糖代谢-糖原的分解和生物合成.ppt

GlycogenBreakdownandSynthesis 第六节糖原的分解和生物合成 掌握糖原的分解和生物合成途径及其关键酶 掌握糖原代谢的调控因素 第六节糖原的分解和生物合成 糖原的生物学意义糖原的分解 glycogenbreakdown 糖原的生物合成 glycogensynthesis 糖原代谢的调控 第六节糖原的分解和生物合成 糖原 glycogen 是动物细胞中葡萄糖的储存形式 易于动员的的能量贮存物质 糖原是葡萄糖以 1 4 糖苷键和 1 6 糖苷键连接起来的多糖 糖原以颗粒状态存在 约10 40nm 主要储存于肝脏 肝糖原 和肌肉组织 肌糖原 细胞质中 糖原颗粒中包含 糖原 催化糖原合成和降解酶类 调节蛋白 第六节糖原的分解和生物合成 细胞溶胶 糖原的生物学意义是在肝脏和骨骼肌中作为容易动员的能量贮存物质 糖原是葡萄糖的一种高效的贮能形式 糖原 G 1 P G 6 P 31 33 个ATPG G 6 P G 1 P UDPG 糖原 贮能效益 97 选择糖原作为不可缺少的贮能物质的三重意义 动员迅速 无氧分解 能分解成葡萄糖 维持血糖正常水平 二糖原分解代谢 需要三种酶参与 1 糖原磷酸化酶 glycogenphosphorylase 糖原 n个残基 Pi磷酸化酶 磷酸吡哆醛 PLP 糖原 n 1个残基 G 1 P2ATP2ADP磷酸化酶b磷酸化酶激酶磷酸化酶a 无活性 二聚体 磷蛋白 磷酸酶1 PP1 活性 二聚体 磷酸化部位 磷酸化酶每个亚基上的Ser14 glycogenolysis 极限糊精 limitdextrin 磷酸化酶对糖原磷酸解后形成的具有许多短分支链的多糖分子 糖原脱支酶 糖基转移酶 转移葡萄糖基 双功能酶 脱支酶 催化 1 6糖苷键断裂3 磷酸葡萄糖变位酶 phosphoglucomutase G 1 P磷酸葡萄糖变位酶G 6 PEMP等G 6 P葡萄糖 6 磷酸酶Glc Pi血液葡萄糖 6 磷酸酶 存在于肝 肾 小肠细胞光滑内质网膜内侧 肌肉和脑中不存在 所以肝糖原可以调节血糖水平 而肌糖原不能调节血糖 2 糖原脱支酶 glycogendebranchingenzyme 产物为葡萄糖 一条肽链上具有两种酶活力 1 6 糖苷酶 糖原分解图示 G 6 P H2O 复习 课外阅读 糖原 H3PO4 磷酸解 磷酸化酶 脱支酶 G 1 P G 6 P 糖酵解 少量G H2O 水解 肝细胞 复习 P182 PitransporterT2 GlctransporterT3 三糖原的生物合成 糖基的直接供体 UDPG 尿苷二磷酸葡萄糖 1 UDP 葡萄糖焦磷酸化酶 G 1 P UTPUDPG焦磷酸化酶UDPG PPi催化单糖基的活化 形成糖核苷二磷酸 为各种聚糖形成时 提供糖基和能量 动物细胞 UDPG 糖原植物细胞 UDPG 蔗糖ADPG 淀粉GDPGUDPG 2 糖原合酶 glycogensynthase 生糖原蛋白 糖原引物蛋白 glycogenin 自动催化 autocatalysis UDPG 生糖原蛋白 Tyr OH生糖原蛋白生糖原蛋白 Tyr 8个糖残基的引物糖原合酶糖链催化 1 4 糖苷键合成生糖原蛋白形成了糖原分子的核心 core 糖原颗粒的数目取决于生糖原蛋白的分子数目3 糖原分支酶 glycogenbranchingenzyme 即淀粉1 4 1 6转葡糖基酶 糖基4 6 转移酶催化形成 1 6 糖苷键支链结构 生糖原蛋白 Tyr OH UDPG 糖核苷酸的生成 课外阅读 糖原合酶催化的反应 UDPG UDP 糖原 n个Glc残基 糖原 n 1 课外阅读 课外阅读 糖原新分支的形成 糖原核心 糖原核心 糖原核心 糖原核心 非还原性末端 1 4糖苷键 糖原分支酶 11个Glcresidues 4个Glcresidues 6 7个Glcresidues G 1 P UDP G 糖原 UTP PPi UDPG 焦磷酸化酶 引物 糖原合酶分支酶 糖原的生物合成 引物 生糖原蛋白 结合有一个寡糖链的多肽酶 UDP 葡萄糖焦磷酸化酶糖原合酶糖原分支酶糖基供体 UDPG UDPG G UTP PPi UDPG 焦磷酸化酶 引物 糖原合酶分支酶 糖原 磷酸化酶 脱支酶 G 1 P G 6 P H3PO4 EMP途径 三糖原代谢的调节 一 糖原分解与合成的协调控制 1限速酶 磷酸化酶 糖原分解 糖原合酶 糖原合成 2调节方式 1 共价调节 磷酸化 去磷酸化 效果相反磷酸化酶b 非活性 磷酸化磷酸化酶a 活性 糖原合酶a 活性 去磷酸化糖原合酶b 非活性 激酶 磷蛋白磷酸酶1PP1 磷蛋白磷酸酶1phosphoproteinphosphatase1 PP1蛋白磷酸酶1proteinphosphatase 1 课外阅读 2 受别构调节 AMP 肌肉 ATP G 6 P 肌肉 Glc 肝脏 PP1 磷酸化酶b激酶 磷酸化酶a 钝化的T态 磷酸化酶b 钝化的T态 磷酸化酶b 活化的R态 磷酸化酶a 活化的R态 磷蛋白磷酸酶1 2 激素的调节作用 1 肾上腺素 胰高血糖素的调节作用 促进糖原分解 升血糖 胰高血糖素 胰岛 细胞分泌 29肽 主要作用于肝脏 不促进肌糖原分解 肾上腺素及正肾上腺素 作用于肌肉及其它组织 OHHO CH CH2 NH2 XOH X CH3 肾上腺素X H 正肾上腺素 Ser Pi 糖原合成和分解有关酶的修饰 去修饰情况 激素对肝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 课后复习 2 胰岛素的调节作用 Insulin 胰岛 细胞分泌的蛋白激素 刺激糖原合成 降血糖 缺乏时 出现糖尿病 是胰岛素受体 2 2 的 亚基 也称蛋白磷酸酶1或PP1 催化从酶上水解下磷酸基 CaseinkinaseII 糖原的分解和生物合成途径及其关键酶 糖原代谢的调控因素 第六节糖原的分解和生物合成 第七节寡糖合成和分解与糖醛酸途径 一 乳糖的合成 UDPG Gal 1 P半乳糖 1 P尿苷酰转移酶UDP Gal G 1 P正常组织 半乳糖基转移酶UDP Gal N 乙酰 葡萄糖胺 D 半乳糖 N 乙酰 葡萄糖胺哺乳期乳腺组织 产生 乳清蛋白 乳清蛋白 半乳糖基转移酶 乳糖合酶 UDP Gal D 葡萄糖 D 乳糖 UDP 自学 二乳糖的分解 乳糖酶附着于小肠上皮细胞的外表面乳糖乳糖酶D 半乳糖 D 葡萄糖H2O乳糖不耐症 成年后乳糖酶活性下降或消失 乳糖不能被利用 而导致腹胀 腹泻等临床症状 自学 三糖蛋白的生物合成 一 糖蛋白糖链生物合成的特点 N 糖链的合成是和肽链的生物合成同时进行 O 糖链的合成是在肽链合成后 对肽链进行修饰加工时将糖基逐个连接上去的 糖基转移酶催化 糖基供体 核苷二磷酸形式 UDPG UDP Man 长醇焦磷酸 dolicholpyrophosphate DPP 形式DPP Man DPP GlcNAc 肽链上 第一个 糖基接受位点 特定的氨基酸如 Asn Ser Thr Hyl Hyp Tyr 自学 二 糖蛋白寡糖链生物合成1N 连寡糖的生物合成开始合成是在内质网进行 随后又在高尔基体内加工大约分4步合成 1 合成以酯键相连的寡糖前体 2 将前体转移到正在增长着的肽链上 3 除去前体的某些糖单位 4 在剩余的寡糖核心上再加入另外的糖分子2O 连寡糖的生物合成先合成蛋白质的多肽链 然后合成寡糖链 即翻译后加工形成 O 连寡糖部分在高尔基体合成 在相应肽链的Ser或Thr残基上依次加入所需的单糖单位 Ser Thr在肽链中的位置与肽链的二 三级结构有关 自学 三 糖蛋白糖链的分解代谢在溶酶体中进行 蛋白水解酶和糖苷酶1N 连蛋白的水解先水解裸露在糖链外的肽链 水解糖链核心 当糖链和肽链分开后 两部分则分别进行水解2O 连蛋白的水解根据糖链的密集程度不同 其多肽链和寡糖链水解的先后也不同 但也可同时进行 自学 四糖醛酸途径 glucuronicacidcycle 一 糖醛酸途径的生理意义 二 糖醛酸途径 glucuronicacidcycle UTPPPiG 6 PG 1 PUDPG差向异构酶UDP 葡萄糖醛酸UDP 艾杜糖醛酸 L 古洛糖酸 L 抗坏血酸 5 P 木酮糖 HMS D 葡萄糖醛酸 合成多种粘多糖 如肝素 硫酸软骨素 透明质酸等 与药物或氨基 巯基异物结合 解毒作用 UDP 葡萄糖脱氢酶 2NADH 糖醛酸途径 课外阅读 第八节糖代谢紊乱 糖代谢紊乱 因糖代谢调节失常 或者先天性缺失某种糖代谢过程中的酶而导致的糖代谢异常 一 先天性糖代谢酶的缺陷病 1 半乳糖血症 先天缺乏1 磷酸 半乳糖尿苷酰转移酶 无法将半乳糖 1 P转变为UDP 半乳糖而进入EMP 血中半乳糖增多 出现半乳糖尿 患儿吃乳后呕吐 腹泻 肝肿大 生长迟缓 智力迟钝 继续摄入会中毒死亡 血液中毒物之一为半乳糖醇 可在眼晶状体内积累 形成白内障 自学 2 丙酮酸激酶缺乏 不能正常的进行酵解 产物不能正常进入TCA循环 ATP减少 离子泵不能正常工作 细胞不能维持正常离子浓度而肿胀 破裂 出现溶血性贫血 3 粘多糖过多症 缺少 艾杜糖醛酸水解酶 粘多糖过量积聚 骨质缺损 角膜浑浊 面容奇异 智力迟钝 4 糖原病 病人缺少糖原合成或分解的酶 至少发现12种 如 缺少肌肉糖原磷酸化酶 V型 血糖正常 肌糖原增加 肌肉痛不能剧烈运动 5 其它先天性糖代谢病 自学 糖原累积症P194 自学 二 低血糖症 hypoglycemia 1 病因 胰岛素分泌过多或治疗上胰岛素使用过量肾上腺皮质或脑垂体机能衰退长期不能进食严重肝脏疾病2 症状 低血糖 血糖浓度低于60 70mg 100ml低血糖昏迷 休克 血糖浓度低于45mg 100ml 自学 1 高血糖及糖尿 空腹时血糖浓度超过7 22mmol L Folin 吴法 称为高血糖 hyperglycemia 血糖超过肾糖阈8 89 9 99mmol L时则出现尿糖 正常人偶尔可以出现高血糖和糖尿 糖尿 尿中有明显的葡萄糖或者其它糖类 2 生理性糖尿 生理上的暂时性变化引起 饮食性糖尿妊娠性糖尿肾上腺性糖尿病理性糖尿 三 糖尿病 diabetesmellitus 自学 3 真性糖尿病 胰岛素缺乏或受体异常引起 先天性糖尿病后天病理性代谢失调 常见的糖尿病有两类 即胰岛素依赖型 I型 和非胰岛素依赖型 II型 我国糖尿病患者以II型居多 糖尿病的病因 胰岛 细胞功能减低 胰岛素分泌量绝对或相对不足 或其靶细胞膜上胰岛素受体数量不足 亲和力降低或由于胰高血糖素分泌过量等 胰岛 细胞功能减低的原因可能是多源性的 如基因遗传缺陷 病毒感染和自身免疫反应等 其中胰岛素受体基因缺陷已被证实是II型糖尿病的病因之一 自学 患糖尿病时 可出现下列糖代谢紊乱 糖酵解和有氧氧化减弱 糖原合成减少 糖原分解增加 糖异生作用加强 糖转化为脂肪减少 5 检测 糖耐量试验人体处理所给予葡萄糖的能力称为葡萄糖耐量 glucosetolerance 或耐糖现象 它是临床上检查糖代谢的常用方法 4 症状 糖尿病患者除表现出高血糖及糖尿外 尚有 三多一少 的症状 所谓 三多一少 即多食 多饮 多尿和体重减轻 严重糖尿病人还可出现酮血症及酸中毒等 自学 自学 为什么说6 磷酸葡萄糖是各条糖代谢途径的交叉点 从葡萄糖 6 磷酸合成糖原所需的能量是否等同于糖原降解为葡萄糖 6 磷酸需要的能量 3 从肝