糖代谢新陈代谢概述.ppt

第五章 糖代谢,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,Monosaccharides, or simple sugars, consist of a single polyhydroxy aldehyde or ketone unit. The most abundant monosaccharide in nature is the six-carbon sugar D-glucose, sometimes referred to as dextrose. Monosaccharides of more than four carbons tend to have cyclic structures.,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,淀粉（分为直链淀粉和支链淀粉） 直链淀粉分子量约1万-200万，250-260个葡萄糖分子，以（14）糖苷键聚合而成。呈螺旋结构，遇碘显紫蓝色。 支链淀粉中除了（14）糖苷键构成糖链以外，在支点处存在（16）糖苷键，分子量较高。遇碘显紫红色。,纤 维 素,三、 一些重要多糖的结构,Chitin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,(1)淀粉酶：,1. 淀粉的水解,四、淀粉的降解,还原末端,非还原末端,-1，4糖苷键,-1，6糖苷键,淀粉酶,-1，6糖苷键,G,(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,还原末端,非还原末端,-1，4糖苷键,-1，6糖苷键,磷酸化酶,脱枝酶,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,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,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。,五、糖原的降解,糖原的磷酸解,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。,麦芽糖+H2O,2葡萄糖,2.麦芽糖的水解,乳糖+H2O,-半乳糖苷酶,葡萄糖+半乳糖,3.乳糖的水解,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,The structure of UDP-glucose, a sugar nucleotide,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