5-糖类分解代谢.ppt

基础生物化学 生命学院 罗鑫娟 5 糖类分解代谢 5.1 新陈代谢概论 5.2 生物体内的糖类 5.3 双糖和多糖的酶促降解 5.4 糖酵解 5.5 三羧酸循环 5.6 磷酸戊糖途径 5.7 糖醛酸途径 能量代谢在新陈代谢中的重要地位 以物质代谢为基础，与物质代谢过程相伴随发生的，蕴藏在化学物质中的能量转化，统称为能量代谢。 太阳能是所有生物最根本的能量来源。 在分解代谢中，起捕获和贮存能量作用的分子是ATP： 提供生物合成做化学功时所需的能量； 是生物机体活动以及肌肉收缩的能量来源； 供给营养物质逆浓度梯度跨膜运输到机体细胞所需的自由能。 在DNA、RNA和蛋白质等生物合成中，保证基因信息的正确传递。 一个安静状态的成人，一日内需消耗40kg的ATP，激烈运动时，每分钟0.5kgATP。 新陈代谢的特点 反应条件温和，酶催化。 相互配合、彼此协调、顺序严格。 形成代谢网络。 每一代谢都有各自的代谢途径。 生物大分子的分解和合成都是逐步进行的，并伴随能量的释放和吸收。 代谢的研究方法 1. 示踪法 苯环化合物示踪法：Franz Knoop利用苯基标记脂肪酸，提出了脂肪酸?-氧化学说。 稳定同位素示踪法：利用15NH4Cl，标记DNA分子，证明了DNA的半保留复制方式。 放射性同位素示踪法：卡尔文以14CO2饲喂植物，再用纸层析分离CO2代谢的中间物，提出光合作用中CO2转变为糖的卡尔文循环(Calvin cycle)。 2. 抗代谢物、酶抑制剂的应用 在离体条件下，使用抗代谢物和酶抑制剂可使代谢途径受到阻断，结果造成某一种代谢中间物的累积，从而为测定该中间代谢物提供可能。 酵母的酒精发酵。 体内研究和体外研究 ①体内研究(in vivo) 以生物整体进行中间代谢的研究。 包括用整体器官或微生物细胞群进行的研究。 Knoop以犬为研究对象，饲喂苯环标记的脂肪 酸，再研究犬尿中苯标记物的状态。 ②体外研究(in vitro，no vivo) 以组织切片、匀浆、提取液为材料进行的研究。 Krebs以肌肉糜(匀浆)为材料，研究抑制剂和反应物加入后对反应中间物和代谢终产物的影响，确定了TCA的反应历程。 5.2 生物体内的糖类 什么是糖？ 糖是具有实验式(CH2O)n的多羟基醛或多羟基酮类化合物或聚合物； 糖类物质可以根据其水解情况分为：单糖、寡糖和多糖； 在生物体内，糖类物质主要以同多糖、杂多糖、糖蛋白和蛋白聚糖形式存在。 糖类的生物学作用 作为生物体的结构成分。纤维素、半纤维素、果胶等(植物细胞壁)，肽聚糖(细菌细胞壁) 作为生物体的主要能源物质。淀粉、糖原 在生物体内转变为其他物质。为氨基酸、核苷酸、脂肪酸等的合成提供碳骨架。 作为细胞识别的信息分子。糖与蛋白质、脂类结合形成复合糖，参与细胞识别、防御、免疫、粘附、结构等多种过程。 5.2.1 单糖(monosaccharides) 单糖是最简单的、不再被水解成更小的糖单位。 (CH2O)n n = 3～9 根据单糖的碳原子数目分为丙、丁、戊、已糖等。 根据单糖结构特点又分为醛糖和酮糖。 D-与L-构型 重要的单糖 单糖磷酸酯 5.2.2 寡糖(oligosaccharides) 寡糖是少数单糖(2~10)的缩合产物，最重要的是双糖。 双糖： 蔗糖(sucrose) 麦芽糖(maltose) 乳糖(lactose) 麦芽糖的形成 蔗糖 乳糖 5.2.3 多醣(polysaccharides) 多糖是多个单糖基通过糖苷键连接而形成的高聚物。 常见的有由一种类型的糖基组成的淀粉(starch)、糖原(glycogen) 和纤维素(cellulose)等。 淀粉 糖原 纤维素 纤维素是构成植物躯干的主要成分。 由许多?-D-葡萄糖分子通过?(1?4)糖苷键缩合生成。 纤维素不溶于水、稀酸、稀碱及其他普通有机溶剂。 5.3双糖和多糖的酶促降解 5.3.1蔗糖、麦芽糖、乳糖的酶促降解 1.蔗糖的水解 ①在蔗糖合成酶作用下水解 ②在蔗糖酶(转化酶)作用下水解 2.麦芽糖的水解 3.乳糖的水解 乳糖在?-半乳糖苷酶催化下水解为葡萄糖和半乳糖。 5.3.2淀粉(糖原)的酶促降解 5.3.2.1 淀粉的酶促水解 1. ?-淀粉酶： 耐热(70℃,15min)不耐酸(pH3.3)； 水解?-1, 4糖苷键； 将直链淀粉水解为葡萄糖和麦芽糖的混合物； 对支链淀粉的作用产物为葡萄糖，麦芽糖和糊精。 2.?-淀粉酶 耐酸不耐热； 从非还原性末端逐次以麦芽糖为单位切断α-1,4-糖苷键 ； 将直链淀粉水解成麦芽糖； 将支链淀粉 (或糖原)水解为麦芽糖和极限糊精。 淀粉 3.脱支酶(R酶) 专一水解?-1,6糖苷键 4.麦芽糖酶 水解麦芽糖和糊精