糖原的合成与分解课件.ppt
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1,4糖苷键相连构成直链，又以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,非还原端：多个,形 状：树枝状,分子量：1001000万,还原端：一个,1.糖原的结构特点,3,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12%(总量为200-400g),返回,4,2.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。,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,Pi,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-P,G,极限糊精,双重功能酶,磷酸葡萄糖变位酶,8,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,(1)糖原磷酸解为1-磷酸葡萄糖,磷酸化酶,糖 原,Gn,H3PO4,1-磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate),10,脱支酶的作用,脱支酶具有双重作用:-1,4-糖基转移酶-1,6-糖苷酶,11,(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),12,6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖,葡萄糖(glucose),6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate),葡萄糖-6-磷酸酶（肝）,脑与肌肉中缺乏此酶,13,葡萄糖与6-磷酸葡萄糖的相互转换,14,糖原分解图,糖 原Gn+1,15,一、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,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,(1)葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖,ATP,葡萄糖激酶,Mg2+,葡萄糖(glucose),18,(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),6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate),19,(3)尿苷二磷酸葡萄糖的生成,UDPG焦磷酸化酶,H2O,2Pi,20,(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)(glycogen primer),糖原合酶,糖原(Gn+1)(glycogen),UDP,21,(5)分支酶催化糖原不断形成新分支链,糖原合成的限速酶,1218G,22,糖原合成图,消耗能量 需要引物 非还原端,葡萄糖,返回,23,糖原的合成与分解图,葡萄糖,糖 原Gn+1,24,肝糖原与肌糖原比较,肝糖原 肌糖原贮 量 90-100g 200-500g 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,25,4.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,26,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、Glc,2. 糖原合成酶：6-P-G、Glc,27,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。,28,(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,(2)糖原合酶的共价修饰调节,30,(3)cAMP对糖原合成与分解的调节,31,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,级联放大效应,返回,32,cAMP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、ATP,cAMP,R、cAMP,3、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,1,108,葡萄糖,4,5,6,34,激素通过cAMP-蛋白激酶调节代谢示意图,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,蛋白激酶 （无活性）,蛋白激酶（有活性）,受体,非磷酸化蛋白激酶,35,G蛋白（GTP结合蛋白）,36,cAMP激活蛋白激酶的作用机理,37,5.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,38,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,40,一、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：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。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。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。抑制肝内糖异生。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,其升高血糖的机制包括：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。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。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。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,42,3.糖皮质激素,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。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。,43,二、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3.896.11mmol/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, 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）,ADPG供糖基，形成1.4糖苷键。 支链淀粉合成 淀粉合成酶:催化形成-1.4糖苷键 Q酶（分支酶）:既能催化-1.4糖苷键的断裂，又能催化-1、6糖苷键的形成,淀粉的生物合成,45,淀粉的分枝结构,46,直链淀粉的合成,引物（Gn）,+,+,直链淀粉(Gn+1),47,2、淀粉的分解, 淀粉的磷酸解, 淀粉的酶促水解解 淀粉酶：在淀粉分子内部任意水解-1.4糖苷键。（内切酶） 淀粉酶:从非还原端开始，水解.4糖苷键，依次水解下一个麦芽糖单位（外切酶） 脱支酶（R酶）:水解淀粉酶和淀粉酶作用后留下的极限糊精中的1.6 糖苷键。,48,在Q酶作用下的支链淀粉的合成,49,
