1、第六章 糖代謝 carbohydrate metabolism 生物化學(xué)的中心內(nèi)容。6.1.概述 廣泛存在，按干重計(jì)占植物的8590，細(xì)菌的1030，動(dòng)物的小于2，雖不多，但所需能量主要來自糖類。6.1.1.糖的種類 大多數(shù)糖的通式為（CH2O）或（CH2O）n，故稱碳水化合物。6.1.1.1.單糖monosaccharide：不能被水解為更小分子的糖。1.丙糖 D-甘油醛和二羥丙酮，其磷酸酯是糖酵解中的重要中間物。2.丁糖 D-赤蘚糖和D-赤蘚酮糖，見于藻類、地衣等低等植物，赤蘚糖4-磷酸是戊糖磷酸途徑和光合作用固定CO2的重要中間物。3.戊糖 .D-核糖和2-脫氧-D-核糖，分別是RNA和

2、DNA的組成成分。D-核糖-5-磷酸也是戊糖磷酸途徑和Calvin循環(huán)的中間物。.D-木糖，多以戊聚糖形式存在于植物和細(xì)菌的細(xì)胞壁，是樹膠和半纖維素的組分。.L-阿拉伯糖，也稱果膠糖，廣泛存在于植物和細(xì)菌的細(xì)胞壁及樹皮創(chuàng)傷處的分泌物中，是果膠物質(zhì)、半纖維素、樹膠和植物糖蛋白的重要成分。.D-核酮糖和D-木酮糖存在于很多植物和動(dòng)物細(xì)胞中，其5-磷酸酯參與戊糖磷酸途徑和Calvin循環(huán)。4.己糖.D-葡萄糖，也稱右旋糖（dextrose），組成血糖，是人和動(dòng)物代謝的重要能源，是植物中淀粉和纖維素等的構(gòu)件分子。.D-半乳糖，是乳糖、蜜二糖、棉子糖、某些糖苷、腦苷脂和神經(jīng)節(jié)苷脂的組分，主要以半乳聚糖形

3、式存在于植物細(xì)胞壁。在少數(shù)植物的果實(shí)有游離D-半乳糖，常在果實(shí)的表面析出半乳糖結(jié)晶。. L-半乳糖，作為構(gòu)件分子之一存在于瓊脂和其他多糖分子中。.D-甘露糖，主要以甘露聚糖存在于植物細(xì)胞壁。.D-果糖，也稱左旋糖，自然界最豐富的酮糖。.L-山梨糖，容易獲取，存在于被細(xì)菌發(fā)酵過的山梨果汁中，可作糖尿病人的甜味劑。 5.庚糖和辛糖 天然庚糖和辛糖發(fā)現(xiàn)不多，功能了解少。.D-景天庚酮糖，也稱阿卓庚酮糖，大量存在景天科植物中，其7-磷酸酯是戊糖磷酸途徑和Calvin循環(huán)中的重要中間物。.D-甘露庚酮糖，鱷梨果實(shí)含量豐。還原生成D-鱷梨醇，尚不清楚其生物學(xué)作用。 .L-甘油-D-甘露庚糖，存在于沙門氏桿

4、菌細(xì)胞壁外層的脂多糖結(jié)構(gòu)中。.D-甘油-D-甘露辛酮糖，也存在于鱷梨的果實(shí)中，其功能尚不清楚。6.1.1.2.寡糖oligosaccharide 多是二至六糖，庚糖及其以上的寡糖少見。1.蔗糖sucrose 俗稱食糖，廣泛存在于光合植物中，由甘蔗，甜菜和糖楓提取。 轉(zhuǎn)化糖：蔗糖水解混合液，比旋由正值變?yōu)樨?fù)值。此酶稱轉(zhuǎn)化酶或-呋喃果糖苷酶。該過程稱轉(zhuǎn)化。 蔗糖熱到200左右，變成棕褐色的焦糖，是無定形多孔性固體物，有苦味，食品上用作醬油、飲料、糖果和面包等的著色劑。 蔗糖甜度規(guī)定為100，作其它物質(zhì)甜度的標(biāo)準(zhǔn)。2.乳糖lactose 存在于哺乳類乳汁中，含量約5。 乳糖有還原性，變旋現(xiàn)象。 溶解

5、度（17g/100ml冷水，40g/100ml熱水）比蔗糖小，結(jié)晶時(shí)以乳糖或乳糖存在，乳糖比乳糖易溶于水，甜度稍大，乳糖可以從冰淇淋中結(jié)晶析出（當(dāng)長時(shí)間儲(chǔ)存時(shí)），使冰淇淋成“沙質(zhì)”結(jié)構(gòu)。乳糖不被一般酵母發(fā)酵。3.麥芽糖maltose 麥芽糖主要是淀粉和其他葡聚糖的酶促降解產(chǎn)物，飴糖的主要成分。 通常得到型麥芽糖，溶解度為108g/100ml，25C；甜度為蔗糖的1/3。食品中麥芽糖作膨松劑，防止烘烤食品干癟，以及用作冷凍食品的填充劑和穩(wěn)定劑。4.,-海藻糖trehalose 又稱海藻糖，從卷柏 中提取，廣泛分布于藻類、真菌、地衣和節(jié)肢動(dòng)物中。 在蕨類中代替蔗糖為主要的可溶性儲(chǔ)存糖類，昆蟲中作主

6、要血循環(huán)糖。5.纖維二糖cellobiose 屬1,4-糖苷鍵的葡二糖，不能被人體消化和酵母發(fā)酵，是纖維素的二糖單位。6.龍膽二糖gentionbiose 主要作糖苷，如苦杏仁苷、藏（紅）花素的糖基部分。有還原性和變旋現(xiàn)象；晶體分型和型。微溶于水。7.三糖 棉子糖廣泛分布于高等植物，水解產(chǎn)生葡萄糖、果糖和半乳糖各1分子，是非還原糖。 龍膽糖：水解產(chǎn)生兩分子葡萄糖和一分子果糖，作貯存糖存在于龍膽屬植物中。 龍膽三糖：水解后全為葡萄糖，作糖基存在于糖苷中。 松三糖：水解后為兩分子葡萄糖和一分子果糖，許多植物存在，特別是松科和椴樹科的分泌物中。8.四糖、五糖和六糖 水蘇糖：棉子糖上加一個(gè)半乳糖，植物

7、廣泛存在。 蔗糖和棉子糖的低級(jí)同系物在植物的冷適應(yīng)中起重要作用，如在裸子植物中棉子糖的貯存超過蔗糖。9.環(huán)糊精 芽孢桿菌屬的某些種的環(huán)糊精轉(zhuǎn)葡糖基轉(zhuǎn)移酶作用于淀粉生成。環(huán)糊精也稱Schardinger糊精或環(huán)直鏈淀粉，由6、7或8個(gè)葡萄糖單位通過、-糖苷鍵連接而成，分別稱、-環(huán)糊精或環(huán)六、環(huán)七和環(huán)八直鏈淀粉。 環(huán)糊精使食品的色、香、味得到保存和改善，醫(yī)藥、食品、化妝品等被廣泛用作穩(wěn)定劑、抗氧化劑、抗光解劑、乳化劑和增溶劑等。-環(huán)糊精被用于層析分離和光譜學(xué)測定，-環(huán)糊精與丹磺酰氯形成水溶性的籠形物用于蛋白質(zhì)的熒光標(biāo)記。和環(huán)糊精能使某些化學(xué)反應(yīng)加速，具催化功能，是研究模擬酶的材料。6.1.1.3.

8、多糖polysaccharide 20個(gè)以上的單糖分子的糖，有同多糖和雜多糖。分子質(zhì)量從3萬到4億。大多不溶于水，酸或堿能使其可溶，但分子降解，故純化很難，純化產(chǎn)物不均一。1.淀粉starch 植物生長期間以淀粉粒形式貯于細(xì)胞，種子、塊莖和塊根等器官中含量豐富。 直鏈淀粉：用微溶于水的醇如正丁醇飽和淀粉膠懸液時(shí)形成微晶沉淀。 支鏈淀粉：向母液中加入與水混溶的醇如甲醇所得的無定形物質(zhì)。 多數(shù)淀粉所含的直鏈淀粉與支鏈淀粉的比例為（2025）/（7580）。某些谷物如蠟質(zhì)玉米（waxy corn）和糯米等幾乎只含支鏈淀粉，皺縮豌豆中直鏈淀粉含量高達(dá)98。 直鏈淀粉：少量溶于熱水，放置時(shí)重新析出淀粉晶

9、體，在天然淀粉溶液中支鏈淀粉是直鏈淀粉的保護(hù)膠體。Mr為11052106（60012000個(gè)葡萄糖）。遇碘呈藍(lán)色 支鏈淀粉：易溶于水，形成穩(wěn)定的膠體，靜置時(shí)溶液不出現(xiàn)沉淀，平均Mr為11066106（600037000殘基）。約每2430單位1個(gè)分支，線形鏈段-1,4連接，分支點(diǎn)處還存在-1,6連接。遇碘呈紫色到紫紅色，作貯存分子。 糊精：淀粉在酸或淀粉酶作用下逐步降解生成的分子大小不一的中間物。依分子質(zhì)量的遞減，與碘作用呈現(xiàn)由藍(lán)紫色、紫色、紅色到無色，2.糖原glycogen 又稱動(dòng)物淀粉，以顆粒（直徑1040 nm）存在于動(dòng)物細(xì)胞的胞液內(nèi)。糖原主要在肝臟和骨骼肌，其含量分別約占濕重的5和1

10、.5，但骨骼肌的糖原貯量比肝臟多，因?yàn)橐粋€(gè)平均70 k8體重的男子約有30 kg骨骼?。s450g糖原），但只有1.6 kg肝（約80g糖原），貯存的糖原作能源可供機(jī)體12小時(shí)的需要。 糖原是人和動(dòng)物肌肉劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)最易動(dòng)用的葡萄糖貯庫。 糖原是葡萄糖的高效能的貯存形式。糖原降解產(chǎn)生G-1-Pi，進(jìn)一步分解不消耗ATP。糖原分子90降解為G-1-Pi ，其余10被水解成為葡萄糖。糖原分子與被水解下的葡萄糖分子轉(zhuǎn)變?yōu)镚-6-Pi需消耗1分子ATP。若貯存一個(gè)G-6-Pi也只消耗約1分子ATP稍多的能量。因此將葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)橘A存形式的糖原其效益是很高的。 與貯存脂肪相比，糖原貯存的原因可能是 A.動(dòng)員

11、迅速； B.可在無氧條件下進(jìn)行分解； C.維持血糖的正常水平。3.纖維素cellulose 最豐富的有機(jī)物，占植物界碳素的50以上，細(xì)胞壁的主要成分。海洋無脊椎動(dòng)物的被囊類外套膜中含相當(dāng)多的纖維素，但在動(dòng)物進(jìn)化中纖維素不作為結(jié)構(gòu)物質(zhì)。 纖維素不溶于水及其他溶劑，原料中含多種與之結(jié)合緊密的成分，純化難。Mr為（12）106。 人和哺乳類缺乏纖維素酶，某些反芻動(dòng)物有腸道內(nèi)共生的能產(chǎn)生纖維素酶的細(xì)菌，因而能消化纖維素。白蟻依賴于消化道中的原生動(dòng)物。 工業(yè)上主要紡織和造紙，改型纖維素用途廣。4.殼多糖chitin 也稱幾丁質(zhì)，是N-乙酰-D-葡糖胺的同聚物，Mr達(dá)數(shù)百萬。結(jié)構(gòu)與纖維素極相似，只是每個(gè)殘

12、基的C2上羥基被乙?；陌被〈?。 主要在無脊椎動(dòng)物存在，如昆蟲、蟹蝦、螺蚌等，也是很多節(jié)肢動(dòng)物和軟體動(dòng)物外骨骼的主要結(jié)構(gòu)物質(zhì)，在殼多糖基質(zhì)上發(fā)展了外骨骼。脊椎動(dòng)物在進(jìn)化過程中在膠原蛋白基質(zhì)上發(fā)展了內(nèi)骨骼。 殼多糖去乙?；纬删燮咸前坊蚍Q脫乙酰殼多糖，因其陽離子性質(zhì)和無毒，被廣泛地應(yīng)用于水和飲料處理、化妝、制藥、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)（種子包衣）以及食品、飼料加工。5.果膠物質(zhì)pectic substance 主要在植物的初生細(xì)胞壁和細(xì)胞之間的中層內(nèi)，是細(xì)胞壁的基質(zhì)多糖。在漿果、果實(shí)和莖中最豐富。 果膠物質(zhì)：聚半乳糖醛酸、聚鼠李半乳糖醛酸和中性的阿拉伯聚糖、半乳聚糖-阿拉伯半乳聚糖多糖。每種多糖的側(cè)鏈中

13、殘基的數(shù)目、種類、連接方式和其他取代基存在的情況隨來源、組織和發(fā)育階段的不同而不同。 果膠pectin：羧基不同程度被甲酯化的線形聚半乳糖醛酸或聚鼠李半乳糖醛酸。 果膠酸pectic acid：，完全去甲酯化的果膠。 果膠酯酸pectinic acid：羧基大部分被甲酯化的果膠（甲酯化程度45，又稱為高甲氧基果膠）。 原果膠protopectin：提取前存在于植物中與纖維素和半纖維素等結(jié)合的水不溶性的果膠物質(zhì)。原果膠受植物體內(nèi)聚半乳糖醛酸酶也稱果膠酶的作用或提取過程中經(jīng)稀酸處理，則轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄缘墓z。果膠酶參與果實(shí)成熟期特別是采后成熟過程中果實(shí)組織的軟化。果膠經(jīng)果膠酯酶的去甲酯化轉(zhuǎn)變?yōu)闊o粘性的

14、果膠酸。 果膠的Mr一般為2500050000，是親水膠體，在適當(dāng)?shù)乃岫?pH3)和糖濃度（6065蔗糖）條件下形成凝膠。糖使高度水化的果膠脫水，酸消除果膠分子的負(fù)電荷。在糖果和食品中用作膠凝劑。6.半纖維素hemicellulose 為堿溶性的植物細(xì)胞壁多糖，即除去果膠物質(zhì)后的殘留物能被15NaOH提取的多糖。它們大多有側(cè)鏈，50400個(gè)殘基，大量存在于木質(zhì)化部分，如木材中占干重的1525，秸稈中占2545。7.瓊脂agar 瓊脂：由瓊脂糖和瓊脂膠組成。石花萊等的熱提取液冷卻形成凝膠，凝膠冰凍并融化產(chǎn)生沉淀，濾出沉淀，干燥至含水量約為35使成透明薄片，即瓊脂。 瓊脂糖：由D-吡喃半乳糖和3,

15、6-脫水-L-吡喃半乳糖兩個(gè)單位交替組成的線性鏈。D-半乳糖以取向與3,6-脫水-L-半乳糖的C4位相連，后一單位以-取向與D-半乳糖單位的C3位相連。 瓊脂膠：瓊脂糖的單糖殘基不同程度地被硫酸基、甲氧基、丙酮酸等所取代。 其實(shí)瓊脂糖只是被這些基團(tuán)取代最少的瓊脂組分。瓊脂這一概念應(yīng)理解為多種具有相同主鏈但不同程度被荷負(fù)電基團(tuán)取代的多糖混合物。6.1.1.4.糖蛋白glycoprotein 是復(fù)合糖或結(jié)合蛋白質(zhì)，糖鏈作為結(jié)合蛋白質(zhì)的輔基。不多于15個(gè)單糖，為寡糖鏈或聚糖鏈。1.糖蛋白的存在和含糖量 含糖量變化大，糖成分占糖蛋白重量的180，如膠原蛋白的含糖量不到1； IgG低于4；核糖核酸酶B為

16、8；胎球蛋白（fetuin）為20；血清-酸性糖蛋白約38；領(lǐng)下腺粘蛋白為約50；人紅細(xì)胞膜的血型糖蛋白（glycophorin）為60；人卵泡囊糖蛋白為70；胃粘蛋白為82。 2.糖鏈結(jié)構(gòu)的多樣性 糖蛋白和糖脂中的糖鏈序列多變，結(jié)構(gòu)信息豐富超過核酸和蛋白質(zhì)。兩個(gè)單糖結(jié)合的糖苷鍵因?yàn)樘嘉恢玫牟煌?，比核酸?,5-磷酸二酯鍵和蛋白質(zhì)的肽鍵的組合多許多。糖還有L和D型之分，糖苷鍵有和類型，這都使糖鏈的組合數(shù)量很多。 3.糖肽連鍵的類型 糖肽鍵glycopeptide linkage ：寡糖鏈的還原端與多肽鏈的氨基酸以多種形式共價(jià)連接形成的連鍵。 N-糖肽鍵：-構(gòu)型的N-乙酰葡糖胺（GlcNAc）異

17、頭碳與天冬酰胺的-酰胺N原子共價(jià)連接而成的N-糖苷鍵。廣泛存在。 O-糖肽鍵：單糖的異頭碳與羥基氨基酸的羥基O原子共價(jià)結(jié)合而成的O-糖苷鍵。 4.糖鏈的生物學(xué)功能 用內(nèi)切、外切糖苷酶和糖鏈合成抑制劑，DNA定點(diǎn)突變和糖基轉(zhuǎn)移酶基因工程技術(shù)，對(duì)糖鏈功能進(jìn)行了廣泛研究。 .糖鏈在糖蛋白新生肽鏈折疊和締合中的作用 糖蛋白N-糖鏈參與新生肽鏈的折疊，維持蛋白質(zhì)的正確構(gòu)象。如用基因定點(diǎn)突變獲得的去糖基化1-抗胰蛋白酶不能折疊成正確的構(gòu)象。 寡聚蛋白質(zhì)亞基結(jié)合時(shí)糖鏈可能維持亞基的正確構(gòu)象，亞基間通過糖鏈相互識(shí)別而結(jié)合。.糖鏈影響糖蛋白的分泌和穩(wěn)定性 糖鏈與糖蛋白分泌出細(xì)胞有關(guān)系。去N-糖鏈的Ig不能到胞外

18、而留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中。在基因工程中，真核細(xì)胞中表達(dá)的糖蛋白因含糖鏈而不聚集，故能分泌到胞外，在缺乏糖基化機(jī)構(gòu)的原核細(xì)胞中表達(dá)的產(chǎn)物則常在細(xì)胞內(nèi)聚集成包含體。糖蛋白分子表面的極性糖鏈有助于蛋白質(zhì)的溶解。 蛋白質(zhì)的構(gòu)象和穩(wěn)定性也受O-糖鏈的影響。例如低密度脂蛋白受體（LDL受體）正常情況下約含30條O-糖鏈。在缺失O-糖鏈合成的培養(yǎng)細(xì)胞中形成的LDL受體雖能正常轉(zhuǎn)運(yùn)至質(zhì)膜，但易被細(xì)胞表面的蛋白酶降解并釋放到胞外。 5.糖鏈參與分子識(shí)別和細(xì)胞識(shí)別 .有關(guān)的概念 .分子識(shí)別molecular recognition和細(xì)胞識(shí)別 分子識(shí)別：生物分子的選擇性相互作用，必需A.兩分子的結(jié)合部位的結(jié)構(gòu)互補(bǔ)；B.兩個(gè)結(jié)

19、合部位有相應(yīng)的基團(tuán)產(chǎn)生足夠的作用力，使兩個(gè)分子結(jié)合在一起。 細(xì)胞識(shí)別：細(xì)胞表面的分子識(shí)別。 .受體與配體 分子識(shí)別為受體與配體的相互作用。 受體：位于細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞核中能與來自胞外的生物活性分子(信號(hào)分子)專一結(jié)合并將其帶來的信息傳遞給效應(yīng)器（如離子通道、酶等），引起相應(yīng)生物學(xué)效應(yīng)的生物大分子。 配體：被受體識(shí)別并結(jié)合的生物活性分子。如激素、神經(jīng)遞質(zhì)，細(xì)胞粘著分子等內(nèi)源性配體和藥物、毒素、抗原和病原體等外源性配體。 受體和配體有時(shí)很難分，特別是在細(xì)胞細(xì)胞識(shí)別中。相互識(shí)別幾乎總有糖鏈的參與。 .糖鏈與血漿中老蛋白的清除 唾液酸糖蛋白：血清中含以唾液酸殘基為末端的N-糖鏈的糖蛋白。如免疫球蛋

20、白，蛋白質(zhì)激素，載體蛋白等。 衰老蛋白：唾液酸糖蛋白被血管壁上的唾液酸酶（也稱神經(jīng)氨酸酶）切除唾液酸，暴露半乳糖殘基后的蛋白質(zhì)。 清除：去唾液酸的糖蛋白很快被肝細(xì)胞膜上的去唾液酸糖蛋白受體（半乳糖結(jié)合受體）識(shí)別，通過胞吞被肝細(xì)胞內(nèi)化，在溶酶體內(nèi)被降解。 循環(huán)越久，Sia除去越多，Gal暴露越多，最終被肝細(xì)胞受體結(jié)合。糖鏈或唾液酸是衰老蛋白的定時(shí)器。 .糖鏈與精卵識(shí)別 哺乳動(dòng)物卵子外面的透明帶（zone pellucida，ZP）是糖蛋白，由ZP-l、ZP-2和ZP-3三種糖蛋白組成，連在ZP-3上的O-GalNAc糖鏈能被精子表面上的凝集素受體識(shí)別（物種特異性）。O-GalNAc糖鏈的非還原端

21、是一個(gè)-連接的半乳糖殘基，它可能在精卵識(shí)別中起關(guān)鍵作用。精卵結(jié)合引發(fā)精子頭部的頂體釋放蛋白酶和透明質(zhì)酸酶使透明帶水解、精卵質(zhì)膜融合、精子核進(jìn)入卵內(nèi)。 .糖鏈與細(xì)胞粘著celladhesion 細(xì)胞粘著：多細(xì)胞生物中細(xì)胞有相互識(shí)別而聚集成細(xì)胞群的現(xiàn)象。 胞外基質(zhì)extracellular matrix，ECM：細(xì)胞群或組織中細(xì)胞與細(xì)胞間充滿的糖蛋白（膠原蛋白、纖連蛋白、層粘蛋白）、蛋白聚糖、透明質(zhì)酸等的總稱。 細(xì)胞粘著分子cell adhesion molecule，CAM：細(xì)胞-ECM粘著通過的膜內(nèi)在蛋白質(zhì)的總稱。包括整聯(lián)蛋白（integrin），鈣粘著蛋白（cadherin），免疫球蛋白超家

22、族（lgsuperfamily），血管地址素（vescular addressin），選擇蛋白（selectin）等。絕大多數(shù)CAM含N-糖鏈。 歸巢homing：在血液中循環(huán)的淋巴細(xì)胞傾向于回到產(chǎn)生它們的淋巴細(xì)胞部位的現(xiàn)象。由淋巴細(xì)胞表面上的歸巢受體（1-選擇蛋白）和例如淋巴結(jié)高內(nèi)皮微靜脈（high endothelial venule，HEV）襯細(xì)胞上的糖鏈配體（血管地址素）之間的相互作用介導(dǎo)的。 血管地址素是有組織特異性的粘著分子，不同的淋巴細(xì)胞群含識(shí)別不同血管地址素的歸巢受體，因此被導(dǎo)向（歸巢）至特定的淋巴器官。如B淋巴細(xì)胞主要?dú)w巢到粘膜締合淋巴組織。而T淋巴細(xì)胞歸巢到淋巴結(jié)。研究表明

23、，腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和歸巢（轉(zhuǎn)移至靶組織）都與CAM及其介導(dǎo)的粘著行為的改變有關(guān)。 6.糖鏈與糖蛋白的生物活性 包括某些酶和激素以及抗體。 .糖鏈與酶活性 糖鏈在酶的新生肽鏈折疊、轉(zhuǎn)運(yùn)和保護(hù)等方面普遍起作用，但與成熟酶活性的關(guān)系因酶而異。.糖鏈與激素活性 糖蛋白激素主要有腺垂體促激素類包括FSH（促卵泡激素），LH（促黃體生成激素）和TSH（促甲狀腺激素）以及胎盤絨毛膜促性腺激素和腎臟紅細(xì)胞生成素（erythropoietin，EPO）等。 .糖鏈與IgG活性 每分子IgG平均含糖鏈約3條，其中兩條在Fc段每條重鏈的Asn 297位，其余位于Fab段的高變異區(qū)的Asn-X-Ser/Thr位點(diǎn)。幾乎

24、全部N-糖鏈都是復(fù)雜型， IgG的N-糖鏈缺失外鏈Gal（這種糖鏈稱G0糖鏈）后，可成為自身抗原，被免疫系統(tǒng)識(shí)別產(chǎn)生自身抗體。后者能與帶有G0糖鏈的IgG生成免疫復(fù)合體，沉積于關(guān)節(jié)腔內(nèi)，引起炎癥。這種免疫復(fù)合體是由帶G0糖鏈的IgGFc段（作為抗原）和帶末端Sia的IgG（作為抗體）Fab段結(jié)合而成，實(shí)際上是IgG的自身聚合物。類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、紅斑狼瘡等都是一種與IgG的糖鏈結(jié)構(gòu)改變有關(guān)的自身免疫病。 7.血型物質(zhì) 人紅細(xì)胞表面發(fā)現(xiàn)了多是寡糖的100多種血型決定簇，屬20多個(gè)獨(dú)立的血型系統(tǒng)。研究最多的ABO和與之關(guān)系密切的Lewis血型，其次是Rh血型。 在ABO血型系統(tǒng)中，凝集原的決定簇是寡

25、糖，它在鞘糖脂中通過乳糖基與神經(jīng)酰胺（Cer）Cl位上的羥基相連，糖蛋白中存在于O-糖鏈、血型糖蛋白的N-糖鏈和含有多聚N-乙酰乳糖胺結(jié)構(gòu)的N-糖鏈。 血清中含同種紅細(xì)胞凝集素，是凝集原的抗體，一般為IgM類。 人ABO血型的抗原系統(tǒng)是ABH，支配H抗原的基因稱H基因，位于第19對(duì)染色體。H基因編碼-1,2-L-巖藻糖基轉(zhuǎn)移酶，此酶催化L-巖藻糖以-1,2連鍵與血型前體糖鏈非還原端Gal殘基連接，使前體轉(zhuǎn)變?yōu)镠物質(zhì)。 前體糖鏈連在蛋白質(zhì)或脂質(zhì)上，非還原端為N-乙酰乳糖胺基（GalGIcNAc）的寡糖鏈。二糖基N-乙酰乳糖胺是ABH和Lewis抗原決定簇中共有的結(jié)構(gòu)。根據(jù)此二糖基中的連鍵位置不同

26、，前體物質(zhì)被分為型（3）和型（4）。人ABH抗原可由型和型衍生而來，支配ABO血型的基因位于第9對(duì)染色體。 8.凝集素lectin 凝集素：廣泛存在于動(dòng)、植物和微生物中的一類非抗體的蛋白質(zhì)或糖蛋白，它能與糖類專一地非共價(jià)結(jié)合，凝集細(xì)胞、沉淀聚糖和復(fù)合糖。 凝集素含糖類識(shí)別域（carbohydrate recognition domain，CRD），能與糖類發(fā)生專一結(jié)合。 按來源可分為動(dòng)物的、植物的和微生物的凝集素三大類；按單糖結(jié)合專一性可分為對(duì)Man/Glc、GlcNAc、Gal、GalNAc、l-Fuc或Sia專一的若干類。 微生物對(duì)宿主的感染由凝集素介導(dǎo)。細(xì)菌凝集素能識(shí)別宿主細(xì)胞表面上糖蛋

27、白或糖脂的寡糖鏈，位于細(xì)菌的菌毛上。凝集素介導(dǎo)的細(xì)菌與靶細(xì)胞的粘著有物種和器官的專一性。感染上呼吸道的多是鏈球菌，感染尿路的主要是大腸桿菌。淋病奈瑟球菌只感染人的生殖器和口腔粘膜。 動(dòng)物凝集素大致可分為鈣（Ca2+）依賴的C型，巰基依賴的S型及其他。 C型凝集素含有一個(gè)由約130個(gè)氨基酸殘基組成的糖類識(shí)別域（CRD），此CRD中有18個(gè)殘基是不變的，其他殘基也相當(dāng)保守，C型凝集素的主要功能可能是通過與糖結(jié)合參與體內(nèi)細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與分子以及分子與分子的粘著、產(chǎn)生一系列生物學(xué)效應(yīng)如免疫應(yīng)答，炎癥反應(yīng)，腫瘤轉(zhuǎn)移等。 選擇蛋白家族selectin family：C型中一類與各類白細(xì)胞的粘著密切有關(guān)的

28、凝集素。此家族中已知有L、E、P三種選擇蛋白。L-選擇蛋白（LAM-l）存在于淋巴細(xì)胞及其他白細(xì)胞，E-選擇蛋白（ELAM-1）存在于內(nèi)皮細(xì)胞，P-選擇蛋白（PADGEM）存在于血小板及內(nèi)皮細(xì)胞。這三種選擇蛋白都由5個(gè)不同的結(jié)構(gòu)域組成。 在多肽鏈的N端是糖類識(shí)別域；緊接著的是表皮生長因子域，與糖結(jié)合活性有關(guān)；其次是補(bǔ)體調(diào)節(jié)域，由多個(gè)約含60個(gè)殘基的補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白組成，不同的選擇蛋白中補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白的數(shù)目不一樣，此結(jié)構(gòu)域的作用尚不清楚；最后是跨膜域和胞質(zhì)側(cè)的C-末端域。 L-選擇蛋白的主要作用是淋巴細(xì)胞歸巢，也稱歸巢受體。 E-選擇蛋白是在內(nèi)皮細(xì)胞受到白細(xì)胞介素-l及其他炎癥細(xì)胞因子激活后的數(shù)小時(shí)內(nèi)

29、瞬時(shí)合成。并轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞表面，在這里它粘著那些沿血管內(nèi)壁滾動(dòng)的嗜中性粒細(xì)胞及其他白細(xì)胞，并把它們外滲到損傷部位。E-選擇蛋白還可能參與其他過程如癌細(xì)胞擴(kuò)散。 P-選擇蛋白的功能與E-選擇蛋白相似，也參與白細(xì)胞在內(nèi)皮細(xì)胞的粘著，與炎癥、腫瘤轉(zhuǎn)移有關(guān)，存在于血小板表面的P-選擇蛋白與血小板的激活有關(guān)，因而也與血小板的聚集、凝血、乃至血栓形成有關(guān)?？寡?、抗血栓藥物的設(shè)計(jì)可從選擇蛋白如何識(shí)別不同的糖鏈并與之結(jié)合入手。 6.1.2.單糖的性質(zhì) 單糖的性質(zhì)較多，以下僅介紹與生物化學(xué)有關(guān)的重要性質(zhì)。 6.1.2.1.物理性質(zhì) 1.旋光性 幾乎所有的單糖及其衍生物都有旋光性，許多單糖在水溶液中發(fā)生變旋現(xiàn)象。2.

30、甜度sweetness 甜度非物理特性，是味覺，用蔗糖作為基準(zhǔn)，甜度為100或1。 糖醇類在體內(nèi)比其他糖吸收慢，代謝途徑不同，不易被口腔細(xì)菌利用，是低熱量防齲齒的增甜劑。糖精（saccharin，鄰苯甲?；酋啺罚?、天冬苯丙二肽（aspartame）、蛇菊苷（ stevioside，又稱蜜葉糖honeyleaf sugar）和應(yīng)樂果甜蛋白（monellin或甜蛋白）是低熱量或無熱量的非糖增甜劑，可作為糖尿病、心血管病、肥胖病和高血壓患者的醫(yī)療食品添加劑。 糖精的使用有爭議，許多人工合成的增甜劑對(duì)哺乳動(dòng)物有致癌和致畸作用，多數(shù)被禁用。 天冬苯丙二肽由人工合成，是天然物的衍生物，可能安全，但不宜遺

31、傳性苯丙酮尿患者。3.溶解度 單糖有多個(gè)羥基，增加了水溶性，除甘油醛微溶于水，其他單糖均易溶于水，特別熱水溶解度極大。例如-D-葡萄糖在15100ml水中溶解154g。單糖微溶于乙醇，不溶于乙醚、丙酮等非極性有機(jī)溶劑。 6.1.2.2.化學(xué)性質(zhì) 1.異構(gòu)化（弱堿的作用） 稀酸中穩(wěn)定，堿中發(fā)生多種反應(yīng)，產(chǎn)生不同產(chǎn)物。單糖發(fā)生分子重排，通過烯二醇中間物互相轉(zhuǎn)化，稱酮-烯醇互變異構(gòu)。 在強(qiáng)堿溶液中單糖發(fā)生降解及分子內(nèi)的氧化和還原反應(yīng)。 2.單糖的氧化 .氧化成醛糖酸.氧化成醛糖二酸 較強(qiáng)的氧化劑使醛糖的醛基和伯醇均被氧化成羧基，形成二羧基的醛糖二酸，例葡萄糖被氧化成無光學(xué)活性的葡糖二酸。 .氧化成糖

32、醛酸 某些醛糖在特定的脫氫酶作用下可以只氧化它的伯醇基而保留醛基，生成糖醛酸，如葡糖醛酸。 3.單糖的還原 單糖羰基可被還原成糖醇的多元醇。 4.形成糖脎osozone 苯肼使許多還原糖生成含有2個(gè)苯腙基（N-NH-C6H5）的衍生物，稱為糖的苯脎或脎，即糖脎。 糖脎穩(wěn)定，不溶于水，在熱水溶液中以黃色晶體析出，反應(yīng)停止在脎的階段，因糖脎分子借氫鍵形成螯環(huán)結(jié)構(gòu)，一旦形成脎立即析出，消除脎進(jìn)一步反應(yīng)。 不同還原糖生成的脎，晶形與熔點(diǎn)不同，例如葡萄糖脎是黃色細(xì)針狀，麥芽糖脎是長薄片形，因此成脎反應(yīng)可鑒別多種還原糖。 5.形成糖苷glycoside 環(huán)狀單糖的半縮醛（或半縮酮）羥基與另一化合物發(fā)生縮合

33、形成的縮醛（或縮酮）稱為糖苷或苷。 糖苷中提供半縮醛羥基的糖稱糖基，與之縮合的“非糖”部分稱糖苷配基或配基，這兩部分之間的連鍵稱糖苷鍵。 糖苷鍵可通過氧、氮或硫原子連接，也可碳碳相連，其糖苷分別簡稱為O-苷，N-苷，S-苷或C-苷，常見的是O-苷，其次N-苷（如核苷），S-苷和C-苷少見。 糖苷配基若為糖，則形成寡糖和多糖。糖苷對(duì)堿溶液穩(wěn)定，但易被酸水解成原來的糖和配基。 6.單糖脫水（無機(jī)酸的作用） 戊糖與酸共熱時(shí)脫水生成糠醛即呋喃醛。己糖與酸共熱產(chǎn)生5-羥甲糠醛，受熱進(jìn)一步分解成乙酰丙酸、甲酸和暗色的不溶縮合物（腐黑物）。 不同的糠醛與多元酚作用產(chǎn)生特有的顏色?？勺魈堑蔫b定。 糖類物質(zhì)脫水

34、并與蒽酮縮合生成藍(lán)綠色復(fù)合物，稱葸酮反應(yīng)，常用于總糖量的測定。 6.1.3.糖的生理功能 1.作為生物體的結(jié)構(gòu)成分 植物含大量纖維素、半纖維素和果膠物質(zhì)等，肽聚糖是細(xì)菌細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)多糖，殼多糖（幾丁質(zhì)）是昆蟲和甲殼類外骨骼的成分。 2.作為生物體內(nèi)的主要能源物質(zhì) 在細(xì)胞內(nèi)通過生物氧化放能，也可作能源貯存物質(zhì)，如淀粉、糖原等。 3.在生物體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì) 糖通過中間物合成其他生物分子如氨基酸、核苷酸、脂肪酸等，提供碳骨架。 4.作為細(xì)胞識(shí)別的信息分子 糖蛋白在細(xì)胞識(shí)別、粘著、接觸抑制和歸巢行為、免疫保護(hù)、代謝調(diào)控、受精機(jī)制、形態(tài)發(fā)生、發(fā)育、癌變、衰老、器官移植等中，與其糖鏈有關(guān)，并因此出現(xiàn)了一

35、門新的糖生物學(xué)（glycobiology）。 6.1.4.糖的來源和轉(zhuǎn)運(yùn) 6.1.4.1.消化道吸收 主要是飼料中的淀粉及少量蔗糖、乳糖和麥芽糖等，在消化道轉(zhuǎn)化為葡萄糖等單糖被吸收。 6.1.4.2.由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化而賴 異生作用：動(dòng)物由非糖物質(zhì)合成糖的過程。 單胃體內(nèi)糖的主要來源是由消化道吸收淀粉分解形成的葡萄糖。 反芻動(dòng)物由瘤胃中的微生物發(fā)酵纖維素，形成乙酸、丙酸和丁酸等低級(jí)脂肪酸后被吸收，再由糖異生作用將吸收的脂肪酸轉(zhuǎn)變?yōu)樘枪┙o能量。 馬、騾、驢、兔等介于豬、牛之間，由消化道吸收一部分葡萄糖，由發(fā)達(dá)的盲腸發(fā)酵纖維素等形成的低級(jí)脂肪酸經(jīng)糖異生作用形成糖。 6.1.4.3.動(dòng)物體內(nèi)糖的主要代謝

36、途徑 由小腸吸收的葡萄糖，經(jīng)門靜脈進(jìn)入肝臟。通過肝靜脈進(jìn)入血液循環(huán)，將糖送到各組織細(xì)胞，供全身利用。 葡萄糖在細(xì)胞內(nèi)主要分解供能，多余的葡萄糖在肝臟和肌肉合成糖原暫時(shí)貯存；或轉(zhuǎn)變成脂肪、某些氨基酸等物質(zhì)，過多的葡萄糖當(dāng)超過腎糖閾值時(shí)，則由尿排除，呈臨時(shí)性糖尿。肝臟是糖代謝的重要器官，葡萄糖在此分解供能或轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)（脂肪及某些氨基酸等）外，還能合成糖原，同時(shí)也是體內(nèi)糖異生作用的主要場所。 6.1.4.4.血糖 血糖：血液中所含的葡萄糖。 血液中的糖幾乎全部是葡萄糖，僅少量葡萄糖磷酸酯、半乳糖、果糖及其磷酸酯。分布于紅細(xì)胞和血漿。 每種動(dòng)物的血糖不同，但血糖濃度是恒定。 人的血糖含量在8012

37、0mg%，高于160則是糖尿病，低于6070則是低血糖癥。 6.2.糖的分解 糖的分解是所有物質(zhì)分解代謝的中心。 6.2.1.糖原的分解 淀粉由各種淀粉酶水解，纖維素由纖維素酶水解，在此僅介紹糖原的降解。 糖原的降解要3種酶：糖原磷酸化酶、糖原脫支酶和磷酸葡萄糖變位酶。 6.2.1.1.糖原磷酸化酶1.催化糖原非還原性末端磷酸解 該酶從糖原的非還原性末端斷下一個(gè)葡萄糖，同時(shí)又產(chǎn)生新的非還原性末端葡萄糖，故可連續(xù)水解末端位置的葡萄糖。 2.催化糖原14糖苷鍵磷酸解 該酶只催化14糖苷鍵的磷酸解，只能脫下糖原直鏈部分的葡萄糖。 糖原磷酸解的生物學(xué)意義： .直接進(jìn)入糖酵解而不消耗ATP； .葡萄糖-

38、l-磷酸不擴(kuò)散到細(xì)胞外，而葡萄糖則可以擴(kuò)散而導(dǎo)致?lián)p失。 6.2.1.2.糖原脫支酶glycogen debranching enzyme 糖原脫支酶的肽鏈上有兩個(gè)起不同催化作用的活性部位，或同一肽鏈上有兩種酶：轉(zhuǎn)移葡萄糖殘基的糖基轉(zhuǎn)移酶和分解葡萄糖(16)-糖苷鍵的糖原脫支酶,又稱(16)糖苷酶。 當(dāng)磷酸化酶作用停止后，脫支酶的轉(zhuǎn)移G的活性部位將原來極限分支前面以(14)連接的三個(gè)G轉(zhuǎn)移到另一個(gè)分支的非還原性末端的G上，或轉(zhuǎn)移到糖原的核心鏈上，形成3個(gè)葡萄糖的新(14)糖苷鍵，同時(shí)暴露以(16)糖苷鍵相連的G。 分支點(diǎn)由脫支酶的消除，結(jié)果產(chǎn)生一個(gè)G和以糖苷鍵相連的G，磷酸化酶又繼續(xù)發(fā)揮作用。

39、6.2.1.3.磷酸葡萄糖變位酶phosphoglucomutase 葡萄糖-1-磷酸必須轉(zhuǎn)變成葡萄糖-6-磷酸才可進(jìn)入糖酵解或形成血糖。轉(zhuǎn)移磷酸基團(tuán)的酶為磷酸葡萄糖變位酶，由561個(gè)氨基酸構(gòu)成的單體酶。 磷酸葡萄糖變位酶的活性部位深埋在酶裂縫的底部，其一個(gè)絲氨酸上的磷酸在起催化作用時(shí)被轉(zhuǎn)移到葡萄糖-1-磷酸的第6位碳原子的羥基上，形成葡萄糖-1,6-二磷酸中間體。隨后葡萄糖-1,6-二磷酸C1位的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移給變位酶的絲氨酸，完成催化作用。 磷酸葡萄糖變位酶的反應(yīng)和磷酸甘油酸變位酶的反應(yīng)機(jī)制很相似。 6.2.2.糖酵解glycolysis 6.2.2.1.糖酵解概念 糖酵解：葡萄糖分解為丙酮

40、酸的過程。 發(fā)酵fermentation：厭氧生物（酵母及其它微生物）將葡萄糖分解為乙醇、乙酸和乳酸的過程。 6.2.2.2.糖酵解過程 1.葡萄糖-6-磷酸去路 葡萄糖-6-磷酸是糖代謝各途徑的一個(gè)中心物質(zhì)，許多代謝途徑都在此分界。 .糖酵解 葡萄糖-6-磷酸=果糖-6-磷酸 由磷酸葡萄糖異構(gòu)酶催化，有絕對(duì)底物專一性和立體專一性。 .形成血糖（肝、腎、腸上皮） G-6-Pi可水解去掉磷酸形成血糖： 葡萄糖-6-磷酸+H2O =葡萄糖+磷酸 脫去磷酸的酶一般稱為磷酸酶，加上磷酸的酶稱磷酸化酶。葡萄糖進(jìn)入組織器官后，再由激酶催化形成葡萄糖-6-磷酸，進(jìn)入代謝。 葡萄糖+ATP=葡萄糖-6-磷酸+

41、ADP .進(jìn)入戊糖途徑 在戊糖途徑中形成戊糖，備合成核酸用。 2.形成果糖-1,6-二磷酸 果糖-6-磷酸+ATP =果糖-1,6-磷酸+ADP 磷酸果糖激酶（phosphofructokinase，PFK）需二價(jià)金屬離子，以M2+最顯著。由4個(gè)亞基組成，肝臟提取的酶的分子量為340000。 果糖-1,6-磷酸+H2O =果糖-6-磷酸+磷酸 在磷酸酶的作用下可脫去磷酸，形成果糖-6-磷酸合成糖原。 3.果糖-1,6-二磷酸裂解 果糖-1,6-磷酸二羥丙酮磷酸+甘油醛-3-磷酸 由醛縮酶催化，形成一分子二羥丙酮磷酸和甘油醛-3-磷酸，需要能量G0=23.97kj/mol，但細(xì)胞內(nèi)因物質(zhì)的濃度的

42、變化，使反應(yīng)多向裂解方向進(jìn)行。 4.二羥丙酮磷酸形成甘油3-磷酸 二羥丙酮磷酸=甘油醛-3-磷酸 由丙糖磷酸異構(gòu)酶催化，需能G0=1.83kcal/mol，但甘油醛-3-磷酸被不斷分解，在酵解中反向右進(jìn)行的。 5.甘油3-磷酸脫氫 甘油醛-3-磷酸+NAD+Pi=1,3-二磷酸甘油酸+NADH+H+ 甘油醛-3-磷酸脫氫酶催化，形成1,3-二磷酸甘油酸（bisphosphoglycerate，BPG）。 6.生成3-磷酸甘油酸 1,3-二磷酸甘油酸+ADP=3-磷酸甘油酸+ATP 磷酸甘油酸激酶催化，生成1分子ATP，放出標(biāo)準(zhǔn)自由能G0=-18.83kj/mol（-4.5kcal/mol）。但

43、在生理狀況下，反應(yīng)需要吸收自由能G0=1.26kj/mol（0.3kcal/mol），因此反應(yīng)是可逆的。 7.生成2-磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸=2-磷酸甘油酸 由磷酸甘油酸變位酶催化，需能G0=4.6kj/mol（1.1kcal/mol），反應(yīng)可逆。 8.形成磷酸烯醇式丙酮酸 2-磷酸甘油酸=磷酸烯醇式丙酮酸+H2O 烯醇化酶催化，它先與2價(jià)陽離子如Mg2+、Mn2+形成復(fù)合物才有活性，Mr為85000，氟化物強(qiáng)烈抑制該酶活性，因氟與鎂和磷酸形成復(fù)合物，取代了天然狀況下酶分子上鎂離子的位置使酶失活。 9.生成丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸+ADP=丙酮酸+ATP 磷酸烯醇式丙酮酸含高能鍵，放G0=

44、-61.92kj/mol（-14.4kcal/mol）能量，因此反應(yīng)不可逆。 該酶需要2價(jià)陽離子如Mg2+、Mn2+參與，是酵解途徑中的一個(gè)重要調(diào)節(jié)酶，Mr為250000，由四個(gè)Mr為55000的亞基構(gòu)成。在肝中，同功酶L型占優(yōu)勢，肌肉和腦中M型占優(yōu)勢，其它組織中A型占優(yōu)勢。 6.2.2.3.糖酵解過程總結(jié) 1.可逆反應(yīng) .G+ATP=G-6-Pi+ADP，放能8kcal/mol。 葡萄糖-6-磷酸+H2O =葡萄糖+磷酸 .F-6- Pi+ATP =F-1,6- Pi+ADP，放能5.3kcal/mol。 果糖-1,6-磷酸+H2O =果糖-6-磷酸+磷酸 .磷酸烯醇式丙酮酸+ADP=丙酮酸

45、+ATP，放能4.0kcal/mol。 2.總反應(yīng) C6H12O6=2C3H4O3+4H+（NADH2） 在2-磷酸甘油酸形成磷酸烯醇式丙酮酸的過程中，生成了1分子的H2O，但在總反應(yīng)中未反映出來，水是怎么平衡的？ 3.能量的產(chǎn)生 在酵解過程中，底物磷酸化凈生成2分子ATP，另外尚有2分子NADH2，進(jìn)入線粒體并進(jìn)入呼吸鏈后，可產(chǎn)生4或6分子ATP。4.酶的命名 脫氫酶：處于優(yōu)先序列，如乳酸脫氫酶LDH。 激酶：催化消耗磷酸高能鍵反應(yīng)的酶。 異構(gòu)酶：催化同分異構(gòu)體反應(yīng)的酶。 變位酶：催化一個(gè)基團(tuán)在分子內(nèi)部位置變化的酶。 醛縮酶：催化分解和合成反應(yīng)時(shí)，一般合成反應(yīng)優(yōu)先命名。 磷酸酶和磷酸化酶：脫

46、去磷酸稱磷酸酶，加上磷酸稱磷酸化酶。 5.中間產(chǎn)物磷酸化的意義 .磷酸帶負(fù)電荷，使中間產(chǎn)物有極性，而使其不易透過脂膜而失散； .磷酸基團(tuán)在反應(yīng)中起信號(hào)基團(tuán)的作用，有利于與酶結(jié)合而被催化； .磷酸基團(tuán)最后形成ATP，有利于能量的保存。 6.2.2.4.丙酮酸的去路 1.進(jìn)入有氧分解（三羧酸循環(huán)） 丙酮酸+CoA+NAD=乙酰CoA+NADH2+CO2 丙酮酸進(jìn)線粒體后進(jìn)入三羧酸（檸檬酸）循環(huán)。 2.形成乳酸 丙酮酸+NADH2 =乳酸+NAD 乳酸脫氫酶催化，動(dòng)物細(xì)胞缺氧時(shí)（激烈運(yùn)動(dòng)，或呼吸、循環(huán)障礙），以糖酵解產(chǎn)生ATP供能。 在生命早期，地球上O2少，動(dòng)物的這種代謝是必要的。隨后大量植物進(jìn)行

47、光合作用，O2較多時(shí)進(jìn)行有氧分解。 3.微生物發(fā)酵 .形成乙醇 在無O2條件下，微生物形成乙醇： 丙酮酸 = CO2+乙醛 丙酮酸脫羧酶催化，TPP作為輔酶。 乙醛+NADH2=乙醇+NAD 乙醇脫氫酶催化，酵母的乙醇脫氫酶是4個(gè)亞基，每個(gè)亞基結(jié)合一個(gè)NADH2和一個(gè)Zn2+，使乙醛的羰基極化，促進(jìn)氫原子轉(zhuǎn)移。 .形成乙酸 乙醛+ O2+NADH2=乙醇+H2O+NAD 乙醛氧化酶（或稱乙醛單加氧酶）催化，形成乙酸。釀酒時(shí)如果密封差有氧氣進(jìn)入，則形成醋。 6.2.3.三羧酸循環(huán) 三羧酸循環(huán)（tricarboxylic acid cycle，簡稱TCA和TAC）：乙酰CoA經(jīng)過一系列分解形成CO

48、2和H2O的過程。因德國科學(xué)家Hans Krebs（獲1953年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)）的貢獻(xiàn)突出，又稱Krebs循環(huán)。第一步反應(yīng)形成檸檬酸，又稱檸檬酸循環(huán)（citrate cycle）。6.2.3.1.三羧酸循環(huán)過程 1.準(zhǔn)備（形成乙酰CoA） 丙酮酸進(jìn)入線粒體后，形成乙酰CoA： 丙酮酸+CoA+NAD=乙酰CoA+NADH2+CO2 丙酮酸脫氫酶復(fù)合體催化，由三種酶組成，丙酮酸脫氫酶組分、二氫硫辛酰轉(zhuǎn)乙?；负投淞蛐了崦摎涿?。2.草酰乙酸與乙酰CoA縮合形成檸檬酸草酰乙酸+乙酰CoA+H2O =檸檬酸 檸檬酸合酶催化。 3.檸檬酸異構(gòu)化形成異檸檬酸 檸檬酸=順-烏頭酸+H2O 順-烏頭酸+H2O

49、 =異檸檬酸 烏頭酸酶催化。 4.異檸檬酸氧化形成-酮戊二酸 異檸檬酸+NAD=草酰琥珀酸+NADH2草酰琥珀酸=-酮戊二酸+CO2 （自動(dòng)進(jìn)行） 異檸檬酸脫氫酶催化，草酰琥珀酸轉(zhuǎn)變?yōu)?酮戊二酸自動(dòng)進(jìn)行，放標(biāo)準(zhǔn)自由能G0=-5.0kcal/mol，由于CO2的釋放，使反應(yīng)幾乎不可逆。 5.-酮戊二酸氧化脫羧形成琥珀酰CoA 檸檬酸循環(huán)兩次氧化脫羧反應(yīng)的第二次脫羧： -酮戊二酸+NAD+CoASH琥珀酰CoA+NADH2+ CO2 -酮戊二酸脫氫酶系催化，生成琥珀酰CoA。該酶和丙酮酸脫氫酶復(fù)合體相似，由-酮戊二酸脫氫酶（E1）二氫硫辛酰轉(zhuǎn)琥珀酰酶（E2）和二氫硫辛酰脫氫酶（E3）組成。 反應(yīng)不

50、可逆，放標(biāo)準(zhǔn)自由能G0=-8.0kcal/mol，其作用驅(qū)使NAD+還原，促使反應(yīng)向氧化方向進(jìn)行并大量放能，能量以琥珀酰CoA的高能硫酯鍵形式保存起來。 6.琥珀酰CoA轉(zhuǎn)化成琥珀酸并產(chǎn)生一個(gè)高能磷酸鍵 琥珀酰CoA+GDP+Pi=琥珀酸+GTP+CoA 琥珀酰CoA合成酶，也稱琥珀酰硫激酶催化，形成琥珀酸。GTP水解含的自由能為G0=-29.3kj/mol（-7.0kcal/mol），它可以將能量轉(zhuǎn)移給ATP。 放自由能G0=-33.6kj/mol（-8.0kcal/mol），與形成GTP需要的自由能差不多，反應(yīng)可逆。哺乳動(dòng)物形成一分子GTP，植物和微生物直接形成ATP。 反應(yīng)中生成1分子H

51、2O，但形成GTP時(shí)消耗了。 7.琥珀酸脫氫形成延胡索酸 琥珀酸+FAD=延胡索酸+FADH2 琥珀酸脫氫酶催化，形成延胡索酸。8.延胡索酸水合形成L-蘋果酸 延胡索酸+H2O=L-蘋果酸 延胡索酸酶催化，有嚴(yán)格的立體專一性，不催化馬來酸。從豬心獲得的延胡索酸酶結(jié)晶，Mr為200000，由4個(gè)相同的亞基組成，每個(gè)亞基含有3個(gè)酶活性所必需的巰基。 9.L-蘋果酸脫氫形成草酰乙酸 L-蘋果酸+NAD=草酰乙酸+NADH2 蘋果酸脫氫酶 催化，需能G0=7.1kcal/mol。但草酰乙酸形成蘋果酸時(shí)放能G0=-7.5kcal/mol，消耗草酰乙酸，因此該反應(yīng)也得以進(jìn)行。 6.2.3.2.三羧酸循環(huán)總

52、結(jié) 1.不可逆反應(yīng) 形成檸檬酸和兩次放出CO2的反應(yīng)的反應(yīng)是不可逆的。 2.總反應(yīng)方程 CH3COSCoA+3H2O2CO2+CoASH+8H（FADH2+3NADH2） 在反應(yīng)中，有3分子H2O參與反應(yīng)，但生成了1分子H2O，這是因?yàn)樵谛纬?分子GTP時(shí)，也有1分子生成的H2O參與了反應(yīng)。 3.產(chǎn)生的ATP數(shù)目 合計(jì)產(chǎn)生12分子ATP。 4.葡萄糖分解的總反應(yīng) 5.葡萄糖分解的能量和效率 6.2.3.3.三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié) 1.不可逆反應(yīng) 丙酮酸脫氫反應(yīng)，因CO2濃度低； 檸檬酸合成不可逆，因反應(yīng)釋放的自由能太多； 兩次脫CO2不可逆； 2.酶 檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶、-酮戊二酸脫氫酶系，

53、在生理?xiàng)l件下釋放的自由能很多，G負(fù)值較大，這些反應(yīng)一般不可逆。 3.底物濃度 檸檬酸合酶的酶活性受底物濃度的推動(dòng)，產(chǎn)物濃度的抑制。檸檬酸循環(huán)最關(guān)鍵的底物是乙酰CoA、草酰乙酸和產(chǎn)物NADH2。 4.中介物質(zhì) ADP是異檸檬酸脫氫酶的變構(gòu)促進(jìn)劑，增加該酶對(duì)底物的親合力。 Ca2+在檸檬酸循環(huán)中也間接起重要作用，刺激糖原降解、啟動(dòng)肌肉收縮，對(duì)許多激素的信號(hào)起中介作用，對(duì)異檸檬酸脫氫酶和-酮戊二酸脫氫酶系有激活作用。6.2.3.4.乙醛酸循環(huán)glyoxylate cycle 植物和微生物中存在，使乙酰CoA轉(zhuǎn)變?yōu)椴蒗Ｒ宜岫M(jìn)入檸檬酸循環(huán)，在萌發(fā)的種子中將貯存的脂肪通過乙酰CoA轉(zhuǎn)變?yōu)橹参锼枰钠咸?/p>

54、糖。乙醛酸循環(huán)在線粒體外進(jìn)行，主要的反應(yīng)如下： 異檸檬酸琥珀酸+乙醛酸（異檸檬酸裂合酶） 乙醛酸+乙酰CoA+H2O蘋果酸+CoA（蘋果酸合成酶） 總反應(yīng)為： 2乙酰CoA+2H2O+NAD琥珀酸+2 CoA+NADH2 從能量的角度上講，產(chǎn)生很少的能量，但琥珀酸可以合成葡萄糖，供植物生長所需。 6.2.4.磷酸戊糖途徑pentose phosphate pathway 又稱戊糖支路、己糖單磷酸途徑、磷酸葡糖酸氧化途徑及戊糖磷酸循環(huán)等。 在胞液中（線粒體外）進(jìn)行，廣泛存在于細(xì)胞需要大量增生的組織器官中，如肝、骨髓、性腺、腎上腺等，而肌肉和大腦相對(duì)發(fā)生較少。 5.2.4.1.概念和歷史 葡萄糖直

55、接脫氫、脫碳被氧化為戊糖的過程。 1931年Otto Warburg發(fā)現(xiàn)G-6-磷酸脫氫酶，1953年Frank Dickens將前人的研究成果總結(jié)發(fā)表，戊糖磷酸途徑也稱Warburg-Dickens戊糖磷酸途徑。 6.2.4.2.戊糖途徑的主要反應(yīng) 1.氧化過程（戊糖途徑） G-6-Pi形成5-Pi核酮糖的過程，共有三步反應(yīng)： .G-6-Pi形成6-磷酸G酸-內(nèi)酯： G-6-Pi+NADP6-磷酸葡萄糖酸-內(nèi)酯+NADPH2 .6-磷酸葡萄糖酸-內(nèi)酯在一個(gè)專一內(nèi)酯酶作用下水解，形成6-磷酸葡萄糖酸： 6-磷酸葡萄糖酸-內(nèi)酯+H2O6-磷酸葡萄糖酸 .6-磷酸葡萄糖酸脫羧、脫氫形成5-磷酸核酮

56、糖： 6-磷酸葡萄糖酸+NADP5-磷酸核酮糖+ NADPH2 2.非氧化階段（戊糖的分解） 如果形成的戊糖沒有去路，或食物中戊糖太多，則戊糖分解。 .核酮糖-5-磷酸異構(gòu)化為核糖-5-磷酸 核酮糖-5-磷酸=核糖-5-磷酸 異構(gòu)酶使核酮糖形成醛式的核糖。 .核酮糖-5-磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)槟就?5-磷酸 核酮糖-5-磷酸=木酮糖-5-磷酸 差向異構(gòu)酶使核酮糖-5-磷酸3位碳上的羥基反向，形成其差向異構(gòu)體木酮糖-5-磷酸。 .木酮糖-5-磷酸與核糖-5-磷酸形成景天庚酮糖-7-磷酸和甘油醛-3-磷酸 木酮糖-5-磷酸+核糖-5-磷酸甘油醛-3-磷酸+景天庚酮糖-7-磷酸 轉(zhuǎn)酮酶使木酮糖的兩碳單位被轉(zhuǎn)移

57、到核糖上，形成甘油醛-3-磷酸和景天庚酮糖-7-磷酸（。 .景天庚酮糖-7-磷酸和甘油醛-3-磷酸形成果糖-6-磷酸和赤蘚糖-4-磷酸 甘油醛-3-磷酸+景天庚酮糖-7-磷酸果糖-6-磷酸+赤蘚糖-4-磷酸 轉(zhuǎn)醛酶催化，形成的果糖-6-磷酸可進(jìn)入糖酵解，赤蘚糖-4-磷酸則進(jìn)行下一步反應(yīng)。 .木酮糖-5-Pi和赤蘚糖-4-Pi形成F-6- Pi和甘油醛-3- Pi 木酮糖-5-磷酸+赤蘚糖-4-磷酸果糖-6-磷酸+甘油醛-3-磷酸 轉(zhuǎn)酮酶催化，果糖-6-磷酸和甘油醛-3-磷酸都可進(jìn)入糖酵解途徑。 6.2.4.3.戊糖途徑分解葡萄糖產(chǎn)生的能量 戊糖途徑分解葡萄糖的總反應(yīng)如下： 6G-6-Pi4F-

58、6-Pi+2甘油醛-3-磷酸+12NADPH2（36ATP）+6CO2 從分解看G-6-Pi和F-6-Pi一樣，將上式化簡后得： 2G-6-Pi2甘油醛-3-磷酸+12NADPH2（36ATP）+6CO2 2分子甘油醛-3- Pi分解可產(chǎn)生40分子ATP，1分子G-6-Pi，在戊糖途徑中分解產(chǎn)生38分子ATP，葡萄糖分解產(chǎn)生37分子ATP。 6.2.4.4.戊糖途徑的意義 1.細(xì)胞產(chǎn)生還原力（NADPH）的主要途徑 在脂肪組織以及其他合成脂肪酸和固醇類活躍的組織如乳腺、腎上腺皮質(zhì)、肝臟等組織，其活性很高，合成脂肪酸和固醇類需要H。 脊椎動(dòng)物的紅細(xì)胞中戊糖磷酸途徑酶類的活性也高。戊糖磷酸途徑提供

59、的還原力可保證紅細(xì)胞維持蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的完整性；保護(hù)脂膜不被過氧化物、過氧化氫等氧化；維持紅細(xì)胞內(nèi)血紅素的鐵原子處于Fe2+狀態(tài)，保持運(yùn)輸氧的能力。2.不同結(jié)構(gòu)糖的重要來源，為單糖轉(zhuǎn)變提供條件 三碳糖、四碳糖、五碳體、六碳體以及七碳糖的碳骨架都是細(xì)胞內(nèi)糖類不同的結(jié)構(gòu)分子，它們都來源于戊糖磷酸途徑。 3.為合成核酸提供原料，作為細(xì)胞分裂的物質(zhì)基礎(chǔ)。 6.2.5.其它單糖的分解 許多單糖在體內(nèi)的代謝中有重要作用，但作為能源，則主要是葡萄糖的代謝。 6.2.5.1.果糖fructose的分解 主要由蔗糖分解生成，存在于水果、蔬菜、蜂蜜中。體內(nèi)各種組織均可進(jìn)行的分解反應(yīng)是： 果糖+ATP=果糖-6-磷酸+

60、ADP 己糖激酶催化，但酶對(duì)果糖的親和力低于葡萄糖，在高果糖食物時(shí)才進(jìn)行。 在肝、腎、小腸細(xì)胞中，果糖分解如下： 果糖+ATP=果糖-1-磷酸+ADP 果糖-1-磷酸+ATP=果糖-1,6-磷酸+ADP 果糖激酶和磷酸果糖激酶。過量F引起F-1-Pi堆積損害肝臟，出現(xiàn)低血糖、嘔吐、黃疸、出血等及高尿酸癥和痛風(fēng)。 6.2.5.2.半乳糖galactose的分解 食品中半乳糖主要來自牛奶中乳糖的水解： Gal+ATP= Gal-1-Pi+ADP（半乳糖激酶） UDPG+Gal-1-PiG-1-Pi +UDP-1-Gal（半乳糖-1-磷酸尿苷酰轉(zhuǎn)移酶） UDP-1-Gal UDP-1-G（尿苷二磷酸