糖异生及糖原合成.ppt

糖异生和糖的合成 一 单糖的合成P154 一 糖异生概念 主要指由非糖物质转变成葡萄糖或糖原的过程 二 过程 糖异生主要途径和关键反应 糖原 或淀粉 1 磷酸葡萄糖 6 磷酸果糖 1 6 二磷酸果糖 3 磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮 2 磷酸烯醇丙酮酸 2 丙酮酸 葡萄糖 己糖激酶 果糖激酶 果糖二磷酸 酯 酶 丙酮酸激酶 丙酮酸羧化酶 葡萄糖6 磷酸酶 6 磷酸葡萄糖 2 草酰乙酸 PEP羧激酶 糖异生途径关键反应之一 糖异生途径关键反应之二 糖异生途径关键反应之三 PEP 糖酵解和葡萄糖异生的关系 A B C1 C2 AG 6 P磷酸酯酶BF 1 6 P磷酸酯酶C1丙酮酸羧化酶C2PEP羧激酶 胞液 线粒体 葡萄糖 丙酮酸 草酰乙酸 天冬氨酸 磷酸二羟丙酮 3 P 甘油醛 酮戊二酸 乳酸 谷氨酸 丙氨酸 TCA循环 乙酰CoA PEP G 6 P F 6 P F 1 6 P 丙酮酸 草酰乙酸 谷氨酸 酮戊二酸 天冬氨酸 3 P 甘油 甘油 苹果酸 苹果酸 胞液 线粒体 葡萄糖代谢和糖异生的关系 PEP 糖异生的调节 1 6 P G与1 6 FBP 促进异生 抑制酵解 高浓度的6 P G ATP和柠檬酸 促进酵解 抑制异生 AMP 2 6 二磷酸果糖 ADP 二 糖异生的调节 果糖双磷酸酶 1fructosebiphosphatase 1 三 糖异生的原料 1 生糖氨基酸 Ala Cys Gly Ser Thr Trp 丙酮酸Pro His Gln Arg Glu 酮戊二酸Ile Met Ser Thr Val 琥珀酰CoAPhe Tyr 延胡索酸Asn Asp 草酰乙酸 2 甘油 甘油三酯 甘油 磷酸甘油 磷酸二羟丙酮 3 乳酸 乳酸 丙酮酸 四 糖异生的生理意义 1 在饥饿情况下维持血糖浓度的相对恒定 2 回收乳酸分子中的能量 葡萄糖在肌肉组织中经糖的无氧酵解产生的乳酸 可经血循环转运至肝 再经糖的异生作用生成自由葡萄糖后转运至肌肉组织加以利用 这一循环过程就称为乳酸循环 Cori循环 部位 肝脏 肌肉组织等细胞的胞浆中 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 二 糖原合成 2 缩合 在关键酶糖原合酶的催化下 以原有糖原分子为引物 添加新的葡萄糖单位 糖原合酶的作用机制 3 分支 当直链长度达12个葡萄糖残基以上时 在分支酶 branchingenzyme 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 糖原的合成与分解代谢 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 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 UDPG焦磷酸化酶 H2O 2Pi 3 尿苷二磷酸葡萄糖的生成 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 尿苷 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 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 二 糖原合成的特点 必须以原有糖原分子作为引物 合成反应在糖原的非还原端进行 合成为一耗能过程 每增加一个葡萄糖残基 需消耗2个高能磷酸键 2分子ATP 关键酶是糖原合酶 glycogensynthase 为一共价修饰酶 需UTP参与 以UDP为载体 二 糖原的分解代谢 糖原的分解代谢可分为三个阶段 1 水解 包括三步反应 循环交替进行 磷酸解 由糖原磷酸化酶 glycogenphosphorylase 催化对 1 4 糖苷键磷酸解 生成G 1 P 一 反应过程 转寡糖链 当糖原被水解到离分支点四个葡萄糖残基时 由葡聚糖转移酶催化 将分支链上的三个葡萄糖残基转移到直链的非还原端 使分支点暴露 脱枝 由 1 6 葡萄糖苷酶催化 将 1 6 糖苷键水解 生成一分子自由葡萄糖 2 异构 3 脱磷酸 由葡萄糖 6 磷酸酶 glucose 6 phosphatase 催化 生成自由葡萄糖 该酶只存在于肝及肾中 二 糖原分解的特点 水解反应在糖原的非还原端进行 是一非耗能过程 关键酶是糖原磷酸化酶 glycogenphosphory lase 为一共价修饰酶 其辅酶是磷酸吡哆醛 三 糖原合成与分解的调节 激素 胰高血糖素 肾上腺素等 受体 四 糖原合成与分解的生理意义 1 贮存能量 2 调节血糖浓度 3 利用乳酸 肝中可经糖异生途径利用糖无氧酵解产生的乳酸来合成糖原 这就是肝糖原合成的三碳途径或间接途径 糖代谢的调节过程一 无氧酵解的调节二 TCA的调节三 磷酸戊糖途径调节四 糖异生的调节五 糖原代谢的调节六 神经和激素对糖的调节 糖酵解过程的调节酶 酶的名称已糖激酶葡萄糖激酶 肝 磷酸果糖激酶 1丙酮酸激酶 变构激活剂Mg2 Mn2 Mg2 Mn2 Mg2 AMP ADP F 1 6 2P F 2 6 2PMg2 K F 1 6 2P 变构抑制剂G 6 P ATP H 柠檬酸 长链脂肪酸ATP 已糖激酶的分型 型 型 中文名称已糖激酶 HK 葡萄糖激酶 GK 存在范围在组织细胞中仅在肝脏和胰腺广泛存在 细胞存在 与葡萄糖亲和力高低Km 0 01mmol LKm 10 100mmol L 产物反馈抑制有无 激素调控受激素调控 葡萄糖激酶 已糖激酶 变构抑制剂ATPNADHATP NADH 琥珀酰CoA 三羧酸循环的调节酶及其调节 酶的名称柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶 酮戊二酸脱氢酶系 变构激活剂ADP AMP P 丙酮酸氧化和三羧酸循环的调节 琥珀酰CoA 草酰乙酸 苹果酸 琥珀酸 酮戊二酸 异柠檬酸 柠檬酸 延胡索酸 乙酰辅酶A 丙酮酸 磷酸戊糖途径 最重要的调节因素是 NADP 的水平糖异生的调节 1 6 P G与1 6 FBP 促进异生 抑制酵解 高浓度的6 P G ATP和柠檬酸 促进酵解 抑制异生 2 6 二磷酸果糖 2 丙酮酸与PEP 丙酮酸羧化酶激活剂 乙酰辅酶A抑制剂 ADP丙酮酸激酶 激活剂 ADPAMP抑制剂 ATPNADH丙氨酸 七 乙醛酸循环 1 乙醛酸循环的生化历程 3 乙醛酸循环的生理意义植物种子萌发的脂肪转化为糖 2 乙醛酸循环总反应式及其糖异生的关系 CoASH 柠檬酸合成酶 顺乌头酸酶 乙醛酸循环反应历程 NAD NADH 苹果酸脱氢酶 草酰乙酸 CoASH OCH3 C SCoA 异柠檬酸裂解酶 苹果酸合成酶 OOH C C OH 乙醛酸 NAD 草酰乙酸 CoASH 乙醛酸循环和三羧酸循环反应历程的比较 柠檬酸 异柠檬酸 顺乌头酸 酮戊二酸 琥珀酸 琥珀酰CoA 草酰乙酸 苹果酸 延胡索酸 乙醛酸循环总反应式及其与糖异生的关系 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