糖類分解代謝ppt課件

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07糖類代謝 主要內(nèi)容 了解新陳代謝的概念和特點 了解糖類的生物學作用和重要的單糖 寡糖 多糖的分類和結構 重點掌握以葡萄糖為代表的單糖分解代謝的主要途徑 1 目錄 第一節(jié)新陳代謝通論第二節(jié)糖類化學概述第三節(jié)雙糖和多糖的酶促降解第四節(jié)糖酵解 EMP 第五節(jié)三羧酸循環(huán) TCA 第六節(jié)磷酸戊糖途徑 PPP 2 概念 新陳代謝 metabolism 是生命最基本的特征之一 泛指生物與周圍環(huán)境進行物質(zhì)交換 能量交換和信息交換的過程 生物一方面不斷地從周圍環(huán)境中攝取能量和物質(zhì) 通過一系列生物反應轉(zhuǎn)變成自身組織成分 即所謂同化作用 assimilation 另一方面 將原有的組成成份經(jīng)過一系列的生化反應 分解為簡單成分重新利用或排出體外 即所謂異化作用 dissimilation 通過上述過程不斷地進行自我更新 第一節(jié)新陳代謝通論 3 相互關系 小分子大分子合成代謝 同化作用 需要能量釋放能量分解代謝 異化作用 大分子小分子 物質(zhì)代謝 能量代謝 新陳代謝 信息交換 4 新陳代謝研究方法 1 同位素示蹤法2 酶抑制劑的應用3 氣體測量法4 核磁共振波譜法5 利用遺傳缺陷癥研究代謝途徑 新陳代謝特點1 條件溫和 酶催化2 特異有序 逐步進行3 調(diào)節(jié)靈敏 有條不紊 5 第二節(jié)糖類化學概述 1 糖類的生物學作用2 單糖的鏈狀結構和環(huán)狀結構3 重要的單糖及衍生物4 重要的寡糖5 重要的多糖6 糖苷與復合糖 6 1 糖類的生物學作用 多羥基醛或酮及其衍生物和縮合物 糖類是細胞中非常重要的一類有機化合物 主要的生物學作用如下 作為生物體的結構成分 作為生物體內(nèi)的主要能源物質(zhì) 作為其它生物分子如氨基酸 核苷酸 脂等合成的前體物質(zhì) 作為細胞識別的信息分子 7 D系醛糖的立體結構 D 阿洛糖 D 阿桌糖 D 葡萄糖 D 甘露糖 D 古洛糖 D 艾杜糖 D 半乳糖 D 塔羅糖 allose altrose glucose mannose gulose idose galactose talose D 赤鮮糖 erythrose D 蘇糖 threose D 甘油醛 allose D 核糖 ribose D 阿拉伯糖 arabinose D 木糖 xylose D 米蘇糖 lysose 8 D系酮糖的立體結構 D 赤蘚酮糖 erythrulose D 核酮糖 ribulose D 核酮糖 xylulose D 阿洛酮糖 psicose allulose D 果糖 fructose D 山梨糖 sorbose D 洛格酮糖 tagalose 二羥丙酮 dihytroasetone 9 吡喃型和呋喃型的D 葡萄糖和D 果糖 Haworth式 吡喃 呋喃 D 吡喃葡萄糖 D 吡喃果糖 D 呋喃葡萄糖 D 呋喃果糖 10 D 葡萄糖由Fischer式改寫為Haworth式的步驟 轉(zhuǎn)折 旋轉(zhuǎn) 成環(huán) 成環(huán) D 吡喃葡萄糖 D 吡喃葡萄糖 11 D 吡喃木糖 D 呋喃核糖 2 脫氧 D 呋喃核糖 D 芹菜糖 L 呋喃阿拉伯糖 D 呋喃阿拉伯糖 D 核酮糖 D 木酮糖 不能再被水解的多羥基醛 酮 是碳水化合物的基本單位 植物體內(nèi)的單糖主要是戊糖 己糖 庚糖 戊糖主要有 核糖 脫氧核糖 木糖和阿拉伯糖 12 D 吡喃葡萄糖 L 吡喃山梨糖 D 吡喃甘露糖 L 吡喃半乳糖 D 吡喃半乳糖 D 呋喃果糖 己糖主要有 葡萄糖 果糖 半乳糖 甘露糖和山梨糖 13 庚糖主要有 庚酮糖 L 甘油 D 甘露庚糖 D 景天庚酮糖 D 甘露庚酮糖 甘露糖 14 單糖磷酸酯 D 甘油醛 3 磷酸 D 葡萄糖 1 磷酸 D 葡萄糖 6 磷酸 D 果糖 6 磷酸 D 果糖 1 6 二磷酸 15 蔗糖 D 麥芽糖 型 乳糖 型 纖維二糖 型 由2 10個單糖分子縮合而成 水解后生成單糖 重要的寡糖主要有 麥芽糖 蔗糖 乳糖 纖維二糖 低聚果糖 低聚木糖 甲殼低聚糖 環(huán)狀低聚糖等 16 GF2 具有特殊功能的低聚糖 木二糖的分子結構 1 4 水溶性D 氨基葡聚糖 蔗果低聚糖 甲殼低聚糖 低聚木糖 低聚果糖 17 又名環(huán)狀淀粉或沙丁格糊精 SchardingerDextrin 由 D 葡萄糖通過 1 4糖苷鍵首尾相連構成 DP為6 7 8分別稱為 環(huán)狀糊精 Cyclodextrin CD N 6 N 7 N 8 環(huán)狀低聚糖 18 立體結構示意圖 19 Definition 超過10個單糖的聚合物為多糖 大多數(shù)多糖的聚合度 DP 為200 3000纖維素的DP最大 達7000 15000 多糖主要有 淀粉 starch 糖原 果膠物質(zhì) 植物膠質(zhì) 海藻多糖 微生物多糖等 20 支鏈淀粉或糖原分支點的結構 淀粉 starch 和糖原 glycogen 結構 21 纖維素片層結構 纖維素一級結構 22 定義 是由單糖或低聚糖的半縮醛羥基和另一個分子中的 OH NH2 SH 巰基 等發(fā)生縮合反應而得的化合物 組成 糖 配基 非糖部分 糖苷的類型 糖苷 O 糖苷 S 糖苷 N 糖苷 23 糖 肽鏈 糖 核酸 糖 脂質(zhì) ComplexCarbohydrates 糖復合物 24 第三節(jié)雙糖和多糖的酶促降解 一 雙糖的酶促降解二 多糖的酶促降解1 淀粉的酶促降解2 纖維素的酶促降解3 果膠的酶促降解 25 蔗糖 H2O果糖 葡萄糖 轉(zhuǎn)化酶 蔗糖酶 一 雙糖的酶促降解 1 蔗糖 sucrose 的水解 UDPG的結構 26 2 麥芽糖 maltose 的水解 3 乳糖 lactose 的水解 27 1 淀粉的酶促降解 淀粉的水解 淀粉酶 淀粉酶R 酶 脫支酶 麥芽糖酶 二 多糖的酶促降解 淀粉的磷酸解磷酸化酶轉(zhuǎn)移酶與脫支酶 28 淀粉內(nèi)切酶 作用于淀粉分子內(nèi)部的任意的 1 4糖苷鍵 直鏈淀粉葡萄糖 麥芽糖 麥芽三糖 低聚糖的混合物支鏈淀粉葡萄糖 麥芽糖 麥芽三糖 極限糊精極限糊精是指淀粉酶不能再分解的支鏈淀粉殘基 極限糊精是指含 1 6糖苷鍵由3個以上葡萄糖基構成的極限糊精 淀粉酶 amylase 淀粉的水解 29 淀粉外切酶 水解 1 4糖苷鍵 從淀粉分子外即非還原端開始 每間隔一個糖苷鍵進行水解 每次水解出一個麥芽糖分子 直鏈淀粉麥芽糖支鏈淀粉麥芽糖 極限糊精 極限糊精是指 淀粉酶作用到離分支點2 3個葡萄糖基為止的剩余部分 兩種淀粉酶降解的最終產(chǎn)物都有麥芽糖 淀粉酶 amylase 30 兩種淀粉酶性質(zhì)的比較 31 為水解糖原 支鏈淀粉中 1 6 葡糖苷鍵的酶類的總稱 將 及 淀粉酶作用支鏈淀粉最后留下的極限糊精的分支點水解 產(chǎn)生短的只含 1 4糖苷鍵的糊精 使之可進一步被淀粉酶降解 不能直接水解支鏈淀粉內(nèi)部的 1 6糖苷鍵 R 酶 脫支酶 debranchingenzyme 麥芽糖酶 maltase 催化麥芽糖水解為葡萄糖 是淀粉水解的最后一步 32 淀粉的徹底水解需要上述水解酶的共同作用 其最終產(chǎn)物是葡萄糖 33 催化淀粉非還原末端的葡萄糖殘基轉(zhuǎn)移給P 生成G 1 P 同時產(chǎn)生一個新的非還原末端 重復上述過程 直鏈淀粉G 1 P支鏈淀粉G 1 P 磷酸化酶極限糊精磷酸化酶不能將支鏈淀粉完全降解 只能降解到距分支點4個葡萄糖殘基為止 留下一個大而有分支的多糖鏈 稱為磷酸化酶極限糊精 磷酸化酶 phosphorylase 淀粉的磷酸解 34 轉(zhuǎn)移酶 脫支酶 磷酸化酶共同作用將支鏈淀粉徹底降解為G 1 P 磷酸化酶 G 1 P 轉(zhuǎn)移酶 transferase 與脫支酶 脫支酶 P 35 2 纖維素 cellulose 的酶促降解 纖維素是植物細胞壁的主要成分 和淀粉一樣無還原性 兩者的區(qū)別在于淀粉以 1 4和 1 6糖苷鍵連接 而纖維素則以 1 4糖苷鍵連接起來的沒有分支的長鏈 此外 纖維素分子比淀粉大 更難溶于水 較淀粉水解困難 纖維素可在濃酸中或用稀酸在壓力下進行降解 也可在氧化劑作用下發(fā)生氧化降解 生成氧化纖維素 此外 也可在纖維素酶作用下發(fā)生水解 水解過程中可得到纖維四糖 纖維三糖和纖維二糖等 最終產(chǎn)物是D 葡萄糖 36 纖維素酶 cellulase 是多種作用于纖維素的酶的總稱 有細胞表面酶和胞外酶兩種 細菌纖維素酶一般為細胞表面酶 位于細胞膜上 分解纖維素時 細菌必須附著在纖維素表面 真菌和放線菌的纖維素酶為胞外酶 它們可以在胞外環(huán)境中起作用 菌體無需直接與纖維素表面接觸 根據(jù)對真菌的研究 它包括如下三種酶 C1酶 內(nèi) 葡聚糖酶 此酶主要水解纖維素分子內(nèi)的 糖苷鍵 產(chǎn)生帶有自由末端的長鏈片段 CX酶 外 葡聚糖酶 此酶作用于纖維素分子的末端 產(chǎn)生纖維二糖 37 葡萄糖苷酶 此酶能將纖維二糖 纖維三糖及低分子量的寡糖水解成葡萄糖 纖維素酶對纖維素的水解過程可表示為 38 3 果膠 pectin 的酶促降解 果膠質(zhì)是植物毗鄰細胞之間的胞間層組分 占植物體干重的15 30 果膠質(zhì)由D 半乳糖醛酸通過 1 4 糖苷鍵連接的直鏈構成 鏈上的羧基可部分或全部被甲醇酯化而形成果膠酯 果膠酯可進一步與鈣離子結合成不溶于水的原果膠 protopectin 不含甲基酯的果膠質(zhì)稱為果膠酸 pecticacid 果膠質(zhì)的降解需借助微生物分泌的果膠質(zhì)酶 果膠質(zhì)酶主要有三類 即果膠質(zhì)酯酶 果膠質(zhì)水解酶和果膠質(zhì)裂解酶 果膠質(zhì)酯酶 這類酶的作用是水解甲基酯鍵 使果膠酯轉(zhuǎn)化為果膠酸和甲醇 即 39 這一反應雖不能使果膠質(zhì)徹底分解 但為隨后的分解創(chuàng)造了條件 果膠質(zhì)水解酶 這類酶能水解 1 4 糖苷鍵 分為兩種 如果水解果膠酯的速度比果膠酸快 則稱為聚甲基酯半乳糖醛酶 如果水解果膠酸的速度比水解果膠酯快 則稱為聚半乳糖醛酸酶 水解果膠酯的產(chǎn)物是D 甲基酯半乳糖醛單元及其寡聚體 水解果膠酸的產(chǎn)物則是D 乳糖醛酸單元及其寡聚體 40 果膠質(zhì)裂解酶 這類酶將果膠質(zhì)裂解為變態(tài)的半乳糖醛酸單元 也可分為兩種 分解果膠酯比果膠酸快的稱為果膠酯裂解酶 分解果膠酸比果膠酯快的稱為果膠酸裂解酶 果膠質(zhì)酶的最終產(chǎn)物是果膠質(zhì)的結構單元及其寡聚體 具體決定于微生物種類 41 第四節(jié)糖酵解 glycolysis 1 化學歷程和催化酶類2 化學計量和生物學意義3 糖酵解的調(diào)控4 丙酮酸的去路 無氧降解和有氧降解途徑 糖酵解是將葡萄糖降解為丙酮酸并伴隨著ATP生成的一系列反應 是生物體內(nèi)普遍存在的葡萄糖降解的途徑 該途徑也稱作Embden Meyethof Parnas途徑 簡稱EMP途徑 42 EMP的化學歷程 己糖的磷酸化 磷酸己糖的裂解 丙酮酸和ATP的生成 43 第一階段 己糖的磷酸化 葡萄糖激酶 磷酸果糖激酶 異構酶 44 第二階段 磷酸己糖的裂解 醛縮酶 異構酶 45 第三階段 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸和ATP的生成 Mg或Mn 丙酮酸 PEP 丙酮酸激酶 脫氫酶 激酶 變位酶 烯醇化酶 46 糖酵解途徑 47 生物學意義 是葡萄糖在生物體內(nèi)進行有氧或無氧分解的共同途徑 通過糖酵解 生物體獲得生命活動所需要的能量 形成多種重要的中間產(chǎn)物 為氨基酸 脂類合成提供碳骨架 為糖異生提供基本途徑 EMP途徑化學計量 總反應式 C6H12O6 2NAD 2ADP 2Pi 2C3H4O3 2NADH 2H 2ATP 2H2O 48 糖酵解的調(diào)控位點及相應調(diào)節(jié)物 機理 主要通過調(diào)節(jié)反應途徑中幾種酶的活性來控制整個途徑的速度 被調(diào)節(jié)的酶為催化反應歷程中不可逆反應的三種酶 通過酶的別構效應或共價修飾實現(xiàn)活性的調(diào)節(jié) 調(diào)節(jié)物多為本途的中間物中間物或與本途徑有關的代謝產(chǎn)物 49 酶的別構 變構 效應示意圖 別構酶的反饋調(diào)控機理 50 酶的共價修飾 某些酶可以通過其它酶對其多肽鏈上某些基團進行可逆的共價修飾 使其處于活性與非活性的互變狀態(tài) 從而調(diào)節(jié)酶活性 這類酶稱為共價修飾酶 目前發(fā)現(xiàn)有數(shù)百種酶被翻譯后都要進行共價修飾 其中一部分處于分支代謝途徑 成為對代謝流量起調(diào)節(jié)作用的關鍵酶或限速酶 由于這種調(diào)節(jié)的生理意義廣泛 反應靈敏 節(jié)約能量 機制多樣 在體內(nèi)顯得十分靈活 加之它們常受激素甚至神經(jīng)的指令 導致級聯(lián)放大反應 所以日益引人注目 A P1 G E D C B H Ea b Ec d Ec g 關鍵酶 限速酶 P2 51 蛋白質(zhì)的磷酸化和脫磷酸化 第一類 Ser Thr型第二類 Tyr型 第一類 Ser Thr型第二類 Tyr型第三類 雙重底物型 52 2 6 二磷酸果糖合成和降解的調(diào)控 磷酸化的前后酶 去磷酸化的前后酶 F 6 P 低血糖 F 2 6 BP ATP ADP H2O Pi F 6 P F 6 P 53 丙酮酸激酶催化活性控制關系圖 磷酸化的丙酮酸激酶 低活性 去磷酸化的丙酮酸激酶 高活性 H2O Pi ATP ADP 果糖 1 6 二磷酸 ATP 丙氨酸 低血糖 Pi 54 4 丙酮酸的去路 無氧降解和有氧降解途徑 55 丙酮酸的無氧降解及葡萄糖的無氧分解 葡萄糖 EMP 56 丙酮酸的有氧氧化及葡萄糖的有氧分解 57 丙酮酸脫氫酶系 NAD H 丙酮酸脫羧酶 FAD 硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶 二氫硫辛酸脫氫酶 CO2 乙酰硫辛酸 二氫硫辛酸 NADH H TPP 硫辛酸 CoASH NAD 58 焦磷酸硫胺素 TPP 在丙酮酸脫羧中的作用 59 硫辛酸的氫載體作用和?；d體作用 2H 2H 60 泛酸和輔酶A CoASH SH 61 維生素pp和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸 NAD R NAD R HNADP R PO3H2 遞氫體作用 NAD 2HNADH H 62 維生素B2和黃素腺嘌呤二核苷酸 FAD 63 第五節(jié)三羧酸循環(huán) tricarboxylicacidcycle TCA循環(huán) 1 三羧酸循環(huán)的化學歷程2 三羧循環(huán)及葡萄糖有氧氧化的化學計量和能量計量3 三羧酸循環(huán)的調(diào)控4 三羧循環(huán)的生物學意義5 草酰乙酸的回補反應 自學 64 OCH3 C SCoA CoASH NADH CO2 FADH2 H2O NADH CO2 NADH 三羧酸循環(huán) TCA 3 草酰乙酸再生階段 1 檸檬酸的生成階段 2 氧化脫羧階段 檸檬酸 異檸檬酸 順烏頭酸 酮戊二酸 琥珀酸 琥珀酰CoA 延胡索酸 蘋果酸 草酰乙酸 NAD NAD FAD NAD CoASH CoASH H2O 65 TCA第一階段 檸檬酸生成 草酰乙酸 檸檬酸合成酶 H2O 66 TCA第二階段 氧化脫羧 酮戊二酸脫氫酶系 67 TCA第三階段 草酰乙酸再生 草酰乙酸 琥珀酸脫氫酶 延胡索酸酶 68 三羧循環(huán)的化學計量和能量計量 總反應式 CH3COSCoA 3NAD FAD GDP Pi 2H2O 2CO2 3NADH 3H FADH2 GTP CoASH 69 葡萄糖完全氧化產(chǎn)生的ATP 總計 38ATP或36ATP 70 三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié) 調(diào)節(jié)位點檸檬酸合成酶 限速酶 異檸檬酸脫氫酶 酮戊二酸脫氫酶系 71 三羧循環(huán)的生物學意義 是有機體獲得生命活動所需能量的主要途徑 是糖 脂 蛋白質(zhì)等物質(zhì)代謝和轉(zhuǎn)化的中心樞紐 形成多種重要的中間產(chǎn)物 是發(fā)酵產(chǎn)物重新氧化的途徑 72 第六節(jié)磷酸戊糖途徑 pentosephosphatepathway ppp 1 化學反應歷程及催化酶類特點 氧化脫羧階段和非氧化分子重排階段2 總反應式和生理意義 73 磷酸戊糖途徑的兩個階段 2 非氧化分子重排階段6核酮糖 5 P5果糖 6 P5葡萄糖 6 P 1 氧化脫羧階段6G 6 P6葡萄糖酸 6 P6核酮糖 5 P6NADP 6NADPH 6H 6NADP 6NADPH 6H 6CO2 6H2O 74 1 氧化脫羧階段 NADPH H 5 磷酸核酮糖 6 磷酸葡萄糖 6 磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯 6 磷酸葡萄糖酸 CO2 6 磷酸葡萄糖脫氫酶 內(nèi)酯酶 6 磷酸葡萄糖酸脫氫酶 75 2 非氧化分子重排階段 階段之一 階段之二 階段之三 76 磷酸戊糖途徑的非氧化階段之一 5 磷酸核酮糖異構化 差向異構酶 異構酶 5 磷酸木酮糖 5 磷酸核糖 5 磷酸核酮糖 77 磷酸戊糖途徑的非氧化階段之二 基團轉(zhuǎn)移 2 4 磷酸赤蘚糖 2 5 磷酸核糖 2 3 磷酸甘油醛 轉(zhuǎn)酮酶 轉(zhuǎn)醛酶 2 6 磷酸果糖 7 磷酸景天庚酮糖 2 5 磷酸木酮糖 78 基團轉(zhuǎn)移 續(xù)前 轉(zhuǎn)酮酶 79 1 6 二磷酸果糖 6 磷酸果糖 醛縮酶 二磷酸果糖酯酶 磷酸戊糖途徑的非氧化階段之三 3 磷酸甘油醛異構 縮合與水解 異構酶 80 磷酸戊糖途徑的總反應式 磷酸戊糖途徑的生理意義 產(chǎn)生大量NADPH 主要用于還原 加氫 反應 為細胞提供還原力 產(chǎn)生大量的磷酸核糖和其它重要中間產(chǎn)物 與光合作用聯(lián)系 實現(xiàn)某些單糖間的轉(zhuǎn)變 81 其它糖進入單糖分解的途徑 82 問答題 1 何謂三羧酸循環(huán) 它有何特點和生物學意義 2 磷酸戊糖途徑有何特點 其生物學意義何在 3 何謂糖酵解 糖酵解與糖的無氧氧化有何關系 4 為什么說6 磷酸葡萄糖是各條糖代謝途徑的交叉點 名詞解釋糖酵解三羧酸循環(huán)磷酸戊糖途徑糖的有氧氧化 83 1 何謂EMP 寫出其化學歷程和催化酶類 10 30分 2 何謂TCA 寫出其化學歷程和催化酶類 10 30分 3 PPP生物學意義何在 20分 糖類代謝 測驗姓名班級得分 備注 時間50分鐘 84