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糖类合成代谢知识思维导图，主要内容有：1.光合作用；2.糖异生作用；3.蔗糖和多糖的生物合成。
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糖类合成代谢
1. 光合作用
光合作用定义机制
光合作用：自然界绿色植物或光合细菌捕获光能并将其转变为化学能，并将二氧化碳和水等转变为有机化合物，释放氧气和硫等
为水时，是绿色植物将二氧化碳还原为糖并产生氧气的机制
为硫化氢时，是硫细菌等生物将二氧化碳还原成有机物并产生硫的机制
光合作用
光反应：光合色素将光能转变为化学能ATP,NADPH等物质
暗反应：利用光反应产生的ATP和NADPH,将二氧化碳还原成糖类等有机物
光合作用的意义
简答题
充分利用太阳能转变为化学能
合成有机物
改善大气成分，大气中氧气的重要来源
光反应
光合色素
光合单位
由几百个集光叶绿素或其他色素分子组成，收集入射光子，是通过诱导共振方式进行能量传递的单元
光系统
是一个完整的对光有吸收，光能传递和转换功能，并由多种色素和蛋白质组成的独立结构
光系统Ⅰ（PSⅠ）
中心色素分子吸收峰值为700nm，P700，位于面向基质的基粒片层表面，有利于磷酸化合成ATP，以及NADP+还原为NADPH
光系统Ⅱ(PSⅡ)
中心色素分子吸收峰值为680nm，P680,位于基粒片层靠近基粒内部紧密垛叠的膜层上
光合电子传递链
以植物为代表的叶绿体类囊体膜上有序地排列着电子传递体，两个光系统串联在其中。光驱动电子从水流向NADP+,水被氧化光解，释放出氧气，还原生成NADPH。
水的光解反应需要4个电子，不是一次性全部传递给p680+，p680一次只能接纳一个电子
卡尔文循环（C3途径）
途径中的最初产物是三碳化合物。C3植物以C3途径方式进行二氧化碳固定，同化的植物，如水稻，小麦，大豆，棉花，烟草，油菜等
二氧化碳的固定
是卡尔文循环的限速反应，关键酶Rubisco是双功能酶，催化羧化反应（游离的二氧化碳经酶促反应转变为有机物分子中的羧基），也可以催化加成反应 该酶位于叶绿体基质中，含量占叶片可溶性蛋白一半以上
二氧化碳的受体是核酮糖-1，5-二磷酸rupb，与二氧化碳结合，经不稳定的6c中间体，水解成两分子3PG，酶是核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶/加氧酶
羧化产物还原
在磷酸甘油酸激酶催化下，高能键转移，产生1，3-二磷酸甘油酸bpg（相似于糖酵解的逆向反应）
在磷酸甘油醛脱氢酶催化下，还原产生3-磷酸甘油醛。
所消耗ATP NADPH来自光合作用的光反应
受体再生
3-磷酸甘油醛转变为循环最开始二氧化碳的受体RuBP
磷酸丙糖作为代谢转折点，除了参与卡尔文循环还转化为淀粉，作为植物储存形式备用，转运到细胞质中先形成蔗糖再转移到植物生长的区域，在发育的叶片中想当一部分磷酸丙糖转移到细胞质中，进入糖酵解、三羧酸TCA循环等途径，进入EMP,TCA循环等途径为生物提供能量
磷酸丙糖在转酮酸和辅酶tpp 镁离子作用下，将酮糖供体果糖-6-磷酸的羟乙醛基转移给受体3-磷酸甘油醛，形成E4P和Xu5p
醛缩酶将E4p和磷酸二羟丙酮缩合，形成七碳糖sbp 景天庚酮糖-1，7-二磷酸，在sbpase酶作用下（光调节酶也是植物特有酶）水解sbp去除一个磷酰基，生成s7p 景天庚酮糖-7-磷酸。
转羟乙醛酶催化酮糖供体，将羟乙醛基转移到醛糖受体3-磷酸甘油醛产生R5P和Xu5p
再经异构酶作用xu5p经磷酸核酮糖差向异构酶催化，c3的羟基位置改变 变成ru5p，r5p经磷酸核糖异构酶催化，醛糖变为酮糖Ru5p
在磷酸核酮糖激酶作用下，消耗一个atp，产生1，5-二磷酸核酮糖rubp，完成了受体再生
同化一份子二氧化碳消耗3分子ATP个两分子NADPH
C4途径
固定，浓缩和转运二氧化碳到C3途径所在的维管束鞘细胞中，使其中的二氧化碳浓度升高，提高光合作用速率。C4途径：二氧化碳固定最初产物是四碳二羧酸，通过C4途径固定，同化二氧化碳的植物成为C4植物，如玉米，甘蔗，高粱，狼尾草，苋菜。
C4途径与C3途径的关系
差异在于暗反应阶段：C3植物的二氧化碳固定及碳素同化途径均在叶肉细胞的叶绿体中进行。C4植物的二氧化碳固定先在靠近叶表面的叶肉细胞进行，再经C4途径的四碳二羧酸转移，把二氧化碳运输到叶片内部维管束鞘细胞的叶绿体中，在进行卡尔文循环。C4植物碳同化过程应包括C4途径和C3途径
C4途径中主要的酶促反应
C4途径二氧化碳的最初受体是一种三碳化合物→磷酸烯醇丙酮酸PEP,在PEP羧化酶催化下固定二氧化碳，生成草酰乙酸OAA,在叶肉细胞质中进行。(PEP羧化酶是一种调节酶，被二氧化碳固定反应的产物OAA所抑制。
2.糖异生作用
以非糖有机物作为前体合成为葡萄糖的过程，是植物，动物肝脏体内一种重要的单糖合成途径。
糖异生途径
几乎为EMP的逆转途径但绕过EMP三处不可逆反应
丙酮酸→磷酸烯醇丙酮酸
丙酮酸从细胞质进入线粒体后 在丙酮酸羧酸酶的催化下，消耗ATP，以生物素作为二氧化碳的载体，使丙酮酸羧化产生草酰乙酸，在磷酸烯醇丙酮酸羧激酶催化下，草酰乙酸脱羧并获得能量，转变成PEP。
果糖-1，6-二磷酸→果糖-6-磷酸
采用水解酶，生成F6P和Pi
葡糖-6-磷酸→葡萄糖
采用水解酶G6Pase(在高等生物体内，存在于光面内质网上，G6P必须先从细胞质转移到内质网中），生成G和Pi,
糖异生总反应式
糖酵解与糖异生区别
AMP/ATP的比例影响两种代谢 →制约
高水平ATP抑制EMP途径，糖异生加速进行。反之，AMP激活磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的活性，促进EMP途径和三羧酸循环进行，糖异生途径的酶活性下降，糖异生作用受阻
乳酸产生和有效利用→协调
肝利用乳酸等非糖有机物合成葡萄糖，更新肝糖原，补充血糖和组织中的葡萄糖。动物体内这种乳酸的产生和异生为葡萄糖的循环过程为乳酸循环
调节物和信号分子对两种代谢途径的协调→制约
果糖-2，6-二磷酸对EMP途径关键酶磷酸果糖激酶有强烈激活作用，对糖异生途径的关键酶果糖-1，6-二磷酸酶有抑制作用
生物学意义
一个十分重要的生物合成葡萄糖的途径
在饥饿或剧烈运动造成糖原下降后，糖异生能使酵解产生的乳酸，脂肪分解，产生的甘油以及生糖氨基酸中间产物重新合成糖，这对满足组织对糖的需要很重要
促进脂肪氧化分解，供应能量
动物体内以乳酸为原料，消耗四个高能磷酸键
蔗糖和多糖的生物合成
糖核苷酸的作用
在双糖，多糖或糖蛋白等复合糖合成过程中，作为参与延长糖链的单糖基活化形式或供体。
子主题
蔗糖的生物合成
磷酸蔗糖合酶途径
存在于光合组织的细胞质中，被认为植物合成蔗糖的主要途径，第一步可逆，第二步不可逆，总趋势向合成蔗糖方向进行。
蔗糖合酶途径
可逆反应向蔗糖分解，弄形成糖核苷酸方向进行，产生的糖核苷酸ADPG为淀粉合成提供活化的单糖基。主要用途是蔗糖向淀粉转变，形成糖核苷酸
淀粉和糖原的生物合成
直链淀粉的生物合成
淀粉合酶
直链淀粉延长的主要酶类，以糖核苷酸ADPG等为原料，将活化的葡萄基转移到引物上，引物是糖基受体，由3个以上的葡糖基以a-1,4糖苷键连接成麦芽三糖或寡糖或直链淀粉，延长葡聚糖链，每次反应将ADPG的G加在引物的非还原性末端
D酶
在马铃薯和大豆中有发现，作为一种糖苷键转移酶，作用在a-1,4糖苷键，转移的基因主要是麦芽糖残基，催化底物是葡萄糖，麦芽多糖，起加成反应作用。在不消耗额外ATP的情况下，催化产生两个G3引物。以麦芽三糖为底物，可催化产生麦芽五糖和葡萄糖。
蔗糖转化为淀粉
蔗糖运输到非光合组织，通过酶的催化转变为淀粉
淀粉磷酸化酶
淀粉磷酸化酶是转移酶类，转移基团葡糖基，将G1P的葡糖基转移到淀粉非还原性末端的羟基上，淀粉以a-1，4糖苷键连接形式增加一个葡糖基
支链淀粉的生物合成
支链淀粉是通过淀粉合酶与Q酶（催化直链淀粉a-1，4糖苷酸断裂，又催化a-1，6糖苷键连接）等共同作用而合成的，先进行直链淀粉合成，在Q酶作用下从直链淀粉的非还原端末端切下一含6-7个葡糖残基的寡糖片段。将该片段寡糖转移到淀粉中某一葡糖残基上
糖原的生物合成
UDPG焦磷酸化酶作用下，反应不可逆单向进行，有利于UDPG形成，UDPG有利于单糖基供给糖原合成。
由c6合成糖原，主要合成在肝脏肌肉
