第六章糖类代谢课件.ppt

1、第一节第一节 生物体内的糖类化合物生物体内的糖类化合物第二节第二节 双糖和多糖的酶促降解双糖和多糖的酶促降解第三节第三节 糖的分解代谢糖的分解代谢第四节第四节 糖异生作用糖异生作用第五节第五节 蔗糖和多糖的生物合成蔗糖和多糖的生物合成 糖类化合物：由糖类化合物：由C、H、O三种元素组成；三种元素组成；多羟基醛或多羟基酮。多羟基醛或多羟基酮。单糖单糖:不能被水解成更小分子的糖不能被水解成更小分子的糖 如如:核糖、脱氧核糖、葡萄糖、果糖和半乳糖寡糖寡糖:能水解成少数能水解成少数(210个个)单糖分子单糖分子的糖的糖 以双糖存在最为广泛，蔗糖、麦芽糖和乳糖是其重要代表。多糖多糖:能水解为多个单糖分子

2、的糖能水解为多个单糖分子的糖 以淀粉、糖原、纤维素等最为重要 可可根据所含碳原子的数目分为戊糖（根据所含碳原子的数目分为戊糖（5个碳原子）个碳原子）和己糖（和己糖（6个碳原子），根据个碳原子），根据C、O双键的位置分双键的位置分为醛糖（碳链末端）和酮糖（碳链中间）为醛糖（碳链末端）和酮糖（碳链中间）CH2OHOOHOHOHCH2OHCHOHOHHOHCH2OHHOHCHOHHHOHCH2OHHOH果糖果糖D-核糖核糖2-脱氧核糖脱氧核糖CHOOHHHHOOHHOHHCH2OH葡萄糖 葡萄糖（简化链式）甘露糖半乳糖 天然糖的半缩醛形式天然糖的半缩醛形式醛基与醇基作用醛基与醇基作用CH2OHCHO

3、CH2OHOHOCH2OHOH3COCH3OHH+环状结构环状结构环内含氧；环内含氧；5元是呋喃；六元是吡喃；吡喃形式更稳元是呋喃；六元是吡喃；吡喃形式更稳定定OCHO HCH2OHOHHHOOHHHOHCHO HCH2OHHOHH吡喃型吡喃型呋喃型呋喃型HOHHOH-D-葡萄糖-D-葡萄糖OOHHHHOHHOHHCH2OHHOOHHHHOHHOHOHCH2OHHO 210 个单糖分子缩合而成的糖个单糖分子缩合而成的糖 还原型、非还原型：关键看其有无还原型、非还原型：关键看其有无游离半缩醛羟基游离半缩醛羟基麦芽糖：麦芽糖：麦芽糖淀粉酶水解淀粉麦芽糖淀粉酶水解淀粉乳糖：乳糖：可改善食物持水性可改

4、善食物持水性蔗糖：蔗糖：植物中主要糖植物中主要糖 转化糖（转化糖（蔗糖）：蔗糖）：葡萄糖葡萄糖+果糖果糖 很多低聚糖主要作用不在于其消化吸很多低聚糖主要作用不在于其消化吸收而提供能量，而是在于它的一些保收而提供能量，而是在于它的一些保健价值健价值低聚果糖低聚果糖 定义：定义：是在蔗糖分子上以是在蔗糖分子上以（12）糖苷键结合糖苷键结合13个果糖的寡糖。个果糖的寡糖。分子式为分子式为G-F-Fn，n=13 12（一）、（一）、淀粉淀粉植物营养物质的一种储存形式植物营养物质的一种储存形式 1 1、结构、结构 直链淀粉、支链淀粉直链淀粉、支链淀粉OCH2OHOCH2HOHHHOH62345OCH2O

5、HOCH2HOHHHOHOCH2OHOCH2HOHHHOH62345菊糖图1-3 糖原的分子结构 纤维素是植物中最广泛的骨架多糖，植纤维素是植物中最广泛的骨架多糖，植物细胞壁和木材差不多有一半是由纤维素物细胞壁和木材差不多有一半是由纤维素组成的。棉花、亚麻是较纯的纤维素。组成的。棉花、亚麻是较纯的纤维素。纤维素对植物性食品的质地影响较大。纤维素对植物性食品的质地影响较大。OOHHCH2OHHHOHOHHOHHHHOHHOHCH2OHOHHHHOHHOHCH2OHOOOHHCH2OHHHOHOHHO41414114n纤 维 素n与纤维素一起存在于植物细胞壁中的多糖与纤维素一起存在于植物细胞壁中的

6、多糖物质的总称。物质的总称。n构成半纤维素的单体有：葡萄糖，果糖，构成半纤维素的单体有：葡萄糖，果糖，甘露糖，半乳糖，阿拉伯糖，木糖，鼠李甘露糖，半乳糖，阿拉伯糖，木糖，鼠李糖及糖醛酸。糖及糖醛酸。1、果胶物质、果胶物质 结构：结构：D-吡喃半乳糖醛酸以吡喃半乳糖醛酸以-1,4苷键相苷键相连，通常以部分甲酯化存在，即果胶。连，通常以部分甲酯化存在，即果胶。-D-半乳糖醛酸基半乳糖醛酸基 -1,4 糖苷键糖苷键植物树胶：植物树胶：阿拉伯胶、黄芹胶、阿拉伯胶、黄芹胶、刺槐豆胶刺槐豆胶 按来源分类：种子胶、瓜尔豆胶、罗望子胶按来源分类：种子胶、瓜尔豆胶、罗望子胶 海藻胶：琼胶（脂）、海藻胶：琼胶（脂

7、）、角叉胶角叉胶和褐藻胶和褐藻胶植物胶主要用于增稠剂、甜食的稳定剂和冰淇淋的粘合剂等植物胶主要用于增稠剂、甜食的稳定剂和冰淇淋的粘合剂等 葡聚糖葡聚糖（右旋糖酐）（右旋糖酐）黄原胶黄原胶 环状糊精环状糊精 透明质酸透明质酸 黏多糖：黏多糖：硫酸软骨素硫酸软骨素 肝素肝素 壳多糖：壳多糖：（几丁质，甲壳素）（几丁质，甲壳素）蔗糖+H2O 葡萄糖+果糖 蔗糖酶第二节 双糖和多糖的酶促降解1.蔗糖酶2.蔗糖合成酶 催化蔗糖与UDP反应生成果糖和尿苷二磷酸葡萄糖 蔗糖+UDP UDPG+果糖（一）蔗糖的水解（二）麦芽糖的水解麦芽糖+H2O麦芽糖酶2葡萄糖（三）乳糖的水解乳糖+H2O葡萄糖半乳糖 +乳糖

8、酶-半乳糖苷酶三、三、糖糖原原的的酶酶促促降降解解第三节第三节 糖的分解代谢糖的分解代谢n主要途径：主要途径：无氧条件下的糖酵解途径；无氧条件下的糖酵解途径；有氧条件下的有氧氧化；有氧条件下的有氧氧化；生成磷酸戊糖的磷酸己糖旁路；生成磷酸戊糖的磷酸己糖旁路；生成葡萄糖醛酸的糖醛酸代谢。生成葡萄糖醛酸的糖醛酸代谢。高等动物体内：高等动物体内：葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸微生物体内：微生物体内：葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙醇、乳酸乙醇、乳酸无氧条件无氧条件EMP途径途径胞浆中进行胞浆中进行EMP途径，也称糖酵解，是将葡萄糖转变成途径，也称糖酵解，是将葡萄糖转变成丙酮酸并同时生成丙酮酸并同时生成A

9、TP的一系列反应，是的一系列反应，是一切有机体中都存在的葡萄糖降解途径。一切有机体中都存在的葡萄糖降解途径。第一阶段第一阶段：磷酸已糖的生成磷酸已糖的生成(活化活化)四四 个个 阶阶 段段第二阶段第二阶段：磷酸丙糖的生成磷酸丙糖的生成(裂解裂解)第三阶段第三阶段：3-3-磷酸甘油醛转变为磷酸甘油醛转变为2-2-磷酸磷酸 甘油酸甘油酸 第四阶段第四阶段：由由2-2-磷酸甘油酸生成丙酮酸磷酸甘油酸生成丙酮酸糖酵解过程糖酵解过程P3PPOOHOHCH2CH2OO12546CH2OCOH2COHP磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮123+OOHOHCH2CH2OHOPP异构6-磷酸果糖磷酸果糖HCOHCOHH2

10、COP564磷酸甘油醛磷酸甘油醛PPCOHCOHH2COO1，3-二磷酸二磷酸甘油酸甘油酸PCOHCOHH2COOH3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸PCOH2CCOO HOHH2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸COCH2COO HP磷酸烯醇磷酸烯醇式丙酮酸式丙酮酸COCH3OOHC丙酮酸丙酮酸6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖OOHCH2OPPGG葡萄糖葡萄糖活化裂解脱氢异构PPOOHOHCH2CH2OOP1，6-二磷二磷酸果糖酸果糖活化产能脱水异构产能HHOH2 1葡葡 萄萄 糖糖 6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-

11、3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 丙丙 酮酮 酸酸 -1 反反 应应 ATP -1-12 1糖酵解中产生的能量糖酵解中产生的能量3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸2NADHnEMP途径中：途径中：限速酶限速酶3个个：己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶 葡萄糖葡萄糖+2Pi+2ADP+2NAD+2丙酮酸丙酮酸+2ATP+2NADH+2H+2H2O糖酵解进行到丙酮酸这一步，代谢途径就开始分叉。丙酮糖酵解进行到丙酮酸这一步，代谢途径就开始分叉。丙酮酸的去路有三条：酸的去路有三条：(1)在肌肉中，在有在肌肉中

12、，在有NADH+H存在下，丙酮酸在乳酸脱氢存在下，丙酮酸在乳酸脱氢酶催化下，形成乳酸。剧烈运动后肌肉酸胀就是乳酸积累酶催化下，形成乳酸。剧烈运动后肌肉酸胀就是乳酸积累过多产生的。过多产生的。(2)丙酮酸在酵母菌或其它生物中，经丙酮酸脱羧酶催化，丙酮酸在酵母菌或其它生物中，经丙酮酸脱羧酶催化，脱羧形成乙醛，继而经乙醇脱氢酶催化，由脱羧形成乙醛，继而经乙醇脱氢酶催化，由3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛脱下的脱下的H还原形成乙醇。还原形成乙醇。(3)在有氧条件下，丙酮酸经脱羧形成乙酰辅酶在有氧条件下，丙酮酸经脱羧形成乙酰辅酶A，在线粒体在线粒体中经三羧酸循环中经三羧酸循环(TCAC)氧化成氧化成CO2和和H

13、2O，这是糖类彻底这是糖类彻底氧化的主要途径。氧化的主要途径。有氧氧化有氧氧化葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰辅酶乙酰辅酶A CO2和和H2OTCAC(4)转化为脂肪酸或酮体。当细胞ATP水平较高时，柠檬酸循环的速率下降，乙酰CoA开始积累，可用作脂肪的合成或酮体的合成。糖酵解的意义糖酵解的意义：在生物体内，可在无氧情况下供能；在生物体内，可在无氧情况下供能；糖酵解的许多中间产物可作为合成其糖酵解的许多中间产物可作为合成其他物质的原料，与其他物质代谢相联系。他物质的原料，与其他物质代谢相联系。食品加工中，乳酸菌、酵母菌的利用。食品加工中，乳酸菌、酵母菌的利用。2、糖的有氧氧化、糖的有氧氧化TCAC

14、葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸 乙酰辅酶乙酰辅酶A 进入进入TCAC CO2和和H2O线粒体中进行线粒体中进行细胞质中进行细胞质中进行细胞细胞胞浆胞浆线粒体线粒体葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸(糖酵解糖酵解)葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸CO2+H2O+ATP(糖的有氧氧化）糖的有氧氧化）丙酮酸丙酮酸COOHCOCOOHCH2C(OH)COOHCH2COOHCH2COOHCHCOOHCH(OH)COOHCH2COOHCHCOOHCOCOOHCH2COOHCH2COCOOHCH2COOHCH2COOHCH2COSCoACOOHCH2COOHCH2COOHCHCOOHCHCOOHCH(OH)COOHCH2C

15、OOHCH3COCO2CO2NADHP+H+NADP+苹果酸H2O延胡索酸FADH2FAD琥珀酸CoASHGTPGDP+PiNADH+H+NAD+NADH+H+NAD+ATPATPO2CO2CoASH琥珀酰CoA-酮戊二酸CO2草酰琥珀酸NAD(P)H+H+NAD(P)+柠檬酸H2OCoASHNAD+NADH+H+CoASHCO2CH3COSCoA乙酰CoA丙酮酸12 11异柠檬酸草酰乙酸 ATP三羧酸循环三羧酸循环一次底物水一次底物水平磷酸化平磷酸化二次脱羧二次脱羧三个关键酶三个关键酶四次氧化磷四次氧化磷酸化酸化3 NADH+H+和和1 FADH2TCAC的生物学意义的生物学意义（1）TCA

16、C是机体获得能量的主要途径。是机体获得能量的主要途径。1分分子葡萄糖经有氧氧化可净生成子葡萄糖经有氧氧化可净生成32或或30分子分子ATP。（。（怎样生成的？怎样生成的？）（2）TCAC是物质代谢的枢纽：是物质代谢的枢纽：TCAC是糖、脂、是糖、脂、蛋白质在体内彻底氧化分解的共同途径；蛋白质在体内彻底氧化分解的共同途径；TCAC的很多中间的很多中间产物是合成糖、脂、蛋白质等的原料。产物是合成糖、脂、蛋白质等的原料。3、磷酸己糖旁路、磷酸己糖旁路 磷酸己糖旁路也是一条需氧的磷酸己糖旁路也是一条需氧的代谢途径。在肝脏、骨髓、脂肪代谢途径。在肝脏、骨髓、脂肪组织、泌乳期的乳腺、肾上腺皮组织、泌乳期的

17、乳腺、肾上腺皮质、性腺及红细胞等组织中，这质、性腺及红细胞等组织中，这一代谢途径进行得比较旺盛。一代谢途径进行得比较旺盛。细胞液中进行细胞液中进行磷酸己糖旁路的主要生理意义：磷酸己糖旁路的主要生理意义：(1)提供核酸生物合成所需的原料核糖。在这一代谢过程中所生成提供核酸生物合成所需的原料核糖。在这一代谢过程中所生成的核糖的核糖-5-P是合成核苷酸的必要原料。是合成核苷酸的必要原料。(2)提供细胞生物合成所需的还原力。磷酸己糖旁路所生成的提供细胞生物合成所需的还原力。磷酸己糖旁路所生成的NADPH+H，提供各种生物合成代谢所需要的氢。提供各种生物合成代谢所需要的氢。(3)使活细胞处于还原态，防止

18、生物膜氧化。如在红细胞中，磷酸使活细胞处于还原态，防止生物膜氧化。如在红细胞中，磷酸己糖旁路所生成的己糖旁路所生成的NADPH+H可能使红细胞中的谷胱甘肽保可能使红细胞中的谷胱甘肽保持还原状态，这对稳定细胞膜及使血红蛋白处于还原状态是必持还原状态，这对稳定细胞膜及使血红蛋白处于还原状态是必要的。要的。(4)对对5碳糖和碳糖和6碳糖的代谢和转变起纽带作用。碳糖的代谢和转变起纽带作用。丙酮酸葡萄糖“糖酵解”不需氧“磷酸戊糖途径”需氧有氧情况缺氧情况好氧生物厌氧生物“三羧酸循环”“乙醛酸循环”CO2+H2O“乳酸发酵”乳酸“乳酸发酵”、“乙醇发酵”乳酸或乙醇 CO2+H2O糖分解代谢糖分解代谢糖异生

19、作用是指从非糖物质生成葡糖异生作用是指从非糖物质生成葡萄糖或糖原。糖异生作用由肾上腺萄糖或糖原。糖异生作用由肾上腺皮质激素促进，是在肝脏中进行的。皮质激素促进，是在肝脏中进行的。从丙酮酸到葡萄糖有三步不可逆反从丙酮酸到葡萄糖有三步不可逆反应：应：丙酮酸丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖 6-磷酸果糖磷酸果糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛 NAD+NA

20、DH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸柠檬酸苹果酸琥珀酸草酰乙酸延胡索酸谷氨酸组氨酸精氨酸脯氨酸羟脯氨酸亮氨酸异亮氨酸酪氨酸苯丙氨酸色氨酸丙氨酸甘氨酸丝氨酸胱氨酸半胱氨酸糖脂肪乙酰乙酸图10-11 糖异生作用-酮戊二酸COCH3SC oACOCH3COOH天冬氨酸 G活化活化核苷二磷酸葡萄糖（核苷二磷酸葡萄糖（UDPG）与与果糖或磷酸果糖反应果糖或磷酸果糖反应蔗糖或蔗糖或磷酸蔗糖磷酸蔗糖水解水解磷酸基团磷酸基团蔗糖蔗糖糖原的合成糖原的合成 葡萄糖 G-6-P G-1-P UDPG 糖原 葡萄糖激酶 ATP ADP UDPG焦磷酸化酶 糖原“引子”UTP 多种酶细胞质

21、中进行细胞质中进行糖原糖原n+UDPG 糖原糖原n+1+UDP 糖原合成酶糖原合成酶(glycogen synthase)UDP UTP ADP ATP 核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶*糖原糖原n 为原有的细胞内的较小糖原分子，称为为原有的细胞内的较小糖原分子，称为糖原引物糖原引物(primer)，作为作为UDPG 上葡萄糖基的上葡萄糖基的接受体。接受体。糖原引物糖原引物 糖原合成酶糖原合成酶分枝酶分枝酶限速酶限速酶1218G糖原分枝的形成 第一节第一节 生物体内的糖类化合物生物体内的糖类化合物第二节第二节 双糖和多糖的酶促降解双糖和多糖的酶促降解第三节第三节 糖的分解代谢：糖的分解代谢：EMP、TCAC第四节第四节 糖异生作用糖异生作用第五节第五节 蔗糖和多糖的生物合成蔗糖和多糖的生物合成