结构生物化学第十五章 糖类
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一、糖的命名糖类是含多羟基的醛或酮类化合物,由碳氢氧三种元素组成的,其分子式通常以Cn(H2O)n 表示。
由于一些糖分子中氢和氧原子数之比往往是2:1,与水相同,过去误认为此类物质是碳与水的化合物,所以称为"碳水化合物"(Carbohydrate)。
实际上这一名称并不确切,如脱氧核糖、鼠李糖等糖类不符合通式,而甲醛、乙酸等虽符合这个通式但并不是糖。
只是"碳水化合物"沿用已久,一些较老的书仍采用。
我国将此类化合物统称为糖,而在英语中只将具有甜味的单糖和简单的寡糖称为糖(sugar)。
二、糖的分类根据分子的聚合度分,糖可分为单糖、寡糖、多糖。
也可分为:结合糖和衍生糖。
1.单糖单糖是不能水解为更小分子的糖。
葡萄糖,果糖都是常见单糖。
根据羰基在分子中的位置,单糖可分为醛糖和酮糖。
根据碳原子数目,可分为丙糖,丁糖,戊糖,己糖和庚糖。
2.寡糖寡糖由2-20个单糖分子构成,其中以双糖最普遍。
寡糖和单糖都可溶于水,多数有甜味。
3.多糖多糖由多个单糖(水解是产生20个以上单糖分子)聚合而成,又可分为同聚多糖和杂聚多糖。
同聚多糖由同一种单糖构成,杂聚多糖由两种以上单糖构成。
4.结合糖糖链与蛋白质或脂类物质构成的复合分子称为结合糖。
其中的糖链一般是杂聚寡糖或杂聚多糖。
如糖蛋白,糖脂,蛋白聚糖等。
5.衍生糖由单糖衍生而来,如糖胺、糖醛酸等。
三、糖的分布与功能1.分布糖在生物界中分布很广,几乎所有的动物,植物,微生物体内都含有糖。
糖占植物干重的80%,微生物干重的10-30%,动物干重的2%。
糖在植物体内起着重要的结构作用,而动物则用蛋白质和脂类代替,所以行动更灵活,适应性强。
动物中只有昆虫等少数采用多糖构成外骨胳,其形体大小受到很大限制。
在人体中,糖主要的存在形式:(1)以糖原形式贮藏在肝和肌肉中。
糖原代谢速度很快,对维持血糖浓度衡定,满足机体对糖的需求有重要意义。
(2)以葡萄糖形式存在于体液中。
糖类知识点总结笔记—生物化学一、概述1.糖类是多羟醛、多羟酮或其衍生物,或水解时能产生这些化合物的物质2.糖类的生物学作用●细胞的结构成分(纤维素、几丁质(壳多糖)和肽聚糖)●提供能量(植物淀粉,动物糖原)●在生物体内转变为其他物质(代谢的碳骨架)●作为细胞识别的信息分子(糖蛋白的糖链可能起着信息分子的作用)3.糖类的分类与命名●单糖: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●寡糖:2-10个单糖分子缩合并且以糖苷键相连(定义具有争议)●多糖:水解时产生20个以上单糖分子的糖类●同多糖(均一性多糖):水解时只产生一种单糖或单糖衍生物,如糖原、淀粉、壳多糖等●杂多糖(不均一性多糖):水解时产生一种以上的单糖或单糖衍生物,如透明质酸、半纤维素等●复合糖或糖复合物:糖类与蛋白质、脂质等生物分子形成的共价结合物如糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂等二、旋光异构1.D、L是一种相对构型,在氨基酸和糖类的构型标记中,一般采用这种方法,与旋光性无关2.旋光性用(+),(-)表示,物质的旋光性需要通过实验测得。
与D,L 构型无关3.手性指实物与镜像不能重合,具有手性的分子叫手性分子。
具有手性的分子具有旋光性4.手性碳原子,与四个不同基团相连的碳原子,与分子是否具有手性无关5.D、L构型由甘油醛(二羟丙酮)的构型决定(由其上的羟基位置决定)6.半缩醛碳原子称为异头碳原子,异头碳的羟基与末端手性碳原子的羟基具有相同取向的异构体称为α异头物。
7.差向异构体是非对映体8.开链单糖形成环状半缩醛时,最容易出现两种构型,吡喃型和呋喃型,一般两种构型都存在,D-葡萄糖主要以吡喃糖存在,更稳定。
三、单糖1.变旋现象:变旋现象是指许多单糖、新配制的溶液发生旋光度改变的现象。
变旋是由于分子立体结构发生某种变化的结果。
这是a和β异头物自发互变所导致2.α-D-葡萄糖和α-D-半乳糖是差向异构体3.单糖的性质●甜度通常用蔗糖作为参考物,以它为100,果糖几乎是它的两倍,其他天然糖均小于它●物理性质●几乎所有的单糖及其衍生物都有旋光性,许多单糖在水溶液中发生变旋现象。
第一章糖1.单糖(monosaccharide):不能被水解成更小分子的糖类。
2.寡糖(oligosaccharide):水解生成2-19个单糖分子的糖类。
3.多糖(polysaccharide):水解时产生20个以上单糖分子的糖类。
4.同多糖(homopolysaccharide):水解时只产生一种单糖或单糖衍生物的糖类。
5.杂多糖(heteropolysaccharide):水解时产生一种以上的单糖或/和单糖衍生物的糖类。
6.构型(configuration):分子中由于原子或基团间特有的固定的空间排列方式不同而使它呈现出不同的特定立体结构。
7.构象(conformation):由于分子中的某个原子(基团)绕C-C单键旋转而形成的不同的暂时性的易变的空间结构形式。
8.旋光率(specific rotation):单位浓度和单位长度下的旋光度。
9.对映体(diastereomer):一个不对称碳原子的取代基在空间里的两种取向是物体与镜像关系,并且两者不能重叠的两种旋光异构体。
10.差向异构体(epimer):又称表异构体,只有一个不对称碳原子上的基团排列方式不同的非对映异构体。
11.不对称碳原子(asymmetric carbon atom):与四个不同的原子或原子基团共价连接并因而失去对称性的四面体碳。
12.变旋现象(mutarotation):在溶液中,糖的链状结构和环状结构(α、β)之间可以相互转变,最后达到一个动态平衡,称为变旋现象。
13.异头物(anomer):单糖由支链结构变成环状结构后,羰基碳原子成为新的差向异构化,这种羰基碳上形成的差向异构体称为异头手性中心,导致C1物。
14.异头碳(anomeric carbon):在环状结构中,半缩醛碳原子称为异头碳。
15.糖苷(glycoside):环状单糖的半缩醛(或半缩酮)羟基与另一化合物发生缩合形成的缩醛(或缩酮)称为糖苷。
16.糖苷键(glycoside bond):糖基和配基之间的连键称为糖苷键。
中国海洋大学海洋生命学院生物化学习题2009年修订第十五章糖酵解一、选择题⒈关于酵解,下列叙述错误的是()A、Mg2+与ATP形成复合物Mg2+-ATP参加磷酸化反应;B、碘乙酸可抑制糖酵解进行;C、砷酸盐可抑制糖酵解进行;D、2,3-二磷酸甘油酸作为辅助因子起作用;E、最重要的调节酶是磷酸果糖激酶⒉C1被同位素标记的葡萄糖分子经EMP途径降解为丙酮酸后,同位素标记可能出现在丙酮酸的哪一个C原子上?()A、C1;B、C2;C、C3;D、都可能;E、都不会⒊糖酵解中限速步骤有关的酶是()A、己糖激酶;B、磷酸果糖激酶;C、3-磷酸甘油醛脱氢酶;D、醛缩酶;E、丙酮酸激酶二、判断是非⒈发酵可以在活细胞外进行。
()⒉催化A TP分子中的磷酰基转移到受体上的酶称为激酶。
()⒊变位酶和差向异构酶是同工酶。
()⒋葡萄糖激酶受G-6-P负调节。
()⒌A TP是果糖磷酸激酶的别构抑制剂。
()⒍哺乳动物无氧时不能存活,因为葡萄糖酵解不能合成ATP。
()⒎2,6-二磷酸果糖是磷酸果糖激酶的别构活化剂,可消除ATP对它的抑制。
()三、填空题⒈糖酵解途径中的三个调节酶是、和。
⒉糖酵解途径中底物水平的磷酸化反应有和。
⒊1-磷酸果糖在磷酸果糖醛缩酶催化下可生成和。
⒋催化丙酮酸生成磷酸烯醇式丙酮酸的酶是,它需要和作为辅助因子。
⒌酶催化的反应是EMP途径中的第一个氧化反应,分子中的磷酸基团转移给ADP生成A TP,是EMP途径中的第一个ATP反应;EMP途径中第二次底物水平磷酸化是酶催化甘油酸-2-磷酸的分子内脱水反应,造成分子内能量重新排布,产生高能磷酸键,后者通过酶的作用将能量传给ADP生成ATP。
⒍葡萄糖的无氧分解只能产生分子A TP,而有氧分解可以产生分子ATP。
⒎丙酮酸脱氢酶系位于上,包括、、三种酶,其中酶被磷酸化后活性,该酶系含有、、、、、六种辅助因子,该酶系所催化的反应是葡萄糖有氧氧化过程中第一个产生的反应。
⒏糖酵解产生的NADH必须依靠系统或系统才能进入线粒体,分别转变为线粒体中的和。
大二生物化学十五章知识点第一章:生物大分子的结构与功能- 碳水化合物:由碳、氢和氧组成,分为单糖、双糖和多糖。
- 脂质:由甘油和脂肪酸组成,具有能量储存和保护器官的功能。
- 蛋白质:由氨基酸组成,具有结构、调节和催化反应等功能。
- 核酸:由核苷酸组成,包括DNA和RNA,携带和传递遗传信息。
第二章:蛋白质的结构与功能- 蛋白质的一级结构:由氨基酸的线性序列决定。
- 蛋白质的二级结构:包括α-螺旋和β-折叠。
- 蛋白质的三级结构:由氨基酸间的化学键和非共价键决定。
- 蛋白质的四级结构:由多个多肽链的组合形成功能性蛋白质。
- 蛋白质的功能:包括结构支持、催化反应、免疫防御等多种功能。
第三章:碳水化合物的代谢- 糖原的合成与分解:通过磷酸化和糖原合成酶进行。
- 糖酵解:将葡萄糖转化为乳酸或酒精和二氧化碳,产生ATP。
- 糖异生:通过合成途径将非糖物质转化为糖类。
第四章:脂质代谢- 脂类的消化吸收:通过胆汁酶和肠道酯酶进行。
- β-氧化:将脂肪酸分解为乙酰辅酶A,产生ATP。
- 胆固醇代谢:通过胆固醇酯酶和胆固醇酮还原酶进行。
第五章:核酸的结构与功能- DNA的结构:由磷酸、核苷碱和脱氧核糖组成,具有双螺旋结构。
- RNA的结构:由磷酸、核苷碱和核糖组成,具有单股结构。
- DNA的复制:通过DNA聚合酶进行,遵循配对规则。
- RNA的转录:通过RNA聚合酶进行,将DNA模板转录为RNA。
第六章:DNA的重组与修复- DNA的重组:通过基因组重组和DNA修饰实现。
- DNA的修复:包括直接修复、间接修复和重组修复。
第七章:蛋白质的合成与降解- 蛋白质的合成:通过转录和翻译实现。
- 蛋白质的降解:通过泛素—蛋白酶体途径和泛素—溶菌酶途径实现。
第八章:酶的分类与催化机制- 酶的分类:包括氧化还原酶、转移酶、水解酶等多种类型。
- 酶的催化机制:包括亲和力、酸碱催化和金属离子辅助等。
第九章:酶的调节与酶动力学- 酶的调节:包括竞争性抑制、非竞争性抑制和解离常数调节等。
糖类总结糖:基本概念、结构特征、生物功能、种类及资源性海洋多糖,研究方法;一.基本概念1.蛋白聚糖:一类特殊的糖蛋白,由一条或多条糖胺聚糖和一个核心蛋白共价连接而成。
:大量蛋白聚糖以连接蛋白连在透明质酸上形成的羽毛状或刷状结构。
3.糖胺聚糖:由含己糖醛酸(角质素除外)和己糖胺成分的重复二糖单位构成的不分枝长链聚合物。
4.糖蛋白:糖与蛋白质之间,以蛋白质为主,一定部位以共价键与若干糖分子相连构成的分子;总体性质更接近蛋白质,其上糖链不呈现双链重复序列。
5.多糖:由多个单糖分子缩合而成的化合物,同多糖为某一种单一的单糖或衍生物缩合而成,如淀粉、糖原、纤维素;杂多糖为由不同类型的单糖或衍生物组成如结缔组织中的透明质酸等。
:多指β-构型的N-乙酰葡糖胺一位碳与天冬酰胺的γ -酰胺N-原子共价连接而成的N-糖苷键;Asn多处于Asn-X-Thr/Ser序列,弱碱稳定,强碱水解;细菌中存在GalNAc-Asn;Glc-Asn连接形式。
::单糖的异头碳与羟基氨基酸的羟基O原子结合而成的糖苷键。
① Ser/Thr共价形成:碱不稳定;GalNAc-、GlcNAc-、Gal-、Man-、Xyl-、Ara②羟赖氨酸共价形成:碱稳定;β-Gal-Hyl和β-Ara(阿拉伯糖)-Hyl8.自然界中常见的单糖为D-葡萄糖。
二.结构特征1.麦芽糖由α-D-葡萄糖以α-1,4糖苷键构成蔗糖由α-D-葡萄糖和β-D-果糖以α-1,2糖苷键构成乳糖由α-D-葡萄糖和β-D-半乳糖以β-1,4糖苷键构成淀粉由D-葡萄糖构成直链由α-1,4糖苷键(加碘变蓝溶于热水),支链由α-1,6-糖苷键(加碘紫红不溶于水).糖原由α-D-葡萄糖以α-1,4糖苷键和α-1,6糖苷键构成(加碘红紫)纤维素由β-D-葡萄糖以β-1,4糖苷键构成(无分支)几丁质(甲壳素,壳多糖)由N-乙酰-D-氨基葡萄糖以β-1,4糖苷键构成PS:α-1,4糖苷键形成的为直链;α-1,6-糖苷键形成支链;α-1,2糖苷键会缩掉两个糖的醛基,使其失去还原性。
第一章糖一、糖的概念糖类物质是多羟基(2个或以上)的醛类(aldehyde)或酮类(Ketone)化合物,以及它们的衍生物或聚合物。
据此可分为醛糖(aldose)和酮糖(ketose)。
还可根据碳层子数分为丙糖(triose),丁糖(terose),戊糖(pentose)、己糖(hexose)。
最简单的糖类就是丙糖(甘油醛和二羟丙酮)由于绝大多数的糖类化合物都可以用通式Cn (H2O)n表示,所以过去人们一直认为糖类是碳与水的化合物,称为碳水化合物。
现在已经这种称呼并恰当,只是沿用已久,仍有许多人称之为碳水化合物。
二、糖的种类根据糖的结构单元数目多少分为:(1)单糖:不能被水解称更小分子的糖。
(2)寡糖:2-6个单糖分子脱水缩合而成,以双糖最为普遍,意义也较大。
(3)多糖:均一性多糖:淀粉、糖原、纤维素、半纤维素、几丁质(壳多糖)不均一性多糖:糖胺多糖类(透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素等) (4)结合糖(复合糖,糖缀合物,glycoconjugate):糖脂、糖蛋白(蛋白聚糖)、糖-核苷酸等(5)糖的衍生物:糖醇、糖酸、糖胺、糖苷三、糖类的生物学功能(1) 提供能量。
植物的淀粉和动物的糖原都是能量的储存形式。
(2) 物质代谢的碳骨架,为蛋白质、核酸、脂类的合成提供碳骨架。
(3) 细胞的骨架。
纤维素、半纤维素、木质素是植物细胞壁的主要成分,肽聚糖是细胞壁的主要成分。
(4) 细胞间识别和生物分子间的识别。
细胞膜表面糖蛋白的寡糖链参与细胞间的识别。
一些细胞的细胞膜表面含有糖分子或寡糖链,构成细胞的天线,参与细胞通信。
红细胞表面ABO血型决定簇就含有岩藻糖。
第一节单糖一、单糖的结构1、单糖的链状结构确定链状结构的方法(葡萄糖):a. 与Fehling试剂或其它醛试剂反应,含有醛基。
b. 与乙酸酐反应,产生具有五个乙酰基的衍生物。
c. 用钠、汞剂作用,生成山梨醇。
图2最简单的单糖之一是甘油醛(glyceraldehydes),它有两种立体异构形式(Stereoismeric form),图7.3。
第十五章代谢调节细胞代谢包括物质代谢和能量代谢。
细胞代谢是一个完整统一的网络,并且存在复杂的调节机制,这些调节机制都是在基因表达产物(蛋白质或RNA)的作用下进行的。
本章重点是:物质代谢途径的相互联系,酶活性的调节。
物质代谢途径的相互联系细胞代谢的基本原则是将各类物质分别纳入各自的共同代谢途径,以少数种类的反应转化种类繁多的分子。
不同代谢途径可以通过交叉点上关键的中间物而相互转化,其中三个关键的中间物是乙酰CoA、G-6-P、丙酮酸。
一、糖代谢与脂代谢的联系1、糖转变成脂糖经过酵解,生成磷酸二羟丙酮及丙酮酸。
磷酸二羟丙酮还原为甘油,丙酮酸氧化脱羧转变成乙酰CoA,合成脂肪酸。
2、脂转变成糖甘油经磷酸化为3-磷酸甘油,转变为磷酸二羟丙酮,异生为糖。
在植物、细菌中,脂肪酸转化成乙酰CoA,后者经乙醛酸循环生成琥珀酸,进入TCA,由草酰乙酸脱羧生成丙酮酸,生糖。
动物体内,无乙醛酸循环,乙酰CoA进入TCA氧化,生成CO2和H2O。
脂肪酸在动物体内也可以转变成糖,但此时必需要有其他来源的物质补充TCA中消耗的有机酸(草酰乙酸)。
糖利用受阻,依靠脂类物质供能量,脂肪动员,在肝中产生大量酮体(丙酮、乙酰乙酸、β-羟基丁酸)。
二、糖代谢与氨基酸代谢的关系1、糖的分解代谢为氨基酸合成提供碳架糖→ 丙酮酸→ α-酮戊二酸+ 草酰乙酸这三种酮酸,经过转氨作用分别生成Ala、Glu和Asp。
2、生糖氨基酸的碳架可以转变成糖凡是能生成丙酮酸、α—酮戊二酸、琥珀酸、草酰乙酸的a.a,称为生糖a.a。
Phe、Tyr、Ilr、Lys、Trp等可生成乙酰乙酰CoA,从而生成酮体。
Phe、Tyr等生糖及生酮。
三、氨基酸代谢与脂代谢的关系氨基酸的碳架都可以最终转变成乙酰CoA,可以用于脂肪酸和胆甾醇的合成。
生糖a.a的碳架可以转变成甘油。
Ser可以转变成胆胺和胆碱,合成脑磷脂和卵磷脂。
动物体内脂肪酸的降解产物乙酰CoA,不能为a.a合成提供净碳架。