第三章糖类及糖代谢.ppt

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1、第三章 糖类及糖代谢 第一节 糖类概述 糖类是地球上数量最多的一类有机物,从其化学 结构上看,糖类是多羟基醛、多羟基酮或其衍生物, 或水解时能生成这些化合物的物质。根据其聚合程度 ,可分为单糖、寡糖(低聚糖)和多糖。单糖是不能 被水解的糖类,是多羟基醛或多羟基酮;寡糖是由2 10个单糖分子脱水缩合而成的化合物;多糖是由许 多个单糖分子脱水形成的高分子化合物。 埃 掌 吞 仍 案 牙 页 胸 单 撑 萎 悠 侮 波 窖 环 查 线 迪 确 糕 跃 鬃 歉 摈 氢 樊 嘴 涤 声 涝 赶 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 一、单糖 植物体内最主要的单糖的戊糖、

2、己糖和庚糖。 (一)戊糖 高等植物体内有三种重要的戊糖:D核糖、 D木 糖、L阿拉伯糖,其链状结构式如下: CHO C C C CH2OH H H H OH OH OH CHO C C C CH2OH HO H H OH H OH CHO C C C CH2OH H H HO OH OH H D核糖D木糖D阿拉伯糖 仲 哗 蜡 罗 琉 阀 棺 喇 疙 比 肇 谗 嚣 刨 疫 艳 们 脚 轿 洋 馒 豪 著 仍 敌 拓 藐 婆 坡 继 瑞 虚 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 O HH HH OHOH OHHOCH2 -D-核糖 O HOH HH HOH O

3、HHOCH2 -D-木糖 O HOH HH OHH OHHOCH2 -L-阿拉伯糖 它们的环状结构式如下式: D-核糖和D-脱氧核糖是核酸的组成成分;D-木糖多以 木聚糖形式存在于植物和细菌的细胞壁中,是树胶和半 纤维素的组分;L-阿拉伯糖又称果胶糖,广泛地存在于 植物和细菌的细胞壁以及树皮创伤处的分泌物(树胶) 中,是果胶质、半纤维素、树胶和植物糖蛋白的重要组 成成分。 坝 秋 梗 袖 直 帧 姐 逐 烬 侣 崭 躲 邀 妖 赌 痕 滴 饺 疥 极 刷 瓤 姓 拆 刻 弟 舅 谚 矿 赘 奉 咆 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 (二)己糖 高等植物中普

4、遍存在的己糖有4种:D-葡萄糖、D-甘 露糖、D-半乳糖和D-果糖,其环状结构式如下: O H H H H H CH2OH OH OH OH HO O H H HO H H CH2OH H OH OH HO O HO H H H H CH2OH OH OH OH H -D-葡萄糖-D-甘露糖-D-半乳糖 O HOH HOH OHH HOCH2 CH2OH -D-果糖 1、D-葡萄糖 D-葡萄糖是人和动物的重要能源, 糖类代谢的中心物质,是动物体内糖原、植物体中淀 粉和纤维素等的构件分子。 2、D-甘露糖 主要以甘露聚糖的形式存在于植物细 胞壁中。 岳 玉 吭 脑 拭 树 深 蛹 轧 倾 观 灌

5、 芍 碧 笑 则 陇 牢 食 嘛 仲 住 削 翟 搬 匠 癸 郊 炒 疙 磨 唾 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 3、D-半乳糖 D-半乳糖 是乳糖、密二糖、棉籽糖等 的组成成分,主要以半乳聚糖形式存在于植物细胞壁 中。L-半乳糖作为构件分子存在于琼脂和其它多糖分 子中。 4、D-果糖 果糖是自然界中最丰富的酮糖,以游离态存 在于水果及蜂蜜中,或与其它单糖结合为某些寡糖, 或以果聚糖形式存在于菊科植物中。 (三)庚糖 自然界中分布极少,但在高等植物体内存在,重要 的有D-景田庚酮糖和D-甘露庚酮糖。前者是光合作用 的中间产物,后者以游离态存在于樟梨果实中

6、。 陵 仑 榔 蠕 喷 屋 煞 愉 廖 芦 啼 邵 爽 客 宗 荐 夷 啤 略 蒂 曹 饰 斥 神 枷 郡 擒 渝 额 越 爱 汪 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 单糖都具有还原性,能被新制的碱性氢氧化铜等弱 氧化剂氧化,生成糖酸或复杂的小分子混合物和砖红 色Cu2O沉淀,常将单糖的这种性质叫做还原性,具有 还原性的糖叫做还原糖。还原糖与新制的碱性氢氧化 铜反应,可用于检验还原糖的存在;还原糖与3、5-二 硝基水杨酸共热,可生成棕红色的氨基化合物,还原 糖的量与棕红色深浅成比例关系,因此,可用吸光光 度法测定还原糖的含量。 溜 虾 梭 刽 抉 暴 帛 毗

7、 乱 断 夯 降 娘 逸 娠 区 雨 备 阅 肥 瓜 隋 请 漱 祸 淹 锥 莎 闹 勿 百 寡 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 二、寡糖 (一)双糖 双糖是由两个相同或不同的单糖分子缩合而成的糖苷 。在自然界中,仅有三种双糖(蔗糖、麦芽糖和乳糖 )以游离态存在。蔗糖是重要的双糖,麦芽糖和纤维 二糖是淀粉和纤维素的基本结构单位。 1、蔗糖 蔗糖是自然界分布最 广且最重要的非还原性双糖, 在甘蔗和甜菜中含量丰富。蔗 糖由一分子-D-葡萄糖C1上的 半缩醛羟基和一分子-D-果糖 C2上的半缩醛羟基脱水,以1, 2-糖苷键结合而成的双糖。 12 1,2-糖苷键

8、 蔗糖 韩 坊 醇 唱 戒 归 荣 摄 恶 惧 艾 辙 鄂 屠 壤 垒 拱 挛 扰 誉 绣 岛 醉 碰 咋 税 寡 沫 队 吹 歧 芒 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 蔗糖为无色晶体,易溶于水,甜度仅次于果糖。蔗 糖在酸和酶的作用下,水解生成等量的葡萄糖和果糖 的混合物,这种混合物叫转化糖。 蔗糖+水 葡萄糖+果糖 H+或酶 转化糖中含有果糖,比蔗糖甜,蜂蜜的主要成分就是 转化糖。蔗糖是植物光合作用的重要产物,是植物体 内糖类积累、储藏、运输的主要形式。 2、麦芽糖 麦芽糖是淀粉的主要结构单位,大量存在 于发芽的麦芽中,是由一分子-D-葡萄糖C1上的半缩

9、缩 醛羟醛羟 基与另一分子-D-葡萄糖C4上的羟基脱水,以- 1,4-糖苷键连键连 接而成的双糖。 毁 氖 诞 撮 琢 曰 总 始 绢 吭 矢 厘 世 姬 亨 璃 公 峙 将 想 嘱 敷 榷 笛 绎 义 均 茎 逢 想 绚 慕 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 麦芽糖是白色晶体,甜度 约为蔗糖的40%,具有还 原性,用淀粉酶水解淀粉 可以得到麦芽糖,麦芽糖 在强碱或麦芽糖酶的作用 下,水解生成两分子葡萄 糖 麦芽糖+水 2-D-葡萄糖 强酸 或麦芽糖酶 -1,2-糖苷键 3、乳糖 乳糖存在于哺乳动物的乳汁中,高等植物花 粉管及微生物中也含有少量乳糖,它是由

10、-D-半乳糖 和-D-葡萄糖脱水,以-1,4-糖苷键连键连 接而成的双 糖。 麦芽糖 燥 濒 撕 址 操 晴 惨 等 鸽 甘 袖 探 硒 吩 箭 嘱 吏 骤 犯 胸 盂 淑 劫 纵 事 扦 薛 么 存 佃 城 鸳 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 -1,4-糖苷键 4、纤维二糖 纤维二糖是纤 维素的基本结构单位,是由 2分子-D-葡萄糖脱水,以 -1,4-糖苷键连接而成的 双糖。 纤维二糖是白色晶体,可 溶于水,甜度很小,有还原 性,可被纤维二糖酶水解, 生成两分子-D-葡萄糖。 -1,4-糖苷键 纤维二糖+水 2-D-葡萄糖 H+或酶 乳糖 纤维二糖 舍

11、 讲 颇 果 鬃 瞥 秉 织 盅 欲 亏 擦 跨 伤 处 耐 速 崔 弘 椿 弟 捕 慕 动 吸 兄 您 隋 叁 项 烷 仰 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 (三)三糖 自然界广泛存在的三糖仅有棉籽糖,它是非还原糖, 完全水解生成葡萄糖、果糖和半乳糖。 三、多糖 多糖是由许多个单糖分子脱水以糖苷键连接而成的高 分子化合物。单糖无甜味,也无还原性。 多糖在自然界分布很广,按其生物学功能可分为储能 多糖和结构多糖。植物体内的淀粉、动物体内的糖原 都是储藏了大量化学能的营养物质,属于储能多糖; 而纤维素是植物的骨架,属于结构多糖。 穿 盟 揖 影 磊 谚 茵

12、雪 俏 水 葫 昼 阅 焙 缀 帕 席 辞 秀 惶 齿 遏 戴 娱 点 狗 斥 拾 电 畔 黑 董 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 淀粉、糖原和纤维素都是由葡萄糖缩聚而成,可用 通式(C6H10O5)n表示。但这些多糖分子内所含的葡萄 糖单元的数目不同,即n值不同,所以相互不是同分 异构体。 (一)淀粉 淀粉是植物光合作用的产物,主要存在于植物的根 、茎、种子中,不同植物的淀粉含量不同,如大米淀 粉62%82%,小麦含淀粉57% 75%等。 淀粉是白色无定形粉末,无还原性。天然淀粉由直 链淀粉与支链淀粉组成,二者在结构和性质上有一定 的差异,在淀粉中所占

13、的比例也随植物的品种而异。 蚕 走 躺 霍 傅 槽 惜 伞 霉 醇 步 憨 铭 沪 冯 诽 拢 雄 毡 蹭 览 斌 嗓 喀 匆 住 敏 茶 贵 歌 刀 糖 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 直链淀粉是由-D-葡萄糖通过-1,4-糖苷键连接成 的没有分支的葡萄糖长链。支链淀粉中的-D-葡萄糖 以-1,4-糖苷键连接,但在分支处是以-1,6-糖苷键 连接。 必 惰 耿 簿 盖 忆 号 滤 贫 辙 斜 自 枝 喀 谆 撇 绍 绚 榆 歇 锣 楔 奥 酿 犁 拂 沪 瑞 戎 胁 伞 仅 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 直链淀

14、粉可溶于热水,遇碘显蓝色;支链淀粉易溶 于水,形成稳定的胶体,遇碘显紫红色。 淀粉在酸和淀粉酶的作用下先水解生成分子质量比 淀粉小得多的多糖片段,称为糊精,遇碘显红色的称 为红糊精;红糊精再水解为分子质量更小的、遇碘不 变色的无色糊精;无色糊精具有还原性,进一步水解 生成麦芽糖;麦芽糖在酸和麦芽糖酶的催化下水解生 成葡萄糖。 淀粉 蓝糊精 红糊精 无色糊精 麦芽糖 葡萄糖 水解水解水解水解水解 厌 驰 派 迄 琉 番 眶 瀑 朴 啥 摧 灾 薄 揽 掩 滤 紧 箍 后 箭 犯 檬 椅 洛 壮 嫂 精 谐 涎 怯 案 错 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 (

15、二)糖原 糖原是动物体内储存的多糖,又有“动物淀粉”之称, 主要存在于肝脏和肌肉中,因此有肝糖原和肌糖原之 分。 糖原的结构和支链淀粉的结构相似,但支链更多更短 (每个分支平均约812个葡萄糖残基),分子质量更 大。 (三)纤维素 纤维素是自然界分布最广的多糖,是构成植物细胞壁 的主要成分,是植物的支撑物质,在木材中约含50%, 亚麻中约含80%,棉花中约含93%。 挎 衔 矢 结 罐 瘪 短 陶 裴 价 茁 扯 偿 沛 婚 著 掂 铂 她 崇 淫 毅 产 笨 肖 翱 韵 玄 烧 抠 特 克 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 纤维素分子是由-D-葡萄糖通过

16、-1,4-糖苷键连接 而成的没有分支的长链。 纯净的纤维素是白色纤维状固体,不溶于水及一般有 机溶剂,仅能吸水膨胀,无还原性,在酸和酶的作用 下可以水解生成-D-葡萄糖。 双 掏 镭 以 茸 庭 哪 董 按 崭 屋 拜 姚 庐 峭 被 徘 柄 怪 远 短 塘 完 煤 抗 认 十 摔 川 壤 翠 汁 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 (四)果胶质 果胶质可分为三类:原果胶、可溶性果胶和果胶酸 。 原果胶存在于未成熟的水果和植物茎叶中,它是可 溶性果胶和纤维素结合而成的高分子化合物,不溶于 水。未成熟的水果的坚硬与原果胶的存在有关。原果 胶在稀酸和原果胶酶的作

17、用下可转化为可溶性果胶。 水果成熟变软与此过程有关。 可溶性果胶一般存在于植物细胞壁中,也存在于果 肉中,它是果胶酸的甲酯,是水溶性溶胶,它在一定 条件下可形成凝胶(胶冻),是制造糖果和果酱的重 要物质。 果胶酸主要成分为多缩半乳糖醛酸,是细胞间的黏 结物,植物器官的脱落与它的分解有关。 盘 毛 镜 陨 汇 尘 辙 莹 谴 屠 矣 绕 妄 旬 重 此 淖 谢 荒 员 桨 跟 裁 此 酚 析 棕 骸 血 棵 胯 勉 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第二节 糖的分解代谢 新陈代谢可归纳为分解代谢(同化作用)和合成代 谢(异化作用),在分解代谢和合成代谢过程中

18、,都 有物质和能量的代谢。糖代谢是新陈代谢的基础,糖 代谢可分为分解代谢和合成代谢,糖的分解代谢实质 上是糖的氧化过程,是生物体获得能量的主要过程。 糖分解代谢的主要过程有无氧分解、有氧分解和磷酸 戊糖途径等。 物 质 代 谢 能 量 代 谢 新 陈 代 谢 合成代谢(同化作用) 分解代谢(异化作用) 小分子 大分子 需要能量 释放能量 大分子 小分子 芹 辛 役 洗 恢 走 洁 铰 优 智 写 敏 检 敛 籽 县 诵 绞 崎 侵 驼 惹 烧 拾 危 摸 惜 优 调 饱 汾 歌 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 一、糖的无氧分解 糖的无氧分解是糖在无氧参与

19、下的不彻底分解过程 ,底物脱下的氢不是以氧而是以其它有机物为最终受 氢体,又称无氧氧化。主要包括糖酵解和发酵(乳酸 发酵和乙醇发酵)。 (一)糖酵解 无氧条件下,葡萄糖在细胞内氧化分解为丙酮酸并 释放能量的过程叫做糖酵解(EMP)。糖酵解在胞液 中进行,包括十步连续进行的酶促反应,分三个阶段 介绍。 OH OH H OH H OHH OH CH2OH H 纹 邦 紧 汐 掀 屎 颧 硅 岛 利 察 馅 生 架 驮 凯 金 煞 篷 洋 鼓 钙 磊 惜 撕 憎 阜 帖 惹 访 钳 痉 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第一阶段:葡萄糖磷酸化生成1,6-二磷酸果

20、糖,该 阶段包括3步反应。 1、6-磷酸葡萄糖(G -6-P)的生成 葡萄糖在己糖激 酶或葡萄糖激酶的催化下,由ATP提供能量和磷酰基 ,生成6-磷酸葡萄糖。每生成1moL6-磷酸葡萄糖,消 耗1moLATP,反应不可逆。这是糖酵解过程第一个限 速反应步骤。 O H OH H OH H OHH OH CH2OH H +ATP 己糖激酶 Mg2+ O H OH H OH H OHH OH CH2OPO3H2 H +ADP 葡萄糖6-磷酸葡萄糖 坝 早 立 负 烈 袜 饶 涪 抖 滞 商 摘 掂 拳 侍 户 胞 框 摔 蛇 陛 绵 膜 径 副 嘎 孵 仍 阮 如 咯 塞 第 三 章 糖 类 及 糖

21、 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 葡萄糖磷酸化后不能透过半透膜,防止糖从细胞内向 外渗出,保证了细胞内有足够高的葡萄糖浓度。同时 磷酸化的葡萄糖储存了一定的能量,有利于葡萄糖的 氧化。 如果代谢过程从细胞内的淀粉或糖原开始,则淀粉或 糖原首先在磷酸化酶的作用下,经磷酸解生成1-磷酸 葡萄糖(G-1-P),再在磷酸葡萄糖变位酶的作用下生 成6-磷酸葡萄糖,此过程不消耗ATP. (C6H10O5)nnH3PO4 磷酸化酶 OH OH H OPO3H2 H OHH OH CH2OH H 1-磷酸葡萄糖 惯 受 拙 江 羌 笼 追 谦 寂 晕 葫 耀 攫 候 留 机 毖 溜 惧 贵 穴 霄

22、 论 坡 感 窿 冬 碳 显 函 蔡 题 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 磷酸葡萄糖变位酶 OH OH H OPO3H2 H OHH OH CH2OH H 1-磷酸葡萄糖 OH OH H OH H OHH OH CH2OPO3H2 H 6-磷酸葡萄糖 2、6-磷酸果糖的生成 6-磷酸葡萄糖在磷酸己糖异构 酶催化下转化为6-磷酸果糖。 OH OH H OH H OHH OH CH2OPO3H2 H 6-磷酸葡萄糖 OH CH2OH H H2O3POCH2 OH H H HO O 6-磷酸果糖 磷酸己糖异构酶 巴 痔 需 拓 顶 刹 尔 涉 货 慎 禄 霄

23、挟 鳖 篓 心 鲸 印 湿 盘 勿 循 靡 殿 杂 影 嘘 规 衰 枢 眺 掸 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 OH CH2OH H H2O3POCH2 OH H H HO O 6-磷酸果糖 OH CH2OPO3H2 H H2O3POCH2 OH H H HO O 1,6-二磷酸果糖 ATP 磷酸果糖激酶 ADP 3、1,6-二磷酸果糖(FBP)的形成 6-磷酸果糖在磷 酸果糖激酶的催化下,消耗ATP,生成1,6-二磷酸果 糖。反应不可逆,这是糖酵解过程第二个限速反应步 骤。 第一阶段主要通过磷酸化使糖活化,如1moL葡萄糖 转化为1moL 1,6-二磷

24、酸果糖,消耗2moLATP;如淀 粉或糖原的1moL葡萄糖单位生成1moL 1,6-二磷酸果 糖,消耗1moLATP。 构 楔 草 潮 颈 囤 赁 粱 暗 憎 杠 曝 询 稼 硫 务 岁 拥 苔 魏 骡 休 邵 迹 赡 氏 岸 屹 说 棍 继 拖 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第二阶段:1,6-二磷酸果糖裂解为磷酸丙糖( 1moL1,6-二磷酸果糖2moL3-磷酸甘油醛),包 括两步反应。 4、1,6-二磷酸果糖的裂解 在醛缩酶的催化下,1 ,6-二磷酸果糖裂解为3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮 。反应是可逆的。 + OH CH2OPO3H2 H H2O3

25、POCH2 OH H H HO O 1,6-二磷酸果糖 醛缩酶 CH2OH CO CH2OPO3H2 磷酸二羟丙酮 CH2OPO3H2 CH CHO OH 3-磷酸甘油醛 澜 赞 未 迄 螺 滦 痒 值 鸭 爪 饭 彝 曰 南 扬 正 志 咐 剔 喝 绣 甭 温 祥 孩 常 绵 及 潦 臀 帅 窜 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 CH2OPO3H2 CH CHO OH 3-磷酸甘油醛 CH2OH CO CH2OPO3H2 磷酸二羟丙酮 磷酸丙糖异构酶 5、磷酸丙糖的互变 在磷酸丙糖异构酶的催化下, 磷酸二羟丙酮与3-甘油醛相互转化。反应平衡时, 磷酸二羟

26、丙酮约占96%,3-磷酸甘油醛约占4%。 由于下一步反应是从3-磷酸甘油醛开始进行的,它 不断被消耗,磷酸二羟又不断地为之补充,因此 1moL葡萄糖可生成2moL3-磷酸甘油醛。 送 叛 誊 牟 敝 固 赶 陶 逆 鬼 枉 幕 哎 雍 蚤 顽 惹 驶 泄 槽 孽 昨 溜 整 捅 柞 薪 雨 趾 霓 头 汗 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第三阶段:3-磷酸甘油醛氧化生成丙酮酸,此阶段 包括5步反应。 6、3-磷酸甘油醛脱氢氧化 3-磷酸甘油醛在3-磷酸 甘油醛脱氢酶的催化下,脱氢氧化生成含高能磷酸键 的1,3-二磷酸甘油酸。脱下的氢由NAD+接受生成 N

27、ADH+H+.在无氧的条件下,这些氢用于丙酮酸的加 氢还原(发酵)。 CH2OPO3H2 CH CHO OH 3-磷酸甘油醛 +NAD+H3PO4 脱氢酶 CH2OPO3H2 CH C OH 1,3-二磷酸甘油酸 OPO3H2 O +NADH+H+ 研 秧 猩 透 僳 拣 肇 驯 带 喷 详 站 聂 加 颓 雍 慑 缠 赚 到 铃 撼 祝 夷 览 祁 萄 娄 怯 基 创 暮 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 7、3-三磷酸甘油酸的生成 1,3-二磷酸甘油酸在磷酸 甘油酸激酶的催化下,将高能磷酸键的磷酰基转移给 ADP,生成ATP(底物水平磷酸化) CH2O

28、PO3H2 CH C OH 1,3-二磷酸甘油酸 OPO3H2 O CH2OPO3H2 CH C OH 3-磷酸甘油酸 OOH +ADP 磷酸甘油酸激酶 +ATP 8、2-磷酸甘油酸的生成 在磷酸甘油酸变位酶的催化 下,3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸。 亭 赋 镊 伏 隙 鸡 腻 枷 兵 辞 谣 骗 孩 舅 殉 返 埂 蔓 艳 蚁 蹲 蓖 啡 起 鸽 硬 畅 棱 篓 招 棋 地 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 CH2OPO3H2 CH C OH 3-磷酸甘油酸 OOH CH2OH HC C OPO3H2 2-磷酸甘油酸 OOH 磷酸甘油酸变位酶 9、

29、磷酸烯醇式丙酮酸的生成 2-磷酸甘油酸在烯醇化 酶催化下脱水,分子内部能量重新分布,形成含高能 磷酸键的磷酸烯醇式丙酮酸(PEP). CH2OH HC C OPO3H2 2-磷酸甘油酸 OOH 烯醇化酶 Mg2+ CH2 C C OPO3H2 磷酸烯醇式丙酮酸 OOH +H2O 豹 研 涣 誓 槽 夯 癌 诊 滦 攻 弧 诞 氰 苗 堂 杖 辽 俩 扦 乞 笛 赐 熏 誓 但 抱 茅 互 邹 匝 吟 殊 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 10、丙酮酸的生成 在丙酮酸激酶的催化下,磷酸烯醇 式丙酮酸将高能磷酸键和磷酰基转移给ADP,生成 ATP(底物水平磷酸

30、化);其本身转变为烯醇式丙酮 酸,烯醇式丙酮酸很不稳定异构为丙酮酸。反应不可 逆,这是糖酵解中第三个限速反应步骤。 CH2 C C OPO3H2 磷酸烯醇式丙酮酸 OOH CH2 C C OH 烯醇式丙酮酸 OOH +ADP 丙酮酸激酶 Mg2+、K+ +ATP CH2 C C OH 烯醇式丙酮酸 OOH CH3 C C O 丙酮酸 OOH 孙 沿 蜀 谷 彰 躁 愚 纪 超 荣 捡 粤 的 傣 处 暗 讶 晓 花 袒 役 淡 费 犊 克 铃 鸡 匡 韵 禄 屠 惑 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 糖酵解小结: 糖酵解共10步反应,三步不可逆,两步消耗A

31、TP(共 消耗2moLATP),始于葡萄糖终于丙酮酸,底物水平磷 酸化共产生4moL ATP,形成2moL(NADH+H+),生成 2moLH2O。 由葡萄糖分解为丙酮酸的总反应式为: C6H12O6+2H3PO4+2ADP+2NAD+2CH3COCOOH+2ATP+2(NADH+H+)+2H2O 由淀粉或糖原的一个葡萄糖单位分解为丙酮酸的总 反应式为: C6H12O6+3H3PO4+3ADP+2NAD+2CH3COCOOH+3ATP+2(NADH+H+)+2H2O 解 账 泳 贰 揽 外 剃 钝 鸽 培 燃 躁 冰 酬 扇 乓 脊 衔 卿 璃 喝 箭 坚 喘 斤 产 雄 亥 袭 励 蛊 傀

32、第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 系 舅 邹 毕 教 莱 昨 侣 样 码 截 蹄 版 怂 佳 疡 苯 釜 嫁 递 凶 嚷 甫 搀 圣 醇 兆 什 泥 凉 自 凤 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 (二)发酵 糖在无氧条件下,分解为丙酮酸,丙酮酸再被还原为 乳酸或乙醇的过程叫做发酵。被还原为乳酸叫乳酸发 酵,被还原为乙醇叫乙醇发酵。 1、乳酸发酵 由糖到丙酮酸的变化与糖酵解相同,生 成的丙酮酸在无氧条件下,由乳酸脱氢酶催化,加氢 还原为乳酸,所需的还原态氢来自糖酵解的第六步。 CH3 C C O 丙酮酸 OOH +NAD

33、H+H+ 乳酸脱氢酶 CH3 C C OH 乳酸 OOH H+NAD+ 烧 滇 堂 北 许 族 桌 铭 薯 胃 烙 酝 盛 禽 蛤 啥 块 剔 阅 督 傍 铆 求 腐 断 遣 轩 廓 舌 扁 锨 柱 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 在动物和少数高等植物细胞液中含有乳酸脱氢酶,人 和动物剧烈运动时,肌肉组织相对缺氧,糖进行无氧 分解形成大量乳酸引起肌肉酸痛。 刚屠宰后的动物,体内供氧机制虽已停止,但组织细 胞仍在一段时间内进行糖的无氧分解形成乳酸,造成 肉体的温度和酸度升高。 乳酸菌可以进行乳酸发酵,把糖转变为乳酸,如泡酸 菜、酸牛奶等,都是利用乳酸发酵。

34、 2、乙醇发酵 葡萄糖经糖酵解形成丙酮酸,丙酮酸在 无氧条件下,由丙酮酸脱羧酶催化分解为乙醛和CO2, 乙醛在乙醇脱氢酶的作用下,加氢还原为乙醇,所需 还原态氢来自糖酵解第六步反应。 惰 看 绅 奔 释 刮 标 娱 猩 落 惶 朗 聚 岸 咎 馁 衷 诸 摸 目 两 爬 所 彬 细 勇 辗 抒 靳 尧 秧 粘 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 CH3 C C O 丙酮酸 OOH 丙酮酸脱羧酶 CH3 C 乙醛 HO +CO2 乙醛 CH3 CHO +NADH+H+ 乙醇脱氢酶 CH3 CHO +NAD+ 动物体内不存在乙醇发酵。高等植物在缺氧条件下能 进行

35、乙醇发酵。如水果、蔬菜等在储藏中,当氧气供 应不足时,由于乙醇发酵强烈进行而造成霉味;植物 种子发芽时,如不及时搅拌(增氧、降温),也会因 乙醇发酵使新芽受害,降低发芽率。微生物进行的乙 醇发酵比较普遍,乙醇发酵在食品工业中起着关键性 的作用。 州 男 笑 豁 原 稽 炸 吻 飘 联 前 叔 痈 略 迪 蜜 究 骏 涝 卞 枝 领 肘 瞎 肥 零 匡 入 诅 戎 擎 巳 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 糖酵解和发酵的反应过程 兽 荣 蹄 祝 炽 笛 婉 尾 麓 锯 标 河 特 槽 蕴 刀 俊 到 嘲 仆 氯 冗 酞 铂 鄙 茨 魁 框 困 蝇 拭 窜 第

36、 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 (三)糖无氧分解的生理意义 1、虽然糖的无氧分解提供的能量不多,不是生物体 获能的主要形式,但动物的某些组织(表皮、红细胞 和视网膜)主要依靠其提供能量。特别是生物体在特 殊的生理或病理条件下,糖酵解是补能的重要方式。 2、是葡萄糖彻底氧化的必经之路。 3、提供一些具有反应活性的中间物,为其它有机物 的合成提供重要原料。 4、提供少量还原态氢,用于其它物质的合成。 砌 典 烫 辰 婶 管 蹲 掩 涅 窍 鹃 哑 苫 裕 皇 楔 键 挫 至 乐 届 拖 顽 祟 够 蠕 馅 弘 插 成 僻 贝 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢

37、 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 二、糖的有氧分解 糖的有氧分解是糖在有氧条件下,彻底氧化成CO2和 H2O并释放大量能量的过程。 糖的有氧分解共分4个阶段: 糖酵解,葡萄糖降解为丙酮酸。 丙酮酸氧化脱羧。 三羧酸循环。 三羧酸循环脱下的氢进入呼吸链氧化成H2O和CO2 并产生ATP. 舶 汲 茫 砂 模 吨 绷 属 迁 晓 勋 尖 叹 头 狐 肮 我 磷 列 酱 缮 风 骡 武 渤 彝 唬 菌 役 冒 黄 釉 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 (一)糖有氧分解的反应过程 第一阶段:由葡萄糖(或淀粉、糖原)降解为丙酮 酸。其化学变化过程与糖酵解完全相同

38、。 第二阶段:丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA.第一阶段 生成的丙酮酸由胞液穿过线粒体膜进入线粒体,在线 粒体内进行氧化脱羧反应,生成乙酰CoA、CO2和 NADH+H+,反应不可逆,是联系糖酵解和三羧酸循环 的中间环节。 CH3 C C O 丙酮酸 OOH + CoASH+NAD+ 丙酮酸脱氢酶系 CH3CO-SCoA+CO2+NADH+H+ 乙酰CoA 棒 涎 渊 篓 椭 角 栽 梗 脾 锭 丛 租 段 天 氨 愿 泡 椭 痈 旋 完 弯 塌 苯 刻 然 诡 捞 驭 救 巨 舱 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系( (复合体复合

39、体) ) 的组成:由的组成:由3 3个酶和个酶和6 6种辅种辅 助因子组成。助因子组成。 酶:丙酮酸脱氢酶、硫辛酸乙酰转移酶、二氢硫辛酶:丙酮酸脱氢酶、硫辛酸乙酰转移酶、二氢硫辛 酸脱氢酶。酸脱氢酶。 辅助因子:焦磷酸硫胺素(辅助因子:焦磷酸硫胺素(TPPTPP) )、硫辛酸、硫辛酸、CoA、 FAD、NAD+、Mg2+. 第三阶段:乙酰CoA的彻底氧化三羧酸循环。 该途径在动植物、微生物中普遍存在,它不仅是糖 分解代谢的主要途径,也是脂肪、蛋白质分解代谢的 最终途径。 真核生物的TCA发生在线粒体内,原核生物发生在 细胞内膜上,共包括8步反应。 湿 雍 朽 唇 覆 搅 泄 泊 氯 琳 栖 般

40、 富 署 优 扫 瘫 藏 宠 拟 骄 偿 猫 瘦 篆 柱 赶 祝 舶 惭 盎 理 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 1、柠檬酸的生成 在柠檬酸合成酶的催化下,乙酰 CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸。柠檬酸合成酶受ATP、 NADH、琥珀酰CoA和长链脂酰CoA抑制。该反应不可逆 ,是三羧酸循环的第一个调控、限速步骤。 柠檬酸合成酶 +CoASH CH2COOH CO COOH 草酰乙酸 +CH3CO-SCoA+H2O 乙酰辅酶A C CH2COOH COOH CH2COOH HO 柠檬酸 2、柠檬酸转变为异柠檬酸 柠檬酸在顺乌头酸酶作用 下,先脱1分子水变为顺

41、乌头酸,然后再加1分子水, 转变为异柠檬酸。 乒 溶 竿 碘 藻 垢 讫 府 伞 宴 玲 叶 筏 啮 听 甩 怨 枚 拢 烈 昂 毕 虹 漏 嘱 印 赁 框 琅 卤 侄 左 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 柠檬酸 C CH2COOH COOH CH2COOH HO H2OH2O C CH2COOH COOH CHCOOH 顺乌头酸 C CH2COOH HCOOH CHCOOHHO 异柠檬酸 3、异柠檬酸脱氢脱羧生成-酮戊二酸(6C-5C) 反 应不可逆. C CH2COOH HCOOH CHCOOHHO 异柠檬酸 异柠檬酸脱氢酶 NAD+NADH+H+

42、C CH2COOH HCOOH CCOOHO 草酰琥珀酸 异柠檬酸脱氢酶 C CH2COOH H2 COCOOH -酮戊二酸 +CO2 北 郊 谬 粟 瓶 委 事 稚 迫 朱 脆 确 盂 效 乒 崎 华 俩 勘 塞 负 莲 远 弗 立 仍 徊 衙 奴 莉 钝 本 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 4、-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA -酮戊二酸 在-酮戊二酸脱氢酶系(与丙酮酸脱氢酶系的组成及 催化机理相似)的催化下,脱氢脱羧生成含高能硫酯 键的琥珀酰CoA。反应不可逆。 C CH2COOH H2 COCOOH -酮戊二酸 + CoA-SH+NAD+ -酮

43、戊二酸脱氢酶系 CH2COSCoA CH2COOH 琥珀酰CoA +CO2+NADH+H+ 5、琥珀酸的生成 琥珀酰CoA在琥珀酸硫激酶催化下 ,生成琥珀酸和辅酶A,并经底物水平磷酸化生成1分子 GTP(相当于ATP,某些植物中可直接生成ATP). 吸 艺 泽 逼 旋 秋 寡 捷 狸 稍 盛 锚 酣 偶 捂 匈 宫 进 据 嫡 壮 图 叁 担 伍 聊 滋 舒 描 伙 芥 扫 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 CH2COSCoA CH2COOH 琥珀酰CoA CH2COOH CH2COOH 琥珀酸 +GDP+H3PO4 琥珀酸激酶 +CoASH+GTP GT

44、P+ADP ATP+GDP 核苷二磷酸激酶 6、延胡索酸的生成 在琥珀酸脱氢酶催化下,琥珀酸 脱氢生成延胡索酸(反丁烯二酸)和FADH2.丙二酸 是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂。 CH2COOH CH2COOH 琥珀酸 +FAD 琥珀酸脱氢酶 CHCOOH CHCOOH 延胡索酸 +FADH2 伏 痊 肚 婚 扫 剖 怀 没 中 宁 蝗 孺 纶 临 窘 阜 禽 窜 俊 颐 绵 王 盏 粱 骸 宇 篙 翔 掘 收 粥 懒 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 7、苹果酸的生成 在延胡索酸酶催化下,延胡索酸加 水生成苹果酸。 CHCOOH CHCOOH 延胡索酸 +

45、H2O CH2COOH CHCOOH 苹果酸 HO 8、草酰乙酸的生成 苹果酸在苹果酸脱氢酶的催化下 ,脱氢生成草酰乙酸。 延胡索酸酶 CH2COOH CHCOOH 苹果酸 HO +NAD+ 苹果酸脱氢酶 CH2COOH CCOOH 草酰乙酸 O +NADH+H+ 生成的草酰乙酸再与乙酰CoA反应,开始下一轮 TCA,每一轮TCA,氧化分解1分子乙酰CoA,产生2分 子CO2,3分子NADH+H+和1分子FADH2. 铱 肄 瞅 御 莎 内 虽 蟹 动 搅 榔 傍 崖 谎 窘 宽 号 壁 倦 钙 带 阀 挡 曹 睬 漓 建 蕴 鉴 绣 敲 橇 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖

46、 类 及 糖 代 谢 草酰乙酸 乙酰CoACoASH H2O 柠檬酸 H2O 顺乌头酸 H2O 异柠檬酸 CO2 -酮戊二酸 NAD+ NADH+H+ CoA-SH NAD+ CO2 NADH+H+ 琥珀酰CoA H3PO4 GDPATP CoA-SH 琥珀酸 FAD FADH2 延胡索酸 H2O 苹果酸 NAD+ NADH+H+ 丙酮酸 NAD+ NADH+H+ CO2 葡萄糖 EMP 三羧酸循环 (TCA) 柠檬酸合成酶 顺乌头酸酶 异柠檬酸脱氢酶 -酮戊二酸脱氢酶系 琥珀酸硫激酶 琥珀酸脱氢酶 延胡索酸酶 苹果酸脱氢酶 吾 窘 顺 用 柱 赶 跟 限 晦 蛮 迂 帽 轮 既 资 戌 筋

47、继 验 镇 膜 雅 疑 孤 动 馒 赞 掳 繁 勋 油 肯 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 低 镀 删 行 特 礼 酮 迹 贱 猴 棒 厌 经 恨 诊 枝 事 耗 获 田 靳 缚 关 联 翼 嚣 冈 路 赏 把 舶 球 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第四阶段:氢的氧化。代谢过程中从底物脱下的氢原 子,在线粒体中经呼吸链传递,最终与O2结合成H2O, 并经氧化磷酸化产生ATP. (二)糖有氧分解的生理意义 (1)糖有氧分解是生物体获得能量的最主要途径。机 体所需能量的95%以上来自糖的氧化分解,彻底氧化 成CO2和

48、H2O,可净产生32或30MoL的ATP(见表)。 (2)三羧酸循环是糖、脂肪、蛋白质彻底氧化分解的 共同途径,也是各类有机物相互转化的枢纽。 让 概 样 瓮 股 魔 恃 陵 贪 犀 保 耀 樱 挽 殉 席 韭 舔 郡 瑚 簿 涕 逼 片 案 畜 舅 胸 末 捻 跟 丧 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 反应阶段反应名称 生成的能量 物质 生成或消耗 的ATP(MoL) 糖酵解 葡萄糖G-6-P-1 F-6-PFBP-1 3-磷酸甘油醛1、3-二磷酸甘油酸2(NADH+H+) 2.52或1.52 1、3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2 磷酸烯醇式丙酮酸烯醇式

49、丙酮酸2 丙酮酸氧化脱羧丙酮酸乙酰CoA2(NADH+H+)2.52 三羧酸循环 异柠檬酸草酰琥珀酸2(NADH+H+)2.52 -酮戊二酸琥珀酰CoA2(NADH+H+)2.52 琥珀酰CoA琥珀酸2 琥珀酸延胡索酸2(FADH2)1.52 苹果酸草酰乙酸2(NADH+H+)2.52 合计32或30 1MoL葡萄糖有氧分解净产生的ATP 闪 探 凶 苦 泽 插 建 澄 纶 献 旷 削 奴 炯 攀 酞 兽 瘁 撕 际 噎 窒 咯 荷 阿 矩 乏 淑 齐 毋 躬 堤 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 第 三 章 糖 类 及 糖 代 谢 (3)糖有氧分解的中间物为其它生物物质(脂质、蛋 白质、核酸)的合成提供碳架。如-酮酸(丙酮酸、 草酰乙酸、-酮戊二酸)可转化为氨基酸(丙氨酸、 天冬氨酸、谷氨酸);乙酰CoA可转化为脂肪酸;CO2 可

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