代謝引論和糖代謝

關(guān)于代謝引論和糖代謝7.1新陳代謝概述

一、新陳代謝概念二、新陳代謝的研究方法第2頁,共75頁，2024年2月25日，星期天

一、新陳代謝的概念

概念：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)境進行物質(zhì)交換、能量交換和信息交換的過程。兩個方面：同化作用(assimilation)和異化作用(dissimilation)。特點：條件溫和、反應(yīng)特異(由酶催化）、有序、高度適應(yīng)、靈敏調(diào)節(jié)、代謝途徑逐步進行第3頁,共75頁，2024年2月25日，星期天新陳代謝的概念及內(nèi)涵

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信息交換第4頁,共75頁，2024年2月25日，星期天二、新陳代謝研究方法同位素示蹤法酶抑制劑的應(yīng)用體內(nèi)試驗和體外試驗利用遺傳缺陷癥研究代謝途徑第5頁,共75頁，2024年2月25日，星期天

7.2生物體內(nèi)的糖類(簡介)

一、糖類的生物學作用二、糖的分類1、重要的單糖及衍生物2、重要的寡糖3、重要的多糖三、復(fù)合糖第6頁,共75頁，2024年2月25日，星期天

一、糖類的主要生物學作用

糖類是細胞中非常重要的一類有機化合物，主要的生物學作用如下：

作為生物體的結(jié)構(gòu)成分，如纖維素。

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

作為細胞識別的信息分子第7頁,共75頁，2024年2月25日，星期天二、糖的分類（據(jù)分子的大小分類):

單糖：在溫和條件下不能水解為更小的單位寡糖（雙糖）：水解時每個分子產(chǎn)生2-10個單糖殘基多糖:能水解成多個單糖分子，屬于高分子碳水化合物，分子量可達到數(shù)百萬。第8頁,共75頁，2024年2月25日，星期天

糖的分類㈠單糖植物體內(nèi)的單糖主要是戊糖、己糖、庚糖

戊糖主要有核糖、脫氧核糖（木糖和阿拉伯糖）

己糖主要有葡萄糖、果糖和半乳糖（甘露糖、山梨糖）第9頁,共75頁，2024年2月25日，星期天

D系醛糖的立體結(jié)構(gòu)D(+)-阿洛糖D(+)-阿卓糖D(+)-葡萄糖D(+)-甘露糖D(+)-古洛糖D(-)-艾杜糖D(+)-半乳糖D(+)-塔洛糖(allose)(altrose)(glucose)(mannose)(gulose)(idose)(galactose)(talose)D(-)-赤鮮糖(erythrose)D(-)-蘇阿糖(threose)D(+)-甘油醛(allose)D(-)-核糖(ribose)D(-)-阿拉伯糖(arabinose)D(+)-木糖(xylose)D(-)-來蘇糖(lysose)第10頁,共75頁，2024年2月25日，星期天

D系酮糖的立體結(jié)構(gòu)

D(-)-赤蘚酮糖(erythrulose)D(-)-核酮糖(ribulose)D(+)-木酮糖(xylulose)D(+)-阿洛酮糖(psicose,allulose)D(-)-果糖(fructose)D(+)-山梨糖(sorbose)D(-)-塔洛糖(tagalose)二羥丙酮(dihytroasetone)第11頁,共75頁，2024年2月25日，星期天

吡喃型和呋喃型的D-葡萄糖和D-果糖（Haworth式）

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12頁,共75頁，2024年2月25日，星期天

D-葡萄糖由Fischer式改寫為Haworth式的步驟

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13頁,共75頁，2024年2月25日，星期天

單糖磷酸酯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-1，6-二磷酸第14頁,共75頁，2024年2月25日，星期天

以游離狀態(tài)存在的雙糖有蔗糖、麥芽糖和乳糖。還有以結(jié)合形式存在的纖維二糖。蔗糖是由α-D-葡萄糖和β-D-果糖各一分子按α、β（1→2）鍵型縮合、失水形成的。它是植物體內(nèi)糖的運輸形式。糖的分類㈡雙糖12非還原糖第15頁,共75頁，2024年2月25日，星期天

重要的二糖

蔗糖α（1→2）糖苷鍵型D-麥芽糖α（1→4）糖苷鍵型

乳糖β（1→4）糖苷鍵型

纖維二糖

β（1→4）糖苷鍵型第16頁,共75頁，2024年2月25日，星期天

㈢多糖淀粉（starch）糖原(glycogen)

葡聚糖（dextran）（細菌和酵母中葡萄糖的儲存形式）纖維素(cellulose)是一種結(jié)構(gòu)多糖，非分支多糖。糖的分類第17頁,共75頁，2024年2月25日，星期天

是植物體內(nèi)最重要的貯藏多糖。用熱水處理淀粉時，可溶的一部分為“直鏈淀粉”，另一部分不能溶解的為“支鏈淀粉”。淀粉糖的分類第18頁,共75頁，2024年2月25日，星期天直鏈淀粉中葡萄糖以α-1，4糖苷鍵縮合而成。每個直鏈淀粉分子只有一個還原端基和一個非還原端基。遇碘顯藍紫色分子量在10000-50000之間。第19頁,共75頁，2024年2月25日，星期天支鏈淀粉中葡萄糖主要以α-1，4糖苷鍵相連，少數(shù)以α-1，6糖苷鍵相連，所以支鏈淀粉具有很多分支。遇碘顯紫色或紫紅色。分子量在50000-100000第20頁,共75頁，2024年2月25日，星期天

淀粉結(jié)構(gòu)NRERE直鏈淀粉支鏈淀粉分支點的結(jié)構(gòu)RENRE分支點支鏈淀粉示意圖直鏈淀粉的螺旋結(jié)構(gòu)0.8nm1.4nm6個殘基第21頁,共75頁，2024年2月25日，星期天

糖的分類糖原

糖原是動物體內(nèi)重要的貯藏多糖，相當于植物體內(nèi)貯存的淀粉，也叫動物淀粉。高等動物的肝臟和肌肉組織中含有較多的糖原。其結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉相似。第22頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第23頁,共75頁，2024年2月25日，星期天糖原遇碘顯紅色第24頁,共75頁，2024年2月25日，星期天纖維素片層結(jié)構(gòu)

纖維素一級結(jié)構(gòu)植物細胞壁與纖維素的結(jié)構(gòu)微纖維纖維素鏈植物細胞中的纖維素微纖維細胞壁第25頁,共75頁，2024年2月25日，星期天三、糖復(fù)合物糖—肽鏈糖—核酸糖—脂質(zhì)肽聚糖(peptidoglycans)脂多糖(lipopolysauhards)糖基?；视?glycosylacylglycerols)糖鞘脂(pglycosphingolipids)糖蛋白(glycproteins)蛋白聚糖(proteoglycans)(ComplexCarbohydrates)第26頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第27頁,共75頁，2024年2月25日，星期天

蔗糖+H2O葡萄糖+果糖

7.3雙糖和多糖的酶促降解一、蔗糖的水解蔗糖的水解主要通過兩種酶：轉(zhuǎn)化酶蔗糖酶

蔗糖+UDP果糖+UDPG蔗糖合成酶第28頁,共75頁，2024年2月25日，星期天

淀粉的水解淀粉的磷酸解二、淀粉的降解

主要有兩個途徑：第29頁,共75頁，2024年2月25日，星期天㈠

淀粉的水解α-淀粉酶β-淀粉酶R-酶(脫支酶）麥芽糖酶第30頁,共75頁，2024年2月25日，星期天α-淀粉酶：是一種淀粉內(nèi)切酶，作用于淀粉分子內(nèi)部的任意的α-1，4糖苷鍵。直鏈淀粉葡萄糖+麥芽糖+麥芽三糖+低聚糖的混合物支鏈淀粉葡萄糖+麥芽糖+麥芽三糖+α-極限糊精

極限糊精是指淀粉酶不能再分解的支鏈淀粉殘基。

α-極限糊精是指含α-1，6糖苷鍵由3個以上葡萄糖基構(gòu)成的極限糊精。1、α-淀粉酶（α-amylase）第31頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第32頁,共75頁，2024年2月25日，星期天

β-淀粉酶：是淀粉外切酶，水解α-1，4糖苷鍵，從淀粉分子外，即非還原端開始，每間隔一個糖苷鍵進行水解，每次水解出一個麥芽糖分子。直鏈淀粉麥芽糖支鏈淀粉麥芽糖+β-極限糊精

β-極限糊精是指β-淀粉酶作用到離分支點2-3個葡萄糖基為止的剩余部分。2、β-淀粉酶(β-amylase)第33頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第34頁,共75頁，2024年2月25日，星期天

兩種淀粉酶性質(zhì)的比較

α-淀粉酶不耐酸，pH3時失活耐高溫，70

C時15分鐘仍保持活性廣泛分布于動植物和微生物中。在種子萌發(fā)時誘導(dǎo)合成。

-淀粉酶耐酸，pH3時仍保持活性不耐高溫，70

C15分鐘失活主要存在植物體中存在于休眠種子或大豆種子及塊根、塊莖等器官中。第35頁,共75頁，2024年2月25日，星期天

水解α-1，6糖苷鍵，將α及β-淀粉酶作用支鏈淀粉最后留下的極限糊精的分支點水解，產(chǎn)生短的只含α-1，4糖苷鍵的糊精，使之可進一步被α及β-淀粉酶降解。3、R-酶(脫支酶-debranchingenzyme）第36頁,共75頁，2024年2月25日，星期天

催化麥芽糖水解為葡萄糖，是淀粉水解的最后一步。

淀粉的徹底水解需要上述水解酶的共同作用，其最終產(chǎn)物是葡萄糖。4、麥芽糖酶第37頁,共75頁，2024年2月25日，星期天（二）淀粉的磷酸解磷酸化酶轉(zhuǎn)移酶與脫支酶第38頁,共75頁，2024年2月25日，星期天

催化淀粉非還原末端的葡萄糖殘基轉(zhuǎn)移給P，生成G-1-P,同時產(chǎn)生一個新的非還原末端，重復(fù)上述過程。直鏈淀粉G-1-P

支鏈淀粉G-1-P+磷酸化酶極限糊精磷酸化酶極限糊精：磷酸化酶不能將支鏈淀粉完全降解，只能降解到距分支點4個葡萄糖殘基為止，留下一個大而有分支的多糖鏈，即…1、磷酸化酶第39頁,共75頁，2024年2月25日，星期天(寡聚(1,4→1,4)葡聚糖轉(zhuǎn)移酶)

磷酸化酶、轉(zhuǎn)移酶、脫支酶共同作用將支鏈淀粉徹底降解為G-1-P。轉(zhuǎn)移酶磷酸化酶G-1-P2、轉(zhuǎn)移酶與脫支酶脫支酶NRE第40頁,共75頁，2024年2月25日，星期天三、糖原的降解糖原降解主要有糖原磷酸化酶(a活化態(tài)、b失活態(tài))、轉(zhuǎn)移酶和脫支酶催化進行。

糖原+Pi糖原+G-1-P

（n殘基）（n-1殘基）

糖原磷酸化酶磷酸葡萄糖變位酶G-6-P肝臟G+Pi肌肉G-1-P進入糖酵解途徑第41頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第42頁,共75頁，2024年2月25日，星期天7.4糖酵解一、概述二、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、糖的異生七、乙醛酸循環(huán)第43頁,共75頁，2024年2月25日，星期天光合作用水解第44頁,共75頁，2024年2月25日，星期天二、糖酵解（glycolysis）

定義：糖酵解是將葡萄糖降解為丙酮酸并伴隨著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。在糖酵解途徑的研究中，Embden,Meyerhof,Parnas等人貢獻最多，故糖酵解途徑也稱作Embden-Meyethof-Parnas途徑，簡稱ＥＭＰ途徑。

細胞定位：在細胞質(zhì)中進行。第45頁,共75頁，2024年2月25日，星期天EMP的化學歷程

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2

1，3-二磷酸甘油酸2

3-磷酸甘油酸2

2-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EMP的化學歷程第46頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第一階段：葡萄糖的磷酸化

ATPADPATPADP已糖激酶磷酸果糖激酶磷酸已糖異構(gòu)酶消耗ATP消耗ATP第1步第2步第3步第47頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第48頁,共75頁，2024年2月25日，星期天細胞定位：在細胞質(zhì)中進行。第49頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第50頁,共75頁，2024年2月25日，星期天不可逆反應(yīng)第51頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第二階段：磷酸己糖的裂解醛縮酶磷酸丙糖異構(gòu)酶第4步第5步第52頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第三階段：磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸和ATP的生成

NAD+

NADH+H+

PiADP

ATPH2OMg2+或Mn2+ATPADP丙酮酸PEP丙酮酸激酶3-磷酸甘油醛脫氫酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸變位酶烯醇化酶產(chǎn)生還原力產(chǎn)生ATP產(chǎn)生ATP分子內(nèi)歧化反應(yīng)，產(chǎn)生高能磷酸鍵Mg2+或K+第6步第7步第8步第9步第10步第53頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第54頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第55頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第56頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第57頁,共75頁，2024年2月25日，星期天糖酵解途徑第58頁,共75頁，2024年2月25日，星期天葡萄糖+2Pi+2ADP+2NAD+

2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H++2H2O第59頁,共75頁，2024年2月25日，星期天ＥＭＰ途徑的特點1、三個不可逆的反應(yīng)和三個限速酶：①己糖激酶；②磷酸果糖激酶；③丙酮酸激酶。2、糖酵解能量收支平衡總結(jié)：

從葡萄糖到丙酮酸最終可凈生成多少ATP？答：6個或8個ATP

因為EMP途徑凈生成：

2ATP

2NADH6ATP

或

4ATP1分子NADH真核生物體內(nèi)放出2個ATP；原核生物體內(nèi)放出3個ATP第60頁,共75頁，2024年2月25日，星期天3、一次脫氫(NADH)和兩處底物水平磷酸化：在底物氧化過程中，將底物分子中的高能磷酸基團直接轉(zhuǎn)移給ADP，偶聯(lián)生成ATP的反應(yīng)稱為底物水平磷酸化第61頁,共75頁，2024年2月25日，星期天4、三個調(diào)控位點及相應(yīng)調(diào)節(jié)物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2

1，3-二磷酸甘油酸2

3-磷酸甘油酸2

2-磷酸甘油酸2

磷酸烯醇丙酮酸2

丙酮酸葡萄糖

磷酸果糖激酶丙酮酸激酶己糖激酶AMPG-6-P

+-F-2,6-BPAMP+-檸檬酸脂肪酸ATP

H+ATPAla乙酰CoAF-1,6-BP-+最重要的限速酶第62頁,共75頁，2024年2月25日，星期天果糖-2,6-二磷酸對磷酸果糖激酶的調(diào)節(jié)PFK2/FBPase2第63頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第64頁,共75頁，2024年2月25日，星期天第65頁,共75頁，2024年2月25日，星期天

ＥＭＰ途徑生物學意義

★是葡萄糖在生物體內(nèi)進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；

★EMP在糖與非糖物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)變過程中起著重要作用。為糖異生提供基本途徑。