糖代谢糖原的分解和生物合成

◆掌握糖原分解和生物合成路径及其关键酶◆掌握糖原代谢调控原因学习目标第六节糖原分解和生物合成糖代谢糖原的分解和生物合成第1页糖原生物学意义糖原分解(glycogenbreakdown)糖原生物合成(glycogensynthesis)糖原代谢调控主要内容第六节糖原分解和生物合成糖代谢糖原的分解和生物合成第2页

糖原（glycogen）：是动物细胞中葡萄糖储存形式。易于动员能量贮存物质.糖原是葡萄糖以-1,4-糖苷键和-1,6-糖苷键连接起来多糖。糖原以颗粒状态存在，约10~40nm，主要储存于肝脏（肝糖原）和肌肉组织（肌糖原）细胞质中。糖原颗粒中包含：糖原，催化糖原合成和降解酶类，调整蛋白。第六节糖原分解和生物合成糖代谢糖原的分解和生物合成第3页细胞溶胶糖代谢糖原的分解和生物合成第4页糖代谢糖原的分解和生物合成第5页糖原生物学意义是在肝脏和骨骼肌中作为轻易动员能量贮存物质.糖原是葡萄糖一个高效贮能形式.糖原→G-1-P→G-6-P→31(33)个ATPG→G-6-P→G-1-P→UDPG→糖原,

贮能效益:97%耗1个ATP糖原引物耗1个UTP糖代谢糖原的分解和生物合成第6页选择糖原作为不可缺乏贮能物质三重意义:

☺动员快速

☺无氧分解

☺能分解成葡萄糖,维持血糖正常水平糖代谢糖原的分解和生物合成第7页二糖原分解代谢需要三种酶参加：

1.糖原磷酸化酶（glycogenphosphorylase）糖原(n个残基)+Pi磷酸化酶

(磷酸吡哆醛,PLP)糖原(n-1个残基)+G-1-P2ATP2ADP

磷酸化酶b

磷酸化酶激酶磷酸化酶a

(无活性，二聚体)(磷蛋白)磷酸酶1(PP1)

(活性，二聚体)

磷酸化部位：磷酸化酶每个亚基上Ser14（glycogenolysis）糖代谢糖原的分解和生物合成第8页糖代谢糖原的分解和生物合成第9页

极限糊精（limitdextrin）:磷酸化酶对糖原磷酸解后形成含有许多短分支链多糖分子。糖原脱支酶：糖基转移酶：转移葡萄糖基“双功效酶”脱支酶：催化-1,6糖苷键断裂3.磷酸葡萄糖变位酶（phosphoglucomutase）：

G-1-P磷酸葡萄糖变位酶

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、肾、小肠细胞光滑内质网膜内侧。肌肉和脑中不存在。所以肝糖原能够调整血糖水平，而肌糖原不能调整血糖。2.糖原脱支酶（glycogendebranchingenzyme）产物为葡萄糖一条肽链上含有两种酶活力。（-1.6-糖苷酶）糖代谢糖原的分解和生物合成第10页糖

原

分

解

图

示：G-6-PPiH2O糖代谢糖原的分解和生物合成第11页H2OPi复习糖代谢糖原的分解和生物合成第12页课外阅读糖代谢糖原的分解和生物合成第13页糖原＋H3PO4(磷酸解）磷酸化酶脱支酶G-1-PG-6-P糖酵解少许G＋H2O

(水解）糖代谢糖原的分解和生物合成第14页糖代谢糖原的分解和生物合成第15页钙结合稳定蛋白肝细胞复习P182PitransporterT2GlctransporterT3糖代谢糖原的分解和生物合成第16页三糖原生物合成

糖基直接供体: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催化单糖基活化,形成糖核苷二磷酸，为各种聚糖形成时，提供糖基和能量。动物细胞：UDPG→糖原植物细胞：UDPG→蔗糖ADPG→淀粉

GDPGUDPG

2Pi纤维素→糖代谢糖原的分解和生物合成第17页2.糖原合酶(glycogensynthase)生糖原蛋白,糖原引物蛋白(glycogenin)自动催化(autocatalysis)UDPG+生糖原蛋白-Tyr-OH生糖原蛋白生糖原蛋白-Tyr-8个糖残基引物

糖原合酶糖链

催化-1，4-糖苷键合成生糖原蛋白形成了糖原分子关键(core)糖原颗粒数目取决于生糖原蛋白分子数目3.糖原分支酶（glycogenbranchingenzyme）即淀粉1,41,6转葡糖基酶，糖基46-转移酶催化形成-1,6-糖苷键支链结构。糖代谢糖原的分解和生物合成第18页UTP生糖原蛋白-Tyr-OHUDPG糖代谢糖原的分解和生物合成第19页糖核苷酸生成++PPi1-磷酸葡萄糖UTPUDPG2Pi课外阅读糖代谢糖原的分解和生物合成第20页糖原合酶催化反应UDPGUDP糖原（n个Glc残基）糖原（n+1）课外阅读糖代谢糖原的分解和生物合成第21页课外阅读糖代谢糖原的分解和生物合成第22页糖原新分支形成糖原关键糖原关键糖原关键糖原关键非还原性末端-1，4糖苷键糖原分支酶≥11个Glcresidues≥

4个Glcresidues-1，6糖苷键6-7个Glcresidues糖代谢糖原的分解和生物合成第23页糖代谢糖原的分解和生物合成第24页糖代谢糖原的分解和生物合成第25页G-1-PUDP-G糖原UTPPPiUDPG焦磷酸化酶引物糖原合酶分支酶糖代谢糖原的分解和生物合成第26页糖原生物合成

引物：生糖原蛋白,结合有一个寡糖链多肽

酶：UDP-葡萄糖焦磷酸化酶糖原合酶糖原分支酶

糖基供体：UDPG糖代谢糖原的分解和生物合成第27页UDPGGUTPPPiUDPG焦磷酸化酶引物糖原合酶分支酶糖原磷酸化酶脱支酶G-1-PG-6-PH3PO4EMP路径糖代谢糖原的分解和生物合成第28页三糖原代谢调整(一)糖原分解与合成协调控制:1限速酶:磷酸化酶（糖原分解）

糖原合酶（糖原合成）2调整方式：(1)共价调整(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糖代谢糖原的分解和生物合成第29页胰高血糖素

肾上腺素

磷蛋白磷酸酶1phosphoproteinphosphatase1,PP1蛋白磷酸酶1proteinphosphatase-1课外阅读糖代谢糖原的分解和生物合成第30页(2)受别构调整:(-):AMP（肌肉）；(+):ATP,G–6–P（肌肉）；Glc（肝脏）磷酸化酶ATP,G–6–P和Glc（-）糖原合酶（+）AMP（+）糖代谢糖原的分解和生物合成第31页PP1磷酸化酶b激酶磷酸化酶a（钝化T态）磷酸化酶b（钝化T态）磷酸化酶b（活化R态）磷酸化酶a（活化R态）蛋白磷酸酶抑制剂(抑制剂1)(—)PPKA(+)糖代谢糖原的分解和生物合成第32页磷蛋白磷酸酶1糖代谢糖原的分解和生物合成第33页2.激素调整作用：（1）肾上腺素、胰高血糖素调整作用：

促进糖原分解，升血糖。

胰高血糖素:胰岛

细胞分泌，29肽。主要作用于肝脏，不促进肌糖原分解。肾上腺素及正肾上腺素：作用于肌肉及其它组织。OHHO--CH–CH2–NH2–XOH（X=CH3：肾上腺素X=H：正肾上腺素）糖代谢糖原的分解和生物合成第34页(Tyr-Pi)ab磷蛋白磷酸酶抑制剂b（无活性）磷蛋白磷酸酶抑制剂a(Thr-Pi)(Ser-Pi)糖原合成和分解相关酶修饰/去修饰情况PP1（无活性）磷蛋白磷酸酶抑制剂a(Thr-Pi)·PP1（活性）糖代谢糖原的分解和生物合成第35页

激素对肝糖原合成与分解调控意义：因为酶共价修饰反应是酶促反应，只要有少许信号分子（如激素）存在，即可经过加速这种酶促反应，而使大量另一个酶发生化学修饰，从而取得放大效应。这种调整方式快速、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课后复习糖代谢糖原的分解和生物合成第36页（2）胰岛素调整作用：Insulin：胰岛细胞分泌蛋白激素。刺激糖原合成，降血糖。缺乏时，出现糖尿病。是胰岛素受体(

2

2)亚基也称蛋白磷酸酶1或PP1。催化从酶上水解下磷酸基。糖代谢糖原的分解和生物合成第37页CaseinkinaseII糖代谢糖原的分解和生物合成第38页糖代谢糖原的分解和生物合成第39页糖代谢糖原的分解和生物合成第40页◆糖原分解和生物合成路径及其关键酶◆糖原代谢调控原因关键点回顾第六节糖原分解和生物合成糖代谢糖原的分解和生物合成第41页第七节寡糖合成和分解与糖醛酸路径一.乳糖合成：

UDPG+Gal-1-P半乳糖-1-P尿苷酰转移酶

UDP-Gal+G-1-P

正常组织：半乳糖基转移酶

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组织：产生-乳清蛋白（-乳清蛋白+半乳糖基转移酶乳糖合酶）UDP-Gal+D-葡萄糖

D-乳糖+UDP自学糖代谢糖原的分解和生物合成第42页二乳糖分解：乳糖酶附着于小肠上皮细胞外表面乳糖乳糖酶D-半乳糖+D–葡萄糖

H2O乳糖不耐症：成年后乳糖酶活性下降或消失，乳糖不能被利用，而造成腹胀、腹泻等临床症状自学糖代谢糖原的分解和生物合成第43页三糖蛋白生物合成（一）糖蛋白糖链生物合成特点

◆N-糖链合成是和肽链生物合成同时进行

◆O-糖链合成是在肽链合成后，对肽链进行修饰加工时将糖基逐一连接上去。

◆糖基转移酶催化

◆糖基供体：

核苷二磷酸形式（UDPG，UDP-Man）

长醇焦磷酸（dolicholpyrophosphate,DPP)形式

DPP-Man,DPP-GlcNAc

◆肽链上（第一个）糖基接收位点：特定氨基酸

如：Asn,Ser,Thr,Hyl,Hyp,Tyr自学糖代谢糖原的分解和生物合成第44页（二）糖蛋白寡糖链生物合成1N-连寡糖生物合成开始合成是在内质网进行，随即又在高尔基体内加工大约分4步合成：（1）合成以酯键相连寡糖前体（2）将前体转移到正在增加着肽链上（3）除去前体一些糖单位（4）在剩下寡糖关键上再加入另外糖分子2O-连寡糖生物合成先合成蛋白质多肽链，然后合成寡糖链，即翻译后加工形成。O-连寡糖部分在高尔基体合成，在对应肽链Ser或Thr残基上依次加入所需单糖单位；Ser/Thr在肽链中位置与肽链二、三级结构相关。自学糖代谢糖原的分解和生物合成第45页（三）糖蛋白糖链分解代谢在溶酶体中进行。蛋白水解酶和糖苷酶1N-连蛋白水解先水解裸露在糖链外肽链→水解糖链关键→当糖链和肽链分开后，两部分则分别进行水解2O-连蛋白水解依据糖链密集程度不一样，其多肽链和寡糖链水解先后也不一样，但也可同时进行。自学糖代谢糖原的分解和生物合成第46页四糖醛酸路径（glucuronicacidcycle）（一）糖醛酸路径生理意义糖代谢糖原的分解和生物合成第47页（二）糖醛酸路径（glucuronicacidcycle）

UTPPPiG-6-P

G-1-PUDPG

差向异构酶

UDP-葡萄糖醛酸UDP-艾杜糖醛酸

L-古洛糖酸L-抗坏血酸

5–P-木酮糖HMS

D-葡萄糖醛酸合成各种粘多糖，如肝素、硫酸软骨素、透明质酸等与药品或氨基、巯基异物结合，解毒作用UDP-葡萄糖脱氢酶2NADH糖代谢糖原的分解和生物合成第48页内酯酶L-古洛糖酸-γ-内酯氧化酶糖代谢糖原的分解和生物合成第49页糖醛酸路径课外阅读糖代谢糖原的分解和生物合成第50页第八节糖代谢紊乱糖代谢紊乱：因糖代谢调整失常，或者先天性缺失某种糖代谢过程中酶而造成糖代谢异常。一、先天性糖代谢酶缺点病：1.半乳糖血症：先天缺乏1-磷酸-半乳糖尿苷酰转移酶，无法将半乳糖-1-P转变为UDP-半乳糖而进入EMP。血中半乳糖增多，出现半乳糖尿。患儿吃乳后呕吐、腹泻，肝肿大，生长迟缓、智力迟钝，继续摄入会中毒死亡。血液中毒物之一为半乳糖醇。可在眼晶状体内积累，形成白内障。自学糖代谢糖原的分解和生物合成第51页2.丙酮酸激酶缺乏：不能正常进行酵解，产物不能正常进入TCA循环；ATP降低，离子泵不能正常工作，细胞不能维持正常离子浓度而肿胀，破裂；出现溶血性贫血。

3.粘多糖过多症：缺乏-艾杜糖醛酸水解酶，粘多糖过量积聚，骨质缺损，角膜浑浊，面容奇异，智力迟钝。

4.糖原病：病人缺乏糖原合成或分解酶。最少发觉12种，如：缺乏肌肉糖原磷酸化酶（V型），血糖正常，肌糖原增加，肌肉痛不能猛烈运动。5.其它先天性糖代谢病。

自学糖代谢糖原的分解和生物合成第52页糖原累积症P194自学糖代谢糖原的分解和生物合成第53页二、低血糖症（hypoglycemia)：1.病因：胰岛素分泌过多或治疗上胰岛素使用过量肾上腺皮质或脑垂体机能衰退长久不能进食严重肝脏疾病2.症状：低血糖：血糖浓度低于60~70mg/100ml低血糖昏迷（休克）：血糖浓度低于45mg/100ml自学糖代谢糖原的分解和生物合成第54页1.高血糖及糖尿：空腹时血糖浓度超出7.22mmol/L(Folin-吴法)称为高血糖(hyperglycemia)。血糖超出肾糖阈8.89~9.9