糖原的分解和生物王镜岩生物化学全实用教案

1、糖原糖原(tn yun)的酶促降解的酶促降解糖原的结构及其连接糖原的结构及其连接(linji)(linji)方式方式 -1，6糖苷键 -1，4-糖苷键非还原性末端非还原性末端(m dun)第1页/共27页第一页，共27页。磷酸化酶（催化磷酸化酶（催化1.4-1.4-糖苷键断裂糖苷键断裂(dun (dun li)li)三种）三种）转移酶（催化寡聚葡萄糖片段转移）转移酶（催化寡聚葡萄糖片段转移） 脱枝酶（催化脱枝酶（催化1.6-1.6-糖苷键断裂糖苷键断裂(dun li)(dun li)）糖 原糖 原 ( t n yun)的磷酸解的磷酸解三三种种酶酶协协同同(xitng)作作用用第2页/共27页第

2、二页，共27页。糖糖原原(tn yun)磷磷酸酸解解的的步步骤骤非还原非还原(hun yun)端端糖原(tn yun)核心磷酸化酶a转移酶脱枝酶（释放1个葡萄糖） G -1-PG G -6-PG极限糊精 双重功能双重功能酶第3页/共27页第三页，共27页。糖原糖原(tn yun)磷酸化酶的作用磷酸化酶的作用位点及产物位点及产物G-1-P磷酸化酶 a(PLP)非还原性末端(m dun)磷酸(ln sun)+断键部位第4页/共27页第四页，共27页。糖原糖原(tn yun)磷磷酸化酶的特点：酸化酶的特点：1 1、作用于非还原性末端的、作用于非还原性末端的- 1- 1，4-4-糖苷键。糖苷键。2 2

3、、磷酸解而不是水解，由磷酯键取代糖苷键，产物是、磷酸解而不是水解，由磷酯键取代糖苷键，产物是G-1-PG-1-P。3 3、GG很小，反应可逆。但在体内很小，反应可逆。但在体内(t ni)Pi(t ni)Pi与与G-1-P G-1-P 的比值大于的比值大于100100，反应，反应向分解进行。向分解进行。4 4、该酶是共价修饰酶，磷酸化（、该酶是共价修饰酶，磷酸化（a a）有活性。）有活性。第5页/共27页第五页，共27页。磷酸化酶的分子结构磷酸化酶的分子结构(fn z ji u) 磷酸化酶磷酸化酶b b Ser14-OHSer14-OH 磷酸化酶磷酸化酶a aSer14-PSer14-P磷酸酶磷

4、酸酶磷酸化酶激酶磷酸化酶激酶(jmi)(jmi)第6页/共27页第六页，共27页。磷酸磷酸(ln sun)(ln sun)葡葡萄糖变位酶萄糖变位酶 葡萄糖葡萄糖-1-1-磷酸磷酸(ln sun) (ln sun) 葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸(ln sun) (ln sun) 葡萄糖葡萄糖-1-1，6-6-二磷酸二磷酸 葡萄糖葡萄糖-1-1-磷酸磷酸 转变为葡萄糖转变为葡萄糖第7页/共27页第七页，共27页。葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸(ln sun)(ln sun)葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶存在存在(cnzi)于肝、肾等于肝、肾等细胞，脑细胞和肌肉细胞细胞，脑细胞和肌

5、肉细胞无。无。第8页/共27页第八页，共27页。二、糖原的生物二、糖原的生物(shngw)合成合成1 1、UDP-UDP-葡萄糖焦磷酸化酶葡萄糖焦磷酸化酶 催化单催化单糖基的活化形成糖基的活化形成(xngchng)(xngchng)糖核苷二磷酸，为糖核苷二磷酸，为各种聚糖形成各种聚糖形成(xngchng)(xngchng)时，提供糖基和能量时，提供糖基和能量。动物细胞中糖元合成时需。动物细胞中糖元合成时需UDPGUDPG；植物细胞中蔗；植物细胞中蔗糖合成时需糖合成时需UDPGUDPG，淀粉合成时需，淀粉合成时需ADPGADPG，纤维素合，纤维素合成时需成时需GDPGGDPG和和UDPGUDPG

6、。2 2、糖原合酶、糖原合酶 催化催化-1-1，4-4-糖苷键合成糖苷键合成3. 3. 糖原分支酶糖原分支酶 催化催化-1-1，6-6-糖苷键合成糖苷键合成第9页/共27页第九页，共27页。糖原的生物糖原的生物(shngw)合合成成 糖原生物合成过程与植物支链淀粉合成过程相似，但参与合成的引物、酶、糖基供体等是不相同的。 引物：结合有一个(y )寡糖链的多肽 酶：糖原合酶，分支酶 糖基供体：UDPG第10页/共27页第十页，共27页。UDPG的结构(jigu)GUDP第11页/共27页第十一页，共27页。1 1、 UDP- UDP-葡萄糖焦磷酸化酶作用葡萄糖焦磷酸化酶作用(zuyng)(zuy

7、ng)形成糖核苷酸形成糖核苷酸+PPi1-磷酸葡萄糖UTPUDPGPPi2PiG=-30kj/molG=0UDP-UDP-葡萄葡萄糖焦磷酸糖焦磷酸化酶化酶第12页/共27页第十二页，共27页。 生糖原蛋白：可自动催化生糖原蛋白：可自动催化(cu hu)(cu hu)大约大约8 8个葡萄糖以个葡萄糖以-1-1，4 4 糖苷键连接糖苷键连接第13页/共27页第十三页，共27页。2 2、糖原合、糖原合酶反应酶反应(fnyng)(fnyng)（需要引（需要引物）断开物）断开磷酯键形磷酯键形成糖苷键成糖苷键UDPGUDP糖原(tn yun)（n个G分子至少4个）糖原(tn yun)（n+1）第14页/共

8、27页第十四页，共27页。3 3、糖原分支、糖原分支(fnzh)(fnzh)酶使糖酶使糖原形成分支原形成分支(fnzh)(fnzh)糖原(tn yun)核心糖原(tn yun)核心糖原核心糖原核心非还原性末端 -1，4 糖苷键 -1，6 糖苷键糖原分支酶1234567第15页/共27页第十五页，共27页。三、糖原分解和合成三、糖原分解和合成(hchng)的调控的调控 糖原的分解和合成都是根据机体的需要由一系列的调控机制进行调控，其限速酶分别为磷酸化酶和糖原合酶。它们的活性是受磷酸化或去磷酸化的共价修饰(xish)的调节及变构效应的调节。二种酶磷酸化及去磷酸化的方式相似，但其效果相反。第16页/

9、共27页第十六页，共27页。糖原合酶糖原合酶 a a ( ( 有活性有活性) )糖原磷酸化酶 b ( 无活性)OHOHATPADPH2OPi糖原合酶糖原合酶 b b ( ( 无活性无活性) )糖原磷酸化酶 a ( 有活性)PP第17页/共27页第十七页，共27页。激素通过(tnggu)cAMP-蛋白激酶调节代谢示意图 ATP cAMP+PPi内在(nizi)蛋白质的磷酸化作用改变细胞的生理(shngl)过程细胞膜细胞膜cR蛋白激酶A （无活性）c+RcAMP蛋白激酶A（有活性）受体环化酶激素G蛋白非磷酸化蛋白激酶ATP ADP磷酸化蛋白激酶第18页/共27页第十八页，共27页。cAMP激活蛋白

10、激酶A的作用(zuyng)机理第19页/共27页第十九页，共27页。 激素(j s)对肝糖原合成与分解的调控（见书192页）肾上腺素或胰高血糖素1、腺苷酸环化酶（无活性）腺苷酸环化酶（活性）2、ATPcAMPR、cAMP3、蛋白激酶（无活性）蛋白激酶（活性）4、磷酸化酶激酶(jmi)（无活性）磷酸化酶激酶(jmi)（活性）5、磷酸化酶 b（无活性）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肾上腺素或胰高血糖素132 102 104 106 108葡萄糖ATP ADPATP ADP456第20页/共27页第二十页，共27页。第21页/共27页第二十一页，共27页。意义：由

11、于酶的共价修饰反应是酶促意义：由于酶的共价修饰反应是酶促反应，只要反应，只要(zhyo)有少量信号分有少量信号分子（如激素）存在，即可通过加速子（如激素）存在，即可通过加速这种酶促反应，而使大量的另一种这种酶促反应，而使大量的另一种酶发生化学修饰，从而获得放大效酶发生化学修饰，从而获得放大效应。这种调节方式快速、效率极高。应。这种调节方式快速、效率极高。第22页/共27页第二十二页，共27页。胰岛素对糖原代谢的调节与肾上腺素或胰高血糖胰岛素对糖原代谢的调节与肾上腺素或胰高血糖素作用相反素作用相反(xingfn)(xingfn)。抑制磷酸化酶和激活糖原合酶。抑制磷酸化酶和激活糖原合酶。第23页/

12、共27页第二十三页，共27页。糖尿病是一种有遗传倾向的慢性糖尿病是一种有遗传倾向的慢性代谢紊乱疾病或内分泌疾病。其代谢紊乱疾病或内分泌疾病。其内分泌改变主要是由于胰岛素分内分泌改变主要是由于胰岛素分泌绝对或相对不足所引起的碳水泌绝对或相对不足所引起的碳水化物、脂肪、蛋白质、水及电解化物、脂肪、蛋白质、水及电解质的代谢紊乱。质的代谢紊乱。祖国医学对糖尿病认识较早。战祖国医学对糖尿病认识较早。战国时期内经国时期内经素问中，名之素问中，名之为消渴症。病因与肥胖有关，提为消渴症。病因与肥胖有关，提出出(t ch)“(t ch)“此肥美之所发也此肥美之所发也 ” ”第24页/共27页第二十四页，共27页。胰岛素是体内唯一的降血糖激素，也是唯一的促胰岛素是体内唯一的降血糖激素，也是唯一的促使能源贮留的激素。生理功能是促进合成代谢，使能源贮留的激素。生理功能是促进合成代谢，抑制分解代谢。一旦胰岛素缺乏，物质代谢即发抑制分解代谢。一旦胰岛素缺乏，物质代谢即发生生(fshng)(fshng)紊乱。严重时出现酮症酸中毒，甚至紊乱。严重时出现酮症酸中毒，甚至昏迷死亡。昏迷死亡。第25页/共27页第二十五页，共27页。 其临床表现有糖耐量低减，高血糖，糖尿和多尿，多饮，多食，消瘦乏力（三多其临床表现有糖耐量低减，高血糖，糖尿和多尿，多饮，多食，消瘦乏力（三多一少）等症状