糖代謝糖原的分解和生物合成

◆掌握糖原分解和生物合成路徑及其關(guān)鍵酶◆掌握糖原代謝調(diào)控原因?qū)W習(xí)目標(biāo)第六節(jié)糖原分解和生物合成糖代謝糖原的分解和生物合成第1頁糖原生物學(xué)意義糖原分解(glycogenbreakdown)糖原生物合成(glycogensynthesis)糖原代謝調(diào)控主要內(nèi)容第六節(jié)糖原分解和生物合成糖代謝糖原的分解和生物合成第2頁

糖原（glycogen）：是動(dòng)物細(xì)胞中葡萄糖儲(chǔ)存形式。易于動(dòng)員能量貯存物質(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)整蛋白。第六節(jié)糖原分解和生物合成糖代謝糖原的分解和生物合成第3頁細(xì)胞溶膠糖代謝糖原的分解和生物合成第4頁糖代謝糖原的分解和生物合成第5頁糖原生物學(xué)意義是在肝臟和骨骼肌中作為輕易動(dòng)員能量貯存物質(zhì).糖原是葡萄糖一個(gè)高效貯能形式.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%耗1個(gè)ATP糖原引物耗1個(gè)UTP糖代謝糖原的分解和生物合成第6頁選擇糖原作為不可缺乏貯能物質(zhì)三重意義:

?動(dòng)員快速

?無氧分解

?能分解成葡萄糖,維持血糖正常水平糖代謝糖原的分解和生物合成第7頁二糖原分解代謝需要三種酶參加：

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Ser14（glycogenolysis）糖代謝糖原的分解和生物合成第8頁糖代謝糖原的分解和生物合成第9頁

極限糊精（limitdextrin）:磷酸化酶對(duì)糖原磷酸解后形成含有許多短分支鏈多糖分子。糖原脫支酶：糖基轉(zhuǎn)移酶：轉(zhuǎn)移葡萄糖基“雙功效酶”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。所以肝糖原能夠調(diào)整血糖水平，而肌糖原不能調(diào)整血糖。2.糖原脫支酶（glycogendebranchingenzyme）產(chǎn)物為葡萄糖一條肽鏈上含有兩種酶活力。（-1.6-糖苷酶）糖代謝糖原的分解和生物合成第10頁糖

原

分

解

圖

示：G-6-PPiH2O糖代謝糖原的分解和生物合成第11頁H2OPi復(fù)習(xí)糖代謝糖原的分解和生物合成第12頁課外閱讀糖代謝糖原的分解和生物合成第13頁糖原＋H3PO4(磷酸解）磷酸化酶脫支酶G-1-PG-6-P糖酵解少許G＋H2O

(水解）糖代謝糖原的分解和生物合成第14頁糖代謝糖原的分解和生物合成第15頁鈣結(jié)合穩(wěn)定蛋白肝細(xì)胞復(fù)習(xí)P182PitransporterT2GlctransporterT3糖代謝糖原的分解和生物合成第16頁三糖原生物合成

糖基直接供體: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

2Pi纖維素→糖代謝糖原的分解和生物合成第17頁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關(guān)鍵(core)糖原顆粒數(shù)目取決于生糖原蛋白分子數(shù)目3.糖原分支酶（glycogenbranchingenzyme）即淀粉1,41,6轉(zhuǎn)葡糖基酶，糖基46-轉(zhuǎn)移酶催化形成-1,6-糖苷鍵支鏈結(jié)構(gòu)。糖代謝糖原的分解和生物合成第18頁UTP生糖原蛋白-Tyr-OHUDPG糖代謝糖原的分解和生物合成第19頁糖核苷酸生成++PPi1-磷酸葡萄糖UTPUDPG2Pi課外閱讀糖代謝糖原的分解和生物合成第20頁糖原合酶催化反應(yīng)UDPGUDP糖原（n個(gè)Glc殘基）糖原（n+1）課外閱讀糖代謝糖原的分解和生物合成第21頁課外閱讀糖代謝糖原的分解和生物合成第22頁糖原新分支形成糖原關(guān)鍵糖原關(guān)鍵糖原關(guān)鍵糖原關(guān)鍵非還原性末端-1，4糖苷鍵糖原分支酶≥11個(gè)Glcresidues≥

4個(gè)Glcresidues-1，6糖苷鍵6-7個(gè)Glcresidues糖代謝糖原的分解和生物合成第23頁糖代謝糖原的分解和生物合成第24頁糖代謝糖原的分解和生物合成第25頁G-1-PUDP-G糖原UTPPPiUDPG焦磷酸化酶引物糖原合酶分支酶糖代謝糖原的分解和生物合成第26頁糖原生物合成

引物：生糖原蛋白,結(jié)合有一個(gè)寡糖鏈多肽

酶：UDP-葡萄糖焦磷酸化酶糖原合酶糖原分支酶

糖基供體：UDPG糖代謝糖原的分解和生物合成第27頁UDPGGUTPPPiUDPG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-PG-6-PH3PO4EMP路徑糖代謝糖原的分解和生物合成第28頁三糖原代謝調(diào)整(一)糖原分解與合成協(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)整方式：(1)共價(jià)調(diào)整(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糖代謝糖原的分解和生物合成第29頁胰高血糖素

腎上腺素

磷蛋白磷酸酶1phosphoproteinphosphatase1,PP1蛋白磷酸酶1proteinphosphatase-1課外閱讀糖代謝糖原的分解和生物合成第30頁(2)受別構(gòu)調(diào)整:(-):AMP（肌肉）；(+):ATP,G–6–P（肌肉）；Glc（肝臟）磷酸化酶ATP,G–6–P和Glc（-）糖原合酶（+）AMP（+）糖代謝糖原的分解和生物合成第31頁P(yáng)P1磷酸化酶b激酶磷酸化酶a（鈍化T態(tài)）磷酸化酶b（鈍化T態(tài)）磷酸化酶b（活化R態(tài)）磷酸化酶a（活化R態(tài)）蛋白磷酸酶抑制劑(抑制劑1)(—)PPKA(+)糖代謝糖原的分解和生物合成第32頁磷蛋白磷酸酶1糖代謝糖原的分解和生物合成第33頁2.激素調(diào)整作用：（1）腎上腺素、胰高血糖素調(diào)整作用：

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）糖代謝糖原的分解和生物合成第34頁(Tyr-Pi)ab磷蛋白磷酸酶抑制劑b（無活性）磷蛋白磷酸酶抑制劑a(Thr-Pi)(Ser-Pi)糖原合成和分解相關(guān)酶修飾/去修飾情況PP1（無活性）磷蛋白磷酸酶抑制劑a(Thr-Pi)·PP1（活性）糖代謝糖原的分解和生物合成第35頁

激素對(duì)肝糖原合成與分解調(diào)控意義：因?yàn)槊腹矁r(jià)修飾反應(yīng)是酶促反應(yīng)，只要有少許信號(hào)分子（如激素）存在，即可經(jīng)過加速這種酶促反應(yīng)，而使大量另一個(gè)酶發(fā)生化學(xué)修飾，從而取得放大效應(yīng)。這種調(diào)整方式快速、效率極高。腎上腺素或胰高血糖素1、腺苷酸環(huán)化酶（無活性）腺苷酸環(huán)化酶（活性）2、ATPcAMPR、cAMP3、蛋白激酶（無活性）蛋白激酶（活性）4、磷酸化酶激酶（無活性）磷酸化酶激酶（活性）5、磷酸化酶b（無活性）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132102104106108葡萄糖ATPADPATPADP456課后復(fù)習(xí)糖代謝糖原的分解和生物合成第36頁（2）胰島素調(diào)整作用：Insulin：胰島細(xì)胞分泌蛋白激素。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)亞基也稱蛋白磷酸酶1或PP1。催化從酶上水解下磷酸基。糖代謝糖原的分解和生物合成第37頁CaseinkinaseII糖代謝糖原的分解和生物合成第38頁糖代謝糖原的分解和生物合成第39頁糖代謝糖原的分解和生物合成第40頁◆糖原分解和生物合成路徑及其關(guān)鍵酶◆糖原代謝調(diào)控原因關(guān)鍵點(diǎn)回顧第六節(jié)糖原分解和生物合成糖代謝糖原的分解和生物合成第41頁第七節(jié)寡糖合成和分解與糖醛酸路徑一.乳糖合成：

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)糖代謝糖原的分解和生物合成第42頁二乳糖分解：乳糖酶附著于小腸上皮細(xì)胞外表面乳糖乳糖酶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，而造成腹脹、腹瀉等臨床癥狀自學(xué)糖代謝糖原的分解和生物合成第43頁三糖蛋白生物合成（一）糖蛋白糖鏈生物合成特點(diǎn)

◆N-糖鏈合成是和肽鏈生物合成同時(shí)進(jìn)行

◆O-糖鏈合成是在肽鏈合成后，對(duì)肽鏈進(jìn)行修飾加工時(shí)將糖基逐一連接上去。

◆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)）糖基接收位點(diǎn)：特定氨基酸

如：Asn,Ser,Thr,Hyl,Hyp,Tyr自學(xué)糖代謝糖原的分解和生物合成第44頁（二）糖蛋白寡糖鏈生物合成1N-連寡糖生物合成開始合成是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)行，隨即又在高爾基體內(nèi)加工大約分4步合成：（1）合成以酯鍵相連寡糖前體（2）將前體轉(zhuǎn)移到正在增加著肽鏈上（3）除去前體一些糖單位（4）在剩下寡糖關(guān)鍵上再加入另外糖分子2O-連寡糖生物合成先合成蛋白質(zhì)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，在對(duì)應(yīng)肽鏈Ser或Thr殘基上依次加入所需單糖單位；Ser/Thr在肽鏈中位置與肽鏈二、三級(jí)結(jié)構(gòu)相關(guān)。自學(xué)糖代謝糖原的分解和生物合成第45頁（三）糖蛋白糖鏈分解代謝在溶酶體中進(jìn)行。蛋白水解酶和糖苷酶1N-連蛋白水解先水解裸露在糖鏈外肽鏈→水解糖鏈關(guān)鍵→當(dāng)糖鏈和肽鏈分開后，兩部分則分別進(jìn)行水解2O-連蛋白水解依據(jù)糖鏈密集程度不一樣，其多肽鏈和寡糖鏈水解先后也不一樣，但也可同時(shí)進(jìn)行。自學(xué)糖代謝糖原的分解和生物合成第46頁四糖醛酸路徑（glucuronicacidcycle）（一）糖醛酸路徑生理意義糖代謝糖原的分解和生物合成第47頁（二）糖醛酸路徑（glucuronicacidcycle）

UTPPPiG-6-P

G-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-葡萄糖醛酸合成各種粘多糖，如肝素、硫酸軟骨素、透明質(zhì)酸等與藥品或氨基、巰基異物結(jié)合，解毒作用UDP-葡萄糖脫氫酶2NADH糖代謝糖原的分解和生物合成第48頁內(nèi)酯酶L-古洛糖酸-γ-內(nèi)酯氧化酶糖代謝糖原的分解和生物合成第49頁糖醛酸路徑課外閱讀糖代謝糖原的分解和生物合成第50頁第八節(jié)糖代謝紊亂糖代謝紊亂：因糖代謝調(diào)整失常，或者先天性缺失某種糖代謝過程中酶而造成糖代謝異常。一、先天性糖代謝酶缺點(diǎn)?。?.半乳糖血癥：先天缺乏1-磷酸-半乳糖尿苷酰轉(zhuǎn)移酶，無法將半乳糖-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?？稍谘劬铙w內(nèi)積累，形成白內(nèi)障。自學(xué)糖代謝糖原的分解和生物合成第51頁2.丙酮酸激酶缺乏：不能正常進(jìn)行酵解，產(chǎn)物不能正常進(jìn)入TCA循環(huán)；ATP降低，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.粘多糖過多癥：缺乏-艾杜糖醛酸水解酶，粘多糖過量積聚，骨質(zhì)缺損，角膜渾濁，面容奇異，智力遲鈍。

4.糖原?。翰∪巳狈μ窃铣苫蚍纸饷浮Ｗ钌侔l(fā)覺12種，如：缺乏肌肉糖原磷酸化酶（V型），血糖正常，肌糖原增加，肌肉痛不能猛烈運(yùn)動(dòng)。5.其它先天性糖代謝病。

自學(xué)糖代謝糖原的分解和生物合成第52頁糖原累積癥P194自學(xué)糖代謝糖原的分解和生物合成第53頁二、低血糖癥（hypoglycemia)：1.病因：胰島素分泌過多或治療上胰島素使用過量腎上腺皮質(zhì)或腦垂體機(jī)能衰退長(zhǎng)久不能進(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)糖代謝糖原的分解和生物合成第54頁1.高血糖及糖尿：空腹時(shí)血糖濃度超出7.22mmol/L(Folin-吳法)稱為高血糖(hyperglycemia)。血糖超出腎糖閾8.89~9.9