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1、第五章 糖类与糖代谢,第一节 生物体内的糖类,一、糖的概念,糖即碳水化合物，是多羟基醛与多羟基酮及其衍生物或多聚物.它主要是由绿色植物经光合作用形成的,主要是由C、H、O构成的。,二、糖的分类,根据水解后产生单糖残基的多少分为四大类,单糖 寡糖 多糖 结合糖,1.单糖：不能再水解的糖,D-葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,D-果糖,6-磷酸果糖,核糖,5-磷酸核糖,核酮糖,5-磷酸核酮糖,核酮糖戊酮糖,甘油醛,3-磷酸甘油醛,甘油醛丙醛糖,二羟丙酮,磷酸二羟丙酮,二羟丙酮丙酮糖,葡萄糖在体内的作用,葡萄糖是体内糖代谢的中心,（1）葡萄糖是食物中糖(如淀粉)的消化产物 （2）葡萄糖在生物体内可转变成其它的
2、糖，如核糖、果糖、半乳糖、糖原等； （3）葡萄糖是哺乳动物及胎儿的主要供能物质 （4）葡萄糖可转变为氨基酸和脂肪酸的碳骨架,2.双糖,双糖：由两个相同或不同的单糖组成,常见的有乳糖、蔗糖、麦芽糖等.,麦芽糖,-D-葡萄糖苷-（14）-D-葡萄糖,-D-葡萄糖苷-（12）-D-果糖,-D-半乳糖苷-（14）-D-葡萄糖,乳糖,蔗糖,3.多糖,定义：,水解产物含6个以上单糖,常见的多糖,淀粉、糖原、纤维素等,淀粉(starch),蓝色: -1,4-糖苷键 红色: -1,6-糖苷键,直链淀粉支链淀粉,糖原(glycogen),糖原在体内的作用,糖原是体内糖的贮存形式,糖原贮存的主要器官是肝脏和肌肉组
3、织 肝糖原：含量可达肝重的5%(总量为90-100g) 肌糖原：含量为肌肉重量的1-2%(总量为200-400g),人体内糖原的贮存量有限， 一般不超过500g.,肝细胞中的糖原颗粒,糖原颗粒,纤维素 作为植物的骨架,4.结合糖,糖与非糖物质的结合物常见的结合糖有：糖脂：是糖与脂类的结合物糖蛋白：是糖与蛋白质的结合物, 氧化功能1g葡萄糖 16.7kJ正常情况下约占机体所需总能量的50-70% 构成组织细胞的基本成分 1、核糖和脱氧核糖是核酸的基本组成成分； 2、糖与脂类或蛋白质结合形成糖脂或糖蛋白/蛋白聚糖 （统称糖复合物）。 糖复合物不仅是细胞的结构分子，而且是信息分子。3、体内许多具有重
4、要功能的蛋白质都是糖蛋白，如抗体、许多酶类和凝血因子等。,三、糖的主要生理功能,四 、糖的消化吸收,体内糖的来源糖的消化糖的吸收糖吸收后的去向,内源性：量少，不能满足机体对能量的需要 外源性：主要来自植物从动物性食物中摄入的糖量很少婴儿，乳汁中的乳糖是主要来源,一、体内糖的来源,1、口腔消化 次要,二、糖的消化,2、小肠内消化 主要,小肠粘膜刷状缘各种水解酶,各种单糖,1.部位：小肠上部,三、糖的吸收,实验证明：以葡萄糖的吸收速度为100计，各种单糖的吸收速度为： D-半乳糖(110) D-葡萄糖(100) D-果糖(43) D-甘露糖(19) L-木酮糖(15) L-阿拉伯糖(9),结论：各
5、种单糖的吸收速度不同,2.方式：单纯扩散 主动吸收,（1）糖的吸收-单纯扩散,主动吸收:伴有Na+的转运。称为Na+依赖型葡萄糖转运体，主要存在于小肠粘膜和肾小管上皮细胞。葡萄糖的吸收是耗能的过程,（2）糖的吸收-主动吸收,钠泵,ADP+Pi,ATP,G,Na+,K+,小肠粘膜细胞,肠腔,门静脉,3. 吸收机制,Na+依赖型葡萄糖转运体 (Na+-dependent glucose transporter, SGLT),刷状缘,细胞内膜,四、糖吸收后的去向,淀粉口腔，-amylase，少量作用胃，几乎不作用小肠，胰-amylase，主要的 消化场所麦芽糖、糊精、蔗糖、乳糖等（食物中所混 入）麦
6、芽糖酶，糊精酶，蔗糖酶， 乳糖酶等葡萄糖、半乳糖、果糖肠黏膜细胞肠壁毛细血管门静脉血液组织、细胞,糖的消化吸收,一、双糖的水解,蔗糖 + H2O 葡萄糖 + 果糖,第二节 双糖和多糖的酶促降解,1.转化酶,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,（一）蔗糖的水解,（二）麦芽糖的水解,（三）乳糖的水解,二、淀粉（糖原）的降解,1.淀粉的水解,2.淀粉的磷酸解,-淀粉酶 -淀粉酶 R-酶(脱支酶） 麦芽糖酶,磷酸化酶 转移酶 脱支酶,是淀粉内切酶，作用于淀粉分子内部的任意的-1，4 糖苷键。极限糊精是指淀粉酶不能再分解的支链淀粉残基。-极限糊精是指含-1，6糖苷键由3个以上葡
7、萄糖基构成的极限糊精。,（一）淀粉的水解,1、-淀粉酶,2、-淀粉酶,是淀粉外切酶，水解-1，4糖苷键，从淀粉分子外即非还原端开始，每间隔一个糖苷键进行水解，每次水解出一个麦芽糖分子。,-极限糊精是指-淀粉酶作用到离分支点2-3个葡萄糖基为止的剩余部分。,两种淀粉酶降解的终产物主要是麦芽糖,两种淀粉酶性质的比较,-淀粉酶 不耐酸，pH3时失活 耐高温，70C时15分钟仍保持活性 广泛分布于动植物和微生物中。,-淀粉酶 耐酸，pH3时仍保持活性 不耐高温，70C15分钟失活 主要存在植物体中,-淀粉酶及-淀粉酶水解支链淀粉的示意图,3、R-酶(脱支酶）,水解-1，6糖苷键，将及-淀粉酶作用支链淀
8、粉最后留下的极限糊精的分支点水解，产生短的只含-1，4-糖苷键的糊精，使之可进一步被淀粉酶降解。不能直接水解支链淀粉内部的-1，6糖苷键。4、麦芽糖酶催化麦芽糖水解为葡萄糖，是淀粉水解的最后一步。 淀粉的彻底水解需要上述水解酶的共同作用，其最终产物是葡萄糖,（二）淀粉的磷酸解,1、磷酸化酶,催化淀粉非还原末端的葡萄糖残基转移给P，生成G-1-P,同时产生一个新的非还原末端，重复上述过程。,磷酸化酶不能将支链淀粉完全降解，只能降解到距分支点4个葡萄糖残基为止，留下一个大而有分支的多糖链，称为磷酸化酶极限糊精。,淀粉（或糖原）降解,1. 到分枝前4个G时，淀粉磷酸化酶停止降解 2.由转移酶切下前3
9、个G，转移到另一个链上 3.脱支酶水解-1，6糖苷键形成直链淀粉。脱下的Z是一个游离葡萄糖 4.最后由磷酸化酶降解形成G-1-P,G1P,脱支酶,磷酸化酶,糖原降解主要有糖原磷酸化酶和糖原脱支酶催化进行。,G+Pi,（葡萄糖-6- 磷酸酶）,进入糖酵解,糖原磷酸化酶：从非还原端催化1-4糖苷键的磷酸解。,（三）糖原的降解,例 肝糖元的分解,7,7,去单糖降解,五、糖代谢的概况,机体的生存需要能量，机体内主要提供能量的物质是ATP。ATP的形成主要通过两条途径：一条是由葡萄糖彻底氧化为CO2和水，从中释放出大量的自由能形成大量的ATP。另外一条是在没有氧分子参加的条件下，即无氧条件下，由葡萄糖降
10、解为丙酮酸，并在此过程中产生2分子ATP。,第三节 糖无氧分解（糖酵解）,一、糖酵解的概述 二、糖酵解过程 三、糖酵解中产生的能量 四、糖酵解的意义 五、糖酵解的调控 六、丙酮酸的去路,总论,丙酮酸,CO2 + H2O,重点,一、糖酵解的概述,1、糖酵解的概念糖酵解作用：在无氧条件下，葡萄糖进行分解形成2分子的丙酮酸并提供能量。这一过程称为糖酵解作用。是一切有机体中普遍存在的葡萄糖降解途径，也是葡萄糖分解代谢所经历的共同途径。也称为EMP途径。糖酵解是在细胞质中进行。不论有氧还是无氧条件均能发生。,E：Embden；M: Meyerhof；P: Parnas,乳酸与 ATP 的结构,乳 酸 （
11、lactate）,A T P (三磷酸腺苷),10个酶催化的11步反应,第一阶段： 磷酸已糖的生成(活化),四 个 阶 段,第二阶段： 磷酸丙糖的生成(裂解),第三阶段： 3-磷酸甘油醛转变为2-磷酸 苷油酸,第四阶段： 由2-磷酸甘油酸生成丙酮酸,二、糖酵解过程,(G),已糖激酶, 葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖,糖酵解过程1,已糖激酶(hexokinase)激酶：能够在ATP和任何一种底物之间起催化作用，转移磷酸基团的一类酶。已糖激酶：是催化从ATP转移磷酸基团至各种六碳糖（G、F）上去的酶。激酶都需离子要Mg2+作为辅助因子,1、催化不可逆反应,特点,2、催化效率低,3、受激素或代谢物的
12、调节,4、常是在整条途径中催化初 始反应的酶,5、活性的改变可影响整个反应体系的速度和方向,限速酶 / 关键酶, 6-磷酸葡萄糖异构化 转变为6-磷酸果糖,(F-6-P）,糖酵解过程1,(G-6-P）, 6-磷酸果糖再磷酸化 生成1,6-二磷酸果糖,糖酵解过程1,(F-1,6-2P）,磷酸果糖激酶（PFK）,糖酵解过程的第二个限速酶,(F-6-P）,磷酸果糖激酶, 磷酸丙糖的生成,磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油醛,(F-1,6-2P）,醛缩酶,+,糖酵解过程2, 磷酸丙糖的互换,糖酵解过程2,磷酸二羟丙酮 (dihydroxyacetone phosphate),3-磷酸甘油醛 (glyceral
13、dehyde 3-phosphate),上述的5步反应完成了糖酵解的准备阶段。酵解的准备阶段包括两个磷酸化步骤由六碳糖裂解为两分子三碳糖，最后都转变为3-磷酸甘油醛。在准备阶段中，并没有从中获得任何能量，与此相反，却消耗了两个ATP分子。以下的5步反应包括氧化还原反应、磷酸化反应。这些反应正是从3-磷酸甘油醛提取能量形成ATP分子。, 3-磷酸甘油醛氧化为 1,3-二磷酸甘油酸,1,3-二磷酸甘油酸(1,3-diphosphoglycerate),糖酵解过程3,3-磷酸甘油醛 (glyceraldehyde 3-phosphate),糖酵解 中唯一的 脱氢反应, 1,3-二磷酸甘油酸 转变为3
14、-磷酸甘油酸,糖酵解过程3,3-磷酸甘油酸 (3-phosphoglycerate),这是糖酵解 中第一次 底物水平 磷酸化反应,底物磷酸化：这种直接利用代谢中间物氧化释放的能量产生ATP的磷酸化类型称为底物磷酸化。其中ATP的形成直接与一个代谢中间物（1,3-二磷酸甘油酸）上的磷酸基团的转移相偶联,这一步反应是糖酵解过程的第7步反应，也是糖酵解过程开始收获的阶段。在此过程中产生了第一个ATP。, 3-磷酸甘油酸转变 为2-磷酸甘油酸,3-磷酸甘油(3-phosphoglycerate),糖酵解过程3,2-磷酸甘油酸 (2-phosphoglycerate), 2-磷酸甘油酸脱水 形成磷酸烯醇
15、式丙酮酸（PEP）,2-磷酸甘油酸,糖酵解过程4,氟化物能与Mg2+络合 而抑制此酶活性, 磷酸烯醇式丙酮酸 转变为烯醇式丙酮酸,烯醇式丙酮酸,糖酵解过程的第三个限速酶,也是第二次底物水平磷酸化反应,糖酵解过程4, 烯醇式丙酮酸 转变为丙酮酸,糖酵解过程4,烯醇式丙酮酸 (enolpyruvate),丙酮酸 (pyruvate),+,丙酮酸,裂解,脱氢,异构,产能,脱水,异构,糖酵解的代谢途径,E2,E1,E3,糖酵解过程中ATP的消耗和产生,2 1,葡 萄 糖 6-磷酸葡萄糖,6 - 磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖,1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸,磷酸烯醇式丙酮酸 丙 酮 酸,-1,-1,2 1,葡萄糖+2Pi+2ADP+2NAD+ 2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H+ +2H2O,三、糖酵解中产生的能量,四、糖酵解意义,1、主要在于它可在无氧条件下迅速提供少量的能量以应急.如:肌肉收缩、人到高原。 2、是某些细胞在不缺氧条件下的能量来源。 3、是糖的有氧氧化的前过程，亦是糖异生作用大部分逆过程.非糖物质可以逆着糖酵解的途径异生成糖,但必需绕过不可逆反应。 5、糖酵解也是糖、脂肪和氨基酸代谢相联系的途径.其中间产物是许多重要物质合成的原料。 6、若糖酵解过度，可因乳酸生成过多而导致乳酸中毒。,
