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1、一、 糖类化学1、糖的概念与分类糖是多羟基的醛或酮及其缩聚物和某些衍生物。 单糖是最简单的糖，不能再被水解为更小的单位。寡糖是由210个分子单糖缩合而成，水解后产生单糖。低聚糖通常是指20以下的单糖缩合的聚合物多糖是由多个单糖分子缩合而成。多糖中由相同的单糖基组成的称同多糖，不相同的单糖基组成的称杂多糖。按其分子中有无支链，则有直链、支链多糖之分按其功能不同，可分为结构多糖、贮存多糖、抗原多糖等按其分布来说，则又有胞外多糖、胞内多糖、胞壁多糖之别如果糖类化合物中尚含有非糖物质部分，则称糖缀合物或复合糖类，例如糖肽、糖脂、糖蛋白等。2、单糖的构型、结构、构象1）构型是指一个分子由于其中各原子特有
2、的固定的空间排列，而使该分子所具有的特定的立体化学形式。当某一物质由一种构型转变为另一种构型时，要求共价键的断裂和重新形成。2）单糖的D-、L-型：以距羰基最远的不对称碳原子为准，羟基在左面的为L构型，羟基在右面为D构型。3）环状结构葡萄糖的某些性质不能用链式结构来解释: 葡萄糖不似醛发生NaHSO3和Schiff试剂的加成反应； 葡萄糖不能和醛一样与两分子醇形成缩醛，只能与一分子醇反应； 葡萄糖溶液有变旋现象。4）一般规定半缩醛碳原子上的羟基(称为半缩醛羟基)与决定单糖构型的碳原子上的羟基在同一侧的称为-葡萄糖，不在同一侧的称为-葡萄糖。5) 构象指一个分子中，不改变共价键结构，仅靠单键的旋
3、转或扭曲而改变分子中基团在空间的排布位置，而产生不同的排列方式。3、寡糖寡糖是少数单糖（2-10个）缩合的聚合物。低聚糖通常是指20以下的单糖缩合的聚合物。4、 多糖多糖是由多个单糖基以糖苷键相连而形成的高聚物。多糖完全水解时，糖苷键裂断而成单糖。4.1 淀粉1） 直链淀粉：葡萄糖分子以（1-4）糖苷键缩合而成的多糖链。可溶于热水、250300个糖分子、遇碘呈紫蓝色2） 支链淀粉：由多个较短的1、4-苷键直链结合而成，不可溶于热水、可溶于冷水、6000个糖分子、遇碘呈紫红色3） 淀粉的降解：在酸或淀粉酶作用下被降解，终产物为葡萄糖：淀粉红色糊精无色糊精麦芽糖葡萄糖4.2 糖原：-D-葡萄糖多聚
4、物1） 结构：同支链淀粉；区别在于分支频率及分子量为其二倍。 2） 分布：主要存在于动物肝、肌肉中。 3） 特点：遇碘呈红色。4） 功能：同淀粉，亦称动物淀粉。其合成与分解取决于血糖水平4.3 纤维素-植物细胞壁结构多糖1）结构：由D-葡萄糖以（1-4）糖苷键连接起来的无分支线形聚合物。2）性质：游离-OH中的H可被其它基团取代，构成各种高分子化合物；纤维素酶水解成葡萄糖4.4 几丁质：N-乙酰D-氨基葡萄糖以（1，4）糖苷键缩合而成。结构与纤维素类似，但氢键比其多。藻类、昆虫及甲壳类动物的结构组分。基本单位是乙酰氨基葡萄糖5、 糖复合物糖与非糖物质结合而成。5.1糖与蛋白质的复合物1）糖蛋白
5、主要性质接近蛋白质种类多：酶、激素、血浆糖蛋白、补体、粘液物质及膜蛋白。特点：高粘度功能多：润滑作用、保护作用、肽链加工、运输作用、分子识别、临床鉴定。血浆糖蛋白：除清蛋白外，其余均含糖。有运输功能、参与凝血酶原和纤维蛋白原。2）蛋白多糖性质以多糖为主蛋白聚糖：由糖胺聚糖与核心蛋白以共价键连接而成。有结缔组织的组分；抗凝血作用；保护作用等功能。 透明质酸：葡萄糖醛酸和N-乙酰氨基葡萄糖以-1,3和-1,4糖苷键交替连接而成在皮肤、眼玻璃体、脐带等组织及卵子表面， 起保护作用硫酸软骨素：由N-乙酰半乳糖胺硫酸酯与葡糖醛酸组成。是软骨、腱和骨的主要结构成分。肝素：由2-硫酸艾杜糖醛酸与二硫酸氨基葡
6、糖以-1,4和-1,4糖苷键交替连接而成。抗血凝剂。3）糖脂类脂类与糖的缩合物种类：脑苷脂、神经节苷脂、脂多糖、功能：主要在细胞膜表面，是细胞识别的分子基础。糖代谢糖的生理功能：结构物质、能量物质、为其它物质合成提供碳骨架、功能物质 结构物质：1）糖脂、糖蛋白构成生物膜；2）核糖构成核酸；3）抗体、酶、激素、受体均有糖功能物质 ：保持水分、防止震动、信息传递、细胞识别、防止血液凝固1、多糖和低聚糖的酶促降解：糖类中多糖和低聚糖，由于分子大，不能透过细胞膜，所以在被生物利用之前必须水解成单糖，其水解均依靠酶的催化。1)淀粉（或糖原）的酶水解-淀粉酶：内切酶，随机水解链内-1，4糖苷键，产生-构型
7、的还原末端-淀粉酶：外切酶，作用于非还原端，水解-1，4糖苷键，放出-麦芽糖。-，-淀粉酶不能水解-1，6糖苷键-1，6糖苷键酶水解淀粉中的-1，6糖苷键淀粉酶水解：淀粉糊精麦芽糖2)纤维素的酶促水解： 不少微生物如细菌、真菌、放线菌、原生动物等能产生纤维素酶及纤维二糖酶，它们能催化纤维素完全水解成葡萄糖。3)双糖的酶水解： 有麦芽糖酶、纤维二糖酶、蔗糖酶、乳糖酶等。食物中的双糖类经肠道消化为葡萄糖，果糖，半乳糖等单糖。4)糖的吸收： D-葡萄糖、半乳糖和果糖可被小肠粘膜上皮细胞吸收不能消化的二糖、寡糖及多糖不能吸收，由肠细菌分解，以CO2、甲烷、酸及H2形式放出或参加代谢2、糖的分解代谢糖酵
8、解：酶将葡萄糖降解成丙酮酸并伴随着生成ATP的过程。a、与酵解有关的物质：1）磷酸（磷酸酯）；2）辅酶（NAD+）；3）ADP、ATP及金属离子；4）抑制剂（碘乙酸、氟化物）b、糖酵解中的变化：1）碳骨架的变化：6C糖变为2个3C糖；葡萄糖变为2 乳酸或葡萄糖变为2 乙醇 + 2 CO2；2）能量的变化： 酵解（产生乳酸） 2ATP 发酵 （产生酒精） 2ATP 物质代谢 ADP+Pi ATP 放能过程 吸能过程c、酵解途径：1）葡萄糖磷酸化形成6-磷酸葡萄糖，反应是不可逆的，已糖激酶是一个限速酶。2）6-磷酸葡萄糖转化成6-磷酸果糖（F-6-P） 是一个同分异构化反应，由磷酸葡萄糖异构酶所催
9、化。3）F-6-P磷酸化成1,6-二磷酸果糖（F-1,6-2P）F-6-P被磷酸果糖激酶所催化。 反应是不可逆的，酵解中的关键反应步骤。因此磷酸果糖激酶是重要的限速酶。4） F-1,6-2P裂解成3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮（DHAP） 在1，6-二磷酸果糖醛缩酶的催化下进行。5）磷酸三碳糖的同分异构化，在磷酸丙糖同分异构酶的催化下进行6）3-磷酸甘油醛氧化成1，3-二磷酸甘油酸，在3-磷酸甘油醛脱氢酶催化下进行，此反应既是氧化反应又是磷酸化反应。7）3-磷酸甘油酸磷酸将酰基转给ADP形成了磷酸甘油酸和ATP，在磷酸甘油激酶催化下进行，第一次产生ATP，也是底物水平的磷酸化反应。8）3-磷酸甘
10、油酸转变成2-磷酸甘油酸。凡是在催化分子内化学功能基团的位置移动的酶都称为变位酶。Mg2+在催化反应中是必须的。在磷酸甘油酸变位酶催化下进行。9）2-磷酸甘油酸脱水形成磷酸烯醇式丙酮酸，在g2+或n2+存在下，经烯醇化酶催化下进行。10）磷酸烯醇式丙酮酸将磷酰基转移给ADP形成ATP和丙酮酸，经丙酮酸激酶催化，反应需K+，Mg2+或Mn2+参加。（1） （2） （3） （4） （5） （6）（7） （8）d、葡萄糖酵解总反应式为：葡萄糖2PiADP+NAD+丙酮酸2ATP NADH+2H+ +2H2O2、糖的有氧氧化 a、分三个阶段： 糖酵解途径：葡萄糖 丙酮酸 丙酮酸 乙酰CoA 三羧酸循环
11、和氧化磷酸化三羧酸循环1、 亦称柠檬酸循环。此名称源于其第一个中间产物是一含三个羧基的柠檬酸。大多数动、植物和微生物，在有氧的情况下将酵解产生的丙酮酸氧化脱羧形成乙酰CoA。乙酰CoA经一系列氧化、脱羧，最终生成CO2和H2O并产生能量的过程。2、循环历程：草酰乙酸与乙酰CoA缩合成柠檬酸；经顺乌头酸生成异柠檬酸异柠檬酸氧化形成酮戊二酸。 NAD为辅酶，需Mg2+（线粒体）异柠檬酸脱氢酶 NADP为辅酶（胞质也有）酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰-CoA；琥珀酰-CoA转化为琥珀酸哺乳动物GTP/ATP 三羧酸循环中唯一底物水平磷酸化植物、微生物ATP 直接产生高能磷酸的步骤琥珀酸脱氢形成延胡索酸F
12、AD与酶共价连接，丙二酸为竞争性抑制剂，这是三羧酸循环中第三步氧化还原反应，由琥珀酸脱氢酶催化，氢的受体是酶的辅基FAD。延胡索酸水合生成 L-苹果酸，由延胡索酸酶催化。此酶具有立体异构特异性 L-苹果酸脱氢形成草酰乙酸，被草酰乙酸与乙酰CoA缩合（高度放能）反应所推动。这是三羧酸循环中第4次氧化还原反应，也是最后一步。3、三羧酸循环所生成的ATP：每分子葡萄糖经酵解，三羧酸循环及氧化磷酸化3个阶段共产生32个ATP分子。4、三羧酸循环的生物学意义：动物、植物及微生物，都普遍存在着三羧酸循环途径，因此它具有普遍的生物学意义。三羧酸循环为完成糖代谢、产生大量能量供机体生命活动之用的重要反应，他不
13、仅是糖代谢所需的重要反应，而且亦是脂质和氨基酸分解代谢的共同必须的重要反应。5、三羧酸循环的重要性：是机体利用糖或其他物质氧化而获得能量的最有效方式。糖、脂、蛋白质三大物质转化的枢纽；中间产物，是其他化合物的生物合成的起点。柠檬酸循环焚烧炉磷酸戊糖途径（磷酸己糖支路）1、磷酸戊糖途径的生理意义：在组织中添加酵解抑制剂如碘乙酸或氟化物等葡萄糖仍可以被消耗，证明葡萄糖还有其它代谢途径。2、 磷酸戊糖途径的全过程磷酸戊糖途径的总反应式为：注：是位于细胞质的代谢途径。合成5分子6-磷酸葡萄糖并非是开始反应时的分子骨架3、磷酸戊糖途径的生物学意义：（1）NADPH的生成及其功能特点。是生物体内NADPH来源的主要途径在许多物质（如：脂肪酸，胆固醇，类固醇）的生成合成中作为H和电子供体。 NADPH是生物体内一些酶的辅酶 。（2）在磷酸戊糖途径中，5-磷酸核糖是重要的中间产物。5-磷酸核糖是合成核苷
