《生物化學(xué)》教學(xué)課件 09章糖代謝3

第六節(jié)

糖原的合成與分解

GlycogenesisandGlycogenolysis糖原(glycogen，Gn)

具分支結(jié)構(gòu)的葡萄糖多聚物，是動物體內(nèi)糖的儲存形式之一，是機(jī)體能迅速動用的能量儲備。

糖原顆粒：糖原；合成、降解酶，調(diào)節(jié)蛋白糖原儲存的主要器官及其生理意義肌肉：肌糖原，主要供肌肉收縮所需

肝臟：肝糖原，維持血糖水平糖原的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)葡萄糖單元以α-1,4-糖苷鍵形成長鏈。約8-12個(gè)葡萄糖單元處形成分支(α-1,6-糖苷鍵)，分支增加溶解度。每條鏈都終止于一個(gè)非還原端。非還原端增多，以利于其被酶分解。糖原結(jié)構(gòu)一、糖原的降解（glycogenolysis

）糖原主鏈的斷裂

糖原磷酸化酶：糖原磷酸解（非還原端）糖原降解限速酶AMP別構(gòu)激活劑；ATP,葡萄糖-6-磷酸別構(gòu)抑制劑磷酸化活性狀態(tài)；去磷酸化非活性狀態(tài)糖原n+1糖原n+葡萄糖-1-磷酸糖原磷酸化酶糖原降解從非還原端開始逐個(gè)切除葡萄糖糖原磷酸化酶裂解α-1,4-糖苷鍵去分支酶

(debranchingenzyme)磷酸化酶轉(zhuǎn)移酶活性α-1,6糖苷酶活性2.糖原的去分支作用①轉(zhuǎn)移葡萄糖殘基②水解-1,6-糖苷鍵葡萄糖-1-磷酸葡萄糖-6-磷酸磷酸葡萄糖變位酶

葡萄糖-6-磷酸酶

葡萄糖

6-磷酸葡萄糖

3.葡萄糖-1-磷酸轉(zhuǎn)變成葡萄糖-6-磷酸

4.葡萄糖-6-磷酸水解生成葡萄糖（肝細(xì)胞）肌糖原分解的前三步反應(yīng)與肝糖原分解過程相同，但是生成6-磷酸葡萄糖之后，由于肌肉組織中不存在葡萄糖-6-磷酸酶，所以生成的葡萄糖-6-磷酸不能轉(zhuǎn)變成葡萄糖釋放入血，提供血糖，而只能進(jìn)入酵解途徑進(jìn)一步代謝。葡萄糖-6-磷酸的代謝糖原葡萄糖-1-磷酸葡萄糖-6-磷酸糖原磷酸化酶磷酸葡萄糖變位酶葡萄糖-6-磷酸酶糖酵解糖異生磷酸戊糖途徑丙酮酸葡萄糖磷酸戊糖二、糖原的合成代謝UDP葡萄糖是糖原合成的糖基供體葡萄糖葡萄糖-6-磷酸ATP

ADP

己糖激酶;葡萄糖激酶（肝）1.葡萄糖磷酸化生成葡萄糖-6-磷酸葡萄糖-1-磷酸磷酸葡萄糖變位酶

葡萄糖-6-磷酸2.葡萄糖-6-磷酸轉(zhuǎn)變成葡萄糖-1-磷酸

*UDPG可看作“活性葡萄糖”，在體內(nèi)充當(dāng)葡萄糖供體。+UTP尿苷PPPPPi

UDPG焦磷酸化酶2Pi+能量葡萄糖-1-磷酸尿苷二磷酸葡萄糖(uridinediphosphateglucose,UDPG)3.葡萄糖-1-磷酸轉(zhuǎn)變成尿苷二磷酸葡萄糖糖原n+UDPG糖原n+1+UDP

糖原合酶(glycogensynthase)UDPUTPADP

ATP核苷二磷酸激酶4.α-1,4-糖苷鍵式結(jié)合——糖原合成糖原n為原有的細(xì)胞內(nèi)的較小糖原分子，稱為糖原引物(primer)，作為UDPG上葡萄糖基的接受體，延非還原端延長。糖原合酶：糖原合成途徑關(guān)鍵酶。不催化從零開始的兩個(gè)葡萄糖分子連接糖原引物與糖原（引發(fā)）蛋白(glycogenin)糖原的第1個(gè)葡萄糖單位的C1，在糖原蛋白酪氨酸葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶活性作用下，共價(jià)結(jié)合到糖原蛋白分子Tyr194殘基。糖原合酶與糖原蛋白形成復(fù)合物，糖原蛋白糖基轉(zhuǎn)移酶進(jìn)一步將約7個(gè)葡萄糖單位（UDPG）以α-1,4-糖苷鍵相連成鏈,作為糖原合成時(shí)的引物。糖原合酶催化糖原鏈延長。糖原合酶催化的反應(yīng)：UDPG中的葡萄糖轉(zhuǎn)移至分支糖原分子的非還原端分支酶

(branchingenzyme)

α-1,6-糖苷鍵α-1,4-糖苷鍵5.糖原分枝的形成6-7≥4≥11糖原合成途徑G（補(bǔ)充血糖）G-6-P

F-6-P（進(jìn)入酵解途徑）G-1-PGn（合成糖原）UDPG

6-磷酸葡萄糖內(nèi)酯（進(jìn)入磷酸戊糖途徑）6.糖原合成分解小結(jié)⑴反應(yīng)部位：胞漿⑵G-6-P的代謝去路UDPG焦磷酸化酶G-1-PUTPUDPGPPi

糖原n+1UDPG-6-PG糖原合酶磷酸葡萄糖變位酶己糖(葡萄糖)激酶糖原nPi磷酸化酶葡萄糖-6-磷酸酶（肝）糖原n糖原的合成與分解總圖

三、糖原合成與分解的調(diào)節(jié)這兩種關(guān)鍵酶的重要特點(diǎn)：*它們的快速調(diào)節(jié)有共價(jià)修飾和變構(gòu)調(diào)節(jié)二種方式。*它們都以活性、無（低）活性二種形式存在。

關(guān)鍵酶①糖原合成：糖原合酶

②糖原分解：糖原磷酸化酶

1.葡萄糖/葡萄糖-6-磷酸的別構(gòu)調(diào)節(jié)磷酸化酶糖原合酶抑制激活2.糖原磷酸化酶的磷酸化/脫磷酸化調(diào)節(jié)糖原磷酸化酶有2中形式：磷酸化酶b——低活性；磷酸化酶a——高活性磷酸化酶b激酶磷酸化酶磷酸酶（PP1）腎上腺素（肌肉）[Ca2+]↑,[cAMP]↑胰高血糖素（肝）磷酸化酶b磷酸化酶a調(diào)節(jié)部位上的Ser14殘基3.糖原合酶的磷酸化/脫磷酸化調(diào)節(jié)糖原合酶2種形式：a，b糖原合酶可被多種蛋白激酶磷酸化糖原合酶激酶3酪蛋白激酶II磷酸蛋白磷酸酶1胰島素胰高血糖素腎上腺素四、激素對血糖水平的調(diào)節(jié)*血糖:指血液中的葡萄糖。

正常血糖濃度：4.4~6.7mmol/L80-120mg/ml血糖食物糖消化，吸收肝糖原分解非糖物質(zhì)糖異生氧化分解CO2+H2O糖原合成肝（?。┨窃姿嵛焯峭緩降绕渌侵?、氨基酸合成代謝脂肪、氨基酸

血糖來源和去路

血糖水平的調(diào)節(jié)主要依靠激素的調(diào)節(jié)多途徑協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)主要調(diào)節(jié)激素降低血糖：胰島素(insulin)升高血糖：胰高血糖素(glucagon)、腎上腺素(epinephrine)

胰島素對糖原合酶的調(diào)節(jié)機(jī)制——促進(jìn)糖原合成糖原合酶激酶3蛋白激酶B磷脂酰肌醇-3-激酶胰島素受體底物二磷酸磷脂酰肌醇丙酮酸脫氫酶激酶1胰島素促進(jìn)膜載體轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖進(jìn)入肌細(xì)胞及肌糖原合成葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體肌細(xì)胞己糖激酶糖原合酶胰高血糖素/腎上腺素（肝）

—G蛋白偶聯(lián)受體→促進(jìn)糖原分解、抑制糖原合成

腺苷環(huán)化酶（無活性）腺苷環(huán)化酶（有活性）

ATPcAMP

PKA(無活性)

PKA(有活性)

磷酸化酶b激酶磷酸化酶b激酶-P

Pi磷蛋白磷酸酶-1糖原合酶a糖原合酶b

Pi磷蛋白磷酸酶-1磷酸化酶b磷酸化酶aPi磷蛋白磷酸酶-1糖原n+11-磷酸葡萄糖糖原n糖原n糖原n+1UDPG糖原降解糖酵解糖異生胰高血糖素和腎上腺素的調(diào)節(jié)機(jī)制——組織特異性胰高血糖素腎上腺素糖原葡萄糖-6-磷酸丙酮酸糖原葡萄糖-6-磷酸丙酮酸血糖激素對肝細(xì)胞中糖代謝的調(diào)節(jié)總結(jié)：糖代謝的概況葡萄糖酵解途徑丙酮酸有氧無氧H2O及CO2乳酸糖異生途徑乳酸、氨基酸、甘油糖原肝糖原分解糖原合成磷酸戊糖途徑磷酸

戊糖

+NADPH+H+淀粉消化與吸收ATP

5途徑，2循環(huán)限速酶及其調(diào)節(jié)脫氫、脫羧等反應(yīng)能量消耗或產(chǎn)生途徑發(fā)生部位、意義途徑間的協(xié)同調(diào)節(jié)糖酵解、三羧酸循環(huán)：關(guān)鍵酶及其催化的反應(yīng)；脫氫、脫羧、底物水平磷酸化、耗能等特殊反應(yīng)及相關(guān)酶；能量的產(chǎn)生糖酵解與糖異生的調(diào)節(jié)：果糖-6-磷酸與果糖-1,6-二磷酸之間的轉(zhuǎn)化——果糖-2，6-二磷酸糖原合成與分解：合成與分解的協(xié)調(diào)——糖原合酶與糖原磷酸化酶←激素磷酸戊糖途徑：重要中間產(chǎn)物（磷酸戊糖、NADPH）乙醛酸循環(huán)與三羧酸循環(huán)有氧氧化的調(diào)節(jié)關(guān)鍵酶

①

酵解途徑：己糖激酶②丙酮酸的氧化脫羧：丙酮酸脫氫酶復(fù)合體

脫氫、脫羧③

三羧酸循環(huán)：檸檬酸合