糖原的合成与分解

糖原的合成与分解第1页，共47页，2023年，2月20日，星期二糖原是以葡萄糖为基本单位聚合而成的多糖。在糖原分子中，葡萄糖与葡萄糖分子之间以α–1,4–糖苷键相连构成直链，又以α–1,6–糖苷键连接形成分枝，整体糖原分子呈树枝。肝和肌肉是贮存糖原的主要组织器官。

糖原第2页，共47页，2023年，2月20日，星期二非还原端：多个还原端非还原端形状：树枝状分子量：100～1000万还原端：一个1.糖原的结构特点第3页，共47页，2023年，2月20日，星期二糖原的分布肝糖原：含量可达肝重的5%(总量为90-100g)肌糖原：含量为肌肉重量的1～2%(总量为200-400g)返回第4页，共47页，2023年，2月20日，星期二2.糖原分解

部位肝脏

产物葡萄糖

糖原分解是指糖原分解为葡萄糖的过程。第5页，共47页，2023年，2月20日，星期二一、糖原的酶促磷酸解

糖原的结构及其连接方式

磷酸化酶a（催化1.4-糖苷键断裂）

三种酶协同作用：转移酶（催化寡聚葡萄糖片段转移）

脱枝酶（催化1.6-糖苷键水解断裂）

-1，4-糖苷键-1，6糖苷键非还原性末端第6页，共47页，2023年，2月20日，星期二Pi非还原性末端1-磷酸葡萄糖第7页，共47页，2023年，2月20日，星期二糖原磷酸解的步骤非还原端糖原核心磷酸化酶a转移酶脱枝酶（释放1个葡萄糖）

G

-1-PG

G

-6-PG极限糊精

双重功能酶磷酸葡萄糖变位酶第8页，共47页，2023年，2月20日，星期二糖原磷酸化酶的作用位点及产物

G-1-P磷酸化酶a(PLP)非还原性末端磷酸+断键部位第9页，共47页，2023年，2月20日，星期二(1)糖原磷酸解为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-1第10页，共47页，2023年，2月20日，星期二脱支酶的作用GG-1-PPi脱支酶具有双重作用:α-1,4-糖基转移酶α-1,6-糖苷酶脱支酶脱支酶第11页，共47页，2023年，2月20日，星期二(2)1-磷酸葡萄糖转变为6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate)磷酸葡萄糖变位酶6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖第12页，共47页，2023年，2月20日，星期二6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖葡萄糖(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

脑与肌肉中缺乏此酶第13页，共47页，2023年，2月20日，星期二葡萄糖与6-磷酸葡萄糖的相互转换葡萄糖

6-磷酸葡萄糖ATPADP糖的分解代谢已糖激酶H3PO4H2O

糖原的分解葡萄糖-6-磷酸酶肝第14页，共47页，2023年，2月20日，星期二糖原分解图糖原Gn+11-磷酸葡萄糖PiGn磷酸化酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶葡萄糖H2OPi葡萄糖-6-磷酸酶糖分解代谢第15页，共47页，2023年，2月20日，星期二一、糖原的合成作用

由葡萄糖和其它单糖如果糖、半乳糖合成糖原的过程称为糖原合成，反应在细胞质中进行。糖原的结构第16页，共47页，2023年，2月20日，星期二

部位：肝脏、肌肉组织等细胞的胞浆中3.糖原合成

定义：由单糖合成糖原的过程称为糖原的合成(glycogenesis)。

单糖:

葡萄糖(主要)、果糖、半乳糖等第17页，共47页，2023年，2月20日，星期二(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+ADP第18页，共47页，2023年，2月20日，星期二6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖(2)6-磷酸葡萄糖转变为1-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate)磷酸葡萄糖变位酶6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)第19页，共47页，2023年，2月20日，星期二(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+PPiH2O2Pi第20页，共47页，2023年，2月20日，星期二(4)UDPG中的葡萄糖连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)UDP第21页，共47页，2023年，2月20日，星期二(5)分支酶催化糖原不断形成新分支链糖原引物糖原合酶分枝酶糖原合成的限速酶12~18G第22页，共47页，2023年，2月20日，星期二糖原合成图

消耗能量需要引物非还原端葡萄糖1-磷酸葡萄糖糖原(1→4和1→6葡萄糖单位)6-磷酸葡萄糖ATPADPUDPGUTPPPi糖原(1→4葡萄糖单位)糖原引物UDP返回第23页，共47页，2023年，2月20日，星期二糖原的合成与分解图葡萄糖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H2OPi第24页，共47页，2023年，2月20日，星期二肝糖原与肌糖原比较

肝糖原肌糖原贮量

90-100g200-500g≤5%1-2%合成原料

单糖/非糖物质葡萄糖分解产物葡萄糖乳酸功能

维持血糖浓度

满足剧烈运动时的相对恒定肌肉对能量的需要消耗

餐后12-18h

剧烈运动后返回第25页，共47页，2023年，2月20日，星期二4.糖原合成与分解的调节

磷酸化酶

变构调节共价修饰调节

糖原合成酶受同一调节系统控制即：激素-cAMP-蛋白激酶有两种类型即：活性形式和无活性形式第26页，共47页，2023年，2月20日，星期二糖原的合成和分解通过对糖原磷酸化酶和糖原合成酶

的调节机制进行调控

别构调控

共价修饰

1.糖原磷酸化酶：AMP；

ATP、6-P-G、Glc2.糖原合成酶：6-P-G、Glc第27页，共47页，2023年，2月20日，星期二

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价修饰的调节。二种酶磷酸化及去磷酸化的方式相似，但其效果相反。糖原合成酶a(有活性)糖原磷酸化酶b(无活性)OHOHATPADPH2OPi糖原合成酶b(无活性)糖原磷酸化酶a(有活性)PP第28页，共47页，2023年，2月20日，星期二(1)糖原合酶的变构调节

变构激活剂：6-磷酸葡萄糖结论：当葡萄糖充足时，体内糖原合成加强，糖原分解减弱。第29页，共47页，2023年，2月20日，星期二(2)糖原合酶的共价修饰调节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-（无活性）PA激酶(无活性)cAMP+第30页，共47页，2023年，2月20日，星期二(3)cAMP对糖原合成与分解的调节A激酶(有活性)A激酶(无活性)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

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

糖原合酶a（有活性）糖原合酶b-（无活性）+PH2OPi磷蛋白磷酸酶-1H2OPi磷蛋白磷酸酶-1第31页，共47页，2023年，2月20日，星期二胰高血糖素

和肾上腺素

对糖原合成

与分解的

调节胰高血糖素、肾上腺素腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶+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+糖原分解加强糖原合成下降级联放大效应返回第32页，共47页，2023年，2月20日，星期二cAMP结构第33页，共47页，2023年，2月20日，星期二(3)、激素对糖原合成与分解的调控意义：由于酶的共价修饰反应是酶促反应，只要有少量信号分子（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。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（无活性）磷酸化酶激酶（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132102104106108葡萄糖ATPADPATPADP456第34页，共47页，2023年，2月20日，星期二激素通过cAMP-蛋白激酶调节代谢示意图

ATP

cAMP+PPi内在蛋白质的磷酸化作用改变细胞的生理过程细胞膜细胞膜cR蛋白激酶（无活性）c+RcAMP蛋白激酶（有活性）受体环化酶激素G蛋白非磷酸化蛋白激酶ATPADP磷酸化蛋白激酶第35页，共47页，2023年，2月20日，星期二G蛋白（GTP结合蛋白）第36页，共47页，2023年，2月20日，星期二cAMP激活蛋白激酶的作用机理

第37页，共47页，2023年，2月20日，星期二5.糖原合成与分解的意义

对维持血糖浓度的相对恒定和肌肉组织对能量的需要起重要作用。

糖原合成与分解是通过两条不同的代谢途径，说明生化的一个重要原理。

激素介导对糖原合成与分解的调节在生物体内具有普遍的意义。

解释了临床上的某些遗传性疾病返回第38页，共47页，2023年，2月20日，星期二第五节血糖水平的调节

第39页，共47页，2023年，2月20日，星期二血糖指血中的葡萄糖。血糖来源为肠道吸收、肝糖原分解或肝内糖异生生成就葡萄糖释入血液。血糖的去路主要是在组织器官中氧化供能，可合成糖原贮存或转变成脂肪及某些氨基酸等。

血糖的来源和去路第40页，共47页，2023年，2月20日，星期二一、血糖水平的调节

1.胰岛素胰岛素降血糖是多方面作用的结果：①促进肌肉、脂肪组织等的细胞膜葡萄糖载体将葡萄糖转运入细胞。②通过激活丙酮酸脱氢酶加速丙酮酸氧化为乙酰–CoA，促进糖的有氧分解。③通过抑制依赖cAMP的蛋白激酶，使细胞内cAMP降低，使糖原合成酶活性增强，磷酸化酶活性减弱，结果是加速糖原合成而抑制糖原分解。④抑制肝内糖异生。⑤通过抑制脂肪组织内的激素敏感性脂肪酶，可减缓脂肪动员的速率。第41页，共47页，2023年，2月20日，星期二其升高血糖的机制包括：①激活依赖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通过抑制磷酸果糖激酶2抑制糖酵解途径，加速糖异生作用。③促进磷酸烯醇式丙酮酸激酶的合成，抑制丙酮酸激酶，增强糖异生。④与胰岛素作用相反，加速脂肪动员，间接升高血糖水平。2.胰高血糖素第42页，共47页，2023年，2月20日，星期二3.糖皮质激素

①促进肌肉蛋白质分解，分解产生的氨基酸转移到肝进行糖异生。②抑制肝外组织摄取和利用葡萄糖，抑制