(精品)第24章糖原的分解和生物合成.ppt

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1、第二十四章 糖原的分解和生物合成一、糖原的生物学意义糖原是生物体所需能量的储存库：糖原是生物体所需能量的储存库：1.脑和肌肉紧张活动时提供能量；脑和肌肉紧张活动时提供能量；2.不间断的供给维持衡定水平的血糖不间断的供给维持衡定水平的血糖3.糖原糖原葡萄糖葡萄糖-1-磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸CO2+H2O（31 ATP）n反应定位：反应定位：胞浆胞浆n肝糖元的分解过程：肝糖元的分解过程：糖原分解糖原分解 (glycogenolysis)(glycogenolysis)习惯上指肝糖原分解成习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。为葡萄糖的过程。二、糖原的降解 糖原的糖原的结构及其连接方式结构

2、及其连接方式糖原糖原磷酸化酶磷酸化酶（催化（催化1.4-糖苷键断裂糖苷键断裂）糖原糖原脱枝酶脱枝酶（催化（催化寡聚葡萄糖片段转移寡聚葡萄糖片段转移和和1.6-糖苷键水解断裂糖苷键水解断裂）磷酸葡糖变位酶磷酸葡糖变位酶（催化葡萄糖磷酸基团变位）（催化葡萄糖磷酸基团变位）-1，4-糖苷键糖苷键-1，6糖苷键糖苷键非还原性末端非还原性末端还原端：半缩醛羟基 三种酶协同作用：三种酶协同作用：糖糖原原磷磷酸酸解解的的步步骤骤非非还原端还原端糖原核心糖原核心磷酸化酶磷酸化酶a转移酶转移酶脱枝酶脱枝酶（释放（释放1个葡萄糖个葡萄糖）G-1-PG G-6-PG极限糊精极限糊精 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶

3、糖原糖原n+1n+1糖原糖原n n+1-+1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶(Glycogen Glycogen phosphorylasephosphorylase)l 糖原的磷酸解糖原的磷酸解糖原降解采用磷酸解而不是水解。磷酸吡哆醛G-1-P磷酸化酶磷酸化酶 a(PLP)非还原性末端非还原性末端磷酸磷酸+断键部位断键部位 磷酸化酶磷酸化酶b Ser14-OH 磷酸化酶磷酸化酶aSer14-P磷酸酶磷酸酶 phosphatase 磷酸化酶激酶磷酸化酶激酶(phosphorylase kinase)脱枝酶的作用脱枝酶的作用转移葡萄糖残基转移葡萄糖残基水解水解-1,6-1,6-糖苷

4、键（不是磷酸解）糖苷键（不是磷酸解）脱枝酶脱枝酶(debranching enzyme)(debranching enzyme)磷酸化酶磷酸化酶转移酶活性转移酶活性 -1,6-1,6糖苷糖苷酶活性酶活性在在几几个个酶酶的的共共同同作作用用下下，最最终终产产物物中中约约90%90%为为1-1-磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖，10%10%为游离葡萄糖。为游离葡萄糖。1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变磷酸葡萄糖变位酶位酶l 1-1-磷酸葡萄糖转变成磷酸葡萄糖转变成6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖l 6-6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖（肝细胞维持血糖平衡）磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖（肝

5、细胞维持血糖平衡）葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶（肝，肾）（肝，肾）葡萄糖葡萄糖6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸化酶磷酸化酶只作用于只作用于-1，4 糖苷键糖苷键(glycogen phosphorylase)(-1,4-linkage)磷酸化酶催化至距磷酸化酶催化至距-1，6糖苷键糖苷键 4个个葡萄糖单位时作葡萄糖单位时作 用停止用停止脱支酶脱支酶转移转移3个个葡萄糖基至邻近糖链末端，葡萄糖基至邻近糖链末端，(debranching enzyme)并水解并水解-1，6糖苷键糖苷键 生成生成游离葡萄糖游离葡萄糖磷酸化酶磷酸化酶是是关键酶关键酶(key enzyme)糖原分解的特点糖原分解的

6、特点三、糖原（三、糖原（glycogen）的合成代谢）的合成代谢n 糖原合成的概念：糖原合成的概念：是指由单糖合成糖原的过程。是指由单糖合成糖原的过程。n 糖原合成的部位糖原合成的部位：肝脏及肌肉组织的细胞浆中：肝脏及肌肉组织的细胞浆中n 糖原合成的反应过程糖原合成的反应过程（肝脏）（肝脏）三个阶段反应：三个阶段反应：阶段的反应阶段的反应葡萄糖活化葡萄糖活化尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)阶段的反应阶段的反应糖原合成酶的作用糖原合成酶的作用形成直链的结构形成直链的结构 阶段的反应阶段的反应分支酶的作用分支酶的作用形成支链的结构形成支链的结构 阶段的反应过程阶段的反应过程 葡萄糖葡萄

7、糖6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖ATPATP ADP ADP 己糖激酶己糖激酶葡萄糖激酶（肝）葡萄糖激酶（肝）1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸葡萄磷酸葡萄糖变位酶糖变位酶+UTPUTP尿苷尿苷 P PP PP PPPiPPiUDPGUDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶2Pi+2Pi+能量能量 尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖(活性葡萄糖活性葡萄糖)(uridineuridine diphosphatediphosphate glucose,glucose,UDPGUDPG)1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖UDPG的结构的结构GUDP 阶段的反应阶段的反应（形成（形成-1,4糖苷键糖苷键)糖原糖原n n+UD

8、PG+UDPG糖原糖原n+1n+1+UDP+UDP 糖原合酶糖原合酶(glycogen(glycogen synthasesynthase)UDP UDP UTP UTP ADP ADP ATP ATP 核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶糖糖原原合合酶酶反反应应 阶段的反应：阶段的反应：糖原新分支的形成糖原新分支的形成糖原核心糖原核心糖原核心糖原核心糖原核心糖原核心糖原核心糖原核心非还原性末端非还原性末端-1，4 糖苷键糖苷键-1，6 糖苷键糖苷键糖原分支酶糖原分支酶1234567糖原合酶糖原合酶催化的反应催化的反应需要需要引物引物（多聚葡萄糖）（多聚葡萄糖）(glycogen synthase)(

9、primer)分枝酶分枝酶形成形成分枝分枝 (bronching enzyme)糖原合酶是糖原合酶是关键酶关键酶(key enzyme)UDP-Glc是葡萄糖的是葡萄糖的供体（葡萄糖的活性形式）供体（葡萄糖的活性形式）每增加一个葡萄糖，消耗每增加一个葡萄糖，消耗 2 Pi糖原合成特点糖原合成特点n糖原的合成与分解总图糖原的合成与分解总图UDPGUDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 G-1-P G-1-P UTP UTP UDPG UDPG PPiPPi 糖原糖原n+1n+1 UDP UDP G-6-P G-6-P G G 糖原合酶糖原合酶 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 己糖己糖(葡萄糖葡萄糖)激酶

10、激酶 糖原糖原n n Pi Pi 磷酸化酶磷酸化酶 葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸酶（肝）磷酸酶（肝）糖原糖原n n 四、糖原代谢的调控四、糖原代谢的调控糖原的合成和分解通过对糖原的合成和分解通过对糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶和和糖原合酶糖原合酶 的调节机制进行调控的调节机制进行调控 别构调控别构调控 共价修饰共价修饰 1.糖原磷酸化酶：糖原磷酸化酶：AMP；ATP、6-P-G、Glc2.糖原合酶：糖原合酶：6-P-G、Glc磷酸化酶磷酸化酶和糖原合酶和糖原合酶的活性是受磷酸化或去磷酸化的的活性是受磷酸化或去磷酸化的共价共价修饰修饰的调节。二种酶磷酸化及去磷酸化的方式相似，但其的调节。二种酶磷酸化及去

11、磷酸化的方式相似，但其效果相反。效果相反。糖原合酶糖原合酶 a (有活性有活性)糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶 b (无活性无活性)OHOHATPADPH2OPi糖原合酶糖原合酶 b (无活性无活性)糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶 a (有活性有活性)PP激素对糖原合成与分解激素对糖原合成与分解的调控的调控意义意义：由于由于酶的共价修饰酶的共价修饰反应是酶促反反应是酶促反应，只要有少应，只要有少量信号分子量信号分子（如激素）存（如激素）存在，即可通过在，即可通过加速这种酶促加速这种酶促反应，而使大反应，而使大量的另一种酶量的另一种酶发生化学修饰，发生化学修饰，从而获得放大从而获得放大效应。这种调效应。这种

12、调节方式快速、节方式快速、效率极高。效率极高。肾上腺素或肾上腺素或胰高血糖素胰高血糖素1、腺苷酸环化酶、腺苷酸环化酶（无活性）（无活性）腺苷酸环化酶（活性）腺苷酸环化酶（活性）2、ATPcAMPR、cAMP3、蛋白激酶、蛋白激酶（无活性）（无活性）蛋白激酶（活性）蛋白激酶（活性）4、磷酸化酶激酶、磷酸化酶激酶（无活性）（无活性）磷酸化酶激酶（活性）磷酸化酶激酶（活性）5、磷酸化酶、磷酸化酶 b（无活性）无活性）磷酸化酶磷酸化酶 a（活性）活性）6、糖原、糖原6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖血液血液肾上腺素或肾上腺素或胰高血糖素胰高血糖素132 102 104 106

13、 108葡萄糖葡萄糖ATP ADPATP ADP456 血糖及其调节血糖及其调节血糖（血糖（Blood sugarBlood sugar）：）：指血液中的葡萄糖。指血液中的葡萄糖。血糖水平血糖水平：即血糖浓度。即血糖浓度。n血糖及血糖水平的概念：血糖及血糖水平的概念：正常血糖浓度正常血糖浓度 ：3.896.11mmol/L3.896.11mmol/L血糖血糖4.444.446.67mmol/L6.67mmol/L食物食物肝糖原肝糖原糖异生糖异生H H2 2O O、COCO2 2、能能糖原糖原脂肪、脂肪、氨基酸、氨基酸、核糖等核糖等随尿排出随尿排出8.89mmol/L8.89mmol/L消化吸收

14、消化吸收分解分解非糖物质非糖物质合成合成氧化氧化转变转变1、血糖的来源和去路2、血糖的调节 肝脏调节肝脏调节 肾脏调节肾脏调节 神经调节神经调节 激素调节激素调节（一）肝脏调节 进食后进食后肝糖原合成肝糖原合成 不进食不进食肝糖原分解肝糖原分解 饥饿时饥饿时糖异生作用糖异生作用（二）肾脏调节肾糖阈：肾糖阈：肾对糖的重吸收能力肾对糖的重吸收能力8.899.99mmol/L（renal threshold of sugar）血糖肾糖阈：血糖肾糖阈：尿中不含葡萄糖尿中不含葡萄糖血糖肾糖阈：血糖肾糖阈：出现糖尿出现糖尿（三）激素的调节血糖血糖水平水平胰岛素胰岛素肾上腺素肾上腺素胰高血糖素胰高血糖素糖皮

15、质激素糖皮质激素甲状腺素甲状腺素生生长素长素a、胰岛素作用减少血糖来源减少血糖来源 增加血糖去路增加血糖去路促进促进促进促进葡萄糖进入细胞内代谢葡萄糖进入细胞内代谢葡萄糖进入细胞内代谢葡萄糖进入细胞内代谢促进促进促进促进糖的氧化利用糖的氧化利用糖的氧化利用糖的氧化利用促进促进促进促进糖原合成糖原合成糖原合成糖原合成促进促进促进促进糖转变为脂肪糖转变为脂肪糖转变为脂肪糖转变为脂肪抑制抑制抑制抑制糖原分解糖原分解糖原分解糖原分解抑制抑制抑制抑制糖异生作用糖异生作用糖异生作用糖异生作用 b、肾上腺素作用 1、促进肝糖原分解成葡萄糖 2、促进糖异生 3、促进肌糖原酵解成乳酸机理：加强糖的来源机理：加强

16、糖的来源3、糖代谢紊乱（一）低血糖(hypoglycemia)空腹血糖浓度 3.89mmol/L（二）高血糖(hyperglycemia)空腹血糖浓度 7.22mmol/L（三）糖尿(glucosuria)空腹血糖浓度8.89mmol/L肾糖阈肾糖阈低血糖：低血糖：空腹血糖空腹血糖3.89mmol/L症状：症状：头晕、心悸、出冷汗等头晕、心悸、出冷汗等 严重引起脑昏迷严重引起脑昏迷原因：原因：1、饥饿或不能进食、饥饿或不能进食 2、胰岛素分泌过多、胰岛素分泌过多 3、严重肝疾患、严重肝疾患 4、内分泌异常、内分泌异常（一）低血糖(hypoglycemia)(二）高血糖及糖尿高血糖：高血糖：空腹

17、血糖空腹血糖 7.22mmol/L糖尿：糖尿：血糖浓度血糖浓度 8.89mmol/L饮食性糖尿、情感性糖尿、肾性糖尿饮食性糖尿、情感性糖尿、肾性糖尿hyperglycemiahyperglycemiahyperglycemiahyperglycemiaglucosuriaglucosuriaglucosuriaglucosuria糖尿病：糖尿病：持续性高血糖和糖尿持续性高血糖和糖尿类型：类型：胰岛素依赖型（胰岛素依赖型（型）型）非胰岛素依赖型（非胰岛素依赖型（型）型）病因：病因：胰岛素缺乏胰岛素缺乏 受体数目减少受体数目减少 受体与胰岛素的亲和力降低受体与胰岛素的亲和力降低（三）糖尿病症状：多

18、食、多饮、多尿、体重减轻（三多一少）症状：多食、多饮、多尿、体重减轻（三多一少）多食引起血糖升高多食引起血糖升高尿糖尿糖带走大量水分而多尿带走大量水分而多尿多尿多尿多食多食糖氧化障碍糖氧化障碍机体能量不足机体能量不足感到饥饿而多食感到饥饿而多食多饮多饮多尿失水过多多尿失水过多引起口渴而多饮引起口渴而多饮体重减轻体重减轻糖供能障碍糖供能障碍脂肪、蛋白质氧化增加脂肪、蛋白质氧化增加体重减轻体重减轻酮症酸中毒糖尿病时糖尿病时脂肪脂肪(fat)动员加强动员加强酮体酮体生成过多，超过了肝外组织的氧化能力生成过多，超过了肝外组织的氧化能力酮血症、酮尿症、酮症酸中毒等酮血症、酮尿症、酮症酸中毒等(keton

19、e bodies)酮体：乙酰乙酸酮体：乙酰乙酸(acetoacetate)-羟丁酸羟丁酸(hydroxybutyrate)丙酮丙酮(acetone)烂苹果味道烂苹果味道99%，酸性酸性感染感染肥胖肥胖体力活动减少体力活动减少妊娠妊娠遗传遗传环境因素环境因素糖尿病的诱发因素糖尿病的诱发因素（四）糖耐量试验(glucose tolerance)人体处理所给予葡萄糖的能力人体处理所给予葡萄糖的能力葡萄糖耐量葡萄糖耐量 （耐糖现象）（耐糖现象）1.空腹抽血空腹抽血2.一次进食一次进食100g葡萄糖葡萄糖3.0.5、1、2、3小时分别取血，测血糖浓度小时分别取血，测血糖浓度4.时间为横坐标，血糖浓度为纵坐标，绘耐糖曲线时间为横坐标，血糖浓度为纵坐标，绘耐糖曲线糖耐量试验(glucose tolerance)30 60 90 120 150 18040035030025020015010050血血糖糖浓浓度度mg/dl糖尿病患者（重症）糖尿病患者（重症）糖尿病患者（轻症）糖尿病患者（轻症）健康人健康人肾上腺皮质机能减退者肾上腺皮质机能减退者高胰岛素血症者高胰岛素血症者时间（分）时间（分）