糖元的分解与合成.ppt

生物化学 糖原代谢 Metabolismofglycogen 7 4糖原的合成与分解 糖原的结构与分布 糖原的合成 糖原的分解 糖原合成与分解的调节 糖原合成与分解的意义 7 4糖原的合成与分解 非还原端 多个 形状 树枝状 分子量 100 1000万 还原端 一个 糖原结构特点 p177 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1 2 总量为200 400g 糖原的分布 7 4糖原的合成与分解 糖原的生物合成 糖原是由许多葡萄糖分子聚合而成的带有分支的高分子多糖类化合物 直链部分借 1 4 糖苷键而将葡萄糖残基连接起来 支链部分则是借 1 6 糖苷键而形成分支 糖原是一种无还原性的多糖 糖原的合成与分解代谢主要发生在肝 肾和肌肉组织细胞的细胞质中 部位 肝脏 肌肉组织等细胞的细胞质中 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 糖原合成p183 7 4糖原的合成与分解 糖原的合成p183 定义 葡萄糖 半乳糖和果糖等在体内相应酶的作用下合成糖原的过程 合成部位 细胞的细胞质中在细胞内 催化糖原分解的酶不可能进行糖原的合成糖原的合成中 糖基的供体不是1 磷酸葡萄糖 而是UDPG 尿苷二磷酸葡萄糖 催化糖原合成的三种酶 UDPG焦磷酸化酶 1 磷酸葡萄糖 UTPUDPG 糖元合酶 将UDPG分子上的G分子的1位C原子与糖原某个分支的非还原葡萄糖残基第4位c原子的 OH形成 1 4 糖苷键 糖元分支酶 断开 1 4 糖苷键形成 1 6 糖苷键 定义 单糖与核苷酸通过磷酸酯键结合的化合物称为糖核苷酸 作用 糖核苷酸是高等动植物体内合成双糖和多糖时 葡萄糖的活化形式与供体 种类 目前发现的糖核苷酸主要有UDPG ADPG TDPG GDPG CDPG等 在糖类代谢中 以UDPG ADPG为最重要 形成 1 P G UTP UDPG焦磷酸化酶 UDPG PPi 酯酶 2Pi 糖核苷酸的作用及形成 糖原合成的反应过程可分为三个阶段 1 活化 由葡萄糖生成尿苷二磷酸葡萄糖葡萄糖 6 磷酸葡萄糖 1 磷酸葡萄糖 UDPG 1 6 磷酸葡萄糖的生成 消耗1分子ATP 2 1 磷酸葡萄糖的生成 3 尿苷二磷酸葡萄糖的生成 消耗1分子UTP 消耗相当于两分子的ATP 糖原合成p183 糖原的合成 缩合 在糖原合酶催化下 UDPG所带的葡萄糖残基通过 1 4 糖苷键与原有糖原分子的非还原端相连 使糖链延长 糖原合酶是糖原合成的关键酶 必须有引物 分支 当直链长度达12个葡萄糖残基以上时 在分支酶的催化下 将距末端6 7个葡萄糖残基组成的寡糖链由 1 4 糖苷键转变为 1 6 糖苷键 使糖原出现分支 同时非还原端增加 ATP 葡萄糖激酶 Mg2 葡萄糖 glucose 1 葡萄糖磷酸化生成6 磷酸葡萄糖 7 4糖原的合成与分解 ADP 1 磷酸葡萄糖 glucose 1 phosphate 6 磷酸葡萄糖 glucose 6 phosphate 2 6 磷酸葡萄糖转变为1 磷酸葡萄糖 7 4糖原的合成与分解 UDPG焦磷酸化酶 H2O 2Pi 3 尿苷二磷酸葡萄糖的生成 7 4糖原的合成与分解 尿苷 尿苷二磷酸葡萄糖 UDPG 糖原引物 Gn glycogenprimer 糖原合酶 糖原 Gn 1 glycogen UDP 4 UDPG中的葡萄糖连接到糖原引物上 7 4糖原的合成与分解 返回 尿苷 糖原的合成与分解 5 分支酶催化糖原不断形成新分支链 糖原合成的限速酶 12 18G UDPG焦磷酸化酶 糖原合酶 分枝酶 1 UDPG 引物生糖原蛋白或糖原素共价连接 葡萄糖 8 糖原合酶 UDP 葡萄糖 n 1 2 非还原端 分枝酶 n 只有糖原合酶与糖原素紧密结合时糖原合酶才有活性 糖原合成图 消耗能量需要引物非还原端糖基供体 UDPG 葡萄糖 分支酶 糖原合酶 焦磷酸化酶 7 4糖原的合成与分解 糖原合成的特点 反应部位 肝 肾和肌肉组织细胞的胞液中糖原合成关键酶 糖原合酶需要糖原引物糖基供体 UDPG每加上一个葡萄糖残基消耗2分子ATP 糖原分解 部位 肝脏 产物 葡萄糖 糖原分解 指糖原分解为葡萄糖的过程 7 4糖原的合成与分解 糖原的分解代谢可分为三个阶段 是一非耗能过程 水解 糖原 1 磷酸葡萄糖 此阶段的关键酶是糖原磷酸化酶 并需脱支酶协助 异构 1 磷酸葡萄糖 6 磷酸葡萄糖 脱磷酸 6 磷酸葡萄糖 葡萄糖 此过程只能在肝和肾进行 糖原的分解代谢 糖原的降解p177 糖原主要为动物肝脏和骨骼肌中的贮能物质 在肌肉中贮存糖原是为了肌肉收缩提供能源 而在肝脏中贮存糖原是为了维持血糖平衡 糖原降解主要有糖原磷酸化酶和糖原脱支酶催化进行 糖原 Pi糖原 G 1 P n残基 n 1残基 G 1 P 磷酸葡萄糖变位酶 G 6 P 肝脏 G Pi 肌肉 进入糖酵解 葡萄糖 6 磷酸酶 糖原磷酸化酶 从非还原端催化1 4糖苷键的磷酸解 糖原的磷酸解具有重要的生物学意义p178 糖异生 糖原的合成与分解 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 脱支酶 专门水解 1 6 糖苷键 磷酸化酶 脱支酶 G3转移酶 脱枝酶的作用 7 4糖原的合成与分解 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 7 4糖原的合成与分解 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 H3PO4 H2O 葡萄糖 6 磷酸酶 肝 肌肉中缺乏此酶 7 4糖原的合成与分解 葡萄糖与6 磷酸葡萄糖的相互转换 7 4糖原的合成与分解 糖原分解图 糖原Gn 1 7 4糖原的合成与分解 肌肉 肝脏 糖原的合成与分解图 葡萄糖 Pi H2O Pi Gn 肝糖原与肌糖原比较 肝糖原肌糖原贮量90 100g200 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 7 4糖原的合成与分解 糖原合成与分解的调节 磷酸化酶 共价修饰调节 糖原合成酶 变构调节 7 4糖原的合成与分解 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 7 4糖原的合成与分解 糖原合酶的共价修饰调节 7 4糖原的合成与分解 cAMP对糖原合成与分解的调节 胰高血糖素和肾上腺