5-糖異生 glycogen

1、第三章 糖代谢-5糖异生 + glycogen,二 糖异生途径:,糖异生 (gluconeogenesis): 由非糖物质（乳酸、丙酮酸、氨基酸、甘油等）合成葡萄糖的作用。 糖异生最活跃组织：肝、肾、肠 1. 糖异生的生理意义: （1）在体内葡萄糖供应不足时，利用非糖物质合成葡萄糖，以维持生理需要。对脑和红细胞等依靠血糖供能的组织尤为重要。 （2）清除血液中其他组织的代谢产物。如肌肉中及红细胞中糖酵解产生的乳酸等。,2. 糖异生途径:,有三个不可逆步骤需要由其他的酶催化。反应历程： （1）丙酮酸形成PEP：第一个不可逆步骤。 ATP ADP + Pi a. 丙酮酸 + CO2 + H2O 丙酮

2、酸羧化酶 草酰乙酸 +2H+ 乙酰CoA，Mg2+ 丙酮酸羧化酶： 以生物素为辅基。 乙酰-CoA是酶 的别构激活剂 只存在于线粒体中,b. 草酰乙酸还原为苹果酸后（NADH为氢供体），通过 二羧酸转运系统（Asp-苹果酸穿梭体系）穿越线粒体 膜进入细胞质，再脱氢成为草酰乙酸。,c. 草酰乙酸 磷酸烯醇式丙酮酸 羧激酶 PEP + CO2 GTP GDP （2）细胞质中的PEP依照EMP逆反应生成F 1,6 2P： PEP 2-P-甘油酸 3-P-甘油酸 ATP 1,3-2P-甘油酸 NADH 3-P-甘油醛 F -1,6 -2P DHAP （3） F 1,6 2P F 6 P ：第二个不可逆

3、步骤： F 1,6 2P 果糖1,6 二磷酸酶 F 6 P + Pi,（4） F 6 P 依照逆反应生成G 6 P，进而生成葡萄 糖。后一步反应是第三个不可逆步骤。 G 6 P + H2O 葡萄糖-6-磷酸酶 葡萄糖 + Pi 葡萄糖-6-磷酸酶：结合于光面内质网膜上，存在于肝、 肠、肾细胞，肌肉和脑中不存在。 糖异生作用的总反应式为： 2丙酮酸 + 4ATP + 2GTP + 2NADH + 6H2O 葡萄糖 + 4ADP + 2GDP + 6Pi + 2NAD+ + 2H+ G = - 37.66 KJ/mol = - 9kcal /mol,3 糖异生的前体：,能生成丙酮酸的物质 草酰乙酸

4、、苹果酸等TCA循环中间物 生糖氨基酸丙酮酸 乳酸再利用： Cori循环（克立氏循环） 乳酸（肌肉） 血液 肝脏 丙酮酸 糖异生葡萄糖 血液 肌肉 甘油磷酸二羟丙酮 糖异生 动物体中乙酰CoA不能作为糖异生的前体！,糖异生的途径：,-ATP,-GTP,-ATP,-NADH,4. 糖异生途径的调节及与EMP的协调：,无效（用）循环（futile cycle）：也称为底物循环，没 有物质形式的实质性转变，只有能量净变化 参与催化的关键酶是关键调控点：,思考题：无效循环是否真的没有意义？,（1） 关键控制点一： 是 F 6 - P 和 F 1,6 2P的转化。 调控的关键酶： (EMP) （糖异生）

5、： 磷酸果糖激酶(PFK) F-1,6- 二磷酸酶 （-） （+） （+） （-） ATP、柠檬酸 AMP 、2,6 - 二磷酸果糖,（2） 控制点二：,丙酮酸和PEP的相互转化。 调控的关键酶： ( EMP )： (糖异生)： 丙酮酸激酶 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶 丙酮酸羧化酶 （-） （+） （-） ATP、NADH 乙酰CoA、 ADP： ATP 、Ala,（3）激素的协调作用：,肾上腺素、高血糖素、糖皮质激素： 增加PEP羧激酶和G-6-磷酸酶的合成，促进糖异生。 通过cAMP级联放大作用，激活蛋白激酶，促进： 磷酸果糖激酶(EMP) 丙酮酸激酶(EMP) 磷酸化 活力下降 EMP（-）

6、 F 1,6 二磷酸酶(糖异生) 磷酸化 活力提高 糖异生（+） 胰岛素：作用与上述激素相反。,第六节 糖原合成与分解,糖原（glycogen）： 是动物细胞中葡萄糖的储存形式。易于动员的葡萄糖储存和调用方式。 糖原是葡萄糖以-1,4-糖苷键和-1,6-糖苷键连接起来的多糖。 糖原以颗粒状态存在，约1040nm，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，调节蛋白。,一 糖原分解代谢（glycogenolysis）,需要三种酶参与： 1. 糖原磷酸化酶（glycogen phosphorylase） 糖原(n个残基) + Pi 磷酸化

7、酶 (磷酸吡哆醛, PLP) 糖原(n-1个残基) + G 1 - P 4ATP 4ADP 2磷酸化酶b 磷酸化酶激酶 磷酸化酶a (无活性，二聚体) 磷酸酶 ( 活性，四聚体) 磷酸化部位：磷酸化酶每个亚基上的Ser14,极限糊精（limit dextrin）: 水解后残留的高度分支的糖原分子。 糖原脱支酶：糖基转移酶 ：转移葡萄糖基 “双头酶” 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 P EMP等 G 6 P 葡萄糖-6-磷酸酶 G + Pi 血液 葡萄糖-6-磷酸酶：存在于肝、肾、小肠细

8、胞光滑内质网膜内侧。肌肉和脑中不存在。所以肝糖原可以调节血糖水平，而肌糖原不能调节血糖。,2. 糖原脱支酶（glycogen debranching enzyme）,产物为葡萄糖,糖原降解图示：, G-6-P,二 糖原的生物合成,糖基的直接供体: UDPG（尿苷二磷酸葡萄糖） 1. UDP- 葡萄糖焦磷酸化酶: G 1 P + UTP UDPG焦磷酸化酶 UDPG + PPi 2 . 糖原合酶(glycogen synthase) UDPG+生糖原蛋白-Tyr-OH 生糖原蛋白 生糖原蛋白-Tyr - 8个糖残基以上的引物 糖原合酶 糖链 3. 糖原分支酶（glycogen branching

9、 enzyme） 也称淀粉1,4 1,6转葡萄糖酶，催化形成 -1,6-糖苷键支链结构。,2Pi,三 糖原代谢的调节,1 糖原分解与合成的协调控制: （1） 关键酶: 磷酸化酶（糖原分解） 糖原合酶（糖原合成） （2）调节方式： 受磷酸化调节：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) 受别构调节: AMP激活磷酸化酶 ATP、G 6 P（-）,2. 激素的调节作用：,（1）肾上腺素、胰高血糖素：促进糖原分解，升血糖。 胰高血糖素: 胰 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

10、肝脏，肌肉及其它组织。 OH HO- - CH CH2 NH2 X OH （ X = CH3：肾上腺素 X = H：正肾上腺素）,GTP结合蛋白,是一类信号传递蛋白，可广泛地传递由不同激素-受体传来的信号。,3,5-环腺一磷 第二信使,催化多种酶蛋白的Ser或Thr残基磷酸化，包括磷酸化酶激酶和糖原合酶。cAMP与其调节亚基结合后，从无活性的四聚体解聚为活性的单体。,（2）胰岛素的调节作用：,Insulin：腺体细胞分泌的蛋白激素。 刺激糖原合成，降血糖。缺乏时，出现糖尿病。,是胰岛素受体(22)的亚基,也称蛋白磷酸酶1或PP1。催化从酶上水解下磷酸基。,第七节 寡糖合成与分解、多糖合成与糖醛

11、酸途径,一. 乳糖的合成： 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,二 乳糖的分解：,乳糖酶附着于小肠上皮细胞的外表面 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，乳糖不能不利用，而导致腹胀、腹泻等临床症状,三 糖醛酸途径（glucuronic acid cycl

12、e）：,UTP PPi 6-P-G 1-P-G UDPG 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,合成多种粘多糖，如肝素、 硫酸软骨素、透明质酸等,与药物或氨基、巯基异物结合，解毒作用,第八节 糖代谢紊乱,糖代谢紊乱：因糖代谢调节失常，或者先天性缺失某种糖 代谢过程中的酶而导致的糖代谢异常。 一、先天性糖代谢酶的缺陷病： 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1-P-半乳糖转变为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

13、，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。,2. 丙酮酸激酶缺乏： 不能正常的进行酵解，产物不能正常进入TCA循环；ATP减少，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： 缺少-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： 病人缺少糖原合成或分解的酶。至少发现12种，如：缺少肌肉糖原磷酸化酶（V型），血糖正常，肌糖原增加，肌肉痛不能剧烈运动。 5 . 其它先天性糖代谢病。,二、糖尿病（diabetes mellitus)：,糖尿：尿中有明显的葡萄糖或者其它糖类。 1. 生理性糖尿：生理上的暂时