,目 录,第 六 节 糖原的合成与分解,Glycogenesis and Glycogenolysis,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,-1,4-糖苷键形成长链。,约8-12个葡萄糖单元处形成分支(,-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-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,-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-1,去分支酶,(debranching enzyme),磷 酸 化 酶,转移酶活性,-1,6糖苷酶活性,2. 糖原的去分支作用,转移葡萄糖残基,水解,-1,6-糖苷键,去分支酶 (debranching enzyme)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ATP ADP,12,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,P,P,P,PPi,UDPG焦磷酸化酶,2Pi+能量,葡萄糖-1- 磷酸,尿苷二磷酸葡萄糖,( uridine diphosphate glucose , 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,( glycogen synthase ),UDP,UTP,ADP,ATP,核苷二磷酸激酶,4. -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 + UDP,15,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Tyr,194,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,-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,(branching enzyme,),-1,6-糖苷键,-1,4-糖苷键,5. 糖原分枝的形成,6-7,4,11,分 支 酶 (branching enzyme) ,18,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-P,Gn,（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, 反应部位：胞浆,G-6-P的代谢去路,G（补充血糖）G-6-P F-6-,20,UDPG焦磷酸化酶,G-1-P,UTP,UDPG,PPi,糖原n,+1,UDP,G-6-P,G,糖原合酶,磷酸葡萄糖变位酶,己糖(葡萄糖)激酶,糖原n,Pi,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-P UTP UDPG,21,三、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,糖原合成：,糖原合酶,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,22,1.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,23,2.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：,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）,Ca,2+,cAMP,胰高血糖素（肝）,磷酸化酶b,磷酸化酶a,调节部位上的Ser,14,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,24,3. 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，b,25,四、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 ：4.46.7mmol,/L,80-120mg/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,CO,2,+ H,2,O,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）,ATP,cAMP,PKA,(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a,Pi,磷蛋白磷酸酶-1,糖原n+1,1-磷酸葡萄糖,糖原n,糖原n,糖原n+1,UDPG,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,H,2,O,及,CO,2,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,酵解途径：,己糖激酶, 丙酮酸的氧化脱羧：,丙酮酸脱氢酶复合体,脱氢、脱羧,三羧酸循环：,柠檬酸合酶,磷酸果糖激酶I,丙酮酸激酶,异柠檬酸脱氢酶,-酮戊二酸脱氢酶复合体,1次脱氢,2次底物水平磷酸化,4次脱氢,2此脱羧,1次底物水平磷酸化,有氧氧化的调节关键酶 酵解途径：己糖激酶 丙酮酸的氧化,G,（补充血糖）,G-6-P,F-6-P,（进入酵解途径）,Gn,（合成糖原）,UDPG,6-磷酸葡萄糖内酯,（进入磷酸戊糖途径）,糖原,分解,G-1-P,葡糖-6-磷酸是糖代谢多种途径的交汇点,G（补充血糖）G-6-P F-6-,37,激素的调节,激素的调节,38,