单糖的生物合成
单糖的定义名词解释
单糖的定义名词解释单糖是指一种简单的糖分子，由一条碳链构成，每个碳上有一个氧原子和一个氢原子，以及若干个羟基（-OH）。
单糖是构成复杂糖类（多糖）的基本单位。
它们通常具有甜味，溶于水，并可进行发酵和各种化学反应。
一、单糖的分类根据单糖分子中所含碳原子数量的不同，单糖可以分为三种类别：三碳糖（三糖）、四碳糖（四糖）和五碳糖（五糖）。
在自然界中常见的单糖有葡萄糖、果糖、半乳糖等。
它们的分子式分别是C6H12O6、C6H12O6和C5H10O5。
二、单糖的生物学功能1. 能量供应：单糖在生物体内可以被代谢为三磷酸腺苷（ATP），从而为细胞提供能量。
葡萄糖是最常见的单糖，它是维持生命活动所必需的主要能源。
2. 结构支持：单糖在生物体内还可以通过连接形成复杂的多糖，如淀粉、纤维素和壳聚糖等。
这些多糖在细胞壁、植物纤维、昆虫外骨骼等结构中起着重要的支持和保护作用。
3. 能源储备：部分单糖在生物体内可以转化为多糖，并在需要能量时进行分解释放。
例如，动物体内的多糖糖原可由葡萄糖合成，并在需要时被分解为葡萄糖分子供能。
4. 细胞信号传递：单糖还在细胞信号传递中扮演着重要角色。
细胞表面的单糖分子可以作为信号分子参与细胞识别、交流和相互作用。
三、单糖的化学性质1. 发酵：单糖可通过发酵反应产生能量和代谢产物。
例如，葡萄糖可以被酵母菌发酵为乙醇和二氧化碳。
2. 氧化还原：单糖可以在适当条件下进行氧化还原反应。
葡萄糖的选择性氧化还原反应在生物体内起着重要作用，例如细胞呼吸。
3. 缩合反应：单糖分子中的羟基可以与其他有机物质反应，形成糖苷键。
这种缩合反应使单糖能与其他物质结合，产生多种生物活性物质。
四、单糖与健康单糖作为人体所需营养物质，对健康起着重要作用。
适量摄入单糖有助于提供能量、维持身体机能的正常运转、促进肠道健康等。
然而，过量摄入单糖会增加脂肪蓄积、引发肥胖、糖尿病等健康问题。
因此，在日常饮食中，合理控制单糖的摄入量至关重要。
生物化学糖的生物合成1
（一）直链淀粉的生物合成-方式2
2.D-酶
D-酶是糖苷转移酶，作用于α-1，4糖苷键，用来合成引物。
D酶
+
麦芽三糖 给体
麦芽三糖 受体
++
麦芽五糖
葡萄糖
（一）直链淀粉的生物合成-方式3
3、淀粉合成酶 是淀粉合成的主要途径。
ADPG+引物 淀粉合成酶 淀粉+ADP
(二)支链淀粉的合成
1、淀粉合成酶: 只能催化形成α-1.4糖苷键， 合成直链淀粉。 2、Q酶（分支酶）:既能催化α-1.4糖苷键的 断裂，又能催化α-1、6糖苷键的形成
注：支链淀粉降解时用的是脱支酶(R酶)
在Q酶作用下的支链淀粉的合成
2021
➢ 2. 两方面不同：
(1)糖异生必须克服糖酵解的三步不可逆反应。 (2)细胞定位：糖酵解在细胞液中进行，糖异生
则分别在线粒体和细胞液中进行。
糖酵解和糖异生的比较
三、糖异生作用的主要途径和关键反应
关键反应－迂回措施1
丙酮酸
CO2
ATP+H2O
ADP+Pi
丙酮酸羧化酶 (线粒体中) PEP羧激酶 (细胞质中)
F-1,6BP 活化 ATP 抑制
PEP
丙酮酸激酶
丙酮酸
PEP羧激酶 ADP 抑制
草酰乙酸
丙酮酸羧化酶
乙酰CoA 活化 ADP 抑制
7.2 蔗糖和多糖的生物合成
一、糖核苷酸的作用及形成 1.定义： 单糖与核苷酸通过磷酸酯键结合的化合物称为糖核苷酸。 2.作用：糖核苷酸是葡萄糖的活化形式与供体。 3.种类：目前发现的糖核苷酸主要有 UDPG,ADPG,TDPG,GDPG,CDPG等。在糖类代谢中，以 UDPG,ADPG为最重要。 4.形成：
化学中的生物大分子合成
化学中的生物大分子合成生物大分子是构成生命系统的重要组成部分，包括碳水化合物、蛋白质、核酸、脂质等。
这些分子都是由生物化学反应合成而成。
其中，生物大分子的合成是化学中一个重要的研究方向。
本文将详细介绍化学中的生物大分子合成。
一、碳水化合物的生物合成碳水化合物是构成生物体内一种重要的有机物。
它们主要由简单糖分子合成而成。
生物体内主要合成三种不同类型的碳水化合物：单糖、双糖和多糖。
其中，单糖是一种最简单的糖分子。
它们可以单独存在，也可以通过化学反应和其他分子结合形成更复杂的结构。
生物合成单糖的主要途径是糖异生途径。
这个途径包含了多个化学反应陆续进行，最终形成单糖分子。
最开始是由两个分子的葡萄糖合成，接下来经过多个酶催化反应和其他化学变化，形成多种单糖分子。
二、蛋白质的生物合成蛋白质在生物体内起到了重要的作用，是构成细胞、组织和器官等重要部分的重要组成部分。
它们通过多个氨基酸分子的连接而形成。
生物体内主要合成二十种天然氨基酸，这些氨基酸通过化学反应连接成不同的肽链。
蛋白质的生物合成需要涉及到多个化学反应。
其中一个重要的环节是转录。
转录是指在DNA模板上依次加入三磷酸腺苷、磷酸鸟苷、磷酸胞嘧啶和磷酸鸟苷等物质，从而形成一条mRNA链。
在翻译过程中，通过RNA序列和蛋白质序列的互补的氨基酸，将不同的氨基酸连接成相应的肽链。
在此过程中，生物体内有多种酶来参与至合成的不同环节。
三、核酸的生物合成核酸是构成DNA和RNA的重要分子，是生命活动的载体之一。
它们通过多个核苷酸单元连接而形成。
其中，核苷酸是由底物物质合成的，然后通过多个化学反应连接而成。
核酸的生物合成主要通过DNA复制进行。
DNA复制是指将一个DNA模板分离成两个新的DNA分子的过程。
在这一过程中，需要利用DNA聚合酶来帮助连接模板和新链。
RNA合成和DNA复制有些相似，其中一个基本区别是RNA是单链结构，而DNA是双链结构。
在RNA合成过程中，RNA聚合酶催化将核苷酸单元缩短，并将它们连接成相应的RNA链。
糖的异生作用
第二节 多糖的生物合成
一. 蔗糖的合成
高等生物内，双糖或多糖合成的延长反 应中，提供的单糖基 蔗糖的合成
在蔗糖的合成中，葡萄糖基的供体是 UDPG(尿苷二磷酸葡萄糖)，而果糖的供体 是F-6-P(6-磷酸果糖)，两者首先结合形成磷 酸蔗糖，后者再水解成蔗糖。
第一节 单糖的生物合成
葡萄糖的生物合成
光合作用 糖异生
一、概念
糖的异生作用
由非糖有机物(如乳酸、丙酮酸、甘油、生糖氨 基酸)转变成葡萄糖的过程。
植物可以通过光合作用生成糖，但动物不能, 只有通过糖的异生作用利用丙酮酸、甘油、乳酸及 某些氨基酸等转化成体内所需要的糖。
糖异生的证据
1, 整体动物实验 大鼠禁食24小时，肝中糖原 由7%降到1%，再喂乳酸、丙酮酸、或三羧酸代谢 中间产物，其肝糖原增加 2, 糖尿病人或切除胰岛的动物体内，从氨基酸转 化为糖的过程十分活跃
支链淀粉的合成是在淀粉合酶和Q酶的共同 作用下完成的。
（二） 支链淀粉的合成
二. 淀粉的合成
三. 糖原的合成
在动物的肝脏中，可以将多余的葡萄 糖合成为糖原，作为贮备的能源物质。
糖原的生物合 成与淀粉的合 成的基本过程
相似。
（一）直链的合成
三. 糖原的合成
由UDPG(尿苷二磷酸葡萄糖)作为葡萄糖 基的供体，加到多聚葡萄糖——引物的非还 原末端上。
1、磷酸蔗糖合酶
一. 蔗糖的合成
G-1-P + UTP + H2O → UDPG + 2Pi
（UDPG焦磷酸化酶，焦磷酸酶）
该反应的自由能变化很小，反应是可逆的。但 由于细胞内的焦磷酸酯酶能及时将焦磷酸水解 成2分子磷酸，从而使反应向生成UDPG的方向 进行。
生物化学糖类代谢糖异生及糖原合成
2020/5/7
3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮
2磷酸烯醇丙酮酸
丙酮酸 激酶
PEP羧激酶 2草酰乙酸
2丙酮酸
丙酮酸羧化酶
3
糖异生途径关键反应之一
P
+ H2O
葡萄糖-6-磷 酸酶
6-磷酸葡萄糖
2020/5/7
H
+Pi
葡萄糖
4
糖异生途径关键反应之二
H2CO P O H2CO P
H HO
+ H2O
H
OH
OH H 1,6-二磷酸果糖
果糖二磷酸 酶-1
H2CO P
O H2COH
H HO + Pi
H
OH
OH H 6-磷酸果糖
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5
糖异生途径关键反应之三
丙酮酸
2020/5/7
CO2
ATP+H2O
ADP+Pi
丙酮酸羧化酶
PEP羧激酶
P
磷酸烯醇丙酮酸
CO2
（PEP）
草酰乙酸 GTP GDP
6
① 丙酮酸羧化酶 ② 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶
22
（2）6-磷酸葡萄糖转变为1-磷酸葡萄糖
OH
O P O CH2
OH
O
HO CH2 O OH
OH OH
OH 磷酸葡萄糖变位酶 OH OH
OP O
OH
OH HO
6-磷酸葡萄糖 (glucose-6-phosphate)
1-磷酸葡萄糖 (glucose-1-phosphate)
6-磷酸葡萄糖
2020/5/7
作用生成自由葡萄糖后转运至肌肉组织加以
利用，这一循环过程就称为乳酸循环（Cori
糖类生物知识点总结
糖类生物知识点总结糖类的分类糖类可分为单糖、双糖、多糖三大类。
1. 单糖单糖是由一个分子组成的简单糖，包括葡萄糖、果糖、半乳糖等。
单糖的通式为（CH2O）n，n为3~7。
单糖有两种旋光型，即右旋型和左旋型。
常见的单糖有葡萄糖（右旋）、果糖（左旋）、半乳糖（右旋）等。
2. 双糖双糖是由两个单糖分子经缩合反应形成的二糖，包括蔗糖、乳糖、麦芽糖等。
双糖的结构是由两个单糖分子通过糖苷键连接而成。
其中，蔗糖由葡萄糖和果糖缩合而成，乳糖由葡萄糖和半乳糖缩合而成。
3. 多糖多糖是由多个单糖或双糖分子组成的聚合物，包括淀粉、糖原、纤维素等。
多糖在生物体内主要作为能量储备物质或结构材料存在。
其中，淀粉是植物体内的主要能量储备物质，糖原是动物体内的主要能量储备物质，纤维素是植物细胞壁的重要成分。
糖类的生物合成糖类在生物体内的合成过程主要包括糖异生和糖原生。
1. 糖异生糖异生是指从非糖源物质合成糖类的生物合成途径。
在植物体内，光合作用是最主要的糖异生途径，通过光合作用中的光合磷酸化和光合醛反应，植物可以将二氧化碳和水转化为葡萄糖等糖类物质。
在动物体内，糖异生是通过糖异生途径，包括糖异生途径和异糖异生途径，将非糖源物质如脂肪酸、蛋白质等转化为糖类。
2. 糖原生糖原生是指从糖源物质合成糖类的生物合成途径。
植物体内的糖原生是通过糖原生酶，将葡萄糖转化为淀粉或纤维素等多糖物质；动物体内，则是通过糖原生酶，将葡萄糖合成为糖原。
糖类的生理作用糖类在生物体内具有多种生理作用，主要包括能量来源、碳源、结构材料等方面。
1. 能量来源糖类是生物体内主要的能量来源之一。
生物体在代谢过程中，通过糖类的有氧呼吸和乳酸发酵，将糖类分解为能量和二氧化碳，供给细胞代谢活动。
葡萄糖是细胞内主要的能量物质，通过糖酵解途径，葡萄糖可以产生大量的ATP（三磷酸腺苷）分子，为细胞提供能量。
2. 碳源糖类也是生物体内重要的碳源物质。
在细胞分裂和生长发育过程中，糖类是细胞分裂和细胞壁合成的重要原料。
糖代谢-糖原的分解和生物合成
三 糖原的生物合成
糖基的直接供体: UDPG（尿苷二磷酸葡萄糖） 1. UDP- 葡萄糖焦磷酸化酶:
G–1–P + UTP UDPG焦磷酸化酶 UDPG + PPi
催化单糖基的活化, 形成糖核苷二磷酸， 2Pi
为各种聚糖形成时，提供糖基和能量。
动物细胞：UDPG→糖原
植物细胞：UDPG →蔗糖
ADPG →淀粉
4
细胞溶胶5
6
一 糖原的生物学意义
二 是在肝脏和骨骼肌中作为容易动 员的能量贮存物质.
三 糖原是葡萄糖的一种高效的贮能形 式.
糖原→G-1-P →G-6-P →31(33)个ATP
耗1个ATP
G → G-6-P
→G-1-P耗1→个UUTPDPG糖原→引糖物 原,
7
选择糖原作为不可缺少的贮能物质的三重意义: ☺ 动员迅速 ☺ 无氧分解 ☺ 能分解成葡萄糖, 维持血糖正常水平
糖 原 分 解 图 示：
Pi
G-6-P
H2O
12
复习
Pi
H2O
13
课外阅读
14
磷酸化酶 糖原 ＋H3PO4 (磷酸解）
＋H2O (水解）
脱支酶
G-1-P 少量G
G-6-P
糖酵解
15
16
钙结合稳定蛋白
肝细胞
复
习
Glc transporter T3
Pi transporter T2
P11782
38
Casein kinase II
39
40
41
第六节 糖原的分解和生物合成
要点回顾
◆ 糖原的分解和生物合成途径及其关键酶 ◆ 糖原代谢的调控因素
高一生物单糖多糖知识点
高一生物单糖多糖知识点在高一的生物课程中，我们将学习许多重要的生物化学知识，其中之一就是单糖和多糖的概念和特点。
单糖和多糖是生物体内的重要有机化合物，它们在维持细胞结构和功能方面起着重要的作用。
单糖是由碳、氢和氧元素组成的简单糖类物质。
在生物体内，葡萄糖是最常见的单糖分子，也是细胞内的重要能量来源。
葡萄糖分子可以通过细胞呼吸的过程进行代谢，产生能量供细胞使用。
此外，单糖还可以通过胞吐作用进入细胞内，提供在细胞壁合成中所需的碳源。
除了葡萄糖，还有其他形式的单糖，如果糖和半乳糖。
这些不同种类的单糖都具有相似的化学结构，但它们的分子构型和性质略有不同。
果糖主要存在于水果中，具有甜味，常用作食品添加剂，如糖果和果酱中。
而半乳糖则是乳糖的降解产物，它在一些人体内缺乏乳糖酶的人中可能导致乳糖不耐症。
在细胞内，大多数单糖分子会通过反应生成多糖。
多糖是由许多单糖分子通过糖苷键连接而成的聚合物。
多糖在细胞中具有多种功能。
首先，多糖常常作为储存能量的形式。
植物细胞中的淀粉和动物细胞中的糖原就是储存能量的多糖。
这些多糖分子可以被细胞内的酶分解，释放出能量供细胞使用。
除了作为能量储存物质外，多糖还扮演着维持细胞结构和功能的关键角色。
例如，纤维素是植物细胞壁的重要组成部分，它赋予植物细胞墙的稳定性和形状。
在动物细胞中，胆固醇是细胞膜的主要组成物质之一，它可以增加细胞膜的稳定性和流动性。
多糖还可以在细胞间负责传递信号。
比如，核酸中的脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）是存储和传递遗传信息的重要分子。
DNA分子通过碱基配对的方式传递基因信息，而RNA分子则参与蛋白质的合成。
在生物体内，单糖和多糖的合成和降解是一个动态平衡的过程。
当细胞需要能量时，多糖会被降解为单糖，进一步代谢为能量。
而当细胞需要储存能量时，单糖会被合成为多糖，存储在细胞内。
这个过程是由一系列酶催化的反应来完成的，其中每个酶催化的步骤都是不可或缺的。
综上所述，单糖和多糖是生物体内重要的有机化合物。
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丙酮酸激酶
ATP ALa
抑制
草酰乙酸
丙酮酸羧化酶 乙酰CoA活化
丙酮酸
ADP抑制
糖异生与糖酵解作用的相互调节
1、磷酸果糖激酶（PFK）和果糖-1,6-二磷酸酶的调节：
当AMP水平高时，表明需要ATP， PFK激活，增加 糖酵解，由于果糖-1,6-二磷酸酶受抑制，则糖异生关 闭。当ATP和柠檬酸水平高时，PFK受抑制，降低糖酵 解的速率，柠檬酸增加果糖-1,6-二磷酸酶活性，从而 增加糖异生速率。
丙酮酸
1、丙酮酸
PEP (消耗1个ATP和1个GTP)
胞液
线粒体
丙酮酸羧化酶
丙酮酸(C3)
丙酮酸
NADH+H+
CO2+ATP+H2O
草酰乙酸 苹果酸
草酰乙酸（不能跨越
ADP+Pi
苹果酸
线粒体膜）
NADH+H+
PEP羧化激酶
草酰乙酸
PEP(C3)
GTP
GDP+CO2
2、1,6-二磷酸果糖
6-磷酸果糖
？ 糖异生的能量计算
2-磷酸甘油酸
琥珀酰C0A
PEP
草酰乙酸 TCA的中间产物
乳酸 Cori循环 丙酮酸
大多数氨基酸
葡萄糖 6-P葡萄糖
6-P果糖
糖异生的能量计算？
1,6-二P果糖
3-磷酸甘油醛
磷酸二羟丙酮
？ 2NADH+2H+
2X1,3-二磷酸甘油酸
消耗2ATP
2X3-磷酸甘油酸
2X2-磷酸甘油酸
合成琥珀酸 TCA循环
草酰乙酸 糖异生
供种子萌发使用
葡萄糖
四、葡萄糖异生作用的调节
糖酵解作用
G
活化 F-2,6BP
AMP
6-P—果糖
磷酸果糖激酶 果糖1.6-二磷酸酶
ATP
抑制 柠檬酸
H+
1、6-二磷酸果糖
糖异生作用
柠檬酸活化
F-2,6BP AMP
抑制
F-1,6BP活化
PEP
ADP抑制
PEP羧激酶
F-2,6-BP是调节这两个酶活性的强效应物,其水平 高时激活PFK,同时抑制果糖-1,6-二磷酸酶活性。
2、6-二磷酸果糖合成与降解的调控
F-6-P
脱磷酸化的酶
（激酶2活性）
磷酸化的酶
（酯酶2活性）
F-2,6-BP
具有一条肽链的 酶蛋白，由于某些氨 基酸的磷酸化和脱磷 酸化使之具有两种酶 活性，这种酶称双功 能酶。
1,6-二磷酸果糖 + H2O 果糖二磷酸酯酶 6-磷酸果糖 + Pi
3、6-磷酸葡萄糖
Байду номын сангаас
葡萄糖
6-磷酸葡萄糖 + H2O 葡萄糖磷酸酯酶 葡萄糖 + Pi
葡萄糖
6-P葡萄糖 6-P果糖
糖异生途径及其前体
1,6-二P果糖
3-磷酸甘油醛
磷酸二羟丙酮
反刍动物体内
1,3-二磷酸甘油酸
乙酸、丙酸
丁酸
3-磷酸甘油酸
2、丙酮酸激酶、丙酮酸羧化酶和PEP羧激酶调节
高水平的ATP和Ala抑制丙酮酸激酶，从而抑制糖酵解； 由于该情况下乙酰CoA亦是充裕的，则活化丙酮酸羧化酶， 有助于糖异生的进行。反之，在细胞供能状态较低时，ADP 水平较高，则抑制丙酮酸羧化酶和PEP羧激酶，关闭糖异生 作用。
丙酮酸激酶被F-1,6BP活化(前馈激活)，即需要糖酵解加 速时该酶的活性被提高。
二、糖异生的途径
糖异生途径的大部分反应与糖酵解的逆 反应相同，但有两方面不同：
1、克服糖酵解的三步不可逆反应。 2、糖酵解在细胞液中进行，糖异生则分别在
线粒体和细胞液中进行。
葡萄糖
6-P葡萄糖 6-P果糖
1,6-二P果糖
3-磷酸甘油醛
磷酸二羟丙酮
1,3-二磷酸甘油酸
3-磷酸甘油酸
2-磷酸甘油酸 PEP
当饥饿时，由于血糖水平低，激素胰高血糖素释放，引 起cAMP的级联作用，使酶蛋白磷酸化（FBPase2活化），降低 F-2,6-BP；
当进食时，血糖水平较高，激素胰岛素释放，使F-2,6-BP 增加，激活PFK，加速酵解；同时F-2,6-BP的增加抑制果糖-
- 1,6-二磷酸酶活性，使糖异生作用受抑制。
消耗2ATP+2GTP
2XPEP 2丙酮酸
三、糖异生途径的意义
葡萄糖异生对人类以及其他动物是绝对需要的途径：人 脑对葡萄糖有高度依赖性。红细胞也需要葡萄糖。尤其 在饥饿状态下葡萄糖异生尤为重要；在机体处在剧烈运 动时，也需要非糖物质及时提供葡萄糖，以维持血糖水 平。
当油料种子萌发时，脂肪酸经乙酰CoA通过乙醛酸循环
第六节 单糖的生物合成
高等植物葡萄糖的合成可有多个途径:
卡尔文循环 蔗糖、淀粉的降解 糖异生
动物体内葡萄糖的合成途径：
糖原的降解 糖异生
一、糖异生的概念
由丙酮酸、草酰乙酸、乳酸等非糖物 质转变成葡萄糖的过程称为糖异生。
糖异生研究中最直接的证据来自动物实验： 大鼠禁食24小时，肝中糖原从7% 1%，若喂乳 酸、丙酮酸等糖原的量会增加。
当饥饿时，由于血糖水平低，激素胰高血糖素释放，引
起cAMP的级联作用，使丙酮酸激酶发生磷酸化，从而失去活
性，抑制糖酵解。
糖异生与糖酵解作用的紧密相互调节防止了 二者共同进行时的无效循环。