文档介绍：第四章糖代谢
糖是有机体重要的能源和碳源。糖代谢包括糖的合成与糖的分解两方面。糖的最终来源都是植物或光合细菌通过光合作用将CO2和水同化成葡萄糖。除此之外糖的合成途径还包括糖的异生—非糖物质转化成糖的途径。在植物和动物体内葡萄糖可以进一步合成寡糖和多糖作为储能物质(如蔗糖、淀粉和糖元),或者构成植物或细菌的细胞壁(如纤维素和肽聚糖)。
在生物体内,糖(主要是葡萄糖)的降解是生命活动所需能量(如ATP)的来源。生物体从碳水化合物中获得能量大致分成三个阶段:在第一阶段,大分子糖变成小分子糖,如淀粉、糖元等变成葡萄糖;在第二阶段,葡萄糖通过糖酵解(糖的共同分解途径)降解为丙酮酸,丙酮酸再转变为活化的酰基载体—乙酰辅酶A;在第三阶段,乙酰辅酶A通过三羧酸循环(糖的最后氧化途径)彻底氧化成CO2,当电子传递给最终的电子受体O2时生成ATP。这是动物、植物和微生物获得能量以维持生存的共同途径。糖的中间代谢还包括磷酸戊糖途径、乙醛酸途径等。
新陈代谢概论
一、新陈代谢的意义
新陈代谢是生物最基本的特征之一。新陈代谢是指生物活体与外界环境不断交换物质的过程。机体从外界摄取营养物质,转化为机体自身需要的物质称为同化作用,是由小分子合成生物大分子,需要能量;而机体自身原有的物质的分解、排泄称为异化作用,是由生物大分子降解为生物小分子,最后分解成CO2和H2O,释放能量。异化作用释放的能量可供机体生理活动的需要。同化作用为异化作用提供物质基础,异化作用为同化作用提供能量基础。同化作用和异化作用是既对立又统一的矛盾的两个方面,两者相互联系、相互制约,互为基础。
生物机体的同化作用和异化作用都包含着一系列逐步进行的合成与分解的反应,称之为中间代谢反应。能量的释放与供应是逐步进行的,也是由许多中间代谢反应组成的。
机体与外界环境进行物质交换的过程称为物质代谢。在物质交换中伴随着能量的交换,也称为能量代谢。植物通过光合作用将太阳的光能转变为糖的化学能。当糖在体内进行分解代谢时,再将化学能释放出来,用于合成代谢,也可转变为机械能、光能、电能等各种形式的能,以满足生命活动的需要。同化作用和异化作用、物质代谢和能量代谢的相互关系可用图解表示如下:
各种生物的新陈代谢过程虽然复杂,却有共同的特点:绝大多数新陈代谢反应是在温和的条件下进行的;新陈代谢的一系列中间反应相互配合、有条不紊、彼此协调,又具有严格的顺序性;三大营养物质(糖、脂类、蛋白质)的分解具有共同途径,三者均先转化为丙酮酸,再经三羧酸循环氧化成CO2和水(见图6-1);具有高度的适应性和灵敏性的自动调节控制体系以适应内外条件的变化。
图6-1 生物获得能量的三个阶段
第二节双糖和多糖的酶促降解
一、蔗糖、麦芽糖和乳糖的酶促降解
(1)蔗糖的水解蔗糖的水解主要通过转化酶的作用,转化酶又称蔗糖酶(sucrase),它广泛存在于植物体内。所有的转化酶都是β-果糖苷酶。其作用如下:
转化酶
蔗糖+H2O────→葡萄糖+果糖
以上反应是不可逆的,因为蔗糖水解时放出大量的热能。
(2)乳糖的水解乳糖的水解由乳糖酶(又称为β-半乳糖苷酶)催化,生成半乳糖和葡萄糖:
乳糖酶
乳糖+H2O ────→半乳糖+葡萄糖
(3)麦芽糖的水解由麦芽糖酶催化1分子麦芽糖水解生成2分子葡萄糖:
麦芽糖酶
麦芽糖+H2O ────→ 2葡萄糖
二、淀粉(糖元)的酶促降解
淀粉可以通过两种不同的过程降解成葡萄糖。一个过程是水解,动物的消化或植物种子萌发时就是利用这一途径使多糖降解成糊精、麦芽糖、异麦芽糖和葡萄糖。其中的麦芽糖和异麦芽糖又可被麦芽糖酶和异麦芽糖酶降解生成葡萄糖。葡萄糖进入细胞后被磷酸化并经糖酵解作用降解。淀粉的另一个降解途径为磷酸降解过程。
(amylase)它又可分两种:一种称为
α-1,4-葡聚糖水解酶,又称为α-淀粉酶(α-amylase),是一种内淀粉酶(endoamy-lase),能以一种无规则的方式水解直链淀粉(amylose)内部的键,生成葡萄糖与麦芽糖的混合物,如果底物是支链淀粉(amylopectin),则水解产物中含有支链和非支链的寡聚糖类的混合物,其中存在α-l,6键。第二种水解酶称为α-1,4-葡聚糖基-麦芽糖基水解酶,又称为β-淀粉酶,是一种外淀粉酶(exoamylase),它作用于多糖的非还原性末端而生成麦芽糖,所以当β-淀粉酶作用于直链淀粉时能生成定量的麦芽糖。当底物为分支的支链淀粉或糖元时,则生成的产物为麦芽糖和多分枝糊精,因为此酶仅能作用于α-l,4键而不能作用于α-l,6键。淀粉酶在动物、植物及微生物中均存在。在动物中主要在消化液(唾液及胰液