医学糖原的分解合成代谢课件.ppt

糖原的分解糖原的分解合成代谢合成代谢糖糖 原原(glycogen)是动物体内糖的储存形式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之一，是机体能迅速动用的能量储备肌肉：肌糖原，肌肉：肌糖原，180 300g，主要供肌肉收缩所需主要供肌肉收缩所需肝脏：肝糖原，肝脏：肝糖原，70 100g，维持血糖水平维持血糖水平糖原的定义：糖原的定义：糖原储存的主要器官及其生理意义：糖原储存的主要器官及其生理意义：1.葡萄糖单元以葡萄糖单元以-1,4-糖苷键糖苷键形成长链形成长链2.约约10个葡萄糖单元处形成分个葡萄糖单元处形成分枝，分枝处葡萄糖以枝，分枝处葡萄糖以-1,6-糖糖苷键连接，分支增加，溶解苷键连接，分支增加，溶解度增加3.每条链都终止于一个非还原每条链都终止于一个非还原端端.非还原端增多，以利于其非还原端增多，以利于其被酶分解被酶分解糖原的结构特点及其意义：糖原的结构特点及其意义：一、糖原的合成代谢主要在一、糖原的合成代谢主要在肝和肌组织中进行肝和肌组织中进行n合成部位：合成部位：糖原的合成糖原的合成(glycogenesis)指由葡萄糖指由葡萄糖合成糖原的过程合成糖原的过程组织定位：主要在肝脏、肌肉组织定位：主要在肝脏、肌肉细胞定位：胞浆细胞定位：胞浆1.1.葡萄糖磷酸化生成葡萄糖葡萄糖磷酸化生成葡萄糖-6-6-磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸ATP ADP己糖激酶己糖激酶;葡萄糖激酶（肝）葡萄糖激酶（肝）n糖原合成途径：糖原合成途径：葡萄糖葡萄糖-1-磷酸磷酸磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸2.2.葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸转变成葡萄糖磷酸转变成葡萄糖-1-1-磷酸磷酸UDPG可看作可看作“活性葡萄糖活性葡萄糖”，在体内充，在体内充作葡萄糖供体。

作葡萄糖供体3.3.葡萄糖葡萄糖-1-1-磷酸转变成尿苷二磷酸葡萄糖磷酸转变成尿苷二磷酸葡萄糖+UTP尿苷尿苷 PPPPPiUDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶2Pi+能量能量葡萄糖葡萄糖-1-磷酸磷酸 尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖(uridine diphosphate glucose,UDPG)糖原糖原n+UDPG糖原糖原n+1+UDP 糖原合酶糖原合酶(glycogen synthase)UDP UTP ADP ATP 核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶4.-1,4-糖苷键式结合糖苷键式结合糖原糖原n 为原有的细胞内的较小糖原分子，为原有的细胞内的较小糖原分子，称为称为糖原引物糖原引物(primer)，作为作为UDPG 上葡萄糖上葡萄糖基的接受体基的接受体糖原糖原n+UDPG糖原糖原n+1+UDP 糖原合酶糖原合酶(glycogen synthase).糖原分枝的形成糖原分枝的形成 分支酶分支酶(branching enzyme)-1,6-糖苷键糖苷键 -1,4-糖苷键糖苷键近近来来人人们们在在糖糖原原分分子子的的核核心心发发现现了了一一种种名名为为glycogenin的的蛋蛋白白质质Glycogenin可可对对其其自自身身进进行行共共价价修修饰饰，将将UDP-葡葡萄萄糖糖分分子子的的C1结结合合到到其其酶酶分分子子的的酪酪氨氨酸酸残残基基上上，从从而而使使它它糖糖基基化化。

这这个个结结合合上去的葡萄糖分子即成为糖原合成时的引物上去的葡萄糖分子即成为糖原合成时的引物糖原合成过程中作为引物的第一个糖原分子糖原合成过程中作为引物的第一个糖原分子从何而来？从何而来？二、肝糖原分解产物二、肝糖原分解产物葡萄葡萄糖可补充血糖糖可补充血糖n亚细胞定位：亚细胞定位：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 phosphorylase)1.1.糖原的磷酸解糖原的磷酸解糖原分解糖原分解(glycogenolysis)习惯上指肝糖原分习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程解成为葡萄糖的过程2.2.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-糖苷键糖苷键脱枝酶脱枝酶 (debranching enzyme)磷酸化酶磷酸化酶转移酶活性转移酶活性 -1,6糖糖苷酶活性苷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85%为为1-磷酸葡萄糖，磷酸葡萄糖，15%为游离葡萄糖为游离葡萄糖葡萄糖葡萄糖-1-磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶变位酶3.葡萄糖葡萄糖-1-磷酸转变成葡萄糖磷酸转变成葡萄糖-6-磷酸磷酸4.葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸 水解生成葡萄糖水解生成葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶（肝，肾）（肝，肾）葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸葡葡萄萄糖糖-6-磷磷酸酸酶酶只只存存在在于于肝肝、肾肾中中，而而不不存存在在于于肌肌中中。

所所以以只只有有肝肝和和肾肾可可补补充充血血糖糖；而而肌肌糖糖原原不不能分解成葡萄糖，只能进行糖酵解或有氧氧化能分解成葡萄糖，只能进行糖酵解或有氧氧化肌糖原的分解肌糖原的分解肌糖原分解的前三步反应与肝糖原分解过程相肌糖原分解的前三步反应与肝糖原分解过程相同，但是生成同，但是生成6-磷酸葡萄糖之后，由于肌肉组磷酸葡萄糖之后，由于肌肉组织中织中不存在葡萄糖不存在葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶，所以生成的，所以生成的6-磷磷酸葡萄糖不能转变成葡萄糖释放入血，提供血酸葡萄糖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糖，而只能进入酵解途径进一步代谢肌糖原的分解与合成与肌糖原的分解与合成与乳酸循环乳酸循环有关nG-6-P的代谢去路：的代谢去路：G（补充血糖）（补充血糖）G-6-PF-6-P（进入酵解途径）（进入酵解途径）G-1-PGn（合成糖原）（合成糖原）UDPG 6-磷酸葡萄糖内酯磷酸葡萄糖内酯（进入磷酸戊糖途径）（进入磷酸戊糖途径）葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸（进入葡萄糖醛酸途径）（进入葡萄糖醛酸途径）小结小结n反应部位：反应部位：胞浆胞浆 n糖原的合成与分解总图糖原的合成与分解总图UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 G-1-P UTP UDPG PPi 糖原糖原n+1 UDP G-6-P 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)激酶激酶 糖原糖原n Pi 磷酸化酶磷酸化酶 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶（肝）磷酸酶（肝）糖原糖原n 糖糖原原的的合合成成与与分分解解是是分分别别通通过过两两条条不不同同途途径径进进行行的的。

这这种种合合成成与与分分解解循循两两条条不不同同途途径径进进行行的的现现象象，是是生生物物体体内内的的普普遍遍规规律律这这样样才才能进行精细的调节能进行精细的调节当当糖糖原原合合成成途途径径活活跃跃时时，分分解解途途径径则则被被抑抑制制，才能有效地合成糖原；反之亦然才能有效地合成糖原；反之亦然三、糖原合成与分解受到彼此相反的三、糖原合成与分解受到彼此相反的调节调节关键酶关键酶 糖原合成：糖原合成：糖原合酶糖原合酶 糖原分解：糖原分解：糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶它们的快速调节有它们的快速调节有共价修饰共价修饰和和变构调节变构调节二二种方式它们都以活性、无（低）活性二种形式存它们都以活性、无（低）活性二种形式存在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变化而相互转变n这两种关键酶的重要特点：这两种关键酶的重要特点：（一）糖原磷酸化酶是糖原分解的关键酶（一）糖原磷酸化酶是糖原分解的关键酶n糖原磷酸化酶的共价修饰调节糖原磷酸化酶的共价修饰调节磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶磷酸化酶磷酸化酶b（活性低）（活性低）磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶-磷酸化酶磷酸化酶a-（活性高）（活性高）（二）糖原合酶是糖原合成的关键酶（二）糖原合酶是糖原合成的关键酶糖原合酶糖原合酶糖原合酶糖原合酶-n糖原合酶的共价修饰调节糖原合酶的共价修饰调节腺苷环化酶腺苷环化酶（无活性）（无活性）腺苷环化酶（有活性）腺苷环化酶（有活性）激素（胰高血糖素、肾上腺素等）激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+受体受体ATPcAMP PKA(无活性无活性)磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶糖原合酶糖原合酶 糖原合酶糖原合酶-P PKA(有活性有活性)磷酸化酶磷酸化酶b磷酸化酶磷酸化酶a-P磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶-PPi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1PiPi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶抑制剂磷蛋白磷酸酶抑制剂-P磷蛋白磷酸酶抑制剂磷蛋白磷酸酶抑制剂PKA（有活性）（有活性）两种酶磷酸化或去磷酸化后活性变化相反；两种酶磷酸化或去磷酸化后活性变化相反；此调节为酶促反应，调节速度快；此调节为酶促反应，调节速度快；调节有调节有级联放大级联放大作用，效率高；作用，效率高；受激素调节。

受激素调节n糖原磷酸化酶合糖原合酶的共价修饰调节特点：糖原磷酸化酶合糖原合酶的共价修饰调节特点：n肌肉内糖原代谢的二个关键酶的调节与肝糖原不同：肌肉内糖原代谢的二个关键酶的调节与肝糖原不同：在在糖原分解代谢时肝主要受糖原分解代谢时肝主要受胰高血糖素胰高血糖素的调节，的调节，而肌肉主要受而肌肉主要受肾上腺素肾上腺素调节肌肉内糖原合酶及磷酸化酶的变构效应物主要为肌肉内糖原合酶及磷酸化酶的变构效应物主要为AMP、ATP及及6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖糖原合酶糖原合酶磷酸化酶磷酸化酶a-P磷酸化酶磷酸化酶bAMPATP及及6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖调节小结调节小结:双向调控：双向调控：对合成酶系与分解酶系分别进行对合成酶系与分解酶系分别进行调节，如加强合成则减弱分解，或反之调节，如加强合成则减弱分解，或反之双重调节：双重调节：别构调节和共价修饰调节别构调节和共价修饰调节肝糖原和肌糖原代谢调节各有特点：如分解肝糖原和肌糖原代谢调节各有特点：如分解肝糖原的激素主要为胰高血糖素，分解肌糖肝糖原的激素主要为胰高血糖素，分解肌糖原的激素主要为肾上腺素原的激素主要为肾上腺素关键酶调节上存在关键酶调节上存在级联效应级联效应。

关键酶都以关键酶都以活性、无（低）活性二种形式活性、无（低）活性二种形式存存在，二种形式之间可通过在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化磷酸化和去磷酸化而相互转变而相互转变糖原积累症糖原积累症是由先天性酶缺陷所致是由先天性酶缺陷所致糖原累积症糖原累积症(glycogen storage diseases)是一是一类遗传性代谢病，其特点为体内某些器官组织类遗传性代谢病，其特点为体内某些器官组织中有大量糖原堆积引起糖原累积症的原因是中有大量糖原堆积引起糖原累积症的原因是患者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类患者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类型别型别缺陷的酶缺陷的酶受害器官受害器官糖原结构糖原结构葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶缺陷磷酸酶缺陷肝、肾肝、肾正常正常溶酶体溶酶体14和和16葡葡萄糖苷酶萄糖苷酶所有组织所有组织正常正常脱支酶缺失脱支酶缺失肝、肌肉肝、肌肉分支多，外周分支多，外周糖链短糖链短分支酶缺失分支酶缺失所有组织所有组织分支少，外周分支少，外周糖链特别长糖链特别长肌磷酸化酶缺失肌磷酸化酶缺失肌肉肌肉正常正常肝磷酸化酶缺陷肝磷酸化酶缺陷肝肝正常正常肌肉和红细胞磷酸果糖肌肉和红细胞磷酸果糖激酶缺陷激酶缺陷肌肉、红肌肉、红细胞细胞正常正常肝脏磷酸化酶激酶缺陷肝脏磷酸化酶激酶缺陷 脑、肝脑、肝正常正常糖原积累症分型糖原积累症分型血糖及其调节血糖及其调节The Definition,Level and Regulation of Blood Glucose血糖，血糖，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/Ln血糖水平恒定的生理意义：血糖水平恒定的生理意义：保证重要组。