生物化學(xué)糖的學(xué)習(xí)資料第1頁/共69頁糖分子含C、H、O3種元素，通常3者的比例為1:2:1，一般化學(xué)通式為(CH2O)n“碳水化合物”如：葡萄糖C6H12O6，蔗糖C12H22O11

。

例外：脫氧核糖C5H10O4，鼠李糖(C6H12O5);而乙酸C2H4O2(非糖）

一、糖類物質(zhì)糖類是多羥基醛或多羥基酮或其衍生物，或水解時能夠產(chǎn)生這些化合物的物質(zhì)。第2頁/共69頁單糖：不能再水解成更小分子的糖類，如(脫氧)核糖、葡萄糖、果糖、半乳糖。寡糖：即能被水解為少數(shù)(2-20個)單糖的糖類。重要的二糖包括蔗糖、麥芽糖、乳糖、纖維二糖等。多糖：即水解時能產(chǎn)生20個以上單糖分子的糖類。重要的多糖有淀粉、糖原、纖維素、幾丁質(zhì)等。糖復(fù)合物：糖類與蛋白質(zhì)、脂類等生物大分子如形成的共價結(jié)合物，如糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂。糖類第3頁/共69頁單糖的氧化醛糖酸Fehling或Benedict試劑糖醛酸酶強(qiáng)氧化劑糖二酸單糖的化學(xué)性質(zhì)溴水(pH6)第4頁/共69頁常見的二糖的結(jié)構(gòu)麥芽糖和纖維二糖由兩分子葡萄糖單體脫水縮合形成蔗糖由一分子葡萄糖和一分子果糖縮合形成乳糖由一分子葡萄糖和一分子半乳糖縮合而成第5頁/共69頁多糖第6頁/共69頁淀粉的二級結(jié)構(gòu)遇碘變藍(lán)遇碘呈紫紅色在稀酸或酶的作用下,淀粉→糊精→麥芽糖→-D-葡萄糖。隨著水解，糖分子逐漸變小，與碘作用分別呈紅色、黃色、無色。第7頁/共69頁糖酵解(無氧分解)：在無氧的條件下，葡萄糖分解生成丙酮酸，同時釋放出少量能量的過程。在供氧不足或缺氧時，丙酮酸進(jìn)一步生成乳酸或乙醇。(巴斯德效應(yīng))糖的有氧氧化：在氧充足的條件下，葡萄糖或糖原徹底徹底氧化分解為CO2

和H2O，同時釋放出大量能量。該氧化過程包括葡萄糖的酵解、丙酮酸氧化脫羧、三羧酸循環(huán)、電子傳遞和氧化磷酸化四部分。在某些組織器官(如乳腺、睪丸、脂肪組織、腎上腺皮質(zhì)）中，糖還可以循著磷酸戊糖途徑進(jìn)行代謝。糖的氧化分解第8頁/共69頁糖酵解第9頁/共69頁肌肉酵解/乳酸發(fā)酵：在無氧情況下，葡萄糖經(jīng)酵解生成的丙酮酸在乳酸脫氫酶催化下，接受甘油醛-3-磷酸脫氫過程中生成的NADH＋H+中的兩個氫原子，被還原成為乳酸，乳酸是糖酵解的最終產(chǎn)物

。如乳酸菌、人在劇烈運(yùn)動時的肌肉組織。酒精發(fā)酵：酵母菌和其它一些生物，甚至一些高等植物，在無氧情況下，葡萄糖經(jīng)酵解生成的丙酮酸脫羧生成乙醛，NADH＋H+在乙醇脫氫酶的作用下還原乙醛形成乙醇。糖的無氧呼吸第10頁/共69頁在正常情況下，體內(nèi)能量主要以糖的有氧分解方式供給，較少進(jìn)行糖酵解。但在有些組織如紅細(xì)胞、皮膚、睪丸、視網(wǎng)膜等，即使有氧時也進(jìn)行糖酵解獲得能量

。在某些情況下，糖酵解則有其特殊的生理意義

。如激烈運(yùn)動時，肌肉處于相對缺氧狀態(tài)，糖酵解過程隨之加強(qiáng)，以補(bǔ)充運(yùn)動所需的能量；在病理情況下，例如嚴(yán)重貧血、大量失血、呼吸障礙、肺及心血管等疾患所引起的機(jī)體缺氧，組織細(xì)胞也可增強(qiáng)糖酵解以獲得能量。糖酵解的生理意義第11頁/共69頁丙酮酸的氧化脫羧Mg2+第12頁/共69頁Krebs循環(huán)（TCA循環(huán)）第13頁/共69頁TCA循環(huán)的基本生理功能是氧化供能。在有氧條件下,每克分子葡萄糖徹底氧化時,經(jīng)TCA循環(huán)可凈生成30或32克分子ATP,與糖酵解只生成2克分子ATP相比，約多15～16倍。TCA循環(huán)是體內(nèi)糖、脂肪和蛋白質(zhì)三大營養(yǎng)物質(zhì)分解代謝的最終共同途徑。TCA循環(huán)也是糖、脂肪和氨基酸代謝聯(lián)系的通路。

TCA循環(huán)的生理意義第14頁/共69頁生物氧化（細(xì)胞呼吸）有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)氧化分解產(chǎn)生CO2和H2O并釋放出能量形成ATP的過程稱為生物氧化。生物氧化實(shí)際上是需氧細(xì)胞呼吸作用中一系列氧化-還原反應(yīng)，故又稱為細(xì)胞氧化或細(xì)胞呼吸。生物氧化反應(yīng)中能量逐步釋放，有一部分用來合成ATP供機(jī)體利用;一部分熱能用于維持體溫。因此，就不會因溫度突然上升而損害機(jī)體。

第15頁/共69頁線粒體呼吸鏈的種類NADH呼吸鏈:催化NADH的氧化FADH2呼吸鏈:催化琥珀酸的氧化第16頁/共69頁線粒體呼吸鏈2.5ADP+2.5Pi2.5第17頁/共69頁底物水平磷酸化

指在分解代謝過程中，底物因脫氫、脫水等作用而使能量在分子內(nèi)部重新分布，形成高能磷酸化合物，然后將高能磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到ADP形成ATP的過程。ATP的生成方式第18頁/共69頁氧化磷酸化（電子傳遞水平磷酸化）在生物氧化過程中，代謝物脫下的氫經(jīng)呼吸鏈氧化生成水時，所釋放出的能量用于ADP磷酸化生成ATP。即氧化時偶聯(lián)磷酸化的過程稱為氧化磷酸化。這種方式生成的ATP約占ATP生成總數(shù)的80％,是維持生命活動所需能量的主要來源。

第19頁/共69頁

氧化磷酸化偶聯(lián)部位第20頁/共69頁化學(xué)偶聯(lián)假說

該假說是1953年由EdwardSlater最先提出的。該假說認(rèn)為電子傳遞和生成的偶聯(lián)是通過一系列連續(xù)的反應(yīng)，而形成一個高能共價中間物，這個中間物在電子傳遞中形成，隨后又裂解將其能量供給ATP的合成?；瘜W(xué)偶聯(lián)假說并不能從呼吸鏈中找到實(shí)際的例子，而是磷酸甘油脫氫酶所催化的產(chǎn)能和貯能過程。氧化磷酸化的作用機(jī)制第21頁/共69頁這一假說是1964年由PaulBoyer提出的。該假說認(rèn)為電子沿呼吸鏈傳遞使線粒體內(nèi)膜蛋白質(zhì)組分發(fā)生了構(gòu)象變化而形成一種高能形式。這種高能形式將能量傳遞給F0F1-ATP酶分子而使之能化。酶的復(fù)原即將能量提供給ATP的合成并從酶上游離下來。這一假說和化學(xué)偶聯(lián)假說一樣，至今未能找到有力的實(shí)驗證據(jù)。

構(gòu)象偶聯(lián)假說第22頁/共69頁這一假說是1961年由PeterMitchel提出的?；瘜W(xué)滲透假說的要點(diǎn)是：線粒體內(nèi)膜的電子傳遞鏈?zhǔn)且粋€質(zhì)子泵；在電子傳遞鏈中，電子由高能狀態(tài)傳遞到低能狀態(tài)時釋放出來的能量，用于驅(qū)動膜內(nèi)側(cè)的H+遷移到膜外側(cè)（膜對H+是不通透的）。這樣，在膜的內(nèi)側(cè)與外側(cè)就產(chǎn)生了跨膜質(zhì)子梯度(pH)和電位梯度（）；

化學(xué)滲透假說第23頁/共69頁在膜內(nèi)外勢能差（pH和）的驅(qū)動下,膜外高能質(zhì)子沿著一個特殊通道（ATP酶的組成部分），跨膜回到膜內(nèi)側(cè)。質(zhì)子跨膜過程中釋放的能量，直接驅(qū)動ADP和磷酸合成ATP。

第24頁/共69頁電子傳遞抑制劑及作用部位O2NADHNADH-Q還原酶魚藤酮、安密妥、殺粉蝶菌素ACoQCytbCytc1CytcCytaa3氰化物、一氧化碳、硫化氫、疊氮化合物抗霉素A第25頁/共69頁解偶聯(lián)劑

(質(zhì)子載體)

解偶聯(lián)劑不影響呼吸鏈的電子傳遞，但能減弱或停止ATP合成的磷酸化反應(yīng)。最常見的解偶聯(lián)劑是2，4-二硝基苯酚（DNP）。第26頁/共69頁氧化磷酸化抑制劑

其作用特點(diǎn)是既抑制氧的利用又抑制ATP的形成，但不直接抑制電子傳遞鏈上載體的作用。如寡霉素。第27頁/共69頁這是一類脂溶性物質(zhì)。這種物質(zhì)能與某些離子結(jié)合,并作為它們的載體使這些離子能夠穿過膜。它和解偶聯(lián)試劑的區(qū)別在于它是作為H+離子以外的其他一價陽離子的載體。例如：

纈氨霉素能夠結(jié)合K+離子,與K+形成脂溶性的復(fù)合物,從而容易地使K+通過膜,如果K+離子不與纈氨霉素結(jié)合,它透過膜的速度就很低。離子載體抑制劑第28頁/共69頁甘油-3-磷酸穿梭途徑(如昆蟲飛行肌)胞液中NADH的氧化生物學(xué)意義:

使骨骼肌和神經(jīng)細(xì)胞溶膠中的NADH逆濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體內(nèi)膜進(jìn)入氧化磷酸化。甘油-3-磷酸脫氫酶第29頁/共69頁蘋果酸-天冬氨酸穿梭途徑生理意義：

當(dāng)細(xì)胞溶膠[NADH/NAD+]﹥線粒體基質(zhì)[NADH/NAD+]時，NADH才通過此途徑進(jìn)入線粒體。如心肌和肝臟細(xì)胞。第30頁/共69頁戊糖磷酸途徑

(肝/骨髓/脂肪組織）CO2細(xì)胞溶膠第31頁/共69頁第32頁/共69頁提供5-磷酸核糖戊糖磷酸途徑是體內(nèi)利用葡萄糖生成磷酸核糖的唯一途徑，為體內(nèi)核酸合成提供了原料。NADPH的生成及其功用提供細(xì)胞代謝(脂肪酸合成、固醇合成、葡萄糖還原成山梨醇、二氫葉酸還原為四氫葉酸、丙酮酸還原羧化為蘋果酸、谷胱甘肽還原)所需的NADPH。磷酸戊糖途徑是細(xì)胞內(nèi)不同結(jié)構(gòu)糖分子的重要來源,并為各種單糖的相互轉(zhuǎn)變提供條件。戊糖磷酸途徑的生理意義第33頁/共69頁葡糖異生作用（1）丙酮酸羧化支路

第34頁/共69頁（2）果糖-1，6-二磷酸

轉(zhuǎn)變?yōu)楣?6-磷酸

（3）葡糖-6-磷酸水解

生成葡萄糖第35頁/共69頁在饑餓情況下保證血糖濃度的相對恒定

這對保證某些主要依賴葡萄糖供能的組織具有重要意義。例如人腦每天約消耗120g血糖。糖異生作用與乳酸的利用有密切關(guān)系

Coli循環(huán)（右圖）糖異生作用的生理意義第36頁/共69頁乙醛酸循環(huán)(許多微生物和植物)第37頁/共69頁乙醛酸循環(huán)和TCA

循環(huán)的關(guān)系第38頁/共69頁乙酰CoA經(jīng)乙醛酸循環(huán)可合成琥珀酸等有機(jī)酸，這些有機(jī)酸可作為三羧酸循環(huán)中的基質(zhì)。乙醛酸循環(huán)是微生物利用乙酸作為碳源建造自身機(jī)體的途徑之一。乙醛酸循環(huán)是油料植物將脂肪酸轉(zhuǎn)變?yōu)樘堑耐緩健?/p>

乙醛酸循環(huán)的生理意義第39頁/共69頁

血糖(血液中所含的葡萄糖)(80~120mg/100ml)第40頁/共69頁脂類是脂肪、磷脂、類固醇等類化合物的總稱。脂類分子也含C、H、O3種元素，但H:O遠(yuǎn)大于2，有些脂含P和N，各種脂類的結(jié)構(gòu)可差異很大。脂類不溶于水，可溶于非極性溶劑(如氯仿、乙醚、丙酮等）。脂類的生物功能:脂類是生物膜的主要成分；脂肪氧化時產(chǎn)生能量(約是糖氧化時的二倍);生物表面的保護(hù)層/保持體溫/生物活性物質(zhì)。二、脂類的組成和功能第41頁/共69頁人體必需脂肪酸

（Essentialfattyacids）必需脂肪酸：人體及哺乳動物在合成脂肪酸時，不能引入超過9位的雙鍵，即自身不能合成，而對人體功能必不可少的,必須由食物中獲取的一些多不飽和脂肪酸。

必需脂肪酸

亞油酸(18:29c,12c,ω-6系)亞麻酸(18:39c,12c,15c,ω-3系)花生四烯酸(20:45c,8c,11c,14c)

-亞麻酸(18:36c,9c,12c,ω-6系)EPA(20:55c,8c,11c,14c,17c)DHA(22:64c,7c,10c,13c,16c,19c)

第42頁/共69頁中性脂肪(動物-fat)和油(植物-oil)脂類由甘油醇和脂肪酸結(jié)合成的酯(甘油三酯或三酰甘油)。常溫下呈固態(tài)的稱為脂；呈液態(tài)的稱為油。(單純脂)第43頁/共69頁磷脂

(復(fù)合脂肪)磷脂包括甘油磷脂和鞘磷脂，主要參與細(xì)胞膜系統(tǒng)的組成。甘油磷脂：(由sn-甘油-3-磷酸衍生)結(jié)構(gòu)通式如下：sn-甘油-3-磷酸123R1=飽和脂肪酸R2=不飽和脂肪酸甘油磷脂第44頁/共69頁常見甘油磷脂的極性頭基及其凈電荷膽堿

-CH2-CH2-N(CH3)30+X的名稱極性頭基中X的結(jié)構(gòu)極性頭基的凈電荷乙醇胺

-CH2-CH2-NH30

+絲氨酸

-CH2-CH-NH3

-1COO-+甘油

-CH2-CHOH-CH2OH-1OHOHOHOHHOHHHHHH123456肌醇-1PH=7第45頁/共69頁卵磷脂是生物膜脂質(zhì)雙層的主要成分，磷酸膽堿一端為極性的頭，兩個脂肪酸一端為非極性的尾，其中一個脂肪酸通常含不飽和雙鍵，因此總有點(diǎn)彎折

第46頁/共69頁由鞘氨醇、脂肪酸和磷脂酰膽堿組成。在高等動物的腦髓鞘和紅細(xì)胞膜中特別豐富，也存在于植物種子。組成細(xì)胞膜的第二大磷脂。POCH2CH2N(CH3)3CH2(CH2)14CNHCHCH2OO12+O-OCH3(CH2)12CHCHCOH3C16、C18、C24鞘磷脂第47頁/共69頁類固醇如膽固醇等脂類也是細(xì)胞膜的重要成分；還有膽酸，性激素和腎上腺皮質(zhì)激素等。類固醇

(衍生脂類

)環(huán)戊烷多氫菲第48頁/共69頁碳架可看成是由兩個或多個異戊二烯單位連接而成。如胡蘿卜素，香精油和天然橡膠等。萜類

(衍生脂類)環(huán)戊烷多氫菲第49頁/共69頁脂肪的水解催化甘油三酯(TG)水解的酶，統(tǒng)稱為脂肪酶。甘油三酯脂肪酶催化的反應(yīng)是甘油三酯水解的限速步驟，故此酶為限速酶。

三酰甘油完全水解成甘油和脂肪酸而釋放入血，通過血液循環(huán)運(yùn)輸?shù)礁闻K和其它組織而被利用。脂肪的代謝第50頁/共69頁肝、腎和腸粘膜等組織含有豐富的甘油磷酸激酶，但在肌肉和脂肪組織細(xì)胞內(nèi)，這種酶的活性很低。甘油的代謝第51頁/共69頁

軟脂酸為C16的脂酸，在進(jìn)行β-氧化之前，先須活化生成脂酰-CoA：(細(xì)胞溶膠)

脂肪酸的-氧化

(以軟脂酸為例)CH3（CH2）14CO-SCoA脂酰-CoAAMP+PPi

ATP脂酰-CoA合成酶CoA-SH,Mg2+CH3（CH2）14COOH第52頁/共69頁脂酰肉堿/肉堿轉(zhuǎn)運(yùn)體系第53頁/共69頁軟脂酸的β-氧化第54頁/共69頁12ATP60ATPCH3（CH2）14CO-ScoA

β-氧化（7次）

7FADH2

7NADH+H+

8乙酰-SCoA

呼吸鏈

呼吸鏈三羧酸循環(huán)

10.5ATP17.5ATP8GTP8ATP8FADH2

24NADH+H+

呼吸鏈呼吸鏈軟