糖原的合成與分解課件

糖原的合成與分解1糖原的合成與分解1糖原是以葡萄糖為基本單位聚合而成的多糖。在糖原分子中，葡萄糖與葡萄糖分子之間以α–1,4–糖苷鍵相連構(gòu)成直鏈，又以α–1,6–糖苷鍵連接形成分枝，整體糖原分子呈樹枝。肝和肌肉是貯存糖原的主要組織器官。

糖原2糖原是以葡萄糖為基本單位聚合而成的多糖。在糖原分子中，葡萄糖非還原端：多個還原端非還原端形狀：樹枝狀分子量：100～1000萬還原端：一個1.糖原的結(jié)構(gòu)特點3非還原端：多個還原端非還原端形狀：樹枝狀分子量：10糖原的分布肝糖原：含量可達(dá)肝重的5%(總量為90-100g)肌糖原：含量為肌肉重量的1～2%(總量為200-400g)返回4糖原的分布肝糖原：肌糖原：返回42.糖原分解

部位肝臟

產(chǎn)物葡萄糖

糖原分解是指糖原分解為葡萄糖的過程。52.糖原分解部位產(chǎn)物糖原分解5一、糖原的酶促磷酸解

糖原的結(jié)構(gòu)及其連接方式

磷酸化酶a（催化1.4-糖苷鍵斷裂）

三種酶協(xié)同作用：轉(zhuǎn)移酶（催化寡聚葡萄糖片段轉(zhuǎn)移）

脫枝酶（催化1.6-糖苷鍵水解斷裂）

-1，4-糖苷鍵-1，6糖苷鍵非還原性末端6一、糖原的酶促磷酸解

糖原的結(jié)構(gòu)及其連接方式Pi非還原性末端1-磷酸葡萄糖7Pi非還原性末端1-磷酸葡萄糖7糖原磷酸解的步驟非還原端糖原核心磷酸化酶a轉(zhuǎn)移酶脫枝酶（釋放1個葡萄糖）

G

-1-PG

G

-6-PG極限糊精

雙重功能酶磷酸葡萄糖變位酶8糖原磷酸解的步驟非還原端糖原核心磷酸化酶a轉(zhuǎn)移酶脫枝酶（釋放糖原磷酸化酶的作用位點及產(chǎn)物

G-1-P磷酸化酶a(PLP)非還原性末端磷酸+斷鍵部位9糖原磷酸化酶的作用位點及產(chǎn)物

G-1-P磷酸化酶a非還原性(1)糖原磷酸解為1-磷酸葡萄糖磷酸化酶糖原分解的限速酶糖原Gn糖原Gn-1H3PO41-磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate)Gn+H3PO41-磷酸葡萄糖+Gn-110(1)糖原磷酸解為1-磷酸葡萄糖磷酸化酶糖原分解的限速酶糖脫支酶的作用GG-1-PPi脫支酶具有雙重作用:α-1,4-糖基轉(zhuǎn)移酶α-1,6-糖苷酶脫支酶脫支酶11脫支酶的作用GG-1-PPi脫支酶具有雙重作用:脫支酶脫支酶(2)1-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate)磷酸葡萄糖變位酶6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖12(2)1-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖磷酸葡6-磷酸葡萄糖水解為葡萄糖葡萄糖(glucose)6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)H3PO4H2O葡萄糖-6-磷酸酶（肝）6-磷酸葡萄糖+H2O

葡萄糖+H3PO4

腦與肌肉中缺乏此酶136-磷酸葡萄糖水解為葡萄糖葡萄糖6-磷酸葡萄糖H3PO4H2葡萄糖與6-磷酸葡萄糖的相互轉(zhuǎn)換葡萄糖

6-磷酸葡萄糖ATPADP糖的分解代謝已糖激酶H3PO4H2O

糖原的分解葡萄糖-6-磷酸酶肝14葡萄糖與6-磷酸葡萄糖的相互轉(zhuǎn)換葡萄糖糖原分解圖糖原Gn+11-磷酸葡萄糖PiGn磷酸化酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖變位酶葡萄糖H2OPi葡萄糖-6-磷酸酶糖分解代謝15糖原分解圖糖原1-磷酸葡萄糖PiGn磷酸化酶6-磷酸一、糖原的合成作用

由葡萄糖和其它單糖如果糖、半乳糖合成糖原的過程稱為糖原合成，反應(yīng)在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行。糖原的結(jié)構(gòu)16一、糖原的合成作用由葡萄糖和其它單糖如果糖、半乳糖合成糖原

部位：肝臟、肌肉組織等細(xì)胞的胞漿中3.糖原合成

定義：由單糖合成糖原的過程稱為糖原的合成(glycogenesis)。

單糖:

葡萄糖(主要)、果糖、半乳糖等17部位：3.糖原合成定義：單糖:17(1)葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖ATPADP

葡萄糖激酶Mg2+葡萄糖(glucose)6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)葡萄糖+ATP6-磷酸葡萄糖+ADP18(1)葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖ATPADP葡萄糖激酶6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖(2)6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate)磷酸葡萄糖變位酶6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)196-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖(3)尿苷二磷酸葡萄糖的生成1-磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate)UTP尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)(uridinediposphateglucose)PPiUDPG焦磷酸化酶UTP+1-磷酸葡萄糖UDPG+PPiH2O2Pi20(3)尿苷二磷酸葡萄糖的生成1-磷酸葡萄糖UTP尿苷二磷酸葡(4)UDPG中的葡萄糖連接到糖原引物上尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)糖原引物(Gn)(glycogenprimer)糖原合酶糖原(Gn+1)(glycogen)UDP21(4)UDPG中的葡萄糖連接到糖原引物上尿苷二磷酸葡萄糖糖原(5)分支酶催化糖原不斷形成新分支鏈糖原引物糖原合酶分枝酶糖原合成的限速酶12~18G22(5)分支酶催化糖原不斷形成新分支鏈糖原引物糖原合酶分枝酶糖糖原合成圖

消耗能量需要引物非還原端葡萄糖1-磷酸葡萄糖糖原(1→4和1→6葡萄糖單位)6-磷酸葡萄糖ATPADPUDPGUTPPPi糖原(1→4葡萄糖單位)糖原引物UDP返回23糖原合成圖消耗能量葡萄糖1-磷酸葡萄糖糖原(1→4和1→6糖原的合成與分解圖葡萄糖1-磷酸葡萄糖糖原Gn+1UDPG糖原引物GnUDPGUTPPPiATPADP6-磷酸葡萄糖ATPADP糖原Gn+1PiGn1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖葡萄糖H2OPi24糖原的合成與分解圖葡萄糖1-磷酸葡萄糖糖原UDPG糖肝糖原與肌糖原比較

肝糖原肌糖原貯量

90-100g200-500g≤5%1-2%合成原料

單糖/非糖物質(zhì)葡萄糖分解產(chǎn)物葡萄糖乳酸功能

維持血糖濃度

滿足劇烈運動時的相對恒定肌肉對能量的需要消耗

餐后12-18h

劇烈運動后返回25肝糖原與肌糖原比較4.糖原合成與分解的調(diào)節(jié)

磷酸化酶

變構(gòu)調(diào)節(jié)共價修飾調(diào)節(jié)

糖原合成酶受同一調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制即：激素-cAMP-蛋白激酶有兩種類型即：活性形式和無活性形式264.糖原合成與分解的調(diào)節(jié)磷酸化酶變構(gòu)調(diào)節(jié)糖原合糖原的合成和分解通過對糖原磷酸化酶和糖原合成酶

的調(diào)節(jié)機制進(jìn)行調(diào)控

別構(gòu)調(diào)控

共價修飾

1.糖原磷酸化酶：AMP；

ATP、6-P-G、Glc2.糖原合成酶：6-P-G、Glc27糖原的合成和分解通過對糖原磷酸化酶和糖原合成酶別構(gòu)調(diào)控共

磷酸化酶和糖原合成酶的活性是受磷酸化或去磷酸化的共價修飾的調(diào)節(jié)。二種酶磷酸化及去磷酸化的方式相似，但其效果相反。糖原合成酶a(有活性)糖原磷酸化酶b(無活性)OHOHATPADPH2OPi糖原合成酶b(無活性)糖原磷酸化酶a(有活性)PP28

磷酸化酶和糖原合成酶的活性是受磷酸化或去磷酸化的共價修飾的(1)糖原合酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)

變構(gòu)激活劑：6-磷酸葡萄糖結(jié)論：當(dāng)葡萄糖充足時，體內(nèi)糖原合成加強，糖原分解減弱。29(1)糖原合酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)變構(gòu)激活劑：6-磷酸葡萄糖結(jié)論：2(2)糖原合酶的共價修飾調(diào)節(jié)A激酶(有活性)ATPADPH2OPi磷蛋白磷酸酶-1糖原合酶a（有活性）糖原合酶b-（無活性）PA激酶(無活性)cAMP+30(2)糖原合酶的共價修飾調(diào)節(jié)A激酶(有活性)ATPADPH2(3)cAMP對糖原合成與分解的調(diào)節(jié)A激酶(有活性)A激酶(無活性)cAMP+A激酶(有活性)+磷酸化酶b激酶-

（有活性）P磷酸化酶b激酶

(無活性)ATPADP磷酸化酶b（無活性）2ATP2ADP磷酸化酶a-（高活性）P

糖原合酶a（有活性）糖原合酶b-（無活性）+PH2OPi磷蛋白磷酸酶-1H2OPi磷蛋白磷酸酶-131(3)cAMP對糖原合成與分解的調(diào)節(jié)A激酶(有活性)A激酶(胰高血糖素

和腎上腺素

對糖原合成

與分解的

調(diào)節(jié)胰高血糖素、腎上腺素腺苷酸環(huán)化酶腺苷酸環(huán)化酶+ATPcAMP+蛋白激酶蛋白激酶+糖原合酶糖原合酶+磷酸化酶b激酶磷酸化酶b激酶+磷酸化酶b磷酸化酶a+糖原分解加強糖原合成下降級聯(lián)放大效應(yīng)返回32胰高血糖素

和腎上腺素

對糖原合成

與分解的

調(diào)節(jié)胰高血糖素cAMP結(jié)構(gòu)33cAMP結(jié)構(gòu)33(3)、激素對糖原合成與分解的調(diào)控意義：由于酶的共價修飾反應(yīng)是酶促反應(yīng)，只要有少量信號分子（如激素）存在，即可通過加速這種酶促反應(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ATPADPATPADP45634(3)、激素對糖原合成與分解的調(diào)控意義：由于酶的激素通過cAMP-蛋白激酶調(diào)節(jié)代謝示意圖

ATP

cAMP+PPi內(nèi)在蛋白質(zhì)的磷酸化作用改變細(xì)胞的生理過程細(xì)胞膜細(xì)胞膜cR蛋白激酶（無活性）c+RcAMP蛋白激酶（有活性）受體環(huán)化酶激素G蛋白非磷酸化蛋白激酶ATPADP磷酸化蛋白激酶35激素通過cAMP-蛋白激酶調(diào)節(jié)代謝示意圖ATPcAMP+G蛋白（GTP結(jié)合蛋白）36G蛋白（GTP結(jié)合蛋白）36cAMP激活蛋白激酶的作用機理

37cAMP激活蛋白激酶的作用機理

375.糖原合成與分解的意義

對維持血糖濃度的相對恒定和肌肉組織對能量的需要起重要作用。

糖原合成與分解是通過兩條不同的代謝途徑，說明生化的一個重要原理。

激素介導(dǎo)對糖原合成與分解的調(diào)節(jié)在生物體內(nèi)具有普遍的意義。

解釋了臨床上的某些遺傳性疾病返回385.糖原合成與分解的意義對維持血糖濃度的相對恒定和肌肉組織第五節(jié)血糖水平的調(diào)節(jié)

39第五節(jié)血糖水平的調(diào)節(jié)39血糖指血中的葡萄糖。血糖來源為腸道吸收、肝糖原分解或肝內(nèi)糖異生生成就葡萄糖釋入血液。血糖的去路主要是在組織器官中氧化供能，可合成糖原貯存或轉(zhuǎn)變成脂肪及某些氨基酸等。

血糖的來源和去路40血糖指血中的葡萄糖。血糖來源為腸道吸收、肝糖原分解或肝內(nèi)糖異一、血糖水平的調(diào)節(jié)

1.胰島素胰島素降血糖是多方面作用的結(jié)果：①促進(jìn)肌肉、脂肪組織等的細(xì)胞膜葡萄糖載體將葡萄糖轉(zhuǎn)運入細(xì)胞。②通過激活丙酮酸脫氫酶加速丙酮酸氧化為乙酰–CoA，促進(jìn)糖的有氧分解。③通過抑制依賴cAMP的蛋白激酶，使細(xì)胞內(nèi)cAMP降低，使糖原合成酶活性增強，磷酸化酶活性減弱，結(jié)果是加速糖原合成而抑制糖原分解。④抑制肝內(nèi)糖異生。⑤通過抑制脂肪組織內(nèi)的激素敏感性脂肪酶，可減緩脂肪動員的速率。41一、血糖水平的調(diào)節(jié)1.胰島素41其升高血糖的機制包括：①激活依賴cAMP的蛋白激酶，人而抑制糖原合酶和激活磷酸化酶，迅速使肝糖原分解，血糖升高。②通過抑制磷酸果糖激酶2抑制糖酵解途徑，加速糖異生作用。③促進(jìn)磷酸烯醇式丙酮酸激酶的合成，抑制丙酮酸激酶，增強糖異生。④與胰島素作用相反，加速脂肪動員，間接升高血糖水平。2.胰高血糖素42其升高血糖的機制包括：2.胰高血糖素423.糖皮質(zhì)激素

①促進(jìn)肌肉蛋白質(zhì)分解，分解產(chǎn)生的氨基酸轉(zhuǎn)移到肝進(jìn)行糖異生。②抑制肝外組織攝取和利用葡萄糖，抑制點為丙酮酸的氧化脫羧。433.糖皮質(zhì)激素①促進(jìn)肌肉蛋白質(zhì)分解，分解產(chǎn)生的氨基酸轉(zhuǎn)移到二、糖水平異常

1.高血糖和糖尿病在正常情況下，血糖水平維持在3.89～6.11mmol/L之間?？崭箷r血糖濃度高于7.28mmol/L稱為高血糖。如果血糖值超過腎糖閾值8.96mmol/L，尿中還可出現(xiàn)糖，就稱為糖尿病。2.低血糖與低血糖昏迷血糖濃度低于3.92mmol/L（70mg/L）時，可出現(xiàn)低血糖癥。若血糖濃度繼續(xù)下降，低于2.25時，就會嚴(yán)重影響大腦的功能，出現(xiàn)驚厥和昏迷，一般稱為“低血糖休克”。44二、糖水平異常1.高血糖和糖尿病在正常情況下，血糖水平

淀粉的結(jié)構(gòu)特點

直鏈淀粉合成

由淀粉合成酶催化，需引物（Gn