生物化学-第七章-糖类化合物代谢课件.ppt
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- 生物化学 第七 糖类 化合物 代谢 课件
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1、 第七章第七章 糖类化合物代谢糖类化合物代谢第一节第一节 糖类化合物糖类化合物 糖类物质是一类多羟基醛或多羟基酮类化合物或糖类物质是一类多羟基醛或多羟基酮类化合物或聚合物,根据其水解情况分为聚合物,根据其水解情况分为单糖、寡糖和多糖。单糖、寡糖和多糖。单糖:单糖:不能被水解称更小分子的糖。如:不能被水解称更小分子的糖。如:葡萄葡萄 糖、糖、果糖、脱氧核糖。果糖、脱氧核糖。寡糖:寡糖:2-6个单糖分子脱水缩合而成。如:蔗糖、个单糖分子脱水缩合而成。如:蔗糖、麦芽糖、乳糖。麦芽糖、乳糖。多糖:多糖:淀粉、纤维素、糖原淀粉、纤维素、糖原葡萄糖及其环状结构葡萄糖及其环状结构葡萄糖葡萄糖果果 糖糖蔗蔗
2、糖糖麦芽糖麦芽糖glycogen第二节第二节 糖的合成与分解糖的合成与分解UDPG:尿苷二磷酸葡萄糖:尿苷二磷酸葡萄糖ADPG:腺苷二磷酸葡萄糖:腺苷二磷酸葡萄糖一、一、UDPG和和ADPG的生物合成的生物合成1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖UTP UDPG和和ADPG是生物体内重要的是生物体内重要的活化单糖活化单糖。单。单糖必须经过活化后才能用于寡糖和多糖的合成。糖必须经过活化后才能用于寡糖和多糖的合成。UDPGPPi UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 糖核苷酸糖核苷酸二、蔗糖的生物合成与分解二、蔗糖的生物合成与分解 蔗糖的生物合成:有蔗糖的生物合成:有3条途径条途径11-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖+果糖果糖
3、蔗糖磷酸化酶蔗糖磷酸化酶蔗糖蔗糖+PiUDPG+6-磷酸果糖磷酸果糖磷酸蔗糖合成酶磷酸蔗糖合成酶磷酸蔗糖磷酸蔗糖+UDPUDPG+果糖果糖蔗糖合成酶蔗糖合成酶蔗糖蔗糖+UDP23 此途径主要在细胞质中进行,是蔗糖生物合成的主要途径。此途径主要在细胞质中进行,是蔗糖生物合成的主要途径。此途径存在于高等植物中。此途径存在于高等植物中。此途径存在于微生物中此途径存在于微生物中 蔗糖的分解蔗糖的分解 蔗糖酶(蔗糖酶(sucrase)又称转化酶)又称转化酶(invertase),广,广泛存在植物、微生物和动物中。泛存在植物、微生物和动物中。蔗糖蔗糖+H2O蔗糖酶蔗糖酶葡萄糖葡萄糖+果糖果糖三、淀粉的生物
4、合成与分解三、淀粉的生物合成与分解 淀粉的生物合成淀粉的生物合成1 1、直链淀粉的生物合成、直链淀粉的生物合成 直链淀粉是通过直链淀粉是通过a-1,4-糖苷键糖苷键连接而成的线性连接而成的线性分子,合成有分子,合成有3条途径:条途径:淀粉磷酸化酶淀粉磷酸化酶催化途径催化途径 淀粉合成酶淀粉合成酶催化途径:主要途径催化途径:主要途径 D酶酶催化途径:转移短片段糖链催化途径:转移短片段糖链 合成了直链淀粉合成了直链淀粉后,在后,在Q 酶酶的催化的催化下,将直链淀粉的下,将直链淀粉的非还原性端上非还原性端上6-8个个葡萄糖基切下,通葡萄糖基切下,通过过a-1,6-糖苷键糖苷键与与直链淀粉连接,形直链
5、淀粉连接,形成支链淀粉。成支链淀粉。2、支链淀粉的生物合成、支链淀粉的生物合成 淀粉的分解淀粉的分解1、淀粉的水解、淀粉的水解a-淀粉酶淀粉酶(a-1,4-葡聚糖酶葡聚糖酶):无规则内切无规则内切-淀粉酶淀粉酶(a-1,4-麦芽糖酶麦芽糖酶):外切一个麦芽糖外切一个麦芽糖R 酶酶(脱支脱支酶酶):水解水解a-1,6-糖苷键糖苷键2、淀粉的磷酸解、淀粉的磷酸解淀粉磷酸化酶淀粉磷酸化酶磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖酯酶磷酸葡萄糖酯酶四、纤维素的生物合成与分解四、纤维素的生物合成与分解 纤维素的生物合成纤维素的生物合成 纤维素的分解纤维素的分解 以以UDPG或或GDPG为原料,以一小段纤
6、维素为为原料,以一小段纤维素为引子,由引子,由纤维素合成酶催化合成纤维素合成酶催化合成。由由纤维素酶纤维素酶(cellulase)催化。人和大多数哺)催化。人和大多数哺乳动物体内无纤维素酶。乳动物体内无纤维素酶。葡萄糖进入细胞后,在一系列酶的催化下,发生葡萄糖进入细胞后,在一系列酶的催化下,发生分解代谢过程。葡萄糖的分解代谢分两步进行:分解代谢过程。葡萄糖的分解代谢分两步进行:糖酵解:糖酵解:葡萄糖葡萄糖 丙酮酸。此反应过程一般在丙酮酸。此反应过程一般在无氧条件下进行,又称为无氧条件下进行,又称为无氧分解无氧分解。三羧酸循环:三羧酸循环:丙酮酸丙酮酸 CO2+H2O。由于分子。由于分子氧是此系
7、列反应的最终受氢体,所以又称为氧是此系列反应的最终受氢体,所以又称为有氧有氧分解分解。五、葡萄糖的分解五、葡萄糖的分解第三节第三节 糖糖 酵酵 解解 糖酵解糖酵解(glycolysis)是指在)是指在无氧条件无氧条件下,下,葡葡萄糖萄糖经过酶催化作用降解成经过酶催化作用降解成丙酮酸丙酮酸,并伴随生成,并伴随生成ATP的过程。它是动物、植物和微生物细胞中葡的过程。它是动物、植物和微生物细胞中葡萄糖分解的共同代谢途径。萄糖分解的共同代谢途径。为了纪念对糖酵解途径的阐明作出了重大贡献为了纪念对糖酵解途径的阐明作出了重大贡献的德国科学家的德国科学家Embden、Meyerhof 和和Parnas,糖,
8、糖酵解途径又称酵解途径又称EMP途径途径。糖酵解是三羧酸循环和氧化磷酸化的前奏。如果糖酵解是三羧酸循环和氧化磷酸化的前奏。如果供氧不足,供氧不足,NADH不进入呼吸链,而是把丙酮酸还原不进入呼吸链,而是把丙酮酸还原成乳酸成乳酸or乙醇。乙醇。二、糖酵解的生物化学过程二、糖酵解的生物化学过程 糖酵解的底物一般为葡萄糖,全过程在糖酵解的底物一般为葡萄糖,全过程在细胞细胞质质中进行,参与糖酵解各反应的酶都存在于细胞中进行,参与糖酵解各反应的酶都存在于细胞质中。质中。糖酵解过程包括糖酵解过程包括10步反应。步反应。此步不可逆此步不可逆 激酶激酶(kinase):将将ATP上的磷酸基团转移到受体上的酶。
9、上的磷酸基团转移到受体上的酶。葡萄糖激酶葡萄糖激酶磷酸葡萄糖异构酶磷酸葡萄糖异构酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶此步不可逆,为限速步骤此步不可逆,为限速步骤醛缩酶醛缩酶磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶 3-磷酸甘油醛脱氢酶是一种巯基酶,磷酸甘油醛脱氢酶是一种巯基酶,-SH为活性部位。重金为活性部位。重金属离子和烷化剂(如碘乙酸)能抑制该酶活性。属离子和烷化剂(如碘乙酸)能抑制该酶活性。磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶 底物磷酸化底物磷酸化磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶烯醇化酶烯醇化酶此步不可逆此步不可逆丙酮酸激酶丙酮酸激酶葡萄糖葡萄糖3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮
10、磷酸二羟丙酮1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶ADPATP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸22 NAD+2 NADH+H+磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸2 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸26-磷酸果糖磷酸果糖2ADP丙酮酸丙酮酸2 22ATP丙酮酸激酶丙酮酸激酶 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖ADPATP己糖激酶己糖激酶3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸22ADP 2ATP糖酵解糖酵解(胞液胞液)葡萄糖葡萄糖+2 NAD+2ADP+2Pi2 丙酮酸丙酮酸+2NADH+2H+2H2O+2ATP 反反 应应 葡萄糖葡萄糖 6-磷酸果糖磷酸果糖 6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 2
11、X(1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸)2 X(磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸)合合 计计ATP变化变化 -1 -1 +1 X 2 +1 X 2 +2三、糖酵解过程的化学计量三、糖酵解过程的化学计量获能效率获能效率61.0KJ/191KJ 10031四、糖酵解的生物功能四、糖酵解的生物功能 获得适应缺氧环境所需能量。获得适应缺氧环境所需能量。1分子葡萄糖经分子葡萄糖经糖酵解可净产生糖酵解可净产生2分子分子ATP(相当于(相当于61KJ)。)。形成的中间产物为其它代谢提供原料。形成的中间产物为其它代谢提供原料。6-磷酸磷酸葡萄糖、磷酸二羟丙酮、
12、磷酸烯醇式丙酮酸、丙葡萄糖、磷酸二羟丙酮、磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸。酮酸。五、糖酵解的调节五、糖酵解的调节1、己糖激酶己糖激酶的调节的调节 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖2、磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶的调节的调节 ATP 、AMP 、柠檬酸柠檬酸3、丙酮酸激酶丙酮酸激酶的调节的调节 ATP-六、丙酮酸的去路六、丙酮酸的去路 丙酮酸丙酮酸 乙醇(酒精发酵)乙醇(酒精发酵)无氧条件下无氧条件下,在酵母、有些微生物及植物细胞,在酵母、有些微生物及植物细胞中存在此途径。中存在此途径。丙酮酸丙酮酸 乳酸(乳酸发酵)乳酸(乳酸发酵)厌氧乳酸菌在厌氧乳酸菌在无氧条件下无氧条件下,或,或动物(包括人)的某些组织动物(
13、包括人)的某些组织供供氧不足氧不足时存在此途径。时存在此途径。丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA,进入三羧酸循环,进入三羧酸循环 在在有氧条件下有氧条件下,乙酰,乙酰CoA被彻底分解为被彻底分解为CO2和和H2O,并放出大量能量。,并放出大量能量。八、葡萄糖异生作用八、葡萄糖异生作用 葡萄糖异生作用(葡萄糖异生作用(gluconeogenesis)是指生是指生物体利用非碳水化合物的前体(如丙酮酸、草物体利用非碳水化合物的前体(如丙酮酸、草酸乙酸)合成葡萄糖的过程。酸乙酸)合成葡萄糖的过程。葡萄糖异生作用基本上是糖酵解的逆转,但葡萄糖异生作用基本上是糖酵解的逆转,但需要绕过需要绕过3个不可逆反应才能实
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