戊糖磷酸途徑和糖原合成與分解課件

第9章戊糖磷酸途徑和糖原的合成與分解代謝

1.是糖代謝的第二條重要途徑

2.在細(xì)胞漿中進(jìn)行

3.廣泛存在于動(dòng)植物細(xì)胞內(nèi)

第一節(jié)戊糖磷酸途徑

（pentosephosphatepathway，PPP）一、概念磷酸戊糖途徑是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反應(yīng)過程。磷酸戊糖途徑又稱戊糖支路（pentoseshunt)、己糖單磷酸途徑（hexosemonophosphatepathway)、磷酸葡糖酸氧化途徑（phosphogluconateoxidativepathway)、戊糖磷酸循環(huán)（pentosephosphatecycle)。這些名稱均強(qiáng)調(diào)從磷酸化的六碳糖形成磷酸化的五碳糖。二、磷酸戊糖途徑的反應(yīng)過程

磷酸戊糖途徑的核心反應(yīng)式：G-6-P+2NADP++H2O→R-5-P+2NADPH+2H++CO2全部代謝過程可分為兩個(gè)階段：氧化脫羧階段：生成NADPH及CO2非氧化分子重排階段：一系列基團(tuán)的轉(zhuǎn)移1.磷酸戊糖途徑的氧化脫羧階段

G-6-P6-P-葡萄糖酸內(nèi)酯6-P-葡萄糖脫氫酶6-P-葡萄糖酸內(nèi)酯酶①6-P-葡萄糖酸5-P-核酮糖6-P-葡萄糖酸脫氫酶②磷酸戊糖途徑的非氧化階段之二（基團(tuán)轉(zhuǎn)移）

轉(zhuǎn)醛酶+2赤蘚糖-4-磷酸2果糖-6-磷酸轉(zhuǎn)酮酶2甘油醛-3-磷酸+景天庚酮糖-7-磷酸2H2+2核糖-5-磷酸木酮糖-5-磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移（續(xù)前）

+23-磷酸甘油醛26-磷酸果糖轉(zhuǎn)酮酶+24-磷酸赤蘚糖25-磷酸木酮糖果糖-1,6-二磷酸醛縮酶果糖-1,6-二磷酸酯酶H2OPi果糖-6-磷酸磷酸戊糖途徑的非氧化階段之三

（甘油醛-3-磷酸異構(gòu)、縮合與水解）

2甘油醛-3-磷酸異構(gòu)酶葡萄糖-6-磷酸磷酸葡萄糖異構(gòu)酶磷酸戊糖途徑的總反應(yīng)式

6G-6-P+12NADP++7H2O5G-6-P+6CO2+12NADPH+12H+產(chǎn)生大量NADPH,主要用于還原（加氫）反應(yīng)，為細(xì)胞提供還原力三、磷酸戊糖途徑的生理意義產(chǎn)生大量的磷酸核糖和其它重要中間產(chǎn)物與光合作用聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)某些單糖間的轉(zhuǎn)變第二節(jié)糖原的分解與合成糖原：是由若干個(gè)葡萄糖單位組成的具有許多分支結(jié)構(gòu)的多糖，是動(dòng)物體內(nèi)糖的儲(chǔ)存形式。糖原以顆粒形式存在于細(xì)胞質(zhì)中，顆粒中除含糖原外，還有催化其合成與降解的酶以及調(diào)節(jié)蛋白。糖原主要儲(chǔ)存在肝和肌肉組織中

糖原的結(jié)構(gòu)糖原的分子結(jié)構(gòu)：糖原的結(jié)構(gòu)肝糖原分解主要是補(bǔ)充血糖肌糖原分解主要是為肌肉收縮提供能量。一、糖原的分解(Glycogenbreakdown)糖原（葡萄糖單位n）＋H3PO4糖原（葡萄糖單位n－1）＋葡萄糖-1-磷酸糖原磷酸化酶肝糖原分解后絕大部分轉(zhuǎn)化為葡萄糖釋放入血。糖原磷酸化酶糖原脫枝酶磷酸葡萄糖變位酶糖原磷酸解的反應(yīng)過程為：糖原的降解需要三種酶：糖原磷酸化酶

從糖原的非還原端逐個(gè)斷下葡萄糖分子，催化斷裂的是末端葡萄糖殘基C1與相鄰葡萄糖殘基C4之間的糖苷鍵（-1，4-糖苷鍵），斷裂后氧原子留在C4上。只作用到糖原分支點(diǎn)前4個(gè)葡萄糖殘基處即不能再繼續(xù)催化。糖原磷酸化酶b糖原磷酸化酶a無活性磷酸化酶激酶糖原糖原脫枝酶

具有糖基轉(zhuǎn)移酶和a-(1→6)糖苷酶的活性有活性糖原磷酸解的步驟糖原核心非還原端磷酸化酶a轉(zhuǎn)移酶

G

-1-P脫枝酶（釋放1個(gè)葡萄糖）G

G

-6-PG葡萄糖磷酸變位酶葡萄糖-1-磷酸葡萄糖-6-磷酸磷酸葡萄糖變位酶二、糖原的生物合成3.糖原分枝酶（glycogenbranchingenzyme）

催化-1，6-糖苷鍵合成糖原的生物合成通過三個(gè)步驟，包括三種酶。1.UDP-葡萄糖焦磷酸化酶

(UDP-glucosepytophosphorylase)催化形成（尿苷二磷酸葡萄糖UDPG）2.糖原合成酶（glycogensynthase）

催化-1，4-糖苷鍵合成尿苷二磷酸葡萄糖的生成++PPi1-磷酸葡萄糖UTPUDPGUDP-葡萄糖焦磷酸化酶+PPi糖原合成酶反應(yīng)UDPGUDP糖原（n個(gè)G分子）糖原（n+1）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-1，6糖苷鍵糖原分支酶三、糖原分解和合成的調(diào)控

UDPG焦磷酸化酶

G-1-P

UTP

UDPG

PPi

糖原n+1

UDP

G-6-P

G

糖原合酶磷酸葡萄糖變位酶

己糖(葡萄糖)激酶

糖原n

Pi

磷酸化酶

葡萄糖-6-磷酸酶（肝）

糖原n

關(guān)鍵酶

①糖原合成：糖原合酶

②糖原分解：糖原磷酸化酶它們的快速調(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，二種形式之間可通過磷酸化和去磷酸化而相互轉(zhuǎn)變。這兩種關(guān)鍵酶的重要特點(diǎn)：③調(diào)節(jié)有級(jí)聯(lián)放大作用，效率高；①兩種酶磷酸化或去磷酸化后活性變化相反；②此調(diào)節(jié)為酶促反應(yīng)，調(diào)節(jié)速度快；④受激素調(diào)節(jié)。1.共價(jià)修飾調(diào)節(jié)

腺苷環(huán)化酶（無活性）腺苷環(huán)化酶（有活性）

激素（胰高血糖素等）+受體

ATPcAMP

PKA(無活性)磷酸化酶b激酶糖原合酶

糖原合酶-P

PKA(有活性)磷酸化酶b磷酸化酶a-P

磷酸化酶b激酶-PPi

磷蛋白磷酸酶-1Pi

Pi

磷蛋白磷酸酶-1磷蛋白磷酸酶-1–––磷蛋白磷酸酶抑制劑-P磷蛋白磷酸酶抑制劑PKA（有活性）

AMP磷酸二酯酶胰島素受體（酪氨酸激酶）胰島素敏感蛋白激酶2.別構(gòu)調(diào)節(jié)磷酸化酶二種構(gòu)像——緊密型(T)和疏松型(R)，其中T型的磷酸化的14位Ser暴露，在磷蛋白磷酸酶-1催化下去磷酸化。葡萄糖是磷酸化酶的別構(gòu)抑制劑。

磷酸化酶a[疏松型(R)]

磷酸化酶a[緊密型(T)]葡萄糖

3、肌肉內(nèi)糖原代謝的二個(gè)關(guān)鍵酶