糖代謝-糖原的分解和生物合成.ppt

GlycogenBreakdownandSynthesis 第六節(jié)糖原的分解和生物合成 掌握糖原的分解和生物合成途徑及其關(guān)鍵酶 掌握糖原代謝的調(diào)控因素 第六節(jié)糖原的分解和生物合成 糖原的生物學(xué)意義糖原的分解 glycogenbreakdown 糖原的生物合成 glycogensynthesis 糖原代謝的調(diào)控 第六節(jié)糖原的分解和生物合成 糖原 glycogen 是動(dòng)物細(xì)胞中葡萄糖的儲(chǔ)存形式 易于動(dòng)員的的能量貯存物質(zhì) 糖原是葡萄糖以 1 4 糖苷鍵和 1 6 糖苷鍵連接起來(lái)的多糖 糖原以顆粒狀態(tài)存在 約10 40nm 主要儲(chǔ)存于肝臟 肝糖原 和肌肉組織 肌糖原 細(xì)胞質(zhì)中 糖原顆粒中包含 糖原 催化糖原合成和降解酶類 調(diào)節(jié)蛋白 第六節(jié)糖原的分解和生物合成 細(xì)胞溶膠 糖原的生物學(xué)意義是在肝臟和骨骼肌中作為容易動(dòng)員的能量貯存物質(zhì) 糖原是葡萄糖的一種高效的貯能形式 糖原 G 1 P G 6 P 31 33 個(gè)ATPG G 6 P G 1 P UDPG 糖原 貯能效益 97 選擇糖原作為不可缺少的貯能物質(zhì)的三重意義 動(dòng)員迅速 無(wú)氧分解 能分解成葡萄糖 維持血糖正常水平 二糖原分解代謝 需要三種酶參與 1 糖原磷酸化酶 glycogenphosphorylase 糖原 n個(gè)殘基 Pi磷酸化酶 磷酸吡哆醛 PLP 糖原 n 1個(gè)殘基 G 1 P2ATP2ADP磷酸化酶b磷酸化酶激酶磷酸化酶a 無(wú)活性 二聚體 磷蛋白 磷酸酶1 PP1 活性 二聚體 磷酸化部位 磷酸化酶每個(gè)亞基上的Ser14 glycogenolysis 極限糊精 limitdextrin 磷酸化酶對(duì)糖原磷酸解后形成的具有許多短分支鏈的多糖分子 糖原脫支酶 糖基轉(zhuǎn)移酶 轉(zhuǎn)移葡萄糖基 雙功能酶 脫支酶 催化 1 6糖苷鍵斷裂3 磷酸葡萄糖變位酶 phosphoglucomutase G 1 P磷酸葡萄糖變位酶G 6 PEMP等G 6 P葡萄糖 6 磷酸酶Glc Pi血液葡萄糖 6 磷酸酶 存在于肝 腎 小腸細(xì)胞光滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜內(nèi)側(cè) 肌肉和腦中不存在 所以肝糖原可以調(diào)節(jié)血糖水平 而肌糖原不能調(diào)節(jié)血糖 2 糖原脫支酶 glycogendebranchingenzyme 產(chǎn)物為葡萄糖 一條肽鏈上具有兩種酶活力 1 6 糖苷酶 糖原分解圖示 G 6 P H2O 復(fù)習(xí) 課外閱讀 糖原 H3PO4 磷酸解 磷酸化酶 脫支酶 G 1 P G 6 P 糖酵解 少量G H2O 水解 肝細(xì)胞 復(fù)習(xí) P182 PitransporterT2 GlctransporterT3 三糖原的生物合成 糖基的直接供體 UDPG 尿苷二磷酸葡萄糖 1 UDP 葡萄糖焦磷酸化酶 G 1 P UTPUDPG焦磷酸化酶UDPG PPi催化單糖基的活化 形成糖核苷二磷酸 為各種聚糖形成時(shí) 提供糖基和能量 動(dòng)物細(xì)胞 UDPG 糖原植物細(xì)胞 UDPG 蔗糖ADPG 淀粉GDPGUDPG 2 糖原合酶 glycogensynthase 生糖原蛋白 糖原引物蛋白 glycogenin 自動(dòng)催化 autocatalysis UDPG 生糖原蛋白 Tyr OH生糖原蛋白生糖原蛋白 Tyr 8個(gè)糖殘基的引物糖原合酶糖鏈催化 1 4 糖苷鍵合成生糖原蛋白形成了糖原分子的核心 core 糖原顆粒的數(shù)目取決于生糖原蛋白的分子數(shù)目3 糖原分支酶 glycogenbranchingenzyme 即淀粉1 4 1 6轉(zhuǎn)葡糖基酶 糖基4 6 轉(zhuǎn)移酶催化形成 1 6 糖苷鍵支鏈結(jié)構(gòu) 生糖原蛋白 Tyr OH UDPG 糖核苷酸的生成 課外閱讀 糖原合酶催化的反應(yīng) UDPG UDP 糖原 n個(gè)Glc殘基 糖原 n 1 課外閱讀 課外閱讀 糖原新分支的形成 糖原核心 糖原核心 糖原核心 糖原核心 非還原性末端 1 4糖苷鍵 糖原分支酶 11個(gè)Glcresidues 4個(gè)Glcresidues 6 7個(gè)Glcresidues G 1 P UDP G 糖原 UTP PPi UDPG 焦磷酸化酶 引物 糖原合酶分支酶 糖原的生物合成 引物 生糖原蛋白 結(jié)合有一個(gè)寡糖鏈的多肽酶 UDP 葡萄糖焦磷酸化酶糖原合酶糖原分支酶糖基供體 UDPG UDPG G UTP PPi UDPG 焦磷酸化酶 引物 糖原合酶分支酶 糖原 磷酸化酶 脫支酶 G 1 P G 6 P H3PO4 EMP途徑 三糖原代謝的調(diào)節(jié) 一 糖原分解與合成的協(xié)調(diào)控制 1限速酶 磷酸化酶 糖原分解 糖原合酶 糖原合成 2調(diào)節(jié)方式 1 共價(jià)調(diào)節(jié) 磷酸化 去磷酸化 效果相反磷酸化酶b 非活性 磷酸化磷酸化酶a 活性 糖原合酶a 活性 去磷酸化糖原合酶b 非活性 激酶 磷蛋白磷酸酶1PP1 磷蛋白磷酸酶1phosphoproteinphosphatase1 PP1蛋白磷酸酶1proteinphosphatase 1 課外閱讀 2 受別構(gòu)調(diào)節(jié) AMP 肌肉 ATP G 6 P 肌肉 Glc 肝臟 PP1 磷酸化酶b激酶 磷酸化酶a 鈍化的T態(tài) 磷酸化酶b 鈍化的T態(tài) 磷酸化酶b 活化的R態(tài) 磷酸化酶a 活化的R態(tài) 磷蛋白磷酸酶1 2 激素的調(diào)節(jié)作用 1 腎上腺素 胰高血糖素的調(diào)節(jié)作用 促進(jìn)糖原分解 升血糖 胰高血糖素 胰島 細(xì)胞分泌 29肽 主要作用于肝臟 不促進(jìn)肌糖原分解 腎上腺素及正腎上腺素 作用于肌肉及其它組織 OHHO CH CH2 NH2 XOH X CH3 腎上腺素X H 正腎上腺素 Ser Pi 糖原合成和分解有關(guān)酶的修飾 去修飾情況 激素對(duì)肝糖原合成與分解的調(diào)控 意義 由于酶的共價(jià)修飾反應(yīng)是酶促反應(yīng) 只要有少量信號(hào)分子 如激素 存在 即可通過(guò)加速這種酶促反應(yīng) 而使大量的另一種酶發(fā)生化學(xué)修飾 從而獲得放大效應(yīng) 這種調(diào)節(jié)方式快速 效率極高 腎上腺素或胰高血糖素 1 腺苷酸環(huán)化酶 無(wú)活性 腺苷酸環(huán)化酶 活性 2 ATP cAMP R cAMP 3 蛋白激酶 無(wú)活性 蛋白激酶 活性 4 磷酸化酶激酶 無(wú)活性 磷酸化酶激酶 活性 5 磷酸化酶b 無(wú)活性 磷酸化酶a 活性 6 糖原 6 磷酸葡萄糖 1 磷酸葡萄糖 葡萄糖 血液 腎上腺素或胰高血糖素 1 108 葡萄糖 4 5 6 課后復(fù)習(xí) 2 胰島素的調(diào)節(jié)作用 Insulin 胰島 細(xì)胞分泌的蛋白激素 刺激糖原合成 降血糖 缺乏時(shí) 出現(xiàn)糖尿病 是胰島素受體 2 2 的 亞基 也稱蛋白磷酸酶1或PP1 催化從酶上水解下磷酸基 CaseinkinaseII 糖原的分解和生物合成途徑及其關(guān)鍵酶 糖原代謝的調(diào)控因素 第六節(jié)糖原的分解和生物合成 第七節(jié)寡糖合成和分解與糖醛酸途徑 一 乳糖的合成 UDPG Gal 1 P半乳糖 1 P尿苷酰轉(zhuǎn)移酶UDP Gal G 1 P正常組織 半乳糖基轉(zhuǎn)移酶UDP Gal N 乙酰 葡萄糖胺 D 半乳糖 N 乙酰 葡萄糖胺哺乳期乳腺組織 產(chǎn)生 乳清蛋白 乳清蛋白 半乳糖基轉(zhuǎn)移酶 乳糖合酶 UDP Gal D 葡萄糖 D 乳糖 UDP 自學(xué) 二乳糖的分解 乳糖酶附著于小腸上皮細(xì)胞的外表面乳糖乳糖酶D 半乳糖 D 葡萄糖H2O乳糖不耐癥 成年后乳糖酶活性下降或消失 乳糖不能被利用 而導(dǎo)致腹脹 腹瀉等臨床癥狀 自學(xué) 三糖蛋白的生物合成 一 糖蛋白糖鏈生物合成的特點(diǎn) N 糖鏈的合成是和肽鏈的生物合成同時(shí)進(jìn)行 O 糖鏈的合成是在肽鏈合成后 對(duì)肽鏈進(jìn)行修飾加工時(shí)將糖基逐個(gè)連接上去的 糖基轉(zhuǎn)移酶催化 糖基供體 核苷二磷酸形式 UDPG UDP Man 長(zhǎng)醇焦磷酸 dolicholpyrophosphate DPP 形式DPP Man DPP GlcNAc 肽鏈上 第一個(gè) 糖基接受位點(diǎn) 特定的氨基酸如 Asn Ser Thr Hyl Hyp Tyr 自學(xué) 二 糖蛋白寡糖鏈生物合成1N 連寡糖的生物合成開(kāi)始合成是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)行 隨后又在高爾基體內(nèi)加工大約分4步合成 1 合成以酯鍵相連的寡糖前體 2 將前體轉(zhuǎn)移到正在增長(zhǎng)著的肽鏈上 3 除去前體的某些糖單位 4 在剩余的寡糖核心上再加入另外的糖分子2O 連寡糖的生物合成先合成蛋白質(zhì)的多肽鏈 然后合成寡糖鏈 即翻譯后加工形成 O 連寡糖部分在高爾基體合成 在相應(yīng)肽鏈的Ser或Thr殘基上依次加入所需的單糖單位 Ser Thr在肽鏈中的位置與肽鏈的二 三級(jí)結(jié)構(gòu)有關(guān) 自學(xué) 三 糖蛋白糖鏈的分解代謝在溶酶體中進(jìn)行 蛋白水解酶和糖苷酶1N 連蛋白的水解先水解裸露在糖鏈外的肽鏈 水解糖鏈核心 當(dāng)糖鏈和肽鏈分開(kāi)后 兩部分則分別進(jìn)行水解2O 連蛋白的水解根據(jù)糖鏈的密集程度不同 其多肽鏈和寡糖鏈水解的先后也不同 但也可同時(shí)進(jìn)行 自學(xué) 四糖醛酸途徑 glucuronicacidcycle 一 糖醛酸途徑的生理意義 二 糖醛酸途徑 glucuronicacidcycle UTPPPiG 6 PG 1 PUDPG差向異構(gòu)酶UDP 葡萄糖醛酸UDP 艾杜糖醛酸 L 古洛糖酸 L 抗壞血酸 5 P 木酮糖 HMS D 葡萄糖醛酸 合成多種粘多糖 如肝素 硫酸軟骨素 透明質(zhì)酸等 與藥物或氨基 巰基異物結(jié)合 解毒作用 UDP 葡萄糖脫氫酶 2NADH 糖醛酸途徑 課外閱讀 第八節(jié)糖代謝紊亂 糖代謝紊亂 因糖代謝調(diào)節(jié)失常 或者先天性缺失某種糖代謝過(guò)程中的酶而導(dǎo)致的糖代謝異常 一 先天性糖代謝酶的缺陷病 1 半乳糖血癥 先天缺乏1 磷酸 半乳糖尿苷酰轉(zhuǎn)移酶 無(wú)法將半乳糖 1 P轉(zhuǎn)變?yōu)閁DP 半乳糖而進(jìn)入EMP 血中半乳糖增多 出現(xiàn)半乳糖尿 患兒吃乳后嘔吐 腹瀉 肝腫大 生長(zhǎng)遲緩 智力遲鈍 繼續(xù)攝入會(huì)中毒死亡 血液中毒物之一為半乳糖醇 可在眼晶狀體內(nèi)積累 形成白內(nèi)障 自學(xué) 2 丙酮酸激酶缺乏 不能正常的進(jìn)行酵解 產(chǎn)物不能正常進(jìn)入TCA循環(huán) ATP減少 離子泵不能正常工作 細(xì)胞不能維持正常離子濃度而腫脹 破裂 出現(xiàn)溶血性貧血 3 粘多糖過(guò)多癥 缺少 艾杜糖醛酸水解酶 粘多糖過(guò)量積聚 骨質(zhì)缺損 角膜渾濁 面容奇異 智力遲鈍 4 糖原病 病人缺少糖原合成或分解的酶 至少發(fā)現(xiàn)12種 如 缺少肌肉糖原磷酸化酶 V型 血糖正常 肌糖原增加 肌肉痛不能劇烈運(yùn)動(dòng) 5 其它先天性糖代謝病 自學(xué) 糖原累積癥P194 自學(xué) 二 低血糖癥 hypoglycemia 1 病因 胰島素分泌過(guò)多或治療上胰島素使用過(guò)量腎上腺皮質(zhì)或腦垂體機(jī)能衰退長(zhǎng)期不能進(jìn)食嚴(yán)重肝臟疾病2 癥狀 低血糖 血糖濃度低于60 70mg 100ml低血糖昏迷 休克 血糖濃度低于45mg 100ml 自學(xué) 1 高血糖及糖尿 空腹時(shí)血糖濃度超過(guò)7 22mmol L Folin 吳法 稱為高血糖 hyperglycemia 血糖超過(guò)腎糖閾8 89 9 99mmol L時(shí)則出現(xiàn)尿糖 正常人偶爾可以出現(xiàn)高血糖和糖尿 糖尿 尿中有明顯的葡萄糖或者其它糖類 2 生理性糖尿 生理上的暫時(shí)性變化引起 飲食性糖尿妊娠性糖尿腎上腺性糖尿病理性糖尿 三 糖尿病 diabetesmellitus 自學(xué) 3 真性糖尿病 胰島素缺乏或受體異常引起 先天性糖尿病后天病理性代謝失調(diào) 常見(jiàn)的糖尿病有兩類 即胰島素依賴型 I型 和非胰島素依賴型 II型 我國(guó)糖尿病患者以II型居多 糖尿病的病因 胰島 細(xì)胞功能減低 胰島素分泌量絕對(duì)或相對(duì)不足 或其靶細(xì)胞膜上胰島素受體數(shù)量不足 親和力降低或由于胰高血糖素分泌過(guò)量等 胰島 細(xì)胞功能減低的原因可能是多源性的 如基因遺傳缺陷 病毒感染和自身免疫反應(yīng)等 其中胰島素受體基因缺陷已被證實(shí)是II型糖尿病的病因之一 自學(xué) 患糖尿病時(shí) 可出現(xiàn)下列糖代謝紊亂 糖酵解和有氧氧化減弱 糖原合成減少 糖原分解增加 糖異生作用加強(qiáng) 糖轉(zhuǎn)化為脂肪減少 5 檢測(cè) 糖耐量試驗(yàn)人體處理所給予葡萄糖的能力稱為葡萄糖耐量 glucosetolerance 或耐糖現(xiàn)象 它是臨床上檢查糖代謝的常用方法 4 癥狀 糖尿病患者除表現(xiàn)出高血糖及糖尿外 尚有 三多一少 的癥狀 所謂 三多一少 即多食 多飲 多尿和體重減輕 嚴(yán)重糖尿病人還可出現(xiàn)酮血癥及酸中毒等 自學(xué) 自學(xué) 為什么說(shuō)6 磷酸葡萄糖是各條糖代謝途徑的交叉點(diǎn) 從葡萄糖 6 磷酸合成糖原所需的能量是否等同于糖原降解為葡萄糖 6 磷酸需要的能量 3 從肝