生物化学-糖代谢-多糖和寡聚糖的酶促降解 .ppt
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1、糖代谢,一、代谢总论Metabolism二、多糖和寡聚糖的酶促降解三、糖的无氧降解及厌氧发酵四、葡萄糖的有氧分解代谢五、戊糖磷酸途径phosphopentosepathwayPPP六、糖的合成、糖异生,一、糖代谢总论,糖代谢包括分解代谢和合成代谢。动物和大多数微生物所需的能量,主要是由糖的分解代谢提供的。另方面,糖分解的中间产物,又为生物体合成其它类型的生物分子,如氨基酸、核苷酸和脂肪酸等,提供碳源或碳链骨架。植物和某些藻类能够利用太阳能,将二氧化碳和水合成糖类化合物,即光合作用。光合作用将太阳能转变成化学能(主要是糖类化合物),是自然界规模最大的一种能量转换过程。,糖与多糖,糖类物质是一类多
2、羟基醛或多羟基酮类化合物或聚合物;糖类物质可以根据其水解情况分为:单糖、寡糖和多糖;在生物体内,糖类物质主要以均一多糖、杂多糖、糖蛋白和蛋白聚糖形式存在。,重要的己糖包括:葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖等。,-D-吡喃葡萄糖,-D-吡喃半乳糖,1.单糖的结构,-D-吡喃甘露糖,-D-呋喃果糖,蔗糖,2.寡糖(二糖),葡萄糖-,(12)果糖苷,葡萄糖-(14)半乳糖苷,乳糖,麦芽糖,(1).淀粉(分为直链淀粉和支链淀粉)直链淀粉分子量约1万-200万,250-260个葡萄糖分子,以(14)糖苷键聚合而成。呈螺旋结构,遇碘显紫蓝色。支链淀粉中除了(14)糖苷键构成糖链以外,在支点处存在(16)糖苷键
3、,分子量较高。遇碘显紫红色。,3.多糖,(2).纤维素由葡萄糖以(14)糖苷键连接而成的直链,不溶于水。(3).几丁质(壳多糖)N-乙酰-D-葡萄糖胺,以(14)糖苷键缩合而成的线性均一多糖。(4).杂多糖糖胺聚糖(粘多糖、氨基多糖等)透明质酸硫酸软骨素硫酸皮肤素硫酸角质素肝素,糖原,二、多糖和寡聚糖的酶促降解,概述多糖和寡聚糖只有分解成小分子后才能被吸收利用,生产中常称为糖化。2.淀粉3.淀粉水解淀粉糊精寡糖麦芽糖G,淀粉的酶促水解:水解淀粉的淀粉酶有与淀粉酶,二者只能水解淀粉中的-1,4糖苷键,水解产物为麦芽糖。-淀粉酶可以水解淀粉(或糖原)中任何部位的-1,4糖键,淀粉酶只能从非还原端开
4、始水解。水解淀粉中的-1,6糖苷键的酶是-1,6糖苷键酶淀粉水解的产物为糊精和麦芽糖的混合物。,还原末端,非还原末端,-1,4糖苷键,-1,6糖苷键,三、糖的无氧降解及厌氧发酵,糖酵解途径(glycolysis)(EmbdenMeyerhofParnasEMP),(1)EMP途径的生化历程,糖酵解过程,a,b,1,2,3,4,1)第一阶段:葡萄糖1,6-二磷酸果糖,2)第二阶段:1,6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛,3)第三阶段:3-磷酸甘油醛2-磷酸甘油酸,4)第四阶段:2-二磷酸甘油酸丙酮酸,葡萄糖分解代谢过程中能量的产生,葡萄糖在分解代谢过程中产生的能量有两种形式:直接产生ATP;生成高能分
5、子NADH或FADH2,后者在线粒体呼吸链氧化并产生ATP。糖酵解:1分子葡萄糖2分子丙酮酸,共消耗了2个ATP,产生了4个ATP,实际上净生成了2个ATP,同时产生2个NADH。(2)有氧分解(丙酮酸生成乙酰CoA及三羧酸循环)产生的ATP、NADH和FADH2丙酮酸氧化脱羧:丙酮酸乙酰CoA,生成1个NADH。三羧酸循环:乙酰CoACO2和H2O,产生一个GTP(即ATP)、3个NADH和1个FADH2。,葡萄糖分解代谢过程中产生的总能量,糖酵解、丙酮酸氧化脱羧及三羧酸循环生成的NADH和FADH2,进入线粒体呼吸链氧化并生成ATP。线粒体呼吸链是葡萄糖分解代谢产生ATP的最主要途径。葡萄
6、糖分解代谢总反应式C6H6O6+6H2O+10NAD+2FAD+4ADP+4Pi6CO2+10NADH+10H+2FADH2+4ATP按照一个NADH能够产生3个ATP,1个FADH2能够产生2个ATP计算,1分子葡萄糖在分解代谢过程中共产生38个ATP:4ATP+(103)ATP+(22)ATP=38ATP,高能化合物与底物水平磷酸化(substratephosphorglate)结果:脱氢活化,产能调节控制:磷酸果糖激酶(phosphofructokinasePFK),(2)总结,2.丙酮酸的无氧降解(酵解与厌氧发酵),(1)乳酸发酵(同型乳酸发酵)lacticfermation动物乳酸菌
7、(乳杆菌、乳链球菌)G+2ADP+2Pi2乳酸2ATP+2水,(2)酒精发酵(酵母的第型发酵)alcoholicfermation,(3)甘油发酵(酵母的第型发酵),四、葡萄糖的有氧分解代谢,有氧氧化:大多数生物的主要代谢途径EMPpyrTCA可衍生许多其他物质,pyr脱羧TCA,1.丙酮酸氧化脱羧乙酰CoA的生成,基本反应:糖酵解生成的丙酮酸可穿过线粒体膜进入线粒体内室。在丙酮酸脱氢酶系的催化下,生成乙酰辅酶A。,催化酶:这一多酶复合体位于线粒体内膜上,原核细胞则在胞液中。,丙酮酸脱氢酶系,三种酶,六种辅助因子,E1-丙酮酸脱羧酶(也叫丙酮酸脱氢酶)E2-二氢硫辛酸乙酰基转移酶E3-二氢硫锌
8、酰胺脱氢酶。,焦磷酸硫胺素(TPP)、硫辛酸、COASH、FAD、NAD+、Mg2+,2.乙酰CoA的彻底氧化分解TricarboxylicacidcycleTCA,化学反应历程(10步反应、8种酶)糖酵解有二重作用:一是降解产生ATP,二是产生含碳的中间物为合成反应提供原料。在酵解过程中有三个不可逆反应,也就是说有三个调控步骤,分别被三个酶多点调节:己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶。己糖激酶可以控制葡萄糖的进入,丙酮酸激酶调节酵解的出口。,三羧酸循环,草酰乙酸,柠檬酸,异柠檬酸,a-酮戊二酸,琥珀酸辅酶A,琥珀酸,延胡索酸,苹果酸,乙酰辅酶A,三羧酸循环过程总结(一次循环)10步反应8种酶
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