《生物化学》教学课件 09章糖代谢3

第六节

糖原的合成与分解

GlycogenesisandGlycogenolysis第六节

糖原的合成与分解

Glycogene糖原(glycogen，Gn)

具分支结构的葡萄糖多聚物，是动物体内糖的储存形式之一，是机体能迅速动用的能量储备。

糖原颗粒：糖原；合成、降解酶，调节蛋白糖原储存的主要器官及其生理意义肌肉：肌糖原，主要供肌肉收缩所需

肝脏：肝糖原，维持血糖水平糖原(glycogen，Gn)具分支结构的葡萄2糖原的结构特点葡萄糖单元以α-1,4-糖苷键形成长链。约8-12个葡萄糖单元处形成分支(α-1,6-糖苷键)，分支增加溶解度。每条链都终止于一个非还原端。非还原端增多，以利于其被酶分解。糖原的结构特点葡萄糖单元以α-1,4-糖苷键形成长链。3糖原结构糖原结构一、糖原的降解（glycogenolysis）糖原主链的断裂

糖原磷酸化酶：糖原磷酸解（非还原端）糖原降解限速酶AMP别构激活剂；ATP,葡萄糖-6-磷酸别构抑制剂磷酸化活性状态；去磷酸化非活性状态糖原n+1糖原n+葡萄糖-1-磷酸糖原磷酸化酶一、糖原的降解（glycogenolysis）糖原主链的断5糖原降解从非还原端开始逐个切除葡萄糖糖原磷酸化酶裂解α-1,4-糖苷键糖原降解从非还原端开始逐个切除葡萄糖糖原磷酸化酶裂解α-1,去分支酶

(debranchingenzyme)磷酸化酶转移酶活性α-1,6糖苷酶活性2.糖原的去分支作用①转移葡萄糖残基②水解

-1,6-糖苷键去分支酶(debranchingenzyme)磷7葡萄糖-1-磷酸葡萄糖-6-磷酸磷酸葡萄糖变位酶

葡萄糖-6-磷酸酶

葡萄糖

6-磷酸葡萄糖

3.葡萄糖-1-磷酸转变成葡萄糖-6-磷酸

4.葡萄糖-6-磷酸水解生成葡萄糖（肝细胞）葡萄糖-1-磷酸葡萄糖-6-磷酸磷酸葡萄糖变位酶8肌糖原分解的前三步反应与肝糖原分解过程相同，但是生成6-磷酸葡萄糖之后，由于肌肉组织中不存在葡萄糖-6-磷酸酶，所以生成的葡萄糖-6-磷酸不能转变成葡萄糖释放入血，提供血糖，而只能进入酵解途径进一步代谢。肌糖原分解的前三步反应与肝糖原分解过程相同，但是生成6-磷酸葡萄糖-6-磷酸的代谢糖原葡萄糖-1-磷酸葡萄糖-6-磷酸糖原磷酸化酶磷酸葡萄糖变位酶葡萄糖-6-磷酸酶糖酵解糖异生磷酸戊糖途径丙酮酸葡萄糖磷酸戊糖葡萄糖-6-磷酸的代谢糖原葡萄糖-1-磷酸葡萄糖-6-磷酸糖二、糖原的合成代谢UDP葡萄糖是糖原合成的糖基供体二、糖原的合成代谢UDP葡萄糖是糖原合成的糖基供体葡萄糖葡萄糖-6-磷酸ATP

ADP

己糖激酶;葡萄糖激酶（肝）1.葡萄糖磷酸化生成葡萄糖-6-磷酸葡萄糖葡萄糖-6-磷酸ATPADP12葡萄糖-1-磷酸磷酸葡萄糖变位酶

葡萄糖-6-磷酸2.葡萄糖-6-磷酸转变成葡萄糖-1-磷酸

葡萄糖-1-磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖-6-磷酸2.葡萄糖-6-磷13*UDPG可看作“活性葡萄糖”，在体内充当葡萄糖供体。+UTP尿苷PPPPPiUDPG焦磷酸化酶2Pi+能量葡萄糖-1-磷酸尿苷二磷酸葡萄糖(uridinediphosphateglucose,UDPG)3.葡萄糖-1-磷酸转变成尿苷二磷酸葡萄糖*UDPG可看作“活性葡萄糖”，在体内充当葡萄糖供体。+14糖原n+UDPG糖原n+1+UDP

糖原合酶(glycogensynthase)UDPUTPADP

ATP核苷二磷酸激酶4.α-1,4-糖苷键式结合——糖原合成糖原n为原有的细胞内的较小糖原分子，称为糖原引物(primer)，作为UDPG上葡萄糖基的接受体，延非还原端延长。糖原合酶：糖原合成途径关键酶。不催化从零开始的两个葡萄糖分子连接糖原n+UDPG糖原n+1+UDP15糖原引物与糖原（引发）蛋白(glycogenin)糖原的第1个葡萄糖单位的C1，在糖原蛋白酪氨酸葡萄糖基转移酶活性作用下，共价结合到糖原蛋白分子Tyr194残基。糖原合酶与糖原蛋白形成复合物，糖原蛋白糖基转移酶进一步将约7个葡萄糖单位（UDPG）以α-1,4-糖苷键相连成链,作为糖原合成时的引物。糖原合酶催化糖原链延长。糖原引物与糖原（引发）蛋白(glycogenin)糖原的第16糖原合酶催化的反应：UDPG中的葡萄糖转移至分支糖原分子的非还原端糖原合酶催化的反应：UDPG中的葡萄糖转移至分支糖原分子的非分支酶

(branchingenzyme)α-1,6-糖苷键α-1,4-糖苷键5.糖原分枝的形成6-7≥4≥11分支酶(branchingenzyme)α18糖原合成途径糖原合成途径G（补充血糖）G-6-P

F-6-P（进入酵解途径）G-1-PGn（合成糖原）UDPG

6-磷酸葡萄糖内酯（进入磷酸戊糖途径）6.糖原合成分解小结⑴反应部位：胞浆⑵G-6-P的代谢去路G（补充血糖）G-6-PF-6-20UDPG焦磷酸化酶G-1-PUTPUDPGPPi糖原n+1UDPG-6-PG糖原合酶磷酸葡萄糖变位酶己糖(葡萄糖)激酶糖原nPi磷酸化酶葡萄糖-6-磷酸酶（肝）糖原n糖原的合成与分解总图

UDPG焦磷酸化酶G-1-PUTPUDPG21三、糖原合成与分解的调节这两种关键酶的重要特点：*它们的快速调节有共价修饰和变构调节二种方式。*它们都以活性、无（低）活性二种形式存在。

关键酶①糖原合成：糖原合酶

②糖原分解：糖原磷酸化酶

三、糖原合成与分解的调节这两种关键酶的重要特点：关键酶221.葡萄糖/葡萄糖-6-磷酸的别构调节磷酸化酶糖原合酶抑制激活1.葡萄糖/葡萄糖-6-磷酸的别构调节磷酸化酶糖原合酶抑制激232.糖原磷酸化酶的磷酸化/脱磷酸化调节糖原磷酸化酶有2中形式：磷酸化酶b——低活性；磷酸化酶a——高活性磷酸化酶b激酶磷酸化酶磷酸酶（PP1）肾上腺素（肌肉）[Ca2+]↑,[cAMP]↑胰高血糖素（肝）磷酸化酶b磷酸化酶a调节部位上的Ser14残基2.糖原磷酸化酶的磷酸化/脱磷酸化调节糖原磷酸化酶有2中形式243.糖原合酶的磷酸化/脱磷酸化调节糖原合酶2种形式：a，b糖原合酶可被多种蛋白激酶磷酸化糖原合酶激酶3酪蛋白激酶II磷酸蛋白磷酸酶1胰岛素胰高血糖素肾上腺素3.糖原合酶的磷酸化/脱磷酸化调节糖原合酶2种形式：a，b25四、激素对血糖水平的调节*血糖:指血液中的葡萄糖。

正常血糖浓度：4.4~6.7mmol/L80-120mg/ml四、激素对血糖水平的调节*血糖:指血液中的葡萄糖。26血糖食物糖消化，吸收肝糖原分解非糖物质糖异生氧化分解CO2+H2O糖原合成肝（肌）糖原磷酸戊糖途径等其它糖脂类、氨基酸合成代谢脂肪、氨基酸

血糖来源和去路

血糖食物糖消化，吸收肝糖原分解非糖物质27血糖水平的调节主要依靠激素的调节多途径协调调节主要调节激素降低血糖：胰岛素(insulin)升高血糖：胰高血糖素(glucagon)、肾上腺素(epinephrine)

血糖水平的调节主要依靠激素的调节主要调节激素降低血糖：胰岛素28胰岛素对糖原合酶的调节机制——促进糖原合成糖原合酶激酶3蛋白激酶B磷脂酰肌醇-3-激酶胰岛素受体底物二磷酸磷脂酰肌醇丙酮酸脱氢酶激酶1胰岛素对糖原合酶的调节机制——促进糖原合成糖原合酶激酶3蛋白胰岛素促进膜载体转运葡萄糖进入肌细胞及肌糖原合成葡萄糖转运体肌细胞己糖激酶糖原合酶胰岛素促进膜载体转运葡萄糖进入肌细胞及肌糖原合成葡萄糖转运体胰高血糖素/肾上腺素（肝）—G蛋白偶联受体→促进糖原分解、抑制糖原合成腺苷环化酶（无活性）腺苷环化酶（有活性）

ATPcAMPPKA(无活性)

PKA(有活性)

磷酸化酶b激酶磷酸化酶b激酶-P

Pi磷蛋白磷酸酶-1糖原合酶a糖原合酶b

Pi磷蛋白磷酸酶-1磷酸化酶b磷酸化酶aPi磷蛋白磷酸酶-1糖原n+11-磷酸葡萄糖糖原n糖原n糖原n+1UDPG胰高血糖素/肾上腺素（肝）—G蛋白偶联受体→促进糖原分糖原降解糖酵解糖异生胰高血糖素和肾上腺素的调节机制——组织特异性胰高血糖素肾上腺素糖原葡萄糖-6-磷酸丙酮酸糖原葡萄糖-6-磷酸丙酮酸血糖糖原降解糖酵解糖异生胰高血糖素和肾上腺素的调节机制——组织特激素对肝细胞中糖代谢的调节激素对肝细胞中糖代谢的调节总结：糖代谢的概况葡萄糖酵解途径丙酮酸有氧无氧H2O及CO2乳酸糖异生途径乳酸、氨基酸、甘油糖原肝糖原分解糖原合成磷酸戊糖途径磷酸戊糖+NADPH+H+淀粉消化与吸收ATP

5途径，2循环限速酶及其调节脱氢、脱羧等反应能量消耗或产生途径发生部位、意义途径间的协同调节总结：糖代谢的概况葡萄糖酵解途径丙酮酸有氧糖酵解、三羧酸循环：关键酶及其催化的反应；脱氢、脱羧、底物水平磷酸化、耗能等特殊反应及相关酶；能量的产生糖酵解与糖异生的调节：果糖-6-磷酸与果糖-1,6-二磷酸之间的转化——果糖-2，6-二磷酸糖原合成与分解：合成与分解的协调——糖原合酶与糖原磷酸化酶←激素磷酸戊糖途径：重要中间产物（磷酸戊糖、NADPH）乙醛酸循环与三羧酸循环糖酵解、三羧酸循环：关键酶及其催化的反应；脱氢、脱羧、底物水35有氧氧化的调节关键酶

①

酵解途径：己糖激酶②丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体

脱氢、脱羧③

三羧酸循环：柠檬酸合酶磷酸果糖激酶I丙酮酸