(jīng)兩條途徑完成。(1)線粒體脂肪酸延長酶系這ー酶系走脂酸陽氣化逆反應(yīng):前三步的酶與卜氧化中相同,只是逆向反應(yīng)。最后一步的酶是烯脂酰CoA還原酶,輔酶是NADPH。代替了パ氧化中的脂酰CoA脫氫酶，輔酶是FADo在線粒體中，NADH的氧化主要在電子傳遞鏈中，NAD+還原在TCA環(huán)中。在線粒體中也可能有少量的NADP',但還原需用NADH,不能TCA環(huán)底物直接還原，要靠電子傳遞推動，但具體情況查不到。(2)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脂肪酸延長酶系哺乳動物的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜能夠以長鏈脂肪酸作引物延長,脂肪酸碳鏈包括飽合和不飽合的。此酶系是利用丙二單酰作C2供體,NADPH為供氫體,從較基未端延長。中間過程與脂肪酸合成酶體系相似,只是由CoA代替ACP為酰基載體，合成過程也完全杵。.不飽合脂肪酸的合成不同生物可能有不同的途徑,但基本是單加氧和脫氫。(1)單烯脂酸的合成油酸、棕梱油酸(軟脂酸加1個雙鍵)都是べ位順式雙鍵,絕大多數(shù)生物都能合成,但需氧生物和厭氧生物的途徑和酶都不同。脊椎動物及其他需氧生.物可由微粒體中的單加氧能在ペ位加氧，然后生成不飽合脂酸和水。由〇ユ生成水要接受4個電子，脂酸脫氫只能提供2個，另2還要有NADPH提供。軟脂酰CoA+NADPH+H，+C>2單加氧.睥>棕稠油酰CoA+NADP++2H2O(2)多烯脂