糖与糖化学
生物化学第一章糖化学知识点归纳

CHO
H C OH
CH2OH
CHO
D-甘油醛
CHO
D-赤藓糖 H C OH
H C OH
HO C H D-苏阿糖
H C OH
CHO
CH2OH
CHO
CHO
CH2OH
CHO
H C OH
HO C H
H C OH
HO C H
D-核糖 H C OH D-阿拉 H C OH D-木糖 HO C H
H C OH 伯糖
(一)糖蛋白
糖蛋白是一类糖链与蛋白质一定部位以共价键结合的复合物,以蛋白质为 主体,糖基含量变化较大,在0.3%-70%。分子总体性质更接近蛋白。
1.糖链与蛋白的连接方式 ①O-糖苷键型:糖基的异头碳通过糖苷键与Ser、Thr和羟基赖氨酸、羟
脯氨酸的羟基相连。 ②N-糖苷键型:糖基的异头碳通过N-糖苷键与Asn的酰胺基相连。 ③酯糖苷键型:以天冬氨酸、谷氨酸的游离羧基为连接点。 ④S-糖苷键型:以半胱氨酸为连接点的糖肽键。
三糖(trisacck,ride),水解时产生3分子单糖,如棉子糖。
四、糖的分类
(3)多糖(polysaccharide):是由多个单糖分子缩合而成的。 同多糖(均质多糖): 相同的单糖基组成,如淀粉、糖原、葡聚糖 ; 杂多糖(不均质多糖): 不同的单糖基组成,如果胶、粘多糖、透明质酸 。
多糖中有些是糖类和蛋白质、脂类等非糖物质共价结合成的复合物 总称为结合糖或复合糖,如:糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等。
HCOH CH2O
HHCOH HCOH
CH2O H
葡萄糖酸
COOH HCOH HOCH HCOH HC萄糖胺
CH2OH
5
OH
OH
糖的化学式

糖的化学式糖是一类主要由碳、氢、氧三种元素组成的多羟基醛或多羟基酮类化合物,其化学式为Cm(H2O)n,其中m和n分别表示糖分子中碳和水分子的数目。
由于糖分子的结构和性质具有多样性,因此糖被分为单糖、双糖、多糖等不同类别。
一、单糖单糖是一种最简单的糖,由一个糖分子构成,化学式表达为CnH2nOn,其中n≥3。
常见的单糖有葡萄糖(C6H12O6)、果糖(C6H12O6)、半乳糖(C6H12O5)、核糖(C5H10O5)等。
其基本结构为一条直链或环形的碳水化合物,其中氧原子连接着羟基(-OH)或其他官能团。
葡萄糖是一种重要的单糖,它由6个碳原子、12个氢原子和6个氧原子组成,分子式为C6H12O6。
葡萄糖是一种白色结晶性物质,在水中溶解度大,在热水中易于溶解。
葡萄糖是一种必需的营养素,它是人体能量的主要来源之一,同时在生物体内发挥着重要的生理作用。
果糖也是一种单糖,它分子式为C6H12O6。
果糖在自然界中广泛存在于各种水果、蔬菜和蜂蜜中,是主要的果糖来源。
与葡萄糖不同,果糖对于人体的吸收和代谢需要较少的胰岛素,因此对于患有糖尿病等疾病的人士来说,果糖是一种更为适合的天然甜味剂。
二、双糖双糖是由两个单糖分子通过酯键结合而成的一种糖类化合物,化学式一般表示为CnH2n-2O(n-1)。
常见的双糖包括蔗糖(C12H22O11)、乳糖(C12H22O11)和麦芽糖(C12H22O11)等,这些双糖都属于碳水化合物中的重要成分。
蔗糖是一种广泛存在于甘蔗、甜菜等植物中的糖类化合物。
它是由葡萄糖和果糖分子通过α-1,2-葡萄糖基转移酶催化作用形成的,它的分子式为C12H22O11,其中包含有11个羟基和1个酯基。
蔗糖是一种吸湿性强的物质,易于在潮湿的环境中吸收水分而形成结晶。
乳糖是一种存在于哺乳动物乳汁中的双糖,由葡萄糖和半乳糖分子组成。
乳糖的分子式为C12H22O11,其中包含有11个羟基和1个酯基。
乳糖是一种对人体有营养价值的物质,能够促进肠道菌群的生长和代谢,增强人体免疫力。
糖的化学与糖代谢练习题

糖的化学与糖代谢练习题一、单选题1. 下列哪种糖属于单糖?A. 葡萄糖B. 蔗糖C. 麦芽糖D. 乳糖2. 下列哪个化合物不是糖类?A. 葡萄糖B. 果糖C. 脂肪酸D. 乳糖3. 糖酵解过程中,磷酸果糖激酶催化哪个反应?A. 葡萄糖→ 6磷酸葡萄糖B. 6磷酸果糖→ 1,6二磷酸果糖C. 1,6二磷酸果糖→ 2,3二磷酸甘油酸D. 2磷酸甘油酸→ 磷酸烯醇式丙酮酸二、多选题1. 下列哪些糖属于二糖?A. 蔗糖B. 麦芽糖C. 乳糖D. 葡萄糖A. 糖酵解B. 三羧酸循环C. 电子传递链D. 磷酸戊糖途径3. 下列哪些酶参与糖酵解过程?A. 己糖激酶B. 磷酸果糖激酶C. 丙酮酸激酶D. 磷酸甘油酸激酶三、判断题1. 糖类化合物都是由碳、氢、氧三种元素组成。
()2. 糖酵解过程中,葡萄糖被磷酸化成6磷酸葡萄糖。
()3. 糖的有氧氧化产生的ATP比无氧酵解多。
()四、填空题1. 糖类化合物根据水解程度可分为________、________和________。
2. 糖酵解过程中,葡萄糖经过________个步骤最终________。
3. 糖的有氧氧化包括________、________和________三个阶段。
五、名词解释1. 糖酵解2. 三羧酸循环3. 磷酸戊糖途径六、简答题1. 简述糖酵解的过程及其意义。
2. 简述糖的有氧氧化过程及其产生的能量。
七、计算题1. 假设一个细胞内糖酵解的最终产物是乳酸,如果细胞从葡萄糖开始,通过糖酵解产生了20个ATP,那么有多少个葡萄糖分子参与了糖酵解?2. 在糖的有氧氧化过程中,一个葡萄糖分子通过三羧酸循环可以产生多少个ATP?八、案例分析题患者空腹血糖浓度显著高于正常值。
患者尿液中出现大量的葡萄糖。
患者肌肉活检显示糖原含量减少。
2. 一名运动员在长时间剧烈运动后,肌肉出现酸痛症状。
请分析可能的原因,并说明糖代谢在此过程中的作用。
九、实验题1. 设计一个实验方案来验证糖酵解过程中产生的ATP量。
糖化学知识点总结

糖化学知识点总结糖化学是研究糖类化合物的性质、结构、合成及在生物体内部的生物功能的一门科学。
糖类化合物广泛存在于自然界中,是生命的重要组成部分,对于人类的健康和生活有着重要的影响。
本文将从糖的结构、分类、性质和应用等方面进行总结。
一、糖的结构糖是一类碳水化合物,其分子结构主要由碳、氢和氧组成。
糖的一般化学式为Cn(H2O)m,其中n和m分别为正整数。
糖分为单糖、双糖和多糖三类。
1. 单糖单糖是由单个糖分子组成的简单碳水化合物,是构成多糖和双糖的基本单位。
单糖的分子结构一般为一个或多个碳骨架,每个碳原子上连接有一个羟基(-OH)和一个醛基(CHO)或酮基(C=O)。
常见的单糖有葡萄糖、果糖、半乳糖等。
2. 双糖双糖是由两个单糖分子经过缩合反应而形成的碳水化合物,分子结构包括两个单糖分子通过一个糖苷键连接在一起。
常见的双糖有蔗糖(由葡萄糖和果糖组成)、乳糖(由葡萄糖和半乳糖组成)等。
3. 多糖多糖是由多个单糖分子通过糖苷键连接在一起形成的长链状的碳水化合物,常见的多糖包括淀粉、纤维素和半乳聚糖等。
二、糖类化合物的分类根据单糖分子结构的不同,糖类化合物可以分为醛糖和酮糖两类。
1. 醛糖醛糖的分子中含有一个醛基(CHO),根据碳原子上的羟基和醛基的位置,醛糖可以分为三种不同的立体异构体:D型、L型和α/β型。
2. 酮糖酮糖的分子中含有一个酮基(C=O),酮糖也包括D型、L型和α/β型的立体异构体。
三、糖类化合物的性质糖类化合物是生物体内的重要能源来源和组织结构的基本材料,具有多种重要性质。
1. 甜度糖类化合物有甜味,常见的甜度依次为蔗糖>葡萄糖>果糖>乳糖>半乳糖。
这主要与糖分子结构的不同有关。
2. 溶解性糖类化合物在水中具有良好的溶解性,随着溶解度增加,糖的甜度也会增加。
3. 还原性糖类化合物中的醛基和酮基具有还原性,可以与银镜反应,因而称为还原糖。
4. 保水性多糖具有良好的保水性,能够在水中形成胶状物质,具有较强的保水性能。
生物化学教程糖类和糖生物学

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1.单糖(monosaccharide)
单糖是不能被水解成更小分子的糖类,也称简单 糖,如葡萄糖、果糖和核糖等。
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直链醛糖和酮糖结构
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2.寡糖(oIigosaccharide) 寡糖包括的类别很多,双糖或称二糖 (disaccharide),水解时生成 2分子单糖,如 麦芽糖、蔗糖等;三糖(trisaccharide),水解 时产生3分子单糖,如棉于糖;以及四糖 (tetrasaccharide),五糖(pentasaccharide) 和六糖(hexasaccharide)等。
吡喃和呋喃结构 C1上的羟基在下侧 为α型,羟基在上侧 为β型
D-葡萄糖异头物 C1上的羟基在右侧 为α型,羟基在左侧为 β型
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椅式构象
(较稳定)
船式构象
(不稳定)
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四、单糖的性质
• (一)单糖的物理性质 • (二)单糖的化学性质
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• 植物的 85%一 90%, • 占细菌的 10%一 30%, • 动物的小于 2%。动物体内糖的含量虽然不多,但其生命
活动所需能量主要来源于糖类。 • 糖类物质是地球上数量最多,占生物量(biomass)干
重的 50%以上是由葡萄糖的聚合物构成的。绿色细胞进 行的光合作用的结果。
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(二)糖类的生物学作用
糖类是细胞中非常重要的一类有机化合物。糖类的生物 学作用概括起来主要有以下几个方面: 1.作为生物体的结构成分 植物的根、茎、叶中的纤维素、半纤维素等,细菌细 胞壁的肽聚糖,昆虫和甲壳类的外骨骼等。 2.作为生物体内的主要能源物质 糖原、淀粉等通过贮存或生物氧化释放出能量,为生 物体供生命活动的需要。
糖化学的知识点总结

糖化学的知识点总结一、糖的分类1. 单糖:单糖是由一个糖分子组成的碳水化合物,包括葡萄糖、果糖、半乳糖等,它们是生物体内最基本的糖分子,是细胞能量的重要来源。
2. 寡糖:寡糖是由数个单糖分子组成的碳水化合物,包括麦芽糖、蔗糖等,它们在生物体内发挥着重要的能量存储和传递作用。
3. 多糖:多糖是由多个单糖分子组成的碳水化合物,包括淀粉、纤维素等,它们是植物和动物体内最常见的糖类,起着能量的储存和结构支撑的作用。
二、糖的化学性质1. 反应性:糖类化合物具有较高的反应活性,可以发生水解、缩合、氧化、还原等多种化学反应。
2. 构象异构:糖类分子具有多种构象异构体,这些异构体在空间结构和化学性质上存在差异,影响了糖的生物活性和化学反应。
3. 缩醛缩酮反应:糖类分子中的羟基和醛基或酮基可以发生缩醛和缩酮反应,形成糖化合物的结构多样性。
4. 还原性:糖类分子中的羟基和醛基或酮基可以参与还原反应,被还原剂还原成对应的醇。
5. 糖的水解:糖类分子可以发生水解反应,生成单糖或寡糖等较小的碳水化合物。
三、糖的合成1. 光合作用:植物通过光合作用将水和二氧化碳转化为葡萄糖和氧气。
2. 精制糖的生产:采用蔗糖、甜菜糖等植物中提取原料,经过精炼、结晶、结晶和干燥等工艺,生产成纯净的砂糖。
3. 化学合成:通过化学手段合成糖类化合物,如葡萄糖和果糖的合成方法。
四、糖的分析1. 光度法:利用糖类分子中含有的不同官能团对特定波长的光吸收进行测定,从而用于糖类分子的定量和定性分析。
2. 手性层析法:利用手性层析柱对糖类分子的手性异构体进行分离和鉴定。
3. 质谱法:利用质谱仪对糖类分子进行分析,鉴定其分子结构和分子量。
4. 核磁共振法:利用核磁共振仪对糖类分子的核磁共振谱进行分析,鉴定其分子结构和构象。
五、糖的应用1. 食品工业:糖类化合物广泛应用于食品工业中,用作甜味剂、防腐剂、增稠剂和着色剂等。
2. 医药工业:糖类化合物是一些药物的原料,还可用于制备口服补液剂、口服葡萄糖水等药物。
化学中糖的定义

化学中糖的定义
糖是一类有机化合物,又称糖类,也可直接作为食物,是细胞生命活动的重要组成部分。
它是一类无机化合物,按照它们的分子中氢原子和氧原子数量的不同,糖可以被分为三大类,即糖原、单糖和多糖。
糖原是由多糖单元构成的聚集体,其主要成份是十六烷基葡糖醇和六均醛,十六烷基葡糖醇是以简单多糖的形式存在。
单糖是指单个分子的六元糖,如葡糖、果糖、木糖、半乳糖等,这些糖类在某些植物体内都有合成,也可以通过由生物合成而得。
多糖是由许多单糖构成的糖聚合物,如淀粉、聚乳酸、凝胶蛋白和纤维蛋白等,这些糖类在植物体内存在,也可以从植物体提取得到。
糖主要参与了细胞分裂、细胞的新陈代谢和细胞的组织结构维持等一系列生命活动,对人体健康至关重要。
在人们的日常饮食中,糖也有着重要的作用,它不仅可以作为人体正常维持所必须的能量,而且在口感上也可以增加食物的美味。
因此,糖类也可以用作食品加工中的佐料,如可可粉、硬糖、棉花糖等等。
糖化学和糖代谢(共149张PPT)

葡萄糖的主要分解代谢途径
葡萄糖
糖酵解
(有氧或无氧)
6-磷酸葡萄糖
(无氧) 丙酮酸
(有氧)
乙酰 CoA
乳酸 乙醇
磷酸戊糖途 径
三羧酸 循环
55
细胞定位
动物细胞
磷酸戊糖途径
糖酵解
丙酮酸氧化三
羧酸循环
胞饮 中心体
细胞膜 细胞质 线粒体 高尔基体
细胞核
吞噬 分泌物
内质网 溶酶体 细胞膜
植物细胞
细胞壁 叶绿体
右旋糖苷 2) 生化分离--交联葡聚糖
41
五、糖蛋白和蛋白聚糖 (一)糖蛋白:糖含量<蛋白含量
1.糖蛋白的结构 O连接 和含-OH的氨基酸以糖苷形式结合
N连接 与天冬酰胺的酰胺基连接
42
(二)蛋白聚糖 蛋白含量<糖含量
糖胺聚糖链共价连接于核心蛋白组成
糖胺聚糖是不分枝的、呈酸性的、阴离子多糖长 链聚合物,以氨基己糖和糖醛酸组成的二糖单位 为基本单元构成, 旧称粘多糖、氨基多糖、酸性 多糖。它是动、植物,特别是高等动物结缔组织
糖原是人和动物餐间以及肌肉剧烈运动时最易动用的葡 萄糖贮库。
35
36
糖原结构与支链淀粉很相似,糖原分支程度更
高,分支链更短,平均8-12个残基发生一次分支。 高度分支可增加分子的溶解度,还可使更多的非 还原末端同时受到降解酶(糖原磷酸化酶、 -淀 粉酶)的作用,加速聚合物转化为单体,有利于即时
动用葡萄糖贮库以供代谢的急需。
一个还原端。
32
33
淀粉
淀粉水解
(酸或淀粉酶)
直链淀粉 支链淀粉
红色糊精
无色糊精 麦芽糖 葡萄糖
遇碘显色
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第七章糖与糖化学第一节糖类化学一、糖的定义、分类和功能1. 定义:多羟基的醛或酮及其缩聚物和衍生物。
已经不符合于传统对糖的定义Cn(H2O)m,有些糖并不符合这一通式,而符合这一通式的不是糖。
2. 功能:(1)糖是一切生物体维持生命活动所需能量的主要来源,它彻底氧化为CO2和H2O,同时释放大量能量为生命活动需要。
(2)糖是生物体合成其他化合物的基本原料。
(3)糖类也是生物体的结构物质,如核酸中的戊糖和植物中的纤维素。
3.分类:(1)按组份分:单糖:最小的糖单位,不能再被水解。
寡糖:由2-10个单糖聚合而成,可水解为单糖。
多糖:由多个单糖聚合而成,包括同多糖和杂多糖及支链多糖和直链多糖(2)按所含碳原子个数:丙糖、丁糖、戊糖等。
(3)按其羰基特点:醛糖和酮糖。
(4)复合糖类:糖类化合物中还含有非糖物质,如糖蛋白。
二、单糖的命名按传统命名法(俗名来命名),碳原子数相同的又区别为醛糖和酮糖。
三、单体和立体结构1.单糖的构型(1)分子中的α-碳原子为不对称碳原子(手性碳):有D型和L型两种立体异构体。
(2)有旋光性,使偏振光旋转(丙糖之上)。
(3)天然的单糖都为D型。
2.单糖的环状结构在水溶液中,直链式单糖分子上的醛基与分子上的羟基形成半缩醛成为环状结构。
糖易形成五元环和六元环,当形成环状时,C1就形成不对称碳原子,有α和β型之分。
环状结构:五元环:呋喃环六元环:吡喃环C1上的-OH在右为α型,在左为β型,在变为环形时 -OH在上或下之分。
四,重要的单糖及其衍生物已糖:葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖等五碳糖:核糖、脱氧核糖、木糖等衍生物:糖醇、糖醛酸、糖苷等五,单糖的化学性质部分(自学)六,寡糖:由2-10个单糖分子通过糖苷键连接而成的低聚糖。
(1)还原糖:有游离的半缩醛羟基的糖,有还原性。
非还原糖:没有游离的半缩醛羟基的糖,没有还原性。
(2)常见的寡糖:蔗糖、乳糖、麦芽糖、环状糊精等。
七,重要的多糖:淀粉糖原纤维素几丁质等糖原:也称动物淀粉,是动物体内葡萄糖的贮存形式,主要贮存动物肝脏与肌肉组织中,分支较多,肌糖层和肝糖原。
八,具体的结构特征见图第二节糖的分解代谢异养生物:需要从环境中摄取有机物为养料,提供碳源和能源,如人、动物和某些微生物。
自养生物:可利用二氧化碳为碳源、日光为能源合成糖类化合物,如绿色植物和含叶绿素的微生物。
其摄取有机物中最普遍的就是糖类物质。
一、糖的消化与吸收1.糖化:指多糖和寡聚糖只有分解成小分子后才能吸收利用,生产上常把这一过程称为糖化。
2.糖在机体内的消化过程和吸收过程食物中的淀粉唾液和 α-淀粉酶少量水解(时间短)胃和 α-淀粉酶继续降解肠腔胰腺α-淀粉酶葡萄糖、麦芽糖、α-糊精等混合物小肠糊精酶进一步水解为葡萄糖、果糖、半乳糖→在小肠吸收、单糖↗肝脏→肝糖原↘血糖→血中的葡萄糖,是糖在体内的运输形式二、糖的无氧代谢1.体内葡萄糖的主要去向(1)以多糖(淀粉、糖原)或蔗糖形式贮存;(2)经糖酵解途径转变为丙酮酸→TCA;(3)氧化脱羧转变为磷酸戊糖。
2.发酵作用和糖酵解→统称为糖的无氧代谢。
(1)发酵:指葡萄糖或其他有机物质的厌氧降解过程,包括乳酸发酵和乙醇发酵。
(2)糖酵解:指葡萄糖生成丙酮酸的过程,是糖的共同分解途径。
(3)二者异同点:a、这两种过程均不需要氧的参加,均属无氧代谢;b、起始物相同:葡萄糖;c、终产物不同:前者为乙醇和乳酸,后者为丙酮酸;d、糖酵解并不涉及有氧气存在与否,而发酵一定是在无氧条件下进行。
3.糖酵解过程:C6的葡萄糖→2倍C3丙酮酸,不是简单的降解过程,共经历3个阶段(1)第一阶段:6-磷酸葡萄糖的生成和异构(2)第二阶段:磷酸丙糖的生成(变为了碳单位),降解成2分子的磷酸丙糖分子。
(3)第三阶段:丙酮酸的生成1,3-二磷酸甘油酸→3-磷酸甘油酸→2-磷酸甘油酸→磷酸烯醇式丙酮酸→丙酮酸(4)如何理解糖酵解的过程?有利于记忆?a.完全是热力不利到热力有利的转化,目的是趋向平衡;b.为何要加入磷酸化(耗解和放能的相互转变)?c.应注意能量变化和重点步骤的酶.(5)催化糖酵解的重要酶类,特别是几个关键步骤:见表7-1,p205(6)能量变化和氧化脱氢还原步骤:1分子葡萄糖→2分子丙酮酸第一阶段:2个ATP消耗第二阶段:生成2个NADH+H+ 和2个ATP第三阶段:生成2个ATP净生成2+2-2=2个ATP若从葡萄糖开始进行酵解生成2个ATP和2个NADH+H+若从糖原开始进行酵解生成3个ATP和2个NADH+H+O (7)总反应式:葡萄糖+2NAD++2ADP+2Pi→2丙酮酸+2NADH+2H+ +2ATP+2H2从该反应式可以看到有放能的反应步骤,有吸能的反应步骤,总的反应是放能的,因此该反应向丙酮酸方向进行。
(8)三个限速反应和三个限速酶(9)酵解产生的丙酮酸的去向(无氧条件下)丙酮酸↗乳酸↘酒精a.丙酮酸还原为乳酸后,NAD+再生,使糖酵解继续进行b.生酵发酵:在酵母细胞中丙酮酸脱羧酶将酵解产生的丙酮酸脱羧生成乙醛,接受NADH+H+→还原为乙醇巴斯德效应:在乙醇发酵过程中,如果有氧存在时,乙醇的产量下降,葡萄糖的利用降低的现象,由于此现象由巴斯德发现,故得名。
(10)糖酵解的生理意义a 是生物界普遍存在的获能途径;b 某些组织即使有氧气存在时,也有酵解作用;c 某些病理情况下,如缺氧,强烈运动等骨骼肌运动时,有酵解供能。
(11)糖酵解的调节糖酵解途径的三个关键酶:己糖激酶丙酮酸激酶磷酸果糖激酶——处于最关键的控制部位,为什么?因为葡萄糖-6-磷酸可通过糖原分解产生,丙酮酸激酶处于最后一步,不可能成为控制葡萄糖进入酵解途径的最关键。
a.已糖激酶活性的调节①细胞内的已糖激酶有多种同工酶,对底物葡萄糖的亲和力不同如:肝细胞中存在的是葡萄糖激酶——对葡萄糖的亲和力极高,不受产物葡萄糖-6-磷酸的抑制肌细胞中存在的是已糖激酶——对葡萄糖的亲和力低,受产物葡萄糖-6-磷酸的反馈调节②已糖激酶各种同工酶不同的抑制特性在糖代谢调节上有重要意义.当血糖浓度高时→胞内葡萄糖浓度高→葡萄糖-6-磷酸增加→反馈抑制已糖激酶(肌肉中),此时葡萄糖激酶→肝内葡萄糖分解→降低血糖浓度→肝内合成糖原贮存。
b 磷酸果糖激酶的活性调节ATP/AMP水平:柠檬酸-2,6-二磷酸果糖都是该酶的异构激活剂见书 p217 图7-17c. 丙酮酸激酶的活性调节当细胞内含有高浓度ATP或含有丰富的可用于生产能量的呼吸作用的其他燃料分子时,可降低丙酮酸激酶活性来抑制酵解速度。
三.糖有氧氧化的一般途径(一)什么是糖的有氧氧化?糖类物质在有氧条件下,彻底氧化为二氧化碳和水并释放能量的过程。
(二)有氧氧化的反应历程第一阶段:糖转变为丙酮酸(在胞液中进行);第二阶段:丙酮酸进入线粒体,在其中氧化为乙酰CoA;a.丙酮酸脱氢酶系:E1、E2和E3b.辅酶和三个酶的作用过程:(1) TPP与E1结合,使丙酮酸脱羧,产生羟乙基-TPP和二氧化碳;(2)硫辛酸与E2结合,从TPP-羟乙基上接受羟乙基,产生二氢乙酰硫辛酸;(3) COA与E2结合,接受乙酰基,生成二氢硫辛酸和乙酰COA;(4) FAD与E3结合,将二氢硫辛酸还原,释放硫辛酸和FADH2(接受2H+);(5) NAD+和E3结合,还原FADH2产生FAD和NADH+H+,使反应循环进行。
c.总的反应式:TPP 硫辛酸 NAD+ FAD Mg2+↑丙酮酸+COA-SH+FAD+ →乙酰COA+CO2+NADH+H+↓丙酮酸脱氢酶素第三阶段:乙酰COA进入三羧酸循环彻底氧化1.什么是三羧酸循环?也叫柠檬酸循环,也称Krebs循环。
这个循环以乙酰COA与草酰乙酸缩合成含有三个羧基的柠檬酸开始,故名三羧酸循环。
又因循环的第一个产物是柠檬酸,故名柠檬酸循环。
由著名生化学家H.Krebs发现,故称Krebs循环。
2.循环的反应历程第一步:乙酰COA(2C)+草酰乙酸(4C)→柠檬酸(6C)第二步:柠檬酸→异柠檬酸第三步:异柠檬酸→α-酮戊二酸(NA D+→NADH+H+)第四步:α-酮戊二酸 →琥珀酰COA(NA D+→NADH+H+)第五步:琥珀酰COA →琥珀酸第六步:琥珀酸 →延胡索酸(FAD→FADH2)第七步:延胡索酸 →苹果酸第八步:苹果酸 →草酰乙酸(再生)(NA D+→NADH+H+)3.反应中主要的氧化还原情况(4步)第 3、4、6、8步,共生成3分子NADH+H+和1分子的FADHNADH和2,FADH2经呼吸链氧化生成水,并释放能量,将能量贮存在ATP中,1个NADH产生2.5个ATP,1个FADH2生成1.5个ATP。
4.两次脱羧反应,第三步和第四步(6C→5C→4C)。
5.底物水平磷酸化一次:GDP+Pi→GTP→ADP→ATP。
和1个COASH。
6.8种酶参加生成2CO27.总的反应式为8.总的能量变化(1)从草酰乙酸一次循环(TCA):(1分子乙酰COA)→1+3*2.5+1*1.5=10 ATP 1个ATP+3个(NADH+H+)+1个FADH2(2)从葡萄糖氧化开始一分子葡萄糖→(a)2分子丙酮酸→(b)2分子乙酰COA→4CO2 a:2个ATP+2个(NADH+H+)=2+2*2.5=7ATPb: 2个(NADH+H+)=2*2.5=5ATP共产生10*2+7+5=32或10*2+5+5=30个ATP 因此,从葡萄糖→2CO29.有氧氧化的重要意义(三羧酸循环的生物学意义)(1)生物体中普遍存在的一种途径;(2)是生物体获得能量最有效的一种方式,不但产能高,而且利用率高;(3)是糖类、蛋白质、脂肪三大物质代谢相互转化的枢纽;(4)是获得微生物发酵产品的重要途径,如柠檬酸和Glu等。
10.三羧酸循环的调节(1)丙酮酸脱氢酶系活性的调节:别构调节和共价调节a.别构调节:当细胞中ATP/AMP水平高时,也就是细胞中已有足够的能量贮存,不需要进行有氧代谢,该酶系受到抑制;当细胞中NADH/NAD+水平高时,意味着细胞含有丰富的Pi呼吸链合成ATP的电子,也不需要进行有氧代谢时,该酶系受到抑制。
b.共价调节:有两种酶,即丙酮酸脱氢酶磷酸酶和激酶对丙酮酸脱氢酶系的活性有共价调节作用,E1有活性和非活性两种形式,它的磷酸化形式是无活性的,当细胞中ATP、乙酰COA和NADH水平高时,表示一种信号乙酰COA不需再继续合成,这种情况下,ATP、乙酰COA和NADH就激活激酶活性,使E1转为磷酸化无活性形式,抑制E1。
当细胞需要能量时,ATP水平低,激活磷酸酶活性使E1去磷酸化而转变为有活性的E1,继续合成乙酰COA(2)三羧酸循环本身的活性调节:三个重要的酶,成为该循环的限速步骤——柠檬酸合成酶,异柠檬酸脱氢酶和 -酮戊二酸脱氢酶。