糖類化合物代謝2023/7/181第1頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)糖類化合物糖類物質是一類多羥基醛或多羥基酮類化合物或聚合物，根據(jù)其水解情況分為單糖、寡糖和多糖。

單糖：不能被水解稱更小分子的糖。如：葡萄糖、果糖、脫氧核糖。

寡糖：2-6個單糖分子脫水縮合而成。如：蔗糖、麥芽糖、乳糖。

多糖：淀粉、纖維素、糖原2023/7/182第2頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/183第3頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/184第4頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月葡萄糖及其環(huán)狀結構2023/7/185第5頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月葡萄糖果糖2023/7/186第6頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月蔗糖麥芽糖2023/7/187第7頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/188第8頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)糖的合成與分解UDPG：尿苷二磷酸葡萄糖ADPG：腺苷二磷酸葡萄糖一、UDPG和ADPG的生物合成1-磷酸葡萄糖＋UTP

UDPG和ADPG是生物體內(nèi)重要的活化單糖。單糖必須經(jīng)過活化后才能用于寡糖和多糖的合成。UDPG＋PPi

UDPG焦磷酸化酶2023/7/189第9頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月二、蔗糖的生物合成與分解㈠蔗糖的生物合成：有3條途徑1、蔗糖磷酸化酶催化途徑1-磷酸葡萄糖+果糖蔗糖磷酸化酶蔗糖+Pi此途徑僅在微生物中存在。2023/7/1810第10頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月3、磷酸蔗糖合成酶途徑UDPG+6-磷酸果糖磷酸蔗糖合成酶磷酸蔗糖+UDP

此途徑主要在細胞質中進行，是蔗糖生物合成的主要途徑。2、蔗糖合成酶催化途徑UDPG+果糖蔗糖合成酶蔗糖+UDP此途徑存在于高等植物中。2023/7/1811第11頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月㈡蔗糖的分解蔗糖酶（sucrase）又稱轉化酶(invertase)，廣泛存在植物、微生物和動物中。蔗糖+H2O蔗糖酶葡萄糖+果糖2023/7/1812第12頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月三、淀粉的生物合成與分解㈠淀粉的生物合成1、直鏈淀粉的生物合成直鏈淀粉是通過a-1，4-糖苷鍵連接而成的線性分子，合成有3條途徑：淀粉合成酶催化途徑：主要途徑淀粉磷酸化酶催化途徑D酶催化途徑：轉移短片段糖鏈2023/7/1813第13頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月1.淀粉合成酶（starchsynthetase）--此酶在植物和微生物中普遍存在。2023/7/1814第14頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月

淀粉合成酶UDPG+（葡萄糖）nUDP+（葡萄糖）n+1

引子淀粉合成酶ADPG+（葡萄糖）nADP+（葡萄糖）n+1

2023/7/1815第15頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月2.淀粉磷酸化酶（amylophosphorylase）--廣泛分布在動物、植物和微生物中，因此這個酶也是合成淀粉的重要酶。由于此酶催化的反應是一個可逆反應，因而在磷酸含量較高的環(huán)境下，此酶趨向于將淀粉水解為1-磷酸葡萄糖。2023/7/1816第16頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月

淀粉磷酸化酶G-1-P＋（葡萄糖）n

（葡萄糖）n+1

＋Pi

引子淀粉

2023/7/1817第17頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月3.D酶（D-enzyme）--在植物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的一種能將短片段糖鏈轉移到另一個具有-1，4-糖苷鍵的糖鏈上去形成淀粉的酶，稱為D酶。

2023/7/1818第18頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月

D酶

●－●－●＋●－●－〇●－●－●－●－●＋〇麥芽三糖（受體）麥芽三糖（給體）麥芽五糖葡萄糖2023/7/1819第19頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月合成了直鏈淀粉后，在Q酶的催化下，將直鏈淀粉的非還原性端上6-8個葡萄糖基切下，通過a-1，6-糖苷鍵與直鏈淀粉連接，形成支鏈淀粉。2、支鏈淀粉的生物合成2023/7/1820第20頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1821第21頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月㈡淀粉的分解1、淀粉的水解a-淀粉酶(a-1,4-葡聚糖酶):無規(guī)則內(nèi)切?-淀粉酶(a-1,4-麥芽糖酶):外切一個麥芽糖R酶(脫支酶):水解a-1，6-糖苷鍵2、淀粉的磷酸解淀粉磷酸化酶磷酸葡萄糖變位酶磷酸葡萄糖酯酶2023/7/1822第22頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1823第23頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月淀粉的磷酸解作用

淀粉磷酸化酶淀粉（或糖原）＋Pi少一個殘基的淀粉（或糖原）＋G－1－P

2023/7/1824第24頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月

磷酸葡萄糖變位酶

G－1－PG－6－P

磷酸葡萄糖酯酶

G－6－P＋H2O葡萄糖＋Pi2023/7/1825第25頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月四、纖維素的生物合成與分解㈠纖維素的生物合成以UDPG或GDPG為原料，以一小段纖維素為引子，由纖維素合成酶催化合成。2023/7/1826第26頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月

纖維素合酶

UDPG+（-葡萄糖）nUDP+（-葡萄糖）n+1

纖維素合酶GDPG+（-葡萄糖）nGDP+（-葡萄糖）n+1

2023/7/1827第27頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月㈡纖維素的分解

由纖維素酶（cellulase）催化。人和大多數(shù)哺乳動物體內(nèi)無纖維素酶。2023/7/1828第28頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月

纖維素酶纖維素+nH2On纖維二糖

纖維二糖酶纖維二糖＋H2O2β－葡萄糖2023/7/1829第29頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月

葡萄糖進入細胞后，在一系列酶的催化下，發(fā)生分解代謝過程。葡萄糖的分解代謝分兩步進行：糖酵解：葡萄糖丙酮酸。此反應過程一般在無氧條件下進行，又稱為無氧分解。三羧酸循環(huán)：丙酮酸

CO2+H2O。由于分子氧是此系列反應的最終受氫體，所以又稱為有氧分解。五、葡萄糖的分解2023/7/1830第30頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)糖酵解糖酵解（glycolysis）是指在無氧條件下，葡萄糖經(jīng)過酶催化作用降解成丙酮酸，并伴隨生成ATP的過程。它是動物、植物和微生物細胞中葡萄糖分解的共同代謝途徑。為了紀念對糖酵解途徑的闡明作出了重大貢獻的德國科學家Embden、Meyerhof和Parnas，糖酵解途徑又稱EMP途徑。2023/7/1831第31頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月糖酵解是三羧酸循環(huán)和氧化磷酸化的前奏。如果供氧不足，NADH不進入呼吸鏈，而是把丙酮酸還原成乳酸or乙醇。2023/7/1832第32頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月二、糖酵解的生物化學過程糖酵解的底物一般為葡萄糖，全過程在細胞質中進行，參與糖酵解各反應的酶都存在于細胞質中。糖酵解過程包括10步反應。2023/7/1833第33頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月①此步不可逆激酶(kinase)：將ATP上的磷酸基團轉移到受體上的酶。

葡萄糖激酶2023/7/1834第34頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月②磷酸葡萄糖異構酶2023/7/1835第35頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月③磷酸果糖激酶此步不可逆，為限速步驟2023/7/1836第36頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月醛縮酶④2023/7/1837第37頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月⑤磷酸丙糖異構酶2023/7/1838第38頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月⑥3-磷酸甘油醛脫氫酶2023/7/1839第39頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1840第40頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月巰基（-SH）是3-磷酸甘油醛脫氫酶的活性中心基團。重金屬離子和烷化劑（如碘乙酸）能抑制該酶活性。當用碘乙酸或碘乙酰胺處理時，可以與酶的活性中心結合成復合物，將巰基封閉，從而抑制了酶的活性。

2023/7/1841第41頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1842第42頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月⑦磷酸甘油酸激酶底物磷酸化2023/7/1843第43頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月⑧磷酸甘油酸變位酶2023/7/1844第44頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月⑨烯醇化酶2023/7/1845第45頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月⑩此步不可逆丙酮酸激酶2023/7/1846第46頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月葡萄糖6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖糖原6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮1,3-二磷酸甘油酸×2磷酸烯醇式丙酮酸×2丙酮酸×2己糖激酶磷酸果糖激酶3-磷酸甘油酸×22-磷酸甘油酸×22ADP2ATP丙酮酸激酶2NAD+2NADH+H+ADPATPADPATP2ATP2ADP糖酵解(胞液)2023/7/1847第47頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1848第48頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月葡萄糖

+2NAD++2ADP+Pi2丙酮酸

+2NADH

+2H+

+2H2O+2ATP2023/7/1849第49頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月

反應ATP變化

葡萄糖

6-磷酸果糖-16-磷酸果糖

1,6-二磷酸果糖-1

2X(1,3-二磷酸甘油酸

3-磷酸甘油酸)+1X2

2X(磷酸烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸)+1X2

合計

+2三、糖酵解過程的化學計量獲能效率＝61.0KJ/191KJ×100％＝31％2023/7/1850第50頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月四、糖酵解的生物功能獲得適應缺氧環(huán)境所需能量。1分子葡萄糖經(jīng)糖酵解可凈產(chǎn)生2分子ATP（相當于61KJ）。形成的中間產(chǎn)物為其它代謝提供原料。

6-磷酸葡萄糖、磷酸二羥丙酮、磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸。2023/7/1851第51頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月五、糖酵解的調節(jié)1、己糖激酶的調節(jié)

6-磷酸葡萄糖2、磷酸果糖激酶的調節(jié)

ATP

、AMP、檸檬酸3、丙酮酸激酶的調節(jié)

ATP--＋------2023/7/1852第52頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月六、丙酮酸的去路⑴丙酮酸乙醇（酒精發(fā)酵）

無氧條件下，在酵母、有些微生物及植物細胞中存在此途徑。⑵丙酮酸乳酸（乳酸發(fā)酵）

厭氧乳酸菌在無氧條件下，或動物（包括人）的某些組織供氧不足時存在此途徑。2023/7/1853第53頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1854第54頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月⑶丙酮酸乙酰CoA，進入三羧酸循環(huán)

在有氧條件下，乙酰CoA被徹底分解為CO2和H2O，并放出大量能量。2023/7/1855第55頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1856第56頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月八、葡萄糖異生作用

葡萄糖異生作用（gluconeogenesis）是指生物體利用非碳水化合物的前體（如丙酮酸、草酸乙酸）合成葡萄糖的過程。葡萄糖異生作用基本上是糖酵解的逆轉，但需要繞過3個不可逆反應才能實現(xiàn)。2023/7/1857第57頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1858第58頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月⑴繞過丙酮酸激酶催化的反應以上二步反應稱為丙酮酸羧化支路。丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶2023/7/1859第59頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月⑵繞過磷酸果糖激酶催化的反應1,6-二磷酸果糖1,6-二磷酸果糖酶磷酸果糖激酶6-磷酸果糖⑶繞過己糖激酶催化的反應6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酶己糖激酶葡萄糖底物循環(huán)2023/7/1860第60頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)三羧酸循環(huán)（TricarboxylicAcidCycle,簡稱TCA或TAC）

葡萄糖通過糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸，在有氧條件下，將進入三羧酸循環(huán)進行完全氧化，生成H2O和CO2，并釋放出大量能量。

三羧酸循環(huán)是在細胞的線粒體中進行的，在細胞質中形成的丙酮酸需運輸進入線粒體后才能進行。2023/7/1861第61頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月

丙酮酸的有氧氧化包括兩個階段：

第一階段：丙酮酸的氧化脫羧（丙酮酸乙酰輔酶A，簡寫為乙酰CoA）

第二階段：三羧酸循環(huán)（乙酰CoACO2，釋放出能量）2023/7/1862第62頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月1.

準備階段（第一階段）----丙酮酸的氧化脫羧二、三羧酸循環(huán)的生化過程丙酮酸在丙酮酸脫氫酶系催化下，脫羧形成乙酰CoA。丙酮酸脫氫酶系是一個非常復雜的多酶體系，主要包括：三種不同的酶（丙酮酸脫氫酶E1、硫辛酸乙酰轉移酶E2和二氫二硫辛酸脫氫酶E3），和6種輔因子（TPP、硫辛酸、FAD、NAD+、CoA和Mg2+）。2023/7/1863第63頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA2023/7/1864第64頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月酶縮寫輔基所催化的反應丙酮酸脫氫酶A或E1TPP丙酮酸的脫羧二氫硫辛酸轉乙酰基酶B或E2硫辛酸2C單位的氧化并轉移給CoA二氫硫辛酸脫氫酶C或E3FAD、NAD+氧化型硫辛酰胺的再生大腸桿菌（E.Coli）的丙酮酸脫氫酶復合體2023/7/1865第65頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月E1:丙酮酸脫氫酶E2:二氫硫辛酸轉乙?；窫3:二氫硫辛酸脫氫酶2023/7/1866第66頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1867第67頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1868第68頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1869第69頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1870第70頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1871第71頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1872第72頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月2.三羧酸循環(huán)（8步反應）2023/7/1873第73頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月①

檸檬酸合成酶此步不可逆，為限速步驟2023/7/1874第74頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月烏頭酸酶②2023/7/1875第75頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月③異檸檬酸脫氫酶此步不可逆，為限速步驟2023/7/1876第76頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月α-酮戊二酸脫氫酶系④此步不可逆，為限速步驟2023/7/1877第77頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月⑤琥珀酰CoA合成酶2023/7/1878第78頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月⑥琥珀酸脫氫酶2023/7/1879第79頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月⑦延胡索酸酶2023/7/1880第80頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月⑧蘋果酸脫氫酶2023/7/1881第81頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月TCAcycle草酰乙酸(4C)檸檬酸(6C)異檸檬酸(6C)琥珀酸輔酶A(4C)琥珀酸(4C)延胡索酸(4C)蘋果酸(4C)乙酰輔酶A(2C)α-酮戊二酸(5C)2023/7/1882第82頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月一輪TCAcycle的計算2023/7/1883第83頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月乙酰CoA

+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2

+CoA+3NADH

+3H++FADH2

+GTP三羧酸循環(huán)總反應式：2023/7/1884第84頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月三、糖酵解過程的化學計量每循環(huán)一次，一個乙酰CoA

的兩個碳原子被氧化生成2分子CO2（兩步脫羧反應）。

每循環(huán)一次，形成3分子NADH和1分子FADH2

（4步脫氫氧化反應）。每循環(huán)一次，消耗兩分子水（用于檸檬酸和蘋果酸的合成）。

2023/7/1885第85頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月每循環(huán)一次，琥珀酰CoA的高能鍵生成1分子GTP（相當于形成1分子ATP）。

另外：1分子NADH通過氧化磷酸化將電子傳給O2，可推動2.5分子ATP

生成；1分子FADH2通過氧化磷酸化將電子傳給O2

，可推動1.5分子ATP

生成。問：1乙酰CoA？ATP1丙酮酸？ATP1葡萄糖？ATP2023/7/1886第86頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月

CH3-CO-S-CoA+2H2O+GDP+Pi+3NAD++FAD→2CO2+CoA-SH+GTP+FADH2+3NADH+3H+

3NADH+3H+→3*2.5=9ATPFADH2→1.5ATPGTP→1ATP———————————————————10ATP

2023/7/1887第87頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月1葡萄糖產(chǎn)生多少ATP：真核細胞：2+2*1.5+2*2.5+2*10=30ATP原核細胞：2+2*2.5+2*2.5+2*10=32ATP能量利用30.5KJ*32/2840KJ=34%2023/7/1888第88頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月四、三羧酸循環(huán)的生物功能1.釋放能量獲得ATP2.為其它代謝提供原料1glucose有氧條件32/30ATP

缺氧條件2ATP三羧酸循環(huán)是各種代謝的樞紐3.生成CO2的作用一部分排出，一部分用于合成（脂肪酸的合成，光合作用）2023/7/1889第89頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1890第90頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1891第91頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月3.6三羧酸循環(huán)的回補反應三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物是很多生物合成的前體。例如a一酮戊二酸和草酰乙酸分別是谷氨酸和天冬氨酸合成的碳架;琥珀酰-CoA是葉琳環(huán)合成的前體，而葉琳是葉綠素和血紅素的組成部分;檸檬酸轉運至胞液后裂解成乙酰-CoA可用于脂肪酸合成。上述過程將最終導致草酰乙酸濃度下降，從而影響三羧酸循環(huán)的進行，因此必須不斷補充才能使草酰乙酸的濃度維持在一定的水平，保證三羧酸循環(huán)正常進行。這種補充稱為草酰乙酸的回補反應2023/7/1892第92頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1893第93頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月四種回補方式2023/7/1894第94頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1895第95頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1896第96頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1897第97頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月回補反應（anapleroticreaction）2023/7/1898第98頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月五、三羧酸循環(huán)的調控丙酮酸脫氫酶系檸檬酸合成酶異檸檬酸脫氫酶α-酮戊二酸脫氫酶系琥珀酸脫氫酶2023/7/1899第99頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/18100第100頁，課件共112頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)乙醛酸循環(huán)

乙醛酸循環(huán)在乙醛酸循環(huán)體中進行。油料種子以脂肪酸為主要貯藏物質，當其萌發(fā)時，種子內(nèi)貯藏的脂肪酸通過乙醛酸循環(huán)轉化為的碳水化合物，運到胚中供幼苗生長。

乙醛酸循環(huán)與三羧酸循環(huán)有一定的相似性，但有本質的區(qū)別：進行部位不同；能量釋放不同；乙醛酸循環(huán)沒有CO2的