糖分解代谢的学习教案

糖分解代谢的学习教案第1页/共72页糖类的生物学功能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。

第2页/共72页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。第3页/共72页3.作为细胞中结构物质

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。第4页/共72页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5页/共72页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。第6页/共72页三糖甘油醛

二羟丙酮一、一些重要单糖的结构第7页/共72页四碳糖赤藓糖

第8页/共72页五碳糖核糖核酮糖木糖第9页/共72页六碳糖葡萄糖果糖第10页/共72页D-7-磷酸-景天庚酮糖

第11页/共72页蔗糖α-葡萄糖（1→2）β-果糖苷二、一些重要双糖的结构第12页/共72页乳

糖乳糖由1分子D-半乳糖和1分子D-葡萄糖通过β-1，4糖苷键连接而成。第13页/共72页麦芽糖麦芽糖是由2分子D-葡萄糖通过α-1，4糖苷键连接而成。第14页/共72页淀粉直链：

a-1,4-糖苷键分支点：

a-1,6-糖苷键三、一些重要多糖的结构第15页/共72页淀粉直链：

a-1,4-糖苷键分支点：

a-1,6-糖苷键淀粉分子末端保留有的自由羰基（C1），叫做还原端

第16页/共72页纤维素b-1,4-糖苷键第17页/共72页四、麦芽糖和蔗糖的降解麦芽糖酶切开麦芽糖中的α-1,4糖苷键，产物为葡萄糖。第18页/共72页由蔗糖酶催化：

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。蔗糖的降解1.蔗糖的水解第19页/共72页由蔗糖合酶催化：蔗糖＋NDP

NDPG＋果糖2.形成糖核苷酸第20页/共72页NDP主要是ADP和UDP，其产物分别为ADPG(腺苷二磷酸葡萄糖)和UDPG(尿苷二磷酸葡萄糖)。UDPG和ADPG是葡萄糖的活化形式，在合成寡糖和多糖时作为葡萄糖基的供体。这比将蔗糖水解要经济，因为从水解产物葡萄糖合成NDPG需要消耗能量。

蔗糖的这种降解方式在高等植物中普遍存在。例如，在正在发育的谷类作物的籽粒能够将输入的蔗糖分解为ADPG，然后用以合成淀粉。第21页/共72页淀粉分解有两条途径：

水解→产生葡萄糖磷酸解→产生磷酸葡萄糖五、淀粉的降解第22页/共72页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：1.淀粉的水解第23页/共72页其产物为：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：第24页/共72页

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。

β-淀粉酶：其产物为：若直链淀粉→麦芽糖若支链淀粉→麦芽糖+极限糊精第25页/共72页(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：第26页/共72页Hydrolysisofglycogenandstarchby-amylaseand-amylase第27页/共72页其中，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。2.淀粉的磷酸解第28页/共72页

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。第29页/共72页2.淀粉的磷酸解第30页/共72页糖原的磷酸解

糖原磷酸化酶（glycogenphosphorylase）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。六、糖原的降解第31页/共72页糖原的磷酸解

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α（16）糖苷键连接的葡萄糖残基。第32页/共72页糖原的磷酸解

脱支酶，即水解α（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。

第33页/共72页Thereactionsofglycogendebranchingenzyme第34页/共72页第二节糖酵解glycolysis第35页/共72页指葡萄糖通过一系列步骤，降解成三碳化合物（丙酮酸）的过程。糖酵解途径又称EMP途径(Embden-MeyerhofParnaspathway)

一.糖酵解的概念第36页/共72页第一步：葡萄糖的磷酸化激酶：催化将ATP上的磷酸基团转移到受体上的酶。激酶都需要Mg2+作为辅助因子。二.糖酵解的过程第一阶段第37页/共72页第一步：葡萄糖的磷酸化第38页/共72页第39页/共72页第二步：6-磷酸果糖的生成第40页/共72页第二步：6-磷酸果糖的生成第41页/共72页第三步：1,6-二磷酸果糖的生成

磷酸果糖激酶(PFK)是EMP途径的关键酶，其活性大小控制着整个途径的进程。第42页/共72页第三步：1,6-二磷酸果糖的生成

磷酸果糖激酶(PFK)是EMP途径的关键酶，其活性大小控制着整个途径的进程。第43页/共72页PhosphofructokinasewithATPshowninwhiteandfructose-6-Pinred第44页/共72页碳链不变，但两头接上了磷酸基团，为断裂作好准备。消耗两个ATP。第45页/共72页第四步：1,6-二磷酸果糖的裂解

1个己糖分裂成2个丙糖——丙酮糖和丙醛糖，它们为同分异构体。第46页/共72页第47页/共72页第五步：磷酸丙糖的同分异构化1分子二磷酸已糖裂解成2分子3-磷酸甘油醛。第48页/共72页第六步：3-磷酸甘油醛氧化糖酵解过程中第一次产生高能磷酸键，并且产生了还原剂NADH。催化此反应的酶是巯基酶，所以它可被碘乙酸(ICH2COOH)不可逆地抑制。故碘乙酸能抑制糖酵解。

第二阶段第49页/共72页第六步：3-磷酸甘油醛氧化

第50页/共72页第七步：3-磷酸甘油酸和ATP的生成糖酵解过程中第一次产生ATP。

第51页/共72页醛氧化成羧酸NAD+还原成NADH糖酵解中第一次产生ATP第52页/共72页第八步：3-磷酸甘油酸异构Mg2+第53页/共72页Thephosphoglyceratemutaseofwheatgermcatalyzesanintramolecularphosphoryltransfer第54页/共72页第九步：PEP的生成

这一步其实是分子内的氧化还原，使分子中的能量重新分布，使能量集中，第二次产生了高能磷酸键。Mg2+第55页/共72页第十步：丙酮酸的生成糖酵解过程中第二次产生ATP。

Mg2+或K+第56页/共72页第57页/共72页第58页/共72页通过分子内结构的调整,生成了枢纽物质丙酮酸第59页/共72页三.糖酵解的能量计算第60页/共72页1.全过程：两个阶段，10步反应，需10种酶2.三个关键酶？不可逆反应！3.调节位点：已糖激酶G-6-P；

磷酸果糖激酶

ATP、柠檬酸、脂肪酸；ADP、AMP；

丙酮酸激酶乙酰CoA、ATP；ADP、AMP要点：第61页/共72页4.定位：细胞质5.意义：产生少许能量，产生一些中简产物如，丙酮酸和甘油等6.底物水平的磷酸化

第62页/共72页(1)在无氧或相对缺氧时——发酵有两种发酵：酒精发酵、乳酸发酵酒精发酵：由葡萄糖→乙醇的过程丙酮酸脱羧酶需要TPP（硫胺素叫硫酸酯）作为辅酶。四.糖酵解产物的去路1.丙酮酸的去路第63页/共72页(1)在无氧或相对缺氧时——酒精发酵第64页/共72页(2)在无氧或相对缺氧时——乳酸发酵乳酸发酵：由葡萄糖→乳酸的过程乳酸脱氢酶在动物体内有5种同工酶：H4、H3M、H2M2、HM3、M4

第65页/共72页(2)在无氧或相对缺氧时——乳酸发酵

许多微生物常进行这种过程。此外，高等动物在氧不充足时，也可进行这条途径，如肌肉强烈运动时即产生大量乳酸。第66页/共72页(3)在有氧条件下——丙酮酸有氧氧化

丙酮酸被彻底氧化成CO2。

这一过程在线粒体中进行。通过此过程可以使葡萄糖彻底降解、氧化成CO2。第67页/共72页