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1、生物化学之 糖 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望1234糖的概念糖的概念糖的分类及其结构糖的分类及其结构糖的生理功能糖的生理功能糖原的合成与分解糖原的合成与分解糖糖一、糖的概念一、糖的概念 糖糖(carbohydrates)即即碳碳水水化化合合物物，其其化化学学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。糖糖 糖糖二、糖的分类及其结构二、糖的分类及其结构 根据其水解产物的情况，糖主要根据其水解产物的情况，糖主要
2、可分为以下四大类。可分为以下四大类。单糖单糖(monosacchride)寡糖寡糖(oligosacchride)多糖多糖(polysacchride)结合糖结合糖(glycoconjugate)葡萄糖葡萄糖(glucose)已醛糖已醛糖果糖果糖(fructose)已酮糖已酮糖 1.单糖：不能再水解的糖单糖：不能再水解的糖目目 录录半乳糖半乳糖(galactose)已醛糖已醛糖 核糖核糖(ribose)戊醛糖戊醛糖 目目 录录 2.寡糖寡糖常见的几种二糖有常见的几种二糖有麦芽糖麦芽糖 (maltose)葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖蔗蔗 糖糖(sucrose)葡萄糖葡萄糖 果糖果糖乳乳 糖糖(la
3、ctose)葡萄糖葡萄糖 半乳糖半乳糖能水解生成几分子单糖的糖，各单糖之间借能水解生成几分子单糖的糖，各单糖之间借脱水缩合的糖苷键相连。脱水缩合的糖苷键相连。3.多糖多糖 能水解生成多个分子单糖的糖。能水解生成多个分子单糖的糖。常见的多糖有常见的多糖有淀淀 粉粉(starch)糖糖 原原(glycogen)纤维素纤维素 (cellulose)淀粉淀粉 是植物中养分的储存形式是植物中养分的储存形式淀粉淀粉颗粒颗粒 糖原糖原 是动物体内葡萄糖的储存形式是动物体内葡萄糖的储存形式 纤维素纤维素 作为植物的骨架作为植物的骨架-1,4-糖苷键糖苷键4.结合糖结合糖 糖与非糖物质的结合物。糖与非糖物质的结
4、合物。糖脂糖脂(glycolipid)：是糖与脂类的结合物。是糖与脂类的结合物。糖蛋白糖蛋白(glycoprotein)：是糖与蛋白质的结合物。是糖与蛋白质的结合物。常见的结合糖有常见的结合糖有 三、糖的生理功能三、糖的生理功能1.氧化供能氧化供能如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、核苷等物质的原料。核苷等物质的原料。3.作为机体组织细胞的组成成分作为机体组织细胞的组成成分这是糖的主要功能。这是糖的主要功能。2.提供合成体内提供合成体内其他物质的原料其他物质的原料如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。四四
5、.糖原的合成与分解糖原的合成与分解(Glycogenesis and Glycogenolysis)1.糖糖 原原(glycogen)是动物体内糖的储存形式是动物体内糖的储存形式之一，是机体能迅速动用的能量储备。之一，是机体能迅速动用的能量储备。2.糖原储存的主要器官及其生理意义糖原储存的主要器官及其生理意义肌肉：肌糖原，肌肉：肌糖原，180 300g，主要供肌肉收，主要供肌肉收缩所需缩所需肝脏：肝糖原，肝脏：肝糖原，70 100g，维持血糖水平，维持血糖水平3.糖原的结构特点及其意义糖原的结构特点及其意义 (1)葡萄糖单元以葡萄糖单元以-1,4-糖苷糖苷 键形成长链。键形成长链。(2)约约1
6、0个葡萄糖单元处形成分枝，分枝处个葡萄糖单元处形成分枝，分枝处葡萄糖以葡萄糖以-1,6-糖苷键连接，分支增加，溶糖苷键连接，分支增加，溶解度增加。解度增加。(3)每条链都终止于一个非还原端每条链都终止于一个非还原端.非还原端增非还原端增多，以利于其被酶分解。多，以利于其被酶分解。4.糖原的合成代谢糖原的合成代谢（1）定义）定义:糖原的合成糖原的合成(glycogenesis)指由指由葡萄糖合成糖原的过程。葡萄糖合成糖原的过程。（2）合成部位）合成部位 组织定位：主要在肝脏、肌肉组织定位：主要在肝脏、肌肉 细胞定位：胞浆细胞定位：胞浆（3）糖原合成途径）糖原合成途径 葡萄糖磷酸化生成葡萄糖磷酸化
7、生成6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖ATP ADP 己糖激酶己糖激酶;葡萄糖激酶（肝）葡萄糖激酶（肝）葡萄糖葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖转变成磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 这步反应中磷酸基团转移的意义在于：由于延这步反应中磷酸基团转移的意义在于：由于延长形成长形成-1,4-糖苷键，所以葡萄糖分子糖苷键，所以葡萄糖分子C1上的半缩上的半缩醛羟基必须活化，才利于与原来的糖原分子末端醛羟基必须活化，才利于与原来的糖原分子末端葡萄糖的游离葡萄糖的游离C4羟基缩合。羟基缩合。半缩醛羟基与磷酸基之间形成
8、的半缩醛羟基与磷酸基之间形成的O-P键具有较键具有较高的能量。高的能量。1-磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖+UTP 尿苷尿苷 PPPPPi UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 *UDPG可看作可看作“活性葡萄糖活性葡萄糖”，在体内充作葡萄糖供体。在体内充作葡萄糖供体。尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖(uridine diphosphate glucose,UDPG)1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖2Pi+能量能量 -1,4-糖苷键式结合糖苷键式结合糖原糖原n+UDPG 糖原糖原n+1+UDP 糖原合酶糖原合酶(glycogen synthase)UDP UTP ADP AT
9、P 核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶*糖原糖原n 为原有的细胞内的较小糖原分子，称为为原有的细胞内的较小糖原分子，称为糖原引物糖原引物(primer)，作作为为UDPG 上葡萄糖基的接受体。上葡萄糖基的接受体。（4）糖原分枝的形成糖原分枝的形成 分分 支支 酶酶 (branching enzyme)-1,4-糖苷键糖苷键 -1,6-糖苷键糖苷键 近近来来人人们们在在糖糖原原分分子子的的核核心心发发现现了了一一种种名名为为glycogenin的的蛋蛋白白质质。Glycogenin可可对对其其自自身身进进行行共共价价修修饰饰，将将UDP-葡葡萄萄糖糖分分子子的的C1结结合合到到其其酶酶分分子子的的酪酪
10、氨氨酸酸残残基基上上，从从而而使使它它糖糖基基化化。这这个个结结合合上上去的葡萄糖分子即成为糖原合成时的引物。去的葡萄糖分子即成为糖原合成时的引物。糖原合成过程中作为引物的第一个糖糖原合成过程中作为引物的第一个糖原分子从何而来？原分子从何而来？二、糖原的分解代谢二、糖原的分解代谢 *定义定义*亚细胞定位：亚细胞定位：胞胞 浆浆 *肝糖元的分解肝糖元的分解 糖原糖原n n+1 +1 糖原糖原n+1-n+1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸化酶磷酸化酶 1.1.糖原的磷酸解糖原的磷酸解糖原分解糖原分解(glycogenolysis)习惯上指肝糖原习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。分解成为葡萄糖的过程。
11、脱枝酶脱枝酶 (debranching enzyme)2.脱枝酶的作用脱枝酶的作用 转移葡萄糖残基转移葡萄糖残基水解水解-1,6-糖苷键糖苷键 磷磷 酸酸 化化 酶酶 转移酶活性转移酶活性 -1,6糖苷糖苷酶活性酶活性 目目 录录 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 3.1-磷酸葡萄糖转变成磷酸葡萄糖转变成6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 4.6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶 （肝，肾）（肝，肾）葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 *肌糖原的分解肌糖原的分解肌糖原分解的前三步反应与肝糖原分解过程相
12、肌糖原分解的前三步反应与肝糖原分解过程相同，但是生成同，但是生成6-磷酸葡萄糖之后，由于肌肉组磷酸葡萄糖之后，由于肌肉组织中织中不存在葡萄糖不存在葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶，所以生成的，所以生成的6-6-磷磷酸葡萄糖不能转变成葡萄糖释放入血，提供血酸葡萄糖不能转变成葡萄糖释放入血，提供血糖，而只能进入酵解途径进一步代谢。糖，而只能进入酵解途径进一步代谢。肌糖原的分解与合成与肌糖原的分解与合成与乳酸循环乳酸循环有关。有关。G-6-P的代谢去路的代谢去路G（补充血糖）（补充血糖）G-6-P F-6-P（进入酵解途径）（进入酵解途径）G-1-PGn（合成糖原）（合成糖原）UDPG 6-磷酸葡萄糖内酯磷酸葡萄糖内酯（进入磷酸戊糖途径）（进入磷酸戊糖途径）葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸（进入葡萄糖醛酸途径）（进入葡萄糖醛酸途径）小小 结结 反应部位：胞浆反应部位：胞浆 3.糖原的合成与分解总图糖原的合成与分解总图UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 G-1-P UTP UDPG PPi 糖原糖原n+1 UDP G-6-P G 糖原合酶糖原合酶 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 己糖己糖(葡萄糖葡萄糖)激酶激酶 糖原糖原n Pi 磷酸化酶磷酸化酶 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶（肝）磷酸酶（肝）糖原糖原n 谢谢！谢谢！