糖原的合成与分解课件

糖原的合成与分解1糖原的合成与分解1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2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3非还原端：多个还原端非还原端形状：树枝状分子量：10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4糖原的分布肝糖原：肌糖原：返回42.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。52.糖原分解部位产物糖原分解5一、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6一、糖原的酶促磷酸解

糖原的结构及其连接方式Pi非还原性末端1-磷酸葡萄糖7Pi非还原性末端1-磷酸葡萄糖7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8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9糖原磷酸化酶的作用位点及产物

G-1-P磷酸化酶a非还原性(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-110(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11脱支酶的作用GG-1-PPi脱支酶具有双重作用:脱支酶脱支酶(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12(2)1-磷酸葡萄糖转变为6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖磷酸葡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136-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖葡萄糖6-磷酸葡萄糖H3PO4H2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14葡萄糖与6-磷酸葡萄糖的相互转换葡萄糖糖原分解图糖原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15糖原分解图糖原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16一、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

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17部位：3.糖原合成定义：单糖: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)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)UDP21(4)UDPG中的葡萄糖连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12~18G22(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23糖原合成图消耗能量葡萄糖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H2OPi24糖原的合成与分解图葡萄糖1-磷酸葡萄糖糖原UDPG糖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25肝糖原与肌糖原比较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264.糖原合成与分解的调节磷酸化酶变构调节糖原合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、Glc27糖原的合成和分解通过对糖原磷酸化酶和糖原合成酶别构调控共

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)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价修饰的(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。29(1)糖原合酶的变构调节变构激活剂：6-磷酸葡萄糖结论：2(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+30(2)糖原合酶的共价修饰调节A激酶(有活性)ATPADPH2(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-131(3)cAMP对糖原合成与分解的调节A激酶(有活性)A激酶(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32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cAMP结构33cAMP结构33(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ATPADPATPADP45634(3)、激素对糖原合成与分解的调控意义：由于酶的激素通过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35激素通过cAMP-蛋白激酶调节代谢示意图ATPcAMP+G蛋白（GTP结合蛋白）36G蛋白（GTP结合蛋白）36cAMP激活蛋白激酶的作用机理

37cAMP激活蛋白激酶的作用机理

375.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385.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第五节血糖水平的调节

39第五节血糖水平的调节39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40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。41一、血糖水平的调节1.胰岛素41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42其升高血糖的机制包括：2.胰高血糖素423.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，抑制点为丙酮酸的氧化脱羧。433.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二、糖水平异常

1.高血糖和糖尿病在正常情况下，血糖水平维持在3.89～6.11mmol/L之间。空腹时血糖浓度高于7.28mmol/L称为高血糖。如果血糖值超过肾糖阈值8.96mmol/L，尿中还可出现糖，就称为糖尿病。2.低血糖与低血糖昏迷血糖浓度低于3.92mmol/L（70mg/L）时，可出现低血糖症。若血糖浓度继续下降，低于2.25时，就会严重影响大脑的功能，出现惊厥和昏迷，一般称为“低血糖休克”。44二、糖水平异常1.高血糖和糖尿病在正常情况下，血糖水平

淀粉的结构特点

直链淀粉合成

由淀粉合成酶催化，需引物（Gn