§4-6 单糖的生物合成
高等植物葡萄糖的合成可有多个途径: 光合作用中的卡尔文循环(Calvin cycle) 蔗糖、淀粉的降解 糖异生作用
动物体内葡萄糖的合成途径: 糖元的降解 糖异生作用
一、 糖异生作用的概念
糖异生作用是由非糖物质(如丙酮酸、草酰乙酸、乳酸等)转变成(gluconeogenesis)葡萄糖的过程。 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
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。 ② 丙酮酸生成磷酸烯醇式丙酮酸 通过两部反应:
① 丙酮酸羧化酶催化丙酮酸羧化成草酰乙酸
丙酮酸羧化酶是一个生物素蛋白,需要乙酰CoA和Mg2+激活。 该酶定位于线粒体上,丙酮酸需经运载系统进入线粒体后才能羧化成草酰乙酸。
② 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化草酰乙酸形成PEP
2、1,6-二磷酸果糖转化成6-磷酸果糖 此反应由二磷酸果糖酯酶催化:
该酶是变构酶,受AMP、1,6-二磷酸果糖变构抑制,但受ATP、柠檬酸变构激活。
3、6-磷酸葡萄糖转化成葡萄糖 此反应由6-磷酸葡萄糖酯酶催化: 三、 糖异生作用的意义 1、
动物的糖异生作用在肝脏中进行,在缺氧条件下将生成的乳酸
清除并加以利用。 2、
植物的糖异生作用主要发生在油料作物种子萌发时,利用脂肪
酸通过乙醛酸循环异声成糖,转变为能量。
§4-7 蔗糖和多糖的生物合成
一、 糖核苷酸的作用及形成 1、
定义:葡萄糖和核苷通过磷酸二酯键结合的化合物称为糖核苷
酸,如UDPG。 2、 3、
种类:目前发现的糖核苷酸主要有UDPG、ADPG、GDPG。 作用:糖核苷酸是高等动植物体内合成双键和多糖时,葡萄糖
的活化形式与供体。 4、
形成:
二、 蔗糖的生物合成 蔗糖的合成有两条途径:
1、蔗糖合成酶:利用UDPG作为葡萄糖供体与果糖合成蔗糖: 该酶也可以利用ADPG、GDPG等作为葡萄糖供体。
在发育的谷类籽粒(外光合组织)中主要起蔗糖的分解作用。 2、磷酸蔗糖合成酶:使UDPG的葡萄糖转移到6-磷酸果糖上,形成磷酸蔗糖。
该酶在植物的光合组织中活性很高,是植物合成蔗糖的主要途径。 三、 淀粉的生物合成
光合作用旺盛时,叶绿体可直接合成和累积淀粉;外光合组织也可利用葡萄糖合成或通过蔗糖转化成淀粉。 <一>直链淀粉的合成 通过三种酶进行: 1、
淀粉磷酸化酶
引物是作葡萄糖的受体,它是含α-1,4糖苷键的葡萄多糖,最小为麦芽三糖。转移来的葡萄糖分子结合在引物外还原末端C4的羟基上。
该酶的作用主要是催化淀粉的分解。(植物细胞中无机磷浓度较高)。 2、D-酶
D-酶是一种糖苷转移酶,作用于α-1,4糖苷键,用来合成引物。 3、淀粉合成酶
主要以ADPG作为葡萄糖基供体。也可用UDPG作供体,但合成速度
较慢。
<二>支链淀粉的合成
先在淀粉合成酶作用下合成直链淀粉,再在Q酶作用下从直链淀粉的外还原端切下一个小寡聚糖片段(6~7个),并以α-1,6糖苷键连接到另一直链淀粉的外末端残基上。 四、 糖原的合成
动物肌肉和肝脏中的糖原的合成与植物淀粉合成的机制相似,但酶类不同,动物体内含有糖原合成酶,葡萄糖供体是UDPG。 进入肝脏的葡萄糖在葡萄糖激酶作用下生成6-磷酸葡萄糖,再转变成1-磷酸葡萄糖,1-;磷酸葡萄糖与UTP反应生成UDP-G,在糖原合成酶作用下,UDP的葡萄糖基转移给糖原引物生成糖原。